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

= = 0,042.

По формуле Дарси – Вейсбаха вычислим значения суммарных потерь напора во втором трубопроводе. Так как во втором трубопроводе нет местных сопротивлений, то при вычислении h, коэффициент  берем равным нулю:

h =  = 0,042 4,24 м.

Найдем величины статического напора для последующего построения гидравлической характеристики трубопровода:

= 2 + – 4,24 = 88,366 м.

Результаты расчета сведем в таблицу 1.
Таблица 1 – Гидравлический расчет 2-го трубопровода

№	Скорость, υ м/с	Расход, Q /с	Расход, Q /ч	Число Рейнольдса Re	Коэффициент Дарси 	Потери h, м	гидростатический напор H(Q2), м
0	0	0	0	0,00	0,000	0,00	92,610
1	0,5	0,003925	14,13	1 666,67	0,038	0,97	91,642
2	1	0,00785	28,26	3 333,33	0,042	4,24	88,366
3	1,5	0,011775	42,39	5 000,00	0,039	8,92	83,694
4	2	0,0157	56,52	6 666,67	0,037	14,91	77,704
5	2,5	0,019625	70,65	8 333,33	0,035	22,25	70,361
6	3	0,02355	84,78	10 000,00	0,034	30,91	61,701
7	3,5	0,027475	98,91	11 666,67	0,033	40,86	51,752
8	4	0,0314	113,04	13 333,33	0,032	52,08	40,532

---

2.2. Гидравлический расчет 3-го трубопровода:

Расчет трубопровода для  = 1 м/с:

Q₂ = ₃S = 1 ⋅ = 0,00283 .

По найденным значениям расхода найдем значения числа Рейнольдса:

Re = = 2002,83.

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

 = = = 0,032

По формуле Дарси – Вейсбаха вычислим значения суммарных потерь напора в третьем трубопроводе. Так как в третьем трубопроводе нет местных сопротивлений, то при вычислении h, коэффициент  берем равным нулю:

h =  = 0,032 4,08 м.

Найдем величины статического напора для последующего построения гидравлической характеристики трубопровода:

= 6 + + 4,08 = 21,408 м.
Таблица 2 – Гидравлический расчет 3-го трубопровода

№	Скорость, υ м/с	Расход, Q /с	Расход, Q /ч	Число Рейнольдса Re	Коэффициент Дарси 	Потери h, м	гидростатический напор H(Q3), м
0	0	0	0	0,00	0,000	0,00	17,326
1	0,5	0,001413	5,0868	1 000,00	0,064	2,04	19,365
2	1	0,002826	10,1736	2 002,83	0,032	4,08	21,408
3	1,5	0,004239	15,2604	3 000,00	0,044	12,66	29,990
4	2	0,005652	20,3472	4 000,00	0,042	21,17	38,498
5	2,5	0,007065	25,434	5 000,00	0,040	31,60	48,927
6	3	0,008478	30,5208	6 000,00	0,038	43,90	61,226
7	3,5	0,009891	35,6076	7 000,00	0,037	58,03	75,356
8	4	0,011304	40,6944	8 000,00	0,036	73,97	91,292

---

= 3000,

= 150000.

2.3. Гидравлический расчет 4-го трубопровода:

Расчет трубопровода для  = 1 м/с:

Q₂ = ₄S = 1 ⋅ = 0,00502 .

По найденным значениям расхода найдем значения числа Рейнольдса:

Re = = 2664,67.

Граничные числа Рейнольдса:

= 4000,

= 200000.

Анализируя полученные данные, (Re_кр 1 вычисляем коэффициент Дарси по формуле Блазиуса:

 = = = 0,044.

По формуле Дарси – Вейсбаха вычислим значения суммарных потерь напора в четвертом трубопроводе. Так как в четвёртом трубопроводе есть местные сопротивления, то при вычислении h, коэффициент  берем равным 0,15:

h = ( = (0,044 3,65 м.

Найдем величины статического напора для последующего построения гидравлической характеристики трубопровода:

= 6 + + 3,65 = 20,973 м.
Таблица 3 – Гидравлический расчет 4-го трубопровода

№	Скорость, υ м/с	Расход, Q /с	Расход, Q /ч	Число Рейнольдса Re	Коэффиц иент Дарси 	Потери h, м	гидростатический напор H(Q4), м
0	0	0	0	0,00	0,000	0,00	17,326
1	0,5	0,002512	9,0432	1 333,33	0,048	1,00	18,322
2	1	0,005024	18,0864	2 666,67	0,044	3,65	20,981
3	1,5	0,007536	27,1296	4 000,00	0,041	7,68	25,004
4	2	0,010048	36,1728	5 333,33	0,039	12,84	30,163
5	2,5	0,01256	45,216	6 666,67	0,037	19,16	36,489
6	3	0,015072	54,2592	8 000,00	0,036	26,62	43,950
7	3,5	0,017584	63,3024	9 333,33	0,035	35,20	52,522
8	4	0,020096	72,3456	10 666,67	0,034	44,86	62,190

На основании вычисленных данных строим график уравнений (2), (3), (4), (5) в координатах H – Q.


A


График 1

Построенные кривые на графике 1 являются графическим изображением уравнений (2), (3), (4). На основании уравнения (5), сложив графически кривые H(Q₃) и H(Q₄) путем добавления расхода в трубопроводе 3 к расходу в трубопроводе 4 при одинаковом значении напора, получаем кривую, представляющую собой эквивалентную гидравлическую характеристику трубопроводов 3 и 4, т.е. H(Q₃ + Q₄).

Точка А пересечения кривых H(Q₂) и H(Q₃ + Q₄) дает графическое решение относительно напора в узле E и расхода Q.

Так как кривая H(Q₃ + Q₄) получена путем сложения расходов в трубопроводах 3 и 4, то, проведя горизонтальную прямую от точки А до пересечения с кривыми H(Q₃) и H(Q₄), получим значения расходов Q₃ и Q₄.

Q = Q₂ = 0,026 = 93,6 ,

Q₃ = 0,0078 = 28,08 ,

Q₄ = 0,0182 = 65,52 .

Приведенные расчеты показали, что проектный расход в трубопроводе составляет Q = 93,6 .

Для нахождения P_вх составим уравнение Бернулли для участка трубопровода l₁d₁:

Z₁ + = Z_вх + +  .

Расход на участке l₁d₁ трубопровода равен расходу на участке l₂d₂. Отсюда можем найти скорость потока ₁:

₁ = ,

где S₁ – площадь сечения трубопровода 1.

Подставляя численные значения получим:

₁ = = 3,312 .

Определим число Рейнольдса:

Re = = = 11040.

Вычислим граничные значения Re_I и Re_II:

= 5000,

= 250000.

Сравнивая вычисленное число Re с граничными и критическим Re_I < Re < Re_II делаем вывод, что режим движения турбулентный, зона гидравлических гладких труб, и  определяем по формуле Альтшуля:

 = =0,033

Находим суммарные потери напора на участке l₁d₁, с учетом местного сопротивления в виде плавного колена (90), коэффициент которого ₁ = 0,23, и прижимной коробки трубы с клапаном и сеткой, с коэффициентом ₂ = 7 [2]:

h₁ = (₁ + ₂ +  м.

Выразим P_вх из уравнения Бернулли для первого трубопровода:

P_вх = g(Z₁ – Z_вх + ),

Подставляя численные значения получим:

P_вх = 900 9,8 (0 – 2 ) = – 33453,42 Па.

1   2   3

---

3. Расчет расходов Q, Q₂, Q₃, Q₄ при изменении вязкости жидкости в 0.6 раз.

Проверим зависимость расходов от вязкости, построив гидравлические характеристики труб, по которым течет жидкость с вязкостью в 0,6????. Новая вязкость примет значение ???? = 18*10^-6 м²/c. Будем считать, что давление на выходе из насоса осталось прежним.
Решение:

3.1. Гидравлический расчет 2-го трубопровода:

Расчет трубопровода для  = 1 м/с:

Q₂ = ₄S = 1 ⋅ = 0,00785 .

По найденным значениям расхода найдем значения числа Рейнольдса:

Re = = 5555,56.

Граничные числа Рейнольдса:

= 5000,

= 250000.

Анализируя полученные данные, (Re_I 1_I вычисляем коэффициент Дарси по формуле Альштуля:

 = =0,038

По формуле Дарси – Вейсбаха вычислим значения суммарных потерь напора во втором трубопроводе. Так как во втором трубопроводе нет местных сопротивлений, то при вычислении h, коэффициент  берем равным 0:

h =  = 0,038 3,87 м.

Найдем величины статического напора для последующего построения гидравлической характеристики трубопровода:

= 2 + - 3,87 = 88,737 м.
Таблица 4 – Гидравлический расчет 2-го трубопровода

№	Скорость, υ м/с	Расход, Q /с	Расход, Q /ч	Число Рейнольдса Re	Коэффиц иент Дарси 	Потери h, м	Гидростат ический напор H(Q2), м
0	0	0	0	0,00	0,000	0,00	92,610
1	0,5	0,003925	14,13	2 777,78	0,044	1,11	91,500
2	1	0,00785	28,26	5 555,56	0,038	3,87	88,737
3	1,5	0,011775	42,39	8 333,33	0,035	8,01	84,601
4	2	0,0157	56,52	11 111,11	0,033	13,46	79,147
5	2,5	0,019625	70,65	13 888,89	0,032	20,19	72,415
6	3	0,02355	84,78	16 666,67	0,031	28,18	64,430
7	3,5	0,027475	98,91	19 444,44	0,030	37,40	55,209
8	4	0,0314	113,04	22 222,22	0,029	47,85	44,761

3.2. Гидравлический расчет 3-го трубопровода:

Расчет трубопровода для  = 1 м/с:

Q₂ = ₄S = 1 ⋅ = 0,002826 .

По найденным значениям расхода найдем значения числа Рейнольдса:

Re = = 3333,33.

Граничные числам Рейнольдса:

= 3000,

= 150000.

Анализируя полученные данные, (Re_I 1_I вычисляем коэффициент Дарси по формуле Альштуля:

 = =0,043

По формуле Дарси – Вейсбаха вычислим значения суммарных потерь напора в третьем трубопроводе. Так как в третьем трубопроводе нет местных сопротивлений, то при вычислении h, коэффициент  берем равным 0:

h =  = 0,043 5,50 м.

Найдем величины статического напора для последующего построения гидравлической характеристики трубопровода:

= 6 + + 5,50 = 22,828 м.
Таблица 5 – Гидравлический расчет 3-го трубопровода

№	Скоро сть, υ м/с	Расход, Q /с	Расход, Q /ч	Число Рейнольдса Re	Коэффициент Дарси 	Потери h, м	гидростати ческий напор H(Q3), м
0	0	0	0	0,00	0,000	0,00	17,326
1	0,5	0,001413	5,0868	1 666,67	0,038	1,21	18,536
2	1	0,002826	10,1736	3 333,33	0,043	5,50	22,828
3	1,5	0,004239	15,2604	5 000,00	0,040	11,38	28,703
4	2	0,005652	20,3472	6 666,67	0,038	19,12	36,449
5	2,5	0,007065	25,434	8 333,33	0,036	28,68	46,009
6	3	0,008478	30,5208	10 000,00	0,035	40,02	57,350
7	3,5	0,009891	35,6076	11 666,67	0,034	53,12	70,447
8	4	0,011304	40,6944	13 333,33	0,033	67,96	85,286

3.3. Гидравлический расчет 4-го трубопровода:

Расчет трубопровода для  = 1 м/с:

Q₂ = ₄S = 1 ⋅ = 0,005024 .

По найденным значениям расхода найдем значения числа Рейнольдса:

Re = = 4444,44.

Граничные числам Рейнольдса:

= 4000,

= 200000.

Анализируя полученные данные, (Re_I I₁ вычисляем коэффициент Дарси по формуле Альштуля:

 = =0,040

По формуле Дарси – Вейсбаха вычислим значения суммарных потерь напора в четвертом трубопроводе. Так как в четвёртом трубопроводе есть местные сопротивления, то при вычислении h, коэффициент  берем равным 0,15:

h =(0,15+  =(0,15+ 0,040 3,33 м.

Найдем величины статического напора для последующего построения гидравлической характеристики трубопровода:

= 6 + + 3,33 = 20,654 м.

Таблица 6 – Гидравлический расчет 4-го трубопровода

№	Скорость, υ м/с	Расход, Q /с	Расход, Q /ч	Число Рейнольдса Re	Коэффициент Дарси 	Потери h, м	гидростати ческий напор H(Q4), м
0	0	0	0	0,00	0,000	0,00	17,326
1	0,5	0,002512	9,0432	2 222,22	0,046	0,95	18,280
2	1	0,005024	18,0864	4 444,44	0,040	3,33	20,654
3	1,5	0,007536	27,1296	6 666,67	0,037	6,88	24,208
4	2	0,010048	36,1728	8 888,89	0,035	11,57	28,893
5	2,5	0,01256	45,216	11 111,11	0,034	17,35	34,676
6	3	0,015072	54,2592	13 333,33	0,032	24,21	41,536
7	3,5	0,017584	63,3024	15 555,56	0,032	32,13	49,459
8	4	0,020096	72,3456	17 777,78	0,031	41,11	58,435

На основании вычисленных данных строим график уравнений (2), (3), (4), (5) в координатах H – Q.


График 2

Так как кривая H_E (Q₃ + Q₄) на графике 2 получена путем сложения расходов в трубопроводах 3 и 4, то, проведя горизонтальную прямую от точки А до пересечения с кривыми (3) и (4), получим значения расходов Q₃ и Q₄.

Q = Q₂ = 0,0274 = 98,64 ,

Q₃ = 0,0082 = 29,52 ,

Q₄ = 0,0192 = 69,12 .

Приведенные расчеты показали, что проектный расход трубопровода составляет Q = 98,64 . Сравнивая проектный расход при вязкости жидкости ν и при 0,6ν, можно сделать вывод, что при уменьшении вязкости перекачиваемой жидкости при прочих равных условиях расход в трубопроводе увеличивается.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы мной была освоена компетенция ОПК-1: Способность решать задачи, относящиеся к профессиональной деятельности, применяя методы моделирования, математического анализа, естественнонаучные и общеинженерные знания.

В ходе выполнения курсового проекта был произведен расчет разветвленного трубопровода, а именно:

• 
  Определены расходы трубопроводов Q, Q₃, Q₄ при вязкости равной ???? = 30*10^-6 м²/c;
  
• 
  Определено необходимое входное давления на манометре перед входом в насос при вязкости равной ???? = 30*10^-6 м²/c;
  
• 
  Определены расходы трубопроводов Q, Q₃, Q₄ при вязкости равной ???? = 18*10^-6 м²/c.
  

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учеб.для втузов / Т. М. Башта, Б. Б. Некрасов, С. С. Руднев. - 2-е изд., перераб. - М. : Машиностроение, 1982. - 423 с. : ил. - Библиогр.: с.418.

2. Сборник задач по гидравлике и газодинамике для нефтегазовых вузов / И. М. Астрахан, В. Г. Иванников, В. В. Кадет, И. Н. Кочина; РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. - М. : Грифон, 2007. - 304 с.

3.Сборник задач по машиностроительной гидравлике: учеб. пособие для вузов / ред. И. И. Куколевский, ред. Л. Г. Подвидз. - 5-е изд., стереотип. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 448 с.

1   2   3

---