19765

Елементи розрахунку трубопроводу

Практическая работа

Физика

Практична робота №3 Елементи розрахунку трубопроводу Мета роботи: закріпити знання курсантів з тем Гідравлічні опори та Рух рідини напірними трубопроводами за допомогою розвязування задач Прилади і матеріали: конспект лекцій зразок звіту лінійка олівец...

Украинкский

2013-07-17

274.5 KB

6 чел.

Практична робота №3

Елементи розрахунку трубопроводу

Мета роботи: закріпити знання курсантів з тем “Гідравлічні опори” та “Рух рідини напірними трубопроводами” за допомогою розв’язування задач

Прилади і матеріали: конспект лекцій, зразок звіту, лінійка, олівець, довідник з гідравліки.

Теоретичні відомості

Гідравлічний опір – це явище виникнення сил тертя в реальній рідині при її русі.

Гідравлічні втрати – це частина питомої енергії потоку рідини (напору), яка втрачається при подоланні гідравлічного опору. Одиниці вимірювання – лінійні [м], або одиниці тиску [Па].

Види гідравлічних втрат:

  1.  втрати напору по довжині hд;
    1.  місцеві втрати hм.

Для складного трубопроводу сумарне значення втрат напору складається з втрат по довжині та місцевих:  hвт=hд+hм.

Втрати напору по довжині.

Формула Ж. Пуазейля для втрат напору по довжині для круглих труб при ламінарному режимі:

або

де η – динамічна в’язкість рідини; L – довжина ділянки труби, яку розглядають; ω – середня швидкість потоку; ρ – густина рідини; d – діаметр труби, V – її об’ємний розхід; λ – коефіцієнт гідравлічного тертя або коефіцієнт втрат по довжині (коефіцієнт Дарсі). За формулою Дарсі–Вейсбаха для ламінарного режиму:  ,  де Re – число Рейнольдса.

Гідравлічний опір по довжині при турбулентному режимі визначається в залежності від області гідравлічних опорів:

  1.  Область гідравлічно гладких трубδ>Δекв, при . Втрати напору при цьому пропорційні: .

А коефіцієнт тертя визначається за наступними закономірностями:

  •  2300<Re<4000: (формула Дарсі-Вейсбаха);
    •  4000<Re<50000: (формула Конакова);
    •  50000<Re<105: (формула Блазіуса).
  1.  Перехідна областьδΔекв, при . При цьому коефіцієнт втрат напору:   (формула Альтшуля),

а втрати напору пропорційні середній швидкості в степені m=1,75÷2,0.

Однак, при значеннях Re, близьких до зони “1”, може використовуватись формула Блазіуса, а до зони “3” – формула Шифрінсона.

  1.  Область гідравлічно шершавих трубδ<<Δекв, при . При цьому:    (формула Шифрінсона),

втрати напору пропорційні квадрату середньої швидкості: m=2.

Для визначення коефіцієнта λ можна скористуватися довідковою таблицею рекомендованих значень Δекв:

Місцеві втрати напору.

Втрати напору на подолання місцевих опорів визначають так:

, м. (формула Вейсбаха) або , Па

де σ – коефіцієнт місцевого опору, який визначають дослідним шляхом, за таблицями, або емпіричними формулами.

1. Різке розширення.

Втрати напору:  ,м

де коефіцієнт місцевого опору різкого розширення σр.р. можна визначити так (врахувавши рівняння нерозривності потоку):

Для випадку, коли потік рідини виходить у резервуар великих розмірів під рівень рідини (затоплений струмінь), врахувавши S2>>S1 та ω2=0, маємо:

σр.р.=1,  

2. Різке звуження.

Коефіцієнт різкого звуження σр.зв. визначається:

(формула Ідельчіка).

Тоді втрати напору: .

Для випадку втрат напору на вході в трубу з резервуару великого розміру коефіцієнт втрат буде рівний σвх.=0,5, а втрати:  .

3. Поступове розширення (дифузор).

В дифузорі існують втрати на тертя по довжині та місцеві втрати:

,м, де hдиф – повні втрати напору; hр – втрати напору при розширення; hд – втрати напору по довжині;

– коефіцієнт опору при розширенні; кпм – коефіцієнт пом’якшення, який враховує зменшення втрат в дифузорі, у порівнянні з різким розширенням;  - коефіцієнт опору по довжині.

α, °

2

4

6

8

10

12

15

20

25

30

40

45

кпм

0,02

0,05

0,10

0,14

0,16

0,22

0,30

0,42

0,62

0,72

0,85

1

4. Поступове звуження (конфузор).

Втрати напору визначають: ,

де коефіцієнт опору по довжині визначається ;

коефіцієнт опору поступового звуження представляють як частину коефіцієнта опору різкого звуження:  ,

kпм – коефіцієнт пом’якшення (див. поступове розширення).

5. Зміна напрямку потоку.

Коліно без закруглень: ,

де σк – коефіцієнт опору коліна без закруглення, який залежить від кута повороту коліна:

α, °

30

45

60

75

90

110

130

150

180

σк

0,155

0,318

0,555

0,806

1,19

1,87

2,6

3,2

3,6

В закругленому коліні коефіцієнт опору плавного повороту для круглих труб:

σк.п. = σ90·а,

де  – коефіцієнт опору при α=90°; R/d - величина відносного радіуса кривизни коліна; а – коефіцієнт, який залежить від кута повороту:

α, °

20

30

40

50

60

70

80

90

120

140

160

180

а

0,4

0,55

0,65

0,75

0,83

0,88

0,95

1

1,13

1,2

1,27

1,33

6. Арматура.

Втрати напору: , м. (формула Вейсбаха),

де σар – коефіцієнт місцевого опору арматури.

Коефіцієнт σ визначають дослідним шляхом, за таблицями, або емпіричними формулами.

Для турбулентного режиму коефіцієнти місцевого опору можна знайти за таблицею (при Re>3500):

Для ламінарного режиму коефіцієнт місцевого опору знаходять за формулою (при Re<3500): ,

де А – коефіцієнт для визначення місцевого опору ламінарного режиму (див. таб.); σтур – коефіцієнт місцевого опору турбулентного режиму (таб.).

Арматура

А

Арматура

σтур

Ламінарний режим

Турбулентний режим

Клапан (вентиль) звичайний

3000

Клапан (вентиль) з прямим затвором

2-5

Клапан (вентиль) кутовий

400

Клапан (вентиль) з косим затвором

2-3

Клапан кульковий

5000

Клапан (вентиль) звичайний

7-16

Клапан пробковий

150

Клапан зворотній

5,5-6,5

Трійник

150

Клапан насоса приймальний

5-6

Коліно закруглене при α=90о

130

Клапан прохідний

2-4

Коліно без закруглення

α=90о

α=135о

400

600

Заслон шиберний

0,5-1,5

7. Сумарні втрати напору hвт складного трубопроводу визначається як сума втрат на кожній ділянці (по довжині hд та місцевих hм):

,

де n – кількість прямих ділянок трубопроводу; m – кількість місцевих опорів.

Задачі

  1.  .Знайти коефіцієнти втрат напору для складного трубопроводу, повні втрати напору. Завдання див. таб.-1, мал..1-4., відповідно до заданого варіанту.

Питання для самоперевірки

  1.  Режими руху реальної рідини – ламінарний, турбулентний. Критична швидкість, число Рейнольдса.
  2.  Втрати напору. Втрати напору по довжині. Шорсткість. Області гладкості труб. Коефіцієнт втрат напору по довжині (Дарсі).
  3.  Місцеві втрати напору, їх основні види та застосування.
  4.  Визначення коефіцієнтів місцевих опорів.
  5.  Елементи розрахунку трубопроводів.

Рекомендована література:

  1.  Н.Г. Латушина и др. Техническая термодинамика с основами теплопередачи и гидравлики. Л.: Машиностроение, 1988.
  2.  Б.Ф.Левицький, Н.П. Лещій. Гідравліка. Загальний курс. Львів: Світ, 1994р.
  3.  Я.И. Вайткунский и др. Гидромеханика, Л.: Судостроение, 1982
  4.  А.М. Мхитарян. Гидравлика и гидромеханика. ГИЗ ТЛ УССР, 1978
  5.  Д.В. Штернлихт., Гидравлика. М.: Энергия, 1984
  6.  Задачник по гидравлике, гидромашинам, гидропроводу., под редакцией Некрасова. М.: Высшая школа, 1989





Таблиця-1. Завдання для виконання практичної роботи.

Варіант №

Малюнок №

Матеріал труби

Δекв, мм

Клапан К1

Клапан К2

Клапан К3

L1, м

L2, м

L3, м

L4, м

L5, м

L6, м

L7, м

L8, м

L9, м

L10, м

d1, мм

d1, мм

α

Re

  1.  

1

Сталь безшовна, оцинк., нова

0,1

Прохідний

Кутовий

Кульковий

5

3

2

2

3

1

3

4

3

-

25

15

30

100

  1.  

2

Сталь безшовна, оцинк., б/у

1,4

Кутовий

Прохідний

Пробковий

4

4

10

2

1

2

1

3

5

3

75

125

30

200

  1.  

3

Сталь зварна,

нова

0,05

Кульковий

Кутовий

Прохідний

12

2

7

7

3

8

5

20

3

6

88

62

30

300

  1.  

4

Сталь зварна,

б/у

0,01

Прохідний

Пробковий

Кутовий

2

8

5

6

3

1

4

9

6

4

150

125

30

400

  1.  

1

Алюміній,

Нова

0,12

Кутовий

Прохідний

Кульковий

4

5

4

1

8

3

7

2

3

-

50

25

30

500

  1.  

2

Сталь безшовна,

без покрит., нова

0,03

Пробковий

Кутовий

Прохідний

5

7

8

3

2

2

3

8

4

4

100

125

30

600

  1.  

3

Сталь безшовна,

без покрит., нова

0,05

Прохідний

Кульковий

Кутовий

8

5

3

5

4

6

2

12

5

3

75

25

30

700

  1.  

4

Сталь безшовна,

без покриття, б/у

1,2

Кутовий

Прохідний

Пробковий

3

5

4

4

2

2

5

6

3

4

125

88

30

800

  1.  

1

Сталь безшовна,

без покриття, б/у

1,4

Кульковий

Кутовий

Прохідний

11

6

5

3

5

5

8

10

4

-

75

50

30

900

  1.  

2

Сталь безшовна, оцинк., нова

0,1

Прохідний

Пробковий

Кутовий

3

9

11

5

1

1

4

5

4

5

25

62

30

1000

  1.  

3

Сталь безшовна, оцинк., нова

0,2

Кутовий

Прохідний

Кульковий

3

3

2

10

4

12

1

11

5

5

50

15

30

1100

  1.  

4

Сталь безшовна, оцинк., б/у

0,5

Пробковий

Кутовий

Прохідний

1

7

7

5

1

2

3

9

4

6

150

62

30

1200

  1.  

1

Сталь безшовна, оцинк., б/у

0,7

Прохідний

Кульковий

Кутовий

3

12

8

5

2

2

12

3

8

-

125

50

30

1300

  1.  

2

Мідь,

нова

0,002

Кутовий

Прохідний

Пробковий

7

9

5

5

4

3

5

12

5

6

88

100

30

1400

  1.  

3

Мідь,

нова

0,004

Кульковий

Кутовий

Прохідний

5

2

4

4

1

3

2

8

2

4

62

15

30

1500

Варіант №

Малюнок №

Матеріал труби

Δекв, мм

Клапан К1

Клапан К2

Клапан К3

L1, м

L2, м

L3, м

L4, м

L5, м

L6, м

L7, м

L8, м

L9, м

L10, м

d1, мм

d1, мм

α

Re

  1.  

4

Мідь,

нова

0,007

Прохідний

Пробковий

Кутовий

2

10

9

7

4

5

8

12

10

4

100

15

30

1600

  1.  

1

Свинець,

нова

0,003

Кутовий

Прохідний

Кульковий

8

8

3

4

6

4

9

5

5

-

125

50

30

1700

  1.  

2

Свинець,

нова

0,005

Пробковий

Кутовий

Прохідний

9

8

4

2

7

4

2

9

9

10

62

100

30

1800

  1.  

3

Свинець,

нова

0,009

Прохідний

Кульковий

Кутовий

6

1

5

8

2

2

7

9

8

4

150

75

30

1900

  1.  

4

Алюміній,

нова

0,015

Кутовий

Прохідний

Пробковий

5

8

4

2

4

3

5

7

5

2

138

50

30

2000

  1.  

1

Алюміній,

нова

0,02

Кульковий

Кутовий

Прохідний

10

10

5

2

5

2

8

10

7

-

62

25

30

2100

  1.  

2

Алюміній,

нова

0,05

Прохідний

Пробковий

Кутовий

11

12

8

4

3

5

6

10

15

6

25

88

30

2200

  1.  

3

Сталь зварна,

нова

0,04

Кутовий

Прохідний

Кульковий

15

4

7

11

5

9

4

16

12

10

125

25

30

2300

  1.  

4

Сталь зварна,

нова

0,06

Пробковий

Кутовий

Прохідний

3

11

5

5

2

4

6

9

7

5

138

62

30

2400

  1.  

1

Сталь зварна,

нова

0,09

Прохідний

Кульковий

Кутовий

7

5

3

6

1

6

5

6

4

-

88

75

30

2500

Приклад розрахунку:

Варіант №

Малюнок №

Матеріал труби

Δекв, мм

Клапан К1

Клапан К2

L1, м

L2, м

L3, м

L4, м

L5, м

L6, м

L7, м

L8, м

L9, м

L10, м

L11, м

L12, м

d1, мм

d1, мм

α, °

Re

  1.  

5

Алюміній,

нова

0,1

Прохідний

Кутовий

5

7

2

5

3

6

8

2

6

4

2

6

200

50

45

3000

L5

6

L4

L3

K1

L 2

L1

Мал. 1.

L5

L6

L4

L3

K1

L 2

L1

Мал. 2.

L5

L6

L4

L3

K1

L 2

L1

Мал. 3.

L5

L6

L4

L3

K1

L 2

L1

Мал. 4.

L 12

L11

L10

L9

L7

L8

L5

L6

K2

L4

L3

K1

L 2

L1

Мал. 5.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

48952. Система электроснабжения района города в Московской области 2.53 MB
  Сечения жил кабелей линий 380 В должны выбираться по соответствующим расчётным электрическим нагрузкам линий в нормальных и послеаварийных режимах работы на основе технических ограничений допустимого нагрева и допустимых потерь напряжения а также с учётом применения минимальных сечений по условиям механической прочности в условиях монтажа и эксплуатации. Выбор сечений КЛ 04 кВ по техническим ограничениям по допустимым потерям напряжения. Далее необходимо выполнить проверку кабелей на допустимые потери напряжения в нормальном и...
48953. Проект системы электроснабжения района города в Московской области 4.02 MB
  Подача горячей воды и отопление осуществляется от ЦТП. В микрорайоне расположено 23 жилых здания высотой 9 этажей 5 жилых зданий высотой 12 этажей и 11 высотой 16 этажей 5 детских садов на 150 мест каждый 2 школы на 1176 мест каждая кафе на 50 мест 7 центральных тепловых пунктов ЦТП универмаг магазин Мебель магазин Электротовары магазин Сантехника автосалон поликлиника.1 ЦТП№1 11.2 ЦТП№2 11.
48955. Аварийные и особые режимы работы электрооборудования 814 KB
  Содержание Задание по расчету курсового проекта Справочные данные Введение Расчет начальных значений токов трехфазного К. Расчет ударного тока трехфазного К. Схема замещения обратной последовательности Схема замещения нулевой последовательности Расчет периодической составляющей токов двухфазного К. Расчет периодической составляющей токов однофазного К.
48956. ППР на строительство центральной ремонтной мастерской для хлопкосеющих хозяйств с парком 50 тракторов 1.39 MB
  Содержание Составление крточки определителя продолжительности работ Расчёт и построение основной модели Расчёт запаса времени Определение длины критического пути График потребности в трудовых ресурсах График поступления на объект строительных конструкций изделий материалов и оборудования График движения основных строительных машин Методы производства работ Внутренние работы Земляные работы Монтажные работы Кирпичная кладка стен Отделочные работы Проектирование...
48957. Расчет структуры переменных электромагнитных полей в волноводе 1.7 MB
  Полость волновода заполнена диэлектриком, электрическая проницаемость которого Длина волновода в направлении оси z не ограничена. Процесс распространения электромагнитных волн в полости прямоугольного волновода рассматриваем, полагая, что стенки волновода выполнены из сверхпроводящего материала
48958. Теория статистики и статистических исследований 2.15 MB
  Термин «статистика» происходит от латинского слова status, что в Средние века означало политическое состояние государства. В науку этот термин был введен немецким ученым Готфридом Ахенвалем (1719 – 1772 гг.), и означал он тогда государствоведение.
48959. Розробка обчислювального пристрою ділення чисел у форматі з фіксованою комою 677.5 KB
  На початку роботи гаситься вихідна готовність Y14 і перевіряється вхідна готовність P1. Після одержання сигналу вхідної готовності обнуляються регістри Y0 B Y1 і Z Y2. Призначення виводів: 1 Вхід скидання R 9 Вхід режим роботи V2 2 Вхід запису інформації при зсуві вправо V3 10 Вхід режим роботи V1 3 Вхід 1го розряду 11 Вхід синхронізації 4 Вхід 2го розряду 12 Вихід 4го розряду 5 Вхід 3го розряду 13 Вихід 3го розряду 6 Вхід 4го розряду 14 Вихід 2го розряду 7 Вхід запису інформації при зсуві вліво V4 15 Вихід 1го розряду 8...
48960. Измерительные сигналы 637.5 KB
  Измерительный сигнал – это материальный носитель информации, содержащий количественную информацию об измеряемой физической величине и представляющий собой некоторый физический процесс, один из параметров которого функционально связан с измеряемой физической величиной...