Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 361
Скачиваний: 8
| Введение | 3 | ||||||||||||
| 1 Теоретическая часть | 4 | ||||||||||||
| 2 Расчётная часть | 7 | ||||||||||||
| 2.1 Задача 1. Гидравлический расчёт сложного трубопровода | 7 | ||||||||||||
| 2.2 Задача 2. Определение расхода при закрытой задвижке 3аключение | 18 20 | ||||||||||||
| Список использованных источников
| 21 |
;
- силы давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности;
- уравнение Бернулли;
- уравнение неразрывности;
- режимы течения жидкости;
- гидравлические сопротивления;
- гидравлический расчет трубопроводов и др.
1 Теоретическая часть
Для решения задач требуется определенная база знаний, то есть умение руководствоваться и опираться на основные законы и формулы. Ниже представлены законы, формулы и упрощения, требуемые для решения задачи.
Уравнение Бернулли для элементарной струйки при установившемся движении: удельная механическая энергия при установившемся движении элементарной струйки идеальной жидкости, представляющая собой сумму удельной потенциальной энергии положения и давления и удельной кинетической энергии, есть величина постоянная:
При движении реальной жидкости, обладающей вязкостью, возникают силы трения между ограничивающими поток поверхностями и между слоями внутри самой жидкости. Для преодоления этих сил трения расходуется энергия, которая превращается в теплоту и рассеивается в дальнейшем движущейся жидкостью. Поэтому для практического применения уравнение Бернулли видоизменяется:
В данном уравнении:
z - геометрический напор;
- пьезометрический напор; 
- скоростной напор; 
- коэффициент Кориолиса; 
— потери напора.
Потери напора в трубах выражаются формулой Дарси-Вейсбаха:
В данном уравнении:
l - длина трубы;
d - диаметр трубы; 
- коэффициент гидравлического сопротивления; 
- коэффициент местного сопротивления; 
- средняя скорость потока в трубе.
Средняя скорость потока в трубе выражается формулой:где Q - расход жидкости в трубе.Коэффициент гидравлического сопротивления зависит от режима течения жидкости и является функцией расхода Q и числа Re, где Re — число Рейнольдса, определяемое по формуле:где - кинематическая вязкость.Первое и второе критические числа Рейнольдса определяются по формулам: ; где - эквивалентная шероховатость труб, определяемая по справочникам.Таблица 1 - Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от режима теченияОбычно сложные трубопроводы являются длинными, в уравнениях Бернулли можно пренебрегать скоростными напорами.Эти допущения упрощают расчеты, поскольку позволяет считать одинаковыми напоры потоков в концевых сечениях труб, примыкающих к данному узлу, и использовать в уравнениях Бернулли понятие напора в данном узле.2 Расчётная часть2.1 Задача 1. Гидравлический расчёт сложного трубопровода.Задача: Резервуары A и B с постоянными и одинаковыми уровнями соединены системой трубопроводов, длины и диаметры. Все трубы расположены в одной горизонтальной плоскости. Определить, при каком избыточном давлении Pмн в резервуаре A расход в трубе 4 будет равен Q. Каков суммарный расход из резервуара A в резервуар B? Исходные данные принять по таблице 2.Таблица 2 - Исходные данные
| L1, м | L2, м | L3, м | L4, м | d1, м | d2, м | d3, м | d4, м |  кг/м3 | ʋ∙10-4, м2/с | Q4, л/с |
| 380 | 195 | 80 | 340 | 0,215 | 0,125 | 0,11 | 0,11 | 860 | 0,09 | 1,33 |
Рисунок 1 – Схема трубопровода к задаче №3Напишем все возможные выражения определения напора в точке B: HB=H2+ ; (1)HB=H2+ ; (2)HB=H2+ ; (3) . (4)Из них следует, что . (5)Для выбранных сечений 1-1 и 2-2 составляем уравнение Бернулли и определяем отдельные его слагаемые. . (6)Где: Z – геометрический напор; – пьезометрический напор – вертикальное расстояние между центром тяжести сечения и уровнем жидкости в пьезометре; ʋ – средняя скорость потока; α – коэффициент Кориолиса; – скорости напора в сечении; – гидравлические потери напора, которые равны сумме потерь напора по длине трубопровода и потерь напора в местных сопротивлениях.Упростив данное выражение, получим: . (7)Потери на участке 1-2 складываем из потерь на участке АВ и ВС: . (8)Найдем потери на участке ВС с помощью формулы Дарси-Вейсбаха;
. 
(9)
Где: 
– коэффициент гидравлического трения; L - длина трубопровода; d – диаметр трубопровода;
Найдем среднюю скорость в трубопроводе 4:
= 
(9)
Где: Q – расход жидкости в трубопроводе.
Найдем число Ренольдса и коэффициент Дарси в трубопроводе 4:
(10)
=18333; (11)
=916650. (12)
Где: ʋ - кинематическая вязкость; 
– эквивалентная шероховатость. Для умеренно заржавевших стальных труб: 0,4*10-3 м.
Re <2320 – ламинарный режим течения жидкости;
#(13)
Найдем потери в трубопроводе 4:
Так как нам неизвестен расход в трубопроводах 3 и 2, но известно, что 
, то необходимо найти расход для каждого из трубопроводов, чтобы вычислить суммарный расход и соответственно расход в трубопроводе 1.
Подберём произвольно по 10 значений расхода для 3 и 2 трубопроводов. С помощью формулы Дарси-Вейсбаха найдем для каждого значения среднюю скорость, число Ренольдса, коэффициент гидравлического трения и потери. Затем графоаналитическим методом для каждого из трубопроводов найдем нужный расход, советующий нужной нам потери (0,115 м).
| Q2 (м3/ч) | ʋ2 (м/c) | Re |  |  (м) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0,0005 | 0,041 | 566 | 0,1131 | 0,015 |
| 0,001 | 0,081 | 1132 | 0,0565 | 0,030 |
| 0,0015 | 0,122 | 1698 | 0,0377 | 0,045 |
| 0,002 | 0,163 | 2264 | 0,0283 | 0,060 |
| 0,0025 | 0,204 | 2830 | 0,0434 | 0,143 |
| 0,003 | 0,244 | 3395 | 0,0429 | 0,204 |
| 0,0035 | 0,285 | 3961 | 0,0416 | 0,269 |
| 0,004 | 0,326 | 4527 | 0,0404 | 0,341 |
| 0,0045 | 0,367 | 5093 | 0,0395 | 0,422 |
| 0,005 | 0,407 | 5659 | 0,0386 | 0,510 |