Расчёт трубопровода. Плотность и динамическая вязкость воды у потребителей

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

“Ивановский Государственный энергетический университет

им. В.И. Ленина”

Кафедра тепловых электростанций

Курсовая работа

“Расчёт трубопровода”

Вариант 11

Выполнил:

Иваново 2017 г.

Исходные данные

Насос забирает из берегового колодца воду с температурой t₁=16°C. Всасывающий трубопровод 1 снабжен клапаном с сеткой. Длина всасывающего трубопровода l₁=36 м. После насоса установлены обратный клапан и задвижка. От насоса по напорному трубопроводу 2 вода подается к водонапорной башне. Длина напорного трубопровода l₂=330 м. Ответвление к башне (точка с) находится выше расположения насоса (точки а и b) на величину z_c – z_b = 22 м. От башни отходит магистральный трубопровод 3. Длина трубопровода l₃=430 м. Точка разветвления е находится ниже точки с на величину z_c – z_e = - 7 м. Из точки е холодная вода поступает к потребителю I по трубопроводу 4. Длина трубопровода l₄=480 м, точка g находится ниже точки e на величину z_g – z_e = -5 м. Во время максимального водопотребления расход воды к потребителю I равен q₁ = 80 л/с. Избыточное давление воды у потребителя I в точке g должно составлять p_g  = 0,075 МПа. Потребитель II снабжается горячей водой, нагреваемой в подогревателе до температуры t_k = 93°С. Гидравлическое сопротивление подогревателя составляет Dр_под=0,067 МПа. Длина трубопровода l₅=500 м, точка m находится выше точки e на величину z_m – z_e = 8 м. Во время максимального водопотребления расход холодной воды к потребителю II равен q₂ = 60 л/с. Избыточное давление воды у потребителя II в точке m должно составлять p_m  = 0,056 МПа. Отношение суммарного потребления воды во время максимального водопотребления к среднесуточному равно n_max = 1,54. Принять, что всасывающий трубопровод изготавливается из чугунных неновых труб, а остальные трубопроводы – из бесшовных стальных новых труб. Потерями давления в поворотах трубопроводов пренебречь.

Необходимо определить: диаметры труб 1 – 6; их гидравлические сопротивления;

избыточные давления в точках a, b, c, d, e, f, k;

необходимую высоту уровня воды в водонапорной башне Н_б;

допустимую высоту всасывания Н_вс;

Расчёт схемы

1. Плотность и динамическая вязкость воды у потребителей

К потребителю I подается холодная вода с температурой t₁=16°С. Избыточное давление воды р_g,изб = 0,075 МПа. Принимаем, что атмосферное давление р₀ = 0,1 МПа. Отсюда абсолютное давление воды р_g,абс = 0,175 МПа.

В табл. П10 приведены значения параметров воды для абсолютных давлений 0,1 МПа, 2 МПа и температур 10°С и 20°С:

r(0,1;10) = 999,7 кг/м³;           r(0,1;20) = 998,3 кг/м³;

r(2;10) = 1007 кг/м³;               r(2;20) = 999,2 кг/м³;

m(0,1;10) = 1308∙10^-6 Па∙с;     m(0,1;20) = 1003 Па∙с;

m(2;10) = 1306∙10^-6 Па∙с;        m(2;20) = 1002 Па∙с;

Определим значения плотности и вязкости воды для р=0,175 МПа и t=16°С линейной интерполяцией по формуле

.

Здесь x₁, x₂, y₁, y₂ – соответственно значения аргумента и функции в ближайших ячейках таблицы; х – заданное значение аргумента; у – искомое значение функции. Так как характеристики воды зависят от двух параметров (температуры и давления), то сначала найдем их значения для температуры t=16°С и давлений р=0,1 МПа и 2 МПа, а затем проведем интерполяцию по давлению.

К потребителю II вода поступает с температурой t_k = 93°С при абсолютном давлении 0,056 МПа. Из табл. П10 находим ближайшие значения

r(0,1;93 = 965,2 кг/м³;            r(0,1;100) = 958,4 кг/м³;

r(2;93) = 966,0 кг/м³;              r(2;100) = 959,0 кг/м³;

m(0,1;93) = 315∙10^-6 Па∙с;       m(0,1;100) = 282,1∙10^-6 Па∙с;

m(2;93) = 315,5∙10^-6 Па∙с;       m(2;100) = 282,7∙10^-6 Па∙с;

Аналогичным образом получаем

2. Трубопровод 5

Для этой схемы безразлично, с какого участка начинать расчет. Рассмотрим участок трубопровода 5 от потребителя II (точка m) до подогревателя (точка k). В период максимального водопотребления расход холодной воды к потребителю II составляет q₂=60 л/с= 0,06 м³/с. После нагревания до температуры 93°С плотность воды снижается, а объемный расход увеличивается до значения

.

Первоначально принимаем скорость воды в этом трубопроводе v₅ = 1 м/с. Находим площадь внутреннего сечения трубы

.

Ориентировочный внутренний диаметр трубопровода

.

Из табл. П4 принимаем толщину стенки трубы d = 10 мм, отсюда наружный диаметр трубы d_5,нар=282+2∙10=302 мм. Ближайшей из ряда является труба с наружным диаметром d_5,нар = 299 мм. Внутренний диаметр трубы d_5,вн = 279 мм = 0,279 м.

Скорость воды в трубе

.

Критерий Рейнольдса для этого режима

Согласно табл.11 (Приложение стр58) для бесшовной стальной новой трубы принимаем величину эквивалентной шероховатости D₅=0,02 мм.

Параметры течения