Расчет гидравличесой системы трубопровода

    Трубопроводная  арматура – устройство, устанавливаемое на трубопроводах, агрегатах и предназначенное для управления (отключения, распределения, регулирования, сброса, смешивания, фазоразделения) потоками рабочих сред (жидкой, газообразной, газожидкостной, порошкообразной, суспензии и т. п.) путем изменения площади проходного сечения. Трубопроводная арматура характеризуется двумя главными параметрами: условный проход (номинальный размер) и условным (номинальным) давлением. Такие трубопроводные системы создают сопротивление пропуску воды, которое должно преодолеваться напором, создаваемым гидромашинами.

    Многообразие  гидромашин обслуживается широким  спектром различных систем водоснабжения, зависящих от нужд потребителя. На данный момент наибольше распространение  из гидромашин получили гидравлические насосы, так как без них не может  обойтись практически ни одна система  водоснабжения.

    По  способу подачи воды различают самотечные (гравитационные) и водопроводы с  механической подачей воды (с помощью  насосов). В данной работе рассматривается  система водоснабжения с механической подачей воды и производится расчет системы трубопроводов и подбирается  гидромашина исходя из полученных необходимых  требований напора и расхода. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Гидравлический  расчёт главной магистрали. Рассчитаем давления в характерных точках и на каждом участке, предварительно рассчитав и подобрав диаметры трубопроводов , (принимая скорости движения воды на главной магистрали , на ответвлениях ).

1.1. Используя  данные из задания, выбираем  в качестве главной магистрали 3- ий абонент.

1.1.1. Используя уравнение Бернулли, запишем  формулу для определения давления  в точке  , :

где - давление в третьем абоненте, ;

-потери давления на трение  и местные сопротивления                на 7ом участке,  ;

- разность геометрических высот  на 2ом участке и в точке  , ;

- плотность перемещаемой жидкости, ;

- потери на теплообмен, ;

- ускорение свободного падения,  .

1.1.2. Определяем диаметр трубопровода  , из уравнения неразрывности:                        

где - расход воды, , здесь и в дальнейшем подставляем в расчетные формулы в , т.е. ;

- скорость движения воды, , принимаем ;

- площадь живого сечения потока, ;

- диаметр трубы,  ;

По  ГОСТу принимаем диаметр     

Уточняем  скорость:

1.1.3. Определяем потери давления на  трение  , , по формуле:   

где - коэффициент гидравлического трения (Шифренсона), определяем по формуле Альдшуля.

Для ламинарного движения:

Для турбулентного движения:  

где - относительная шероховатость труб, , ( );

- диаметр трубы,  ;

- число Рейнольдса, определяем  по формуле: 

где - скорость движения воды, ;

- диаметр трубы,  ;

- кинематическая вязкость, , ( );

- турбулентное движение;

Тогда по формуле (5), имеем:

Определяем  потери давления на трение , , по формуле (3):

1.1.4. Определяем потери давления на  местные сопротивления  , , по формуле:

где - скорость движения воды, ;

- плотность перемещаемой жидкости, ;

- сумма коэффициентов местных  сопротивлений, определяемых по  ходу движения жидкости;

Тогда по формуле (7), имеем:

Итак, по формуле (1) находим:

1.1.5. Рассчитаем напор  в точке по формуле:      

где - плотность перемещаемой жидкости, ;

- ускорение свободного падения,  ;

Тогда:

 
 

1.2. Рассчитаем  участок 4-5.

1.2.1. Запишем формулу для определения  давления в точке  , : 

где -потери давления на 4-5-ом участках, ;

- разность геометрических высот  в точке  и в точке , ;

- плотность перемещаемой жидкости, ;

- ускорение свободного падения,  ;

_{-давление в точке  б ,м ;} 

1.2.2. Определяем диаметр трубопровода  , из уравнения неразрывности (формула 2).

 На 4-5ом участке: 

По  ГОСТу принимаем диаметр       

Уточняем  скорость:

1.2.3. Определяем потери давления на  трение  , , по формуле: 

где - коэффициент гидравлического трения (Шифренсона), определяем по формуле Альдшуля (4 или 5).

Число Рейнольдса, определяем по формуле (6):

- турбулентное движение;

Тогда по формуле (5), имеем:

Определяем  потери давления на трение , , по формуле (10):

1.2.4. Определяем потери давления на  местные сопротивления , по формуле (7):

На  4-5 участке:

где - скорость движения воды, ;

- плотность перемещаемой жидкости, ;

Итак, по формуле (9) находим:

                     1.3.2. Определяем диаметр трубопровода , из уравнения неразрывности (формула 2).

На 2ом участке:

По  ГОСТу принимаем диаметр       

Уточняем  скорость:

1.3.3. Определяем потери давления на  трение  , , по формуле: 

где - коэффициент гидравлического трения (Шифренсона), определяем по формуле Альдшуля (4 или 5).

Число Рейнольдса, определяем по формуле (6):

- турбулентное движение;

Тогда по формуле (5), имеем:

Определяем  потери давления на трение , , по формуле (13):

1.3.4. Определяем потери давления на  местные сопротивления  , , по формуле:

где - скорость движения воды, ;

- плотность перемещаемой жидкости, ;

- сумма коэффициентов местных  сопротивлений, определяемых по  ходу движения жидкости;

Тогда по формуле (14), имеем:

Итак, по формуле (12) находим:

1.4. Рассчитаем  давление перед насосом.

1.4.1. Запишем формулу для определения  давления перед насосом  , : 

где - атмосферное давление, ( );

-потери давления на трение  и местные сопротивления на 1ом  участке,  ;

- геометрическая высота в  точке  , ;

- плотность перемещаемой жидкости, ;

- ускорение свободного падения,  .

1.4.2. Определяем диаметр трубопровода  , .