Файл: Курсовая работа Гидравлический расчет сложного трубопровода и элементов оборудования по дисциплине Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика.docx
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 149
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки РФФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«Уфимский государственный нефтяной технический университет»Кафедра «Гидравлика и гидромашины»Курсовая работа«Гидравлический расчет сложного трубопровода и элементов оборудования»по дисциплине «Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика»Выполнил студент гр. БМТ-13-01 А.Ф. СултановаПроверил: Л.Р. БайковаУфа 2015Содержание1.Решение задач стр. 32.Гидравлический расчет сложного трубопровода стр. 83. Список использованной литературы стр.161.Решение задачЗадача 1.36. Неподвижный сосуд, составленный из двух цилиндров, заполнен жидкостью, удерживаемой поршнями, на которые действуют силы P1 и P2. Определить положения х и у поршней относительно торцевой стенки сосуда, при которых система находится в равновесии.Площади поршней равны F1 и F2, объем жидкости между ними равен W.При решении задачи трением поршней о стенки сосуда пренебречь.Решение:Запишем формулу объема жидкости, заключенного между поршнями: (1)Согласно основному уравнению гидростатики: (2)Выразим из уравнения (1) х: (3)Полученное выражение подставляем в уравнение(2): (4)Выражаем yиз полученного выражения: (5)Подставляя (5) в (3), получаем выражение для х:Задача 3.33. Ступенчатый шток размерами d1=100 мм, d2=h=300 мм и массой m=24 кг плавает в воде, заполняющей цилиндрический сосуд диаметром D=400 мм. В пространстве над водой может быть установлено любое заданное давление воздуха.
1. Определить глубину погружения x штока при атмосферном давлении над уровнем воды.2. Определить, при каком избыточном давлении ри шток выйдет из воды и каково будет при этом его перемещение s от начального положения ри = 0?3. Построить график зависимости s = f(pи).Решение:Так как шток находится в равновесии, то сумма проекций на координатную ось всех сил, действующих на него, должна быть равна 0.На шток действуют силы:- сила тяжести, направленная вертикально вниз, ,- сила гидростатического давления воды, направленная вертикально вниз:, где
-сила Архимеда, действующая на тело, погруженное в жидкость:,где 
Составим уравнение проекций сил на ось Х: (1)1. При атмосферном давлении над уровнем воды( ) уравнение принимает вид:ОтсюдаПодставляя числовые значения, получим:2. Если шток выйдет из воды x=0, преобразуем уравнение (1)ОтсюдаПодставляя численные значения, получим:
Для того, чтобы найти перемещение s от начального положения, найдем объем вытесненной воды:Поделив полученный объем на площадь основания сосуда, найдем высоту перемещения:Перемещение s:Подставим числовые значения:3. Для построения графика рассмотрим два отрезка: x от 0 м до 0,3 м(x=h) и от 0,3 м до 0, 657 мполучены значения s, x, p:1) при х=0, P=29, 992 кПа и s=0,466 м2) при x=0,657 м, P=0 и s=03) при х=0,3 м:из уравнения(1) получим зависимость х(Pизб):Подставляя значение х=0,3 мТак как между s и x, х и Ризб зависимость линейная, следует, что между s и Ризб зависимость также линейная. Можем построить график по трем точкам:Приведенные расчеты показали, что глубина погружения штока при атмосферном давлении над уровнем воды равна 0,657м. При избыточном давлении ризб = 29,992 кПа шток выйдет из воды, при этом его перемещение от начального положения будет 0,466 м.2. Гидравлический расчет разветвленного трубопровода2.1 Исходные данныеРисунок 2.1 – Схема разветвленного трубопроводаПроектный расход, м3/час ____Q - ?________________Перекачиваемая жидкость ρ = 880 кг/м3; υ = 25*10-6 м2/cТемпература перекачки ____________________________Эквивалентная шероховатость _К=0,2 мм_____________
Выполнить гидравлический расчет разветвленного трубопровода, схема которого прилагается. Определить Pвх насоса, Q1, Q2, Q3, Q4 .2.2 Решение1) 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. , (1)где z1 – высотная отметка начального сечения;р1 – избыточное давление на свободной поверхности в первом резервуаре;zвх – высотная отметка входа в насос;рвх – избыточное давление на входе в насос;Σh1 – суммарные потери напора в первом трубопроводе.Составим систему уравнений Бернулли и уравнений расходов для разветвленной части трубопроводной сети.Для трубопровода 2: ,Обозначая , преобразуем уравнение к виду: ,или .Для трубопровода 3: .Для трубопровода 4: .Уравнения расходов:Q1 = Q2 = QQ = Q3 + Q4Полученные уравнения сведем в систему:Решения полученная система уравнений не имеет, т.к. в каждом уравнении две и более неизвестные.Решаем полученную выше систему уравнений графоаналитически, строим графики функций левой и правой частей уравнений системы и находим соответствующие точки пересечения.Задаем значения скорости от 1 до 5 м/с. По заданным значениям скорости, определяем расход по формуле(приведен расчет для v=1м/с, второй трубопровод)
Определяем число Рейнольдса: , Определим первое граничное число Рейнольдса: , Определим второе граничное число Рейнольдса: , В зависимости от числа Рейнольдса, определяем зону трения.Так как режим движения турбулентный, зона гладких труб, и λ определяем по формуле Блазиуса: (2.9)При остальных скоростях получаем , режим движения турбулентный, зона смешанного трения, и λ определяем по формуле Альтшуля: , (2.10)Находим потери на участке трубопровода: , (2.12)для v=1 м/с:
1. Определить глубину погружения x штока при атмосферном давлении над уровнем воды.2. Определить, при каком избыточном давлении ри шток выйдет из воды и каково будет при этом его перемещение s от начального положения ри = 0?3. Построить график зависимости s = f(pи).Решение:Так как шток находится в равновесии, то сумма проекций на координатную ось всех сил, действующих на него, должна быть равна 0.На шток действуют силы:- сила тяжести, направленная вертикально вниз, ,- сила гидростатического давления воды, направленная вертикально вниз:, где
-сила Архимеда, действующая на тело, погруженное в жидкость:,где Составим уравнение проекций сил на ось Х: (1)1. При атмосферном давлении над уровнем воды( ) уравнение принимает вид:ОтсюдаПодставляя числовые значения, получим:2. Если шток выйдет из воды x=0, преобразуем уравнение (1)ОтсюдаПодставляя численные значения, получим:
Для того, чтобы найти перемещение s от начального положения, найдем объем вытесненной воды:Поделив полученный объем на площадь основания сосуда, найдем высоту перемещения:Перемещение s:Подставим числовые значения:3. Для построения графика рассмотрим два отрезка: x от 0 м до 0,3 м(x=h) и от 0,3 м до 0, 657 мполучены значения s, x, p:1) при х=0, P=29, 992 кПа и s=0,466 м2) при x=0,657 м, P=0 и s=03) при х=0,3 м:из уравнения(1) получим зависимость х(Pизб):Подставляя значение х=0,3 мТак как между s и x, х и Ризб зависимость линейная, следует, что между s и Ризб зависимость также линейная. Можем построить график по трем точкам:Приведенные расчеты показали, что глубина погружения штока при атмосферном давлении над уровнем воды равна 0,657м. При избыточном давлении ризб = 29,992 кПа шток выйдет из воды, при этом его перемещение от начального положения будет 0,466 м.2. Гидравлический расчет разветвленного трубопровода2.1 Исходные данныеРисунок 2.1 – Схема разветвленного трубопроводаПроектный расход, м3/час ____Q - ?________________Перекачиваемая жидкость ρ = 880 кг/м3; υ = 25*10-6 м2/cТемпература перекачки ____________________________Эквивалентная шероховатость _К=0,2 мм_____________
| № | l, м | d, мм | zн, м | zк, м | pн, кПа | pк, кПа | Q, м3/ч | Примечание |
| 1 | 100 | 130 | 0 | Zвх=2 | PАТ | Pвх-? | ? | |
| 2 | 220 | 130 | Zвых=2 | ZE | Pвых | PE | ? | Pвых=  |
| 3 | 180 | 100 | ZE | Z3=3 | PE | P03 | ? | P03=P04=  |
| 4 | 180 | 110 | ZE | Z4=8 | PE | P04 | ? | |
Выполнить гидравлический расчет разветвленного трубопровода, схема которого прилагается. Определить Pвх насоса, Q1, Q2, Q3, Q4 .2.2 Решение1) 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. , (1)где z1 – высотная отметка начального сечения;р1 – избыточное давление на свободной поверхности в первом резервуаре;zвх – высотная отметка входа в насос;рвх – избыточное давление на входе в насос;Σh1 – суммарные потери напора в первом трубопроводе.Составим систему уравнений Бернулли и уравнений расходов для разветвленной части трубопроводной сети.Для трубопровода 2: ,Обозначая , преобразуем уравнение к виду: ,или .Для трубопровода 3: .Для трубопровода 4: .Уравнения расходов:Q1 = Q2 = QQ = Q3 + Q4Полученные уравнения сведем в систему:Решения полученная система уравнений не имеет, т.к. в каждом уравнении две и более неизвестные.Решаем полученную выше систему уравнений графоаналитически, строим графики функций левой и правой частей уравнений системы и находим соответствующие точки пересечения.Задаем значения скорости от 1 до 5 м/с. По заданным значениям скорости, определяем расход по формуле(приведен расчет для v=1м/с, второй трубопровод)
Определяем число Рейнольдса: , Определим первое граничное число Рейнольдса: , Определим второе граничное число Рейнольдса: , В зависимости от числа Рейнольдса, определяем зону трения.Так как режим движения турбулентный, зона гладких труб, и λ определяем по формуле Блазиуса: (2.9)При остальных скоростях получаем , режим движения турбулентный, зона смешанного трения, и λ определяем по формуле Альтшуля: , (2.10)Находим потери на участке трубопровода: , (2.12)для v=1 м/с:
| Гидравлический расчет 2-го трубопровода | ||||||
| d, м | Re I | Re II | l, м | K, м | ||
| 0,13 | 6500 | 325000 | 220 | 0,0002 | ||
| № | Q , м3/ч | Q , м3/с | ν, м/с | Re | λ | ∑h |
| 1 | 47,76 | 0,0133 | 1 | 5200 | 0,037 | 3,23 |
| 2 | 95,52 | 0,0265 | 2 | 10400 | 0,033 | 11,44 |
| 3 | 143,28 | 0,0398 | 3 | 15600 | 0,030 | 23,81 |
| 4 | 191,04 | 0,0531 | 4 | 20800 | 0,029 | 40,23 |
| 5 | 238,80 | 0,0663 | 5 | 26000 | 0,028 | 60,63 |