Расчет трубопровода

     МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

     Институт  транспортной техники и организации  производства.Кафедра "Теплотехника железнодорожного транспорта" 
 
 
 
 
 
 
 

     Курсовая  работа по дисциплине:

     Гидрогазодинамика

     "Расчет трубопровода" 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Москва  – 2008

 

      Трубопровод технологической воды 

     Задание: для трубопровода заданной конфигурации и протяженности обеспечивающей подачу технологической воды потребителям, требуется определить:

1. Оптимальные диаметры отдельных участков трубопровода.
2. Параметры воды у потребителей (p,t).
3. Относительные потери давления от входа в трубопровод до соответствующего потребителя.
4. "Гидравлический уклон" (i) от входа в трубопровод до соответствующего потребителя.
5. Мощность (N), расходуемую на транспортировку воды к соответствующему потребителю.

     Примечание:

1. Внутренний диаметр трубопровода d_вн. Принять по ГОСТУ (кратным 5 мм)
2. Колена выполнены с поворотом потока 90ْ_, радиус поворота колена R = (2-4) * d_вн
3. ξ _кол = 0.5 - коэффициент местного сопротивления на колене. В качестве запорных органов используем нормальные задвижки.
4. ξ _задв = 1- коэффициент местного сопротивления на задвижке. Тройники (угольники) скомпаннованны с насадкой.
5. ξ _трой = 1.5 - коэффициент местного сопротивления на тройнике с насадкой. Падение температуры по длине трубопровода принять равными
6. Падение температуры 2 ْС на 100 метров Δt_под = 0.02 ْС/м

     Дано: 

     Q₃ = 24 (м³ / ч)

     Q₃ = Q₃ / 3600 = 0.66 * 10^-2 (м³ / c)

     Q₂ = 0.4* Q₃ = 2.64 * 10^-3 (м³ / c)

     Q₁ = 0.3 * Q_{3 =} 1.98 * 10^-3 (м³ / c)

     P₀ = 0.77 * 1000000 = 7.7 * 10⁵ (Па)

     t₀ = 63 ْ) C)

     L = 200 (м)

     ρ _вод = 1000 (кг/ м³)

     g = 9.8066 (м / c²) 

     Расчет:

     1) Участок Задвижка: 

     Q_общ = Q₁ + Q₂ +Q₃ = 1.122* 10^-2

     P_вх1 = P₀ = 7.7 * 10⁵ (Па)

     t _вх1 = t₀ = 63 ( ْC)

     t _вых1 = t _вх1 = 63 ( ْC) 

     Принимаем на первом участке 

     V_{опт 1} = 1 (м / c)

     d_вн1 = = 0.115(м)

     V_ср1 = 4 * Q_общ / π * d_вн1² = 1.155 (м / c)

     t _ср1 = t _вх1 + t _вых1 / 2 = 63 ( ْC)

     ν₁ = 0.0178 * 10^-4 / 1 + 0.0337 * t _ср1 +0.000221* t _ср1² = 4.451 * 10^-7 (м² / c)

     Re₁ = d_{вн1 *} V_ср1 / ν₁ = 3.010 * 10⁵

     ξ _задв = 1

     h₁ = ξ _{задв *} V_ср1² / 2 = 6.77 * 10^-1 (Дж / кг)

     Pпот₁ = h_{1 *} ρ _вод 6.77 * 10² (Па)

     P_вых1 = P_{вх1 -} Pпот₁ =7.693*10⁵ (Па) 

     2) Участок Прямолинейный

 

      P_вх2= 7.693*10⁵ (Па)

     t _вх2 = 63 ْ) C)

     L = 200 (м)

     t _вых2 = t _вх1 – L* Δt_под = 59 ْ) C)

     d_вн2 = 0.115 (м)

     V_ср2 = 1.155 (м / c)

     t _ср2 = t _вх2 + t _вых2 / 2 = 61 ْ) C)

     ν₂ = 0.0178 * 10^-4 / 1 + 0.0337 * t _ср2 +0.000221* t _ср2² = 4.589 * 10^-7 (м² / c)

     Re₂ = d_{вн2 *} V_ср2 / ν₂ = 2.919 * 10⁵ 

     Так как 10⁷ > Re₂ > 10⁵ Расчет ведем по формуле Никурадзе 

     λ₂ = 0.0032 + 0.221* Re₂^-0.237 = 1.7 * 10^-2

     L = 200 (м)

     h₂ = (L * λ_{2 *} V_ср2² ) / 2 * d_вн2 =19.85 (Дж / кг)

     Pпот₂ = h_{2 *} ρ _вод = 19.85* 10³ (Па)

     P_вых2 = P_вх2– Pпот₆ =7.496* 10⁵(Па) 

     3) Участок Тройник: 

     P_вх3= 7.496* 10⁵(Па)

     t _вх3 = 59 ْ) C)

     L = 200 (м)

     d_вн3 = 0.115 (м)

     V_ср3 = 1.155 (м / c)

     ν₃ = 0.0178 * 10^-4 / 1 + 0.0337 * t _ср3 +0.000221* t _ср3² = 4.738 * 10^-7 (м² / c)

     Re₃ = d_{вн3 *} V_ср3 / ν₃= 2.428 * 10⁵ (Па)

     ξ _трой = 1.5

     h₃ = ξ _{трой *} V_ср3² / 2 = 7.56 * 10^-1 (Дж / кг)

     Pпот₃ = h_{3 *} ρ _{вод =} 7.56 * 10² (Па)

     P_вых3 = P_{вх3 –} Pпот₃ = 7.461* 10⁵ (Па) 

     4) Участок Прямолинейный 

     P_вх4= 7.461* 10⁵ (Па)

     t _вх4 = 59 ْ) C)

     L = 200 (м)

     t _вых4 = t _вх4 – L* Δt_под = 55) C)

     d_вн4 = 0.05 (м)

     V_ср4 = 1.008 (м / c)

     t _ср4 = t _вх4 + t _вых4 / 2 = 57) C)

     ν₄ = 0.0178 * 10^-4 / 1 + 0.0337 * t _ср4 +0.000221* t _ср4² = 4.903 * 10^-7 (м² / c)

     Re₄ = d_{вн4 *} V_ср4 / ν₄ = 1.027* 10⁵ 

     Так как 10⁷ > Re₄ > 10⁵ Расчет ведем по формуле Никурадзе 

     λ₄ = 0.0032 + 0.221* Re₄^-0.237 = 1.75* 10^-2

     L = 200 (м)

     h₄= (L * λ_{4 *} V_ср4² ) / 2 * d_вн4 = 35.56 (Дж / кг)

     Pпот₄= h_{4 *} ρ _вод = 35.56* 10³

     P_вых4 = P_{вх4 –} Pпот₄ = 7.105 * 10⁵(Па) 

     

5. Участок Задвижка

 

     Q₁ = 1.98 * 10^-3 (м³ / c)

     P_вх5= 7.105 * 10⁵ (Па)

     t _вх5 = 55 ْ) C)

     L = 200 (м)

     d_вн5 = 0.05 (м)

     V_ср5 = 1.004 (м / c)

     ν₅ = 0.0178 * 10^-4 / 1 + 0.0337 * t _ср5 +0.000221* t _ср5² = 5.081 * 10^-7 (м² / c)

     Re₅ = d_{вн5 *} V_ср5 / ν₅= 0,991 * 10⁵

     ξ _задв = 1

     h₅ = ξ _{задв *} V_ср5² / 2 = 5.08* 10^-1 (Дж / кг)

     Pпот₅ = h_{5 *} ρ _{вод =} 5.08 * 10² (Па)

     P_вых5 = P_вх5– Pпот₅ = 7.1*10⁵ (Па) 

     6) Участок Прямолинейный 

     Q₃ = 0.66 * 10^-2 (м³ / c)

     Q₂ = 2.64 * 10^-3 (м³ / c)

     Q = Q₂ + Q₃ = 9.24 * 10 ^-3 (м³ / c)

     P_вх6 = P_вых3 = 7.1*10⁵ (Па)

     t _вх6 = t _вых3 = 59 ْ) C)

     L = L/2 = 100 (м)

     t _вых6 = t _вх6 – L* Δt_под = 57 ْ) C)

     d_вн6 = = 0.105 (м)

     V_{ср6 =} 4 * Q₂ + Q₃ / π * d_вн1² = 0.890 (м / c)

     t _ср6 = t _вх6 + t _вых6 / 2 = 58 ْ) C)

     ν₆ = 0.0178 * 10^-4 / 1 + 0.0337 * t _ср6 +0.000221* t _ср6^{2 =} 4.813 * 10^{-7 (}м² / c)

     Re₆ = d_{вн6 *} V_ср6 / ν₆ = 1.997 * 10⁵ 

     Так как 10⁷ > Re₂ > 10⁵ Расчет ведем по формуле Никурадзе 

     λ₆ = 0.0032 + 0.221* Re₂^-0.237 = 1.54 * 10^-2

     L = 100 (м)

     h₆ = (L * λ_{6 * Vср6}²) / 2 * d_вн6 = 5.6 (Дж / кг)

     Pпот₆ = h_{6 *} ρ _вод = 5.6 * 10³ (Па)

     P_вых6 = P_{вх6 –} Pпот₆ = 7.044 * 10⁵ (Па)

 

      7) Колено 

     P_вх7= P_вых6= 7.044 * 10⁵ (Па)

     t _вх7 = t _вых6 = 57 ْ) C)

     t _вх7 = t _вых7 = 57 ْ) C)

     L = 100 (м)

     t _ср7 = t _вх7 + t _вых7 / 2 = 57 ( ْC)

     ν₇ = 0.0178 * 10^-4 / 1 + 0.0337 * t _ср7 +0.000221* t _ср7² = 4.892 * 10^-7 (м² / c)

     Re₇= d_{вн7 *} V_ср7 / ν₇ = 1.91. * 10⁵

     ξ _задв = 0.5

     h₇ = ξ _{задв *} V_ср7² / 2 = 1.98 * 10^-1 (Дж / кг)

     Pпот₇ = h_{7 *} ρ _{вод =} 1.98 * 10² (Па)

     P_вых7 = P_{вх7 –} Pпот₇ = 7.042* 10⁵ (Па) 

     8)Участок Прямолинейный 

     P_вх8= P_вых7 = 7.042* 10⁵ (Па)

     t _вх8 = t _вых7 = 57 ْ) C)

     L = 100 (м)

     t _вых8 = t _вх8 – L* Δt_под = 55 ْ) C)

     d_вн8 = 0.105 (м)

     V_ср8 = 0.890 (м / c)

     t _ср8 = t _вх8 + t _вых8 / 2 = 56 ْ) C)