Расчет трубопровода
.docxФедеральное государственное автономное
образовательное учреждение
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Саяно-Шушенский филиал
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Расчет трубопровода
Схема №3
Вариант №8
Преподаватель ___________ А.А. Андрияс
подпись, дата
Студент гр. ГЭ18-02Б ___________ А.В. Лейман
подпись, дата
р.п. Черёмушки 2020 г.
Цель работы:
Выполнить
гидравлический расчёт трубопровода
переменного или постоянного сечения,
по которому жидкость подается из
гидробака (резервуара). В расчётах
принять значения эквивалентной
шероховатости для стальных труб
.
Коэффициент сопротивления на входе в
трубу принять равным
.
Исходная схема:
Рисунок 1-Исходная схема
Исходные данные:
м
м;
мм
м;
мм
Примечание: Потери на внезапное расширение определяют по формуле
, где
Задачи:
Определить скорость истечения жидкости, расход и потери напора, предполагая наличие турбулентного режима движения.
Выполнить проверку точности результатов расчёта.
Уточнить режим движения жидкости в трубе, при заданном коэффициенте кинетической вязкости
.Построить в масштабе линии полного и пьезометрического напоров
Ход решения:
Определим скорость истечения и расход
Уравнение Бернулли для сечения А-А (на поверхности жидкости в баке) и В-В (на выходе жидкости из трубы в атмосферу)
Рисунок 2-Исходная схема с сечения А-А и В-В
(1)
Или
,
где
–полный
напор в сечениях А-А
и В-В соответственно;
–
общие потери напора между сечениями
А-А и В-В
Подставим в уравнение (1) граничные условия:
(скорость истечения
из второй трубы)
,т.к
режим движения турбулентный
Получим уравнение следующего вида
Так как заданный трубопровод состоит из двух последовательно соединенных труб, то общие потери следует определять как арифметическую сумму всех потерь:
–потери
на вход в трубу;
–потери
в фильтре;
–потери
на трение по длине на соответствующих
участках;
–потери
на внезапное расширение потока в
сечении при изменении диаметров трубы.
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Введем следующее обозначение:
(7)
т.е. располагаемый
напор затрачиваемый на преодоление
всех сопротивлений и создания скорости
на выходе из трубы.
Окончательно уравнение (1) принимает вид:
(8)
;
;
Перепишем уравнение (8) в виде:
Выразим и посчитаем расход:
Определим значения коэффициентов:
(из исходных данных)
(из исходных данных)
Подставим численные значения:
Найдем скорости:
Выполним проверку
В соответствии с формулой (7)
Погрешность:
Уточнения режима движения жидкости
Для первой трубы:
Рассчитаем критерий Рейнольдса:
– турбулентный
режим движения жидкости
– имеет место
переходная область (от гидравлически
гладких к гидравлически шероховатым
поверхностям)– зона доквадратичного
сопротивления. В этом случае коэффициент
гидравлического трения определяем по
формуле А.Д. Альтшуля:
Для второй трубы:
– турбулентный
режим движения жидкости
– гидравлически
шероховатая поверхность, значит находим
коэффициент гидравлического трения
по формуле А.Д. Альтшуля:
Таким образом
уточненное значение
,
т.е. потери по длине в нашем расчете
несколько завышены.
Пересчёт расхода
с учётом
и
Пересчёт
скоростей
и
Построение в масштабе линий полного и пьезометрического напоров
Проводим плоскость
сравнения О-О и на ней отмечаем характерные
точки; 0,1–вход в трубу
;
2–фильтр; 3–внезапное расширение;
4–выход из трубы. Через эти точки
проводим вспомогательные вертикальные
линии.
Точка О’ соответствует значению полного (начального) напора перед входом в трубу
Проводим через точку О’ горизонтальную линию начального напора, которая по физической сущности является линией полной удельной энергии в случае движения идеальной жидкости, т.е. при движении без потерь напора(энергии).
После входа в трубу( точка 1) произойдет потеря на вход
От точки О’ вниз следует отложить величину , получим точку 1'. Высота 1–1' будет соответствовать напору в начале трубы .
На расстоянии от начала трубы до фильтра (участок 1-2) потери напора на трение составят
После прохождения фильтра произойдет потери напора на величину
Отложив это значение вниз от точки 1',получим точку 2'.
На расстоянии от крана до выхода из трубы (участок 2-3) напор уменьшится постепенно на величину
После прохождения внезапного расширения произойдет потеря напора на величину
Отложив это значение вниз от точки 2', получим точку 3'
К концу трубы
(участок 3-4) напор уменьшится постепенно
на величину
Суммарные потери напора при движении жидкости по трубопроводу составят:
м
Линия
О'-1'-2'-3'-4' будет линией полного напора
реальной жидкости, вязкость и плотность
которой заданы значениями
Для построения пьезометрической линии необходимо отложить вниз от линии полного напора в соответствующих точках значения скоростных напоров:
Сечения 1-3
Сечения 3-4
Линия 1”-2”-3”-4”– пьезометрическая линия.
Проверка:
