Расчет водопроводной сети. Расчет водопровода с краном, служащим для выпуска воды из водопровода в атмосферу

Страницы работы

12 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Инженерно-строительный факультет

Кафедра гидравлики

Расчетно-графическое задание №3

Дисциплина: Гидравлика

Тема: Расчет длинных трубопроводов

Выполнил студент группы 3013/2 Кулакова М.Н.

     Преподаватель Локтионова Е.А.

«_____»______________2011г.

Санкт-Петербург

2011


Оглавление

1. Расчет водопроводной сети ………………………...……………………………4

 1.1. Выбор магистрали…………………………………………………………...…4

 1.2. Расчет магистрали……………………………………………………………...4

 1.3. Расчет ответвлений………………………………………………………..…...6

2. Расчет водопровода с краном, служащим для выпуска воды из
    водопровода в атмосферу……………………………………………………….11
 2.1. Определение расходов QI max, QII max, QC max     …………………………………11

 2.2. Построение кривых зависимостей QI = f1(QC), QII = f2(QC) и пьезометрических линий P-P……………………………………………………...15

 2.3. Построение пьезометрической линии при QC = 0,75QI max ………………...16

Литература…………………………………………………………………………..17

1. Расчет водопроводной сети

1.1. Выбор магистрали

Для выбора магистрали необходимо учесть следующие условия:

1)  Линия магистрали должна быть наиболее длинной. Для этого необходимо сравнить длины труб на участке 3-4 ( l3-4) и 3-6 (l3-6):

l3-4=1320 м;

l3-6=1300 м.

Выбирается наибольшая длина трубы, следовательно l3-4=1320 м.

2)  Магистраль должна быть наиболее нагружена расходами. Для этого сравниваем расходы воды, забираемые в конечных точках
сети 4 (q4) и 6 (q6):

q4=4,4 л/с;

q6=10,3л/с.

Выбирается наибольший расход воды, следовательно q6=10,3 л/с.

3)  Магистраль должна проходить по наиболее высоким отметкам поверхности земли.

Учитывая все выше перечисленные условия, в данном варианте выбирается магистраль 1-2-3-6.

1.2. Расчет магистрали

Для каждого участка трубопровода назначается экономическая скорость. Принято считать Vэк=1 м/с. Данная скорость необходима для расчета площади сечения трубы на каждом участка магистрали:

                                              .                                                (1)

Также площадь сечения трубы можно найти по формуле:

                                             ,                                             (2)

Можно получить формулу для нахождения диаметра трубы:

                                                              .                                (3)

Теперь ведется расчет для магистрали 1-2-3-6, для которой сначала собираются расчетные расходы:

Q3-6 = q6 = 10,3 л/с;

Q2-5= q5 + q’*l2-5= 9,7 + 0,017*1260=31,12 л/с;

Q2-3 = q4 + q6 = 4,4 + 10,3 = 14,7 л/с;

Q1-2 = q2 + q6 + q4 + q5 + q’l2-5 = 10,3+ 8,2 + 4,4 +9,7 + 0,017 * 1260 = 54,02 л/с .

          Воспользовавшись формулой (1) необходимо рассчитать площадь сечения трубы на каждом участке магистрали:

 ;

 ;

 .

          По известным значениям площадей сечений труб определяется диаметр труб на каждой магистрали. Полученные результаты округляются до ближайшего стандартного значения по табл. 4.6, стр. 40 [1].

 ,

 ,

 .

          Из табл. 4.6, стр. 40 [1] в соответствии с выбранными диаметрами берутся значения модулей расхода (kср) для каждого участка магистрали:

          K3-6 = 98,22 л/с,   K3-62 = 9,6472*103 (л/с)2 ;

          K2-3 = 160,62 л/с,   K2-32 = 25,799*103 (л/с)2;

          K1-2 = 627,74 л/с,   K1-22 = 3,941*105 (л/с)2.

          Затем необходимо вычислить потери напора на каждом участке магистрали:

 ;

 ;

 .

Суммарная потеря напора для данной магистрали:

 .

Высоту водонапорной башни можно определить через отметки уровней воды и потерь напора:

 ;

 ;

 ;

 ;

 .

  Имея потери напора на каждом участке магистрали, а также высоту башни, можно построить пьезометрическую линия P-P (рис. 1).

1.3. Расчет ответвлений

Необходимо рассчитать ответвления 2-5 и 3-4 (рис. 2а и 2б).

,

=18,3 м (из расчета магистрали),

 ;

 .

Рассчитаем модуль расхода:

, Q3-4 = q4 = 4,4 л/с ,

 ,

(K3-6)расч ≈ 41,95 л/с .

По табл. 4.6, стр.40 [1] ближайшее большее значение модуля расхода
(Kср)станд = 53,9 л/с ((Kср)2станд = 2,9052*103 (л/с)2), что соответствует диаметру трубы Dстанд=100 мм. Тогда:

 .

Аналогично для ответвления 2-5:

,

=34,6 м (из расчета магистрали),

 ;

 .

Тогда модуль расхода:

,

Q2-5 = q5 + 0,55*q’*l2-5 = 9,7 л/с + 0,55*0,017 л/с *1260 м = 21,48 л/с ,

 ,

(K2-5)расч ≈ 139,67 л/с .

По табл. 4.6, стр.40 [1] ближайшее большее значение модуля расхода
(Kср)станд = 160,62 л/с ((Kср)2станд = 25,799*103 (л/с)2), что соответствует диаметру трубы Dстанд=150 мм. Тогда:

 .

Вычислив значения потерь напора на каждом ответвлении, изобразим продольные профили для ответвлений (рис 2а,2б).

2. Расчет водопровода с краном, служащим для выпуска воды из водопровода в атмосферу

2.1. Определение расходов QI max, QII max, QC max

Принимаем, что расход QII направлен вниз и составим система уравнений следующий вид:

1)  Первый участок:  ,

2)  Четвертый участок:  ,

3)  Второй участок: ,

4)  Третий участок:  ,

5)  QII max = Q2 max + Q3 max ,

6)  QC max = QI max + QII max ;

где  

По заданным диаметрам необходимо найти модули расхода для каждого участка, использовав табл.4.6. стр.40,[1]:

K1 = 160,62 л/с (для D1 =150 мм) → K1,32 = 25,799*103 (л/с)2 ;

K2,4 = 98,22 л/с (для D2 =D4 = 125 мм) → K2,42 = 9,6472*103 (л/с)2 ;

K3= 53,90 л/с (для D3 = 100 мм) → K32 = 2,9052*103 (л/с)2.

Из 1) следует, что  ,

 .

Приравняем 3) и 4) уравнения, и тогда:

 ,

 .

Полученное соотношение подставим в 5) уравнение:

 .

Теперь сложим уравнения 2) и 4), а вместо QII max подставим 2,9Q3 max:

 ,

 ,

 ;

Q2 max = 1,9*Q3 max = 1,9*3,24 л/с = 6,16 л/с.

Подставим полученные значения Q2 max и Q3 max в уравнение 5) и получим:

QII max = Q2 max + Q3 max = (6,16+3,24) л/с = 9,4 л/с .

Зная QI max и QII max можно вычислить QС max по уравнению 6):

QC max = QI max + QII max = (10,35 + 9,4) л/с = 19,75 л/с .

Отметку  можно вычислить из уравнения 2):

 .

Необходимо выполнить проверку полученных результатов. Для этого подставим их в уравнения исходной системы:

1) ;

2) ;

3) ;

4) ;

5) ;

6) .

Итак, получились следующие значения:

,

QC max = 19,75 л/с,

QI max = 10,35 л/с,

QII max = 9,4 л/с,

Q2 max = 6,16 л/с,

Q3 max = 3,24 л/с.

2.2. Построение кривых зависимостей QI = f1(QC), QII = f2(QC) и пьезометрической линии P-P

Графики зависимости строятся по трем точкам (рис. 4):

- первая точка: кран полностью открыт, то есть откладываются точки
    QC max, QI max, QII max;

-   вторая точка: кран закрыт, то есть QС = 0, QI = QII = Q.

    Примерно нарисуем пьезометрическую линию P-P (рис. 3).

                                      ,                              (*)

Q = Q2 + Q3 ,

 ,

пусть  ,  ,

Q = Q2 + X*Q2 = Q2(1+X) = 1,53Q2 → Q2 = 0,65Q.

Подставим Q2 = 0,65Q в уравнение (*):

 ,

 ,

 ,

 .

-  третья точка: второй бак (II) не работает (нейтрален), то есть QII = 0, QI = QC.

   Примерно нарисуем еще одну пьезометрическую линию P-P (рис. 3).

 ,

 .

2.3. Построение пьезометрической линии при QC = 0,75QI max

Теперь рассмотрим случай, когда Q’C = 0,75QI max=0,75*10,35л/с = 7,76 л/с. Необходимо нанести Q’С = 7,76 л/с на график зависимости (рис. 4) и в результате получаем значения Q’I и Q’II.

Q’I = 8,5 л/с;

Q’II = 0,7 л/с.

Для построения окончательной пьезометрической линии необходимы значения потерь напоров hl1 и hl4:

 ,

 .

Строим пьезометрическую линию для случая, когда Q’C = 0,75QI max (рис. 3).

Литература

1. Кожевникова Е.Н., Лаксберг А.И., Локтионова Е.А. Механика жидкости и газа (гидравлика). Справочник: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. 90с.

2. Кожевникова Е.Н., Локтионова Е.А., Орлов В.Т. Механика жидкости и газа (гидравлика). Метод. рекомендации для выполнения и оформления курсовых и расчетно-графических работ. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006. 39 с.

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Гидравлика
Тип:
Расчетно-графические работы
Размер файла:
53 Kb
Скачали:
0