Расчет диаметров трубопроводов.

Расчёт гидравлических параметров схемы начнём с определения диаметров трубопровода по формуле [1, с.10]:

,

где Q_i - расход среды для каждой ветви, м³/с;

w - скорость жидкости, м/с.

Так как расход среды Q_i известен, после расчёта диаметров необходимо задаться значением скорости w. На практике для сред, перекачиваемых насосами, рекомендуют принимать значения экономической скорости:

w =1.5 м/с

Расход общей ветви находим по формуле [1, с.9]:

Q₀=.

Q₀==Q₁+Q₂+Q₃=35+15+10=60м³/ч.

Для проведения вычислений расход Q_i переведём из м³/ч в м³/с:

Q₁=35 м³/ч= ,

Q₂=15 м³/ч=,

Q₃=10 м³/ч=,

Q₀=60 м³/ч= .

Диаметры трубопроводов:

d₁=

d₂=

d₃=

d₀=

Согласно этим расчётам выбираем ближайшие стандартные диаметры труб по ГОСТ 3262-75.

Для первой ветви труба обыкновенная, не оцинкованная обычной точности изготовления, с условным проходом 90мм, толщиной стенки 4 мм. Для второй ветви труба обыкновенная, не оцинкованная общей точности изготовления, с условным проходом 65мм, толщиной стенки 4 мм.

Для третьей ветви труба обыкновенная, не оцинкованная обычной точности изготовления, с условным проходом 50мм, толщиной стенки 3,5мм. Для общей ветви труба обыкновенная, не оцинкованная общей точности изготовления, с условном проходом 125мм, толщиной стенки 4,5мм.

Первая ветвь - Труба 90*4, ГОСТ 3262-75

Вторая ветвь - Труба 65*4, ГОСТ 3262-75

Третья ветвь - Труба 50*3,5, ГОСТ 3262-75

Общая ветвь - Труба 125*4,5, ГОСТ 3262-75

Вычислим внутренние диаметры трубопроводов

d_i=D_i-2b_i,

где D_{i -} наружный диаметр соответствующего трубопровода, мм;

b_{i -} толщина стенки, мм.

d₁=D₁-2b₁=101,3-2*4=93,3мм, d₂=D₂-2b₂=75,5 - 2*4=67,5мм,

d₃=D₃-2b₃=60-2*3,5=53мм, d₀=D₀-2b₀=140-2*4,5=131мм.

Так как внутренний диаметр стандартных труб отличается от значений, рассчитанных по формуле (1), то необходимо установить скорость течения жидкости [1, с.10]:

wi=

где di - рассчитанный диаметр внутренний стандартный, м.

w₁=

w₂=

w₃=

w₀=

3. Расчет гидравлических потерь напора в трубопроводе

Потери напора в местных сопротивлениях определяются по формуле Вейсбаха [1, с.11]:

,

где _i - коэффициент местных сопротивлений.

Вход в трубу с острыми краями

Согласно приложению 6 [1, с.28]

вх=0,5

Вентиль нормальный при полном открытии при условном проходе D= 90мм.

Согласно [1, с.29], применяя интерполяцию, получим_вен=4,05

Два резких поворота под углом 90⁰.

Согласно [1, с.30] _пов=1,0

Выход из трубы.

Согласно [1, с.28] _вых=1.0

Потери напора на местные сопротивления [1, с.11]:

=0.776м.

3.1.3 Расчет общих потерь по первой ветви

Общие потери по ветви [1, с.15]:

?h_i=?h_тренi+?h_{м. сi} (6)

?h₁=?h_трен1+?h_{м. с.1} =0.247+0,776=1.023м.

3.2 Расчёт гидравлических сопротивлений по второй ветви

Внезапное сужение.

Согласно формуле [2, с.6]:

,

где F₁ - сечение трубы до сужения,

F₂ - сечение трубы после сужения.

Вход в трубу с острыми краями.

Согласно приложению 6 [1, с.28]

вх=0,5

Вентиль нормальный при полном открытии при условном проходе D= 65мм.

Согласно [1, с.29], применяя интерполяцию, получим _вен=4,34

Резкий поворот под углом 90⁰

Согласно [1, с.30] _пов=1,0

Выход из трубы.

Согласно [1, с.28] _вых=1.0

Диффузор.

Согласно формуле [1, с.12]:

,

где F₀ - площадь сечения участка трубопровода до расширения, м²;

F₁ - площадь сечения участка трубопровода после расширения, м².

Примем F₁/ F₀=2

Потери напора на местные сопротивления

3.2.3 Расчет общих потерь по второй ветви

?h₂=?h_трен2+?h_{м. с2}=0.347+0.524=0.871м.

3.3 Расчёт гидравлических сопротивлений по третьей ветви

3.3.1 Расчет потерь на трение по длине

Число Рейнольдса

Re^/₃=,

Re ^// ₃=,

где Re^/₃ - число Рейнольдса до теплообменника при Т_воды=20⁰С, ?₁ =1.011*10^-6, м²/с;

Re ^// ₃ - число Рейнольдса после теплообменника при Т_воды=40⁰С, ?₂ =0.66*10^-6, м²/с.

Коэффициент Дарси

,

где ^/₃ - коэффициент Дарси до теплообменника при Т_воды=20⁰С, ?₁ =1.011*10^-6, м²/с;

^// ₃ - коэффициент Дарси после теплообменника при Т_воды=40⁰С, ?₂ =0.66*10^-6, м²/с.

Потери на трение по длине

где ?h^/трен3 - потери на трение до теплообменника, м;

?h ^// трен3 - потери на трение после теплообменника, м.

3.3.2 Расчет потерь на местные сопротивления

Вход в трубу с острыми краями

Согласно приложению 6 [1, с.28],вх=0,5

Вентиль нормальный при полном открытии при условном проходе D= 50мм.

Согласно [1, с.29], применяя интерполяцию, получим_вен=4,675

Восемь резких поворотов под углом 90⁰.

Согласно [1, с.30], _пов=1,0

?hМ.С. пов=_пов

Теплообменник. Согласно формуле [1, с.14]:

?h_тепл=

где m₁ - количество прямых участков теплообмена;

m₂ - количество поворотов;

₁ - коэффициент сопротивления плавного поворота на 180⁰, выбирается в зависимости от отношения ,

где R₀ - радиус изгиба трубы по средней линии.

По формуле [2, с.5]:

где ^/ - принимается по таблице 4 [2, с.5] в зависимости отношения где R₀ - радиус поворота, ? - угол поворота.

Примем отношение равным 0.6, тогда по таблице 4 находим ^/.

^/=0.44

тогда:

?h_тепл=

Потери напора на местные сопротивления:

?h_{М.С. вх}+?h_{М.С. вен}+8?h_пов+?h_тепл=0.041+0.302+8*0.082+0.533=1.532м.

3.3.3 Расчет общих потерь по третьей ветви

Вход в трубу с острыми краями (из ёмкости)

Согласно приложению 6 [1, с.28]

вх=0,5

Вентиль (6) нормальный при полном открытии при условном проходе D= 125мм.

Согласно [1, с.29], _вен=4,25

Выход из трубы.

Согласно [1, с.28] _вых=1.0

Вход в трубу с острыми краями (из насоса)

Согласно приложению 6 [1, с.28]

вх=0,5

Вентиль (5) нормальный при полном открытии при условном проходе D= 125мм.

Согласно [1, с.29], _вен=4,25

Внезапное расширение

Согласно формуле [2, с.6]

где F₁ - сечение трубы до расширения, м²;

F₂ - сечение трубы после расширения, м².

Потери напора на местные сопротивления:

_.

3.4.3 Расчет общих потерь по общей ветви