Гидравлический расчет трубопровода.

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 7
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 =82 кПа=82000 Па, d=110 мм=0,11 м, l=7,5 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 =7,5-1,2+1,2=7,5 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

0227,0

110
2,0
11,0

25,0







мм
мм



/с74,1
55,5
85,16

0,11
7,5
0227,04

7,5м
м/с9,81/м1000
82000

/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
191400

/c10
11,0м/c74,1
Re

26




м
м

Левая граница доквадратичной области Re I =10 (d/∆)=10 (110/0,2)=5500
Правая граница доквадратичной области Re II =500 (d/∆)=500 (110/0,2)=275000
Re I =5500<Re=191400 < Re II =500 (d/∆)=275000
Cледовательно, имеем зону доквадратичного сопротивления, пересчитаем λ.

25,0
Re
68
d11,0








0238,0

191400
68
мм 110
2,0
11,0

25,0







мм


В20-НГД(Б) - 022

Лист

Изм Лист № докум. Подп. Дата

/с73,1
62,5
85,16

0,11
7,5
0238,04

7,5м
м/с9,81/м1000
82000

/с81,92

23

2

м

м
м
кг
Па

м

V
















190300

/c10
11,0м/c73,1
Re

26




м
м

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

- площадь живого сечения, тогда

Vd
Q
4
2



/с16,4/с0164,0

4
0,113,14
/с73,13

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) 7500 5
2 Коэффициент
гидравлического
сопротивления λ

0,0238 10

3 Вертикальная координата z 1
сечения 1-1 (м)

0 5

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

7,5 10

5 Давление в сечении 1-1 – 82000 5

В20-НГД(Б) - 022

Лист

Изм Лист № докум. Подп. Дата
р 1 , Па (изб)
6 Скорость в трубопроводе
V, м/с

1,74 10

7 Площадь поперечного
сечения трубопровода (мм 2 )

9498,5 10

8 Число Рейнольдса в
трубопроводе - Re

190300 10

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

275000 5

10 Зона сопротивления
(название)

доквадра
тичная

5

11 Расход через трубопровод
Q (м 3 /с)

0,0164 15

12 Расход через трубопровод
Q (л/мин.)

16,4 10

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.