Истечение жидкости из насадков
Указания для решения задачи № 20.
Насадком называется коротая трубка, плотно присоединенная к отверстию в тонкой стенке, длина которой равна 3-4 диаметрам.
В зависимости от формы насадки делятся на цилиндрические, конические сходящиеся, конические расходящиеся и коноидальные. В зависимости от расположения по отношению к тонкой стенке насадки могут быть внешние и внутренние.
Расход при истечении жидкости из насадков определяется по формуле (3.9 - 6).
Значения коэффициентов сжатия, скорости и расхода для насадков различных типов приведены в табл. (3.9 – 2).
Таблица 3.9 - 2
| Тип насадка | Коэффициенты | ||
| ε | φ | μ | |
| Внешний цилиндрический | 1 | 0,82 | 0,82 |
| Внутренний цилиндрический | 1 | 0,71 | 0,71 |
| Конически сходящийся (угол конусности β=130) | 0,985 | 0,96 | 0,945 |
| Конически расходящийся (угол конусности β=50) | 1 | 0,475 | 0,475 |
| коноидальный | 1 | 0,97 | 0,97 |
При истечении жидкостей из насадков на некотором расстоянии от входа создается область пониженного давления. Величина вакуума в насадке является функцией напора и может быть определена для внешнего цилиндрического насадка так:
. (3.9 - 12)
ПРИМЕР
Из трех баков вытекает с постоянным напором Н = 4 м нефть: а) через отверстие, б) через наружный цилиндрический насадок и в) через наружный конически расходящийся насадок (при угле конусности 60 и длине 40 см). Определить расход нефти Q для всех трех случаев, если диаметр конически расходящегося насадка d = 20 см.
|
|
|
Решение
Для случаев а) и б):
,
а для конически расходящегося насадка
;
диаметр выходного отверстия этого насадка:
dк.р.=d + 2 ∙ 0,4 tg 
=0,2+2 ∙ 0,4 ∙ 0,052 = 0,24 м
Коэффициент расхода μ будет иметь для данных случаев разное значение: для отверстия μ=0,62, для наружного цилиндрического насадка μ=0,82 и для конически расходящегося насадка μ=0,48.
Расчеты длинных трубопроводов и сетей
Расчет длинных трубопроводов
Методические указания для решения контрольной задачи №22 и 23
Гидравлический расчет длинных трубопроводов основан на уравнении Д. Бернулли, при этом не учитываются (ввиду их малой величины) местные потери и скоростные напоры. Используются различные методы расчета длинных трубопроводов и сетей: с использованием удельных сопротивлений S0 или расходных характеристик (модулей расхода) труб, метод эквивалентных отверстий (W0) и другие.
Задачей расчета трубопроводов могут быть:
1) определение расхода Q при известном напоре в начале Н1 и конце трубопровода Н2 и его конструкции (d, l, местные сопротивления);
|
|
|
2) Определение необходимого напора в начале трубопровода (т.е. расчет гидравлического сопротивления трубопровода) при заданном расходе и известной конструкции трубопровода;
3) Определение диаметров труб при заданных схеме и длине трубопровода, расходе жидкости и располагаемом напоре.
Потери напора по длине при постоянном диаметре трубопровода могут быть определены:
. (3.10 - 1)
Здесь 
- удельное сопротивление, определяемое для стальных и чугунных труб по табл. 3.10 – 1.:
Таблица 3.10. – 1
| d, мм | S0, сек2/м6, для труб | d, мм | S0, сек2/м6, для труб | ||
| стальных | чугунных | стальных | чугунных | ||
| 75 | –– | 1709 | 400 | 0,206 | 0,223 |
| 100 | 267 | 368 | 500 | 0,062 | 0,068 |
| 125 | 106 | 111 | 600 | 0,024 | 0,026 |
| 150 | 45,0 | 41,8 | 700 | 0,0115 | |
| 175 | 19,0 | –– | 800 | 0,00566 | |
| 200 | 9,27 | 9,03 | 900 | 0,00303 | |
| 225 | 4,82 | –– | 1000 | 0,00174 | |
| 250 | 2,58 | 2,75 | 1200 | 0,00066 | –– |
| 300 | 0,94 | 1,03 | 1400 | 0,00029 | –– |
Примечание. В таблице приведены данных для труб, работающих в квадратичной области сопротивления при скорости воды более 1,2 м/с.
l – длина трубопровода;
Нн и Нк – пьезометрические напоры в начале и в конце трубопровода, определяемые по формуле:
|
|
|
, (3.10 - 2)
где z – геодезическая отметка какой-либо точки трубопровода;
p – избыточное давление в этой точке.
Местные потери напора можно приближенно учесть увеличением расчетной длины трубопровода на 10%.
При расчете простых длинных трубопроводов обычно бывает неизвестной одна величина (чаще всего Нн или Q или d = f (S0)), которая легко может быть определена по зависимости (3.10. - 1).
При проектировании новых трубопроводов могут быть неизвестны две величины – напор в начальной точке и диаметр. В этом случае задаются диаметром трубопровода в зависимости от расхода и рекомендуемых (по экономическим соображениям) предельных скоростей по формуле:
. (3.10 - 3)
Предельные скорости в трубопроводах могут быть приняты следующие:
Vпр = 0,7 – 1,0 м/сек при Q = 6 – 50 л/сек (для малых диаметров);
Vпр = 1,0 – 1,4 м/сек при Q = 50 – 1200 л/сек (для больших диаметров).
Для ориентировочных подсчетов Vпр = 1,0 м/сек.
Если на участке трубопровода производится непрерывная раздача воды по пути. То расчетный расход принимается равным:
Qр = Qтр + 0,55 Qпут , (3.10 - 4)
|
|
|
Здесь Qтр – транзитный расход, проходящий по всей длине трубопровода;
Qпут - путевой расход (непрерывная раздача) на участке;
Qпут= q0 l , (3.10 - 5)
где q0 – удельный путевой расход на 1 пог. м трубопровода.
При расчете трубопроводов, имеющих ряд последовательных участков с разными диаметрами, длинами и расходами, потери напора определяются как сумма потерь на отдельных участках зависимости:
. (3.10 - 6)
Трубопроводы, имеющие параллельные ответвления с общими узловыми точками в их конце и начале (рис. 3.10 - 1), рассчитываются с учетом того, что потери напора по всем участкам одинаковы, а сумма расходов равна общему расходу, т.е.:
Из этих уравнений определяются расходы в каждой ветви, а затем и потери напора.
Для расчета длинных трубопроводов применяется также формула:
, (3.10 - 8)
где 
- пьезометрический уклон, т.е. потеря напора на единицу длины трубопровода.
К – расходная характеристика, зависящая. Как и удельное сопротивление S0, в основном от диаметра материала и состояния поверхности трубы.
Расходная характеристика К определяется по таблицам в зависимости от диаметра трубопровода d и абсолютной шероховатости ∆.
Потери напора в трубопроводе составленном из n последовательно соединенных труб различного диаметра определяется в зависимости:
, (3.10 - 9)
где Н – располагаемый напор в м;
Q – расход жидкости через трубопровод в м3/сек;
l1 и К1 – соответственно длина и расходная характеристика трубопровода.
Расход жидкости в i-ой ветви параллельного соединения труб в трубопроводе равен:
. (3.10 - 10)
Полный расход в трубопроводе параллельного соединения труб равен:
. (3.10 - 11)
При расчете трубопроводов методом эквивалентных отверстий площадь эквивалентного отверстия ωi для данной трубы (определенною диаметра d) вычисляется по формуле:
, (3.10 - 12)
где l, d, λ, ζ – длина, диаметр, коэффициент сопротивления трения (λ≈0,03) и коэффициенты местного сопротивления трубы (берутся по справочнику или в разделе 6);
μ – коэффициент расхода через отверстие (μ≈0,62).
В этой формуле единица (1) в знаменателе под корнем –только для концевой трубы.
При параллельном соединении труб площади заменяющих их эквивалентных отверстий суммируются по формуле:
ω1+2 = ω 1 + ω 2 (3.10 - 13)
при последовательном:
. (3.10 – 13а)
ПРИМЕРЫ
1. Определить диаметр стального трубопровода для подачи 15 л/сек воды от водонапорной башни В до предприятия А (рис. 3.10 - 2) при длине трубопровода l = 1000 м, отметке уровня воды в башне НВ = 32,00 м, геодезической отметке в конце трубопровода zА = 2,00 м и свободном напоре НСВ ≥ 12,00 м.
Задачу решаем с помощью удельных сопротивлений S0.
Решение
1) Из формулы (3.10 - 1) находим необходимое удельное сопротивление трубы:
2) по таблице 3.10 – 1 принимаем диаметр трубопровода d = 150 мм (ближайший больший), которому соответствует S0 = 45 сек2/м6;
3) уточним напор в конце трубопровода:
НВ = НА – S0Q2l = 32,00 – 45 ∙ 0,0152 ∙ 1000 = 21,90 м;
4) свободный напор в конце трубопровода:
НСВ = НА –zA = 21,90 – 2,00 = 19,90 м > 12,00 м;
5) для уменьшения излишнего запаса в свободном напоре часто разбивают трубопровод на 2 участка с разными диаметрами. Принимаем диаметры участков d1 = 150 мм и d2 = 125 мм (S0 = 106 сек2/м6) и, обозначив длины участков l1 и l2 = l – l1, получим
НА - НВ = S01Q2l1 + S02Q2 (l - l1)
или
32,00 – (2,00 + 12,00) = 45 ∙ 0,0152l1 + 106 ∙ 0,0152 (1000 - l1)
Отсюда l1 = 425 м.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1306; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!