Тема: Истечение нефтепродукта из емкости или трубопровода при его повреждении
Задание: Решить три задачи №1, №2, №3; скопировать и отправить в систему для проверки
Сначала приводится пример решения задачи, затем идет задача, которую вам нужно решить. Данные необходимо взять из таблиц согласно своему варианту, по номеру зачетной книжки.
Тема: Гидравлический расчет сложных нефтепродуктопроводов графоаналитическим способом
Пример 1. По трубопроводу (см. рисунок 15, а) перекачивается нефть (ρ = 900 кг/м3 , ν = 2∙10-4 м2/с) с расходом Q = 50 дм3/c.
Определить относительное изменение потерь напора на участке А – В = 5 км (d1 = 200 мм), если к нему подключить лупинг той же длины (d2 = 260 мм). Трубы сварные новые, местными сопротивлениями пренебречь.
а – трубопровод с замкнутым ответвлением (лупингом), б – трубопровод с разомкнутыми ответвлениями
Рисунок 15 - Схемы сложных трубопроводов
Решение.
1. Определим потери напора на участке А – В до подключения к нему лупинга.
= 
= 1,59 м/с,
Re = 
= 
= 1590;
h = λ 
= 
= 129,5 м.
2. Найдем соотношение между Q 1 и Q 2 после подключения лупинга.
Режим движения в трубах должен остаться ламинарным.
С учетом ламинарного режима имеем:
hA – B = 
= 
,
или, проведя сокращения и заменив ν1 на Q 1, а ν2 на Q 2, получим:
|
|
|
= 
, откуда
Q 1 = 
= 
Q 2 = 0,35 
Q 2.
3. Определим Q1 и Q2 и проверим правильность предположения о ламинарном режиме движения
Q = Q 1 + Q 2 = 0,35 Q 2 + Q 2 = 1,35 Q 2 ,
откуда
Q 2 = 
= 
= 37 дм3/с;
Q 1 = 0,35 Q 2 = 13 дм3/с;
Re1 = 
= 
= 413;
Re2 = 
= 
= 906;
Предположение о ламинарном течении подтвердилось.
4. Определим потери напора во всем разветвлении через потери напора в лупинге. По формуле
hA - B = 
= 
= 33,6 м.
5. Вычислим относительное изменение потерь напора
= 
= 3,85.
Следовательно, после подключения лупинга потери напора на участке А-В уменьшились почти в 4 раза.
При графоаналитическом способе решения строят гидравлические характеристики для каждой из параллельных ветвей и, исходя из соотношений, путем сложения абсцисс для ряда точек этих кривых, получают гидравлическую характеристику всего разветвленного участка. Для схемы трубопровода на рисунке 15, а такое построение показано на рисунке 16.
Рисунок 16 - Характеристика сложного трубопровода, имеющего замкнутое ответвление
При разомкнутом разветвлении из одного узла (точки соединения разветвляющихся участков трубопровода) решение задачи можно получить, если для каждой из ветвей составить уравнение Бернулли, выбрав сечений в их начале и конце. Например, для ветвей DE и DF (см. рисунок 15, б), сходящихся в угле D, такие уравнения будут иметь вид
|
|
|
zD – zE + 
= hD - E и zD – zF + 
= hD - F .
Так как zDи рD в этих уравнениях общие, то, разрешив уравнения относительно 
и приравняв, можно найти или расходы, идущие в каждую ветвь (QE и QF в данном примере, если известно Q = QE + QF), или, при заданных расходах, требуемые диаметры труб каждой из ветвей.
Задача 1. По трубопроводу (см. рисунок 15, а) перекачивается нефть (ρ = 900 кг/м3 , ν = 2∙10-4 м2/с) с расходом Q дм3/c.
Определить относительное изменение потерь напора на участке А – В = 5 км, где d1 мм известен, если к нему подключить лупинг той же длины d2 мм. Трубы сварные новые, местными сопротивлениями пренебречь. Необходимые данные взять из таблицы 1.
Таблица 1 - Данные к задаче 1.
| № вар. | Расход Q , м3/c | d 1, м | d2, м | № вар | Расход Q , м3/c | d 1, м | d2, м |
| 1 | 30 | 180 | 240 | 14 | 40 | 190 | 270 |
| 2 | 40 | 190 | 250 | 15 | 60 | 210 | 280 |
| 3 | 60 | 210 | 230 | 16 | 30 | 220 | 230 |
| 4 | 30 | 220 | 270 | 17 | 40 | 180 | 240 |
| 5 | 40 | 180 | 280 | 18 | 60 | 190 | 250 |
| 6 | 50 | 190 | 230 | 19 | 30 | 210 | 270 |
| 7 | 30 | 210 | 240 | 20 | 40 | 220 | 280 |
| 8 | 40 | 220 | 250 | 21 | 60 | 180 | 230 |
| 9 | 60 | 180 | 270 | 22 | 30 | 190 | 240 |
| 10 | 30 | 190 | 280 | 23 | 40 | 210 | 250 |
| 11 | 40 | 210 | 230 | 24 | 60 | 220 | 270 |
| 12 | 60 | 220 | 240 | 25 | 30 | 180 | 280 |
| 13 | 30 | 180 | 250 | 26 | 40 | 190 | 290 |
Тема: Истечение нефтепродукта из емкости или трубопровода при его повреждении
|
|
|
Пример 2. При исследовании истечения воды в атмосферу из круглого отверстия в тонкой стенке (см. рисунок 17) диаметром d =20 мм из резервуара глубиной H =2 м с избыточным давлением на поверхности p 1н =10 кПа замерен диаметр струи dc =15,7 мм и время наполнения мерного 10-литрового сосуда t =6,9 c.
Определить коэффициенты истечения ε, φ, μ и коэффициент сопротивления ζ отверстия в тонкой стенке.
Рисунок 17 - Схема истечения жидкости из резервуара через малое
отверстие в тонкой стенке
Решение:
Находим
- коэффициент сжатия струи
- расход
- действительную скорость истечения
- теоретическую скорость
.
Определяем коэффициент скорости
|
|
|
и коэффициент расхода по формуле
Коэффициент сопротивления ζ связан с коэффициентом скорости соотношением
Считая α=1, будем иметь
Задача 2. При исследовании истечения воды в атмосферу из круглого отверстия в тонкой стенке (см. рисунок 17) диаметром d , мм из резервуара глубиной H ,м с избыточным давлением на поверхности p 1н ,кПа замерен диаметр струи dc ,мм и время наполнения мерного 10-литрового сосуда t , c.
Определить коэффициенты истечения ε, φ, μ и коэффициент сопротивления ζ отверстия в тонкой стенке. Необходимые данные взять из таблицы 2.
Таблица 2. - Данные к задаче 2
| № вар. | Н, м | d, м | dс, мм | p 1н , кПа | t ,cек | № вар. | Н, м | d, м | dс, мм | p 1н , кПа | t ,cек |
| 1 | 3 | 15 | 13,7 | 8 | 7,2 | 14 | 4 | 17 | 14,1 | 9 | 7,3 |
| 2 | 4 | 16 | 13,6 | 9 | 7,3 | 15 | 3 | 18 | 14,2 | 8 | 7,2 |
| 3 | 3 | 17 | 14,5 | 8 | 7,2 | 16 | 4 | 19 | 14,3 | 9 | 7,3 |
| 4 | 4 | 18 | 14,6 | 9 | 7,3 | 17 | 3 | 21 | 14,5 | 8 | 7,2 |
| 5 | 3 | 19 | 14,7 | 8 | 7,2 | 18 | 4 | 22 | 14,6 | 9 | 7,3 |
| 6 | 4 | 21 | 14,8 | 9 | 7,3 | 19 | 3 | 23 | 14,7 | 8 | 7,2 |
| 7 | 3 | 22 | 14,9 | 8 | 7,2 | 20 | 4 | 24 | 14,8 | 9 | 7,3 |
| 8 | 4 | 23 | 13,8 | 9 | 7,3 | 21 | 3 | 25 | 14,9 | 8 | 7,2 |
| 9 | 3 | 24 | 13,9 | 8 | 7,2 | 22 | 4 | 26 | 13,2 | 9 | 7,3 |
| 10 | 4 | 25 | 15,1 | 9 | 7,3 | 23 | 3 | 18 | 13,4 | 8 | 7,2 |
| 11 | 3 | 26 | 15,3 | 8 | 7,2 | 24 | 4 | 19 | 13,5 | 9 | 7,3 |
| 12 | 4 | 15 | 15,2 | 9 | 7,3 | 25 | 3 | 24 | 13,6 | 8 | 7,2 |
| 13 | 3 | 16 | 15,4 | 8 | 7,2 | 26 | 4 | 25 | 13,7 | 9 | 7,3 |
Пример 3. Определить расходы воды, вытекающей из открытого бака в атмосферу по трубе переменного сечения под действием постоянного напора Н=3 м (рисунок 18). Длины участков и их диаметры соответственно равны: l 1 =5м, d 1 =70мм, l 2 =10м, d 2 =50мм. Коэффициенты гидравлического сопротивления принять: λ1=0,02, λ2=0,025, коэффициенты местных потерь: выхода из бака в трубу ζвых=0,5, поворота ζп=0,3, вентиля ζв=3.
Рисунок 18 к примеру 3
Решение:
Расход можно найти по формуле:
где μ- коэффициент расхода системы, определяемый по формуле
в которой все коэффициенты должны быть приведены к скоростному напору на выходе.
Потеря напора на первом участке должна быть представлена в виде
где S1=πd12/4 ; S2=πd22/4.
Тогда
.
Задача 3. Определить расходы воды, вытекающей из открытого бака в атмосферу по трубе переменного сечения под действием постоянного напора Н, м (рисунок 18). Длины участков и их диаметры соответственно равны: l 1 ,м, d 1 , мм, l 2 , м, d 2 ,мм. Коэффициенты гидравлического сопротивления принять: λ1, λ2, коэффициенты местных потерь: выхода из бака в трубу ζвых=0,5, поворота ζп=0,3, вентиля ζв=3. Необходимые данные взять из таблицы 3.
Таблица 3 – Данные к задаче 3
| № вар. | Н, м | l 1, м | d1, мм | l 2 ,м | d2, мм | λ1 | λ2 |
| 1 | 2 | 3 | 50 | 7 | 40 | 0,02 | 0,025 |
| 2 | 4 | 4 | 55 | 8 | 45 | 0,02 | 0,025 |
| 3 | 5 | 6 | 60 | 9 | 55 | 0,02 | 0,025 |
| 4 | 2 | 7 | 65 | 11 | 60 | 0,02 | 0,025 |
| 5 | 4 | 8 | 75 | 12 | 65 | 0,02 | 0,025 |
| 6 | 5 | 9 | 80 | 13 | 40 | 0,02 | 0,025 |
| 7 | 2 | 3 | 85 | 7 | 45 | 0,02 | 0,025 |
| 8 | 4 | 4 | 50 | 8 | 55 | 0,02 | 0,025 |
| 9 | 5 | 6 | 55 | 9 | 60 | 0,02 | 0,025 |
| 10 | 2 | 7 | 60 | 11 | 65 | 0,02 | 0,025 |
| 11 | 4 | 8 | 65 | 12 | 45 | 0,02 | 0,025 |
| 12 | 5 | 9 | 75 | 13 | 40 | 0,02 | 0,025 |
| 13 | 2 | 3 | 50 | 7 | 55 | 0,02 | 0,025 |
| 14 | 4 | 4 | 55 | 8 | 65 | 0,02 | 0,025 |
| 15 | 5 | 6 | 60 | 9 | 60 | 0,02 | 0,025 |
| 16 | 2 | 7 | 65 | 11 | 45 | 0,02 | 0,025 |
| 17 | 4 | 8 | 75 | 12 | 55 | 0,02 | 0,025 |
| 18 | 5 | 9 | 55 | 13 | 65 | 0,02 | 0,025 |
| 19 | 2 | 3 | 60 | 7 | 40 | 0,02 | 0,025 |
| 20 | 4 | 4 | 60 | 8 | 55 | 0,02 | 0,025 |
| 21 | 5 | 6 | 75 | 9 | 65 | 0,02 | 0,025 |
| 22 | 2 | 7 | 55 | 11 | 60 | 0,02 | 0,025 |
| 23 | 4 | 8 | 65 | 12 | 60 | 0,02 | 0,025 |
| 24 | 5 | 9 | 75 | 13 | 55 | 0,02 | 0,025 |
| 25 | 2 | 3 | 65 | 7 | 50 | 0,02 | 0,025 |
| 26 | 4 | 4 | 75 | 8 | 45 | 0,02 | 0,025 |
Устно ответить на контрольные вопросы
(письменно отвечать не нужно)
1. Как определяется напор в сложных трубопроводах?
2. Как определяются коэффициенты истечения (сжатия струи, скорости, расхода)?
3. Какое отверстие называют затопленным?
4. Каковы особенности истечения жидкости через отверстие в толстой стенке?
5. Что такое насадок?
6. Какой напор жидкости называют переменным?
2. Что включает в себя расчет сложного трубопровода?
3. На какие соединения подразделяются сложные трубопроводы?
4.Что такое кривая потребного напора?
5. Как построить кривую потребного напора для трубопровода с последовательным соединением?
6. Как построить кривую потребного напора для трубопровода с параллельным соединением?
7. Что такое характеристическая кривая?
8. Как определить расход жидкости при последовательном соединении труб?
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 140; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!