Задача № 2. Гидравлический расчет сложного тупикового трубопровода

ГИДРАВЛИКА

Направление/специальность:_23.03.01 Технология транспортных процессов                                                    __________

                                                                                    (код, наименование специальности /направления)

Профиль/специализация: Организация перевозок и управление в единой транспортной системе                   __ _________________________ 

Квалификация (степень) выпускника: __ бакалавр ____ __  __ ____

Форма обучения: __                                      заочная___________                       ______

Тематика практических занятий

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

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=1,1iL (здесь i - гидравлический уклон, зависящий от расхода и диаметра трубопровода, определяется по справочным таблицам).

Величину hA-B можно также определить по формулам:

h_А-В=1,1S₀Q²L=1,1Q²L/К²,

где S₀ - удельное сопротивление трубы; К - расходная характеристика (модуль расхода) трубы,

S₀ = S_0квК₁; К= К_кв/(К₁) ^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; К₁ - 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:

S₀ = 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=1,1S₀Q²L =1,1·0,95·0,1²·200=2,09 м

h_А-В=1,1Q²L/K²=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.

Задача № 2. Гидравлический расчет сложного тупикового трубопровода

Задание:

На рис. 2 изображена схема разветвлённой водопроводной сети из чугунных водопроводных труб. Свободный напор Нсв в конечных точках сети должен быть не менее 15 м. Значения длины участков L приведены в данных. Местность - горизонтальная.

Рис. 2. Расчетная схема трубопровода

Требуется:

1. Определить расчётные расходы воды на каждом участке.

2. Установить диаметр труб на магистральном направлении по предельным расходам.

3. Определить необходимую высоту водонапорной башни.

4. Определить диаметр ответвления от магистрали.

5. Вычислить фактические значения свободных напоров в точках водоотбора.

Исходные данные:

Н_св≥15 м; L_1-2=100 м; L_2-3=400 м; L_3-4 =100 м; L_2-5=200 м.

Q₂=8 л/с; Q₃=7 л/с; Q₄ =4 л/с; Q₅=6 л/с.

q_3-4=0,06 л/с; q_2-5=0,05 л/с.

Трубы чугунные, расположены горизонтально