Министерство образования и науки Украины
Национальная Металлургическая Академия Украины
Кафедра промышленной теплоэнергетики
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Гидрогазодинамика»
Разработал студент гр. ПТЭ-02-1
Зеркаль К.Г.
Руководитель работы
Мануйленко А.А.
Курсовая работа защищена с оценкой
г. Днепропетровск
2004г.
Задание на курсовую работу
Рассчитать и выбрать оптимальный диаметр трубопровода для
транспортировки воды от насоса Н до промышленной установки ПУ.
Определить толщину стенок труб, необходимые пьезометрические напоры у
насоса и на участках трубопроводов. Построить напорную характеристику
трубопровода и график пьезометрических напоров для приведенных условий:
;
согласно схеме установки (рис. 1.1.) длины участков трубопровода:
геометрические отметки точек:
местные сопротивления:
– 6 шт.
-задвижек Дудло: со степенью открытия 5/8 – на участке АВ –
1 шт.,
на участке ВС – 1шт.;
со степенью открытия 7/8 –
на участке СD – 1 шт.,
на участке DE – 1 шт.;
Рис. 1.1. Схема водоснабжения ПУ:
Н – насос, ПУ – промышленные установки
;
;
дней.
Теоретическая часть
По способам гидравлического расчета трубопроводы делят на две группы:
простые и сложные. Простым называют трубопровод, состоящий из одной
линии труб, хотя бы и различного диаметра, но с одним же расходом по
пути; всякие другие трубопроводы называют сложными.
При гидравлическом расчете трубопровода существенную роль играют
местные гидравлические сопротивления. Они вызываются фасонными частями,
арматурой и другим оборудованием трубопроводных сетей, которые приводят
к изменению величины и направления скорости движения жидкости на
отдельных участках трубопровода (при расширении или сужении потока, в
результате его поворота, при протекании потока через диафрагмы, задвижки
и т.д.), что всегда связано с появлением дополнительных потерь напора. В
водопроводных магистральных трубах потери напора на местные
сопротивления обычно весьма не велики (не более 10-20% потерь напора на
трение).
Основные виды местных потерь напора можно условно разделить на следующие
группы:
– потери, связанные с изменением сечения потока;
– потери, вызванные изменением направления потока. Сюда относят
различного рода колена, угольники, отводы, используемые на
трубопроводах;
– потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного
типа (вентили, краны, обратные клапаны, сетки, отборы, дроссель-клапаны
и т.д.);
– потери, связанные с отделением одной части потока от другой или
слиянием двух потоков в один общий. Сюда относятся, например, тройники,
крестовины и отверстия в боковых стенках трубопроводов при наличии
транзитного расхода.
3. Определение оптимального диаметра трубопровода.
3.1. Для определения оптимального диаметра трубопровода задаемся рядом
значений скорости движения жидкости (от 0,5 до 3,5 м/с) и вычисляем
расчетные диаметры труб по формуле:
Результаты расчета для всех принятых значений скорости приведены в
таблице 3.1.
Таблица 3.1.
Диаметры труб для различных значений скорости движении жидкости
Скорость движения
, м 0,297 0,210 0,172 0,149 0,133 0,121 0,112
вычисляем приведенные затраты на один год по формуле:
,
– эксплуатационные затраты, включающие амортизационные отчисления,
стоимость электроэнергии, обслуживания, текущих расходов
и др., грн.;
– капитальные затраты, грн.;
0,2 – нормативный коэффициент.
Стоимость обслуживания и текущих расходов примерно одинакова для труб
разного диаметра. Поэтому эксплутационные затраты принимаем равными
сумме амортизационных отчислений и стоимости электроэнергии:
.
:
.
Примерная цена 1 т труб принимается равной 1300 грн. Тогда стоимость
будет равна:
,
– масса труб, т.
Масса труб определяется по формуле:
,
– принятая толщина стенки трубы;
;
.
Стоимость монтажа трубопроводов принимаются равной, примерно 30%
стоимости труб:
, грн.
Амортизационные отчисления для каждого значения диаметра трубопровода
вычисляются по формуле:
,
лет – срок службы труб.
Стоимость электроэнергии определяется по формуле:
,
где 0,16 – стоимость 1 кВт?ч электроэнергии, грн.;
– мощность потока, кВт.
Мощность потока вычисляется по формуле:
,
,
,
;
, равное
,
;
;
– сумма коэффициентов местных сопротивлений.
):
Определение массы труб в тоннах:
т.
3.3.2. Определение стоимости труб:
грн.
3.3.3. Определение стоимости монтажа трубопровода:
грн.
3.3.4. Определение капитальных затрат:
грн.
3.3.5. Определение амортизационных отчислений:
грн.
3.3.6. Определение коэффициента гидравлического трения по формуле
Прандтля-Никурадзе:
,
– эквивалентная шероховатость труб (принимаем 0,4 мм).
3.3.7. Определение удельного сопротивления по длине:
.
3.3.8. Определение удельного местного сопротивления:
.
3.3.9. Определение сопротивления трубопровода:
3.3.10. Определение максимального напора, создаваемого насосом:
3.3.11. Определение мощности потока:
кВт.
3.3.12. Определение стоимости электроэнергии:
грн.
2.3.13. Определение эксплуатационных затрат:
грн.
3.3.14. Определение приведенных затрат в расчете на год:
грн.
):
т
грн.
грн.
грн.
грн.
кВт.
грн.
грн.
грн.
)
т.
грн.
грн.
грн.
$
(
2
4
:
~
?
?
®
¶
1/4
3/4
A
o
oe
o
~?a?
?
&
(
*
,
.
0
2
4
6
8
:
?
‚
„
†
?
?
®
1/4
3/4
A
oe
o
uoooooooooooooooooooaeUI
?
&
gdAW3
o
??
j?
????????Д3
$’$(%*%0%uoioioueaeaeYOeYOeYNENENA3/4A?A??????!?!????•?•?•?•?•
gd%j?
gd4\?
?
d@
d@
2 2o2P3~3?3oeaUeUeUeUeUeEUe?Ue?UeUe¤?Ue
gdE\M
???
j
грн.
кВт
грн.
грн.
грн.
):
т.
грн.
грн.
грн.
грн.
кВт
грн.
грн.
грн.
):
т.
грн.
грн.
грн.
грн.
кВт
грн.
грн.
грн.
):
т.
грн.
грн.
грн.
грн.
кВт
грн.
грн.
грн.
):
т.
грн.
грн.
грн.
грн.
кВт
грн.
грн.
грн.
Таблица 3.2.
Варианты значений скорости движения жидкости, диаметра
труб и соответствующих им затрат
№ ва-
риан-та Скорость движения
жидкости
Диаметр
труб,
1 0,5 0,297 161472 16148,2 29065,4 45213,6 77510,0
2 1,0 0,210 114967 11496,7 33161,6 44658,3 67651,8
3 1,5 0,172 94360 9436,0 42370,5 51806,5 70678,6
4 2,0 0,149 82076 8207,6 58176,0 66383,6 82798,8
5 2,5 0,133 73693 7369,3 81888,2 89257,5 103996,0
6 3,0 0,121 67505 6750,5 114703,7 121454,2 134955,1
7 3,5 0,112 62695 6269,5 157737,2 164006,7 176545,8
, которые приведены на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Графическое определение оптимального диаметра трубопровода
.
.
3.4. Проверка толщины труб по максимальному пьезометрическому
напору.
3.4.1. Максимальный пьезометрический напор имеет место в точке А
трубопровода и равен:
.
3.4.2. Определение сопротивления трубопровода для выбранного
стандартного диа- метра труб:
м в.ст.
3.4.3. Определение максимального давления в точке А:
.
МПа.
3.4.4. Минимально допустимое значение толщины труб определяем по
формуле:
, м,
=380 МПа);
.
Определение пьезометрического и полного напоров
в конечных точках трубопровода А и Е
4.1.1. Пьезометрический напор в точке А:
,
– оптимальная скорость движения жидкости, равная
4.1.3. Пьезометрический напор в точке Е равен свободному напору:
4.1.4. Полный напор в точке Е:
) и протяженности участков между этими точками откладываем их значение
в определенном масштабе от плоскости сравнения (0-0) и строим линию
геометрических напоров. Аналогично, откладывая значения полных и
пьезометрических напоров в точках А и Е трубопровода и соединяя их
вершины прямыми линиями, получим линии полного и статического напоров.
Пьезометрические напоры в точках В, С, D определяются графическим
методом как разность между статическим и геометрическим напорами в
соответствующих точках. Изменение напоров по длине трубопроводов
представлено на рис 4.1.
Рис. 4.1. График изменения напоров по длине трубопровода
Построение напорной характеристики трубопровода
Уравнение напорной характеристики рассматриваемого трубопровода имеет
вид:
– геометрическая высота, м;
.
Задаваясь 5-6 произвольными значениями расхода жидкости Q от 0 до
заданного максимального значения, вычисляем Н и строим характеристику
трубопровода.
В табл. 5.1. приведены значения Н при различных расходах жидкости.
Таблица 5.1.
72,0 72,8 75,0 80,8 89,7 103,7
Напорная характеристика трубопровода представлена на рис 5.1.
Рис 5.1. Напорная характеристика трубопровода
Вывод
7. Литература
1. Альтщуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравлика и
аэродинамика. М.: Стройиздат, 1987.- 410 с.
2. Чугаев Р.Р. Гидравлика. Л.: Энергоиздат, 1982.- 672с.
3. Альтщуль А.Д., Калицун В.И., и др. Примеры расчетов по гидравлике.
М.: Стройиздат, 1976.- 256 с.
4. Большаков В.А., Константинов Ю.М. и др. Справочник по гидравлике.
К.: Вища школа, 1984.-224 с.
5. Борисов С.Н., Даточный В.В. Гидравлический расчет газопроводов. М.:
Энергия, 1972.
PAGE 10
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
