Расчет трубопровода (стр. 1 из 2)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Институт транспортной техники и организации производства.Кафедра "Теплотехника железнодорожного транспорта"

Курсовая работа по дисциплине:

Гидрогазодинамика

"Расчет трубопровода"

Москва – 2008

Трубопровод технологической воды

Задание: для трубопровода заданной конфигурации и протяженности обеспечивающей подачу технологической воды потребителям, требуется определить:

1) Оптимальные диаметры отдельных участков трубопровода.

2) Параметры воды у потребителей (p,t).

3) Относительные потери давления от входа в трубопровод до соответствующего потребителя.

4) "Гидравлический уклон" (i) от входа в трубопровод до соответствующего потребителя.

5) Мощность (N), расходуемую на транспортировку воды к соответствующему потребителю.

Примечание:

1) Внутренний диаметр трубопровода d_вн.Принять по ГОСТУ (кратным 5 мм)

2) Колена выполнены с поворотом потока 90ْ_,радиус поворота колена R = (2-4) * d_вн

3) ξ _кол = 0.5 - коэффициент местного сопротивления на колене. В качестве запорных органов используем нормальные задвижки.

4) ξ _задв= 1- коэффициент местного сопротивления на задвижке. Тройники (угольники) скомпаннованны с насадкой.

5) ξ _трой= 1.5 - коэффициент местного сопротивления на тройнике с насадкой. Падение температуры по длине трубопровода принять равными

6) Падение температуры 2 ْС на 100 метров Δt_под= 0.02 ْС/м

Дано:

Q₃= 24 (м³/ ч)

Q₃= Q₃ / 3600 = 0.66 * 10^-2 (м³/ c)

Q₂= 0.4* Q₃= 2.64 * 10^-3(м³/ c)

Q₁= 0.3 * Q_{3 =}1.98 * 10^-3(м³/ c)

P₀ = 0.77 * 1000000 = 7.7 * 10⁵(Па)

t₀= 63 ْ) C)

L = 200 (м)

ρ _вод= 1000 (кг/ м³)

g = 9.8066 (м / c²)

Расчет:

1) Участок Задвижка:

Q_общ = Q₁ + Q₂ +Q₃ = 1.122* 10^-2

P_вх1= P₀= 7.7 * 10⁵(Па)

t _вх1= t₀= 63 ( ْC)

t _вых1= t _вх1= 63 ( ْC)

Принимаем на первом участке

V_{опт 1}= 1 (м / c)

d_вн1=

= 0.115(м)

V_ср1= 4 * Q_общ/ π * d_вн1² = 1.155 (м / c)

t _ср1 = t _вх1 + t _вых1/ 2 = 63 ( ْC)

ν₁= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср1 +0.000221* t _ср1² = 4.451 * 10^-7(м² / c)

Re₁= d_{вн1 *} V_ср1/ ν₁= 3.010 * 10⁵

ξ _задв= 1

h₁= ξ _{задв *}V_ср1² / 2 = 6.77 * 10^-1(Дж / кг)

Pпот₁ = h_{1 *}ρ _вод6.77 * 10²(Па)

P_вых1= P_{вх1 -}Pпот₁=7.693*10⁵ (Па)

2) Участок Прямолинейный

P_вх2= 7.693*10⁵ (Па)

t _вх2= 63 ْ) C)

L = 200 (м)

t _вых2= t _вх1– L* Δt_под= 59 ْ) C)

d_вн2= 0.115 (м)

V_ср2= 1.155 (м / c)

t _ср2 = t _вх2 + t _вых2/ 2 = 61 ْ) C)

ν₂= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср2 +0.000221* t _ср2²= 4.589 * 10^-7(м² / c)

Re₂= d_{вн2 *} V_ср2/ ν₂= 2.919 * 10⁵

Так как 10⁷> Re₂ > 10⁵ Расчет ведем по формуле Никурадзе

λ₂= 0.0032 + 0.221* Re₂^-0.237= 1.7 * 10^-2

L = 200 (м)

h₂= (L * λ_{2 *}V_ср2² ) / 2 * d_вн2=19.85 (Дж / кг)

Pпот₂= h_{2 *}ρ _вод= 19.85* 10³(Па)

P_вых2= P_вх2–Pпот₆=7.496* 10⁵(Па)

3) Участок Тройник:

P_вх3= 7.496* 10⁵(Па)

t _вх3= 59 ْ) C)

L = 200 (м)

d_вн3= 0.115 (м)

V_ср3= 1.155 (м / c)

ν₃= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср3 +0.000221* t _ср3² = 4.738 * 10^-7 (м² / c)

Re₃= d_{вн3 *} V_ср3/ ν₃= 2.428 * 10⁵ (Па)

ξ _трой= 1.5

h₃= ξ _{трой *}V_ср3² / 2 = 7.56 * 10^-1(Дж / кг)

Pпот₃ = h_{3 *}ρ _{вод =}7.56 * 10²(Па)

P_вых3= P_{вх3 –}Pпот₃= 7.461* 10⁵ (Па)

4) Участок Прямолинейный

P_вх4= 7.461* 10⁵ (Па)

t _вх4= 59 ْ) C)

L = 200 (м)

t _вых4= t _вх4– L* Δt_под= 55) C)

d_вн4= 0.05 (м)

V_ср4= 1.008 (м / c)

t _ср4 = t _вх4 + t _вых4/ 2 = 57) C)

ν₄= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср4 +0.000221* t _ср4²= 4.903 * 10^-7 (м² / c)

Re₄= d_{вн4 *} V_ср4/ ν₄= 1.027* 10⁵

Так как 10⁷> Re₄ > 10⁵ Расчет ведем по формуле Никурадзе

λ₄= 0.0032 + 0.221* Re₄^-0.237= 1.75* 10^-2

L = 200 (м)

h₄= (L * λ_{4 *}V_ср4² ) / 2 * d_вн4= 35.56 (Дж / кг)

Pпот₄= h_{4 *}ρ _вод= 35.56* 10³

P_вых4= P_{вх4 –}Pпот₄= 7.105 * 10⁵(Па)

5) Участок Задвижка

Q₁= 1.98 * 10^-3(м³/ c)

P_вх₅= 7.105 * 10⁵(Па)

t _вх₅= 55 ْ) C)

L = 200 (м)

d_вн₅= 0.05 (м)

V_ср₅= 1.004 (м / c)

ν₅= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср₅ +0.000221* t _ср₅² = 5.081 * 10^-7 (м² / c)

Re₅= d_вн_{5 *} V_ср₅/ ν₅= 0,991 * 10⁵

ξ _задв = 1

h₅= ξ _задв_*V_ср₅² / 2 = 5.08* 10^-1(Дж / кг)

Pпот₅ = h_{5 *}ρ _{вод =}5.08 * 10²(Па)

P_вых5= P_вх5–Pпот₅= 7.1*10⁵(Па)

6) Участок Прямолинейный

Q₃= 0.66 * 10^-2 (м³/ c)

Q₂= 2.64 * 10^-3(м³/ c)

Q = Q₂+ Q₃ = 9.24 * 10 ^-3 (м³/ c)

P_вх6= P_вых3= 7.1*10⁵(Па)

t _вх6= t _вых3= 59 ْ) C)

L = L/2 = 100 (м)

t _вых6= t _вх6– L* Δt_под= 57 ْ) C)

d_вн6=

= 0.105 (м)

V_{ср6 =} 4 * Q₂+ Q₃/ π * d_вн1²= 0.890 (м / c)

t _ср6 = t _вх6 + t _вых6/ 2 = 58 ْ) C)

ν₆= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср6 +0.000221* t _ср6^{2 =} 4.813 * 10^{-7 (}м² / c)

Re₆= d_{вн6 *} V_ср6/ ν₆= 1.997 * 10⁵

Так как 10⁷> Re₂ > 10⁵ Расчет ведем по формуле Никурадзе

λ₆= 0.0032 + 0.221* Re₂^-0.237= 1.54 * 10^-2

L = 100 (м)

h₆= (L * λ_{6 * Vср6}²) / 2 * d_вн6= 5.6 (Дж / кг)

Pпот₆= h_{6 *}ρ _вод= 5.6 * 10³(Па)

P_вых6= P_{вх6 –}Pпот₆= 7.044 * 10⁵(Па)

7) Колено

P_вх7= P_вых6= 7.044 * 10⁵(Па)

t _вх7= t _вых6= 57 ْ) C)

t _вх7= t _вых7= 57 ْ) C)

L = 100 (м)

t _ср7 = t _вх7 + t _вых7/ 2 = 57 ( ْC)

ν₇= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср7 +0.000221* t _ср7² = 4.892 * 10^-7(м² / c)

Re₇= d_{вн7 *} V_ср7/ ν₇= 1.91. * 10⁵

ξ _задв= 0.5

h₇= ξ _{задв *}V_ср7² / 2 = 1.98 * 10^-1(Дж / кг)

Pпот₇ = h_{7 *}ρ _{вод =}1.98 * 10²(Па)

P_вых7= P_{вх7 –}Pпот₇= 7.042* 10⁵ (Па)

8)Участок Прямолинейный

P_вх8= P_вых7= 7.042* 10⁵ (Па)

t _вх8= t _вых7= 57 ْ) C)

L = 100 (м)

t _вых8= t _вх8– L* Δt_под= 55 ْ) C)

d_вн8= 0.105 (м)

V_ср8= 0.890 (м / c)

t _ср8 = t _вх8 + t _вых8/ 2 = 56 ْ) C)

ν₈= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср8 +0.000221* t _ср8² = 4.981* 10^-7(м² / c)

Re₈= d_{вн8 *} V_ср8/ ν₈= 1.876 * 10⁵

Так как 10⁷> Re₂ > 10⁵ Расчет ведем по формуле Никурадзе

λ₆= 0.0032 + 0.221* Re₂^-0.237= 1.44 * 10^-2

h₈= (L * λ_{8 * Vср8}²) / 2 * d_вн8= 5.4 (Дж / кг)

Pпот₈ = h_{8 *}ρ _{вод =}5.4 * 10³(Па)

P_вых8= P_вх8–Pпот₈= 6.988 * 10⁵ (Па)

9) Колено

P_вх9= P_вых8= 6.988 * 10⁵ (Па)

t _вх9= t _вых8= 55 ْ) C)

t _вх9= t _вых9= 55 ْ) C)

L = 100 (м)

d_вн9= 0.105 (м)

V_ср9= 0.890 (м / c)

t _ср9 = t _вх9 + t _вых9/ 2 = 55 ( ْC)

ν₉= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср9 +0.000221* t _ср9² = 5.053 * 10^-7(м² / c)

Re₉= d_{вн9 *} V_ср9/ ν₉= 1.84 * 10⁵

ξ_кол= 0.5

h = ξ _{кол *}V_ср9² / 2 = 1.98 * 10^-1(Дж / кг)

Pпот₉ = h_{9 *}ρ _{вод =}1.98 * 10²(Па)

P_вых9= P_{вх9 –}Pпот₉= 6.986 * 10⁵ (Па)

10) Участок Прямолинейный

P_вх10= P_вых9= 6.986 * 10⁵ (Па)

t _вх10= t _вых9= 55 ْ) C)

L = 100 (м)

t _вых10= t _вх10– L* Δt_под= 53 ْ) C)

d_вн10= 0.105 (м), V_ср10= 0.890 (м / c)

t _ср10 = t _вх10 + t _вых10/ 2 = 54 ْ) C)

ν₁₀= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср8 +0.000221* t _ср8² = 5.140 * 10^-7(м² / c)

Re₁₀= d_{вн8 *} V_ср8/ ν₈= 1.818 * 10⁵

Так как 10⁷> Re₂ > 10⁵ Расчет ведем по формуле Никурадзе

Λ₁₀= 0.0032 + 0.221* Re₂^-0.237= 1.57 * 10^-2

h₁₀= (L * λ_{8 * Vср8}²) / 2 * d_вн8= 5.92 (Дж / кг)

Pпот₁₀ = h_{10 *}ρ _{вод =}5.92 * 10²(Па)

P_вых10= P_{вх10 –}Pпот₁₀= 6.980* 10⁵ (Па)

11) Участок Тройник

P_вх11= 6.980* 10⁵ (Па)

t _вх11= t _вых11= 53 ْ) C)

L =100 (м)

d_вн11= 0.105 (м)

V_ср11= 0.890 (м / c)

ν₁₁= 0.0178 * 10^-4/ 1 + 0.0337 * t _ср11 +0.000221* t _ср11² = 5.226 * 10^-7 (м² / c)

Re₁₁= d_{вн11 *} V_ср11/ ν₁₁= 1.788 * 10⁵ (Па)

ξ _трой= 1.5

h₁₁= ξ _{трой *}V_ср11² / 2 = 5.94 * 10^-1(Дж / кг)

Pпот₁₁ = h11_*ρ _{вод =}5.94 * 10²(Па)

P_вых11= P_{вх11 –}Pпот₁₁= 6.974* 10⁵ (Па)

12) Участок Прямолинейный

P_вх12= P_вых11= 6.974* 10⁵ (Па)

t _вх12= 53 ْ) C)

L = 200 (м)

t _вых12= t _вх12– L* Δt_под= 49 ْ) C)

d_вн12=

= 0.055

V_ср12= ₌ 4 * Q₂/ π * d_вн1²= 1.111 (м/с)