Кривая потребного напора сложного трубопровода




1. Последовательное соединение труб.

При последовательном соединении труб, имеющих разные диаметры и содержащих разные местные сопротивления (рис.4-а), расход жидкости во всех сечениях будет одинаковый, а суммарная потеря напора от начального сечения до конечного определяется суммой потерь напора во всех трубопроводах

(9)

Для построения кривой потребного напора всего последовательного соединения следует сложить ординаты всех трех кривых при равных абсциссах (см. рис.4-а).

 

 

2. Параллельное соединение труб.

Параллельно соединенные трубопроводы, имеющие различные диаметры и длины и содержащие разные местные сопротивления (рис.4-б), рассчитывают по следующим уравнениям

(10)

 

 

 

 

Для построения характеристики параллельного соединения нескольких трубопроводов нужно сложить абсциссы (расходы) характеристик этих трубопроводов при одинаковых ординатах (h) (см. рис.4-б).

 

3. Разветвленный трубопровод.

Разветвленный трубопровод – совокупность нескольких труб, имеющих одно общее сечение – место разветвления или смыкания этих труб. Такие трубопроводы обычно имеются в самолетных топливных системах (основных и заправочных) и в системах гидропередач, а также в стационарных системах подачи топлива на аэродромах. Для трубопровода, показанного на рис.5, справедлива система четырех уравнений с четырьмя неизвестными: , , потр:

Q=Q1+Q2+Q3

Hпотр=Z1+K1Q1m

Hпотр=Z2+K2Q2m

Hпотр=Z3+K3Q3m

 

Решение удобно выполнить графически, для этого для каждого из трубопроводов строится зависимости Hпотр от Q по приведенным выше уравнениям, а затем выполняется их сложение так же, как складываются характеристики параллельно соединенных труб. Полученная кривая представляет собой кривую потребного напора для разветвленного трубопровода (см. рис.5).

 

Трубопровод с насосной подачей жидкости.

При установившемся течении в трубопроводе с насосной подачей жидкости насос развивает напор равный потребному.

Ннаспотр (11)

Только при этом условии возможен устойчивый, бескавитационный режим работы насоса; оно обычно реализуется автоматически.

На этом равенстве основан метод расчета трубопроводов, питаемых насосом, который заключается в совместном построении в одном и том же масштабе и на одном графике двух кривых – кривой потребного напора и характеристики насоса – и нахождении точки их пересечения, называемой рабочей точкой.

Характеристика насоса – зависимость напора, создаваемого насосом от его подачи (расхода) при постоянном числе оборотов в минуту.

Ннас=f(Q)

Этот метод расчета применим лишь тогда, когда число оборотов привода насоса не зависит от потребляемой им мощности, т.е. от нагрузки на валу насоса.

 

Характеристика насоса.

Характеристика насоса – графическая зависимость напора, мощности и КПД насоса от подачи, обычно получаемая в результате нормальных испытаний насоса (рис.6). Зона характеристики насоса, в пределах которой рекомендуется длительная его эксплуатация, называется рабочей частью характеристики (ограничена знаком s на рис.6). Рабочая часть характеристики, как правило, определяется зоной допустимого снижения КПД от оптимального режима.

Подбор необходимого насоса и отыскание его марки производится по сводным графикам подач и напоров, приведенным в специальных каталогах.

Для перекачивания бензина, керосина, дизельного топлива, питьевой воды и спирта

используют вихревые самовсасывающие одноступенчатые насосы ВС-80.

Перекачиваемые жидкости должны иметь вязкость не более 2⋅10-5 м2/с температуру от -40 до +50°С и плотность не более 1000кг/м3.

Насос предназначен для использования в электронасосных агрегатах и автоцистернах и

выпускаются соответственно в двух модификациях: ВС-80 – для электронасосных агрегатов, ВС-80.1 – для автоцистерн. Каждая модификация выпускается как правого, так и левого вращений. По параметрам и присоединительным размерам насос ВС-80 идентичен насосу ЦНС-550

 

 

 

Расчеты.

Гидравлическая система, представленная на рис. 1, представляет собой сложный трубопровод. Для графоаналитического решения такого трубопровода следует разбить его на простые участки постоянного сечения без разветвлений (участки А-Б, В-Г, Г-Д и Г-Е). Для построения кривой потребного напора разветвленного трубопровода следует построить кривые потребного напора для простых участков после точки разветвления.

 

Участок ГД

Рассчитаем площадь сечения трубы

S= πd2/4=3,14*0,0016/4=0,001256м2 (Определяем виды местных сопротивлений и их коэффициенты), рассчитаем ∑ ξ:

∑ ξ= ξрасш+2ξотвод1,2вентиля=0,1+1+0,1+1=2,2

Произвольно задаем 5 значений скорости жидкости в трубе в диапазоне от 0 до 25 м/с и для каждого значения скорости последовательно определяем скоростной напор, расход жидкости, число Рейнольдса, коэффициент трения, потери напора и потребный напор.

 

При V=5 м/с

По формуле (1) U2/2g=52/2*10=1,25м

По формуле (2) Q=V*S.=5*0,001256=0,00628м3/с= 6,28 л/с

По формуле (3) Re= Ud/u=5*0.04/1,25*10-6=160000

По формуле (4) λ=0,3164/1600000,25=0,3164/20=0,01582

По формуле (5)hтр= 0,01582*49/0,04*1,25=24,2м

По формуле (6) hм=2,2*1,25=2,75м

По формуле (7) ∑h=hтр+hм=24,2+2,75=27м

По формуле (8) Нпотр=z+∑h=29+27=56м

 

При V=10 м/с

По формуле (1) U2/2g=102/2*10=5м

По формуле (2) Q= V*S =10*0.001256=0,01256м3/с=12,56 л/с

По формуле (3) Re= Ud/u=10*0,04/1,25*10-6=320000

По формуле (4) λ=0,3164/3200000,25=0,3164/23,7841=0,0133

По формуле (5) hтр= 0,0133*49/0,04*5=81,4м

По формуле (6) hм=2.2*5=11м

По формуле (7) ∑h= hтр+hм =81,4+11=92,4м

По формуле (8) Нпотр= z+∑h =92,4+29=121,4м

 

 

При V=15 м/с

По формуле (1) U2/2g=152/2*10=11,25м

По формуле (2) Q= V*S =15*0,001256=0,01884м3/с=18,84 л/с

По формуле (3) Re= Ud/u =15*0.04/1,25*10-6= 480000

По формуле (4) λ=0,3164/4800000,25=0,0120

По формуле (5) hтр=0,0120*49/0,04*11,25=165,375м

По формуле (6) hм=2.2*11,25=13,45м

По формуле (7) ∑h= hтр+hм =165,375+13,45=178,825м

По формуле (8) Нпотр= z+∑h =29+178,825=207,825м

 

При V=20 м/с

По формуле (1) U2/2g=202/2*10=20м

По формуле (2) Q=V*S=20*0.001256=0,02512м3/с=25,12 л/с

По формуле (3) Re=20*0.04/1,25*10-6=640000

По формуле (4) λ=0,3164/6400000,25=0,0111

По формуле (5) hтр= 0,0111*49/0,04*20=272м

По формуле (6) hм=2.2*20=44м

По формуле (7) ∑h= hтр+hм =272+44=316м

По формуле (8) Нпотр= z+∑h =316+29=345м

 

При V=25 м/с

По формуле (1) U2/2g=252/2*10=31,25м

По формуле (2) Q= V*S =25*0.001256=0,0314м3/с=31,4 л/с

По формуле (3) Re=25*0.04/1,25*10-6=800000

По формуле (4) λ=0,3164/8000000,25=0,0105

По формуле (5) hтр= 0,0105*49/0,04*31,25=402м

По формуле (6) hм=2,2*31,25=68,75м

По формуле (7) ∑h= hтр+hм =402+68,75=470,75м

По формуле (8) Нпотр= z+∑h =470,75+29=499,75м

 

 

Аналогично расчет ведется для всех остальных значений скорости и для участка ГЕ, а так же для участков АБ и ВГ с тем отличием, что на них произвольно выбираются значения расхода в диапазоне от 0 л/с до суммарного значения максимальных расходов

на участках Г-Д и Г-Е. Результаты расчетов необходимо внести в таблицу для участка

 

Результаты расчетов для участка Г-Д:

V V2/2g S Q Q Re λ hтр Σς Σh Hпотр
м/c м М2 М3/с л/с - - м     2,2 м м м
      0.001256                
  1.25 0.00628 6.28   0,01582 24,2 2,75    
    0.01256 12.56   0.0133 81,4   92,4 121,4
  11.25 0.01884 18.84   0.0120 165,375 13,45 178,825 207,825
    0.02512 25.12   0.0111        
  31.25 0.0314 31.4   0,0105   68,75 470,75 499,75

 

Участок ГЕ:

∑ ξ= ξкл+2ξотвод1,2вентилярас=0,9+0,1+2+0,1+2+0,8=5,9

S = πd2/4=3,14*0,0016/4=0,001256м2

 

При V=5 м/с

По формуле (1) U2/2g=52/2*10=1,25м

По формуле (2) Q=V*S.=5*0,001256=0,00628м3/с= 6,28 л/с

По формуле (3) Re= Ud/u=5*0.04/1,25*10-6=160000

По формуле (4) λ=0,3164/1600000,25=0,3164/20=0,01582

По формуле (5)hтр= 0,01582*46/0,04*1,25=22,74125м

По формуле (6) hм=5,9*1,25=7,375м

По формуле (7) ∑h=hтр+hм=22,74125+7,375=30,11625м

По формуле (8) Нпотр=z+∑h=22+30,1=52,1м

 

При V=10 м/с

По формуле (1) U2/2g=102/2*10=5м

По формуле (2) Q= V*S =10*0.001256=0,01256м3/с=12,56 л/с

По формуле (3) Re= Ud/u=10*0,04/1,25*10-6=320000

По формуле (4) λ=0,3164/3200000,25=0,3164/23,7841=0,0133

По формуле (5) hтр= 0,0133*46/0,04*5=76,475м

По формуле (6) hм=5,9*5=29,5м

По формуле (7) ∑h= hтр+hм =76,475+29,5=105,975м

По формуле (8) Нпотр= z+∑h =22+105,975=127,975м

 

При V=15 м/с

По формуле (1) U2/2g=152/2*10=11,25м

По формуле (2) Q= V*S =15*0,001256=0,01884м3/с=18,84 л/с

По формуле (3) Re= Ud/u =15*0.04/1,25*10-6= 480000

По формуле (4) λ=0,3164/4800000,25=0,0120

По формуле (5) hтр=0,0120*46/0,04*11,25=155,25м

По формуле (6) hм=5,9*11,25=66,375м

По формуле (7) ∑h= hтр+hм =155,25+66,375=221,625м

По формуле (8) Нпотр= z+∑h =22+221,625=243,625м

 

При V=20 м/с

По формуле (1) U2/2g=202/2*10=20м

По формуле (2) Q=V*S=20*0.001256=0,02512м3/с=25,12 л/с

По формуле (3) Re=20*0.04/1,25*10-6=640000

По формуле (4) λ=0,3164/6400000,25=0,0111

По формуле (5) hтр= 0,0111*46/0,04*20=255,3м

По формуле (6) hм=5,9*20=118м

По формуле (7) ∑h= hтр+hм =255+118=373,3м

По формуле (8) Нпотр= z+∑h =22+373,3=395,3м

 

При V=25 м/с

По формуле (1) U2/2g=252/2*10=31,25м

По формуле (2) Q= V*S =25*0.001256=0,0314м3/с=31,4 л/с

По формуле (3) Re=25*0.04/1,25*10-6=800000

По формуле (4) λ=0,3164/8000000,25=0,0105

По формуле (5) hтр= 0,0105*46/0,04*31,25=377,3м

По формуле (6) hм=5,9*31,25=184,375м

По формуле (7) ∑h= hтр+hм =377,3+184,375=561,675м

По формуле (8) Нпотр= z+∑h =22+561,675=583,675м

 

Результаты расчетов для участка Г-Е:

V V2/2g S Q Q Re λ hтр Σς Σh Hпотр
м/c м М2 М3/с л/с - - м     5,9 м м м
      0.001256                
  1.25 0.00628 6.28   0,01582 24,2 7,375 30,1 52,1
    0.01256 12.56   0.0133 81,4 29,5 105,975 127,975
  11.25 0.01884 18.84   0.0120 165,375 66,375 221,625 243,625
    0.02512 25.12   0.0111     373,3 395,3
  31.25 0.0314 31.4   0,0105   184,375 561,675 583,675

Участок АБ

S=πd2/4=3,14*0,004489/4=0,003523865м2

∑ ξ= ξсужклф =0,5+2+2=4,5

 

При Q=25 л/с

По формуле (1) U=0,025/0,003523865=7,09 м/с

По формуле (2) U2/2g=7,092/2*10=2,513405м

По формуле (3) Re=7,09*0,067/1,25*10-6=380024

По формуле (4) λ=0.3164/3800240.25=0,0127

По формуле (5) hтр=0,0127*3,6/0,067*2,513405=1,71м

По формуле (6) hм=4,5*2,513405=11,3м

По формуле (7) ∑h=11,3+1,71=13,01м

 

При Q=50 л/с

По формуле (1) U=0,050/0,003523865=14,1м/с

По формуле (2) U2/2g=198,81/2*10=9,9405м

По формуле (3) Re=14,1*0,067/1,25*10-6=755760

По формуле (4) λ=0.3164/7557600.25=0,0107

По формуле (5) hтр=0,0107*3,6/0,067*9,9405=5,71м

По формуле (6) hм=4,5*9,9405=44,7м

По формуле (7) ∑h=44,7+5,71=50,41м

 

При Q=75 л/с

По формуле (1) U=0,075/0,003523865=21,2 м/с

По формуле (2) U2/2g=21,22/2*10=22,472м

По формуле (3) Re=21,2*0,067/1,25*10-6=1136320

По формуле (4) λ=0.3164/11363200.25=0,0097

По формуле (5) hтр=0,0097*3,6/0,067*22,472=11,71м

По формуле (6) hм=4,5*22,472=101,124м

По формуле (7) ∑h=11,71+101,124=112,81м

 

При Q=100 л/с

По формуле (1) U=0,100/0,003523865=28,3м/с

По формуле (2) U2/2g= 28,32/2*10=40,0445м

По формуле (3) Re=28,3*0,067/1,25*10-6=1516880

По формуле (4) λ=0,3164/1516880=0,0090

По формуле (5) hтр= 0,0090*3,6/0,067*40,0445=19,4м

По формуле (6) hм=4,5*40,0445=180,2м

По формуле (7) ∑h=180,2+19,4=199,6м

 

Результаты расчетов для участка А-Б:

Q Q S V V2/2g Re λ hтр ∑ξ hм ∑h
л/с м3 м2 м\s - - - м - м м
        0,003523865               4,5    
  0,025 7,09 2,513405   0,0127 1,71 11,3 13,01
  0,050 14,1 9,9405   0,0107 5,71 44,7 50,41
  0,075 21,2 22,472   0,0097 11,71 101,1 112,81
  0,100 28,3 40,0445   0,0090 19,4 180,2 199,6
                     
                           

 

 

Участок ВГ

S= πd2/4 =3,14*0,0672/4=0,003523865

∑ ξ= 0,1+2+2=4,1

 

При Q=25 л/с

По формуле (1) U=0,025/0,003523865=7,09 м/с

По формуле (2) U2/2g=7,092/2*10=2,513405м

По формуле (3) Re=7,09*0,067/1,25*10-6=380024

По формуле (4) λ=0,3164/3800240.25=0,0127

По формуле (5) hтр=0,0127*5/0,067*2,513405=2,3м

По формуле (6) hм=4,1*2,513405=10,3м

По формуле (7) ∑h=2,3+10,3=12,6м

 

При Q=50 л/с

По формуле (1) U=0,050/0,003523865=14,1 м/с

По формуле (2) U2/2g= 14,12/2*10=9,9405м

По формуле (3) Re=14,1*0,067/1,25*10-6=755760

По формуле (4) λ=0,3164/7557600.25=0,0107

По формуле (5) hтр=0,0107*5/0,067*9,9405=7,9м

По формуле (6) hм=4,1*9,9405=40,7м

По формуле (7) ∑h=40,7+7,9=48,6м

 

При Q=75 л/с

По формуле (1)U=0,075/0,003523865=21,2 м/с

По формуле (2) U2/2g= 21,22/2*10=22,472

По формуле (3) Re=21,2*0,067/1,25*10-6=1136320

По формуле (4) λ=0,3164/11363200.25=0,0097

По формуле (5) hтр=0,0097*5/0,067*22,472=16,2м

По формуле (6) hм=4,1*22,472=92,1м

По формуле (7) ∑h=16,2+92,1=108,3м

 

При Q=100 л/с

По формуле (1) U=0,100/0,003523865=28,3 м/с

По формуле (2) U2/2g= 28,32/2*10=40,0445м

По формуле (3) Re=28,3*0,067/1,25*10-6=1516880

По формуле (4) λ=0,3164/15168800.25=0,0090

По формуле (5) hтр=0,0090*5/0,067*40,0445=26,8м

По формуле (6) hм=4,1*40,0445=165,1м

По формуле (7) ∑h =165,1+26,8=490,9м

 

 

Результаты расчетов для участка В-Г:

Q Q S V V2/2g Re λ hтр ∑ξ hм ∑h
л/с м3 м2 м\s - - - м - м м
        0,003523865               3,1    
  0,025 7,0942 2,5677   0,01174 1,3048 7,9599 9,2647
  0,050 14,18884 10,271   0,0098695 4,3876 31,8401 36,2277
  0,075 21,2826 23,1096   0,008918   71,6398 80,4602
  0,100 28,3768 41,0838   0,008299 14,7577 127,3598 142,1175
                     
                           

Для участков АБ+ВГ суммарные потери напора составляют:

 

Q (л/с)          
∑h АБ (м)     13,01   50,41   112,81   199,6
∑h ВГ (м)     12,6   48,6   108,3   190,9
∑h АБ+ВГ (м)   25,61 99,01 221,11 390,5

Расчет давления на входе в насос

Составим уравнение Бернулли для двух сечений АА – место выхода топлива из бака и ББ – вход топлива в насос всасывающего трубопровода и определим давление на входе в насос, обеспечивающий бескавитационный режим работы (условие бескавитационной работы насоса: рББ≥ 1,5рн.п.) – давление в сечении ББ (давление в сечении АА примем равным ратм=760 мм рт. ст., РA =101 325 Па):

РБ= (РA/ρg-z-V2/2g-∑hАБ)Pg

Подставим в данное выражение известные данные и произведем расчеты

РБ=(101325/775*10-3,6-1,3005-6,81)*775*10=10568,625Па

РБ≥1,5*pн.п=4650=6975па

0,010568625Мпа0,010568625≥0,006975МПа

Вывод: Я рассчитал гидравлическую схему перекачки топлива из склада ГСМ, я смог подобрать необходимый насос номер 1, который полностью удовлетворяет всем необходимым требованием и будет эксплуатироваться с высоким КПД в длительный период времени, данный насос может использоваться для данной гидравлической системы перекачивания топлива в железнодорожную цистерну и топливозаправщик.На рисунке А-Б менял диаметр 67мм и В-Г тоже 67мм,потому что я с начало расчитал участок Г-Д и Г-Е что-бы поток жидкость подовался равномерно на ЖДЦ и ТЗ, для этого нужно подобрать насос который совподает, насос зависит от сумма потерия на участке А-Б и В-Г а также площадь сечения в трубопроводе и скорость поток жидкости,какой топлива и характеристика насоса.

 

 

Литература.

 

1 БаштаТ.М.,РудневС.С.,Некрасов Б.Б и др.Гидравлика,гидромашины и гидроприводы.-М.:Машиностроение,1982.-454

2 Справочное пособие по гидравлике, гидромашины и гидропроводы. Под общ. ред. Б.Б.Некрасов

3 Тугунов П.И., Новоселов В.Ф. и др. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. – М.: машиностроение, 2003 – 656 с.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: