I. Задача №1. Расчет коротких трубопроводов.





 

Рис.1. Схема расположения трубопроводов.

При расчете коротких трубопроводов применяется уравнение Бернулли для двух выбранных сечений и уравнение неразрывности.

Уравнение Бернулли составляется относительно плоскости сравнения, которой может быть любая горизонтальная плоскость. Плоскость сравнения проведена по центру трубы в начале трубопровода.

Расчет необходимо начать с определения формы записи уравнения Бернулли. Для расчета систем водоснабжения и водоотведения обычно применяется уравнение Бернулли в форме напоров:

,

где высота z называется геометрической высотой, или высотой положения центра тяжести сечения струйки; – высота, определяемая величиной гидродинамического давления, или пьезометрическая высота; - коэффициент

Кориолиса; – скоростная высота, или скоростной напор; - потери напора.

Если трубопровод имеет участки с разными диаметрами, то потери напора Dh при движении жидкости от сечения 1-1 к сечению 3-3 складываются из потерь во всех участках трубопровода. В каждом участке потери разделяются на потери по длине и местные.

1. Скорости потоков в трубах

Скорость потоков в трубах:

2. Расчёт потерь напора в трубопроводах

Потери на выходе потока из бака определяется по формуле Вейсбаха:

ζвыхода – коэффициент местного сопротивления

Потери напора по длине рассчитываются по формуле Дарси-Вейсбаха (труба 1):

Для определения потерь напора по длине трубы рассчитаем число Рейнольдса, по рассчитанному числу узнаем режим движения жидкости для всех участков с различными средними скоростями движения жидкости. Коэффициент гидравлического трения λ определяется по формулам, которые выбираются в зависимости от режима движения и области сопротивления.

Найдём число Рейнольдса

Число Рейнольдса определяет характер потока: ламинарный, промежуточный или турбулентный.

· ламинарный , если Re <2300

· промежуточный, если 2300 < Re <4000

· турбулентный, если 4000 < Re

 

 

Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса и эквивалентной шероховатости труб

 

Режим (зона) Границы Коэффициент гидравлического трения l
Ламинарный Re<2320 (формула Стокса)
Турбулентный:
1. Зона перехода турбулентного движения в ламинарное 2000<Re<3000 (формула Френкеля)
2. Зона гидравлически гладких труб 2320<Re<10d/kэ (формула Блазиуса) (формула Конакова при Re<3*106)
3. Зона смешанного трения или гидравлически шероховатых труб 10d/kэ<Re<500d/kэ (формула Альтшуля)
4. Зона квадратичного сопротивления (вполне шероховатого трения) Re>500d/kэ (формула Никурадзе) (формула Шифринсона)

 

Режим движения жидкости турбулентный, так как Re 4000. Трубопровод гидравлически шероховатый, l1- коэффициент гидравлического трения рассчитывается по формуле Шифринсона:

Потери напора на повороте:

ζпов.1 = ζ90° (1-cos20°)=0.06 м

 

Потери напора при внезапном расширении рассчитывается по формуле Борда:

 

Потеря напора по длине (труба 2):

Режим движения жидкости турбулентный, так как Re 2320.

Re ; 4000 < 194529 < 200000

Трубопровод гидравлически шероховатый.

Рассчитаем потери напора при внезапном сжатии:

n — коэффициент сжатия потока

Коэффициент сужения струи находим по формуле Альтшуля:

Потерю напора при внезапном сжатии находим по формуле Борда:

Потери напора на повороте:

Потери напора по длине (труба 3):

Найдем число Рейнольдса:

 

 

Режим движения жидкости турбулентный, так как Re 2320. Трубопровод гидравлически шероховатый, l3- коэффициент гидравлического трения рассчитывается по формуле Альтшуля. Потери напора по длине рассчитываются по формуле Дарси-Вейсбаха.

Рассчитаем суммарные потери напора:

= = 0,465+9,8+0,36+0,0078+0,0047+0,025+0,12+2,53=13,31м

3. Определение уровня воды в напорном баке

Составляем уравнение Бернулли и определяем уровень воды Н в напорном баке:

H = Z3 + + =-3,42 + + 13,31 = 10,29 м,

где Z3 – координата центра тяжести сечения III,

Z3 = = -3,42м

 

4. Расчёт и построение напорной линии

Полные напоры в сечениях трубопроводов:

На = Н = 10,29м

Нв = На hвых =10,29— 0.465 = 9,8 м

Нс = Нв =9,8 — 9,8 = 0 м

Нd = Нс 0 — 0,0078 = -0,0078 м

Не = Нd =-0,0078 — 0.36 = -0,3678 м

Нf = Не =-0,3678 — 0,0047 = -0,3725 м

Нk = Нf =-0,3725 — 0,12 =-0,4925 м

Нm = Нk = =-0,4925 — 0.025 = -0,5175 м

Нn = Нm =-0,5175 — 2.53 = -3.02 м

Результаты расчётов наносим на рис.2

 

5. Расчёт и построение пьезометрической линии

Скоростные напоры в трубах:

Статические напоры в сечениях трубопроводов:

ha = На = 10,29 — 0.93 =9,36 м

hв = Нв = 9,8— 0.93 = 8,87 м

hс = Нс = 0 — 0.93 = -0,93 м

hd = Нd = -0,0078— 0.93 = -0,9378

hе = Не = -0,3678 — 0.13 = -0,4978 м

hf = Нf = -0,3725— 0.13 = -0,5025 м

hk = Нk = -0,4925 — 0.13 = -0,6225 м

hm = Нm =-0,5175 — 0.41 = -0,9275 м

hh = Нh = -3,2— 0.41 = -3,61 м

Результаты расчётов наносим на рис. 2

 

 

 

Рис. 2. Напорная и пьезометрическая линии.

 

6. Расчёт напорной характеристики

Потери в трубопроводах определяются его напорной характеристикой:

где

A - полное гидравлическое сопротивление трубопровода,

A1, A2, A3 – гидравлические сопротивления отдельных участков трубопроводов.

 

 

 

Отсюда =8.8*104+0.0623*104+4.6*104=13.4623*104

Напорная характеристики трубопровода =13.4623*104*(8*10-3)2=8.616м

 

 





Читайте также:
Тема 5. Подряд. Возмездное оказание услуг: К адвокату на консультацию явилась Минеева и пояснила, что...
Назначение, устройство и принцип работы автосцепки СА-3 и поглощающего аппарата: Дальнейшее развитие автосцепки подвижного состава...
Основные этапы развития астрономии. Гипотеза Лапласа: С точки зрения гипотезы Лапласа, это совершенно непонятно...
Пример оформления методической разработки: Методическая разработка - разновидность учебно-методического издания в помощь...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.02 с.