Выбор наиболее оптимального ИУ для регулирования расхода воды в трубопроводе, с целью поддержания постоянного уровня свободной поверхности жидкости в водоприемнике

1.ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Главной задачей является выбор наиболее оптимального ИУ для регулирования расхода  воды в трубопроводе, с целью поддержания постоянного уровня свободной поверхности жидкости в водоприемнике.

Для выбора ИУ необходимо определить недостающие данные:

1.  давление в конце расчетного участка Р2

2.  максимальный и минимальный расходы Qmax, Qmin

3.  потери давления на ИУ при Qmax, Qmin и двух промежуточных точках в этом интервале

Эти недостающие данные будут являться исходными при выборе ИУ. Точное значение полного расхода в системе определяется графо-аналитическим  методом.

Выбор клапана основан на вычислениях коэффициента пропускной способности. Условный коэффициент пропускной способности клапана должен быть не менее расчетного коэффициента пропускной способности при данном расходе и перепаде давления на нем.

2.АНАЛИЗ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ

Схема расчетной гидравлической системы приведена на рис.1

Исходными данными для расчета являются:

·  общая длина сети – 99м;

·  длина участка «А» - 2,35м;

·  геометрический напор в точке «а» z₁=5,3м;

·  геометрический напор в точке «в» z₂=4,8м;

·  среда- жидкость(чистая вода);

·  температура воды – Т=20˚С;

·  динамическая вязкость воды μ=1000*10^-6 Па*сек;

·  эквивалентная абсолютная шероховатость трубопровода К_э=0,2; (трубы стальные цельнотянутые при незначительной коррозии),[2.,стр.519];

·  напор насоса Н_н=7 м.в.ст.

·  избыточное давление в начале участка Р₁= Н_н*ρ*g=41600 Па;

·  расход насоса Q_н=1530 л/мин=   0,0255р.м³/сек;

·  диаметр трубопровода:  участка L₁=0,5м, d₁=0,09м участка L₂ =1,2м, d₂=0,1м участка L₃ =3м, d₃=0,125м участка L₄ =55,3м, d₄=0,15м

2.1 РАСЧЕТ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ТРУБОПРОВОДА

Все местные сопротивления указаны на рис.1.

ü ζ₁=0,54- коэффициент гидравлического сопротивления диффузора (угол раскрыва α=15˚С) ,[1.,стр.272]

ü ζ₂=0,5- вентиль прямоточный, D_у=100мм, [2.,стр.521]

ü ζ₃=0,54- коэффициент гидравлического сопротивления диффузора (угол раскрыва α=15) ,[1.,стр.272]

ü ζ₄=0,6 коэффициент гидравлического сопротивления диффузора (угол раскрыва α=20˚) ,[1.,стр.272]

ü  

ü ζ₅=0,051+0,19*D₂ /R, - коэффициент гидравлического сопротивления плавного поворота трубопровода где R=1м-радиус изгиба поворота трубопровода

R/D₂ =1/0,1=10>1, α=90˚С, [1.,стр.271] => формула правомерна

ζ₅=0,07

ü ζ₆= ζ₇= ζ₅=0,07 - коэффициент гидравлического сопротивления плавного поворота трубопровода

Таблица местных сопротивлений                          табл.1

3.ОПИСАНИЕ ГРАФО-АНАЛИТИЧЕСКОГО СПОСОБА РАСЧЕТА ПОЛНОГО РАСХОДА В СИСТЕМЕ

В исходных данных курсовой работы задан расход насоса (Q_н ) , который является полным расходом в данной системе. Опираясь на Q_н мы произведем расчет недостающих данных и с помощью графо-аналитического метода  произведем уточнение  полного расхода в системе для выбранных местных сопротивлений.      

Для решения этой задачи графо-аналитическим методом нужно построить кривую потребного напора (Н_потр) для данного трубопровода с учетом переменности λ_т, т.е. для ряда значений Q подсчитывается средняя скорость потока (V), критерий Рейнольдса (Re), λ_т и Н_потр по формуле [1.,стр.119, ф.1.139]

Н_потр=Н_ст+Σh=Н_ст+К*Q² , м,                 (1)

где  Н_ст-статический напор, м;

Σh- сумма потерь энергии, м;

Σh= К*Q² ,м где  К-коэффициент сопротивления трубопровода, сек²/м⁵

Показатель степени 2 означает, что поток турбулентный. Затем, построив кривую зависимости Н_потр=f(Q) и зная ординату Н_потр=Н_расп, находим соответствующую ей абсциссу, т.е. Q_f.

Первое ориентировочное значение λ_т=λ_т.ор. задается произвольно из интервала (0,015-0,04). По λ_т.ор находим Q_ор. Исходя из того, что с большой долей вероятности можно утверждать, что  реальный расход может изменяться в интервале от 0 до Q_ор, задаемся несколькими значениями Q в этом интервале и действуем по вышеописанному методу.