Гидравлика курсовая работа. курсач. Курсовая работа Гидравлический расчет сложного трубопровода и элементов оборудования по дисциплине Гидравлика и нефтегазовая гидромехпника

• Название: Курсовая работа Гидравлический расчет сложного трубопровода и элементов оборудования по дисциплине Гидравлика и нефтегазовая гидромехпника
• Анкор: Гидравлика курсовая работа
• Дата: 16.10.2022
• Размер: 189.47 Kb.
• Имя файла: курсач.docx
• Тип: Курсовая; #736330

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего 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 гидромехпника»


Выполнил
Студент группы ФИО

Проверил
Доцент, к.т.н. ФИО
Уфа 2022

2 Гидравлический расчет разветвленного трубопровода

Выполнить гидравлический расчет разветвленного трубопровода, схема которого прилагается.

1) Определить P_вх и d₃, d₄ из условия, что Q₃=Q₄

2) Выполнить гидравлический расчет (комплексная задача) разветвленного трубопровода, схема которого прилагается.

а) Как изменятся расходы при увеличении вязкости в 2,5 раза?



Определение входного давления на насос

Данную схему можно разбить на 4 простых трубопровода, причем трубопровод 1 (l₁, d₁) является всасывающим и рассчитывается отдельно от сложного трубопровода, состоящего из трубы 2 (l₂, d₂), трубы 3 (l₃, d₃) и трубы 4 (l₄, d₄).

Составим уравнение Бернулли для трубопровода 1. При этом начальное сечение соответствует свободной поверхности жидкости в первом резервуаре, а конечное сечение – на входе в насос.



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.

Средняя скорость движения жидкости в первом трубопроводе равна:

.

Рассчитываем число Рейнольдса:

,

Рассчитываем переходные числа Рейнольдса:

, .

Полученное число Рейнольдса меньше Re_I из чего следует, что в первом трубопроводе турбулентный режим течения, зона гидравлического трения. Коэффициент Кориолиса для инженерных расчетов можно принять равным единице.

Коэффициент гидравлического сопротивления определяем по формуле Блазиуса:

.

Рассчитываем суммарные потери напора во втором трубопроводе:

,

где (вход в трубу, полностью открытая задвижка).

Из уравнения Бернулли определяем :



.

Определение потерей напора в 3 и 4 трубопроводе.
Составим систему уравнений Бернулли для разветвленной части трубопроводной сети.

Для трубопровода 2:

,

,

Для трубопровода 3:

,

Для трубопровода 4:

,

Где ;

м;

м;

м.

Уравнения расходов:

Q₁ = Q₂ = Q

Q = Q₃ + Q₄

Полученные уравнения сведем в систему:



Средняя скорость жидкости в трубопроводе 2 равна:

Рассчитываем число Рейнольдса:

Рассчитываем переходные числа Рейнольдса:

, .

Полученное число Рейнольдса меньше Re_I из чего следует, что в первом трубопроводе турбулентный режим течения, зона гидравлического трения. Коэффициент Кориолиса для инженерных расчетов можно принять равным единице.

Коэффициент гидравлического сопротивления определяем по формуле Блазиуса:



Рассчитываем суммарные потери напора во втором трубопроводе:

где (полностью открытая задвижка).

Из уравнения (1) определяем :

Из уравнений (2) и (3) выражаем суммарные потери напора в третьем и четвертом трубопроводе:

м,

м.

Найдем диаметры третьего и четвертого трубопроводов.
Гидравлическая характеристика трубопровода № 3
При диаметре трубопровода 100 мм:



Рассчитываем переходные числа Рейнольдса





Полученное число Рейнольдса меньше , из чего следует, что в первом трубопроводе турбулентный режим течения, зона гладкого трения.

Коэффициент гидравлического сопротивления определяем по формуле Блазиуса:



Средняя скорость движения жидкости в трубопроводе равна:



Суммарные потери напора в трубопроводе 3:



Аналогичные действия выполняются для других диаметров.
Таблица 1 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода № 3

№ п/п	d3, мм	Re	ReI	ReII	λ3	υ3, м/с	h, м
1	50	35386	26315,789	1315789	0,0241	21,23	2773,07
2	60	29488	31578,947	1578947	0,0241	14,74	1117,22
3	70	25276	36842,105	1842105	0,0251	10,83	537,36
4	80	22116	42105,263	2105263	0,0259	8,29	285,05
5	90	19659	47368,421	2368421	0,0267	6,55	162,95
6	100	17693	52631,579	2631579	0,0274	5,31	98,81
7	110	16084	57894,737	2894737	0,0281	4,39	62,85

Гидравлическая характеристика трубопровода № 4 будет находиться таким же образом, как и для трубопровода № 3.
Таблица 2 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода № 4

№ п/п	d4, мм	Re	ReI	ReII	λ4	υ4, м/с	h4, м
1	50	35386	26315,789	1315789	0,0241	21,23	3326,63
2	60	29488	31578,947	1578947	0,0241	14,74	1340,16
3	70	25276	36842,105	1842105	0,0251	10,83	644,55
4	80	22116	42105,263	2105263	0,0259	8,29	341,90
5	90	19659	47368,421	2368421	0,0267	6,55	195,44
6	100	17693	52631,579	2631579	0,0274	5,31	118,51
7	110	16084	57894,737	2894737	0,0281	4,39	75,38

На оси ординат откладываем величины м и м, и проводя горизонталь до пересечения с построенной кривой Σh_i(d_i), получаем соответствующее значение диаметра (Рисунок 5).

мм, мм,

Рисунок 5 – Зависимости потерь напора от диаметра в трубопроводах

№ 3 и № 4

Определение расходов при изменении вязкости в 2.5 раза

Проверим зависимость расходов от вязкости, построив гидравлические характеристики труб, по которым течет жидкость с вязкостью в 𝜈/2.5. Новая вязкость примет значение 𝜈 = 12*10^-6 м²/c. Будем считать, что давление на выходе из насоса осталось прежним.

Составим уравнение Бернулли для трубопроводов 2, 3, 4, относительно плоскости отсчета. При этом начальное сечение трубопровода 2 соответствует выходу из насоса, а конечное сечение – в т.Е. Для трубопроводов 3, 4 начальное сечение находится в т.Е, а конечное сечение – на входе в резервуары 3, 4 соответственно.





Где ;

м;

м;

м.

Для решения полученной системы уравнений рассчитаем гидравлические характеристики каждого трубопровода.

Рассчитаем потери напора в каждой из труб по формуле:



Для каждого значения расхода Q рассчитываем число Рейнольдса:



Сравнивая полученное число Рейнольдса с критическим Re_кр = 2320 и граничными (переходными) числами и (граничные числа Рейнольдса – Re_I и Re_II для всех трубопроводов остались прежними (см. задание 2)), определяем режим движения (ламинарный или турбулентный) и, в случае турбулентного режима, зону гидравлического сопротивления (гладких труб, смешанного трения, шероховатых труб).

Если число Рейнольдса Re < Re_кр=2320, то режим движения ламинарный, и λ определяем по формуле Стокса:



Если то режим движения турбулентный, зона гладких труб, и λ определяем по формуле Блазиуса:



Если то режим движения турбулентный, зона смешанного трения, и λ определяем по формуле Альтшуля:



Если то режим движения турбулентный, зона шероховатого трения, и λ определяем по формуле Шифринсона:



Составим гидравлические характеристики трубопроводов, с учетом зоны трения и расчета коэффициента гидравлических сопротивлений по соответствующим формулам.

При средней скорости жидкости в трубопроводе 2 :



12500









Аналогичные расчеты выполняются при других средних скоростях жидкости в трубопроводе 2.

Таблица 3 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода №2

№	v, м/с	Q, м3/с	Re	ReI	ReII	λ	h, м	HЕ, м
1	0	0,0000	0	78947,37	3947368	0	0,000	179,888
2	1	0,0177	12500	78947,37	3947368	0,0299	2,065	177,824
3	2	0,0353	25000	78947,37	3947368	0,0252	6,964	172,924
4	3	0,0530	37500	78947,37	3947368	0,0227	14,186	165,702
5	4	0,0707	50000	78947,37	3947368	0,0212	23,504	156,384
6	5	0,0883	62500	78947,37	3947368	0,0200	34,775	145,114
7	6	0,1060	75000	78947,37	3947368	0,0191	47,894	131,994
8	7	0,1236	87500	78947,37	3947368	0,0184	62,782	117,106

Гидравлическая характеристика трубопровода № 3 будет находиться таким же образом, как и для трубопровода № 2.

Таблица 4 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода №3

№	v, м/с	Q, м3/с	Re	ReI	ReII	λ	h, м	HЕ, м
1	0	0	0	51315,79	2565789	0	0,00	29,99
2	1,2	0,009	9750	51315,79	2565789	0,0318	6,01	36,00
3	2,4	0,0179	19500	51315,79	2565789	0,0268	20,22	50,22
4	3,6	0,0269	29250	51315,79	2565789	0,0242	41,13	71,12
5	4,8	0,0358	39000	51315,79	2565789	0,0231	69,77	99,76
6	6	0,0448	48750	51315,79	2565789	0,022	103,76	133,75
7	7,2	0,0537	58500	51315,79	2565789	0,0211	143,65	173,64
8	8,4	0,0627	68250	51315,79	2565789	0,0204	189,27	219,26

Гидравлическая характеристика трубопровода № 4 будет находиться таким же образом, как и для трубопровода № 3.

Таблица 5 – Данные для построения гидравлической характеристики трубопровода №4

№	v, м/с	Q, м3/с	Re	ReI	ReII	λ	h, м	HЕ, м
1	0	0	0	53157,89	2657895	0	0	28,993
2	1	0,008	8416,6667	53157,89	2657895	0,033	5,0127	34,01
3	2	0,016	16833,333	53157,89	2657895	0,0278	16,868	45,861
4	3	0,024	25250	53157,89	2657895	0,0251	34,305	63,297
5	4	0,032	33666,667	53157,89	2657895	0,0234	56,767	85,759
6	5	0,04	42083,333	53157,89	2657895	0,0221	83,901	112,89
7	6	0,048	50500	53157,89	2657895	0,0211	115,45	144,45
8	7	0,0561	58916,667	53157,89	2657895	0,0211	156,76	185,76

Строим графическую зависимость напора от расхода (Рисунок 6).



Рисунок 6 – Гидравлические характеристики трубопроводов, по которым течет жидкость вязкостью ν = 12*10^-6 м²/с

Точка пересечения графиков суммы расходов в трубопроводе №3 и 4 и расхода в трубопроводе №2 будет соответствовать расходу в трубопроводе №2 (по оси х) и напору в т.Е (по оси у).

По графику определяем значения расходов Q₂, Q₃ и Q₄. Они соответственно равны Q₃=0,0466 м³/с = 167,76 м³/ч, Q₄= 0,0474 м³/с = 170,64 м³/ч, Q₂= 0,094 м³/с = 338,4 м³/ч. Сделаем вывод, что при уменьшении вязкости расход увеличивается.


ВЫВОД
В результате выполнения курсовой работы были реализованы следующие компетенции:

1) Способность проводить количественный и качественный анализ параметров и контроль физического, химического, экологического состояния природных и технических механизированных, в том числе автоматизированных, систем и социальных систем(ОПК-1, специальность 21.05.06 «Нефтегазовые техника и технологии»).

2) Способность использовать рациональные методы моделирования процессов природных и технических систем, сплошных и разделенных сред, геологической среды, массива горных пород(ПК-9,специальность 21.05.06 «Нефтегазовые техника и технологии»).

3) способность выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических, химических и технологических процессов(ПК-26, направление подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело», Профиль: Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учеб.для втузов / Т. М. Башта, Б. Б. Некрасов, С. С. Руднев. - 2-е изд., перераб. - М. : Машиностроение, 1982. - 423 с. : ил. - Библиогр.: с.418.

2. Гидромеханика: учеб.пособие по решению задач / Л. Н. Раинкина ; РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. - М. : Нефть и газ, 2005. - 131 с.

3.Сборник задач по машиностроительной гидравлике: учеб. пособие для вузов / ред. И. И. Куколевский, ред. Л. Г. Подвидз. - 5-е изд., стереотип. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 448 с.