Тема: Гидравлический расчет трубопроводов. Практическое занятие №4 (4 часа) Цель: рассмотреть алгоритм решения задач на расчет трубопроводов. Пример 1. Трубопровод диаметром d = 500 мм и длиной L = 1000 м наполнен водой при давлении 400 кПа, и температуре воды 5 0C. Определить, пренебрегая деформациями и расширением стенок труб, давление в трубопроводе при нагревании воды в нем до 15 0 w -6 0 -1 = 5,18 10-10 Па-1 = 150 10 С . t Решение. Находим объем воды в трубе при t = 5 0C 0,52 ; W = изменении температуры ; W = 196,25 объема воды 1000 = 196,25 м3 W при ; 10-6 = 0,29 м3;находим приращение давления в связи с увеличением 10 ; p = увеличения температуры 400 кПа + 2850 кПа = 3250 кПа = 3,25 МПа. 10-10) = 2850 кПа; давление в трубопроводе после Пример 2. Вязкость нефти, определенная по вискозиметру Энглера, составляет 8,5 0Е. Определить дина = 850 кг/м3. Решение. Находим кинематическую вязкость по формуле Убеллоде = (0,0731 8,5 – ; 10-4=6,14 10-5 м2/с; находим динамическую вязкость нефти 10850 = 0,052 Па с. Пример 3. Определить коэффициент динамической и кинематической вязкости воды, если шарик d=2 = 103 кг/м3 падает в воде с постоянной скоростью u = 0,33 м/с. Плотность = 103 кг/м3. Решение. При движении шарика в жидкости с постоянной скоростью сила сопротивления равняется весу шарика. Сила сопротивления определяется по формуле Стокса: . Вес шарика определяется по формуле . Так как G = F ,то . Следовательно, коэффициент динамической вязкости определится ; 103 9,81 (2 10-3)2 / (18 Коэффициент кинематической вязкости 0,33) = 0,008 Па с. ; = 0.008 / 103 10-6 м2/с. Пример 4. При гидравлическом испытании системы объединенного внутреннего противопожарного водоснабжения допускается падение давления в течение 10 мин. p = 4,97104 Па. Определ W при испытании системы вместимостью W = 80 м3. 1 5 10-10 Па-1. W определяем из формулы w= Решение ; 10-10 80 Пример 5 Определить ; 10-3 м3. 4 10 абсолютное и избыточное в точке А (рис. 2.8), расположенной в воде на глубине пьезометрическую высоту для точки А, если гидростатическое давление на поверхности гидростатическое давление , и абсолютное . Решение: Согласно основного уравнения гидростатики гидростатическое давление в точке А определится: абсолютное . Избыточное давление в точке А равно: Пьезометрическая высота для точки А равна: Можно отметить, что пьезометром удобно измерять только относительно малые давления, в противном случае требуется большая высота пьезометра, что неудобно в эксплуатации. Определить эти же величины U – образным манометром, заполненным ртутью. По поверхности раздела ртути и воды давления со стороны резервуара и открытого конца манометра будут одинаковы: Следовательно, избыточное давление в точке А уравновешивается весом столба ртути высотой над поверхностью раздела : Находим высоту ртутного столба : , где – плотность ртути. Пример 5. Определить давление в резервуаре подъема уровня и высоту в трубке 1, если показания ртутного манометра . Решение: Запишем условия равновесия для ртутного манометра для плоскости а) со стороны резервуара б) со стороны манометра , тогда 2 Таким образом, в резервуаре – вакуум, величина которого равна: Условия равновесия трубки 1 Пример 6. Рис.2.10. Определить манометрическое давление в трубопроводе А , если высота столба ртути по пьезометру 25 см. Центр трубопровода расположен на 40 см ниже линии раздела между водой и ртутью. Решение: Находим давление в точке В. Точка В расположена выше точки А на величину , следовательно, давление в точке В будет равно . В точке С давление будет такое же, как в точке В, то есть . Определим давление в точке C, подходя, справа . Приравнивая оба уравнения, получаем . Отсюда манометрическое давление . Пример 7. Определить избыточное давление воды в трубе по показаниям батарейного ртутного манометра Отметки уровней ртути от оси трубы: Плотность ртути , плотность воды . Решение: Батарейный ртутный манометр состоит из двух последовательно соединенных ртутных манометров. Давление воды в трубе уравновешивается перепадами уровней ртути, а так же перепадами уровней воды в трубках манометра. Суммируя, показания манометра от открытого конца до присоединения его к трубе получим: 3 Задачи для самостоятельного решения 1. Определить диаметр трубопровода и потери напора при следующих исходных данных: q= 67л/с, kэ=2 мм, Т= 100С, L = 1000 м. 2. Рассчитать прямоугольный канал при расходе 89 л/с, коэффициент шероховатости стенок 0.016. 3. Определить расход через отверстие d=2 см, при напоре 12 м. 4. Определить диаметр трубопровода и потери напора при следующих исходных данных: q= 0.12 м3/с, kэ=1.2 мм, Т= 100С, L = 2000 м. 5. Рассчитать прямоугольный канал при расходе 0.89 м3/с, коэффициент шероховатости стенок 0.016. 6. Определить расход через отверстие d=12 мм, при напоре 1.2 м. 7. Определить диаметр трубопровода и потери напора при следующих исходных данных: q= 167л/с, kэ=0.2 см, Т= 100С, L = 3000 м. 8. Рассчитать прямоугольный канал при расходе 189 л/с, коэффициент шероховатости стенок 0.02. 9. Определить расход через отверстие d=0.02 м, при напоре 2 м. 10. Определить диаметр трубопровода и потери напора при следующих исходных данных: q= 0.22 м3/с, kэ=1.2 мм, Т= 100С, L = 4000 м. 11. Рассчитать прямоугольный канал при расходе 0.19 м3/с, коэффициент шероховатости стенок 0.017. 12. Определить расход через отверстие d=22 мм, при напоре 2.5 м. 13. Определить диаметр трубопровода и потери напора при следующих исходных данных: q= 267л/с, kэ=2.1 мм, Т= 100С, L = 5000 м. 14. Рассчитать прямоугольный канал при расходе 289 л/с, коэффициент шероховатости стенок 0.016. 15. Определить расход через отверстие d=1 см, при напоре 22 м. 16. Определить диаметр трубопровода и потери напора при следующих исходных данных: q= 0.32 м3/с, kэ=1.2 мм, Т= 100С, L = 5000 м. 17. Рассчитать прямоугольный канал при расходе 0.289 м3/с, коэффициент шероховатости стенок 0.018. 18. Определить расход через отверстие d=21 мм, при напоре 12 м. 19. Определить диаметр трубопровода и потери напора при следующих исходных данных: q= 267л/с, kэ=2 мм, Т= 100С, L = 4000 м. 20. Рассчитать прямоугольный канал при расходе 389 л/с, коэффициент шероховатости стенок 0.026. 21. Определить расход через отверстие d=2.2 см, при напоре 2 м. 22. Определить диаметр трубопровода и потери напора при следующих исходных данных: q= 0.42 м3/с, kэ=1.2 мм, Т= 100С, L = 6000 м. 23. Рассчитать прямоугольный канал при расходе 0.389 м3/с, коэффициент шероховатости стенок 0.022. 24. Определить расход через отверстие d=1.2 мм, при напоре 12 м. 25. Определить диаметр трубопровода и потери напора при следующих исходных данных: q= 67л/с, kэ=2 мм, Т= 100С, L = 1000 м. 26. Рассчитать прямоугольный канал при расходе 89 л/с, коэффициент шероховатости стенок 0.016. 27. Определить расход через отверстие d=2 см, при напоре 12 м. 28. Определить диаметр трубопровода и потери напора при следующих исходных данных: q= 0.12 м3/с, kэ=1.2 мм, Т= 100С, L = 2000 м. 29. Рассчитать прямоугольный канал при расходе 0.89 м3/с, коэффициент шероховатости стенок 0.016. 30. Определить расход через отверстие d=12 мм, при напоре 1.2 м. 4