Расчет гидравлической циркуляционной установки (стр. 4 из 5)

где

расстояние от сечений А-А и В-В соответственно до некоторой произвольно выбранной горизонтальной плоскости (м);

р - давления в сечениях А-А и В-В соответственно (Па);

- плотность циркулирующей жидкости (кг/м³); 1 1

g- ускорение свободного падения (м/с²);

скорость течения жидкости в Н₁

сечении А-А и В-В соответственно (м/с);

коэффициенты Кориолиса, которые учитывают 2 2

неравномерность распределения скоростей в сечениях А-А и В-В соответственно.

потери напора на участках между выбранными сечениями. Плоскость сравнения совместим с сечением 2-2, тогда . Предположим, что по трубопроводу течёт идеальная жидкость, что позволяет не учитывать потери напора . (для практических расчетов).Т. к. диаметр промежуточной ёмкости во многом больше диаметра насадки , значит

, т.к емкости открытые. Запишем уравнение Бернулли (1) с учётом всех утверждений:

(26)

Зная расход можно определить

:

(27)

Подставляя (3) в (2) получим:

(28)

В действительности при прохождении жидкости в ёмкости через насадок возникают потери напора, учтём их с помощью коэффициента расхода

, подставив его в формулу (28):

Вариант	Значение Н1, м
13	3,8

4.5 Определение разности показания манометров Р_м2 и Р_м3

Для сечений Р_м2и Р_м3 уравнение Бернулли имеет вид:

(29)

где

расстояние от сечений Р_м2и Р_м3 соответственно до некоторой произвольно выбранной горизонтальной плоскости (м);

- давления в сечениях Р_м2и Р_м3 соответственно (Па);

- плотность циркулирующей жидкости (кг/м³);

g- ускорение свободного падения (м/с²);

скорость течения жидкости в сечении Р_м2и Р_м3 соответственно (м/с);

коэффициенты Кориолиса, которые учитывают неравномерность распределения скоростей в сечениях Р_м2и Р_м3 соответственно.

потери напора на участках между выбранными сечениями.

Выберем ось трубопровода за начало отсчета, тогда

, т.к трубопровод горизонтален. , (для практических расчетов).

Потери напора между выбранными сечениями

определяются только потерями напора по длине трубопровода, т.к местных сопротивлений на данном участке нет. , т.к расход и площадь поперечного сечения одинаковы для сечений Р_м2и Р_м3. В итоге формула (29) примет вид:

(30)

Потери напора по длине трубопровода определяется по формуле Дарси-Вейсбаха:

(31)

Подставим (31) в (30):

(32)

Подставим в (32) значения параметров и получим конечный результат.

Результат заносим в таблицу.

Вариант	Значения рм2 -рм3, кПа
13	10,1

4.6 Определение суммарных потерь напора в местных сопротивлениях и их суммарную эквивалентную длину

Потери напора в местных сопротивлениях складываются из потерь на фланце, в угольниках, расходомера Вентури, на задвижках и выходе из трубы. Из справочника найдём значения коэффициента местных сопротивлений:

.

Запишем формулу Вейсбаха для нагнетательной линии:

,

где

количество местных сопротивлений на рассматриваемом участке. В нашем случае имеем (с учетом )

(33)

Потери напора в местных сопротивлениях можно выразить через эквивалентную длину, т.е. такую длину трубопровода, для которой

и

Суммарная эквивалентная длина определяется по формуле:

(34)

Подставим значения параметров и найдем необходимые величины.

Вариант	Значение hм сопр, м	Σ lэкв, м
13	0,855	28,91

4.7 Определение необходимого диаметра самотечного трубопровода dс, обеспечивающего установление заданного постоянного уровня в верхнем резервуаре Н3

Для определения dс используется графоаналитический способ решения с использованием ПК (программа MicrosoftExcel). Задаемся интервалом dciот 1 мм до 200 мм с шагом 1 мм. И для каждого варианта рассчитываются потери напора, возникающие при прохождении жидкости по самотечному трубопроводу.

Потери напора определяются по формуле:

,

где lэкв - суммарная эквивалентная длина местных сопротивлений самотечного трубопровода.

Вычислим поэтапно потери напора для d_c от 0 до 200 мм:

По результатам вычисления dс составим таблицу и построим график зависимости h=f (dc).

dc, мм	20	40	60	80	100	120	140	160	180	200
h, мм	879,69	27,50	3,62	0,86	0,28	0,11	0,05	0,03	0,01	0,01

График зависимости h=f (d_c)

Для определения необходимого значения диаметра трубопровода по полученному графику определяем dc для значения h=H2+H3=const, т.к уровень установившийся - это и есть потери напора при прохождении жидкости по самотечному трубопроводу: h=4,1+0,5= 4,6 м.

Имеем, что при h=4,6м значение диаметра примерно равно d_c=57 мм.

4.8 Определение минимальной толщины стальных стенок трубы d2,при которой не происходит ее разрыва в момент возникновения прямого гидравлического удара

Под гидравлическим ударом понимают резкое увеличение давления в трубопроводах при внезапной остановке движущейся в них жидкости. Гидравлический удар может иметь место, например, при быстром закрытии различных запорных приспособлений, устанавливаемых на трубопроводах (задвижка, кран), внезапной остановке насосов, перекачивающих жидкость и т.д. Особенно опасен гидравлический удар при длинных трубопроводах, в которых движутся значительные массы жидкости с большими скоростями. В этих случаях, если не принять соответствующих предупредительных мер, гидравлический удар может привести к повреждению мест соединений отдельных труб (стыки, фланцы, раструбы), разрыву стенок трубопровода, поломке насосов и т.д.