Тема: «расчет трубопроводов»

                                                     

Задача 1. Гидравлический расчет простого трубопровода

Задание:

1. Назначить диаметр трубопровода d и определить необходимую высоту водонапорной башни H _б в точке А (рис. 1) для обеспечения расчётной подачи воды с расходом Q потребителю в точке В по трубопроводу длинной l, при разности отметок земли в точках А и В, равной Z и минимальном свободном напоре в точке В равном Н _св.

Примечание: Трубы чугунные, потери напора в местных сопротивлениях принять равными 10% от потерь напора по длине.

Исходные данные:

Дано: Q =100 л/с; l =200 м; Z =2 м; Н _св=14 м.

Определить: диаметр трубопровода d инеобходимую высоту водонапорной башни H _б.

 

Рис. 1. Расчетная схема трубопровода

 

Методические указания по решению задачи № 1.1

1. Диаметр трубопровода назначается по предельным расходам, представленным в приложении 2.1.

2. Необходимая высота водонапорной башни определяется из уравнения

Н _б+ Z - Н _св = h _А-В (см. рис. 1), откуда

Н _б= h _А-В+ Н _св- Z,

где h _A-B - потеря напора на участке трубопровода от точки А до точки В, которая складывается из потери напора по длине и потери напора в местных сопротивлениях h _А-В=1,1 iL (здесь i - гидравлический уклон, зависящий от расхода и диаметра трубопровода, определяется по справочным таблицам).

Величину h A-B можно также определить по формулам:

h _А-В=1,1 S ₀ Q ² L= 1,1 Q ² L/К ²,

где S ₀ - удельное сопротивление трубы; К - расходная характеристика (модуль расхода) трубы,

S ₀ = S _0кв К ₁; К= К _кв/(К ₁) ^1/2.

Здесь S _0кв и К _кв - соответственно удельное сопротивление и расходная характеристика трубы, работающей в квадратичной области сопротивления (при скорости v >1,2 м/c); значения этих величин приведены в приложении 2; К ₁ - поправочный коэффициент, учитывающий неквадратичность зависимости потерь напора от средней скорости движения воды (переходная область сопротивления при скоростях движения воды в трубе v <1,2 м/с), определяется по приложению 3.

Решение:

1. Определяем диаметр трубопровода по предельным расходам.

В соответствие с заданным расходом воды Q из приложения 1 выбираем

d =300мм.

Соответственно расход составит Q =108 л/с (Q =108 > Q _тр = 100 л/с);

скорость течения будет равна v =1,48 м/с.

2. Определяем необходимую высоту водонапорной башни.

Т.к. v >1,2 м/с по приложению 2 устанавливаем, что удельное сопротивление и расходная характеристика трубы будут равны:

S ₀ = S _0кв=0,95 с²/м⁶; К = К _кв=1,097 м³/с.

Определяем потери напора на участке трубопровода от точки А до точки В h _A-B

h _А-В=1,1 S ₀ Q ² L =1,1·0,95·0,1²·200=2,09 м

h _А-В=1,1 Q ² L/ K ²=1,1·0,1²·200/1,097²=1,83 м

В среднемпотери напора равны h _А-В=(2,09+1,83)/2=1,96 м≈2,0 м.

Тогда необходимая высота водонапорной башни составит

H _б= h _АВ+ Н _св- Z =2,0+14,0-2,0=14 м.

Ответ:

диаметр трубопровода d =300мм;

высота водонапорной башни H _б=14 м.