ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Определение расчетных расходов на участках

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Лабораторная работа №7

по курсу «Гидравлика»

«Гидравлический расчет системы водоснабжения»

Вариант 42

ОТЧЕТ

ЛР 290300.07.000 ОТ

Выполнил

Студент ПГС-11 Черёмушников А. А.

Проверил Яковенко В.П.

Работа принята с оценкой _________

Барнаул, 2004

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы:

- ознакомиться с методикой расчета гидравлических систем

Задача:

- определить расчетные расходы воды потребителей, расчетные расходы, скорости потока, диаметры и потери по длине на участках, потребный напор на входе в систему, построить пьезометрическую линию.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Основная задача гидравлического расчета – определение потерь напора на преодоление сил трения (потерь по длине) и местных сопротивлений (изменение направления и сечения потока, запорно-регулирующая арматура). При расчете так называемых "длинных" трубопроводов, где определяющими являются потери по длине, потерями на местных сопротивлениях обычно пренебрегают.

Основной расчетной зависимостью для определения потерь по длине является формула Дарси-Вейсбаха (первая гидравлическая формула):

(2.1)

где: L, d – длина и диаметр трубопровода;

V – скорость потока;

λ – коэффициент гидравлического трения, зависит от свойств жидкости, материала трубопровода (шероховатости стенок) и режима течения (числа Рейнольдса).

Однако при большой степени турбулизации потока, что соответствует режиму течения в большинстве систем водоснабжения, число Рейнольдса не влияет на величину коэффициента. Кроме того, скорость потока зависит от расхода и площади поперечного сечения трубопровода. Поэтому для стандартных диаметров трубопроводов из различных материалов были рассчитаны удельные сопротивления, то есть сопротивления движению потока на единице длины при единичном расходе:

(2.2)

Значения А приводятся в справочниках по гидравлическим расчетам. В результате формула для расчета потерь преобразуется к виду (вторая гидравлическая формула):

(2.3)

где: β – коэффициент, учитывающий скорость потока.

Однако величина коэффициента β близка к единице и в некоторых случаях его не применяют.

Q₃

3. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА И МЕТОДИКА РАСЧЕТА

Q₄

Q₈

3.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ

Определение среднесуточных расходов воды

[м³/сут]

Определение максимальных суточных расходов воды

[м³/сут]

Определение максимальных суточных расходов воды

[м³/сут]

где: α_час=2,5 – коэффициент часовой неравномерности потребления воды.

Определение максимальных секундных расходов воды

[м³/с]

3.2.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

от точки 6 до точек 8, 9, 10

Определение расчетных расходов на участках

[м³/с]

где: α_экв=0,55 – коэффициент учета неравномерности распределения расхода по длине трубопровода;

q=0,005 – равномерно-распределенный расход [л/с на пог. метр];

L_7-10 – длина участка 7-10 [м]

Определение расчетных диаметров трубопроводов

Задаемся расчетной скоростью потока в пределах (0,2…1,5) м/с. Пусть V_расч=1м/с. Из уравнения постоянства расхода получаем расчетную формулу:

Откуда

[м]

Определение стандартных диаметров трубопроводов и уточнение скоростей потока

Принимаем ближайший больший стандартный диаметр, при этом должно соблюдаться условие d_ст>=0,1 м и уточняем скорости.

[м/с]

Определение потерь напора по длине

Режим течения в трубопроводах считаем турбулентным, поэтому используют вторую гидравлическую формулу.

где: А – удельное сопротивление, определяется из таблицы В исходных данных;

L_уч – длина участка [м], определяется из таблицы А исходных данных.

3.3.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

от точки 1 до точки 6

Для данной схемы «точкой схода» является точка 6, к ней жидкость притекает с двух сторон.

Кольцевой участок преобразуем в 2 тупиковых, для чего т.6 делим на т.6'и т.6''. При этом расход воды на участке 6-7 делится на неравные части с условием, чтобы суммы расходов по условным участкам от т.2 до т.6 были примерно равны:

Q₆' = (Q₅ + Q₆'')

Значения Q₆' и Q₆'' определяем из совместного решения приведенных уравнений и уравнения Q₆' +Q₆'' = Q_6-7

После решения данных систем расчетные формулы принимают вид:

Q₆' = [Q_6-7 + Q₅ – Q₃ – Q₄]/2 [м³/с]

Q₆'' = Q _6-7 - Q₆' [м³/с]

Определение расчетных расходов

Q_4-6 = Q₆' [м³/с]

Q_3-4 = Q₄ + Q₆' [м³/с]

Q_2-3 = Q₃ + Q₄ + Q₆' [м³/с]

Q_2-6 = Q₆'' + Q₅ [м³/с]

Q_6-5 = Q₅ [м³/с]

Q_1-2 = Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q_6-7 [м³/с]

Определение расчетных и стандартных диаметров трубопроводов, уточнение скоростей потока и определение потерь напора по длине выполняем по тем же формулам, что и для участка от т.6 до тт.8,9,10.

Определение разности потерь напора по длине на кольцевом участке

После расчета потерь на участках необходимо проверить правильность предложенного разделения расхода воды на участке 6-7. Должно соблюдаться условие, что разность суммарных потерь от т.2 до т.6 по получившимся после преобразования ветвям по абсолютной величине не должна превышать 0,5 метра ([dh]<=0,5 м).

Величина разности потерь рассчитывается по следующей зависимости:

dh = (h_2-5 + h_5-6) – h_2-6 [м]

Если условие не выполняется, увеличиваем стандартный диаметр наиболее нагруженного участка ветви, имеющей большую сумму потерь по длине, до достижения заданной величины разности потерь.

3.4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОГО НАЧАЛЬНОГО НАПОРА

Для определения потребного напора необходимо определить диктующую точку, то есть потребителя, имеющего наибольшую сумму свободного напора, геодезической высоты и потерь напора от насоса (т.1) до потребителя. Очевидно, что это точка из числа наиболее удаленных.

Н_{расч8(9,10)} = z_8(9,10) + Н_св + h_1-8(9,10) [м]

Потери напора от насоса (т.1) до потребителя вычисляем по кратчайшему маршруту:

h_сум = h_1-2 + h_2-6 + h_6-7 + h_7-8(9,10) [м]

Расчетная зависимость получается из решения уравнения Бернулли для т.1 и диктующей точки. При расчете длинных трубопроводов скоростными напорами в начальной точке и на выходе пренебрегают, то есть считают V₁=0 и V_8(9-10)=0. В результате уравнение Бернулли принимает вид:

но , следовательно

H_нач = H_св + (z_8(9,10) - z₁) + h_1-8(9,10) [м]

3.5.ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОЙ ЛИНИИ

Это графическая зависимость, иллюстрирующая изменение пьезометрического напора гидравлической системы от т.1 до диктующей точки (т.т.8,9,10) по кратчайшему пути.

Пьезометрический напор в т.1 равняется сумме геодезической отметки начальной точки и начального напора. Пьезометрические напоры в последующих точках вычисляются как разность напора в предыдущей точке и потерь напора на участке между этими точками. Величины напоров записываются около узловых точек пьезометрической линии. Пьезометрический напор в диктующей точке должен равняться сумме свободного напора и геодезической отметки диктующей точки, величины которых заданы в исходных данных.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица А

Длины участков,метры
Вари-ант	1-2	2-3	3-4	4-6	2-6	2-5	5-6	6-7	7-8	7-9	7-10
						-

Таблица Б

Ср. суточные нормы потребления воды,лит./сутки

Потреби-тель №3

Потреби-тель №4

Потреби-тель №5

Потреби-тель №8

Потреби-тель №9

Потреби-тель №10

Таблица В

Стандартные диаметры и удельные сопротивления трубопроводов

Стальные

d,м

0,350

0,4342

0,300

0,9140

0,250

2,2270

0,200

6,8980

0,150

31,55

0,100

187,70

Равномерно-распределенный расход q = 0,005 л/с на пог.метр

Свободный напор в узловых точках Нсв = 5 м

Геодезические отметки узловых точек

z₁ = 0 м

z₈ = 4 м

z₉ = 6 м

z₁₀ = 8 м

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

					Таблица 5.1
Расчетные расходы потребителей

Q _ср.сут
Q_{макс.сут}
Q_{макс.час}	6.8	27.1	20.3	13.5	33.9	40.6
Q_расч	0.0019	0.0075	0.0056	0.0038	0.0094	0,0113

				Таблица 5.2
Гидравлический расчет от т.6 до тт. 8,9,10
		Участок 7-8	Участок 7-9	Участок 7-10	Участок 6-7
Q_расч , м³/с	0,0038	0,0094	0,0168	0,0344
d_расч , м	0,069	0,110	0,146	0,209
d_ст , м	начальн	0,1	0,15	0,15	0,25
уточнен			0.20	0.30
V , м/с	начальн	0,5	0,53	0,96	0,7
уточнен			0.54	0.5
A	начальн	187.7	31.55	31.55	2.227
уточнен			6.8980	0.9140
h_дл , м	начальн	1.22	3.62	13.36	0.79
уточнен			2.92	0.33

Q_6' =	0,0306	м³/с		Q_6'' =	0,0038	м³/с
							Таблица 5.3
Гидравлический расчет от т.1 до т. 6
		Уч-ок 4-6	Уч-ок 3-4	Уч-ок 2-3	Уч-ок 2-6	Уч-ок 6-5	Уч-ок 2-5	Уч-ок 1-2
Q_расч , м³/с	0.0306	0.0381	0.04	0,0094	0,0056	-	0.0494
d_расч , м	0.197	0,221	0,226	0,110	0,085	-	0.251
d_ст , м	начальн	0.200	0,250	0,250	0,150	0,100	-	0,300
уточнен	0.300	0.300	0.300			-
V , м/с	начальн	1.0	0.8	0.8	0,5	0.7	-	0.7
уточнен	0.44	0.54	0.7			-
A	начальн	6.8980	2.2270	2.2270	31.55	187.70	-	0.9140
уточнен	0.9140	0.9140	0.9140
h_дл , м	начальн	6.14	1.78	3.56	2.33	5.00	-	0.11
уточнен	0.81	0.63	1.36

							Таблица 5.4
Проверка разности потерь на кольцевом участке
	(h_2-3+h_3-4+ h_4-6)	h_2-6	[dh], м
начальные	11,48	2.37	9.11
уточненные	2.8	2.33	0,47

					Таблица 5.5
Расчет величины начального напора
		Наиболее удаленные потребители

h_1-8(9,10)	начальн	4.45	6.85	16.59
уточнен			5.69
H_расч , м	начальн	13.45	17.85	29.59
уточнен			18.69
Диктующ. точка	начальн
уточнен
H_нач , м	начальн
уточнен	18.7