Расчёт гидравлического сопротивления трубопровода

Министерство науки и образования Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РАСЧЁТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА

Факультет: МТ                                            Проверил:

Группа: КХ-501                                          Трачук А.В.

Выполнила: Щукина Екатерина

Новосибирск 2007

ЗАДАЧА:

Дан трубопровод, расположенный в горизонтальной плоскости (см. рис.). Диаметры труб и виды местных сопротивлений указаны на рисунках, длины труб участков трубопровода указаны в таблице.

Исходные данные для расчёта гидравлического сопротивления трубопровода

Таблица 1

Длина участков трубопровода, м
L1	L2	L3	L4	L5
25	14	28	18	35

Таблица 2

Вязкость жидкости, м2/с
ν1	ν2	ν3	ν4
18,95·10-6	4,303·10-6	1,003·10-6	3,788·10-7

Таблица 3

Скорость на входе в трубопроводе, м/с
u1	u2	u3	u4
0,7	1,3	2,0	2,9

Требуется следующее:

- найти полное гидравлическое сопротивление трубопровода;

- построить эпюры давления по длине трубопровода;

- изучить, как изменяется давление по длине трубопровода в зависимости от скорости жидкости (на одном рисунке для вязкости ν₀ (таблица 2) построить эпюры давления для разных скоростей u₀, u₁, u₂, u₃, взятых в таблице 3);

- изучить, как изменяется давление по длине трубопровода в зависимости от вязкости жидкости (на одном рисунке для скорости u₀ (таблица 4) построить эпюры давления для разных вязкостей ν₀, ν₁, ν₂, ν₃, взятых из таблицы 3);

- изучить влияние диаметра трубопровода на суммарное сопротивление трубопровода (или отдельного участка постоянного сечения);

Принять, что жидкость постоянной плотности ρ=1000 кг/м³, высота шероховатостей ∆=10^-4м.

Коэффициенты местных сопротивлений ξ_м.с

Вид местного сопротивления	Коэффициент местного сопротивления ξм.с
Вход в трубу при острой входной кромке и выступе трубы внутрь сосуда	1,0
Выход из трубы в сосуд большого объёма	1,0
Плавный поворот на 900	0,15
Внезапное расширение
Внезапное сужение
Диффузор. При a<40° поправочный коэффициент k определяется из рисунка 4.

d₁=0,35 м

d₂=0,2 м

d₃=0,1 м

1) u_вх=0,7 м/с

Q=u·S=const

Q – объёмный расход, м³/с  

Q₁=u₁·S₁

Q₂=u₂·S₂

Q₃=u₃·S₃

Q₄=u₄·S₄

u₁·S₁= u₂·S₂= u₃·S₃ = u₄·S₄                                                                           

                                                

d – внутренний диаметр, м

S – площадь трубопровода

S₁= 3,14·0,35²/4=0,096 м²                    

S₂= S₃=3,14·0,2²/4=0,0314 м²

S₄=3,14·0,1²/4=0,008 м²

S₅ =3,14×0,35²/4=0,096 м²

    

u₂=0,7·0,096/0,0314=2,14 м/с

    

u₃=2,14·0,0314/0,008=8,61 м/с

u₄=8,61×0,008/0,096=0,7175м/с

Потери давления в трубопроводе:

∆Р_п=ρgh_п

Общий потерянный напор:

h_п=h_тр+h_м.с

h_тр – потеря напора на трение

h_м.с – потеря напора на местное сопротивление

λ – коэффициент гидравлического трения

Коэффициент гидравлического трения при шероховатости труб:

ε=∆/d

ε – относительная шероховатость

∆ - высота выступов, м

ε₁=∆/d₁=10^-4/0,35=2,9·10^-4

ε₂=∆/d₂=10^-4/0,2=5×10^-4

ε₄=∆/d₄=10^-4/0,1=10^-3

ε₅=∆/d₅=10^-4/0,35=2,9·10^-4

Re – критерий Рейнольдца

Re₁=u₁d₁/ν₁=0,7·0,35/18,95·10^-6=12,9·10³

Re₂=u₂d₂/ν₂=2,14·0,2/4,303·10^-6=9,95·10⁴

Re₄=u₃d₄/ν₃=8,61·0,1/1,003·10^-6=8,6·10⁵

Re₅=u₄d₅/ν₄=0,7175·0,35/3,788·10^-7=6,6·10⁵

λ₁=0,029

λ₂=0,02

λ₃=0,02

λ₄=0,012

λ= λ₁+ λ₂+ λ₃ + λ₄=0,029+0,02+0,02+0,012=0,081

∆Р_тр1=507,5 Па

∆Р_тр2=9617 Па

∆Р_тр3=133400 Па

∆Р_тр4=309 Па

∆Р_тр=∆Р_тр1+∆Р_тр2+∆Р_тр3+∆Р_тр4=507,5+9617+133400+309=143833Па

ξ_мс1=1,0

∆Р_мс1=245 Па

ξ_мс2=0,485Па

∆Р_мс2=1110 Па

k=0,1

ξ_мс3=0,467

∆Р_мс3=17310 Па

ξ_мс1=1,0

∆Р_мс4=257Па

∆Р_мс=∆Р_мс1+∆Р_мс2+∆Р_мс3+∆Р_мс4=245+1110+17310+257=18922Па

∆P_п=143833+18922=162755 Па

2) u_вх=1,3 м/с

Q=u·S=const

Q – объёмный расход, м³/с  

Q₁=u₁·S₁

Q₂=u₂·S₂

Q₄=u₄·S₄

Q₅=u₅·S₅

u₁·S₁= u₂·S₂= u₅·S₅ = u₄·S₄                                                                           

                                                

d – внутренний диаметр, м

S – площадь трубопровода

S₁= 3,14·0,35²/4=0,096 м²