Гидравлический расчет трубопровода с насосной подачей жидкости
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ний (сетьб, рис.8), характеристика сети представляет собой прямую линию (линия б, Рис.10).
Точка пересечения характеристики сети с осью абiисс (точка С, линия г) определяет расход при движении жидкости самотеком, то есть за счет разности геометрических высот h (сеть г, рис.8).
.3 Определение потерь энергии на преодоление гидравлических сопротивлений
При движении жидкости в потоке появляются силы трения, направленные против движения, и на работу по их преодолению затрачивается часть энергии. Если энергия потока меньше, чем работа сил трения, то поток не сможет преодолеть работу этих сил и остановится. Без учета сил трения невозможно рассчитать точные количественные характеристики потока.
Гидравлические потери энергии подразделяются на две группы.
. Потери энергии по длине потока. Они наблюдаются в трубах и каналах постоянного сечения и увеличиваются пропорционально длине потока, так как при этом увеличивается поверхность трения.
. Потери энергии в местных гидравлических сопротивлениях, возникающие при деформации потока.
Как правило, деформация потока обусловлена установкой трубопроводной арматуры (краны, вентили, задвижки и др.), а также внезапными сужениями, расширениями и поворотами потока.
Местные потери напора hм определяются по формуле Вейсбаха:
hм = xJ2/2g,(20)
где x - безразмерный коэффициент, зависит от вида и конструктивного выполнения местного сопротивления, приводится в справочной литературе (Приложение 9);
J- скорость движения жидкости в трубопроводе, где установлено местное сопротивление.
Потери энергии на единицу веса (потери напора) по длине потока определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
,(21)
где l- длина потока, J- средняя скорость в сечении потока, dг - гидравлический диаметр, для круглых труб он равен диаметру трубы.
В формуле (26) величина l называется коэффициентом гидравлического трения. Этот коэффициент зависит от режима движения жидкости (числа Re) и состояния поверхности трубопровода.
Существует два режима движения жидкостей - ламинарный и турбулентный.
Граница между ламинарным и турбулентным режимом движения определяется по величине критического значения числа Reкр. Это число зависит от формы сечения канала и от рода жидкости.
Reкр=2300 - для канала круглого сечения
Если расчетное значение числа Re меньше критического (Re < Reкр) -имеет место ламинарный режим движения, в противном случае - турбулентный.
При ламинарном режиме коэффициент гидравлического трения определяется следующим образом:
l = 64 / Re - для канала круглого сечения (22)
Здесь Re - критерий Рейнольдса.
Re = Jdгr /h, (23)
где J - средняя скорость движения в сечении потока, dг - гидравлический диаметр, r - плотность жидкости, h - динамический коэффициент вязкости жидкости.
Величины r и h характеризуют физические свойства жидкости. Они зависят от рода жидкости и температуры и приводятся в справочной литературе. Часто в справочниках вместо динамического коэффициента вязкости h приводится кинематический коэффициент вязкости n = h / r.
В этом случае число Re можно определять так:
Re = Jd /n. (24)
При турбулентном режиме (Re > Reкр) различают три зоны сопротивления:
- Зона гидравлически гладких труб (Re кр<Re 10d/Dэ). Здесь коэффициент гидравлического трения зависит только от числа Re и определяется по формуле Блазиуса:
l = 0,316 / Re0,25
. Зона шероховатых труб (10d/D <Re 500d/Dэ). Здесь коэффициент гидравлического трения зависит от числа Re и от относительной шероховатости и определяется по формуле Альтшуля:
l = 0,11(68/ Re +Dэ/d) 0,25(25)
. Зона абсолютно шероховатых труб или квадратичная зона
(Re >500d/Dэ). Здесь коэффициент гидравлического трения зависит только от относительной шероховатости и определяется по формуле Шифринсона:
l = 0,11(Dэ/d) 0,25.
С незначительной погрешностью формула Альтшуля (25) может использоваться как универсальная для всей турбулентной области течения.
Во всех формулах для турбулентного режима Dэ - абсолютная эквивалентная шероховатость, то есть такая высота равномерно-зернистой шероховатости, при которой в квадратичной зоне сопротивления потери напора равны потерям напора для данной естественной шероховатости трубы.
Значение Dэ зависит от материала поверхности трубопровода и от способа его изготовления, приводится в справочниках.
.4 Расчет всасывающей линии насосной установки
В большинстве практических случаев жидкость поступает в насос из резервуара, расположенного ниже оси установки насоса.
Рис. 11. К расчету всасывающей линии
Запишем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 относительно плоскости сравнения 0-0, преобразуем его в соответствии с данной задачей и определим давление на входе в насос:
1 =0; p1 =pат ; J1 0; J2 =Q/wтр ; z2 =hвс; wтр=pd2/4;
(26)
- Анализ уравнения показывает, что абсолютное давление на входе в насос меньше атмосферного, и при некоторых значениях параметров Q, hвс и d его величина может стать равной нулю и даже принимает отрицательное значение. Возможны ли такие ситуации в реальной жизни? Нет!
- Минимально возможное давление в жидкости равно давлению насыщенного пара, то есть тому давлению, при котором жидкость начинает кипеть. Давление насыщенного пара зависит от рода жидкости и температуры (рис.12, п?/p>