Гидромеханический расчёт трубо- и воздухопроводов

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)

-----------------------------------------------------------------------------

Кафедра: «Теплоэнергетика

железнодорожного транспорта»

Курсовая работа

по дисциплине:

“Гидрогазодинамика”

Тема: “Гидромеханический расчёт трубо- и

 воздухопроводов”

Выполнил:      студент группы ВЭН – 221

Ряховский С.А.

Проверил:   профессор  Левенталь Л.Я.

Москва – 2004 г.

СОДЕРЖАНИЕ:

I. Трубопровод технологической воды……………………………………………….3

    - Задание……………………………………………………………………………...3

    - Примечание………………………………………………………………………...3

    - Порядок выполнения………………………………………………………………3

    - Схема трубопровода……………………………………………………………….4

    - Пояснение к схеме…………………………………………………………………5

 1. Расчёт трубопровода к потребителю Q₁…………………………………………...6

 2. Расчёт трубопровода к потребителю Q₂………………………………………….10

3. Расчёт трубопровода к потребителю Q₃………………………………………….11

II. Внутрицеховой трубопровод……………………………………………………...12

    - Задание…………………………………………………………………………….12

    - Примечание……………………………………………………………………….12

    - Схема трубопровода……………………………………………………………...13

    - График для определения кинематической вязкости……………………………14

 1. Расчёт первого участка 1-2………………………………………………………..15

 2. Расчёт второго участка 2-3………………………………………………………..17

 3. Расчёт третьего участка 2-4……………………………………………………….19

 4. Расчёт четвёртого участка 4-5…………………………………………………….21

 5. Расчёт пятого участка 4-6…………………………………………………... ……23

 6. Расчёт шестого участка 6-7…………………………………………………….…25

 7. Расчёт седьмого участка 6-8………………………………………………………27

 8. Определение потери давления потребителей……………………………………29

 9. Определение мощности транспортировочных потерь потребителей………….29

I. ТРУБОПРОВОД ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЫ

ЗАДАНИЕ

Для трубопровода заданной конфигурации и протяжённости, обеспечивающего подачу технологической водой потребителям требуется определить:

1.  Оптимальные диаметры отдельных участков трубопровода;

2.  Параметры воды у потребителей (давление, температура);

3.  Относительные потери давления у каждого потребителя;

4.  Гидравлический уклон от входа в трубопровод до соответствующего потребителя;

5.  Мощность, расходуемую на транспортировку воды к соответствующему потребителю (мощность, затраченную на преодоление сопротивления).

Если известны следующие параметры:

Q₃= 36 [м³/час] = 0,01 [м³/c]

P₀= 0,75 [МПа] = 0,75·10⁶ [Па]

T₀= 66[°С]

L_i= 240 [м]

ПРИМЕЧАНИЕ

1.  Внутренний диаметр трубопровода принимается по ГОСТ кратным 5 мм;

2.  Колено выполнить с поворотом потока на 90º при радиусе поворота R=2÷4 d_вн, при этом коэффициент местных потерь ζ =0,5;

3.  В качестве запорных органов использовать нормальные задвижки, с ζ= =0,8;

4.  Тройники скомпоновать с насадкой, обеспечивающей плавное изменение сечения, с ζ =1,5;

5.  Падение температуры по длине трубопровода 0,02º на метр длины трубопровода;

6.  Кинематическую вязкость принимаем по средней температуре на участке и определяем по формуле Пуазеля;

7.  Соотношение расходов у потребителей Q₁=0,3·Q₃; Q₂=0,4·Q₃.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

1.  Приводится масштабная схема трубопровода;

2.  Проводятся требуемые расчёты для первого потребителя, с приведением формул и подстановкой цифровых данных, данные расчёта сводятся в таблицу 1, под которой определить:

 

3.  В таблицы 2 и 3 сводятся данные расчётов для второго и третьего потребителей.

 

Пояснение к схеме

1. Входная задвижка

2. Прямой участок

3. Тройник-переход

4. Прямой участок трубопровода

5. Выходная задвижка

6. Прямой участок трубопровода

7. Колено

8. Прямой участок трубопровода

9. Колено

10. Прямой участок трубопровода

11. Тройник

12. Прямой участок трубопровода

13. Выходная задвижка

14. Прямой участок трубопровода

15. Выходная задвижка

1. Расчёт трубопровода к потребителю Q₁

1. Расчёт расхода воды к потребителю:

2. Расчёт внутренних диаметров трубопровода:

 ,

где υ_опт – оптимальная скорость воды в трубопроводе ≈1 м/с

3. Принимаем оптимальные диаметры кратные “5”:

d_вн2=0,145 м = 145 мм

d_вн4= 0,06 м = 60 мм

4. Определяем скорость воды на участке трубопровода:

5. Определяем температуру воды на участке трубопровода:

 ,

где t_вх – температура  воды на входе в участок;

L_i – длина участка;

τ – коэффициент теплопотерь по длине участка =0,02 [К/м].

6. Определяем величину кинематической вязкости воды:

  [м²·с]

7. Определяем число Рейнольдса для прямых участков трубопровода:

8. Определяем коэффициент трения для турбулентного движения жидкости:

9. Определяем величину местных сопротивлений запорных органов:

 [Па],

где ζ – коэффициент местного сопротивления

Потери на входной задвижке №1:

Потери на тройнике №3:

Потери на выходной задвижке №5:

10. Рассчитываем величину сопротивления по длине каждого участка потребителя:

  [Па]

11. Определяем давление воды на выходе:

  [Па],

12. Определяем суммарные потери:

13. Определяем суммарные потери давления от ввода до потребителя Q₁:

 [Па]

Таблица 1. Для потребителя Q₁

 

  № пп           Расчетные величины               Порядковый номер участка или элемента трубопровода

                                                                                     1                  2                    3                   4                   5

    1         Характеристика участка или       Задвижка    Прямой      Тройник      Прямой      Выходная

                      элемент трубопровода               входная      участок                             участок      задвижка