Гидравлический расчет простого напорного трубопровода с различной температурой жидкости

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Января 2014 в 18:55, курсовая работа

Описание работы

При строительстве предприятий металлургической промышленности значительный объём составляют работы по изготовлению и монтажу технологических трубопроводов. Стоимость монтажа технологических трубопроводов достигает 25% при строительстве металлургии.

Содержание работы

Введение………………………………………………………...............................3
Исходные данные…………………………………………………………..4
Раздел I «Определение расхода жидкости» ……………………………..5
Раздел II «Определение диаметра трубопровода»……………………….9
Раздел III «Построение напорной и пьезометрической линий»……….13
Раздел IV…………………………………………………………………..16
Определение необходимой степени открытия задвижки β для пропуска 0,75Q жидкости по трубопроводу постоянного сечения;
Определение величины избыточного давления в сечении А–А (исходные данные раздела I);
Определение времени выравнивания уровней жидкости в резервуарах (исходные данные раздела I).
Раздел V «Определение расхода жидкости с учетом нагрева участка l_1 от 〖20〗^о С до 〖80〗^о С »………………………………………………………..17
Раздел VI «Определение диаметра трубопровода с учетом нагрева жидкости»…………………………………………………………………20
Раздел VII «Построение напорной и пьезометрической линий с учетом нагрева жидкости»………………………………………………………..22
Раздел VIII…………………………………………………………………24
Определение необходимой степени открытия задвижки β для пропуска 0,75Q жидкости по трубопроводу постоянного сечения;
Определение величины избыточного давления в сечении А–А (исходные данные раздела I);
Определение времени выравнивания уровней жидкости в резервуарах (исходные данные раздела I).
Заключение………………………………………………………………..25
Список используемой литературы………………………………………26

Файлы: 1 файл

Kursovaya_rabota_po_teplotekhnike_Ryzhenkova_A.docx

— 93.55 Кб (Скачать файл)

Таблица 2.

Расчетные сечения

Потери напора от питающего  резервуара до рассматриваемого сечения, м

Скоростной напор в  рассматриваемом сечении, м

   

Σ

1

0

0,22

0,22

0,22

2

4,98

0,028

5,01

0,11

3

3,89

0,017

3,91

0,11

4

3,12

0,057

3,17

0,11


 

Расчет Таблицы 2 произведен по средствам программы «Microsoft Office Excel 2007».

  1. Потери по длине каждого расчетного участка:

№1:

;

Проверим ограничения  для Re: 

(доквадратичный режим течения  ),

полученное значение входит в этот промежуток, тогда :

;


 

№2 и №3:

;

Проверим ограничения  для Re: 

(доквадратичный режим течения  ),

полученное значение входит в этот промежуток, тогда :

;        

;

  ;

.

  1. Местные потери напора и скоростной напор в каждом сечении:

;    ;

;   ;

;  ;

;   .

 

  1. Раздел IV

Задаваясь исходными и  расчётными данными разделов I и II задания, определить:

  1. необходимую степень открытия задвижки для пропуска 0,75Q жидкости, определённого в разделе II по трубопроводу постоянного сечения;
  2. величину избыточного давления в сечении А–А (исходные данные раздела I);
  3. время выравнивания уровней жидкости в резервуарах (исходные данные раздела I).

Формула для расчета расхода  на участке с задвижкой:

;

По условию задачи необходимо найти степень открытия задвижки для пропуска 0,75Q жидкости. Диаметр задвижки выразим из формулы расхода:

;

Величина  равна отношению площади перекрытия задвижки к площади сечения трубопровода :

;

Величина избыточного  давления жидкости в сечении А–А равна:

;

Время выравнивания уровней жидкости в резервуарах:

.

 

 

 

 

  1. Раздел V «Определение расхода жидкости с учетом нагрева участка от до »

Учитывая, что происходит подогрев жидкости на , необходимо определить плотность жидкости по формуле (12) и изменившийся объемный расход жидкости.

,         (12)

где плотность жидкости при начальной температуре, коэффициент температурного расширения жидкости.

;

Так как происходит подогрев, то объемный расход Q меняется, а массовый расход М остается постоянным, исходя из этого соображения определим расход Qt:

Жидкость движется от резервуара №2 к резервуару №1.

 

 

;     ;   ;

.

Расход находится по формуле: , Выразим :  

.

При соединении жидкости с  различной температурой необходимо выяснить какая в итоге будет  температура смешанной жидкости за 1 секунду. Для этого необходимо использовать уравнение теплового  баланса (13) и время за которое  жидкость будет нагрета полностью  до .

        (13)

 

С другой стороны        (14)

где количество теплоты, масса воды в резервуаре, теплоемкость воды, масса воды, находящаяся в трубопроводе на участке подогрева жидкости, температура смешанной воды.

(15)

(16)

Подставим (15) в (14):

 

За 1 секунду через трубопровод  проходит   воды, определим температуру смешения жидкости:

;

.

С помощью программы «Microsoft Office Excel 2007» подставим и построим график зависимости температуры смешения жидкости от времени :

Таблица 3.

, ч

, с

, ч

, с

0,00

1,00

20,07

10,67

38400,00

77,31

0,17

600,00

35,03

21,33

76800,00

78,63

0,33

1200,00

44,02

42,67

153600,00

79,31

0,67

2400,00

54,30

85,33

307200,00

79,65

1,33

4800,00

63,65

170,67

614400,00

79,82

2,67

9600,00

70,53

341,33

1228800,00

79,99

5,33

19200,00

74,86

     

 

 


 

 

 

 

 

 

  1. Рисунок 3. «График зависимости температуры смешения жидкости от времени » 
    Раздел VI «Определение диаметра трубопровода с учетом нагрева жидкости»

Расчет производим аналогично разделу II:

    1. Расчет диаметра для участка №1:

Пусть ,

Подставляя значение диаметра  в блок-схему II-2, получим погрешность  более 10%, поэтому реализуем алгоритм до нужного значения погрешности:

;

Проверим ограничения  для Re: 

(доквадратичный режим течения  ),

полученное значение входит в этот промежуток, тогда :

;        

;

;

    1. Расчет диаметра для участка №2 и №3 :

Пусть ,

Подставляя значение диаметра  в блок-схему II-2, получим погрешность  более 10%, поэтому реализуем алгоритм до нужного значения погрешности:

;

Проверим ограничения  для Re: 

(доквадратичный режим течения  ),

полученное значение входит в этот промежуток, тогда :

;        

;

;

Проверим погрешность  предполагаемых и рассчитанных диаметров:

 ;

.

Так как погрешность составляет меньше 10%, то принимаем диаметры по типоразмеру (Согласно Таблице 1):

 

 

 

  1. Раздел VII «Построение напорной и пьезометрической линий с учетом нагрева жидкости»

Таблица 4.

Расчетные сечения

Потери напора от питающего  резервуара до рассматриваемого сечения, м

Скоростной напор в  рассматриваемом сечении, м

   

Σ

1

0

0,244

0,24

0,244

2

5,40

0,029

5,43

0,114

3

3,90

0,017

3,91

0,114

4

3,12

0,057

3,17

0,114


 

Расчет Таблицы 4 произведен по средствам программы «Microsoft Office Excel 2007», опираясь на формулы, приведенные в разделе III курсового проекта.

  1. Потери по длине каждого расчетного участка:

№1:

;

Проверим ограничения  для Re: 

(доквадратичный режим течения  ),

полученное значение входит в этот промежуток, тогда :

;        

;

 .

№2 и №3:

;

Проверим ограничения  для Re: 

(доквадратичный режим течения  ),

полученное значение входит в этот промежуток, тогда :

;        

;

  ;

.

  1. Местные потери напора и скоростной напор в каждом сечении:

;    ;

;    ;

;   ;

;   .

 

  1. Раздел VIII

Задаваясь исходными и  расчётными данными разделов V и VI задания, определить:

  1. необходимую степень открытия задвижки для пропуска 0,75Q жидкости, определённого в разделе II по трубопроводу постоянного сечения;
  2. величину избыточного давления в сечении А–А (исходные данные раздела V);
  3. время выравнивания уровней жидкости в резервуарах (исходные данные раздела V).

Формула для расчета расхода  на участке с задвижкой:

 

По условию задачи необходимо найти степень открытия задвижки для пропуска 0,75Q жидкости. Диаметр  задвижки выразим из формулы расхода:

;

Величина  равна отношению площади перекрытия задвижки к площади сечения трубопровода :

 

Величина избыточного  давления жидкости в сечении А–А равна:

;

Время выравнивания уровней жидкости в резервуарах:

.

 

Заключение

При расчете курсового  проекта были просчитаны:

  1. Расход жидкости в трубопроводе методом задавания скорости её движения :

Без учета нагрева жидкости , .

С учетом нагрева жидкости . .

  1. Диаметр трубопровода аналитическим методом (согласно ГОСТу):

Без учета нагрева жидкости  , .

С учетом нагрева жидкости , .

  1. Рассчитана и построена напорная и пьезометрические линии.
  2. Необходимая степень закрытия задвижки:
  3. Величина избыточного давления в сечении А-А:

Без учета нагрева жидкости: ;

С учетом нагрева жидкости : ;

  1. Время выравнивания уровней жидкости в резервуарах:

Без учета нагрева жидкости : .

С учетом нагрева жидкости :

  1. Время полного нагрева жидкости  до температуры смешения  . .

 

Список используемой литературы

  1. Тимофеева А.С., Федина В.В. Справочник теплофизика-металлурга: уч.пособие.-Старый Оскол: Из-во кпц «Роса», 2008.-280с.
  2. Тимофеева А.С., Федина В.В. Металлургическая теплотехника: Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов, обучающихся по специальности «Металлургия».-Старый Оскол: СТИ НИТУ МИСиС,2012-32с.
  3. Кривандин В.А., Арутюнов В.А., Белоусов В.В. и др. Теплотехника металлургического производства. В 2х томах. Т.1 Теоретические основы: Учебное пособие для вузов-М.:МИСиС, 2002-343 с.
  4. Чугаев, Р.Р. Гидравлика / Р.Р. Чугаев. – М.-Л. : Госэнергоиздат, 1963. – С. 120 – 145, 149 – 160.
  5. Угинчус, А.А. Гидравлика и гидравлические машины / А.А. Угинчус. – Харьков : Изд-во Харьковского ун-та, 1970. – С. 161 – 194, 381 – 386.
  6. Бутаев, Д.А. Сборник задач по машиностроительной гидравлике / Д.А. Бутаев, З.А. Калмыкова,Л.Г. Подвидз и др. ; под. общ. ред. И.И. Куколевского и Л.Г. Подвидза. – М. : Машиностроение, 1981. –С. 146 – 187, 225 – 264.

 


Информация о работе Гидравлический расчет простого напорного трубопровода с различной температурой жидкости