| Содержание
Введение
Задание
Расчет сложного трубопровода
Расчет дополнительного контура
Список используемой литературы
Введение
Простым трубопроводом называют трубопровод без ответвлений.
Сложный трубопровод в общем случае представляет собой совокупность последовательных, параллельных соединений простых трубопроводов и их разветвлений.
Разветвленным трубопроводом называется совокупность нескольких простых трубопроводов, имеющих одно общее сечение – место разветвления (или смыкания) труб. Жидкость движется по трубопроводу в результате того, что его энергия в начале трубопровода больше, чем в конце.
Одной из основных задач по расчету разветвленного трубопровода является следующая: известен потребный напор в узловом сечении А, все размеры ветвей, давления в конечных сечениях и все местные сопротивления; определить расход в сечении А и расходы в отдельных трубопроводах. Возможны и другие варианты постановки задачи, решаемой с помощью системы уравнений и кривых потребного напора.
Расчет сложных трубопроводов часто выполняется графоаналитическим способом, т. е. с применением кривых потребного напора или характеристик трубопроводов. Характеристикой трубопровода называется зависимость гидравлических потерь в трубопроводе от расхода
Задание
Определить расходы воды в ветвях разветвленного трубопровода (без дополнительного контура), напоры в узловых точках А, Б, В и диаметр участка 8 при следующих исходных данных:
1.
Напор жидкости на выходе из насоса, Н=60, м.
2.
Подача насоса Q=60, л/c.
3.
Длина участков трубопроводов
 ,  ,  ,  ,  ,
 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , км.
4.
Диаметр участков трубопровода
 ,  ,    ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , м.
5.
Геометрическая высота конечного сечения участков трубопровода
 ,  ,  , м.
6.
Давление на выходе из участков трубопровода
 ,  ,  , МПа.
Каким должен быть напор насоса дополнительного контура, если трубопровод 1 закрыт, движение воды происходит по дополнительному контуру, расходы воды в трубопроводах 3, 5, 6 остались прежними?
При расчете принять расходы воды  , температуру воды, равной 80 (  ), эквивалентную шероховатость трубопроводов м и коэффициент сопротивления задвижки  . кроме задвижек, указанных на схеме сети, на каждые 200 м трубопроводов в среднем установлено по одному сальниковому компенсатору и сварному колену с суммарным коэффициентом сопротивления  .
1. Расчет сложного трубопровода
1.
Разбиваем сложный трубопровод на 8 простых трубопроводов.
2.
Для трубопровода 1 определяем скорость движения жидкости  ,число  , отношение  , значение комплекса
 .
 м/c;
 ;
 ;
 .
3.
По значению комплекса устанавливаем область сопротивления. При
- квадратичная зона сопротивления.
4.
По формуле  определяем коэффициент потерь на трение  .
 .
5.
Находим суммарный коэффициент местных потерь  в трубопроводе 1.  . Значение  округляем до ближайшего целого значения.
 ;
 .
6.
Определяем гидравлические потери в трубопроводе 1
 .
7.
Напор жидкости в узловой точке А находим как 
 м.
8.
Рассчитываем и строим кривые потребного напора трубопроводов 3, 5,6
 .
Методика расчета представлена в таблице 1.
Таблица 1 Расчет кривых потребного напора трубопроводов 3, 5, 6
| Наименование величины
|
Расчетная формула
|
Числовое значение
|
| 1. Расход жидкости  , 
|
Принимаем
|
0
|
5×10-3
|
10×10-3
|
15×10-3
|
20×10-3
|
| 2. Скорость движения жидкости  , 
|
|
0
|
0,28
|
0,57
|
0,85
|
1,13
|
| 3. Число Рейнольдса
|
|
0
|
116068
|
234246
|
349315
|
464384
|
| 4. Относительная шероховатость
|
|
|
| 5. Комплекс 
|
|
0
|
38,7
|
77,3
|
116,3
|
154,6
|
| 6. Область сопротивления
|
-
|
-
|
Докв.
|
Кв.
|
Кв.
|
Кв.
|
| 7. Коэффициент потерь на трение 
|
|
0
|
0,028
|
0,026
|
0,026
|
0,026
|
| 8. Суммарный коэффициент местных потерь, 
в трубопроводе 3
в трубопроводе 5
в трубопроводе 6
|
|
|
| -
|
3,5
|
| -
|
3,5
|
| -
|
3,5
|
| 9. Гидравлические потери , м
в трубопроводе 3
в трубопроводе 5
в трубопроводе 6
|
|
|
| 0
|
0,35
|
1,358
|
2,86
|
5,3
|
| 0
|
0,27
|
1,06
|
2,25
|
4,18
|
| 0
|
0,23
|
0,91
|
1,95
|
3,61
|
| 10. Потребный напор , м
в трубопроводе 3
в трубопроводе 5
в трубопроводе 6
|
|
|
| 48,59
|
48,94
|
49,94
|
51,44
|
53,88
|
| 45,19
|
45,46
|
46,25
|
47,44
|
49,37
|
| 47,04
|
47,27
|
47,95
|
48,99
|
50,65
|
9. Рассчитываем и строим характеристики трубопроводов 2 и 4 по той же методике (пункты 1 – 9 таблицы 1).
Таблица 2 Расчет характеристики трубопровода 4
| Наименование величины
|
Расчетная формула
|
Числовое значение
|
| 1. Расход жидкости  ,
|
Принимаем
|
10×10-3
|
20×10-3
|
30×10-3
|
40×10-3
|
| 2. Скорость движения жидкости  ,
|
|
0,30
|
0,59
|
0,89
|
1,19
|
| 3. Число Рейнольдса
|
|
170137
|
334603
|
504740
|
674877
|
| 4. Относительная шероховатость
|
|
|
| 5. Комплекс 
|
|
411
|
809,7
|
1221,5
|
1633
|
| 6. Область сопротивления
|
|
Докв.
|
Кв.
|
Кв.
|
Кв.
|
| 7. Коэффициент потерь на трение
|
переходная область
|
0,025
|
|
|
|
|
квадратичная область
|
|
0,024
|
0,024
|
0,024
|
| 8. Суммарный коэффициент местных потерь ,
в трубопроводе 4
|
|
4,5
|
4,5
|
4,5
|
4,5
|
| 9. Гидравлические потери  , м
в трубопроводе 4
|
|
0,35
|
1,37
|
3,11
|
5,56
|
Таблица 3 Расчет характеристики трубопровода 2
| Наименование величины
|
Расчетная формула
|
Числовое значение
|
| 1. Расход жидкости ,
|
Принимаем
|
15×10-3
|
30×10-3
|
45×10-3
|
60×10-3
|
| 2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0,43
|
0,86
|
1,29
|
1,72
|
| 3. Число Рейнольдса
|
|
248575
|
497151
|
745726
|
994361
|
| 4. Относительная шероховатость
|
|
|
| 5. Комплекс
|
|
589
|
1178
|
1767
|
2356
|
| 6. Область сопротивления
|
-
|
Кв.
|
Кв.
|
Кв.
|
Кв.
|
| 7. Коэффициент потерь на трение 
|
квадратичная область
|
0,024
|
0,024
|
0,024
|
0,024
|
| 8. Суммарный коэффициент местных потерь , в трубопроводе 2
|
|
6,5
|
6,5
|
6,5
|
6,5
|
| 9. Гидравлические потери  , м
в трубопроводе 2
|
|
0,81
|
3,25
|
7,31
|
13,0
|
10. Строим кривую потребного напора разветвленного участка, состоящего из трубопроводов 5 и 6. Для этого суммируем абсциссы кривых потребного напора (расходы ) трубопроводов 5 и 6 при одинаковых ординатах (напорах  ).
11. Строим кривую потребного напора для участка, состоящего из трубопроводов 4, 5 и 6 путем сложения ординат характеристики трубопровода 4 (гидравлические потери ) и кривой потребного напора разветвленного участка трубопроводов 5 и 6 (потребных напоров ) при одинаковых абсциссах (расходы ).
12. Строим кривую потребного напора для участка, состоящего из трубопроводов 3, 4, 5 и 6. С этой целью суммируем абсциссы кривых потребного напора (расходы ) трубопровода 3 и разветвленного участка трубопроводов 4, 5 и 6 при одинаковых ординатах (напорах ).
13. Строим суммарную кривую потребного напора разветвленного участка, состоящего из трубопроводов 2, 3, 4, 5 и 6 путем сложения ординат характеристики трубопровода 2 (гидравлические потери ) и кривой потребного напора разветвленного участка трубопроводов 3, 4, 5 и 6 (потребных напоров  ) при одинаковых абсциссах (расходы ).
14. По определенному ранее напору жидкости в узловой точке А с помощью суммарной кривой потребного напора определяем расход жидкости в трубопроводе 2.
Напоры жидкости в узловых точках Б и В и расходы в отдельных трубопроводах рассматриваемого разветвленного участка определяем с помощью кривых потребных напоров соответствующих трубопроводов.
 м;   .
 м;  ;   .
 м;  ;  .
15. Находим расход жидкости в параллельно соединенных трубопроводах 7 и 8.
 ;
16. Рассчитываем гидравлические потери в трубопроводе 7.
Для трубопровода 7 определяем скорость движения жидкости  ,число  , отношение  ,значение комплекса  .
  ;
 ;
 ;
 .
По значению комплекса  устанавливаем область сопротивления. При  =1049 > 500 - квадратичная зона сопротивления.
По формуле  определяем коэффициент потерь на трение  .
 .
Определяем суммарный коэффициент местных потерь в трубопроводе 7. Значение  округляем до ближайшего целого значения.
 ;
 .
Определяем гидравлические потери в трубопроводе 7
 м.
17. Определяем суммарный коэффициент местных потерь в трубопроводе 8. Значение округляем до ближайшего целого значения.
 ;
 .
18. Из этого уравнения находим диаметр методом последовательных приближений: принимаем в первом приближении  м, тогда
 ,  ,  ,  ,  .
 м.
Т. к.  принимаем во втором приближении  по ГОСТ 28338-89  м.
Определяем скорость движения жидкости  ,число  , отношение  , значение комплекса .
  ;
 ;
 ;
 ;
По значению комплекса  устанавливаем область сопротивления. При  > 500 - доквадратичная зона сопротивления.
По формуле  определяем коэффициент потерь на трение  .
 ;
Определяем гидравлические потери в трубопроводе 8
 м.
Принимаем окончательно м.
2. Расчет дополнительного контура
1. Разбиваем сложный трубопровод на 5 простых трубопроводов.
2. Рассчитываем и строим характеристики трубопроводов 9, 10, 11, 12 и 13.
Методика расчёта представлена в таблицах 4 (для трубопровода 9), 5 (для трубопровода 10), 6 (для трубопроводов 11 и 13) и 7 (для трубопровода 12).
Таблица 4 Расчет характеристики трубопровода 9
| Наименование величины
|
Расчетная формула
|
Числовое значение
|
| 1. Расход жидкости  , 
|
Принимаем
|
10×10-3
|
20×10-3
|
30×10-3
|
40×10-3
|
| 2. Скорость движения жидкости  ,
|
|
0,19
|
0,38
|
0,57
|
0,76
|
| 3. Число Рейнольдса
|
|
134822
|
269644
|
404466
|
539288
|
| 4. Относительная шероховатость
|
|
|
| 5. Комплекс 
|
|
260
|
521
|
781
|
1041
|
| 6. Область сопротивления
|
|
Докв.
|
Кв.
|
Кв.
|
Кв.
|
| 7. Коэффициент потерь на трение 
|
переходная область
|
0,024
|
|
|
|
| 
квадратичная область
|
|
0,023
|
0,023
|
0,023
|
| 8. Суммарный коэффициент местных потерь 
в трубопроводе 9
|
|
36,5
|
36,5
|
36,5
|
36,5
|
| 9. Гидравлические потери  , м
в трубопроводе 9
|
|
0,92
|
3,53
|
7,96
|
14,15
|
Таблица 5 Расчет характеристики трубопровода 10
| Наименование величины
|
Расчетная формула
|
Числовое значение
|
| 1. Расход жидкости ,
|
Принимаем
|
10×10-3
|
20×10-3
|
30×10-3
|
40×10-3
|
| 2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0,13
|
0,26
|
0,39
|
0,51
|
| 3. Число Рейнольдса
|
|
112192
|
224384
|
336575
|
440137
|
| 4. Относительная шероховатость
|
|
|
| 5. Комплекс
|
|
178
|
356
|
534
|
699
|
| 6. Область сопротивления
|
|
Докв.
|
Докв.
|
Кв.
|
Кв.
|
| 7. Коэффициент потерь на трение
|
 переходная область
|
0,024
|
0,024
|
|
|
|
квадратичная область
|
|
|
0,022
|
0,022
|
| 8. Суммарный коэффициент местных потерь
в трубопроводе 10
|
|
42,5
|
42,5
|
42,5
|
42,5
|
| 9. Гидравлические потери  , м
в трубопроводе 10
|
|
0,397
|
1,589
|
3,3
|
5,65
|
Таблица 6 Расчет характеристики трубопроводов 11 и 13
| Наименование величины
|
Расчетная формула
|
Числовое значение
|
| 1. Расход жидкости , 
|
Принимаем
|
10×10-3
|
20×10-3
|
30×10-3
|
40×10-3
|
| 2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0,3
|
0,59
|
0,89
|
1,19
|
| 3. Число Рейнольдса
|
|
170137
|
334603
|
504740
|
674877
|
| 4. Относительная шероховатость
|
|
|
| 5. Комплекс 
|
|
411
|
808
|
1219
|
1630
|
| 6. Область сопротивления
|
|
Докв.
|
Кв.
|
Кв.
|
Кв.
|
| 7. Коэффициент потерь на трение 
|
переходная область
|
0,025
|
|
|
|
| 
квадратичная область
|
|
0,024
|
0,024
|
0,024
|
| 8. Суммарный коэффициент местных потерь,
в трубопроводе 11
в трубопроводе 13
|
|
|
| 35
|
| 26
|
| 9. Гидравлические потери  , м
в трубопроводе 11
в трубопроводе 13
|
|
|
| 2,65
|
9,88
|
22,49
|
40,22
|
| 1,94
|
7,25
|
16,51
|
29,52
|
Таблица 7 Расчет характеристики трубопровода 12
| Наименование величины
|
Расчетная формула
|
Числовое значение
|
| 1. Расход жидкости , 
|
Принимаем
|
10×10-3
|
20×10-3
|
30×10-3
|
40×10-3
|
| 2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0,29
|
0,57
|
0,86
|
1,14
|
| 3. Число Рейнольдса
|
|
167644
|
329507
|
497151
|
659014
|
| 4. Относительная шероховатость
|
|
|
| 5. Комплекс 
|
|
397
|
781
|
1178
|
1562
|
| 6. Область сопротивления
|
|
Докв.
|
Кв.
|
Кв.
|
Кв.
|
| 7. Коэффициент потерь на трение
|
 переходная область
|
0,025
|
|
|
|
| 
квадратичная область
|
|
0,024
|
0,024
|
0,024
|
| 8. Суммарный коэффициент местных потерь,
в трубопроводе 12
|
|
29
|
29
|
29
|
29
|
| 9. Гидравлические потери , м в трубопроводе 12
|
|
2,05
|
7,64
|
17,4
|
30,58
|
3. Для участка состоящего из трубопроводов 9 и 10, строим кривую гидравлических потерь путем сложения ординат характеристик трубопроводов 9 и 10 (гидравлические потери ) при одинаковых абсциссах (расходы  ).
4. Для участка состоящего из трубопроводов 9, 10 и 11, строим кривую гидравлических потерь. С этой целью суммируем абсциссы кривых гидравлических потерь (расходы ) трубопровода 11 и участка трубопроводов 9 и 10 при одинаковых ординатах (напорах).
5. Для участка состоящего из трубопроводов 12 и 13, строим кривую гидравлических потерь путем сложения абсцисс характеристик трубопроводов 12 и 13 (расходы ) при одинаковых ординатах (гидравлические потери  ).
6. Находим гидравлические потери в дополнительном контуре.
 м.
7. ;
 м.
Список используемой литературы
1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – М.: Машиностроение, 1982. – 423с.
2. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию/ И.В. Белянкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др.; Под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. – Энергоатомиздат, 1988. – 376 с.
|