Гидравлический расчет простого трубопровода

Построение схемы трубопровода. Определение режима движения жидкости. Определение коэффициентов гидравлического трения и местных сопротивлений, расхода жидкости в трубопроводе, скоростного напора, потерь напора на трение. Проверка проведенных расчетов.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 25.07.2015
Размер файла 208,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Полоцкий государственный университет»

Кафедра трубопроводного транспорта, водоснабжения и гидравлики

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОСТОГО ТРУБОПРОВОДА»

Новополоцк, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Исходные данные

1 этап. Построение схемы трубопровода

2 этап. Определение режима движения жидкости

3 этап. Определение коэффициентов гидравлического трения и местных сопротивлений

4 этап. Определение скорости истечения жидкости из трубопровода. Определение расхода жидкости в трубопроводе

5 этап. Определение скоростей течения жидкости и чисел Rei на линейных участках трубопровода

6 этап. Уточнение коэффициентов гидравлического трения и коэффициентов местного сопротивления

7 этап. Определение скоростного напора

8 этап. Определение потерь напора на трение

9 этап. Определение потерь напора в местных сопротивлениях

10 этап. Проверка проведенных расчетов

11 этап. Построение диаграммы Бернулли

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Целью выполнения данной курсовой работы является закрепление знаний, полученных при изучении теоретического материала, выработка навыков практического применения этих знаний при решении инженерных задач.

В курсовую работу входит гидравлический расчет трубопровода заданной геометрии. Работа состоит из расчетно-пояснительной записки с включенными в нее результатами расчетов, а также из чертежа. На чертеже схематически изображен трубопровод и нанесены линии полного и пьезометрического напоров, указаны все составляющие потери напора.

трубопровод гидравлический трение напор

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вариант К1

Pм

H0

h

d

l1

l2

D

L1

L2

dc

R

t

жидкость

кг/см2

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

°С

4,3

5,2

3,5

0,15

8

10

0,20

15

18

0,08

0,2

20

Керосин

1 ЭТАП. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ ТРУБОПРОВОДА

На бумаге в масштабе 1:200 вычерчиваем схему трубопровода с указанием всех его геометрических размеров. Весь трубопровод условно разбиваем на n линейных участков длиной li (где i = 1, 2, …, n - это номера участков), границами которых служат местные сопротивления.

Для данного варианта схемы выделяется 7 участков.

2 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Определяем режим движения жидкости в трубопроводе путем сравнения располагаемого напора H с его критическим значением.

Для определения располагаемого напора используем следующую формулу:

Где(для данной схемы),

Тогда: , (1)

Подставив заданные значения, получим:

,

где ;

(кг/с2·м2);

(кг/м3) для керосина при t = 20°С [5; с.175].

Чтобы получить значения критического напора, соответствующего переходу от ламинарного режима движения воды к турбулентному, для каждого участка трубопровода, воспользуемся формулой для определения потерь напора на трение при ламинарном режиме:

.(2)

В итоговой формуле число Re было заменено выражением .

Так как критический напор Hкр соответствует критической скорости кр, подставим в выражение (2) значение кр, выраженное через критическое значение числа Рейнольдса Reкр в следующем виде:

.

Таким образом получим формулу для подсчета критического напора:

.

Значение в расчетах принимаем равным 2320, а значение кинематической вязкости м2/с, при температуре 20°С [5; c.175]. Делаем расчеты по каждому участку:

;

;

;

;

;

;

По результатам расчетов выяснилось, что . Значит по всем участкам режим турбулентный.

3 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ И МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Для каждого линейного участка задаемся определенным значением числа Re. В случае турбулентного режима предполагаем, что движение жидкости в трубопроводе происходит в области квадратичного трения, в этом случае число Re определяем по формуле

,

где - диаметр трубопровода на рассматриваемом участке;

- абсолютная величина эквивалентной равномерно-зернистой шероховатости, принимаемая по [4; с.72]. Для стальных новых труб сварных м.

Определяем значения числа Re:

- для участков 1 - 4: ;

- для участков 5 - 7: .

В соответствии с полученными значениями числа Re для каждого линейного участка трубопровода определяем значение коэффициентов гидравлического трения лi по формуле Альштуля (для турбулентного режима) [3; с.57]:

.

Для участков 1 - 4:

.

Для участков 5 - 7:

.

Определяем коэффициенты местных сопротивлений о по справочной литературе в зависимости от вида местного сопротивления:

- вход в трубопровод прямой, заделанный заподлицо [4; с.86];

- полностью открытый запорный вентиль с прямым затвором [4; с.94];

- резкий поворот 90° для трубы круглого сечения [4; с.90];

- резкий поворот 90° для трубы круглого сечения [4; с.90];

- внезапное расширение, рассчитывается следующим образом [4,с.88]:

,

где:,

откуда: ,

а .

- плавный поворот 90° для трубы круглого сечения, рассчитывается следующим образом [4; с.90]:

,

Где А - функция угла поворота, при угле 90° А = 1;

B - функция относительного радиуса кривизны (). Здесь = 0,2 / 0,2 = 1, тогда ;

С - функция формы поперечного сечения трубы, для круглого сечения С = 1.

- плавный поворот 90° для трубы круглого сечения,

- сопло [6; с.7].

4 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ИСТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТИ В ТРУБОПРОВОДЕ

Подставляем значения найденных коэффициентов гидравлического трения лi и коэффициентов местного сопротивления жj в формулу (3), определяя из нее значение скорости истечения жидкости из трубопровода:

, (3)

где:- коэффициент Кориолиса для турбулентного режима;

,

, откуда: ,

.

Подставляя вычисленные значения, получаем:

где: ,

.

Значение расхода определяем по формуле:

.

5 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ И ЧИСЕЛ Rei НА ЛИНЕЙНЫХ УЧАСТКАХ ТРУБОПРОВОДА

По найденному значению расхода определяем значение скоростей на всех линейных участках трубопровода.

Так как

, то отсюда:

(м/с);

(м/с).

Определим снова значения чисел Rei для каждого участка по формуле

:

- для участков 1 - 4: ;

- для участков 5 - 7: .

Так как полученные числа отличаются от полученных на III этапе расчетов более, чем на 10%, то проводим расчет параметров лi, хк, Q повторно, положив в основу расчета кладутся пересчитанные числа .

Определяем значение коэффициентов гидравлического трения лi по формуле Альштуля:

Для участков 1 - 4:

.

Для участков 5 - 7:

.

Подставляем значения найденных коэффициентов в формулу для определения значения скорости истечения жидкости из трубопровода:

Определяем значение расхода:

.

По вновь найденному значению расхода определяем значение скоростей на всех линейных участках трубопровода.

(м/с);

(м/с).

Определим значения чисел Re для каждого участка:

- для участков 1 - 4: ;

- для участков 5 - 7: .

Так как разность между значениями , полученными в начале и в конце этапа, составляет менее 10%, можно проводить дальнейшие расчеты.

6 ЭТАП. УТОЧНЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНОГО СПОРОТИВЛЕНИЯ

В соответствии с новыми значениями Re определяем значения коэффициентов гидравлического трения лi по формуле Альштуля:

Для участков 1 - 4:

.

Для участков 5 - 7:

.

Значения коэффициентов местных сопротивлений (жj) остаются прежними.

7 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТНОГО НАПОРА

Определяем скоростные напоры на всех линейных участках трубопровода, воспользовавшись формулой:

,

где = 1,1 для турбулентного режима.

(м/с);

(м/с).

8 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА НА ТРЕНИЕ

Определяем потери напора на трение по длине для каждого из линейных участков трубопровода по формуле [4; с.67]:

.

(м);

(м);

(м);

(м);

(м);

(м);

(м).

(м).

9 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА В МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ

Определяем потери напора в местных сопротивлениях по формуле [4; с.86]:

.

(м);

(м);

(м);

(м);

(м);

(м);

(м);

(м).

(м).

10 ЭТАП. ПРОВЕРКА ПРОВЕДЕННЫХ РАСЧЕТОВ

Проверку проведенных расчетов проводим, сравнивая исходное значение располагаемого напора со значением располагаемого напора, полученного в итоге по следующей формуле [4; с.130]:

.

Погрешность вычислений выражаем в процентах:

.

11 ЭТАП. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ БЕРНУЛЛИ

На бумаге строим напорную и пьезометрическую линии (диаграмму уравнения Бернулли).

Линия напора (удельной механической энергии потока) строится путем последовательного вычитания потерь, нарастающих вдоль потока, из начального напора потока (заданного пьезометрическим уравнением в резервуаре). Пьезометрическая линия (отражающая изменение гидростатического напора потока) строится путем вычитания скоростного напора в каждом сечении из полного напора потока.

Величина пьезометрического напора в каждом сечении определяется на графике заглублением центра сечения под пьезометрической линией.

Величина скоростного напора - вертикальным расстоянием между пьезометрической линией и линией полного напора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсовой работы произведен гидравлический расчет простого трубопровода заданной геометрии.

Рассчитаны потери напора на трение и местные сопротивления, скоростные напоры на всех линейных участках трубопровода. По расчетным данным построена диаграмма уравнения Бернулли.

Произведенная проверка, показавшая погрешность в 0,03 % показала, что все расчеты выполнены верно.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гидравлика и аэродинамика: учебник для вузов / А.Д. Альштуль [и др.]. - М.: Стройиздат, 1987;

2. Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. - М.: Машиностроение, 1976;

3. Примеры расчетов по гидравлике: учебное пособие для вузов / под ред. А.Д. Альштуля. - М.: Стройиздат, 1977;

4. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Я.М. Вильнер [и др.]; под общ. ред. Б.Б. Некрасова. - 2-е изд., перераб. и доп. - Минск: Выш. шк, 1985;

5. Сборник задач по курсу гидравлики с решениями: учебное пособие для вузов / В.Н. Метревели. - М.: Высш. шк., 2007;

6. Липский, В.К. Техническая гидромеханика: учеб.-метод. комплекс / В.К. Липский, Д.П. Комаровский; под. общ. ред. В.К. Липского. - Новополоцк: ПГУ, 2009.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Составление уравнений Бернулли для сечений трубопровода. Определение потерь напора на трение по длине трубопровода. Определение местных сопротивлений, режимов движения жидкости на всех участках трубопровода и расхода жидкости через трубопровод.

    задача [2,1 M], добавлен 07.11.2012

  • Разбиение трубопровода на линейные участки. Определение режима движения жидкости в трубопроводе. Значения коэффициентов гидравлического трения и местного сопротивления. Скорость истечения жидкости из трубопровода. Скоростные напоры на линейных участках.

    курсовая работа [224,9 K], добавлен 06.04.2013

  • Разбиение трубопровода на линейные участки. Определение режима движения жидкости в трубопроводе. Определение значений числа Рейнольдса, значений коэффициентов гидравлического трения и местного сопротивления. Скорость истечения жидкости из трубопровода.

    курсовая работа [233,4 K], добавлен 26.10.2011

  • Расчет внутреннего диаметра трубопровода, скорость движения жидкости. Коэффициент гидравлического трения, зависящий от режима движения жидкости. Определение величины потерь. Расчет потребного напора. Построение рабочей характеристики насосной установки.

    контрольная работа [187,7 K], добавлен 04.11.2013

  • Определение высоты всасывания центробежного насоса по его характеристикам: потребляемой мощности двигателя, числу оборотов, диаметру всасывающего трубопровода. Расчет расхода жидкости насосом, напора, коэффициента потерь напора по длине трубопровода.

    лабораторная работа [231,5 K], добавлен 19.12.2015

  • Общие потери напора в трубопроводе. Определение высоты всасывания из резервуара, расхода циркуляции жидкости, диаметра самотечного трубопровода и показаний дифманометра расходометра. Необходимое давление насоса и мощность. Построение характеристики сети.

    курсовая работа [695,9 K], добавлен 23.04.2014

  • Расчет потерь напора на трение в данном отрезке трубы, потерь давления на трение в трубах в магистралях гидропередачи, при внезапном расширении трубопровода. Определение необходимого диаметра отверстия диафрагмы, расхода воды в трубе поперечного сечения.

    контрольная работа [295,2 K], добавлен 30.11.2009

  • Определение скорости движения среды в нагнетательном трубопроводе. Расчет полного гидравлического сопротивления сети и напора насосной установки. Определение мощности центробежного насоса и стандартного диаметра трубопровода. Выбор марки насоса.

    контрольная работа [38,8 K], добавлен 03.01.2016

  • Определение скорости поршня и расхода жидкости в трубопроводе. Построение напорной и пьезометрической линий для трубопровода. Определение максимально возможной высоты установки центробежного насоса над уровнем воды. Составление уравнения Бернулли.

    контрольная работа [324,1 K], добавлен 07.11.2021

  • Характеристика магистральных нефтепроводов. Определение диаметра и толщины стенки трубопровода. Расчет потерь напора по длине нефтепровода. Подбор насосного оборудования. Построение гидравлического уклона, профиля и расстановка нефтяных станций.

    курсовая работа [146,7 K], добавлен 12.12.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.