Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Указания к решению задач. По возможности упрощать расчетную схему



2016-01-02 3785 Обсуждений (0)
Указания к решению задач. По возможности упрощать расчетную схему 0.00 из 5.00 0 оценок




По возможности упрощать расчетную схему. Например, тупиковый трубопровод с двумя боковыми отводами и имеющими одинаковое давление в точках отбора жидкости, легко обратить в трубопровод с параллельным соединением участков (см. пример № 13). При расчете трубопровода с последовательным соединением участков каждый из участков рассчитывать, как простой, гидравлически длинный или гидравлически короткий с учетом исходных данных.

Определять величину расчетного расхода в трубопроводе с непрерывной раздачей жидкости по пути следует, начиная с конца в направлении к началу, принимая во внимание транзитные расходы и путевые.

При решении задач, связанных с определением диаметра трубопровода, следует руководствоваться методикой, изложенной в решении задачи 3 (п. 4.1), то есть решать (графоаналитически) способом последовательного приближения.

Расшифровка условных обозначений материала труб, принятая в таблицах с исходными данными к задачам этой темы, следующая:

М – металлические трубы; Нм – неметаллические, в т.ч.:

М1 – стальные водогазопроводные ГОСТ 3262-75

М2 – стальные цельнотянутые ГОСТ 10704-76

М3 – стальные электросварные ГОСТ 10704-76 (М3А-нов., М3Б-б/у)

М4 – чугунные ГОСТ 9583-75

М5 – чугунные ГОСТ 5525-75 (М5А-нов., М5Б-б/у)

Нм1 – асбестоцементные ГОСТ 539-80

Нм2 – пластмассовые МРТУ-6-05-917-76

Нм3 – полиэтиленовые, типа Г ГОСТ 1899-73

Пример 13

Из водонапорной башни высотой 20м в трубопровод (рис. 4.6), состоящий из трех труб, подается вода с расходом 1 = 0,1 м3/с. Длина стальной трубы до разветвления l1 = 800 м, диаметр d1 = 300 мм. В сечении В-В трубопровод разветвляется на две ветви, длины и диаметры которых соответственно равны l2 = 940 м; d2 = 200 мм; l3 = 1050 м; d3 = 250 мм. Температура воды 10ºС.

Рисунок 4.6 – К примеру 13

Определить расходы в каждой ветви трубопровода. Геодезические отметки подачи воды zС = 5 м и zD = 3 м, избыточные давления рМ = 50 Па. Местными сопротивлениями пренебречь.

Дано: 1 = 0,1 м3/с; l1 = 800 м; d1 = 300 мм; l2 = 940 м; d2 = 0,2 м; l3 = 1050 м; d3 = 0,25 м; zС = 5 м; zD = 3 м; рмС = рмD = 50 кПа.

Найти: 2 и 3.

Решение

Судя по расчетной схеме (рис. 4.6) в задаче требуется выполнить гидравлический расчет тупикового трубопровода, состоящего из магистрали АВ и двух отводов (ВС и ВД) из точки В. При этом в местах отбора жидкости (точках С и Д) имеет место одинаковое манометрическое давление рм = 50 кПа.

Поэтому мысленно сомкнув концы боковых отводов (точки С и Д) вместо тупикового трубопровода, получим трубопровод с параллельным соединением участков, имеющих равные потребные напоры:

, (4.42)

  то есть (4.42А) (4.43)

Таким образом, имеем систему двух уравнений с двумя неизвестными ( 2 и 3). Решаем систему методом подстановки. Для этого из формулы (4.43) выразим, например, 3.

(4.44)

которое подставим в формулу (4.45):

(4.45)

Из Приложения 8 находим для заданных диаметров удельные сопротивления для стальных цельнотянутых труб, изготовленных в соответствии с ГОСТ 10 704-76:

А1 = 0,8466 с26 , А2 = 6,959 с26, а А3 = 2,187 с26.

и подставляем в ф. (4.45):

6,959 · 940 · 22 = 2.187 · 1050 (0.1 – 2)2 + 2

Решая полученное выражение, получили в итоге квадратное уравнение с одним неизвестным 2:

4245,1 22 + 459,3 2 – 24,96 = 0

Второй корень отбрасываем, поскольку расход жидкости не может быть отрицательным числом.

Из ф. (4.44) получаем значение 3:

3 = 0,1 – 0,04 = 0,06 м3/с.

Проверка: достаточна ли высота водонапорной башни h = 20 м для обеспечения работы тупикового трубопровода с возможностью поднятия воды на отметку zД = 5 м?

Для этого вычислим пьезометрические отметки вдоль наиболее нагруженной ветви трубопровода, то есть АВД:

ПВ = ПД + hlВД = 5+2,187 · 1050· 0,062 =13,8 м

ПА = ПВ + hlАВ = 13,8 + 0,8466 · 800 · 0,12 = 20 м

Ответ: да, достаточна; 2 = 0,04 м3/с, 3 = 0,06 м3/с.

 

 

Пример 14

Рисунок 4.7 – К примеру 14  

На трубопроводе, питаемом от водонапорной башни (рис. 4.7), участок ВС имеет непрерывную раздачу по пути q = 0,05 л/с на 1 пог.м, а точках С и Д - сосредоточенные отборы с = 10 л/с и д = 12 л/с. Длины участков трубопровода АВ = 400 м, ВС = 300 м, СД = 200 м. Отметки земли: zА = 15 м; zВ = 14 м; zС = 12 м и zД = 10 м; свободный напор Нсв ≥ 10 м. Построить пьезометрическую линию и определить необходимую высоту водонапорной башни в точке А, если диаметры участков DАВ = DВС = 200 мм; DСД = 125 мм; трубы асбестоцементные.

Дано: Нсв = 10 м; с = 10 л/с; Д = 12 л/с; zД = 10 м; zС = 12 м; zВ = 14 м;

zА = 15 м; q = 0,05 л/с на 1 пог. м; lАВ = 400 м; lВС = 300 м; lСД = 200 м;

DАВ = DВС = 200 мм; DСД = 125 мм.

Материал труб – асбестоцемент.

Найти: Нб.

Решение

Присвоим номера участкам трубопровода АВ: участку АВ № 1; участку ВС - № 2; участку СД - № 3.

Гидравлический расчет трубопровода начнем с 3-го участка. Согласно Приложения 9 для диаметра D3 = 125 мм асбестоцементной трубы удельное сопротивление равно А3=76.08 с26 . Соответственно потерю напора на этом участке определяем как для простого трубопровода по формуле:

На втором участке, кроме транзитного расхода

происходит непрерывная раздача воды по пути, определяемая по формуле:

Следовательно, потери напора на трение на 2-ом участке определяют по формуле (4.37):

где – удельное сопротивление трубопровода диаметром D2 = 200 мм, равно 6,898 с26 (см. Приложение 9);

– расчетный расход воды на 2-ом участке, определяемый из

формулы (4.39)

На 1-ом участке имеет место общий расход воды, который в соответствии с формулой (4.36) равен

Потери на трение на 1-ом участке, который является простым трубопроводом, определяем по формуле:

= 6,898·400·0,0372 = 3,8 м

Для построения пьезометрической линии выполним расчет паьезометрических отметок 𝛥П и свободных напоров Нсв в узловых точках трубопровода:

𝛥ПД= zд + Нсв = 10 + 10 = 20 м. Свободный напор в точке Д

= 10 м по условию задачи;

𝛥ПС= 𝛥ПД + = 20+2,2 = 22,2 м;

=𝛥ПС zс =22,2 – 12 = 10,2 м;

𝛥ПВ= 𝛥ПС + = 22,2 + 1,9 = 24,1 м;

= 𝛥ПВ zв = 24,1 – 14 = 10,1 м > 10 м.

𝛥ПА= 𝛥ПВ + = 24,1+3,8 = 27,9 м; = 𝛥ПА – 𝛥А =27,9 – 15 = 12,9м.

Таким образом Нб = = 12,9 м.

Ответ: высота водонапорной башни Нб = 12,9 м.

Задача 69 (рис.4.8). По новому стальному бесшовному трубопроводу, состоящему из двух последовательно соединенных труб, вода выливается в атмосферу из резервуара, в котором поддерживается постоянный уровень H и манометрическое давление рм. Определить величину манометрического давления рм для обеспечения расхода при следующих данных: диаметры труб d1, d2; длины 1 и 2, температура воды t, угол открытия крана равен θ. Значение ζкр см. в Приложении 6. Исходные данные к задаче приведены в табл. 69.

 

Таблица 69

Исходные данные Единицы измерения Значение для вариантов
H м 5,4 3,5 1,5 0,7
л/с 2,8
1 м
2 м
d1 мм
d2 мм
t °С
θ …°

Задача 70 (рис.4.9). Из резервуара А, на свободной поверхности которого избыточное давление рм, вытекает вода в резервуар В по трубопроводу переменного сечения, состоящему из двух участков длинами 1, 2 и диаметрами d1 и d2 соответственно. Свободная поверхность резервуара В расположена ниже центра тяжести потока на высоту Н.

Определить:

1. Скорость движения воды на обоих участках трубопровода и режимы течения, если заданы коэффициенты гидравлического трения λ1 и λ2, а также коэффициенты местных сопротивлений ζвх, ζкр и ζкол.

2. Расход воды . Исходные данные к задаче приведены в табл. 70.

Таблица 70

Исходные данные Единицы измерения Значение для вариантов
Н1 м 4,5 3,9 5,5
Н м 2,5 3,7
рм кПа
1 м
2 м
d1 мм
d2 мм 3,2
λ1   0,025 0,021 0,019 0,018 0,017 0,019
λ2   0,04 0,027 0,025 0,03 0,029 0,033
ζвх   0,45 0,4 0,5 0,48 0,55 0,53
ζкол   0,4 0,15 0,3 0,25 0,35 0,31
ζкр   4,5 4,8

Задача 71 (рис. 4.10). Вода из напорного резервуара А подается в резервуар В по короткому трубопроводу переменного сечения. На свободной поверхности в обоих резервуарах действует избыточное давление рм1 и рм2 соответственно. Трубопровод состоит из двух участков, имеющих длины 1 и 2 и диаметры соответственно d1 и d2. Определить:

1. Скорости движения воды на участках υ1 и υ2, если заданы значения коэффициентов гидравлического трения λ1 и λ2, а также коэффициента входа в трубу ζвх;

2. Режим течения воды на участках при температуре воды 15оС;

3. Область гидравлического трения на участках, если абсолютная шероховатость на первом участке Δ1 = 0,3 мм, а на втором Δ2 = 0,2 мм;

4. Расход воды . Исходные данные к задаче приведены в табл. 71.

Таблица 71

Исходные данные Единицы измерения Значение для вариантов
H м 2,5 3,5
рм1 кПа
рм2 кПа
1 м 4,8 3,5 4,6 4,5
2 м
d1 мм
d2 мм
λ1   0,031 0,035 0,03 0,029 0,027 0,03
λ2   0,021 0,022 0,019 0,018 0,017 0,019
ζвх   0,5 0,52 0,49 0,45 0,48 0,5

Задача 72 (рис.4.11). Из открытого резервуара при постоянном напоре Н вытекает вода по трубопроводу, состоящему из двух участков, которые имеют длины 1 и 2, диаметры d1 и d2 и коэффициенты гидравлического трения λ1=0,021; λ2=0,029 соответственно. Определить:

1. Скорость истечения воды из трубопровода при условии, что на ее величину оказывают влияние трение по длине и местные сопротивления: вход в трубу ζвх, задвижка ζз и внезапное расширение потока ζвн.расш. (значения коэффициента ζвн.расш см. в Приложении 6)

2. Расход воды в трубопроводе . Исходные данные к задаче приведены в табл. 72.

Таблица 72

Исходные данные Единицы измерения Значение для вариантов
Н м 2,5 1,5 3,5 1,75
1 м
2 м
d1 мм
d2 мм
ζвх   0,5 0,45 0,55 0,6 0,4 0,475
ζ3   2,5 2,25 2,3 2,55 2,6 2,45

Задача 73 (рис.4.12). К открытому резервуару А присоединен короткий стальной трубопровод, состоящий из двух участков длиной 1 и 2 и диаметрами d1 и d2 соответственно. Истечение по короткому трубопроводу происходит в атмосферу при постоянном напоре Н в бак В. Температура воды t = 5°С. Определить:

1. Напор Н, который необходимо поддерживать в резервуаре А, чтобы наполнить бак В объемом V за время t, если заданы коэффициенты гидравлического трения на участках λ1 и λ2, а также размеры этих участков;

2. Режим течения воды на участках;

3. Область гидравлического трения на участках, если эквивалентная шероховатость стенок трубопровода на обоих участках одинакова и составляет Δ = 0,08 мм. Величину ν для заданной температуры воды см. в Приложении 4.

Коэффициенты местных сопротивлений: вход в трубу ζ1, внезапное сужение потока ζ2, задвижки ζ3 см. в Приложении 6. Исходные данные к задаче приведены в табл. 73.

 

Таблица 73

Исходные данные Единицы и измерения Значение для вариантов
V м3
t мин 4,5
1 м
2 м
d1 мм
d2 мм
λ1   0,029 0,032 0,036 0,04 0,03 0,027
λ2   0,017 0,021 0,02 0,023 0,025 0,021

Задача 74 (рис.4.13). Вода из напорного открытого резервуара А по короткому напорному трубопроводу подается в открытый резервуар В под уровень. Трубопровод состоит из двух участков, длины которых соответственно равны 1 и 2 и диаметры d1 и d2.

Определить:

1.Расход воды, поступающий в резервуар В по трубопроводу с учетом потерь напора на трение и местные сопротивления: внезапное расширение потока и односторонней задвижки (zвн.расш. и zз. см. в Приложении 6).

2.Режим течения воды на участках трубопровода при температуре воды t = 20°C.

3.Установить область гидравлического трения на участках, если высота выступов шероховатости составляет Δ = 0,1 мм. Исходные данные к задаче приведены в табл. 74.

 


 

Таблица 74

Исходные данные Единицы и измерения Значение для вариантов
Н1 м
Н2 м
1 м
2 м 7,7
d1 мм
d2 мм
λ1   0,017 0,018 0,021 0,02 0,023 0,019
λ2   0,03 0,035 0,027 0,023 0,029 0,035
а/d   0,6 0,5 0,6 0,5 0,7 0,6

Задача 75 (рис.4.14). Из большого открытого резервуара А, в котором поддерживается постоянный уровень воды, по трубопроводу, состоящему из двух последовательно соединенных труб, вода течет в резервуар В. Разность уровней в резервуарах равна Н.

Требуется:

1. Определить расход воды в трубопроводе.

2.Построить пьезометрическую и напорную линии. Исходные данные к задаче приведены в табл. 75.

Таблица 75

Исходные данные Единицы измерения Значение для вариантов
Н м 7,7 8,4 6,5
1 м 6,8 8,9
2 м 7,2 5,4 5,8 9,1
d1 мм
d2 мм
λ1   0,021 0,02 0,019 0,023 0,021 0,02
λ2   0,019 0,018 0,017 0,02 0,019 0,018

Задача 76 (рис.4.15). Сложный трубопровод с параллельным и последовательным соединением труб подключен к баку с водой и должен обеспечивать расходы 2 и 3 в узловых точках 2 и 3, а также избыточное давление рм на выходе (при полностью открытой задвижке). Определить, какой потребуется для этого уровень воды в баке H. Потери напора на местных сопротивлениях принять равными 10 % от потерь напора по длине. Исходные данные к задаче приведены в табл. 76

Таблица 76

Исходные данные Единицы измерения Значения для вариантов
d1 мм
d2 мм
d3 мм
1 м
2 м
3 м
2 л/c
3 л/c 9,5
z м -3 -2
рм МПа 0,2 0,08 0,08 0,12 0,25 0,12
Виды труб   М3А М5А Нм3 М4 М2 Нм3

Задача 77 (рис.4.16). По условию предыдущей задачи требуется найти уровень H воды в баке при наличии избыточного давления ро на его свободной поверхности. Потери напора на местных сопротивлениях принять равными 10 % от потерь напора по длине. Исходные данные к задаче приведены в табл. 77.

Таблица 77

Исходные данные Единицы измерения Значения для вариантов
d1 мм
d2 мм
d3 мм
1 м
2 м
3 м
2 л/c
3 л/c
z м -4 -2
р0 МПа 0,2 0,15 0,1 0,2 0,25
рм МПа 0,1 0,1 0,05 0,14 0,15
Виды труб   М2 М4 Нм3 М4 М2

Задача 78 (рис.4.17). Определить потребный напор для трубопровода, питаемого от водонапорной башни при условии, что участки АВ и CD обеспечивают непрерывную раздачу воды по пути; в узловых точках В, С и D имеются сосредоточенные отборы 1, 2, 3соответственнои конец трубопровода расположен выше его начала на величину 𝛥z. Исходные данные к задаче приведены в табл. 78

Таблица 78

Исходные данные Единицы измерения Значения для вариантов
1 л/с 4,7
q1,10-2 л/с на 1п.м 2,2 1,65 1,38 1,2 0,8
q2,10-2 л/с на 1п.м 1,7 1,3 1,1 0,8 0,52
d1 мм
d2 мм
d3 мм
1 м
Δz м 1,75 2,5 2,25
Виды труб   М2 М5А Нм3 М2 М1

Задача 79 (рис. 4.18). Определить расход в трубопроводе, состоящем из трёх последовательно соединённых участков труб и построить пьезометрическую линию (рис.4.18,а). Как изменится расход, если участки труб соединить параллельно (рис.4.18,б)? Построить суммарные характеристики трубопроводов для обоих случаев. Исходные данные к задаче приведены в табл. 79

Таблица 79

Исходные данные Единицы измерения Значения для вариантов
H м 6,5 3,5
м
d1 мм
d2 мм
d3 мм
Виды труб   М4 М2 Нм3 М3А Нм3

Задача 80 (рис.4.19). Определить диаметр водовода, соединяющего водонапорную башню с фермой и построить пьезометрическую линию при следующих условиях: расход воды , отметка уровня воды в водонапорной башне НA , геометрическая высота расположения фермы Zф, свободный напор в конечном пункте водовода hСВ .

В случае расхождения между уточненным и заданным свободным напором более, чем на 15%, водовод следует разбить на два участка с разными диаметрами, соединенными последовательно. Исходные данные к задаче приведены в табл. 80.

Таблица 80

Исходные данные Единицы измерения Значения для вариантов
НA м
Zф м 1,5 -1,5 2,3
hсв м
м
,10-3 м3
hМ %от hТР
Виды труб   М4 М4 Нм3 Нм1 М5А

Задача 81 (рис.4.19). Вода из водонапорной башни H подаётся по горизонтальному трубопроводу диаметром d на расстояние .

Определить на какую высоту hcв в конце трубопровода будет подниматься вода при расходе , если местные потери составляют n % от потерь на трение. Построить кривую потребного напора. Исходные данные к задаче приведены в табл. 81.

Таблица 81

Исходные данные Единицы измерения Значения для вариантов
л/с 22,5 3,75 5,6
НБ м
d мм
м
n %
Виды труб   Нм3 Нм2 М2 М5А М5Б

Задача 82 (рис.4.20). В конце стального трубопровода длиной установлена водоразборная колонка на отметке Zк при напоре в начале трубопровода HБ .Определить необходимый диаметр трубопровода d при давлении в колонке рм и расходе . Уточнить давление в водоразборной колонке при стандартном значении диаметра условного прохода трубопровода, а также степень расхождения между уточнённым и заданным давлением рм.

Исходные данные к задаче приведены в табл. 82.

Таблица 82

Исходные данные Единицы измерения Значения для вариантов
НБ м
,10-3 м3/c 7,5
м
рм МПа 0,02 0,025 0,015 0,025 0,02
Zк м -2 -1,5
hм % от hТР
Виды труб   М2 М3А М3Б М1 М2

Задача 83 (рис.4.20). Из условия предыдущей задачи определить расход в стальном трубопроводе. Определить, как изменится расход в трубопроводе, если: а) удвоить длину трубопровода; б) уменьшить её в два раза. Местными потерями напора пренебречь. Построить кривую потребного напора. Исходные данные к задаче приведены в табл. 83.

Таблица 83

Исходные данные Единицы измерения Значения для вариантов
Нк м
рм МПа 0.025 0.02 0.025 0.02 0.025
d мм
м
Zк м 2,5 2,5
Виды труб   М1 М3Б М2 М3А М1

Задача 84 (рис.4.21). Вода подается по горизонтальному трубопроводу, состоящему из двух последовательных участков АВ и ВС с соответствующими диаметрами d и d/3. Сосредоточенный отбор воды в узловой точке С равен ; свободный напор в конце трубопровода hСВ. Определить суммарные потери напора на трение в трубопроводе и пьезометрический напор в точке А. Исходные данные к задаче приведены в табл. 84.

Таблица 84

Исходные данные Единицы измерения Значения для вариантов
,10-3 м3/c 30,5 32,2 40,9 36,7
м
D мм
q,10-2 л/c на 1 пог.м 1,8 2,9 2,6
hСВ м
Виды труб   М4 Нм3 М2 М5Б М2

Задача 85 (рис.4.22). В тупиковый трубопровод, состоящий из магистрали АВ и боковых отводов ВС и , вода поступает из водонапорной башни в пункты С и Д. Отметка уровня воды в башне НБ. Определить:

1. Сколько воды поступает в каждый пункт, т.е. C и Д?

2. Пьезометрическую высоту в пункте С (𝛥Пс) при известной пьезометрической высоте в пункте D (𝛥ПД). Исходные данные к задаче приведены в табл. 85.

 

Таблица 85

Исходные данные Единицы измерения Значения для вариантов
,10-3 м3/c
рм МПа 0,22 0,525 0,36 0,46 0,56
м
1 м
2 м
d мм
d1 мм
d2 мм
𝛥Пд м 13,5
Виды труб   М3Б М1 Нм1 ВТ3 М3А М2

 


Рисунки 4.8…4.22 к задачам темы 4

 

 
Рисунок 4.8 Рисунок 4.9  
 
Рисунок 4.10 Рисунок 4.11  
 
     
Рисунок 4.12 Рисунок 4.13  
     
 
     
Рисунок 4.14 Рисунок 4.15  
     
 
     
Рисунок 4.16 Рисунок 4.17  
     
2016-01-02 3785 Обсуждений (0)
Указания к решению задач. По возможности упрощать расчетную схему 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Указания к решению задач. По возможности упрощать расчетную схему

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (3785)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.01 сек.)