Гидравлический расчет простого трубопровода

Гидравлика.dwg

Курсач И4.docx

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Полоцкий государственный университет»
Кафедра трубопроводного транспорта
водоснабжения и гидравлики
«ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ПРОСТОГО ТРУБОПРОВОДА»
этап. Построение схемы трубопровода4
этап. Определение режима движения жидкости4
этап. Определение коэффициентов гидравлического трения
и местных сопротивлений5
этап. Определение скорости истечения жидкости из трубопровода.
Определение расхода жидкости в трубопроводе7
этап. Определение скоростей течения жидкости и чисел Rei на линейных участках трубопровода8
этап. Уточнение коэффициентов гидравлического трения
и коэффициентов местного сопротивления9
этап. Определение скоростного напора10
этап. Определение потерь напора на трение10
этап. Определение потерь напора в местных сопротивлениях11
этап. Проверка проведенных расчетов12
этап. Построение диаграммы Бернулли12
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.
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.
Определение режима движения 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)
Подставив заданные значения получим:
(кгм3) 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:
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 м2с при температуре 20°С [5; c.175]. Делаем расчеты по каждому участку:
По результатам расчетов выяснилось что . Значит по всем участкам режим турбулентный.
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 λ с.57]:
Определяем коэффициенты местных сопротивлений 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];
– внезапное расширение рассчитывается следующим образом [4с.88]:
– плавный поворот 90° для трубы круглого сечения рассчитывается следующим образом [4; с.90]:
гдеА – функция угла поворота при угле 90° А = 1;
B – функция относительного радиуса кривизны (). Здесь = 02 02 = 1 тогда ;
С – функция формы поперечного сечения трубы для круглого сечения С = 1.
– плавный поворот 90° для трубы круглого сечения
Определение скорости истечения жидкости из трубопровода. Определение расхода жидкости в трубопроводе
Подставляем значения найденных коэффициентов гидравлического трения λi и коэффициентов местного сопротивления j в формулу (3) определяя из нее значение скорости истечения жидкости из трубопровода:
где:– коэффициент Кориолиса для турбулентного режима;
Подставляя вычисленные значения получаем:
Значение расхода определяем по формуле:
Определение скоростей течения жидкости и чисел Rei
на линейных участках трубопровода
По найденному значению расхода определяем значение скоростей на всех линейных участках трубопровода.
Определим снова значения чисел Rei для каждого участка по формуле :
Так как полученные числа отличаются от полученных на III этапе расчетов более чем на 10% то проводим расчет параметров λi к Q повторно положив в основу расчета кладутся пересчитанные числа .
Определяем значение коэффициентов гидравлического трения λi по формуле Альштуля:
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.
Определим значения чисел Re для каждого участка:
Так как разность между значениями полученными в начале и в конце этапа составляет менее 10% можно проводить дальнейшие расчеты.
Уточнение коэффициентов гидравлического трения
и коэффициентов местного сопротивления
В соответствии с новыми значениями Re определяем значения коэффициентов гидравлического трения λi по формуле Альштуля:
Значения коэффициентов местных сопротивлений (j) остаются прежними.
Определение скоростного напора
Определяем скоростные напоры на всех линейных участках трубопровода воспользовавшись формулой:
где = 11 для турбулентного режима.
Определение потерь напора на трение
Определяем потери напора на трение по длине для каждого из линейных участков трубопровода по формуле [4; с.67]:
Определение потерь напора в местных сопротивлениях
Определяем потери напора в местных сопротивлениях по формуле [4; с.86]:
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:
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.
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 003 % показала что все расчеты выполнены верно.
Гидравлика и аэродинамика: учебник для вузов А.Д. Альштуль [идр.]. – М.: Стройиздат 1987;
Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям И.Е. Идельчик. – М.: Машиностроение 1976;
Примеры расчетов по гидравлике: учебное пособие для вузов под ред. А.Д. Альштуля. – М.: Стройиздат 1977;
Справочное пособие по гидравлике гидромашинам и гидроприводам Я.М. Вильнер [идр.]; под общ. ред. Б.Б. Некрасова. – 2-е изд. перераб. и доп. – Минск: Выш. шк 1985;
Сборник задач по курсу гидравлики с решениями: учебное пособие для вузов В.Н. Метревели. – М.: Высш. шк. 2007;
Липский В.К. Техническая гидромеханика: учеб.-метод. комплекс В.К. Липский Д.П. Комаровский; под. общ. ред. В.К. Липского. – Новополоцк: ПГУ 2009.

МУ по контр. работе_МЖГ для заочников.doc

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Полоцкий государственный университет»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению курсового проекта «Гидравлический расчет простого трубопровода» по курсу «Механика жидкости и газов» для студентов заочной формы обучения по специальности 1-70 05 01 Проектирование сооружение и эксплуатация газонефтепроводов
Контрольная работа по дисциплине «Механика жидкости и газа» выполняется студентами-заочниками специальности 70 04 03 «Водоснабжение водоотведение и охрана водных ресурсов» 70 04 02 «Теплоснабжение вентиляция и охрана воздушного бассейна» в шестом семестре обучения.
Целью работы является закрепление знаний полученных студентами при изучении теоретического материала выработка у них навыков практического применения этих знаний при решении инженерных задач.
В контрольную работу входит гидравлический расчет трубопровода заданной геометрии. Работа должна состоять из расчетно-пояснительной записки с включенными в нее результатами расчетов и чертежа на котором схематически изображается трубопровод и наносятся линии полного и пьезометрического напоров а также указываются все составляющие потери напора.
ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
Каждому студенту преподаватель (руководитель контрольной работы) сообщает тип схемы трубопровода и номер варианта в соответствии с которым студент из приложения 1 выбирает данные своего задания.
В гидравлической системе следует определить расход жидкости если давление в емкости рм а высота уровня жидкости – Н0.
Схемы гидравлических систем таблицы их геометрических размеров и значений исходных данных приведены в приложении 1.
Запорный вентиль в схемах А В Д Ж И К открыт полностью а в схемах Б Г Е З Л М – частично. Трубы стальные новые.
Простым трубопроводом называют трубопровод по которому жидкость транспортируется без промежуточных ответвлений потока. В коротких трубопроводах местные потери напора соизмеримы с потерями на трение.
Исходным при расчетах простого трубопровода является уравнение Бернулли составленное для потока жидкости от плоскости свободной поверхности питающего резервуара до плоскости выходного сечения трубопровода.
При установившемся движении жидкости имеем:
где – ординаты определяющие высоту положения центра выбранного сечения над горизонтальной плоскостью сравнения 0–0 (рис. 1);
– пьезометрический напор в сечениях 1–1 и К–К;
– скоростной напор в сечениях 1–1 и К–К;
– коэффициенты Кориолиса учитывающие неравномерность распределения скоростей в соответствующих живых сечениях потока;
– сумма потерь напора на всех участках трубопровода на пути между выбранными сечениями состоящая из потерь на трение по длине и потерь в местных сопротивлениях на каждом из участков (hп
n – количество участков.
Рис. 1. Схема простого трубопровода
Для удобства расчетов вводится понятие располагаемого напора трубопровода который представляет перепад гидравлических напоров действующих в выбранных сечениях потока:
гдеz1 – zk =H0 (для схем А Б Д Е Ж З И К Л М)
z1 – zk =H0 + h (для схем В Г) – при условии что плоскость сравнения проходит через центр выходного сечения трубопровода;
– при условии что рк=рат (давление на выходе из трубопровода равно атмосферному).
Преобразуя с учетом (2) уравнение Бернулли (1) получим общий вид расчетного уравнения простого трубопровода:
Так как площадь свободной поверхности питающего резервуара достаточно велика по сравнению с сечением трубопровода скорости в сечении 1–1 будут малы и скоростным напором в этом сечении можно пренебречь.
После этого расчетное уравнение примет вид:
Выражая потери на трение по длине и местные потери формулами:
получим значение располагаемого напора:
где – коэффициент гидравлического трения на
– коэффициент местных сопротивлений имеющихся на участке;
– средняя скорость потока на
– скорость в выходном сечении трубопровода;
– коэффициент Кориолиса для сечения К-К (принимаем при ламинарном режиме при турбулентном режиме )
Используя уравнение неразрывности
получим расчетное уравнение трубопровода в окончательной форме:
где – площадь выходного сечения трубопровода;
– площадь живого сечения на каждом участке.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Контрольная работа «Гидравлический расчет простого трубопровода» состоит в определении расхода жидкости Q в простом трубопроводе и построении его напорной и пьезометрической линий.
Все физические величины в расчетах должны приводиться в Международной системе единиц (СИ).
Работу рекомендуется выполнять по этапам.
Построение схемы трубопровода
На бумаге в масштабе 1:100 вычерчивается схема трубопровода с указанием всех его геометрических размеров. Напорный бак на схеме следует располагать слева в нижней части листа.
Весь трубопровод условно разбивается на n линейных участков границами которых служат местные сопротивления. Каждому линейному участку присваивается порядковый номер i (i=1 2 3 n) каждому местному сопротивлению присваивается порядковый номер j (j=I II III n).
Определение режима движения жидкости
Режим движения жидкости в трубопроводе определяется путем сравнения располагаемого напора Н с его критическим значением. Располагаемый напор определяется по формуле (2).
Формулу для получения критического напора соответствующего переходу от ламинарного режима движения жидкости к турбулентному можно получить воспользовавшись формулой для определения потерь напора на трение при ламинарном движении:
При этом для определения числа Re используем формулу:
Имея в виду что критический напор Hкр соответствует критической скорости uкр подставим в (11) значение uкр выраженное через критическое значение числа Reкр:
и получим выражение для критического напора:
Значение можно принимать равным 2320.
Если – режим ламинарный; если – режим турбулентный.
По формуле (14) для каждого линейного участка простого трубопровода определяется критический напор. Сравнивая критический напор с располагаемым напором устанавливается режим движения жидкости на каждом линейном участке трубопровода.
Определение коэффициентов гидравлического трения и местных сопротивлений
Для каждого линейного участка задаемся определенным значением числа Re. В случае ламинарного режима целесообразно в качестве первоначального принимать значения Reкр=2320 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 принимается по [2 3].
В соответствии с принятыми значениями числа Re для каждого линейного участка трубопровода определяем значение коэффициентов гидравлического трения λi учитывая что:
)при ламинарном режиме λi определяется по формуле Стокса:
) при турбулентном режиме λi определяется по формуле Альтшуля:
Коэффициенты местных сопротивлений определяются по справочной литературе [2 3] в зависимости от вида местного сопротивления. Коэффициент сопротивление сопла принимается равным =12.
Определение скорости истечения жидкости из трубопровода. Определение расхода жидкости в трубопроводе
Подставляя значения коэффициентов гидравлического трения λi и коэффициентов местного сопротивления j в формулу (19) определяем значение скорости истечения жидкости из трубопровода:
Значение расхода определяем по формуле:
Определение скоростей течения жидкости и чисел Rei
на линейных участках трубопровода
Используя формулу (8) по найденному значению расхода определяем значение скоростей i на всех линейных участках трубопровода.
По формуле (12)для каждого участка трубопровода определяем значение чисел .
При ламинарном режиме движения полученные значения чисел для каждого линейного участка сравниваем с числом Reкр=2320 принятым на третьем этапе в качестве первоначального. Если разность между этими числами составит более чем 10% тогда необходимо расчет параметров λi к Q повторить. При этом для определения λi следует принимать найденный по формуле (12).
Далее необходимо опять по формуле (8) найти значения скоростей i на всех линейных участках трубопровода а по формуле (12)найти значения и сравнить эти числа с . Если разность между этими числами составит более чем 10% тогда необходимо расчет параметров λi к Q повторить. При этом для определения λi следует принимать .
Такие последовательные расчеты проводятся до тех пор пока разность между двумя последними значениями чисел Рейнольдса не будет меньше 10%.
При турбулентном режиме движения полученные значения чисел для каждого линейного участка сравниваем с принятым на третьем этапе в качестве первоначального. Если тогда необходимо расчет параметров λi к Q повторить. При этом для определения λi следует принимать найденный по формуле (12).
Уточнение коэффициентов гидравлического трения
и коэффициентов местного сопротивления
В соответствии с полученными в 5 этапе значениями числа Rei определяем окончательное значение коэффициента гидравлического трения для каждого линейного участка учитывая что:
) если то λi определяется по формуле Блазиуса (зона гидравлически гладких труб):
) если то λi определяется по формуле Альтшуля (переходная зона):
) если то λi определяется по формуле Шифринсона (квадратичная зона – вполне шероховатые трубы):
где – диаметр трубопровода на рассматриваемом участке;
– абсолютная величина эквивалентной равномерно-зернистой шероховатости.
В соответствии с полученными в 5 этапе значениями числа Rei определяем значение коэффициентов местных сопротивлений (j) по справочной литературе в зависимости от вида местного сопротивления.
Определение скоростного напора
Скоростной напор на каждом из линейных участков трубопровода определяем по формуле:
Определение потерь напора на трение
По формуле (5) определяем потери напора на трение для всех линейных участков трубопровода.
Определение потерь напора в местных сопротивлениях
По формуле (6) определяем потери напора в местных сопротивлениях.
Проверка проведенных расчетов
Проверку проведенных расчетов проводим сравнивая исходное значение располагаемого напора полученного по формуле (2) со значением располагаемого напора полученного по формуле (4). Погрешность вычислений выражаем в процентах:
где Н(2) – располагаемый напор определенный по формуле (2)
Н(4) – располагаемый напор определенный по формуле (4).
Построение диаграммы Бернулли
На схеме трубопровода (приложение 2) проводим вверх вертикальную линию перпендикулярную плоскости сравнения от центра сечения выходного отверстия напорного бака (выход трубопровода из бака). Откладываем на этой линии вверх значение располагаемого напора определенного по формуле (2).
От полученной точки строим напорную линию которая получается путем последовательного вычитания (по направлению потока) потерь на каждом из участков из начального напора потока (диаграмму уравнения Бернулли).
Пьезометрическая линия (показывающая изменение гидростатического напора потока) строится путем вычитания скоростного напора в каждом сечении из полного напора потока соответствующего данному сечению.
Штеренлихт Д. В. Гидравлика : учеб. для студ. вузов Д. В. Штеренлихт. – 3-е изд. перераб. и доп. – М. : КолосС 2005 – 655 с.
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. – 382 с.
Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям И. Е. Идельчик. – М. : Машиностроение 1976. – 256 с.
Медведев В. Ф. Гидравлика и гидравлические машины : учеб. пособие В. Ф. Медведев. – Минск : Выш. шк. 1998. – 311 с.
Механика жидкости и газа : учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-70 04 02 сост. В. К. Липский Д. П. Комаровский ; под общ. ред.
В. К. Липского. – Новополоцк : ПГУ 2006. – 299 с.
Механика жидкости и газа : учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-70 04 03 «Водоснабжение водоотв. и охрана водных ресурсов» М-во образования РБ Полоцкий гос. ун-т; сост. Д. П. Комаровский В. К. Липский; под общ. ред. В. К. Липского. – Новополоцк : ПГУ 2008. – 355 с.
ДИАГРАММА УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ
Размерности величин в различных системах измерения
Перевод в другие единицы
м = 100 см = 1000 мм
м2 = 104 см2 = 106 мм2
м3 = 106 см3 = 1000 л
Вязкость кинематическая
0000 Па » 1 ат = 1 кгссм2 =
=10 м вод. ст. = 760 мм рт. ст.
Связь между единицами давления
Зависимость давления насыщенных паров воды от температуры
Зависимость коэффициента кинематической вязкости воды от температуры
Характеристика поверхности труб
стальные находящиеся
Цельносварные стальные трубы
бывшие в эксплуатации
новые битумизированные
Бетонные и асбестоцементные трубы
бетонные трубы при хорошей поверхности с затиркой
бетонные трубы с шероховатой поверхностью
новые асбестоцементные трубы
асбестоцементные трубы бывшие в эксплуатации
трубы из чистого стекла
Задание на контрольную работу1
Порядок выполнения контрольной работы4
Приложение 1. Варианты схем11
Приложение 2. Диаграмма уравнения Бернулли .23
Приложение 3. Справочные данные24

Курсач К1.docx

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Полоцкий государственный университет»
Кафедра трубопроводного транспорта
водоснабжения и гидравлики
«ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ПРОСТОГО ТРУБОПРОВОДА»
этап. Построение схемы трубопровода4
этап. Определение режима движения жидкости4
этап. Определение коэффициентов гидравлического трения
и местных сопротивлений5
этап. Определение скорости истечения жидкости из трубопровода.
Определение расхода жидкости в трубопроводе7
этап. Определение скоростей течения жидкости и чисел Rei на линейных участках трубопровода8
этап. Уточнение коэффициентов гидравлического трения
и коэффициентов местного сопротивления10
этап. Определение скоростного напора10
этап. Определение потерь напора на трение10
этап. Определение потерь напора в местных сопротивлениях11
этап. Проверка проведенных расчетов12
этап. Построение диаграммы Бернулли12
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.
Построение схемы трубопровода
На бумаге в масштабе 1:100 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.
Определение режима движения 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)
Подставив заданные значения получим:
(кгс2·м2) (для воды при t = 20°С) [4; с.11].
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:
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 РейнольдсаReкр в следующем виде:
Таким образом получим формулу для подсчета критического напора:
Значение в расчетах принимаем равным 2320 а значение кинематической вязкости при температуре 20°С равным м2с [4; c.16]. Делаем расчеты по каждому участку:
По результатам расчетов выяснилось что . Значит по всем участкам режим турбулентный.
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 λ с.57]:
Определяем коэффициенты местных сопротивлений по справочной литературе в зависимости от вида местного сопротивления:
– вход в трубопровод прямой заделанный заподлицо [4; с.86];
– полностью открытый запорный вентиль с косым затвором [4; с.94];
– резкий поворот 90° для трубы круглого сечения [4; с.90];
– резкий поворот 120° для трубы круглого сечения рассчитывается следующим образом (по формуле Вейсбаха) [2; с.262]:
– внезапное расширение рассчитывается следующим образом [4с.88]:
– плавный поворот 120° для трубы круглого сечения рассчитывается следующим образом [4; с.90]:
гдеА – функция угла поворота при угле 120° А = 1165;
B – функция относительного радиуса кривизны (). Здесь = 02 02 = 1 тогда ;
С – функция формы поперечного сечения трубы для круглого сечения С = 1.
– плавный поворот 90° для трубы круглого сечения рассчитывается следующим образом:
гдеА – функция угла поворота при угле 90° А = 10;
С – функция формы поперечного сечения трубы. Для круглого сечения С = 1.
Определение скорости истечения жидкости из трубопровода. Определение расхода жидкости в трубопроводе
Подставляем значения найденных коэффициентов гидравлического трения λi и коэффициентов местного сопротивления j в формулу (3) определяя из нее значение скорости истечения жидкости из трубопровода:
где:– коэффициент Кориолиса для турбулентного режима;
Подставляя вычисленные значения получаем:
Значение расхода определяем по формуле:
Определение скоростей течения жидкости и чисел Rei
на линейных участках трубопровода
По найденному значению расхода определяем значение скоростей на всех линейных участках трубопровода.
Определим снова значения чисел Rei для каждого участка по формуле :
Так как полученные числа отличаются от полученных на III этапе расчетов более чем на 10% то проводим расчет параметров λi к Q повторно положив в основу расчета кладутся пересчитанные числа .
Определяем значение коэффициентов гидравлического трения λi по формуле Альштуля:
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.
Определим значения чисел Re для каждого участка:
Так как разность между значениями полученными в начале и в конце этапа составляет менее 10% можно проводить дальнейшие расчеты.
Уточнение коэффициентов гидравлического трения
и коэффициентов местного сопротивления
В соответствии с новыми значениями Re определяем значения коэффициентов гидравлического трения λi по формуле Альштуля:
Значения коэффициентов местных сопротивлений (j) остаются прежними.
Определение скоростного напора
Определяем скоростные напоры на всех линейных участках трубопровода воспользовавшись формулой:
где = 11 для турбулентного режима.
Определение потерь напора на трение
Определяем потери напора на трение по длине для каждого из линейных участков трубопровода по формуле [4; с.67]:
Определение потерь напора в местных сопротивлениях
Определяем потери напора в местных сопротивлениях по формуле [4; с.86]:
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:
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.
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 0266 % показала что все расчеты выполнены верно.
Гидравлика и аэродинамика: учебник для вузов А.Д. Альштуль [идр.]. – М.: Стройиздат 1987.
Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям И.Е. Идельчик. – М.: Машиностроение 1976.
Примеры расчетов по гидравлике: учебное пособие для вузов под ред. А.Д. Альштуля. – М.: Стройиздат 1977.
Справочное пособие по гидравлике гидромашинам и гидроприводам Я.М. Вильнер [идр.]; под общ. ред. Б.Б. Некрасова. – 2-е изд. перераб. и доп. – Минск: Выш. шк 1985.
Липский В.К. Техническая гидромеханика: учеб.-метод. комплекс В.К. Липский Д.П. Комаровский; под. общ. ред. В.К. Липского. – Новополоцк: ПГУ 2009.