Определение перепада отметок для перекачки воды

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Задача: Определить максимально необходимый перепад отметок H резервуаров I и II для перекачки воды с расходом Q=10 л/с по сифону (рис.5) из стальных труб длиной L=23 м и диаметром d=100 мм. В расчетах принять закон квадратичного сопротивления (коэффициент Дарси λ = 0,0421), расстояние до сечения 5-5 L =15 м и его возвышение над уровнем воды в I резервуаре z =3 м.

Дано: Q=10 л/с, L=23 м, d=100 мм, λ = 0,0421, 5-5 L =15, z =3 м.

Определить: максимально необходимый перепад отметок H.

Рисунок 5 – Расчётная схема

Решение

1) Перепад Н определяем с помощью уравнения Бернулли, составив его для сечений 1-1 и 2-2 по свободной поверхности воды в резервуарах относительно плоскости сравнений 0-0 совпадающей с сечением 2-2.

Если принять Z₁ = Н, Z₂ = 0, Р₁= Р₂= 0, V₁ = V₂ = 0, с учетом длины трубопровода и к-та Дарси:

Н = λ ∙ L ∙ h_f_.

2) Определим потерю энергии h_пот:

h_пот = ∑ h_L +∑ h_f

Потери на трение по длине равны ∑ h_L - h_L = ξ_L ∙

Местные потери на 2 поворота и выход:

∑ h_f = h_вх + 2∙ h_пов + h_вых = (ξ_вх + 2ξ_пов + ξ_вых) ∙

Диаметр по всей длине одинаков, следовательно, скорость постоянна. То есть все потери можно выразить через скорость в любом сечении.

Например, в сечении 5-5.

3) Определяем перепад Н, подставляем в исходное выражение потери энергии, функции скорости V₀ и рассчитываем коэффициенты сопротивления по исходным данным и рекомендациям справочника.

Н = λ ∙ L ∙ (ξ_L ∙ ξ_вх + 2ξ_пов + ξ_вых) ∙ ,

Где ξ_L – к-т сопротивления по длине 0,1;

ξ_вх - к-т сопротивления на вход в сифон при острых кромках, равен 0,5;

ξ_пов - к-т сопротивления при d=100 мм и повороте 90°С, равен 0,15;

ξ_вых - к-т сопротивления при падении скорости до нуля, равен 1.

V₅ = = = 1.27²

H = (0.0421 ∙ 23 ∙ (0.1 ∙ 0.5 + 2 ∙ 0.15 + 1) ∙ 1.27²) / (2 ∙ 9.81) ≈ 0.13 м

Расчет насосной установки для обеспечения водой растворного узла

Задача: Рассчитать насосную установку (рис. 6) для обеспечения водой растворного узла (Q4 = 7 л/с) и поселка строителей (Q3 = 3 л/с), показанных на схеме емкостями для аккумуляции воды I и II. По трассе напорной линии должен быть подан расход Q1 = 3,3 л/с промежуточным потребителем в точке А и Q2 = 2 л/с в точке В.
По данным изысканий дана компоновка системы: длина всасывающей линии L = 23 м, длина нагнетательной магистрали L1=153 м; L2=53 м, длина ответвлений L3 = 53 м; L4 = 75 м; высоты характерных точек h2 = 2 м (точка C); h3 = 5 м (точка D); h4 = 8 м (точка Е). Система собирается из стальных труб c коэффициентом шероховатости n = 0,0125 и коэффициентом трения λ = 0,0421, с диаметрами отдельных участков: d = d1 = 100 мм; d2 = d3 =d4 = 75 мм. Всасывающая линия в водозаборном колодце снабжена всасывающей коробкой с обратным клапаном; коэффициент полезного действия насоса равен 0,8; допускаемая вакуумметрическая высота насоса hвак = 7 м; в водозаборном колодце возможны колебания уровняв пределах v1 = v2 = 4 м. Определить высоту положения насоса h1и общий расход потребителей Q.

Рисунок 6 – Расчётная схема

1) Расчет всасывающей линии заключается в определении высоты положения насоса под уровнем воды в водозаборном колодце. В условиях ограниченной вакуумметрической высоты на входе в насос и большого диапазона уровня колебания источника водоснабжения высота положения насоса является одной из важнейших характеристик обеспечения нормальной работы насосной установки.

Задачу решаем с помощью уравнения Бернулли, записанного для сечений по поверхности воды в водозаборном колодце по отметке V1 (по этой отметке проходит и плоскость уравнения 0-0 перед входом в насос)

2) Установим общий расход насосной установки как сумму расходов потребителей:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 3.3 + 2 + 3 + 7 = 15,3 л/с

3) Выразим h1 через уравнение Бернулли:

О = h₁ - h_вак + + h_f

h₁ = h_вак – V₂∙ (α + ξ_l + ξ_вс + ξ_пов) / 2g,

Где α – коэффициент Кориолиса 1,1;

V – скорость в водозаборном колодце, равна 0;

λ – 0.0421;

ξ_l, ξ_вс, ξ_пов – потери энергии;

ξ_l = (λl)/d = 9,68;

ξ_вс = 7;

ξ_пов = 0,15.

4) Определяем скорость V в трубе:

V = 4Q/πd²=1.91 м/с

5) Определяем высоту h₁ = h_вак – V₂∙ (α + ξ_l + ξ_вс + ξ_пов) / 2g,

h₁ = 7 - 1.91² ∙ (1.1 + 9.68 + 7 + 0.15) / 2∙9.81 = 3.67

Вывод: из приведенных расчетов вытекает, что насос должен быть установлен ниже минимальной отметки V2 на 0,33 м.

Список используемой литературы

1. Гусеев А.А. Гидравлика. Теория и практика. Учебник для вузов по техническим направлениям и специальностям. 2-е изд. испр. и доп. – М.: издательство Юрайт, 2015-285 с.

2. Задачник по гидравлике с примерами расчетов: учебное пособие для ВПО, обучающихся по направлению «Строительство» / Е.А. Крестин, И.Е. Крестин – 3-е изд. доп. – Сиб.: Издательство Лань, 2014 – 319с.

3. Токар Н.И. Гидравлика. Конспект лекций для студентов направления подготовки «Строительство» Профиль – «Автомобильные дороги и аэродромы», 51с, 2015 (Электронный ресурс)

4. Гидравлика. Методические указания к практическим занятиям и расчетно-графической работе для студентов, обучающихся по направлению «Строительство» (Уровень бакалавриата) Профиль – «Автомобильные дороги и аэродромы» / Составитель Токар Н.И, 71с, 2015 (Электронный ресурс).

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 87; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 23

Мы поможем в написании ваших работ!