Санкт-Петербурзький державний політехнічний університет
Інженерно-будівельний факультет
Контрольна робота
за курсом гідравліки
Розрахунок довгих трубопроводів
Виконав студент групи 3013 / 2
Мозалевський А.А.
Викладач: Локтіонова Є.А.
Санкт-Петербург
2009р.
Зміст
1. Розрахунок водопровідної мережі
1.1 Розрахунок магістрального трубопроводу
1.2 Визначення висоти водонапірної башти
1.3 Розрахунок відгалужень
1.3.1 Розрахунок відгалуження 3-4
1.3.2 Розрахунок відгалуження 2-5
2. Розрахунок водопроводу
2.1. Визначення витрат
2.2 Побудова кривої залежності
2.3. Побудова п'єзометричного лінії для випадку, коли
1. Розрахунок водопровідної мережі
1.1 Розрахунок магістрального трубопроводу
В якості магістрального трубопроводу вибираємо лінію, виходячи з таких міркувань:
- Ця лінія повинна бути найбільш довга;
- Вона повинна бути найбільш навантажена витратами;
- Вона повинна подавати воду на найбільш високі позначки.
Враховуючи, що
Розрахунковий витрата якого-небудь ділянки мережі повинен дорівнювати сумі витрат, що забираються з мережі нижче за течією цієї ділянки. Розрахункові витрати на ділянках магістрального трубопроводу визначаємо за формулами:
де
де
де
Здається для окремих ділянок економічної швидкістю
де D i - j - Діаметр ділянки i - j магістралі, м;
Діаметри окремих ділянок магістралі шукаємо за формулою (1.4):
Приймаються дійсне значення діаметра ділянки з найближчих стандартних значень (табл. 4.7, стор.41, [1]):
1.2 Визначення висоти водонапірної башти
Для визначення висоти водонапірної башти спочатку розраховуємо втрати напору по довжині на всіх ділянках магістрального трубопроводу за формулою:
де K i - j - Коефіцієнт витрати, л / с.
Обчислюючи втрати напору по довжині, у чисельник цієї формули будемо підставляти квадрат усередненого значення коефіцієнта витрати для кожної труби магістралі, значення якого будемо брати з довідкового матеріалу (табл. 4.5, стор.39, [1]) в залежності від діаметра відповідної труби:
Висота вежі розраховується за формулою:
H Б = Ñ / 1 - Ñ 1, (1.6)
де H Б - висота вежі, м; Ñ 1 - відмітка 1, м; Ñ / 1 - п'єзометричного відмітка 1, м, яка, у свою чергу, розраховується наступним чином:
Ñ / 1 = Ñ 6 +
Тоді висота вежі, згідно з формулою (1.6), буде дорівнює:
H Б = 30,76 - 4,9 = 25,86
1.3 Розрахунок відгалужень
1.3.1 Розрахунок відгалуження 3-4
Визначимо витрата на ділянці 3-4:
Розрахункову втрату напору по довжині знаходимо як різницю п'єзометричного відміток точок 3 та 4:
П'єзометричного позначки точок знаходимо за формулами:
Ñ / 4 = Ñ 4 + h, (1.8)
де Ñ 4 - відмітка 4, м; h - найменший допустимий піднесення п'єзометричного лінії над поверхнею землі, м;
Ñ / 3 = Ñ / 6 +
де п'єзометричного відмітка 6 визначається як Ñ / 6 = Ñ 4 + h, м;
Зазначені вище величини рівні:
Ñ / 3 = 3,0 + 2,2 + 12,26 = 17,46 м;
Ñ / 4 = 3 + 2,2 = 5,2 м;
З іншого боку, втрата напору по довжині може бути виражена за формулою (1.5), звідки отримуємо:
За відповідних таблиць (табл. 4.5, стор.39, [1]) знаходимо найближче більше стандартне значення коефіцієнта витрати
Оскільки діаметр труби був узятий стандартного значення, тобто відмінного від розрахованого, дійсне значення втрати напору по довжині буде відрізнятися від розрахункового. Дійсне значення втрати напору обчислимо за формулою (1.5), підставивши туди сортаментний значення коефіцієнта витрати:
1.3.2 Розрахунок відгалуження 2-5
Визначимо розрахунковий напір на ділянці 2-5 по формулі:
Розрахункову втрату напору по довжині знаходимо за формулою:
де п'єзометричного висоти точок 2 і 5 відповідно рівні:
Ñ / 2 = Ñ / 3 +
Ñ / 5 = Ñ 5 + h = 3,5 + 2,2 = 5,7 м.
Квадрат розрахункового коефіцієнта витрати знаходимо за формулою (1.10):
За відповідних таблиць (табл. 4.5, стор.39, [1]) знаходимо найближче більше стандартне значення коефіцієнта витрати
Визначимо дійсне значення втрати напору:
2. Розрахунок водопроводу
2.1 Визначення витрат 
Визначати витрати
Складемо рівняння з виразів для втрат напору по довжині на всіх ділянках:
Обчислимо значення
Ñ / A = Z В + h Б1 = 3,8 + 10,4 = 14,2 м;
Ñ / C = z C = 2,2 м;
Для знаходження витрати
Підставляючи відомі величини в рівняння (2.7), отримуємо співвідношення між витратами в паралельних гілках трубопроводу:
де значення K 2 = 61,37 л / с для D 2 = 0,1 м і K 3 = 110,59 л / с для D 3 = 0,125 м (з табл. 4.5, стор.39, [1]).
Підставляємо співвідношення (2.8) в (2.6), отримуємо:
Обчислюємо втрату по довжині на цій ділянці:
h G - C = Ñ / G - Ñ / C
Підставляємо отримані співвідношення (2.8), (2.9) і відомі величини в рівняння (2.5):
2 =
(K 4 = 61,37 л / с для D 4 = 0,1 м по табл. 4.5, стор.39, [1]);
За формулою (2.9) отримуємо:
Витрата з крана в точці С шукається за формулою:
Визначимо значення
2.2 Побудова кривої залежності
Вважаємо, що відкриття крана в точці С змінюється від 0 до
а)
б)
Розглянемо рух рідини по всьому трубопроводом, різниця відміток рівнів води в баку I і баці II буде сумою всіх втрат напору по довжині:
Ñ / A - Ñ / G
Враховуючи рівність
Підставляємо відомі величини:
б) Бак II не працює:
Ñ / A - Ñ / G
Підставляємо відомі значення:
За знайденими вище даними будуємо графік залежності
2.3 Побудова п'єзометричного лінії для випадку, коли
Для побудови п'єзометричного лінії потрібно порахувати втрати напору по довжині на всіх ділянках трубопроводу за формулою (1.5), а значення витрат взяти з побудованого раніше графіка залежності
З графіка
Інженерно-будівельний факультет
Контрольна робота
за курсом гідравліки
Розрахунок довгих трубопроводів
Виконав студент групи 3013 / 2
Мозалевський А.А.
Викладач: Локтіонова Є.А.
Санкт-Петербург
2009р.
Зміст
1. Розрахунок водопровідної мережі
1.1 Розрахунок магістрального трубопроводу
1.2 Визначення висоти водонапірної башти
1.3 Розрахунок відгалужень
1.3.1 Розрахунок відгалуження 3-4
1.3.2 Розрахунок відгалуження 2-5
2. Розрахунок водопроводу
2.1. Визначення витрат
2.2 Побудова кривої залежності
2.3. Побудова п'єзометричного лінії для випадку, коли
1. Розрахунок водопровідної мережі
1.1 Розрахунок магістрального трубопроводу
В якості магістрального трубопроводу вибираємо лінію, виходячи з таких міркувань:
- Ця лінія повинна бути найбільш довга;
- Вона повинна бути найбільш навантажена витратами;
- Вона повинна подавати воду на найбільш високі позначки.
Враховуючи, що
Розрахунковий витрата якого-небудь ділянки мережі повинен дорівнювати сумі витрат, що забираються з мережі нижче за течією цієї ділянки. Розрахункові витрати на ділянках магістрального трубопроводу визначаємо за формулами:
де
де
де
Здається для окремих ділянок економічної швидкістю
де D i - j - Діаметр ділянки i - j магістралі, м;
Діаметри окремих ділянок магістралі шукаємо за формулою (1.4):
Приймаються дійсне значення діаметра ділянки з найближчих стандартних значень (табл. 4.7, стор.41, [1]):
1.2 Визначення висоти водонапірної башти
Для визначення висоти водонапірної башти спочатку розраховуємо втрати напору по довжині на всіх ділянках магістрального трубопроводу за формулою:
де K i - j - Коефіцієнт витрати, л / с.
Обчислюючи втрати напору по довжині, у чисельник цієї формули будемо підставляти квадрат усередненого значення коефіцієнта витрати для кожної труби магістралі, значення якого будемо брати з довідкового матеріалу (табл. 4.5, стор.39, [1]) в залежності від діаметра відповідної труби:
Висота вежі розраховується за формулою:
H Б = Ñ / 1 - Ñ 1, (1.6)
де H Б - висота вежі, м; Ñ 1 - відмітка 1, м; Ñ / 1 - п'єзометричного відмітка 1, м, яка, у свою чергу, розраховується наступним чином:
Ñ / 1 = Ñ 6 +
Тоді висота вежі, згідно з формулою (1.6), буде дорівнює:
H Б = 30,76 - 4,9 = 25,86
1.3 Розрахунок відгалужень
1.3.1 Розрахунок відгалуження 3-4
Визначимо витрата на ділянці 3-4:
Розрахункову втрату напору по довжині знаходимо як різницю п'єзометричного відміток точок 3 та 4:
П'єзометричного позначки точок знаходимо за формулами:
Ñ / 4 = Ñ 4 + h, (1.8)
де Ñ 4 - відмітка 4, м; h - найменший допустимий піднесення п'єзометричного лінії над поверхнею землі, м;
Ñ / 3 = Ñ / 6 +
де п'єзометричного відмітка 6 визначається як Ñ / 6 = Ñ 4 + h, м;
Зазначені вище величини рівні:
Ñ / 3 = 3,0 + 2,2 + 12,26 = 17,46 м;
Ñ / 4 = 3 + 2,2 = 5,2 м;
З іншого боку, втрата напору по довжині може бути виражена за формулою (1.5), звідки отримуємо:
За відповідних таблиць (табл. 4.5, стор.39, [1]) знаходимо найближче більше стандартне значення коефіцієнта витрати
Оскільки діаметр труби був узятий стандартного значення, тобто відмінного від розрахованого, дійсне значення втрати напору по довжині буде відрізнятися від розрахункового. Дійсне значення втрати напору обчислимо за формулою (1.5), підставивши туди сортаментний значення коефіцієнта витрати:
1.3.2 Розрахунок відгалуження 2-5
Визначимо розрахунковий напір на ділянці 2-5 по формулі:
Розрахункову втрату напору по довжині знаходимо за формулою:
де п'єзометричного висоти точок 2 і 5 відповідно рівні:
Ñ / 2 = Ñ / 3 +
Ñ / 5 = Ñ 5 + h = 3,5 + 2,2 = 5,7 м.
Квадрат розрахункового коефіцієнта витрати знаходимо за формулою (1.10):
За відповідних таблиць (табл. 4.5, стор.39, [1]) знаходимо найближче більше стандартне значення коефіцієнта витрати
Визначимо дійсне значення втрати напору:
2. Розрахунок водопроводу
2.1 Визначення витрат
Визначати витрати
Складемо рівняння з виразів для втрат напору по довжині на всіх ділянках:
Обчислимо значення
Ñ / A = Z В + h Б1 = 3,8 + 10,4 = 14,2 м;
Ñ / C = z C = 2,2 м;
Для знаходження витрати
Підставляючи відомі величини в рівняння (2.7), отримуємо співвідношення між витратами в паралельних гілках трубопроводу:
де значення K 2 = 61,37 л / с для D 2 = 0,1 м і K 3 = 110,59 л / с для D 3 = 0,125 м (з табл. 4.5, стор.39, [1]).
Підставляємо співвідношення (2.8) в (2.6), отримуємо:
Обчислюємо втрату по довжині на цій ділянці:
h G - C = Ñ / G - Ñ / C
Підставляємо отримані співвідношення (2.8), (2.9) і відомі величини в рівняння (2.5):
2 =
(K 4 = 61,37 л / с для D 4 = 0,1 м по табл. 4.5, стор.39, [1]);
За формулою (2.9) отримуємо:
Витрата з крана в точці С шукається за формулою:
Визначимо значення
2.2 Побудова кривої залежності
Вважаємо, що відкриття крана в точці С змінюється від 0 до
а)
б)
Розглянемо рух рідини по всьому трубопроводом, різниця відміток рівнів води в баку I і баці II буде сумою всіх втрат напору по довжині:
Ñ / A - Ñ / G
Враховуючи рівність
Підставляємо відомі величини:
б) Бак II не працює:
Ñ / A - Ñ / G
Підставляємо відомі значення:
За знайденими вище даними будуємо графік залежності
2.3 Побудова п'єзометричного лінії для випадку, коли
Для побудови п'єзометричного лінії потрібно порахувати втрати напору по довжині на всіх ділянках трубопроводу за формулою (1.5), а значення витрат взяти з побудованого раніше графіка залежності
З графіка