Файл: Гидравлический расчет сложного трубопровода.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

По дисциплине «Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика»

на тему:
«Гидравлический расчет сложного трубопровода»

Работу выполнил:

Студент 2 курса

Горно-нефтяного

Факультета

Группы БГР-21-01

Якупов И.Р.
Научный руководитель:

Сотрудник кафедры ГТ

Старший преподаватель

Нигматуллина Э.А.


Уфа, 2023 г.

Содержание

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

Введение

Целью курсовой работы является развитие умения самостоятельного решения прикладных задач по гидростатике и гидродинамике в области эксплуатации объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки. Выполнение курсовой работы закрепляет навыки практического применения таких основных вопросов гидравлики, как:

- основное уравнение гидростатики

---

;

- 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 течения



Обычно 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 часть

2.1 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 P_мн 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 №3

Напишем все возможные выражения определения напора в точке B:

H_B=H₂+ ; (1)

H_B=H₂+ ; (2)

H_B=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

---