Гидравлический расчет трубопровода

 

Содержание

1.Задание на курсовую работу

.Выбор и обоснование расчётной схемы

.Список обозначений, используемых в расчётах

.Текст программы для расчёта трубопроводной системы

.Расчёт гидравлической характеристики трассы

.Вывод

. Задание на курсовую работу

Дано: максимальный расход через трубопровод Qmax, температура жидкости Т, свойства жидкости (r и n), геометрические характеристики трубопровода (длины и диаметры участков, геометрия местных сопротивлений), а также материал и качество поверхности трубы D (шероховатость). Схема трубопровода представлена на рисунке 1.

Определить: гидравлическую характеристику трубопровода и всех его участков в диапазоне расходов от 0 до Qmax.

. Выбор и обоснование расчетной схемы

Рассматриваемый участок трубопровода представляет собой пять параллельных труб. Таким образом, данный участок трубопровода относится к классу трубопроводов с параллельными участками. Все трубы располагаются в одной геометрической плоскости. Внутри трубопровода движется вода с температурой 20°С.

В результате расчета необходимо определить расходы через каждый участок трубопровода и построить гидравлические характеристики отдельных участков и всего трубопровода в целом.

. Список условных обозначений использованных в расчетах

- общий расход через гидравлическую трассу, м3/с;i - расход через i-ый участок разветвления гидравлической трассы, м3/с;

Hi - потеря полного напора по всей длине i-ого участка гидравлической трассы, м;

Hмi - потеря напора на местных сопротивлениях по всей длине i-ого участка гидравлической трассы, м;

Нтрi - потеря напора на трение по всей длине i-ого участка гидравлической трассы, м;

Индексы:

0-1 - относящийся к участку 0-1;

-2 - относящийся к участку 1-2;

-3 - относящийся к участку 1-3;

-6 - относящийся к участку 1-6;

-4(Q4) - относящийся к участку между точками 2 и 4 с расходом Q4;

-4(Q4) - относящийся к участку между точками 2 и 4 с расходом Q5;

-5(Q6) - относящийся к участку между точками 3 и 5 с расходом Q6;

-5(Q7) - относящийся к участку между точками 3 и 5 с расходом Q7;

-6 - относящийся к участку 4-6;

-6 - относящийся к участку 5-6;

-7 - относящийся к участку 6-7.

. Текст программы для расчёта трубопроводной системы

Исходные данные для расчёта.

Максимальный расход через гидравлическую трассу (м3/с).

Для построения гидравлической характеристики трассы необходимо провести расчёт гидравлических потерь на нескольких промежуточных расходах, лежащих в диапазоне от 0 до Qmax. Для этого разобьём этот интервал на 5 равных частей и проведём расчёт для каждого из полученных промежуточных значений расходов.

Углы раскрытия конусов (град).

Радиус плавного поворота (м).

Диаметры труб (м).

Длины участков труб (м).

Значение эквивалентной шероховатости труб (м).

Значение кинематической вязкости при температуре t=20 C (м2/с).

Расчёт площади проходного сечения труб (м2).

Расчёт коэффициентов трения и местных сопротивлений.

Предварительная оценка режима движения жидкости на входном участке трубопровода.

Определение коэффициента гидравлического трения.

Определение коэффициентов местных сопротивлений.

На участках 1-2, 1-3, 2-4(Q5), 4-6 и 5-6 и 6-7 местных сопротивлений нет.

Участок 2-4(Q4)

Участок 1-6

Участок 3-5(Q6)

Участок 3-5(Q7)

Составление и решение системы уравнений для определения расходов по участкам трубопровода

Задание начальных значений для расчёта расходов Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8,Q9.

Составление коэффициентов системы уравнений.

+

Составление и решение системы уравнений.

Вывод значений вычисленных расходов.

№Q4Q5Q12.94547*10-34.18059*10-38.7394*10-42.46528*10-34.80194*10-4Q25.89094*10-38.36118*10-31.74788*10-34.93055*10-39.60387*10-4Q38.83641*10-30.012542.62182*10-37.39583*10-31.44058*10-3Q40.011780.016723.49576*10-39.8611*10-31.92077*10-3Q50.014730.02094.3697*10-30.012332.40097*10-3№Q9QQ12.4995*10-31.68109*10-32.94547*10-34.18059*10-38*10-3Q24.999*10-33.36218*10-35.89094*10-38.36118*10-30.016Q37.4985*10-35.04327*10-38.83641*10-30.012540.024Q49.998*10-36.72436*10-30.011780.016720.032Q50.01258.40545*10-30.014730.02090.04

Проверка правильности предположения выбора квадратичной зоны для Q1.

Участок 0-1

Число Рейнольдса на участке 0-1 соответствует квадратичной зоне.

Участок 1-2

Число Рейнольдса на участке 1-2 соответствует квадратичной зоне.

Участок 1-3

Число Рейнольдса на участке 1-3 соответствует квадратичной зоне.

Участок 2-4(Q4)

Число Рейнольдса на участке 2-4(Q4) соответствует квадратичной зоне.

Участок 2-4(Q5)

Число Рейнольдса на участке 2-4(Q5) соответствует квадратичной зоне.

Участок 1-6

Число Рейнольдса на участке 1-6 с диаметром d2 не соответствует квадратичной зоне. Делаем предположение, что режим движения соответствует доквадратичной зоне.

Участок 3-5(Q6)

Число Рейнольдса на участке 3-5(Q6) с диаметром d3 не соответствует квадратичной зоне. Делаем предположение, что режим движения соответствует доквадратичной зоне.

Участок 3-5(Q7)

Число Рейнольдса на участке 3-5(Q7) не соответствует квадратичной зоне. Делаем предположение, что режим движения соответствует доквадратичной зоне.

Участок 4-6

Число Рейнольдса на участке 4-6 соответствует квадратичной зоне.

Участок 5-6

Число Рейнольдса на участке 5-6 соответствует квадратичной зоне.

Участок 6-7

Число Рейнольдса на участке 6-7 соответствует квадратичной зоне.

Вычисляем коэффициенты системы уравнений с новыми значениями ?.

Решаем систему с новыми коэффициентами.

Выводим новые значения расходов для Q1.

Участок (расход на участке)Значение расходаЗначение коэффициента ?d1d2d30-1(Q)8*10-30.037381-2(Q1)2.94884*10-30.037381-3(Q2)4.17708*10-30.037381-6(Q3)8.74076*10-40.044450.039722-4(Q4)2.4681*10-30.037382-4(Q5)4.80744*10-40.044453-5(Q6)2.51324*10-30.037380.03413-5(Q7)1.66384*10-30.038650.035194-6(Q8)2.94884*10-30.037385-6(Q9)4.17708*10-30.037386-7(Q)8*10-30.03738гидравлический трасса трение трубопровод

Проверим сделанные предположения для Q1.

Участок 0-1

Число Рейнольдса на участке 0-1 соответствует квадратичной зоне.

Участок 1-2

Число Рейнольдса на участке 1-2 соответствует квадратичной зоне.

Участок 1-3

Число Рейнольдса на участке 1-3 соответствует квадратичной зоне.

Участок 2-4(Q4)

Число Рейнольдса на участке 2-4(Q4) соответствует квадратичной зоне.

Участок 2-4(Q5)

Число Рейнольдса на участке 2-4(Q5) соответствует квадратичной зоне.

Участок 1-6

Число Рейнольдса на участке 1-6 с диаметром d1 соответствует квадратичной зоне, с диаметром d2 - доквадратичной.

Участок 3-5(Q6)

Число Рейнольдса на участке 3-5(Q6) с диаметром d2 соответствует квадратичной зоне, а с диаметром d3 - доквадратичной.

Участок 3-5(Q7)

Число Рейнольдса на участке 3-5(Q7) соответствует доквадратичной зоне.

Участок 4-6

Число Рейнольдса на участке 4-6 соответствует квадратичной зоне.

Участок 5-6

Число Рейнольдса на участке 5-6 соответствует квадратичной зоне.

Участок 6-7

Число Рейнольдса на участке 6-7 соответствует квадратичной зоне.

Для Q1 расчёты верны.

Выводим окончательные значения расходов и коэффициентов ? для Q1.

Участок (расход на участке)Значение расходаЗначение коэффициента ?d1d2d30-1(Q)8*10-30.037381-2(Q1)2.94884*10-30.037381-3(Q2)4.17708*10-30.037381-6(Q3)8.74076*10-40.044450.039722-4(Q4)2.4681*10-30.037382-4(Q5)4.80744*10-40.044453-5(Q6)2.51324*10-30.037380.034083-5(Q7)1.66384*10-30.038660.035234-6(Q8)2.94884*10-30.037385-6(Q9)4.17708*10-30.037386-7(Q)8*10-30.03738

Проверяем Q2.

№Число РейнольдсаКоэффициент ?Зона сопротивленияd1d2d3d1d2d30-13.39531*1050.03738Квадратичная1-21.25153*1050.03738Квадратичная1-31.77281*1050.03738Квадратичная1-67.41939*1043.70969*1040.044450.0386d1-квадратичная d2-доквадратичная2-4(Q4)1.04749*1050.03738Квадратичная2-4(Q5)4.08068*1040.04445Квадратичная3-5(Q6)1.06665*1055.33326*1040.037380.03408d2-квадратичная d3-доквадратичная3-5(Q7)7.06156*1043.53078*1040.038660.03523Доквадратичная4-61.25153*1050.03738Квадратичная5-61.77281*1050.03738Квадратичная6-73.39531*1050.03738Квадратичная

На выделенных в таблице участках числа Рейнольдса не удовлетворяют соответствующим им зонам. Предполагаем, что на этих участках другие зоны сопротивления и решаем систему с новыми коэффициентами.

№Число РейнольдсаКоэффициент ?Предположениеd1d2d3d1d2d30-13.39531*1050.03738Квадратичная1-21.25016*1050.03738Квадратичная1-31.77421*1050.03738Квадратичная1-67.41862*1043.70931*1040.044450.0386d1-квадратичная d2-доквадратичная2-4(Q4)1.04635*1050.03738Квадратичная2-4(Q5)4.07622*1040.04445Квадратичная3-5(Q6)1.06069*1055.30347*1040.037380.03284d2-квадратичная d3-доквадратичная3-5(Q7)7.1352*1043.5676*1040.037380.03349d2-квадратичная d3-доквадратичная4-61.25016*1050.03738Квадратичная5-61.77421*1050.03738Квадратичная6-73.39531*1050.03738Квадратичная

Значения чисел Рейнольдса на всех участках удовлетворяют соответствующим зонам сопротивления, следовательно, для Q2 расчёт выполнен верно.

Выводим окончательные значения расходов и коэффициентов ? для Q2.

Участок (расход на участке)Значение расходаЗначение коэффициента ?d1d2d30-1(Q)0.0160.037381-2(Q1)5.89124*10-30.037381-3(Q2)8.36079*10-30.037381-6(Q3)1.74797*10-30.044450.03862-4(Q4)4.93081*10-30.037382-4(Q5)9.60437*10-40.044453-5(Q6)4.9984*10-30.037380.032843-5(Q7)3.36239*10-30.037380.033474-6(Q8)5.89124*10-30.037385-6(Q9)8.36079*10-30.037386-7(Q)0.0160.03738

Проверяем Q3.

№Число РейнольдсаКоэффициент ?Зона сопротивленияd1d2d3d1d2d30-15.09296*1050.03738Квадратичная1-21.87524*1050.03738Квадратичная1-32.66132*1050.03738Квадратичная1-61.11279*1055.56396*1040.044450.0386Доквадратичная2-4(Q4)1.56952*1050.03738Квадратичная2-4(Q5)6.11433*1040.04445Квадратичная3-5(Q6)1.59104*1057.9552*1040.037380.03284d2-квадратичная d3-доквадратичная3-5(Q7)1.07028*1055.3514*1040.037380.03347d2-квадратичная d3-доквадратичная4-61.87524*1050.03738Квадратичная5-62.66132*1050.03738Квадратичная6-75.09296*1050.03738Квадратичная

На выделенных в таблице участках числа Рейнольдса не удовлетворяют соответствующим им зонам. Предполагаем, что на этих участках другие зоны сопротивления и решаем систему с новыми коэффициентами.

№Число РейнольдсаКоэффициент ?Предположениеd1d2d3d1d2d30-15.09296*1050.03738Квадратичная1-21.87516*1050.03738Квадратичная1-32.66142*1050.03738Квадратичная1-61.11275*1055.56373*1040.044450.03738Квадратичная2-4(Q4)1.56946*1050.03738Квадратичная2-4(Q5)6.11408*1040.04445Квадратичная3-5(Q6)1.59133*1057.95663*1040.037380.03143Квадратичная3-5(Q7)1.0701*1055.35049*1040.037380.03283d2-квадратичная d3-доквадратичная4-61.87516*1050.03738Квадратичная5-62.66142*1050.03738Квадратичная6-75.09296*1050.03738Квадратичная

Значения чисел Рейнольдса на всех участках удовлетворяют соответствующим зонам сопротивления, следовательно, для Q3 расчёт выполнен верно.

Выводим окончательные значения расходов и коэффициентов ? для Q3.

Участок (расход на участке)Значение расходаЗначение коэффициента ?d1d2d30-1(Q)0.0240.037381-2(Q1)8.8365*10-30.037381-3(Q2)0.012540.037381-6(Q3)2.62185*10-30.044450.037382-4(Q4)7.3959*10-30.037382-4(Q5)1.4406*10-30.044453-5(Q6)7.49895*10-30.037380.031433-5(Q7)5.04271*10-30.037380.032834-6(Q8)8.8365*10-30.037385-6(Q9)0.012540.037386-7(Q)0.0240.03738

Проверяем Q4.

№Число РейнольдсаКоэффициент ?Зона сопротивленияd1d2d3d1d2d30-16.79061*1050.03738Квадратичная1-22.50022*1050.03738Квадратичная1-33.54856*1050.03738Квадратичная1-61.48366*1057.41831*1040.044450.03738Квадратичная2-4(Q4)2.09261*1050.03738Квадратичная2-4(Q5)8.1521*1040.04445Квадратичная3-5(Q6)2.12177*1051.06088*1050.037380.03143Квадратичная3-5(Q7)1.4268*1057.13398*1040.037380.03283d2-квадратичная d3-доквадратичная4-62.50022*1050.03738Квадратичная5-63.54856*1050.03738Квадратичная6-76.79061*1050.03738Квадратичная

Значения чисел Рейнольдса на всех участках удовлетворяют соответствующим зонам сопротивления, следовательно, для Q4 расчёт выполнен верно.

Выводим окончательные значения расходов и коэффициентов ? для Q4.

Участок (расход на участке)Значение расходаЗначение коэффициента ?d1d2d30-1(Q)0.0320.037381-2(Q1)0.010710.037381-3(Q2)0.017230.037381-6(Q3)4.06883*10-30.044450.037382-4(Q4)8.96004*10-30.037382-4(Q5)1.74526*10-30.044453-5(Q6)0.01030.037380.031433-5(Q7)6.92614*10-30.037380.03254-6(Q8)0.010710.037385-6(Q9)0.017230.037386-7(Q)0.0320.03738

Проверяем Q5.

№Число РейнольдсаКоэффициент ?Зона сопротивленияd1d2d3d1d2d30-18.48826*1050.03738Квадратичная1-23.12527*1050.03738Квадратичная1-34.4357*1050.03738Квадратичная1-61.85458*1059.27288*1040.044450.03738Квадратичная2-4(Q4)2.61576*1050.03738Квадратичная2-4(Q5)1.01901*1050.04445Квадратичная3-5(Q6)2.65221*1051.3261*1050.037380.03143Квадратичная3-5(Q7)1.7835*1058.91748*1040.037380.0325d2-квадратичная d3-доквадратичная4-63.12527*1050.03738Квадратичная5-64.4357*1050.03738Квадратичная6-78.48826*1050.03738Квадратичная

На выделенных в таблице участках числа Рейнольдса не удовлетворяют соответствующим им зонам. Предполагаем, что на этих участках другие зоны сопротивления и решаем систему с новыми коэффициентами.

№Число РейнольдсаКоэффициент ?Предположениеd1d2d3d1d2d30-18.48826*1050.03738Квадратичная1-23.12524*1050.03738Квадратичная1-34.43574*1050.03738Квадратичная1-61.85456*1059.27279*1040.044450.03738Квадратичная2-4(Q4)2.61574*1050.03738Квадратичная2-4(Q5)1.019*1050.04445Квадратичная3-5(Q6)2.65205*1051.32603*1050.037380.03143Квадратичная3-5(Q7)1.78369*1058.91846*1040.037380.03143Квадратичная4-63.12524*1050.03738Квадратичная5-64.43574*1050.03738Квадратичная6-78.48826*1050.03738Квадратичная

Значения чисел Рейнольдса на всех участках удовлетворяют соответствующим зонам сопротивления, следовательно, для Q5 расчёт выполнен верно.

Выводим окончательные значения расходов и коэффициентов ? для Q5.

Участок (расход на участке)Значение расходаЗначение коэффициента ?d1d2d30-1(Q)0.040.037381-2(Q1)0.014730.037381-3(Q2)0.02090.037381-6(Q3)4.3697*10-30.044450.037382-4(Q4)0.012330.037382-4(Q5)2.40097*10-30.044453-5(Q6)0.01250.037380.031433-5(Q7)8.40545*10-30.037380.031434-6(Q8)0.014730.037385-6(Q9)0.02090.037386-7(Q)0.040.03738

. Расчёт гидравлической характеристики трассы

Участок 0-1.

На данном участке отсутствуют местные сопротивления. Полная потеря напора определяется потерями на трение.

Участок 1-2

На данном участке отсутствуют местные сопротивления. Полная потеря напора определяется потерями на трение.

Участок 1-3

На данном участке отсутствуют местные сопротивления. Полная потеря напора определяется потерями на трение.

Участок 2-4(Q4)

Данный отрезок гидравлической трассы включает в себя участок простого трубопровода с расположенными на нём местными сопротивлениями и по нему движется жидкость с расходом Q4 из точки 2 в точку 4. Полная потеря напора в этом случае складывается из потерь на трение и потерь на местных сопротивлениях.

Участок 2-4(Q5)

На данном участке отсутствуют местные сопротивления. Полная потеря напора определяется потерями на трение.

Участок 1-6

Данный отрезок гидравлической трассы включает в себя участок простого трубопровода с расположенными на нём местными сопротивлениями и по нему движется жидкость с расходом Q3 из точки 1 в точку 6. Полная потеря напора в этом случае складывается из потерь на трение и потерь на местных сопротивлениях.

Участок 3-5(Q6)

Данный отрезок гидравлической трассы включает в себя участок простого трубопровода с расположенными на нём местными сопротивлениями и по нему движется жидкость с расходом Q6 из точки 3 в точку 5. Полная потеря напора в этом случае складывается из потерь на трение и потерь на местных сопротивлениях.

Участок 3-5(Q7)

Данный отрезок гидравлической трассы включает в себя участок простого трубопровода с расположенными на нём местными сопротивлениями и по нему движется жидкость с расходом Q7 из точки 3 в точку 5. Полная потеря напора в этом случае складывается из потерь на трение и потерь на местных сопротивлениях.

Участок 4-6

На данном участке отсутствуют местные сопротивления. Полная потеря напора определяется потерями на трение.

Участок 5-6

На данном участке отсутствуют местные сопротивления. Полная потеря напора определяется потерями на трение.

Участок 6-7

На данном участке отсутствуют местные сопротивления. Полная потеря напора определяется потерями на трение.

Гидравлические характеристики отдельных участков трубопровода.

Рисунок 3. Гидравлическая характеристика участка 0-1

Рисунок 4. Гидравлическая характеристика участка 1-2

Рисунок 5. Гидравлическая характеристика участка 1-3

Рисунок 6.Гидравлическая характеристика участка 2-4(Q4)

Рисунок 7. Гидравлическая характеристика участка 2-4(Q5)

Рисунок 8. Гидравлическая характеристика участка 1-6

Рисунок 9. Гидравлическая характеристика участка 3-5(Q6)

Рисунок 10. Гидравлическая характеристика участка 3-5(Q7)

Рисунок 11. Гидравлическая характеристика участка 4-6

Рисунок 12. Гидравлическая характеристика участка 5-6

Рисунок 13. Гидравлическая характеристика участка 6-7

Гидравлическая характеристика трубопровода

Общая гидравлическая характеристика трубопровода складывается из гидравлических характеристик отдельных его участков.

Содержание 1.Задание на курсовую работу .Выбор и обоснование расчётной схемы .Список обозначений, используемых в расчётах .Текст программы для р

Больше работ по теме: