МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ шляхів сполучення (МІІТ)
Інститут
транспортної техніки та організації проізводства.Кафедра "Теплотехніка залізничного транспорту"
Курсова робота з дисципліни:
Гідрогазодинаміка
"Розрахунок трубопроводу"
Москва - 2008
Трубопровід технологічної води
Завдання: для трубопроводу заданої конфігурації та протяжності забезпечує подачу технологічної води споживачам, потрібно визначити:
1) Оптимальні діаметри окремих ділянок трубопроводу.
2) Параметри води у споживачів (p, t).
3) Відносні втрати тиску від входу в трубопровід до
відповідного споживача.
4) "Гідравлічний ухил" (i) від входу в трубопровід до відповідного споживача.
5) Потужність (N), що витрачається на транспортування води до відповідного споживача.
Примітка:
1) Внутрішній діаметр трубопроводу d
вн. Прийняти за ДСТУ (кратним
5 мм )
2) Коліна виконані з поворотом потоку
90, радіус повороту коліна
R = (2-4) * d
вн 3) ξ
кол = 0.5 - коефіцієнт місцевого опору на коліні. В якості запірних органів використовуємо нормальні засувки.
4) ξ
задв = 1 - коефіцієнт місцевого опору на засувці. Трійники (косинці) скомпаннованни з насадкою.
5) ξ
трой = 1.5 - коефіцієнт місцевого опору на трійнику з насадкою. Падіння температури по довжині трубопроводу прийняти рівними
6) Падіння температури 2 С на
100 метрів Δt
під = 0.02 С / м
Дано:
Q
3 = 24 (м
3 / год)
Q
3 = Q
3 / 3600 = 0.66 * 10
-2 (м
3 / c)
Q
2 = 0.4 * Q
3 = 2.64 * 10
-3 (м
3 / c)
Q
1 = 0.3 * Q
3 = 1.98 * 10
-3 (м
3 / c)
P
0 = 0.77 * 1000000 = 7.7 * 10
5 (Па)
t
0 = 63) C)
L = 200 (м)
ρ
вод = 1000 (кг / м
3) g = 9.8066 (м / c
2) Розрахунок:
1) Ділянка Засувка:
Q
заг = Q
1 + Q
2 + Q
3 = 1.122 * 10
-2 P
вх1 = P
0 = 7.7 * 10
5 (Па)
t
вх1 = t
0 = 63 (C)
t
вих1 = t
вх1 = 63 (C)
Приймаємо на першій ділянці
V
опт 1 = 1 (м / c)
d
вн1 =
= 0.115 (м)
V
СР1 = 4 * Q
заг / π * d
вн1 2 = 1.155 (м / c)
t
СР1 = t
вх1 + t
вих1 / 2 = 63 (C)
ν
1 = 0.0178 * 10
-4 /
1 + 0.0337 * t
СР1 +0.000221 * t
СР1 2 = 4.451 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
1 = d
вн1 * V
СР1 / ν
1 = 3.010 * 10
5 ξ
задв = 1
h
1 = ξ
задв * V
СР1 2 / 2 = 6.77 * 10
-1 (Дж / кг)
Pпот
1 = h
1 * ρ
вод 6.77 * 10
2 (Па)
P
вих1 = P
вх1 - Pпот
1 = 7.693 * 10
5 (Па)
2) Ділянка Прямолінійний
P
вх2 = 7.693 * 10
5 (Па)
t
вх2 = 63) C)
L = 200 (м)
t
вих2 = t
вх1 - L * Δt
під = 59) C)
d
вн2 = 0.115 (м)
V
ср2 = 1.155 (м / c)
t
ср2 = t
вх2 + t
вих2 / 2 = 61) C)
ν
2 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
ср2 +0.000221 * t
ср2 2 = 4.589 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
2 = d
вн2 * V
ср2 / ν
2 = 2.919 * 10
5 Так як 10
7> Re
2> 10
5 Розрахунок ведемо за формулою Нікурадзе
λ
2 = 0.0032 + 0.221 * Re
2 -0.237 = 1.7 * 10
-2 L = 200 (м)
h
2 = (L * λ
2 * V
ср2 2) /
2 * d
вн2 = 19.85 (Дж / кг)
Pпот
2 = h
2 * ρ
вод = 19.85 * 10
3 (Па)
P
вих2 = P
вх2-Pпот 6 = 7.496 * 10
5 (Па)
3) Ділянка Трійник:
P
вх3 = 7.496 * 10
5 (Па)
t
вх3 = 59) C)
L = 200 (м)
d
вн3 = 0.115 (м)
V
Ср3 = 1.155 (м / c)
ν
3 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
Ср3 +0.000221 * t
Ср3 2 = 4.738 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
3 = d
вн3 * V
Ср3 / ν
3 = 2.428 * 10
5 (Па)
ξ
трой = 1.5
h
3 = ξ
трой * V
Ср3 2 / 2 = 7.56 * 10
-1 (Дж / кг)
Pпот
3 = h
3 * ρ
вод = 7.56 * 10
2 (Па)
P
вих3 = P
вх3 - Pпот
3 = 7.461 * 10
5 (Па)
4) Ділянка Прямолінійний
P
вх4 = 7.461 * 10
5 (Па)
t
вх4 = 59) C)
L = 200 (м)
t
вих4 = t
вх4 - L * Δt
під = 55) C)
d
вн4 = 0.05 (м)
V
ср4 = 1.008 (м / c)
t
ср4 = t
вх4 + t
вих4 / 2 = 57) C)
ν
4 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
ср4 +0.000221 * t
ср4 2 = 4.903 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
4 = d
вн4 * V
ср4 / ν
4 = 1.027 * 10
5 Так як 10
7> Re
4> 10
5 Розрахунок ведемо за формулою Нікурадзе
λ
4 = 0.0032 + 0.221 * Re
4 -0.237 = 1.75 * 10
-2 L = 200 (м)
h
4 = (L * λ
4 * V
ср4 2) /
2 * d
вн4 = 35.56 (Дж / кг)
Pпот
4 = h
4 * ρ
вод = 35.56 *
3 жовтня P
вих4 = P
вх4 - Pпот
4 = 7.105 * 10
5 (Па)
5) Ділянка Засувка
Q
1 = 1.98 * 10
-3 (м
3 / c)
P
вх 5 = 7.105 * 10
5 (Па)
t
вх 5 = 55) C)
L = 200 (м)
d
вн 5 = 0.05 (м)
V
ср 5 = 1.004 (м / c)
ν
5 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
ср 5 +0.000221 * t
ср 5 2 = 5.081 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
5 = d
вн 5 * V
ср 5 / ν
5 = 0,991 * 10
5 ξ
задв = 1
h
5 = ξ
задв * V
ср 5 2 / 2 = 5.08 * 10
-1 (Дж / кг)
Pпот
5 = h
5 * ρ
вод = 5.08 * 10
2 (Па)
P
вих5 = P
вх5-Pпот 5 = 7.1 * 10
5 (Па)
6) Ділянка Прямолінійний
Q
3 = 0.66 * 10
-2 (м
3 / c)
Q
2 = 2.64 * 10
-3 (м
3 / c)
Q
= Q
2 + Q
3 = 9.24 * 10
-3 (м
3 / c)
P
вх6 =
P
вих3 = 7.1 * 10
5 (Па)
t
вх6 = t
вих3 = 59) C)
L = L / 2 = 100 (м)
t
вих6 = t
вх6 - L * Δt
під = 57) C)
d
вн6 =
= 0.105 (м)
V
СР6 = 4 * Q
2 + Q
3 / π * d
вн1 2 = 0.890 (м
/ C)
t
СР6 = t
вх6 + t
вих6 / 2 = 58) C)
ν
6 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
СР6 +0.000221 * t
СР6 2 = 4.813 * 10
-7 (м 2 / c)
Re
6 = d
вн6 * V
СР6 / ν
6 = 1.997 * 10
5 Так як 10
7> Re
2> 10
5 Розрахунок ведемо за формулою Нікурадзе
λ
6 = 0.0032 + 0.221 * Re
2 -0.237 = 1.54 * 10
-2 L = 100 (м)
h
6 = (L * λ
6 * Vср6 2) /
2 * d
вн6 = 5.6 (Дж / кг)
Pпот
6 = h
6 * ρ
вод = 5.6 * 10
3 (Па)
P
вих6 = P
вх6 - Pпот
6 = 7.044 * 10
5 (Па)
7) Коліно
P
вх7 =
P
вих6 = 7.044 * 10
5 (Па)
t
вх7 = t
вих6 = 57) C)
t
вх7 = t
вих7 = 57) C)
L = 100 (м)
t
ср7 = t
вх7 + t
вих7 / 2 = 57 (C)
ν
7 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
ср7 +0.000221 * t
ср7 2 = 4.892 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
7 = d
вн7 * V
ср7 / ν
7 = 1.91. * 10
5 ξ
задв = 0.5
h
7 = ξ
задв * V
ср7 2 / 2 = 1.98 * 10
-1 (Дж / кг)
Pпот
7 = h
7 * ρ
вод = 1.98 * 10
2 (Па)
P
вих7 = P
вх7 - Pпот
7 = 7.042 * 10
5 (Па)
8) Ділянка Прямолінійний
P
вх8 =
P
вих7 = 7.042 * 10
5 (Па)
t
вх8 = t
вих7 = 57) C)
L = 100 (м)
t
вих8 = t
вх8 - L * Δt
під = 55) C)
d
вн8 = 0.105 (м)
V
ср8 = 0.890 (м
/ C)
t
ср8 = t
вх8 + t
вих8 / 2 = 56) C)
ν
8 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
ср8 +0.000221 * t
ср8 2 = 4.981 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
8 = d
вн8 * V
ср8 / ν
8 = 1.876 * 10
5 Так як 10
7> Re
2> 10
5 Розрахунок ведемо за формулою Нікурадзе
λ
6 = 0.0032 + 0.221 * Re
2 -0.237 = 1.44 * 10
-2 h
8 = (L * λ
8 * Vср8 2) /
2 * d
вн8 = 5.4 (Дж / кг)
Pпот
8 = h
8 * ρ
вод = 5.4 * 10
3 (Па)
P
вих8 = P
вх8-Pпот 8 = 6.988 * 10
5 (Па)
9) Коліно
P
вх9 =
P
вих8 = 6.988 * 10
5 (Па)
t
вх9 = t
вих8 = 55) C)
t
вх9 = t
вих9 = 55) C)
L = 100 (м)
d
вн9 = 0.105 (м)
V
ср9 = 0.890 (м
/ C)
t
ср9 = t
вх9 + t
вих9 / 2 = 55 (C)
ν
9 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
ср9 +0.000221 * t
ср9 2 = 5.053 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
9 = d
вн9 * V
ср9 / ν
9 = 1.84 * 10
5 ξ
кол = 0.5
h
= Ξ
кол * V
ср9 2 / 2 = 1.98 * 10
-1 (Дж / кг)
Pпот
9 = h
9 * ρ
вод = 1.98 * 10
2 (Па)
P
вих9 = P
вх9 - Pпот
9 = 6.986 * 10
5 (Па)
10) Ділянка Прямолінійний
P
вх10 =
P
вих9 = 6.986 * 10
5 (Па)
t
вх10 = t
вих9 = 55) C)
L = 100 (м)
t
вих10 = t
вх10 - L * Δt
під = 53) C)
d
вн10 = 0.105 (м), V
ср10 = 0.890 (м
/ C)
t
ср10 = t
вх10 + t
вих10 / 2 = 54) C)
ν
10 = 0.0178 *
10 -4 / 1 + 0.0337 * t
ср8 +0.000221 * t
ср8 2 = 5.140 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
10 = d
вн8 * V
ср8 / ν
8 = 1.818 * 10
5 Так як 10
7> Re
2> 10
5 Розрахунок ведемо за формулою Нікурадзе
Λ
10 = 0.0032 + 0.221 * Re
2 -0.237 = 1.57 * 10
-2 h
10 = (L * λ
8 * Vср8 2) /
2 * d
вн8 = 5.92 (Дж / кг)
Pпот
10 = h
10 * ρ
вод = 5.92 * 10
2 (Па)
P
вих10 = P
вх10 - Pпот
10 = 6.980 *
10 5 (Па)
11) Ділянка Трійник
P
вх11 = 6.980 * 10
5 (Па)
t
вх11 = t
вих11 = 53) C)
L = 100 (м)
d
вн11 = 0.105 (м)
V
ср11 = 0.890 (м / c)
ν
11 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
ср11 +0.000221 * t
ср11 2 = 5.226 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
11 = d
вн11 * V
ср11 / ν
11 = 1.788 * 10
5 (Па)
ξ
трой = 1.5
h
11 = ξ
трой * V
ср11 2 / 2 = 5.94 * 10
-1 (Дж / кг)
Pпот
11 = h11
* ρ
вод = 5.94 * 10
2 (Па)
P
вих11 = P
вх11 - Pпот
11 = 6.974 * 10
5 (Па)
12) Ділянка Прямолінійний
P
вх12 =
P
вих11 = 6.974 * 10
5 (Па)
t
вх12 = 53) C)
L = 200 (м)
t
вих12 = t
вх12 - L * Δt
під = 49) C)
d
вн12 =
= 0.055
V
СР12 =
= 4 * Q
2 / π * d
вн1 2 = 1.111 (м / с)
t
СР12 = t
вх12 + t
вих12 / 2 = 51) C)
ν
12 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
СР12 +0.000221 * t
СР12 2 = 5.407 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
12 = d
вн12 * V
СР12 / ν
12 = 1.130 * 10
5 Так як 10
7> Re
2> 10
5 Розрахунок ведемо за формулою Нікурадзе
λ1
2 = 0.0032 + 0.221 * Re1
2 -0.237 = 1.72 * 10
-2 h
12 = (L * λ
12 * Vср12 2) /
2 * d
вн12 = 38.60 (Дж / кг)
Pпот
12 = h
12 * ρ
вод = 38.60 * 10
2 (Па)
P
вих12 = P
вх12 - Pпот
12 = 6.935 * 10
5 (Па)
13) Ділянка Засувка:
P
вх13 = P
вих12 = 6.935 * 10
5 (Па)
t
вх13 = t
вих12 = 49 (C)
t
вих13 = t
вх13 = 49 (C)
t
ср13 = t
вх13 + t
вих13 / 2 = 49) C
ν
13 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
ср13 +0.000221 * t
ср13 2 = 5.595 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
13 = d
вн13 * V
ср13 / ν
13 = 1.092 * 10
5 ξ
задв = 1
h
13 = ξ
задв * V
ср13 2 / 2 = 6.17 * 10
-1 (Дж / кг)
Pпот
13 = h
13 * ρ
вод = 6.17
* 10
2 (Па)
P
вих13 = P
вх13 - Pпот
13 = 6.928 * 10
5 (Па)
14) Ділянка Прямолінійний
P
вх12 =
P
вих11 = 6.928 * 10
5 (Па)
t
вх12 = t
вих11 = 49) C)
L = 200 (м)
t
вих12 = t
вх12 - L * Δt
під = 45) C)
d
вн14 =
= 0.09
V
ср14 =
= 4 * Q
3 / π * d
вн14 2 = 1.037
t
СР12 = t
вх14 + t
вих14 / 2 = 47) C)
ν
14 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
ср14 +0.000221 * t
ср14 2 = 5.796 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
14 = d
вн12 * V
ср14 / ν
14 = 1.610 * 10
5 Λ
14 = 0.0032 + 0.221 * Re1
2 -0.237 = 1.6 * 10
-2 h
14 = (L * λ
14 * Vср14 2) /
2 * d
вн14 = 19.11 (Дж / кг)
Pпот
14 = h
14 * ρ
вод = 19.11 * 10
2 (Па)
P
вих12 = P
вх12 - Pпот
12 = 6.908 * 10
5 (Па)
15) Ділянка Засувка:
P
вх15 = P
вих14 = 6.908 * 10
5 (Па)
t
вх15 = t
вих15 = 45 (C)
d
вн14 = 0.09
V
ср14 = 1.037
t
ср13 = t
вх15 + t
вих15 / 2 = 45) C
ν
15 = 0.0178 * 10
-4 / 1 + 0.0337 * t
СР15 +0.000221 * t
СР15 2 = 6.007 * 10
-7 (м
2 / c)
Re
15 = d
вн15 * V
СР15 / ν
15 = 1.553 * 10
5 ξ
задв = 1
h
13 = ξ
задв * V
СР15 2 / 2 = 5.37 * 10
-1 (Дж / кг)
Pпот
15 = h
15 * ρ
вод = 5.37
* 10
2 (Па)
P
вих15 = P
вх15 - Pпот
15 = 6.902 * 10
5 (Па)
Відносні втрати тиску у споживачів.
1 споживач:
ΔP
1пот = P
вх1 - P
вих5 * 100 / P
вх1 = 7.7%
Pпот
15 = Pпот
1 + Pпот
2 + Pпот
3 + Pпот
4 + Pпот
5 = 5.7351 * 10
4 (Па)
i
1 = Pпот
1915 * 100
/ 2 * g * L * ρ
вод = 1.529%
N
тр .13 = Q
заг * (Pпот
1 + Pпот
2 + Pпот
3) * 10
-3 = 0.238 кВт
N
тр .35 = Q
1 * (Pпот
4 + Pпот
5) * 10
-3 = 0.071 кВт
N
тр .1. Піт = N
тр .13 + N
тр .35 = 0.309 кВт
2 споживач:
ΔP
2пот = P
вх1 - P
вих13 * 100 / P
вх = 10.025%
Pпот
113 = Pпот
1 + Pпот
2 + Pпот
3 + Pпот
4 + Pпот
5 + Pпот
6 + Pпот
7 + Pпот
8 + Pпот
9 + Pпот
10 + Pпот
11 + Pпот
12 + Pпот
13 = 7.72 * 10
4 (Па) = 0.0772 (МПа)