Файл: Курсовая работа Гидравлический расчет сложного трубопровода и элементов оборудования.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Гидрогазодинамика трубопроводных систем и гидромашины»
КУРСОВАЯ РАБОТА

«Гидравлический расчет сложного трубопровода

и элементов оборудования»

Выполнил:

ст. гр. БМТ-20-01 Д.В, Усманов
Проверил:

доцент, к.н. Байкова Л.Р.

Уфа 2022

Содержание


Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Гидрогазодинамика трубопроводных систем и гидромашины»
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

"Гидравлический расчет сложного трубопровода

и элементов оборудования"

по дисциплине «Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика»

для обучающихся по направлению подготовки: 21.03.01 Нефтегазовое дело
Профиль: Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки (БМТ)
Студент гр. БМТ-20-01

Усманов Данила

1. Решить задачи из сборника задач по машиностроительной гидравлике под ред. Куколевского И.И.

№1.28 №3.34

2. Выполнить гидравлический расчет разветвленного трубопровода, схема которого прилагается.

3.Определить Р_вх, Q, Q₃, Q₄

4.Как изменятся расходы при изменении вязкости в 0,6 раза?

Дата выдачи «27» марта 2022г.
Консультант Байкова Л.Р. Студент Усманов Д.В.

1. Гидростатический расчет элементов оборудования

---

Задача №1.28

Исходные данные:

Определить, какое избыточное давление воздуха установиться в плавающем толстостенном колоколе диаметрами D = 1 м и d = 0.6 м, высотой ɑ = 1.4 м и массой m = кг при давлении атмосферного воздуха p_ат = 100 кПа. Плотность воды ρ= 1020 кг/м³ .

Процесс сжатия воздуха в колоколе считать изотермическим.



рисунок 1

Решение:

Введем обозначение: с – высота воздушного объема под колоколом; b – глубина погружения, площади: , P_и – избыточное давление под колоколом.



Рисунок 2

Условие равновесия колокола:

, (1)

Где по основному закону гидростатики:

(2)

Уравнение изотермического процесса [P₀V₀=P_iV_i]

(3)

Из (3): с = ; из (1): b =

Подставив в (2), получим:



Или



Или







Ответ:

---

Задача №3.34

Исходные данные:

Тело в форме цилиндра с полушаровой головкой, размеры которого d = 200 мм, R = 300 мм и масса m = 230 кг, плавает в воде, заполняющей замкнутый сосуд.

Установить зависимость между избыточным давлением p_и газа в сосуде и погружением h тела под уровнем воды и найти давление, при котором погружение станет равным h=R и полушар начнет выходить из воды.



рисунок 3
Решение:


рисунок 4
Расстояние от поверхности до пьезометрической плоскости 0-0



Объем тела давления или объем погруженной части тела



Вертикальная составляющая силы давления



Из условия определим:



Отсюда выведем зависимость между избыточным давлением P_и газа в сосуде и погружением h тела под уровнем воды



При h=R давление из этой зависимости:



Ответ:

2. Гидростатический расчет сложного трубопровода

Исходные данные:

Проектный расход, м³/часQ-? 0

Перекачиваемая жидкостьρ=900 кг/м³; υ=30*10^-6 м²/с

Температура перекачки­­_________________________

Эквивалентная шероховатость труб K= 0,2 мм к

№	l, м	d, мм	zн,м	zк,м	рн, кПа	рк,кПа	Q,м3/ч	Примечание
1	50	100	0	Zвх=2	Pат	Pвх-?	?
2	200	100	Zвых=2	ZE	Pвых	РЕ	?	Рвых=8*105Па
3	150	60	ZE	Z3=6	РЕ	P03	?	Р03=Р04=105Па
4	130	80	ZE	Z4=6	РЕ	P04	?

---

Данную схему трубопровода можно разбить на 4 простых трубопровода, причем трубопровод 1 (l₁d₁) является всасывающим и рассчитывается отдельно от сложного трубопровода, состоящего из трубы 2 (l₂d₂), трубы 3 (l₃d₃) и трубы 4 (l₄d₄).

Составим уравнение Бернулли для трубопровода 1, относительно плоскости отсчета, проведенной через свободную поверхность жидкости в первом резервуаре. При этом начальное сечение соответствует свободной поверхности жидкости в первом резервуаре, а конечное сечение – на входе в насос.

Z₁ + = Z_вх + +  ,

Данное уравнение позволит вычислить P_вх при найденном расходе Q.

Составим систему уравнений Бернулли и уравнений расходов для разветвленной части трубопроводной сети.

Для трубопровода 2:

Zвых + = ZЕ + + 

(1)

Обозначим Z_Е + = H_E, и преобразуем уравнение к виду:

Z_вых + = H_E +  ,

или

HE = Zвых + - 

(2)

Для трубопровода 3:

HE = Z3 + + 

(3)

Для трубопровода 4:

HE = Z4 + +  .

(4)

---

Уравнения расходов:

Q1 = Q2 = Q, Q = Q3 + Q4

(5)

где Q₁, Q₂, Q₃, Q₄ – расходы соответственно 1-го, 2-го, 3-го и 4-го трубопроводов.

Q = S,

Полученные уравнения сведем в систему:

HE = Zвых + - 	(2)
HE = Z3 + + 	(3)
HE = Z4 + + 	(4)
Q = Q3 + Q4	(5)

Для решения полученной системы уравнений рассчитаем гидравлические характеристики каждого трубопровода.

2.1. Гидравлический расчет 2-го трубопровода

Расчет трубопровода для  = 1 м/с:

Q₂ = ₂S = 1 ⋅ = 0,00785 .

По найденным значениям расхода найдем значения числа Рейнольдса в каждом случае:

Re = = 3333,33.

Коэффициент Дарси нужно вычислять в зависимости от режима движения жидкости в трубопроводе, который определяем по критическому и граничным числам Рейнольдса:

= 5000,

= 250000.

Анализируя полученные данные, (Re_кр < Re < вычисляем коэффициент Дарси по формуле Блазиуса:

 =

---