19765

Елементи розрахунку трубопроводу

Практическая работа

Физика

Практична робота №3 Елементи розрахунку трубопроводу Мета роботи: закріпити знання курсантів з тем €œГідравлічні опори€ та €œРух рідини напірними трубопроводами€ за допомогою розв’язування 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

13725. Тест биология. Вариант 2 464.59 KB
  ВАРИАНТ 2 Первая часть Укажите участок корня который защищает зону роста А проводящая зона Б корневой чехлик В зона всасывания Г зона растяжения Проводящая система листовой пластинки представлена А жилками. Б прилистниками. В черешком...
13726. Тест биология. Вариант 3 ДПА 117.69 KB
  ВАРИАНТ 3 Первая часть Укажите орган который образуется в результате развития цветка. А почка Б лист В плод Г корень Назовите растение вегетативное тело которого представлено цепочкой клеток одинакового строения. А спирогира Б вольвокс ...
13727. Тест биология. Вариант 4 ДПА 507.42 KB
  1 ВАРИАНТ 4 Первая часть Назовите часть покрытосеменного растения содержащую точку роста. А листовая пластинка Б пестик В чашелистик Г кончик корня Назовите органеллу растительной клетки в которой накапливаются п
13728. Тест биология. Вариант 5 ДПА 145.03 KB
  ВАРИАНТ5 Первая часть Назовите травянистое растение с сидячими листьями. А мята Б бархатцы В кукуруза Г огурец Назовите способ размножения плауна булавовидного. А спорами или семенами Б плодами В семенами Г спорами Назовите тип...
13729. Тест биология. Вариант 6 ДПА 657.1 KB
  ВАРИАНТ 6 Первая часть Назовите тип стебля характерный для пшеницы. А вьющийся Б цепкий В соломина Г ползучий Укажите представителя отдела Голосеменные. А сфагнум остролистый Б кедр сибирский В хвощ полевой Г щитник му...
13730. Тест биология. Вариант 7 ДПА 1.74 MB
  ВАРИАНТ 7 Первая часть 1 Назовите нитчатую зеленую водоросль. А саргассум Б хлорелла В ламинария Г спирогира 2. Назовите подземное видоизменение вегетативного органа образованного путем утолщения дополнительного корня. А микориза Б клубнекор
13731. Тест биология. Вариант 8 ДПА 395.69 KB
  ВАРИАНТ 8 Первая часть Назовите структуру расположенную в пазухе листа древесного растения. А дополнительный корень Б боковая почка В камбий Г соцветие Назовите клеточную структуру хламидомонады отсутствующую в клетках высших растений. А клет
13732. Тест биология. Вариант 9 ДПА 1.99 MB
  ВАРИАНТ 9 1 Назовите внешний слой коры стебля древесного растения А пробка Бкамбий В кожица Г луб 2. Укажите споровое растение А щитник мужской Б сосна обыкновенная В горох посевной Г паслен черный 3. Укажите насекомых которые являются переносчиками...
13733. История отечества. Тест (9-11 классы) 69 KB
  Инструкция по выполнению работы Часть 1 состоит из 65 заданий. К каждому заданию дается 4 варианта ответа только один из которых верный. Часть 2 состоит из 10 заданий. При их выполнении требуется записать развернутый ответ на специальном бланке для записи ответ