Курсовая Гидравлика Апрелкова. Иркутский национальный исследовательский технический университет институт Архитектуры и строительства Кафедра Городское строительство и хозяйство

• Название: Иркутский национальный исследовательский технический университет институт Архитектуры и строительства Кафедра Городское строительство и хозяйство
• Дата: 29.05.2021
• Размер: 0.87 Mb.
• Имя файла: Курсовая Гидравлика Апрелкова.docx
• Тип: Пояснительная записка; #211498
• страница: 7 из 7

Задача 3. Задача потокораспределения в кольцевой трубопроводной сети

Дано:

Задана кольцевая сеть с одним источником питания:



Рис. 3.1.
Длины участков: м;

Диаметры труб: d₁=400 мм, d₂=400 мм, d₃=400 мм, d₄=350 мм, d₅=300 мм, d₆=250 мм, d₇=200 мм, d₈=150 мм, d₉=100 мм, d₁₀=100 мм, d₁₁=100 мм, d₁₂=150 мм, d₁₃=200 мм, d₁₄ =250 мм, d₁₅=300 мм, d₁₆=350 мм, d₁₇=400 мм, d₁₈=400 мм, d₁₉=400 мм, d₂₀=350 мм, d₂₁=350 мм, d₂₂=300 мм, d₂₃=250 мм, d₂₄=200 мм, d₂₅=150 мм.

Материал труб – чугун.

Узловые отборы: Q₂=5 л/с, Q₃=6 л/с, Q₄=8 л/с, Q₅=7 л/с, Q₆=9 л/с, Q₇=7 л/с, Q₈=8 л/с, Q₉=10 л/с, Q₁₀=9 л/с, Q₁₁=10 л/с, Q₁₂=8 л/с, Q₁₃=7 л/с, Q₁₄=6 л/с, Q₁₅=5 л/с, Q₁₆=6 л/с, Q₁₇=6 л/с, Q₁₈=5 л/с.

Геодезические отметки земли:z₁=30 м, z₂=29 м, z₃=28 м, z₄=27 м, z₅=25 м, z₆=25 м, z₇=24 м, z₈=23 м, z₉=23 м, z₁₀=20 м, z₁₁=21 м, z₁₂=21 м, z₁₃=22 м, z₁₄=23 м, z₁₅=24 м, z₁₆=25 м, z₁₇=27 м, z₁₈=28 м.

Напор на источнике: H₀=46 м.

Напор повысительного насоса: H = 35 м.
Требуется найти:

1) расходы и потери напора на всех участках, напоры и давление в каждом из узлов (у потребителей);

2) построить пьезометрический график по выбранному направлению от источника до самого дальнего потребителя;

3) вычислить алгебраическую сумму потерь напора по трем контурам.
Решение:

Для отыскания требуемых параметров потокораспределения необходимо решить систему нелинейных уравнений, которая состоит из уравнений баланса расходов в каждом из узлов системы и уравнений Бернулли для каждого участка сети. [3]

Для несжимаемой жидкости , уравнение баланса расходов жидкости для каждого из узлов имеет вид: , , где расходы среды на соответствующих участках; узловые отборы.

Таким образом, для несжимаемой жидкости расход (объемный) среды, поступающий в узел по всем примыкающим к нему участкам и от источника равен сумме расходов среды, вытекающих из узла по всем примыкающим к нему участкам и узловому отбору.

Данное уравнение выражает баланс расходов (для несжимаемой жидкости) во всех узлах и называется уравнением неразрывности, или сплошности потока.

Так как в данной кольцевой трубопроводной сети всего 18 узлов и 25 трубопроводных участков, то всего будет 43 уравнения.

1. Составление уравнений баланса расходов

Составим 5 уравнений баланса расходов для некоторых участков нашей системы, для узлов: 3, 10, 12, 15, 17.

Так как 18 узлов, то всего уравнений – 18.

Согласно принятым допущениям, скорости и коэффициенты Кориолиса в начале и конце каждого участка равны или могут отличаться незначительно (возможно изменение диаметра трубопровода на участке). Разность скоростных напоров обычно составляют незначительную (доли процента) величину от разности пьезометрических напоров. Тогда уравнение Бернулли, составленное для двух сечений, соответствующих концевым узлам участка, будет иметь вид:

, где пьезометрические напоры в начальном и конечном узлах участка, потеря на соответствующем участке. Если на участке располагается насос, то равно алгебраической сумме потерь напора на участке и напора насоса.[4]

Данные уравнения выражают баланс удельной энергии (это уравнение Бернулли, если считать напор насоса потерей напора с отрицательным знаком) на всех участках рассматриваемой трубопроводной сети.

Известно, что потери на участке вычисляются по формуле Дарси – Вейсбаха: .

Так как , то ,

где скорость жидкости на данном участке,

площадь сечения трубопровода.

Выразим и подставим формулу расчета потерь: .

Также известно, что , где гидравлическое сопротивление данного участка, то .

Тогда закон сохранения энергии примет вид:



Левую часть можно расписать следующим образом:

.

2. Составление уравнений баланса удельных энергий (уравнений Бернулли)

Составим 5 уравнений Бернулли для некоторых участков нашей системы:

Для участка 3: проведем сечение 3 около 3 узла и сечение 4 около 4,

,

так как на данном участке, то их можно сократить. Известно, что пьезометрический напор, тогда уравнение примет вид:

.

Для участка 6: проведем сечение 6 около 6 узла и сечение 7 около 7,

,

преобразуем и получим:

.

Для участка 10: проведем сечение 10 около 10 узла и сечение 11 около 11,

,

преобразуем и получим:

.

Для участка 16: проведем сечение 17 около 17 узла и сечение 16 около 16,

,

преобразуем и получим:

.

Для участка 25: проведем сечение 12 около 12 узла и сечение 9 около 9,

,

преобразуем и получим:

.

Получили:



Так как 25 участков, то всего уравнений – 25.

3. Общий расчет потокораспределения данной кольцевой сети в программе ИСИГР

В ходе расчета потокораспределения в данной кольцевой сети с помощью программы ИСИГР, был выбран метод расчета – МПИ (Метод Простой Интераций) и расчетная формула для участков трубопровода Ф. А. Шевелева (СНИП 2.04.02-84^* п.10.2).

Полученные результаты занесены в таблицу 1.

(участок)	(расход м3/с)	(потери напора, м)	(узел)	(напор, м)	(давление, м.вод.ст.)
1	-50,04	0,2	1	76	46
2	-45,04	0,16	2	75,8	46,8
3	-28,49	0,07	3	75,64	47,64
4	-152,35	2,76	4	75,57	48,57
5	-28,39	0,29	5	72,8	47,8
6	-31,82	0,85	6	72,51	47,51
7	-26	1,75	7	71,66	47,66
8	-18,53	3,88	8	69,91	46,91
9	-9,48	8,42	9	66,03	43,03
10	0,48	0,05	10	57,61	37,61
11	-9,52	8,49	11	57,56	36,56
12	-18,47	3,86	12	66,05	45,05
13	-26	1,75	13	69,91	47,91
14	-33,18	0,92	14	71,66	48,66
15	-50,61	0,8	15	72,58	48,58
16	-120,93	1,81	16	73,39	48,39
17	-77,51	0,43	17	75,2	48,2
18	-71,96	0,37	18	75,63	48,63
19	10,55	0,01
20	49,42	0,37
21	-64,31	0,58
22	-12,44	0,07
23	-1,18	0
24	-0,53	0
25	-0,95	0,02

Табл. 1.

П остроим с помощью программы ИСИГР пьезометрический график на узлах 3, 4, 5, 16, 17, 18.

Рис. 3.2.

4. Определение потерь напора по кольцам

Известно, что алгебраическая сумма потерь напора в кольцах равна 0;

.

Определим потери напора по трем кольцам:

Потери напора по кольцу№1 (1-2-3-18):



Рис. 3.3.

.

Подставим известные значения и найдем:



.

При этом разность напоров, по часовой стрелке принимаем со знаком «+», а против часовой стрелки со знаком « – ».

Потери напора по кольцу№2 (12-9-10-11):



Рис. 3.4.

.

Подставим известные значения и найдем:



.

Потери напора по кольцу №3 (6-7-14-15):



Рис. 3.5.

.

Подставим известные значения и найдем:



.



Рис. 3.6.

Заключение

В ходе решения трех задач: гидравлического расчёта короткого трубопровода, определения высоты всасывания насоса и расчёт потокораспределения в кольцевой трубопроводной сети, я освоила принцип движения жидкости в трубопроводной системе и распределение потока в трубопроводной сети. Также я научилась рассчитывать трубопроводную систему, строить графики полного и пьезометрического напоров этой системы, определять уровень воды в резервуаре. Во второй задаче я познакомилась с устройством насоса, научилась определять его мощность, высоту, на которую следует расположить насос, чтобы в нем не возникло кавитации. В третьей задаче, я освоила программу для расчета водоснабжения ИСИГР, с помощью которой рассчитала потокораспределение в кольцевой сети и построила пьезометрический график для некоторого участка.

При расчёте задач я прибрела ценный опыт, который в дальнейшем пригодится в моей профессии. Ведь все жилищное хозяйство напрямую связано в обеспечении жилья людей необходимым теплом и водоснабжением в целом.

Список использованных источников

1. 
   Примеры расчетов по гидравлике. Учеб. Пособие для вузов. Под ред. А.Д. Альтшуля. ‒ М.: Стройиздат, 1977. ‒ 255 с.
   
2. 
   Справочник по гидравлическим расчетам. Под. Ред. П. Г. Киселева. – М.: «Энергия», 1972. – 312с.
   
3. 
   Чугаев Р.Р. Гидравлика. ‒ М.: БАСТЕТ, 2008.‒ 671 с.
   
4. 
   Сайриддинов С. Ш. Гидравлика систем водоснабжения и водоотведения: Учеб. пособие. М.: Издательство АСВ, 2008. ‒ 352 с.