Расчет трубопроводных систем
Курсовая работа
по дисциплине "Гидромеханика"
Расчетов трубопроводных систем
Содержание
Введение
1. Назначение и краткое описание конденсатной системы
2. Исходные данные для расчета конденсатной системы
2.1 Конденсатная система
2.2 Маслоохладитель
2.3 Конденсатор ВОУ
3. Расчет потерь
3.1 Расчет потерь напора в конденсатной магистрали
3.2 Расчет потерь всасывающей магистрали
4. Характеристика сети
4.1 Нахождение полного коэффициента сопротивления системы
4.2 Нахождение полного напора насоса для разных расходов в системе
5. Заключение
6. Список используемой литературы
Введение
Целью работы является закрепление знаний по основам теории судовых гидравлических трубопроводных систем, а также практическое овладение навыками для выполнения необходимых расчетов трубопроводных систем.
В качестве системы, предназначенной для учебного расчета, выбрана конденсатная система судна. Это объясняется двумя причинами: во-первых, это наиболее важная система с точки зрения функционирования судовой энергетической установки (СЭУ); во-вторых, она наиболее разветвленная, что представляет определенный интерес с точки зрения выполнения гидравлических расчетов.
И так, главной задачей гидравлического расчета трубопровода будем считать определение диаметра труб и гидравлических характеристик системы, т.е. расхода и напора жидкости в трубопроводах на основных режимах работы системы. По полученным гидравлическим характеристикам в дальнейшем производем выбор главного механизма, обслуживающего систему. Между гидравлическими характеристиками трубопроводами и характеристиками механизма должно быть полное соответствие на основных режимах работы системы.
Необходимый напор и производительность системы обеспечиваются в том случае, если расход жидкости и полное сопротивление в трубопроводной системе с учетом избыточного давления у потребителя и высоты подъема жидкости равны соответственно производительности и напору механизма, т.е. выполняются условия материального и энергетического балансов системы и механизма. При несоблюдении равенства будет наблюдаться либо перегрузка механизма, либо снижение напора и расхода в трубопроводе.
Основным моментом в гидравлическом расчете будет разумеется являться определение полного сопротивления движения жидкости.
1. Назначение и краткое описание конденсатной системы
В данной курсовой работе приведен расчет конденсатной гидравлической трубопроводной системы. Назначение данной системы состоит в приеме, хранении и подаче рабочего тела, в рассматриваемом случае конденсатной воды, к подогревателям, различным фильтрам элементам управления регулирования и защиты СЭУ, парогенерирующей установке.
На указанном чертеже показаны основные элементы рассматриваемой системы: главный конденсатор, маслоохладитель, конденсатный насос, фильтр ионной очистки, деаэратор, конденсатор водоопреснительной установки.
К данной системе применяются следующие требования морского регистра судоходства. Конденсатная система паротурбинных установок должна обслуживаться двумя конденсатными насосами. Подача каждого насоса не менее чем на 25 % должна превышать максимальное количество конденсата отработавшего пара, поступающего в конденсатор. В установках с двумя главными конденсаторами, размещенными в одном машинном отделении, резервный конденсаторный насос может быть общим для обоих конденсаторов.
гидравлическая трубопроводная система насос
2. Исходные данные для расчета конденсатной системы
2.1 Конденсатная система
- 0,029 - расход жидкости в системе;
- 0,002 - приток жидкости в систему;
- 3,85 - длина всасывающей магистрали системы;
- 5,40 - длина от конденсатного насоса КН до тройника;
- 21,00 - длина участка от тройника до выходного патрубка из маслоохладителя МО;
- 6,40 - длина участка от выходного патрубка МО до входного патрубка конденсатора водоопреснительной установки;
% - 45 -
% - 12 -
- 2,65 - геометрическая высота от уровня конденсата в конденсатосборнике главного конденсатора ГК деаэраторе до ЦТ сечения входного патрубка насоса;
- 0,70 - геометрическая высота между ЦТ сечений напорного патрубка насоса и входного патрубка МО;
- 1,70 - геометрическая высота между ЦТ сечений выходного патрубка ионообменного фильтра и входного патрубка КВОУ;
- 3,8 - геометрическая высота от ЦТ сечений выходного патрубка КВОУ и хводного патрубка деаэратора;
- 100 - гидросопротивление ИОФ;
- 80 - гидросопротивление деааэрационной головки.
- 120 - давление в деаэраторе;
- 2,0 - давление в ГК;
- 11 - подогрев конденсата в МО;
- 12 - подогрев конденсата в КВОУ.
2.2 Маслоохладитель
- 270 - число труб в трубном пучке;
- 2 - количество ходов охлаждающей воды;
- 2,5 - длина трубки
- 0,013 - внутренний диаметр труб пучка;
- 0,9 - диаметр трубной доски.
2.3 Конденсатор ВОУ
- 38 - число труб в трубном пучке;
- 4 - количество ходов охлаждающей воды;
- 1 - длина трубки;
- 0,013внутренний диаметр труб пучка;
D - 0,2 -
3. Расчет потерь
3.1 Расчет потерь напора в конденсатной магистрали
Участок 1-2.
1. Найдем напор на участке 1-2:
; [1, стр.8]
; [1, стр.8]
.
. Найдем диаметр трубопровода:
Скорость в трубопроводе (Конденсатный - напорный)
. [1, стр.16]
Посчитаем диаметр трубопровода с учетом этих скоростей
; [1, стр.14]
; .
Стандартный приемлемый диаметр равен . [1, стр.14]
Посчитаем скорость с учетом уточненного диаметра
; [1, стр.14]
.
. Найдем температуру на участке 1-2:
; [1, стр.8]
; [4, стр.23]
; ; [1, стр.8]
; ; [1, стр.8]
Найдем температуру 2:
; [5]
;
;
.
Найдем температуру 3:
; [5]
;
;
.
[4, - стр.23-24, - стр.217].
Найдем кинематическую вязкость и критерий Рейнольдса:
; [2, стр 15]
. (Турбулентный режим) [1, стр.14]
По формуле Кольбрука:
. [1, стр.16]
Рассчитаем сопротивления.
. Сопротивление на повороте:
[3, стр.277]
Для данного поворота: ; ; ; ; .
Тогда сопротивление поворота равно:
.
. Сопротивление тройника:
Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно , тогда сопротивление тройника равно ([2, стр.308])
.
Найдем сопротивление на участке 1-2: ; [1, стр8]
. [1, стр.17]
Найдем потери напора на участке 1-2:
. [1, стр.23]
Найдем напор в точке 2:
; [3, стр. 19]
; [3, Табл.1]
; (напор созданный сопротивлением деаэратора) []
; (напор созданный сопротивлением деаэрационной головки) []
.
Участок 2-3.
Расчет теплообменного аппарата: Конденсатор ВОУ.
Количество трубок в ходе: ; [1, стр.10]
количество ходов: ; [1, стр.10]
длина трубки: ; [1, стр.10]
диаметр трубки ; [1, стр.10]
диаметр патрубка: ; [1, стр.10]
расход воды: ;
Расход одной трубки:
.
Скорость на входе и выходе из КВОУ:
. [1, стр.14]
Скорость внутри КВОУ:
. [1, стр.14]
Найдем критерий Рейнольдса:
; (см. расчет и на первом участке) [2, стр.15]
(Турбулентный режим) [1, стр.14]
По формуле Кольбрука:
. [1, стр.16]
Найдем потери по длине:
. [2, стр.102]
Найдем потери при входе и выходе из трубки:
, (); [5]
, (). [5]
Общие потери в КВОУ:
.
Найдем потери на входе и выходе из КВОУ:
, (); [5]
, (). [5]
Общие потери в КВОУ:
.
=2,019+244,867=246,886Дж/кг
Сопротивление клапана.
; [3, стр.26]
; [3, стр.18]
.
Участок 3-4 (от КВОУ до МО)
; (так как нет изменений)
; (так как нет изменений)
; (так как нет изменений)
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
Найдем кинематическую вязкость и критерий Рейнольдса:
; [2, стр 15]
. [1, стр.14]
По формуле Кольбрука:
. [1, стр.16]
Рассчитаем сопротивления. 1. Сопротивление на повороте:
[2, стр.233]
Для данного поворота: ; ; ; ; .
Тогда сопротивление поворота равно:
.
. Сопротивление тройника:
Тройник 1: Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно , тогда сопротивление тройника равно (3, стр.308])
.
Тройник 2: Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно , тогда сопротивление тройника равно ([3, стр.308]) .
Найдем сопротивление на участке 3-4:
; [1, стр.8]
. [3, стр. 19]
Найдем потери напора на участке 3-4:
. [3, стр. 19]
Найдем напор в точке 3:
; [3, стр. 19]
; [1, стр.8]
; (напор созданный сопротивлением ФИО) [3, стр.27]
.
Участок 4-5.
Расчет теплообменного аппарата: Маслоохладитель.
Количество трубок в ходе: ; [1, стр.10]
количество ходов: ; [1, стр.10]
длина трубки: ; [1, стр.10]
диаметр трубки ; [1, стр.10]
диаметр патрубка: ; [1, стр.10]
расход воды: ;
Расход одной трубки:
.
Скорость на входе и выходе из МО:
. [1, стр.18]
Скорость внутри МО:
. [1, стр.18]
Найдем кинематическую вязкость и критерий Рейнольдса:
;
(см. расчет и на первом участке) [1, стр.15]
(Турбулентный режим) [1, стр.23]
По формуле Кольбрука:
. [1, стр.16]
Найдем потери по длине:
. [2, стр 102]
Найдем потери при входе и выходе из трубки:
; [5]
. [5]
Общие потери в МО:
.
Найдем потери на входе и выходе из МО:
; [5]
. [5]
Общие потери в МО:
.
Н5=Н4+Нмо=370,673+0,383=371,056Дж кг
Сопротивление клапана.
; [1, стр.24]
; [1, стр.16], .
Участок 5-6 (от МО до тройника)
; (так как нет изменений)
; (так как нет изменений)
; (так как нет изменений)
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
Найдем кинематическую вязкость и критерий Рейнольдса:
; [1, стр.15]
. [1, стр.14]
По формуле Кольбрука:
. [1, стр.16]
Рассчитаем сопротивления. 1. Сопротивление на повороте:
[3, стр.277]
Для данного поворота: ; ; ; ; .
Тогда сопротивление поворота равно:
.
. Сопротивление тройника:
Тройник 1: Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно , тогда сопротивление тройника равно ([2, стр.308]) .
Тройник 2: Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно , тогда сопротивление тройника равно ([2, стр.308]) .
Найдем сопротивление на участке 5-6:
; [1, стр.8]
. [1, стр.17]
Найдем потери напора на участке 5-6:
[1, стр.17]
Найдем напор в точке 6:
; [1, стр.17]
; [3, Табл.1]
.
Участок 6-7.
1. Найдем напор на участке 6-7:
. [1, стр.8]
2. Найдем диаметр трубопровода:
Скорость в трубопроводе (Конденсатный - напорный) . [1, стр.16] Посчитаем диаметр трубопровода с учетом этих скоростей
; [1, стр.14]
; .
Стандартный приемлемый диаметр равен . [1, стр.14]
Посчитаем скорость с учетом уточненного диаметра
. [1, стр.14]
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
. (см. расчет на 1-ом участке)
Найдем кинематическую вязкость и критерий Рейнольдса:
; [1, стр.15]
. [1, стр.14]
По формуле Кольбрука:
. [1, стр.16]
Рассчитаем сопротивления.
Сопротивление в вентиле:
Возьмем вентиль "Косва" при полном открытии. Данный диаметр .
Для данного диаметра:
[2, стр.373]
Сопротивление в компенсаторе:
где n - количество гофр, возьмём 10.
Найдем сопротивление на участке 6-7:
; [1, стр.8]
. [1, стр.17]
Найдем потери напора на участке 6-7:
. [1, стр.17]
Найдем напор в точке 7:
; [1, стр.23], .
3.2 Расчет потерь всасывающей магистрали
Участок 8-9.
1. Найдем напор на участке 8-9:
. [1, стр.8]
. Найдем диаметр трубопровода:
Скорость в трубопроводе (Конденсатный - приемный)
. [1, стр.16]
Посчитаем диаметр трубопровода с учетом этих скоростей
; [1, стр.14]
; .
Стандартный приемлемый диаметр равен . [1, стр.14]
Посчитаем скорость с учетом уточненного диаметра
. [1, стр.14]
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
. (см. расчет на 1-ом участке)
Найдем кинематическую вязкость критерий Рейнольдса:
; [1, стр.15]
. [1, стр.14]
По формуле Кольбрука:
. [1, стр.16]
Рассчитаем сопротивления.
. Сопротивление при резком сужении:
, [3, стр.165]
где
; . [3, стр.165]
.
Предположим, что: ; ;
;
. .
. Сопротивление на повороте:
[3, стр.277]
Для данного поворота: ; ; ; ; .
Тогда сопротивление поворота равно:
. Сопротивление в компенсаторе:
- где n количество гофр, возьмём 10
. Сопротивление в вентиле:
Возьмем вентиль "Косва" при полном открытии. Данный диаметр .
Для данного диаметра: [2, стр.373]
Найдем сопротивление на участке 8-9: ; [1, стр.8]
[3, стр.277]
Найдем потери напора на участке 8-9:
[1, стр.17]
Для обеспечения надежной работы насоса в гидравлической системе надо соблюсти следующие условия: избыточное давление в трубопроводе должно быть больше или равно величине допускаемого кавитационного запаса энергии для данного насоса
, [1, стр.24]
где - давление на поверхности жидкости,
- давление насыщения при заданной температуре,
- потери давления во всасывающем патрубке,
- геометрическая высота всасывания,
- допускаемый кавитационный запас энергии, (обычно принимается в диапазоне ).
Для данной системы: ;
; [2, стр.27]
;
;
;
;
Неравенство верно. Значит насос работает без перебоев.
4. Характеристика сети
4.1 Нахождение полного коэффициента сопротивления системы
; [1, стр.25], ; . [1, стр.25]
- полный напор насоса,
- потери на напорной части системы,
- напор на входе в насос.
; [1, стр.25]
геометрические высоты питателя и приёмника;
давление в питателе и приёмнике;
- полный коэффициент расхода системы;
- расход системы.
;
; (см. участок 6-7)
;
.
Найдем полный коэффициент расхода системы:
; [1, стр.25]
.
4.2 Нахождение полного напора насоса для разных расходов в системе
0. ;
; [1, стр.25]
.
. ;
; [1, стр.25]
.
. ;
; [1, стр.25]
.
. ;
; [1, стр.25]
.
. ;
; [1, стр.25]
.
. ;
; [1, стр.25]
.
. ;
; [1, стр.25]
.
. ;
; [1, стр.25]
.
. ;
; [1, стр.25]
.
. ;
; [1, стр.25]
.
. ;
; [1, стр.25]
.
5. Заключение
В данной курсовой работе я познакомилась с устройством конденсатной системы корабля. Научилась определять местные сопротивления на участках, рассчитывать теплообменные аппараты и другие обслуживающие систему аппараты. Рассчитала потери напора на каждом участке, определила условие всасывания (неравенство оказалась верным следовательно насос работает стабильно, без перебоев) и определили полный напор насоса. Нашла полный коэффициент сопротивления системы, и затем задаваясь различными значениями расхода построила графическую зависимость , называемую характеристикой сети.
6. Список используемой литературы
1. Воронин А.М. Гидравлический расчёт судовой системы. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Гидромеханика", 2010.
. Вильнер Я. М, Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам; Под ред.Б. Б. Некрасова - Минск: Высшая школа, 2006.
. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 2012.
. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного Пара, 2009.
Больше работ по теме:
Предмет: Физика
Тип работы: Курсовая работа (т)
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ