Расчёт трубопровода. Выбор и расчет магистрали по участкам. Расчет мощности двигателя насоса. Фактическая потеря напора

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им Г.В. Плеханова

(технический университет)

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По дисциплине:                                         ГИДРОМЕХАНИКА                                                        _             

_

                ^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

Тема: __________________Расчёт трубопровода________________________       _  

                                                                                                                                                                      _

Выполнил: студент  гр. ЭР-00-1         ________                    / /

                                                                                                                                         ^{(подпись)                                                                       (Ф.И.О.)}  

ОЦЕНКА:   _____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель:                         ____________                         / /

                                                                    ^{(должность)                                               (подпись)                                                                              (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2002

Задание.

Определить высоту установки насоса и мощность двигателя насоса, а также построить пьезометрическую линию и профиль трассы трубопроводов.

Исходные данные.

 м   

Схема трубопровода.

Выбор магистрали.

В магистраль должны входить последовательно соединенные участки, наиболее нагруженные по расходу и имеющую сравнительно большую протяженность.

Рассмотрим два участка, первый 1-2-3-4-5:

Q_4-5= Q₅ = 18 л/с

Q_3-4 = Q_4-5+ Q₄  = 18+16 = 34 л/с

Q_2-3 = Q_3-4 + Q₃= 34+25= 59 л/с

Q_1-2 = Q_2-3 +Q₆+ Q₂ = 59+22+23 = 104 л/с

  Σ l _1-5 = l_2-3 + l_3-4 + l_4-5 =3300+2500+1700= 7500 м

Σ Q_1-5 = Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆=23+25+16+18+22 = 104 л/с

Второй участок  1-2-6:

Q_2-6 = Q₆ = 22 л/с       Σ Q_2-6 =22л/с

Σ l _2-6 = l_2-6 = 4800м

Выбираем магистраль 1-2-3-4-5, т.к. Σ l _1-5  > Σ l _2-6 иΣ Q_1-5 >Σ Q_2-6.

Расчет магистрали.

Расчет участка 4-5:

Транзитные расходы на всех участков магистрали посчитаны (см. «Выбор магистрали»), для каждого транзитного расхода выбирается предельная скорость (). Для расхода на участке 4-5 =0,7 м/с.

Т.к. , то .

Предварительно определяем диаметр по формуле:

                          

Затем округляем диаметр до ближайшего значения d_4-5 по таблице 3 (см. задачник Гуляева). И определяем расходную характеристику К'_4-5 для зоны развитого турбулентного течения и выбранного сортамента труб (для данного варианта - трубы новые).

d_4-5 =20,0см      К' _4-5=398 л/с

Определяем скорость течения:

                        .

Уточняем значение расходной характеристики в зависимости от скорости течения вводя поправку за неквадратичность течения

К_4-5=К'_4-5·θ;  К_4-5=398· 0,93=370,14 л/с где θ- поправка за неквадратичность течения, выбирается из табл. 4 (Гуляев).

Потери напора на участке:

               , где l_4-5-длина участка 4-5

Напор в конце участка:             H₅ = Z₅ + h_г         Н₅=66+20=86м, где h_Г- гарантированный напор в узлах расхода; Z₅-геодезическая отметка.

Напор в начале участка:       Н₄=Н₅ + h_4-5         H₄=86+4,02=90,02 м.

Рабочий напор в начале участка:  h_р4=Н₄ –Z₄                h_р4=90,02-70=20,02 м,

Т.о. h_р4>h_р, (20,02>20) , что удовлетворяет заданию.

Расчет участка 3-4:

Предварительно определяем диаметр по формуле:

     где Q_3-4-расход на участке 3-4     - предельная скорость(0.95м/с).

d_3-4 =20,0см      К' _3-4=398 л/с

Скорость течения:

.

Выбираем θ=0,95

К_3-4=К'_3-4·θ;        К_3-4=398· 0,95=378,1 л/с

Потери напора на участке:

, где l_3-4-длина участка 3-4.

Напор в конце участка:             H₄ =90,02 м

Напор в начале участка:      Н₃=Н₄ + h_3-4=90,02+20,21=110,23 м

Рабочий напор в начале участка:  h_р3=Н₃ –Z₃ =110,23-50=60,23 м

Значение рабочего напора удовлетворяет заданию h_р3> h_Г( 60,23>20).

Расчет участка 2-3:

Предварительно определяем диаметр по формуле:

     

где Q_2-3-расход на участке 2-3     - предельная скорость(1м/с).

Выбираем:

d_2-3 =30 см      К' _2-3=1157 л/с

Скорость течения:

.

Выбираем θ=0,95                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

К_2-3=К'_2-3·θ,  К_2-3=1157· 0,95=1099,1 л/с

Потери напора на участке:

, где l_2-3-длина участка 2-3.

Напор в конце участка:             H₃ =110,23 м

Напор в начале участка:       Н₂=Н₃ + h_2-3H₂=110,23+9,51=119,74м.

Рабочий напор в начале участка:  h_р2=Н₂ –z₂                h_р2=119,74-45=74,47 м,

Значение рабочего напора удовлетворяет заданию h_р2> h_Г,   (74,47>20).

Расчет участка 1-2:

Предварительно определяем диаметр по формуле:

     где Q_1-2-расход на участке 1-2     - предельная скорость(1,0м/с).

Выбираем:

d_1-2 =35,0см      К' _1-2=1735 л/с

Скорость течения:

.

Выбираем θ=0,96

К_1-2=К'_1-2·θ;       К_1-2=1735· 0,96=1665,6 л/с

Потери напора на участке:

,где l_1-2-длина участка 1-2.

Напор в конце участка:             H₂ =119,74 м

Напор в начале участка:       Н₁=Н₂ + h_1-2H₁119,74+7,80=127,54 м.

Рабочий напор в начале участка:  h_р1=Н₁ –z₁

Т.к. Z₁ - это z_н-высота установки насоса, то необходимо ее рассчитать:

, где р_{вак 0-1}-допустимый вакуум участка 0-1,

 Δh_l-потери по длине  Δh_м- потери в местных сопротивлениях.

Значения К_0-1, Q_0-1, u_0-1,принимаем соответственно равными К_1-2, Q_1-2, u_1-2.

Где υ- скорость на участке 0-1, ς_м -коэф.местных сопротивлений.

Т.о. h_р1=103,87-5,37=98,5 м,

Значение рабочего напора удовлетворяет заданию h_р1> h_Г,   (98,5>20).

Расчет ветви.

Транзитный расход       Q_2-6 = Q₆ =21 л/с.

Напор в пункте 6:          H₆= z₆+ h_Г =68+20=88 м

Допустимые потери напора    h_2-6  = H₂ -H₆  = 93,93-88 = 5,93 м

Расходная характеристика:

По таблице 3 (Гуляев) выбираем диаметр d_2-6 =25 см.

Скорость в трубопроводе на участке 2-6:

θ=0,91

Уточняем расходную характеристику:

Фактическая потеря напора:

Пьезометрический и рабочий напор:

H₆= H₂- h_2-6= 93,93-4,9=89,03 м

h_р6= H₆- z₆ = 89,03-68= 21,03 м

Значение рабочего напора  удовлетворяет заданию  hp≥h_Г    (21,03>20)

Расчет мощности двигателя насоса.

Н₁-пьезометрический напор в точке1; Q_1-2- расход на участке 1-2; υ_1-2- скорость на участке 1-2, ς_м -коэф. местных сопротивлений;

К- расходная характеристика.

Мощность электродвигателя:             ,   

Где Н_н- напор насоса, м;  η- кпд насоса;  g- 9.81 м/с²; Q_1-2- расход на участке 1-2

r- плотность воды.

.

Библиографический список.

1.   Ю.Н. Гуляев, ОВ. «Задачник по гидравлике и гидроприводу для студентов горных