Файл: Курсовая работа Гидравлический расчет сложного трубопровода и элементов оборудования по дисциплине Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика.docx
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 203
Скачиваний: 11
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Q . Так, если режим течения ламинарный < = 2300 и, с учётом того, что , условие перепишется так .
Запишем эмпирические формулы для определения коэффициента гидравлического сопротивления λ для каждого режима в таблицу 1.
Таблица 1 – Зависимости коэффициента гидравлического от режима течения
где , – переходные числа Рейнольдса, определяемые как:
, (5)
. (6)
Используя тот факт, что данную задачу можно решить графоаналитическим методом.
3.2. Расчётная часть.
Данную схему можно разбить на 4 простых трубопровода, причем трубопровод 1 (l1,d1) является питающим и рассчитывается отдельно от сложного трубопровода, состоящего из трубы 2 (
l2,d2), трубы 3 (l3,d3) и трубы 4 (l4,d4),
Составим уравнение Бернулли для трубопроводов 1, 2, 3, 4, относительно плоскости отсчета. При этом начальное сечение трубопровода 2 соответствует выходу из насоса, а конечное сечение – в т.E. Для трубопроводов 3 и 4 начальное сечение находится в т.E, а конечное сечение – на входе в резервуары 3 и 4 соответственно.
Для решения полученной системы уравнений рассчитаем гидравлические характеристики каждого трубопровода.
Так как известен общий расход Q1 в системе, то задаваясь значениями расходов от 0 до 1,2Q, рассчитаем потери напора в каждой из труб по формуле (4).
Гидравлическая характеристика трубопровода № 2
= 200 м ̶ длина трубопровода № 2;
= 0,1 м ̶ диаметр трубы № 2;
ρ = 900 кг/ ̶ плотность перекачиваемой жидкости;
ν = 30⋅ /c ̶ кинематическая вязкость жидкости;
к = 0,2⋅ м ̶ эквивалентная шероховатость труб.
Чтобы построить гидравлическую характеристику трубопровода 2, зададимся произвольными значениями скорости от 1 до 5 м/с. Покажем расчет для . Определим коэффициент , для этого определим число Re, чтобы определить режим движения жидкости.
= = = 3333;
= = = 5000;
=
= = 250000;
Т.к. режим движения ̶ турбулентный, зона гладкого трения, и определяется по формуле Блазиуса
;
;
= = = 4,24 м;
= = = 0,02 м;
;
.
Таблица 2 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода № 2
Аналогично рассчитаем напор в т.Е для трубопроводов 3 и 4, задаваясь различными значениями скоростей от 1 до 5 м/с.
Гидравлическая характеристика трубопровода № 3
= 150 м ̶ длина трубопровода № 3;
= 0,06 м ̶ диаметр трубы № 3;
ρ = 900 кг/ ̶ плотность перекачиваемой жидкости;
ν = 30⋅ /c ̶ кинематическая вязкость жидкости;
к = 0,2⋅ м ̶ эквивалентная шероховатость труб.
Зададимся скоростью в пределах от 1 до 5 м/с и вычислим , коэффициент гидравлического сопротивления λ, потери напора ∑ h3 и напор в т.E относительно трубопровода №3.
Таблица 3 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода № 3
Гидравлическая характеристика трубопровода № 4
= 130 м ̶ длина трубопровода № 4;
= 0,08 м ̶ диаметр трубы № 4;
ρ = 900 кг/ ̶ плотность перекачиваемой жидкости;
ν = 30⋅
/c ̶ кинематическая вязкость жидкости;
к = 0,2⋅ м ̶ эквивалентная шероховатость труб.
Зададимся скоростью в пределах от 1 до 5 м/с и вычислим , коэффициент гидравлического сопротивления λ, потери напора ∑ h4 и напор в т.E относительно трубопровода №4.
Таблица 4 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода № 4
Далее решаем полученную выше систему уравнений графоаналитически. Построим график уравнений (8), (9) и (10) в координатах Н-Q.
Далее, на основании уравнения (11), сложим графически кривые путем добавления расхода в трубопроводе 3 к расходу в трубопроводе 4 при одинаковом значении напора. Полученная «сиреневая» кривая представляет собой эквивалентную гидравлическую характеристику трубопроводов 3 и 4. Найдем точку пересечения графика гидравлической характеристики трубопровода 2 с графиком эквивалентной гидравлической характеристики трубопроводов 3 и 4
По графику находим значения расходов , , :
Запишем эмпирические формулы для определения коэффициента гидравлического сопротивления λ для каждого режима в таблицу 1.
Таблица 1 – Зависимости коэффициента гидравлического от режима течения
Ламинарный режим | Турбулентный режим | ||
Зона гладкого трения | Зона смешанного трения | Зона квадратичного трения | |
ф. Стокса | ф. Блазиуса | ф. Альтшуля | ф. Шифринсона |
| | | |
| | | |
где , – переходные числа Рейнольдса, определяемые как:
, (5)
. (6)
Используя тот факт, что данную задачу можно решить графоаналитическим методом.
3.2. Расчётная часть.
Данную схему можно разбить на 4 простых трубопровода, причем трубопровод 1 (l1,d1) является питающим и рассчитывается отдельно от сложного трубопровода, состоящего из трубы 2 (
l2,d2), трубы 3 (l3,d3) и трубы 4 (l4,d4),
Составим уравнение Бернулли для трубопроводов 1, 2, 3, 4, относительно плоскости отсчета. При этом начальное сечение трубопровода 2 соответствует выходу из насоса, а конечное сечение – в т.E. Для трубопроводов 3 и 4 начальное сечение находится в т.E, а конечное сечение – на входе в резервуары 3 и 4 соответственно.
Для решения полученной системы уравнений рассчитаем гидравлические характеристики каждого трубопровода.
Так как известен общий расход Q1 в системе, то задаваясь значениями расходов от 0 до 1,2Q, рассчитаем потери напора в каждой из труб по формуле (4).
Гидравлическая характеристика трубопровода № 2
= 200 м ̶ длина трубопровода № 2;
= 0,1 м ̶ диаметр трубы № 2;
ρ = 900 кг/ ̶ плотность перекачиваемой жидкости;
ν = 30⋅ /c ̶ кинематическая вязкость жидкости;
к = 0,2⋅ м ̶ эквивалентная шероховатость труб.
Чтобы построить гидравлическую характеристику трубопровода 2, зададимся произвольными значениями скорости от 1 до 5 м/с. Покажем расчет для . Определим коэффициент , для этого определим число Re, чтобы определить режим движения жидкости.
= = = 3333;
= = = 5000;
=
= = 250000;
Т.к. режим движения ̶ турбулентный, зона гладкого трения, и определяется по формуле Блазиуса
;
;
= = = 4,24 м;
= = = 0,02 м;
;
.
Таблица 2 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода № 2
v, м/с | Q, м³/с | Re | λ | ∑h2, м | H, м |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 92,61 |
1 | 0,008 | 3333 | 0,0416 | 4,26 | 88,35 |
2 | 0,016 | 6667 | 0,0366 | 14,97 | 77,64 |
3 | 0,024 | 10000 | 0,0337 | 31,06 | 61,55 |
4 | 0,031 | 13333 | 0,0319 | 52,34 | 40,27 |
5 | 0,039 | 16667 | 0,0307 | 78,69 | 13,92 |
Аналогично рассчитаем напор в т.Е для трубопроводов 3 и 4, задаваясь различными значениями скоростей от 1 до 5 м/с.
Гидравлическая характеристика трубопровода № 3
= 150 м ̶ длина трубопровода № 3;
= 0,06 м ̶ диаметр трубы № 3;
ρ = 900 кг/ ̶ плотность перекачиваемой жидкости;
ν = 30⋅ /c ̶ кинематическая вязкость жидкости;
к = 0,2⋅ м ̶ эквивалентная шероховатость труб.
Зададимся скоростью в пределах от 1 до 5 м/с и вычислим , коэффициент гидравлического сопротивления λ, потери напора ∑ h3 и напор в т.E относительно трубопровода №3.
Таблица 3 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода № 3
v, м/с | Q, м³/с | Re | λ | ∑ h3, м | H, м |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 17,33 |
1 | 0,003 | 2000 | 0,0320 | 4,13 | 21,45 |
2 | 0,006 | 4000 | 0,0415 | 21,38 | 38,70 |
3 | 0,008 | 6000 | 0,0383 | 44,36 | 61,68 |
4 | 0,011 | 8000 | 0,0363 | 74,78 | 92,11 |
5 | 0,014 | 10000 | 0,0349 | 112,45 | 129,78 |
Гидравлическая характеристика трубопровода № 4
= 130 м ̶ длина трубопровода № 4;
= 0,08 м ̶ диаметр трубы № 4;
ρ = 900 кг/ ̶ плотность перекачиваемой жидкости;
ν = 30⋅
/c ̶ кинематическая вязкость жидкости;
к = 0,2⋅ м ̶ эквивалентная шероховатость труб.
Зададимся скоростью в пределах от 1 до 5 м/с и вычислим , коэффициент гидравлического сопротивления λ, потери напора ∑ h4 и напор в т.E относительно трубопровода №4.
Таблица 4 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода № 4
v, м/с | Q, м³/с | Re | λ | ∑ h4, м | H, м |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 17,33 |
1 | 0,005 | 2667 | 0,0440 | 3,71 | 21,03 |
2 | 0,010 | 5333 | 0,0387 | 13,04 | 30,37 |
3 | 0,015 | 8000 | 0,0356 | 27,08 | 44,41 |
4 | 0,020 | 10667 | 0,0338 | 45,68 | 63,01 |
5 | 0,025 | 13333 | 0,0325 | 68,72 | 86,04 |
Далее решаем полученную выше систему уравнений графоаналитически. Построим график уравнений (8), (9) и (10) в координатах Н-Q.
Далее, на основании уравнения (11), сложим графически кривые путем добавления расхода в трубопроводе 3 к расходу в трубопроводе 4 при одинаковом значении напора. Полученная «сиреневая» кривая представляет собой эквивалентную гидравлическую характеристику трубопроводов 3 и 4. Найдем точку пересечения графика гидравлической характеристики трубопровода 2 с графиком эквивалентной гидравлической характеристики трубопроводов 3 и 4
По графику находим значения расходов , , :