Основы гидравлического расчета трубопроводов

СОДЕРЖАНИЕ

Введение................................................................................................................3

1. Основы гидравлического расчета трубопроводов....................................4

2.Расчет простых трубопроводов......................................................................7

2.1.Первый случай..............................................................................................7

2.2.Второй случай...............................................................................................8

3. Расчет разветвленных трубопроводов.......................................................10

3.1.Выбор главной магистрали........................................................................10

3.2.Расчет участков главной магистрали........................................................12

3.3.Расчет ответвлений......................................................................................12

3.3.1.Расчет простого ответвления...................................................................12

3.3.2.Расчет составного ответвления................................................................13

3.4.Расчет всасывающего трубопровода...........................................................13

3.5.Определение мощности насоса....................................................................14

3.6.Определение высоты водонапорной башни................................................14

3.7.Построение пьезометрического графика.....................................................15

4.Пример расчета разветвленного трубопровода............................................15

Приложения..........................................................................................................33

Литература.............................................................................................................38

Задания для контрольной работы......................................................................39

Введение

Учебными планами по курсу "Гидравлика и сельскохозяйственное водоснабжение" для специальности 110301 "Механизация сельского хозяйства" в пятом семестре обучения предусмотрена контрольная работа.

Выполнение студентами контрольной работы предполагает более глубокое освоение ими теоретического материала курса и развитие навыков применения законов гидравлики в инженерных расчетах.

Студент должен усвоить суть классических методов расчета трубопроводов, ясно раскрывающих физическую сущность процессов, экономическую основу расчетных вариантов.

Расчеты могут носить проектный или поверочный характер. Методика расчета зависит и от схемы трубопровода. Для разветвленных
(тупиковых) и кольцевых (замкнутых) трубопроводов применяются
различные методики, хотя и основанные на общих принципах.

В настоящих указаниях излагается методика проектного расчета
разветвленного трубопровода. Усвоив этот материал, студент сможет
самостоятельно выполнять любой другой вариант расчета.

Все формулы, приводимые в методических указаниях, рассчитаны
на применение международной системы единиц СИ.

Основы гидравлического расчета трубопроводов

В задачу гидравлического расчета обычно входит определение
диаметров участков труб, скоростей, потерь энергии, давлений в характерных сечениях. Заданные являются давления и расходы воды у потребителей, геодезические отметки характерных сечений температура воды.

Перед началом расчета по справочным таблицам или путем расчета
в зависимости от температуры определяются все необходимые физические характеристики воды: вязкость, плотность, давление насыщения.

Зависимость вязкости воды от температуры может быть рассчитана по формуле

(1.1.)

где t - температура воды.

Отдельные исходные данные могут быть заданы неявно, поэтому их
следует определить в явном виде. Например, если заданы длины отдельных элементов участков (расстояния между опорами, колодцами,
поворотам), то общую геометрическую длину участка можно найти суммированием длин отдельных элементов. Если геодезические отметки отсчитываются от разных уровней, то их следует привести все к одному уровню.

Целесообразно в самом начале расчета все исходные данные привести к единым размерностям, а все давления ещё и к одному виду (абсолютные или избыточные).

Для всех участков разветвленной водопроводной сети перед началом расчета необходимо определить расчетные расходы воды с учетом
расположения водонапорной башни, сглаживающее влияние которой проявляется на расходы только тех потребителей, которые подключены к
сети за башней. Участки, которые расположены за точкой подключения водонапорной башни, рассчитываются на максимальные расходы

(1.2.)

где – заданный среднечасовой расход, ,

- коэффициент часовой неравномерности водопотребления.

Участки до водонапорной башни рассчитываются на средние расходы.

В узлах разделения и слияния потоков должно выполнятся условие

(1.3.)

где – входящие в узел расходы, ,

- выходящие из узла расходы, ,

При выполнении гидравлических расчетов используются следующие

основные уравнения и формулы.

1.Уравнение расхода

, , (1.4.)

где - средняя скорость воды, ,
- внутренний диаметр трубы, м.
2.Число Рейнольдса (критерий динамического подобия)

, (1.5.)

где - кинематический коэффициент вязкости жидкости, ,
3.Эквивалентная длина местного сопротивления

, м, (1.6.)

где - коэффициент местного сопротивления,

- коэффициент гидравлического трения, для расчета которого можно

воспользоваться рекомендациями табл.1.1. или справочной

литературой.

4.Приведенная длина участка трубопровода

, м, (1.7.)

где – геометрическая длина участка , м,

– сумма эквивалентных длин всех местных сопротивлений данного

участка , м.

5.Формула Дарси – Вейсбаха для определения потерь напора

, м. (1.8.)

6.Совместное решение уравнений (1.4.) и (1.8.) дает формулу для определения диаметра по известным потерям напора

, м. (1.9.)

7.Уравнение Бернулли

(1.10.)

Здесь индексы 1 и 2 означают начальное и конечное сечения участка трубопровода; Z – геодезические отметки соответствующих сечений, м; Р – средние давления в этих сечениях, Па; - ускорение свободного падения,

- плотность жидкости, ; - коэффициент Кориолиса (т.к. при турбулентном режиме они мало отличаются от единицы, то с достаточной для инженерных расчетов точностью можно принимать ).

8.Средний гидравлический уклон

(1.11.)

представляет собой падение напора на единице длины и для трубопровода постоянного сечения характеризует поведение пьезометрической линии. С учетом (1.10.) имеем

(1.12.)

Таблица 1.1

Формулы для определения коэффициента гидравлического трения

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: