Расчет гидродинамических сил в трубопроводе

Министерство образования  и науки Российской Федерации 

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

“Дальневосточный  федеральный университет”

(ДВФУ)

 

Инженерная школа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа по

гидромеханике

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                 

 

 

 

 

 

 

Владивосток

2011

 

Вариант №11

Задание: Определить расход жидкости через трубопровод, построить диаграмму Бернулли. Если считать, что уровень воды в резервуаре и избыточное давление постоянно, абсолютная эквивалентная зернистая шероховатость принимается 0,5мм при t = 15ºС, на середине пролета d₁ стоит задвижка.

 

 

 

Дано:

Pм = 1,1ат.=107,8кПа

H = 27,5 м

L1 = 55 м

L2 = 110 м

L3 = 220 м

d1 = 0,55 м

d2 = 1,1 м

d3 = 0,8 м

t = 15 ºС

k = 0,5 мм = 0,0005 м

ρв = 1000 кг/м3 =1,145·10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как движение жидкости в трубопроводе установившееся, значит используем уравнение Бернулли:

;

 

И уравнение неразрывности гидравлической формы:

 

 

Так как  неизвестна, значит, неизвестен режим движения жидкости. Считаем, что движение жидкости турбулентное, следовательно, α₁=α₂=1.

 

1. Выбираем плоскость сравнения, проходящую через нижнюю точку оси трубопровода.
2. Выбираем два расчетных сечения: сечение mm по поверхности воды в баке и сечение nn на конце трубопровода.

Сечение		P	Z
mm	0	Pa+Pизб	H
nn		Pa	0

height: 12pt; z-index: 0;">

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переписываем уравнение Бернулли:  

 

-удельная  потенциальная энергия затрачиваемая  на кинетическую энергию струи  и преодоление сопротивления потери напора

 

 

 

 

=0,5  , n-степень сужения

 

(табличное  значение)

 

                                                                                                                                                                   

                           

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

;      ; ;

 

                                                         

 

 

 

λ

- коэффициент  сопротивления трения, зависит от  числа Рейнольдса

 

В

п

е

р

в

о

м

п

р

и

б

л

и

ж

е

н

и

и

 

с

ч

и

т

а

е

м

,

ч

т

о

 

λ

 

з

а

в

и

с

и

т

 

т

о

л

ь

к

о

о

т

ш

е

р

о

х

о

в

а

т

о

с

т

и

.

 

По формуле Теплова:

где

k-высота бугорков;

     

r-радиус

 

Расход трубопровода 2-го сечения:

 

 

;  

 

 

 

 

 

Расход в первом приближении:

 

 

 

; λ₁=0,08

 

  ; λ₂=0,07

 

; λ₃=0,08

 

 

 

Расход ж

идкости в первом приближении:     

 

 

 

 

 

Число Рейнольдса на каждом участке:

 

 

 

 

 

Движение жидкости турбулентно

е.

 

По заданным

Re^I делаем II приближение Q_II.

 

 Уточняем 

λ₁, λ₂, λ₃:

 

;        k₁=0,1k- эквивалентная шероховатость

 

;   λ₁^II=7,27

 

 

;   λ₂^II=7,17672

 

 

;  λ₃^II=7,52

 

 

 

 

 

 

 

Расход жидкости во втором приближении:     

 

 

 

 

Число Р

ейнольдса на каждом  участке:

 

 

 

 

Определяем в характерных сечениях потери напора:

 

 

 

 

a-a

:         

 

b-b

:

 

c-c

:

 

d-d:

 

 

e-e

:

 

f-f

:

 

g-g

:

 

n-n

:

 

 

 

Проверка

: