Выбор главной магистрали

Задаёмся средним гидравлическим уклоном на магистралях i=0.01 и вычисляем ориентировочные значения требуемых давлений в начале трубопровода. Так как расчёт ориентировочный, то влиянием местных сопротивлений на участках пренебрегаем, а плотность воды везде принимаем одинаковой.

Для направления к потребителю 1.

Для направления к потребителю 2.

Для направления к потребителю 3.

Т.о. образом главная магистраль к потребителю 1.

Расчет участков главной магистрали

Так как задано давление у потребителя I ,то расчет начинаем с участка 2

Участок 2

Расчет ведем по первому варианту.

1. По табл. 9 принимает оптимальную скорость =1,34 м/с, соответствующую расходу для

стальных труб.

2. Ориентировочное значение диаметра

м

3. По ГОСТ 8732-70 (табл.4) принимаем трубу D_нар=219 мм, =6 мм с внутренним расчетным диаметром D₂ = 219 - 6*2 = 207 мм

4. Фактическая скорость воды на участке

м/с

5. Число Рейнольдса

Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем k_э=0,5 мм

Предельные числа Рейнольдса

Re Re_пр ^

т.к. Re Rе_пр ^, зона гидравлически шероховатого трения

6. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона

7. Назначение задвижки на участке 2 - отключение участка при авариях. В рабочем режиме она полностью открыта, следовательно, для нее ₂=0.1 (табл. 12).

Значение коэффициента сопротивления тройника в начале участка необходимо принимать по табл. 17 для случая разделения потоков и для учёта потерь энергии в боковом отводе. Для пользования таблицей предварительно определим Q₁ и D₁ для участка 1.

м³/с

Оптимальная скорость ’₁=1,36 м/с ( табл.9)

м

По ГОСТ 8732-70 ( табл.4) расчётный внутренний диаметр трубы

мм

Т.о. для тройника имеем

и по табл. 17 находим _тр=1,9

Эквивалентная длина участка

м

8. Приведенная длина

м

9. Удельные потери энергии

Дж/кг

10. Давление в начале участка

Па

Участок 1

Расчет ведем по первому варианту.

Расход

1. ’₁=1,36 м/с

2. мм

3. Фактическая скорость воды на участке

м/с

4. Число Рейнольдса

Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем k_э=0,5 мм

Предельные числа Рейнольдса

Re Re_пр ^

т.к. Re Rе_пр ^, зона гидравлически шероховатого трения

5. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона

6. Коэффициенты местных сопротивлений для задвижки ζ_з = 0,1 (табл. 12), для обратного клапана ζ_ок = 2,3

Эквивалентная длина участка

м

7. Приведенная длина

м

8. Удельные потери энергии

Дж/кг

9. Давление в начале участка

Па

Расчёт ответвлений

Трубопровод имеет одно сложное ответвление к потребителям II и III. Средние гидравлические уклоны на направлениях II и III:

Так как , то главной магистралью ответвления является направление II. Его и рассчитываем первым.

Участок 4

Расход м³/с

Расчет ведем по первому варианту.

1. По табл. 9 принимает оптимальную скорость =1,34 м/с, соответствующую расходу для стальных труб.

2. Ориентировочное значение диаметра

м

3. По ГОСТ 8732-70 (табл.4) принимаем трубу D_нар=273 мм, =9 мм с внутренним расчетным диаметром D₄=273-9*2=255 мм

4. Фактическая скорость воды на участке

м/с

5. Число Рейнольдса

Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем k_э=0,5 мм

Предельные числа Рейнольдса

Re Re_пр ^

т.к. Re Rе_пр ^, зона гидравлически шероховатого трения

6. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона

7. . Назначение задвижки на участке 4 - отключение участка при авариях. В рабочем режиме она полностью открыта, следовательно, для нее x_з=0.1 (табл. 12)

Значение коэффициента сопротивления тройника в начале участка необходимо принимать по табл. 17 для случая разделения потоков и для учёта потерь энергии в боковом отводе. Для пользования таблицей предварительно определим Q₅ и D₅ для участка 6.

Т.о. для тройника имеем

и по табл. 17 находим x_тр=1,9

Эквивалентная длина участка

м

8. Приведенная длина

м

9. Удельные потери энергии

Дж/кг

10. Давление в начале участка

Па

Участок 3

Расход м³/с

Расчет ведем по первому варианту.

1. По табл. 9 принимает оптимальную скорость =1,35 м/с, соответствующую расходу для

стальных труб.

2. Ориентировочное значение диаметра

м

3. По ГОСТ 8732-70 (табл.4) принимаем трубу D_нар=377 мм, =10 мм с внутренним расчетным диаметром D₃=377-10*2=367 мм

4. Фактическая скорость воды на участке

м/с

5. Число Рейнольдса

Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем k_э=0,5 мм

Предельные числа Рейнольдса

Re Re_пр ^

т.к. Re Rе_пр ^, зона гидравлически шероховатого трения

6. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона

7. Значение коэффициента сопротивления тройника в начале участка необходимо принимать по табл. 16 для случая разделения потоков и для учёта потерь энергии в прямом проходе.

Т.о. для тройника имеем

и по табл. 16 находим x_тр=6,4

Эквивалентная длина участка

м

8. Приведенная длина

м

9. Удельные потери энергии

Дж/кг

10. Давление в начале участка

Па

Участок 6

Расход м³/с

Расчет ведем по первому варианту.

1. По табл. 9 принимает оптимальную скорость =1,34 м/с, соответствующую расходу для

стальных труб.

2. Ориентировочное значение диаметра

м

3. По ГОСТ 8732-70 (табл.4) принимаем трубу D_нар=273 мм, =9 мм с внутренним расчетным диаметром D₆=273-9*2=255 мм

4. Фактическая скорость воды на участке

м/с

5. Число Рейнольдса

Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем k_э=0,5 мм

Предельные числа Рейнольдса

Re Re_пр ^

т.к. Re Rе_пр ^, зона гидравлически шероховатого трения

6. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона

7. Назначение задвижки на участке 6 - отключение участка при авариях. В рабочем режиме она полностью открыта, следовательно, для нее _з=0.1 (табл. 12).

Значение коэффициента сопротивления поворота на 90° в начале участка необходимо принимать по табл. 12 ζ₄ = 1,25.

Эквивалентная длина участка

м

8. Приведенная длина

м

9. Удельные потери энергии

Дж/кг

10. Давление в начале участка

Па

Участок 5

Расход м³/с

Расчет ведем по первому варианту.

1. По табл. 9 принимает оптимальную скорость =1,34 м/с, соответствующую расходу для

стальных труб.

2. Ориентировочное значение диаметра

м

3. По ГОСТ 8732-70 (табл.4) принимаем трубу D_нар=273 мм, =9 мм с внутренним расчетным диаметром D₆=273-9*2=255 мм

4. Фактическая скорость воды на участке

м/с

5. Число Рейнольдса

Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем k_э=0,5 мм

Предельные числа Рейнольдса

Re Re_пр ^

т.к. Re Rе_пр ^, зона гидравлически шероховатого трения

6. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона

7. Назначение задвижки на участке 5 - отключение участка при авариях. В рабочем режиме она полностью открыта, следовательно, для нее _з=0.1 (табл. 12).

Значение коэффициента сопротивления тройника в начале участка необходимо принимать по табл. 16 для случая разделения потоков и для учёта потерь энергии в прямом проходе.

Т.о. для тройника имеем

и по табл. 16 находим x_тр=1,7

Эквивалентная длина участка

м

8. Приведенная длина

м

9. Удельные потери энергии

Дж/кг

10. Давление в начале участка

Па

Таблица 1 – сводная таблица результатов расчёта.

Участок	Длина участка, м	Расход, м3/с	Диаметр, мм	Скорость, м/с	Приведённая длина участка, м	Потеря энергии, Дж/кг	Давление в начале участка, Па
1	100	0,19	408	1,45	147,53	7,83
2	50	0,05	207	1,486	66,97	8,72
3	20	0,14	367	1,32	123,8	8,36
4	250	0,07	255	1,37	272,08	23,13
5	70	0,07	255	1,37	89,87	7,64
6	200	0,07	255	1,37	214,9	18,27

Использованная литература:

1. Учебное пособие по гидравлическому расчёту трубопроводов. – составители: Кулагин Ю.М., Капустина Т.И., Черкасский В.М. – Иваново. – Типография УУЗ.

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. – М. Энергоиздат, 1982. 360 с., ил.