Главная страница
Навигация по странице:

  • 1. Решение задач Задача 1.34

  • Ответ

  • 2. Гидравлический расчет разветвленного трубопровода

  • СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

    		•

    Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика


    Скачать 0.59 Mb.
    НазваниеГидравлика и нефтегазовая гидромеханика
    Дата20.04.2022
    Размер0.59 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаGIDRACh.docx
    ТипКурсовая
    #486851

    Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

    Федеральное государственное бюджетное образовательное

    учреждение высшего профессионального образования

    «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

    Кафедра «Гидрогазодинамика трубопроводных систем и гидромашины»

    Курсовая работа

    «Гидравлический расчет сложного трубопровода и элементов оборудования»

    по дисциплине «Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика»

    Выполнил: студент гр. БГГ-17-01 О.А. Прокопьев

    Проверил: доцент И.М. Руфанова

    Уфа 2019

    СОДЕРЖАНИЕ

    1. Решение задач………………………………………. …...……………………………4

    2. Гидравлический расчет разветвленного трубопровода………………………….....10

    Список использованных источников …………………………………………………..20

    1. Решение задач
    Задача 1.34

    К отверстию в дне открытого резервуара А, частично заполненного водой, присоединена вертикальная труба, нижним концом опущенная под уровень воды в резервуаре В.

    При закрытой задвижке труба заполнена водой; расстояние между уровнями воды в резервуарах Н = 2 м; избыточное давление воздуха в резервуаре Р = 60кПа; толщина воздушной подушки h = 0,5 м. Атмосферное давление Рат = 100 кПа.

    Определить, какой объем воды переместится из одного резервуара в другой после открытия задвижки в трубе. Процесс расширения воздуха в резервуаре В считать изотермическим.

    Диаметры резервуаров одинаковы: D = 1 м, диаметр трубы d = 0,2 м.


    Рисунок 1.1




    Решение:
    Абсолютное давление в резервуаре В при закрытой задвижке:



    При этом давлении объем воздуха в сосуде В:



    Высота в трубе до задвижки:



    При открытой задвижке избыточное давление в резервуаре В:



    Так как , то воздух будет расширяться. Пусть – понижение уровня в сосуде B, то понижение уровня в сосуде А определяется из условия сохранения объема:





    Абсолютное давление воздуха при открытой задвижке:



    Так как процесс изотермический, то справедливо применить закон Бойля-Мариотта:









    Преобразуя данное уравнение, приходим к квадратному:

    ,

    откуда

    Тогда объем воды, который переместится из одного резервуара в другой после открытия задвижки в трубе, равен:



    Ответ: после открытия задвижки в трубе из одного резервуара в другой переместится объем воды.

    Задача 2.5

    Щитовой затвор должен автоматически опрокидываться для пропуска воды при уровне последней H1 ≥ 6 м. Щит поворачивается на цапфах О диаметром d = 0,4 м, имеющих коэффициент трения скольжения f = 0,2. Ширина щита B = 8 м, его угол наклона α = 600.

    Найти, на каком расстоянии x должна быть расположена ось поворота щита, если под ним имеется постоянный уровень воды H2 = 3 м, и определить силу P, воспринимаемую его опорами в момент опрокидывания.



    Рисунок 1.2

    Решение:



    Сила давления на затвор справа и слева:





    Расстояние от плоскости уровня жидкости до точек приложения этих сил:





    Тогда расстояние от дна до точек приложения этих сил:





    Сила, воспринимаемая опорами в момент опрокидывания:



    Момент трения в опорах:



    Из условия равновесия щита:



    Определим x: .

    Ответ: на расстоянии должна быть расположена ось поворота щита, а сила, воспринимаемая его опорами в момент опрокидывания равна .

    2. Гидравлический расчет разветвленного трубопровода



    Исходные данные:

    Проектный расход, Q1=Q2=300 м3/час

    Перекачиваемая жидкость, = 850 кг/м3; м2/c

    Эквивалентная шероховатость труб K=0,05 мм

    №
    l, м
    d, мм
    Zн, м
    Zк, м
    Pн, кПа
    Pк, кПа
    Q, м3/ч

    1
    100
    180
    Z1=2
    Z=0
    P01=100
    Pвх=?
    300

    2
    200
    150
    Z=0
    ZE
    Pвых=650
    PE
    300

    3
    250
    ?
    ZE=0
    Z3=3
    PE
    P03=100



    4
    300
    ?
    ZE=0
    Z4=5
    PE
    P04=100



    Из рисунка видно, что Q=Q1=Q2=Q3+Q4

    2.1.1. Составим уравнение Бернулли для входного сечения (1-вх):

    ,

    где - высотная отметка начального сечения;

    – избыточное давление на свободной поверхности в первом резервуаре;

    –высотная отметка входа в насос;

    –избыточное давление на входе в насос;
    – суммарные потери напора в первом трубопроводе

    = = + , где (сопротивление на вентиле),

    = const;

    = = 3,27 м/с;

    Найдем число Рейнольдса:

    Re = = = 19650;

    Определим переходные числа Рейнольдса:

    = = = 36000, где К- эквивалентная шероховатость труб.

    = = = 1800000;

    Так как , то режим движения турбулентный, зона гидравлически гладких труб, и λ определяем по формуле Блазиуса:

    = = 0,0267;

    Найдем потери напора:

    = 0,0267 + =10,264 м;

    Давление на входе:

    = [2 + - 0 - 10,264] 850 9,81= = 31090,636 Па = 31,091 кПа

    2.1.2. Запишем уравнение Бернулли для сечений (вых- E):

    ;

    Так как zвых=0, zE=0, , то формула примет вид:

    ;

    [ ] ρg;

    = = + ;

    = = = 4,72 м/с;

    Найдем число Рейнольдса:

    Re = = =23581;

    Определим переходные числа Рейнольдса:

    = = = 30000;

    = = = 1500000;

    Так как , то режим движения турбулентный, зона гидравлически гладких труб, и λ определяем по формуле Блазиуса:

    = = 0,0255;

    Найдем потери напора:

    = 0,0255 + = 43,149 м;

    [ ] 850 9,81= 290202,064 Па =290,202 кПа.

    2.1.3. Запишем уравнение Бернулли для сечения (E-3):

    ;

    Определим потери напора:

    =

    = = 20 м;

    Запишем уравнение Бернулли для сечения (E-4):

    ;

    Определим потери напора:

    ;

    = = 18 м;

    Рассчитаем гидравлические характеристики каждой из труб.

    Таблица 2.1. Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода 3.

    V, м/с
    d, м
    Re
    λ
    ∑h, м

    Re1

    1
    0,23
    7679,90
    0,034
    2,07
    46079,41

    2
    0,16
    10861,02
    0,031
    10,51
    32583,06

    3
    0,13
    13301,98
    0,029
    27,23
    26603,96

    4
    0,12
    15359,80
    0,028
    53,56
    23039,71

    5
    0,10
    17172,78
    0,028
    90,55
    20607,34

    6
    0,09
    18811,84
    0,027
    139,10
    18811,84

    Таблица 2.1. Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода 4.

    V, м/с
    d, м
    Re
    λ
    ∑h, м

    Re1

    1
    0,23
    7679,90
    0,034
    2,45
    46079,41

    2
    0,16
    10861,02
    0,031
    12,45
    32583,06

    3
    0,13
    13301,98
    0,029
    32,31
    26603,96

    4
    0,12
    15359,80
    0,028
    63,62
    23039,71

    5
    0,10
    17172,78
    0,028
    107,64
    20607,34

    6
    0,09
    18811,84
    0,027
    165,45
    18811,84

    Построим зависимость потерь напора от диаметра h=f(d), зная значения потерь для трубопровода 3 ( и для трубопровода 4 ( и определим диаметры трубопроводов.



    Рисунок 2.1 График зависимости потерь напора от диаметра для третьего и четвертого трубопроводов

    По графику найдем значения и :

    0,14 м = 140 мм; 0,15 м = 150 мм;

    2.2. Из рисунка видно, что Q1=Q2=Q3

    Рассчитаем гидравлические характеристики каждой из труб.

    Таблица 2.2. Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода 2.

    V, м/с
    Q, /с
    Re
    λ
    ∑h, м

    Re1

    0
    0,00
    0,00
    0,000
    0,00
    30000,00

    1
    0,02
    5000,00
    0,038
    2,76
    30000,00

    2
    0,04
    10000,00
    0,032
    9,42
    30000,00

    3
    0,05
    15000,00
    0,029
    19,32
    30000,00

    4
    0,07
    20000,00
    0,027
    32,19
    30000,00

    5
    0,09
    25000,00
    0,025
    47,85
    30000,00

    6
    0,11
    30000,00
    0,024
    66,16
    30000,00

    Таблица 2.2. Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода 3.

    V, м/с
    Q, /с
    Re
    λ
    ∑h, м
    Re1

    0
    0
    0
    0
    0
    28000,00

    1
    0,02
    4666,67
    0,038
    3,51
    28000,00

    2
    0,03
    9333,33
    0,032
    11,81
    28000,00

    3
    0,05
    14000,00
    0,029
    24,03
    28000,00

    4
    0,06
    18666,67
    0,027
    39,78
    28000,00

    5
    0,08
    23333,33
    0,026
    58,81
    28000,00

    6
    0,09
    28000,00
    0,024
    80,95
    28000,00

    Построим график зависимости расхода от напора и определим расходы второго, третьего и четвертого трубопроводов.



    Рисунок 2.2. График зависимости напора от расхода.

    В результате мы получили следующее значения расхода:

    Q= Q1=Q2=Q3 = 0,06 /с = 216 /ч

    2.3. Проверим зависимость Q2,Q3, Q4 от 𝝂, построив гидравлические характеристики труб, по которым течет жидкость вязкость которой увеличим в 2,5 раза (𝝂2=2,5𝝂1=30 75 /с). Будем считать, что давление на выходе из насоса осталось прежним. Запишем систему уравнений:



    Введем обозначения: = ; = ; = ; и получим:



    где = 15 м; = 5+ = 17 м.

    Рассчитаем гидравлические характеристики каждой из труб.

    Таблица 2.3. Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода 2.

    V, м/с
    Q, /с
    Re
    λ
    ∑h, м

    H, м
    Re1

    0
    0
    0
    0,000
    0
    77,952
    30000

    1
    0,02
    2000
    0,032
    2,378
    75,573
    30000

    2
    0,04
    4000
    0,040
    11,629
    66,323
    30000

    3
    0,05
    6000
    0,036
    23,820
    54,132
    30000

    4
    0,07
    8000
    0,033
    39,634
    38,318
    30000

    5
    0,09
    10000
    0,032
    58,845
    19,107
    30000

    Таблица 2.3. Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода 3.

    V, м/с
    Q, /с
    Re
    λ
    ∑h, м

    H, м
    Re1

    0
    0
    0
    0
    0,000
    15
    28000

    1
    0,015
    1866,67
    0,034
    3,324
    18,324
    28000

    2
    0,03
    3733,33
    0,040
    15,552
    30,552
    28000

    3
    0,05
    5600,00
    0,037
    31,795
    46,795
    28000

    4
    0,06
    7466,67
    0,034
    52,828
    67,828
    28000

    5
    0,08
    9333,33
    0,032
    78,342
    93,342
    28000

    6
    0,09
    11200,00
    0,031
    108,113
    123,113
    28000

    7
    0,11
    13066,67
    0,030
    141,969
    156,969
    28000

    Таблица 2.3. Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода 4.

    V, м/с
    Q, /с
    Re
    λ
    ∑h, м

    H, м
    Re1

    0
    0
    0
    0
    0,000
    17
    30000

    1
    0,018
    2000
    0,032
    3,466
    20,466
    30000

    2
    0,04
    4000
    0,040
    17,038
    34,657
    30000

    3
    0,05
    6000
    0,036
    34,816
    51,816
    30000

    4
    0,07
    8000
    0,033
    57,827
    74,827
    30000

    5
    0,09
    10000
    0,032
    85,729
    102,729
    30000

    6
    0,11
    12000
    0,030
    118,276
    135,276
    30000

    7
    0,12
    14000
    0,029
    155,278
    172,278
    30000



    Рисунок 2.3. Гидравлические характеристики трубопроводов, по которым течет жидкость вязкостью 𝝂=75* /с.

    По графику видно, что при данной вязкости значения расходов будут равны:

    Q= Q1=Q2 = 0,073 /с = 262,8 /ч

    Q3 =Q4 = = 0,0365 /с = 131,4 /ч

    Соответственно, с увеличением вязкости расход жидкости уменьшается.

    Вывод: в ходе выполнения гидравлического расчета разветвленного трубопровода было определено и диаметры третьего и четвертого трубопроводов 0,14 м, 0,15 м; Определены расходы по всем ветвям, если отключить трубопровод №4: Q=Q1=Q2=Q3 = 216 /ч; Доказано, что при увеличении вязкости (в 2,5 раза) расход уменьшается (в 2 раза): Q = Q1 = Q2 = 262,8 /ч; Q3 =Q4 = = 131,4 /ч

    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

    1. Сборник задач по машиностроительной гидравлике: Учеб. пособие для машиностроительных вузов / Д.А. Бутаев, З.А. Калмыкова, Л.Г. Подвизда и др.; Под ред. И.И. Куколевского, Л.Г. Подвизда. – 5-е изд., стереотипное. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 448с., ил.

    2. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. —М.: Машиностроение, 1982.—432 с., ил.

    3. Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы по дисциплине "Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика"/ Л.Р.Байкова, Э.С.Бахтегареева, А.А.Гудникова.

    написать администратору сайта