Указания к решению задач. По возможности упрощать расчетную схему
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.
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.
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)
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 с2/м6 , А2 = 6,959 с2/м6, а А3 = 2,187 с2/м6. 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
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 с2/м6 . 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 с2/м6 (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 ℓ1 и ℓ2, температура воды t, угол открытия крана равен θ. Значение ζкр см. в Приложении 6. Исходные данные к задаче приведены в табл. 69.
Таблица 69
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 ℓ1, ℓ2 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
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 ℓ1 и ℓ2 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
Задача 72 (рис.4.11). Из открытого резервуара при постоянном напоре Н вытекает вода по трубопроводу, состоящему из двух участков, которые имеют длины ℓ1 и ℓ2, 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
Задача 73 (рис.4.12). К открытому резервуару А присоединен короткий стальной трубопровод, состоящий из двух участков длиной ℓ1 и ℓ2 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
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 ℓ1 и ℓ2 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
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
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
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
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
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
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
Задача 81 (рис.4.19). Вода из водонапорной башни H подаётся по горизонтальному трубопроводу диаметром d на расстояние ℓ. 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
Задача 82 (рис.4.20). В конце стального трубопровода длиной ℓ 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
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
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
Задача 85 (рис.4.22). В тупиковый трубопровод, состоящий из магистрали АВ и боковых отводов ВС и BД, 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
Рисунки 4.8…4.22 к задачам темы 4
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 |