Гидравлический расчет трубопроводов

Введение
В данной курсовой работе на основании представленных исходных данных
был выполнен гидравлический расчет трубопровода. Представлено построение
схемы трубопровода, показаны расчетные сечения.
Произведен расчет скоростей течения жидкости и чисел Re на линейных
участках трубопровода, определен режим движения жидкости, потери напора на
трение и потери напора в местных сопротивлениях.

В20-НГД(Б) - 022

Лист

Изм Лист № докум. Подп. Дата
Условие (постановка задачи)
схема 2 столбец 9
Вода подается из нижнего закрытого бака в верхний, открытый бак по
вертикальной трубе за счет избыточного давления в нижнем баке Р м .
Определить расход Q при h 1 =h 2 =1,2 м. Коэффициент гидравлического трения
определять по эквивалентной шероховатости ∆=0,2 мм, предполагая наличие
квадратичной зоны сопротивления, ξ вент =4. Местными сопротивлениями, кроме
вентиля (ξ вент =4), пренебречь.
Исходные данные приведены в таблице. В качестве расчетных сечений
потока выбрать сечения 1-1 и 2-2. Плоскость сравнения на рисунке обозначена
«П.С.».
Плотность воды ρ=1000 кг/м 3 .
Кинематическая вязкость ν=10 -6 м 2 /с.

В20-НГД(Б) - 022

Лист

Изм Лист № докум. Подп. Дата
Расчеты

Дано: р м =60 кПа=60000 Па, d=130 мм=0,13 м, l=1,7 м, h 1 =h 2 =1,2 м, ∆=0,2 мм,
ξ вент =4, ρ=1000 кг/м 3 , ν=10 -6 м 2 /с
Определить Q
Решение: составим уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 относительно
плоскости сравнения П.С.:

wh
g
V
g
P
z
g
V
g
P
z
22
2
22
2
2
11
1


1-2 (1)
где z 1 =0, z 2 =l+h 2 -h 1 =1,7-1,2+1,2=1,7 м – вертикальные координаты,
скоростным напором в обоих сечениях пренебрегаем,
Р 1 =Р м +Р атм , Р 2 =Р атм – давления в сечениях,
h w 1-2 - потери напора, равны h w =h l +h M , где h l – потери по длине, h M – местные
потери

Тогда g
V
d
l

hw
2)(
2
21


, (2)

где  - коэффициент гидравлического трения,
l – длина трубопровода,
d – его диаметр,
вент - сумма коэффициентов местных сопротивлений, учитываем
только потери в вентиле.
Из (1):

g
V

g
P
l
g
PP

веннт
атмат

2d
l

00

2












В20-НГД(Б) - 022

Лист

Изм Лист № докум. Подп. Дата
d
l
l
g2

2d
l2


























вент
м
веннт
м

p
g
V

g
V

l
g
P

(3)

Предварительно считаем режим квадратичным.
Тогда коэффициент гидравлического трения

25,0
d11,0







,

где ∆ - шероховатость стенок трубы

0218,0

130
2,0
11,0

25,0







мм
мм



/с49,4
29,4
65,86

0,13
1,7
0218,04

l,7
м/с9,81/м1000
60000

/с81,92

23

2

м

м
м
кг
Па

м

V
















Определим число Рейнольдса.

dV
Re

, где

=10 -6 м 2 /с – коэффициент кинематической вязкости воды
583700

/c10
13,0м/c49,4
Re

26




м
м

Левая граница доквадратичной области Re I =10 (d/∆)=10 (130/0,2)=6500
Правая граница доквадратичной области Re II =500 (d/∆)=500 (130/0,2)=325000
Re=583700 > Re II =500 (d/∆)=500 (110/0,2)=325000
Cледовательно, режим действительно квадратичный

Расход воды равен
VQ
, где 4
2
d



- площадь живого сечения, тогда

Vd
Q
4
2



В20-НГД(Б) - 022

Лист

Изм Лист № докум. Подп. Дата

/с59,6/с0596,0
4
0,133,14

/с49,43

22
лмм
мQ


Результаты расчетов
Результаты расчетов представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Расчетная таблица

№ Наименование физической
величины

Значение Максимал
ьный балл

Балл

1 Длина трубопровода l (мм) 1700 5
2 Вертикальная координата z 1
сечения 1-1 (м)

0 5

3 Вертикальная координата z 2
сечения 2-2 (м)

1,7 5

4 Скорость в трубопроводе
V, м/с

4,49 20

5 Число Рейнольдса в
трубопроводе - Re

583700 10

6 Коэффициент α 1 ,
учитывающий
неравномерность профиля
скорости (коэффициент
Кориолиса)

1 5

7 Правая граница
квадратичной области
сопротивления по числу
Рейнольдса Re II =500 (d/∆)

583700 10

В20-НГД(Б) - 022

Лист

Изм Лист № докум. Подп. Дата
8 Зона сопротивления квадрати
чная

5

9 Коэффициент
гидравлического трения λ

0,0218 5

10 Давление в сечении 1-1 –
р м , МПа

0,06 25

11 Давление в сечении 1-1 – р м
(кгс/см 2 )

0,6 5

Итоговый балл 100

Библиографический список

В20-НГД(Б) - 022

Лист

Изм Лист № докум. Подп. Дата
1. Киселев П.Г. Гидравлика. Основные механики жидкости. Учебное пособие.
- М.: Энергия, 1980. - 360 с.
2. Куванышев У.П., Ульшина К.Ф. Гидравлический расчет трубопроводов
Методическое пособие по выполнению контрольной работы, Альметьевск, 2006.
3. Нефтегазовая гидромеханика /Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д.
- Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003.
4. Розенберг Г.Д. Сборник задач по гидравлике и газодинамике для нефтяных
вузов. - М.:Недра, 1990. - 238 с.