Расчет циркулярной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Описание циркулярной установки

2. Схема гидравлической установки

3. Исходные данные

4. Определяемые величины

5. Расчетная часть

5.1 Определение расхода жидкости Q

5.2 Определение высоты всасывания Н2

5.3 Показания дифманометра (или дифпьезометра) скоростной трубки

5.4 Построение профиля скоростей

5.5 Определение разности показаний манометров РМ2 и РМ3

5.6 Определение суммарного коэффициента местных потерь

5.7 Определение диаметра самотечного трубопровода

5.8 Определение минимальной толщины стенок напорного трубопровода

Литература

1. ОПИСАНИЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

циркулярная установка напорный трубопровод

Схема циркуляционной установки представлена на рис.1. Жидкость по самотечному трубопроводу поступает из верхнего резервуара А в нижний резервуар В, откуда насосом перекачивается в промежуточную емкость С и из нее выливается в резервуар А.

На всасывающей линии насосной установки имеется всасывающая коробка с обратным клапаном 1, колено 2, задвижка 3, вакуумметр РВ. На нагнетательной линии установлены манометры РМ1, РМ2, РМ3, скоростная труба 5, расходомер Вентури 6 и задвижка 7.

Промежуточная емкость С в донной части имеет осадок 8.

2. СХЕМА ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Физические свойства (плотность с1=1000 кг/м3 и кинематический коэффициент вязкости н1=0,01см2/с = 0,01 *10-4м2/с(Ст)).

2. Длины участков всасывающей и нагнетательной линий l1=12м, l2=8м, l3=5,8м, l4=2м, l5=10м, l6=75м, l7=50м, l8=7м, l9=180м, l10=8м, их диметра d1=мм=м, d2=мм=м, эквивалентная шероховатость стенок труб Д=0,15мм=*10-3м.

3. Длина lс=25м, эквивалентная шероховатость Дс=0,3мм=0,3*10-3м самотечного трубопровода, суммарная эквивалентная длина всех его местных сопротивлений lэкв=5м и высота Н3=0,8м между постоянным уровнем жидкости в верхнем резервуаре А и осью насоса.

4. Коэффициенты местных сопротивлений, установленных на всасывающей линии (коробки жкор=8, колена жкол=1,2, задвижки жзад=2).

5. Показания вакуумметра Рв=67кПа=67*103Па и манометра Рм1=450кПа=450*103Па.

6. Плотность жидкости в дифманометре скоростной трубки Пито с2=800кг/м3

7. Диаметр узкого сечения ртутного дифманометра расходомера Вентури dвен=30мм=30*10 -3м и коэффициент расхода мвен=0,97

8. Диаметр насадки промежуточной емкости dнас=35мм=35*10-3м и коэффициент расхода мнас=0,8

4. ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

Для циркуляционной установки требуется:

1. Определить геометрическую высоту всасывания насоса h = Н2.

2. Определить показания дифманометра (или дифпьезометра) скоростной трубки Пито по заданной плотности с2.

Примечание: в верхней части пьезометра находится воздух, плотность которого в таблице вариантов условно обозначена «О».

3. Построить эпюру скоростей для сечения в месте установки трубки Пито.

4. Определить показание ртутного дифманометра расходомера Вентури (hвен), диаметр узкого сечения которого (dвен) и коэффициент расхода (мвен) заданы.

5. Определить установившийся уровень жидкости в промежуточной емкости (Н1), диаметр насадки которой (dнас) и его коэффициент расхода (мнас) заданы.

6. Определить разность показаний манометров РМ2 и РМ3.

7. Определить суммарные потери напора в местных сопротивлениях нагнетательной линии и их суммарную эквивалентную длину.

8. Определить необходимый диаметр самотечного трубопровода dС, обеспечивающий установление заданного постоянного уровня в верхнем резервуаре Н3.

9. Определить минимальную толщину стальных стенок трубы д2, при которой не происходит ее разрыва в момент возникновения прямого гидравлического удара.

5. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Определение расхода жидкости Q:

; где

- площадь выходного сечения насадки.

сРТ = 13600 кг/м3 - плотность ртути;

g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.

5.2 Определение высоты всасывания Н2

Для определения высоты всасывания Н2, следует воспользоваться уравнением Бернулли, записанного для сечения 1-1 и 2-2 и плоскости сравнения 0-0: (рис.2)

Коэффициент Кориолиса б для средней скорости жидкости в сечении 2-2 определять по формуле:

б=1+2,65л1

л1- коэффициент гидравлического сопротивления трения для всасывающего трубопровода.



Рис.2. К определению высоты всасывания Н2

,где:

- пьезометрическая высота;

-скоростной напор;

с =с1 = 1000 кг/м3 - плотность всасываемого вещества;

Z - энергия сечения (невелирная высота);

Р1 = РАТМ = 105Па;

щ1 = 0; т.к. площадь поверхности резервуара В значительно больше диаметра трубы;

z1 = 0; т.к. сечение 1-1 и плоскость сравнения 0-0 совпадают.

Р2 = РВ - показания вакуумметра;

щ2 - скорость движения жидкости во всасывающей трубе насоса;

Z2 = Н2 = hВС;

h1-2 - общие потери напора во всасывающей трубе;

l = l1 +l2;

УжМ.С. = жКОР + жКОЛ + жЗАД;

g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;

Для определения л1 необходимо найти число Рейнольца Re2;

Re2 > 2320 - движение турбулентное;

отсюда:

б1 = 1 + 2,65л1 = 1 + 2,65*0,020 = 1,053;

h1-2 = 17,3;

= - 6,58м

Высота всасывания Н2 равна 6,58м

5.3 Показания дифманометра (или дифпьезометра) скоростной трубки определяют по формуле:

- скоростной напор для максимальной скорости на оси трубопровода.

Величину UMAX следует определять по формуле:

;

- средняя скорость в напорном трубопроводе.

где:

л2 - коэффициент гидравлического сопротивления для напорного трубопровода;

с1= 1000 кг/м3 - плотность жидкости в трубопроводе;

с2 = 800 кг/м3 - плотность жидкости в дифманометре;

для дифпьезометра с2 = 0 кг/м3;

Для определения л2 необходимо найти число Рейнольца Re2;

Re1 > 2320 - движение турбулентное;

отсюда:

стр.10

Показания дифманометра:

Показания дифпьезометра:

5.4 Построение профиля скоростей

Для турбулентного течения распределение скоростей по сечению трубопровода определяется по формуле Альтшуля:

- радиус напорного трубопровода;

UMAX - максимальная скорость на оси трубопровода;

U - местная скорость на расстоянии У от стенки трубы;



У, м	0,001	0,002	0,003	0,005	0,01	0,016	0,02	0,028	0,034	0,04
U, м/с	6,67	7,39	7,80	8,42	9,14	9,60	9,83	10,26	10,14	10,5
мн	95	105	111	120	130	137	140	146	147	150

При построении эпюры скоростей принимать:

Масштаб трубопровода М 1:1

Масштаб скорости:

Величину У принимать равной: У = 1мм; 2мм; 3мм; 5мм; 10мм;

0,4r0; 0,5r0; 0,7r0; 0,85r0; мм.

5.5 Определение разности показаний манометров РМ2 и РМ3

Определение разности показаний манометров РМ2 и РМ3 необходимо произвести с помощью уравнения Бернулли для сечений, проведенных через манометры РМ2 и РМ3. Плоскость сравнения провести по оси трубопровода.

отсюда:

Разность между манометрами РМ2 и РМ3 равна 190 кПа

5.6 Определение суммарного коэффициента местных потерь

При определении суммарного коэффициента местных потерь в напорном трубопроводе следует записать уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 и плоскости сравнения 0-0 (рис. 3.) и из него определить Ужм.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3 . К определению Ужм в напорном трубопроводе.

отсюда:

l = l4 + l5 + l6 + l7 + l8 + l9 + l10 =2+10+75+50+7+180+8=332м;

z = l4 + l8 - l10 = -1м;



суммарного коэффициента местных потерь в напорном трубопроводе Ужм равен 36,18

5.7 Определение диаметра самотечного трубопровода

Перепад уровней самотечного трубопровода:

ДН = Н3 + Н2 = 1,5 + 0,8 = 2,3м; (*)

Этот перепад идет на преодоление всех гидравлических сопротивлений в трубопроводе:

lРАСЧ = lC + lЭКВ - расчетная длина самотечного трубопровода;

lС = 25м - длина самотечного трубопровода;

lЭКВ = 5м - эквивалентная длина трубопровода, соответствующая всем местным сопротивлениям в самотечном трубопроводе;

lРАСЧ = 30м.

Задаемся рядом значений диаметра dC и определяем соответствующий перепад напора ДН. Затем строим график ДН = f(dC) и определяем величину dC при заданном значении ДН.

После определения диаметра самотечного трубопровода dC по графику следует найти истинное значение ДН по вышеприведенной формуле (*).



если движение ламинарное, то:

если движение турбулентное, то:

d С	0,05	0,075	0,1	0,125	0,15
щС	18,34	8,18	4,58	2,94	2,05
Re С	917000	613000	458000	368000	308000
лС	0,0102	0,0113	0,012	0,0128	0,013
ДН	104,9	15,42	3,84	1,35	0,55

Из графика находим при ДН равном 2,3 м - dC равно 0,059 мм.

5.8 Определение минимальной толщины стенок напорного трубопровода

Следует принять:

1. Допускаемое напряжение в стали [у] = 80 МПа = 80*106Па;

2. Модуль упругости стали ЕСТ = 2,06*1011Па;

3. Модуль упругости жидкости:

для жидкости с1 = 1000 кг/м3 - КЖ = 2,06*109Па.

Формула прочности для трубопровода:



ДР =с1щ0С - ударное повышение давления при внезапном перекрытии трубопровода.

- средняя скорость жидкости в трубопроводе.

- средняя скорость ударной волны, м/с.

д - толщина стенки трубопровода, м.

с1- плотность текущей жидкости, кг/м3.

d2 - внутренний диаметр трубопровода, м.

Отсюда:

Решив квадратное уравнение получим д = 1,08мм

толщина стенки трубопровода д равна 1,08 мм.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рабинович Е. З., Евяньев А. Е. - Гидравлика. М.: Недра, 1987. - 224с.

2. Сборник задач по гидравлике и газодинамике для нефтяных ВУЗов. Под ред. Г. Д. Розенберга. - М.: Недра, 1990. - 238с.

3. Гейер В. Г., Дулин В. С., Заря А. Н. Гидравлика и гидровод. - М.: Недра, 1991. - 331с.

Размещено на Allbest.ru