Гидравлический расчет трубопроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание работы:

Введение

Принципы гидравлического расчета сложных трубопроводов. Расчет трубопроводов, соединенных последовательно и параллельно

Исходные данные

Методика решения задачи курсовой работы

Анализ результатов и выводы

Графики

Литература

Введение

Трубопроводы - это устройства, по которым возможно транспортировать различные жидкости и газы на любые расстояния. Трубопроводы используются в различных приборах и аппаратах, в разных гидравлических и пневматических системах, а применяются для перекачки воды нефти, нефти, нефтепродуктов и газа на большие расстояния. Последние представляют собой сложные инженерно-технические сооружения и обладают обычно большой пропускной способностью.

В настоящее время в нашей стране имеется большое число магистральных трубопроводов, значительная часть из которых работает уже около сорока лет и более. Поэтому каждый год стоит вопрос о строительстве новых и ремонте старых участков системы трубопроводного транспорта. Требуется более тщательный подход к методикам гидравлического расчета, основанные на анализе и обработке данных с помощью ЭВМ. Так же необходима разработка новых методик расчета сложных трубопроводов с учетом большого числа параметров, ранее не рассматриваемых, с целью экономии времени и материалов при сооружении и эксплуатации системы трубопроводного транспорта.

1. Принципы гидравлического расчета сложных трубопроводов. Расчет трубопроводов, соединенных последовательно и параллельно

Сложными трубопроводами называют трубопроводные системы, имеющие точки разветвления, участки параллельного соединения, кольцевые участки, участки распределенного отбора жидкости и т.д.

Принципы методик гидравлического расчета сложных трубопроводов во многом аналогичны расчетам электрической цепи, обладающей соответствующей сложной геометрической конфигурацией.

При расчете трубопроводной системы, состоящего из точек разветвления, соединенных простыми трубопроводами, составляется система уравнений, выражающих закон сохранения количества жидкости (аналогия с первым законом Кирхгофа)

Q₁+Q₂+Q₃+…+Q_n=0 , (1)

где n - число простых трубопроводов, образующих узел (точку). Количество уравнений соответствует числу узлов.

Для получения замкнутой системы уравнений необходимо учесть потери напора на отдельных участках трубопровода (аналогично второму закону Кирхгофа). При этом необходимо рассматривать замкнутый контур или отдельный участок рассчитываемой системы. Для участка справедливо равенство

H_н-H_к=h_уч , (2)

где H_н и H_к - напоры в начале и в конце участка соответственно, h_уч - суммарные потери на данном участке. Для замкнутого же контура, состоящего в свою очередь из отдельных участков, составляется система уравнений из равенств (2) для каждого участка и складывается почленно. При этом алгебраическая сумма потерь напора на любом замкнутом контуре трубопроводной системы равно нулю, так как h_ij = -h_ji, где h_ij - потери напора на участке (i, j)

h₁+h₂+h₃+…+h_m=0 , (3)

где m - число звеньев. Бесспорно, что если напор в том узле, который принимается за начальный, больше напора в конечном узле рассматриваемого звена, то разность напоров совпадает с величиной гидравлических потерь в этом звене. В противном случае эта разность отличается от величины потерь знаком.

Необходимо помнить, что общее число равенств (1) и (3) должно быть равно числу неизвестных в системе.

Известно, что каждая разность напоров определяется формулой (4)

, (4)

или, принимая во внимание равенство v_ij= 4Q_ij/d_ij² - формулой (5)

. (5)

Если учесть, что коэффициент гидравлического сопротивления зависит от числа Рейнольдса Re, т. е. определяется расходом, то можно отметь, что система из равенств (3) представляет собой дополнительные, но уже нелинейные уравнения.

Упрощая задачу, можно предположить, что движение жидкости на всех участках системы ламинарное. В этом случае коэффициенты гидравлического сопротивления каждого звена определяются по формуле (6)

, (6)

и система уравнений (3) становится линейной.

Имеет место и другое упрощение: предполагается турбулентный режим движения жидкости по трубам. В этом случае коэффициенты гидравлического сопротивления не зависят от числа Рейнольдса и, значит и от расходов жидкости Q, коэффициенты гидравлического сопротивления каждого звена определяются по формуле (7)

. (7)

гидравлический трубопровод стояк сопротивление насос

Уравнения (3) оказываются квадратичными уравнениями относительно величин Q_ij, и задача сводится к решению системы нескольких линейных и квадратичных уравнений, доступными аналитическими методами. В то время, как общий случай требует рассмотрения многих вариантов привлечения графоаналитических методов и вычислительной техники.

Последовательное соединение трубопровода характеризуется равенствами (8)

(8)

где Q_n - расход жидкости n-ного участка, h_n - потери напора на этом участке.

Таким образом, при переходе от одного участка трубопровода к другому расход жидкости сохраняется, а суммарные потери напора в трубопроводе складываются из потерь напора на всех его участках. Если пренебречь местными потерями напора в точках соединения участков трубопровода, то величина напора H меняется непрерывно при переходе от одного участка к другому.

Параллельное соединение трубопроводов характеризуется наличием точек разветвления трубопровода и определяется равенствами (9)

(9)

в которых Q₁, Q₂, …, Q_n - расходы жидкости в каждом из параллельно соединенных участков, h₁, h_n - потери напора на непараллельных начальном и конечном участках, h₂, h₃, …,h_n-1- потери напора на параллельных участках, причем h₂= h₃= … = h_n-1.

Таким образом, при параллельном соединении трубопроводов сумма расходов жидкостей в соседних участках равна расходу жидкости в неразветвленной части трубопровода, а потери напора на этих участках равны между собой.

2. Исходные данные

Описание системы

Система состоит из резервуара, в котором дыхательный клапан поддерживает заданное избыточное давление, центробежного насоса, подающего в резервуар жидкость, сливного магистрального трубопровода, в конце которого находится запирающее устройство. От магистрали отходят линии к стоякам (тех же диаметров), снабженные задвижками.

3. Методика решения работы задачи курсовой

Определение расхода жидкости в каждом из стояков раздаточных пунктов при максимальном уровне жидкости в резервуаре.

Магистраль

=z +-h; Pабс=Pатм+Pизб ; =15+- h; =27,66- h

Данные для построения графика

Стояк 3

=z ++h ; =7++ h23; =19,53+ h

Стояк 4

=z ++h ; ; =8++ h24; =20,53+ h

Стояк 5

=z ++h ; =5++ h25; =17,53+ h

Стояк 6

=z ++h ; =6++ h26; =18,53+ h

Построим график от Q (см.график 1)

По графику определяем расходы в стояках : Q3=0.025 м/c

Q4 не работает

Q5=0.039 м/c

Q6=0.034м/c и общий расход в магистрали Qобщ=0.102 м/c

Вычислим требуемый коэффициент местных сопротивлений, создаваемых задвижками на стояках, при которых расходы в них будут одинаковыми и равными минимальному при свободном истечении.

Qmin = Q3= Q5= Q6 = 0,025 м/c

=18,53+h+h

V==1,41 м/c

Re=130254

=0,11*(=0,0227

Для стояка 6

h= * *= 0,0227*=0.921 м

20,4 -18,53 - 0,921=

==9,356

Для стояка 5

h= * *= 0,0227*=1,074 м

20,4 -17,53 - 1.074 =

= = 17.7

Определение расходов жидкости в стояках в случае присоединения к основной магистрали лупинга.

Для построения графиков воспользуемся программой h от Q

Далее графически складываем лупинг с маг-лью 2 по Q-ам , их сумму с маг-лью 1

по h-ям (см.график 2).

Из графика 2 определяем h-и по суммарной линии и вычисляем

= z +-h ; Pабс=Pатм+Pизб ; = 15+- h ; = 27,66- h

По этим данным строим график для лупига (см.график 3).

При установке лупинга как видно из графиков расход в стояках увеличился и стал равным:

Q= 0.0273 м/c

Q= 0.007 м/c

Q= 0.036 м/c

Q6 = 0.041 м/c

Общий расход в магистрали Q=0.111 м/c

4. Анализ результатов и выводы

Для увеличения производительности системы снабжающей потребителя керосином мы установили лупинг, что позволило увеличить расход на 9,21 %. А для обеспечения равномерного наполнения потребителя со всех стояков, необходимо установить задвижки на стояки с коэффициентом местного сопротивления : 9,356 для стояка №6

17,7 для стояка №5

Подбор центробежного насоса для заполнения резервуара жидкостью.

Определим расход жидкости нагнетательной линии исходя из требуемого времени наполнения резервуара

Q= ==0.213 м/с

Скорость жидкости

V= =1.26 м/с

Потери напора

h=* *; l= l +l

l=250+18=268 м

Re= = =270552

==2334 зона шероховатых труб

=0,11*(=0,0156 исправить

h=0.0156**=22.1 м

+=Z++h

H===11 м - высота резервуара

=47+11+22.1+-=80 м

По графику выбираем центробежный насос двустороннего действия типа Д (ДН). Принимаем насос D630-90 n=1450.

Литература

Астрахан И.М., Лурье М.В., Юфин А.П. Гидравлика. Часть II. М.: МИНХиГП, 1976

Астрахан И.М., Евгеньев А.П., Розенберг Г.Д. Методические указания к выполнению курсовых работ по дисциплинам «Техническая гидромеханика», «Техническая гидромеханика и газодинамика», «Гидрогазодинамика». - М.: МИНГ им. И.М. Губкина, 1986

3. Арустамова Ц.Т., Иванников В.Г. Гидравлика М. недра 1995

Размещено на Allbest.ru