Гидравлический расчёт системы с ответвлениями - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Гидравлический расчёт системы с ответвлениями

Расчет расходов жидкости, поступающей в резервуары гидравлической системы, напора и полезной мощности насоса; потерь энергии, коэффициента гидравлического трения при ламинарном и турбулентном режиме. Определение давления графоаналитическим способом.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Российский Государственный Университет нефти и газа им. И. М. Губкина
Факультет Разработки Нефтяных и Газовых Месторождений
Кафедра Нефтегазовой и Подземной Гидродинамики
Курсовая работа по курсу «Гидравлика»
«Гидравлический расчёт системы с ответвлениями»
Рис. 1. Схема гидравлической системы
Насос подаёт жидкость из ёмкости А в резервуары B и C с общим расходом Q, заданы высоты H 1 , H 2 , H 3 , отсчитываемые от оси насоса, а также длины и диаметры: всасывающей линии L 1 , d 1 ; напорной линии L 0 , d 0 до разветвления; линий, ведущих к резервуарам L 2 , d 2 , L 3 , d 3 .
Все трубы стальные, бесшовные, несколько лет бывшие в эксплуатации. На рисунке показаны местные сопротивления: приёмный клапан с сеткой, повороты (прямое колено), задвижки, сопротивления при выходе в резервуар.
1) расходы жидкости Q 2 , Q 3 , поступающие в резервуары B и С.
2) давление в точке D (графоаналитическим способом).
3) напор и полезную мощность насоса.
4) при заданном расходе Q 0 наибольшую высоту всасывания H 1 max , если вакуумметрический напор на входе в насос не должен быть более 4 м.
5) длину вставки L 4 диметром d 4 >d 2 , которой нужно заменить часть трубы, чтобы расход Q 2 стал равен расходу, определённому ранее.
Прикладное значение рассматриваемой задачи, её использование в нефтегазовой промышленности можно связать с проектированием и эксплуатацией трубопроводных систем (например, нефтепровод или нефтепродуктопровод).
Гидравлическая сеть - система трубопроводов, резервуаров, регулирующих устройств и других элементов, по которым перемещается жидкость.
Насос - машина, предназначенная для преобразования механической энергии приводного двигателя в гидравлическую энергию потока жидкости. Важнейшие параметры работы насоса - напор H и подача Q.
Напор насоса H - энергия, приходящаяся на единицу веса, которую получает жидкость, проходящая через насос. Он равен разности удельных энергий на выходе и на входе в насос (Рис. 2).
Согласно уравнению Бернулли, записанному для сечений 1-1 и 2-2, напор насоса равен:
В частном случае, когда z 2 = z 1 , 2 = 1 (если d 2 = d 1 ), вместо (1) получаем:
Подача насоса Q - объемное количество жидкости, которое за единицу времени проходит через насос.
Гидравлическая мощность потока жидкости на выходе из насоса (полезная мощность):
Зависимость давления на выходе из насоса от подачи при постоянной частоте вращения вала называется напорной характеристикой насоса H = =f(Q).
Рабочая точка насоса - это точка пересечения характеристики насоса с характеристикой гидравлической сети.
Характеристика гидравлической сети - зависимость удельной энергии (напора), необходимой для перемещения жидкости в данной системе, от расхода жидкости в ней.
Уравнение гидравлической сети выражает закон сохранения энергии для начального и конечного сечений гидравлической системы. Энергия, которую необходимо передать жидкости, записывается при этом в левую часть уравнения в виде потребного напора H потр .
Характеристику гидравлической сети часто называют кривой потребного напора.
Для любой насосной трубопроводной системы закон сохранения энергии имеет вид:
где e н - удельная (на единицу веса) энергия жидкости в начальном сечении н-н , e к - удельная (на единицу веса) энергия жидкости в конечном сечении к-к , H потр - потребный напор насоса, а h н-к - потери удельной энергии на преодоление гидравлических сопротивлений.
Чтобы получить уравнение гидравлической сети, необходимо:
1. Выбрать сечения для составления уравнения сети (4) и горизонтальную плоскость О - О отсчета величин z, которую удобно совместить с начальным сечением.
2.Записать закон сохранения энергии (4), раскрывая содержание энергий e н и e к по уравнению Бернулли:
3. Из уравнения (4) определить потребный напор насоса:
4. Раскрыть содержание слагаемых уравнения (5) для данной гидравлической системы. Здесь: z н , p н , н - соответственно вертикальная отметка относительно плоскости 0-0, абсолютное давление и средняя скорость в начальном сечении потока, а z к , p к , к -то же в конечном сечении. Если сечение расположено ниже плоскости 0-0, отметка z берется со знаком минус.
Потери энергии h н-к представляют собой сумму потерь энергии на трение по длине и местных гидравлических сопротивлений:
где - скорость движения жидкости в трубопроводе, коэффициенты местных сопротивлений i определяются по справочным данным, а коэффициент гидравлического трения по следующим формулам:
Формулы (7) и (8) приведены для ньютоновской жидкости.
5. Выразить в уравнениях (5), (6), (7) и (8) скорости движения и число Re через расход жидкости:
н =Q/ н , к =Q/ к , =Q/ тр , Re=4Q/d,
где н , к , тр - площади соответствующих сечений потока, d- диаметр трубопровода, а - кинематический коэффициент вязкости жидкости.
При движении жидкости в потоке появляются силы трения, направленные против движения, и на работу по их преодолению затрачивается часть энергии. Если энергия потока меньше, чем работа сил трения, то поток не сможет преодолеть работу этих сил и остановится. Без учета сил трения невозможно рассчитать точные количественные характеристики потока.
Гидравлические потери энергии подразделяются на две группы.
1. Потери энергии по длине потока. Они наблюдаются в трубах и каналах постоянного сечения и увеличиваются пропорционально длине потока, так как при этом увеличивается поверхность трения.
2. Потери энергии в местных гидравлических сопротивлениях, возникающие при деформации потока.
Как правило, деформация потока обусловлена установкой трубопроводной арматуры (краны, вентили, задвижки и др.), а также внезапными сужениями, расширениями и поворотами потока.
Местные потери напора h м определяются по формуле Вейсбаха:
где - безразмерный коэффициент, зависит от вида и конструктивного выполнения местного сопротивления, приводится в справочной литературе;
- скорость движения жидкости в трубопроводе, где установлено местное сопротивление.
Потери энергии на единицу веса (потери напора) по длине потока определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
где l- длина потока, - средняя скорость в сечении потока, d г - гидравлический диаметр.
где - площадь сечения потока, - смоченный периметр (длина контакта между жидкостью и твердой поверхностью в сечении).
Для наиболее часто встречающихся в нефтегазовом деле форм поперечных сечений - круглого и кольцевого гидравлический диаметр равен:
d г -=d - для круглой трубы диаметра d;
d г = D-d - для кольца (D - внешний диаметр, d- внутренний).
В формуле (11) величина называется коэффициентом гидравлического трения. Этот коэффициент зависит от режима движения жидкости (числа Re) и состояния поверхности трубопровода. Если расчетное значение числа Re меньше критического (Re < Re кр ) -имеет место ламинарный режим движения, в противном случае - турбулентный.
При ламинарном режиме коэффициент гидравлического трения определяется следующим образом:
где - средняя скорость движения в сечении потока, d г - гидравлический диаметр, - плотность жидкости, - динамический коэффициент вязкости жидкости.
При турбулентном режиме (Re > Re кр ) различают три зоны сопротивления:
1. Зона гидравлически гладких труб (Re кр < Re 10d/ э ). Здесь коэффициент гидравлического трения зависит только от числа Re и определяется по формуле Блазиуса:
2. Зона шероховатых труб (10d/ 500d/ э ). Здесь коэффициент гидравлического трения зависит только от относительной шероховатости и определяется по формуле Шифринсона :
С незначительной погрешностью формула Альтшуля (16) может использоваться как универсальная для всей турбулентной области течения.
Во всех формулах для турбулентного режима э - абсолютная эквивалентная шероховатость, то есть такая высота равномерно-зернистой шероховатости, при которой в квадратичной зоне сопротивления потери напора равны потерям напора для данной естественной шероховатости трубы. Значение э зависит от материала поверхности трубопровода и от способа его изготовления.
1) Запишем уравнение неразрывности жидкости для участков всасывающей и напорной линии до разветвления (для несжимаемой жидкости):
где V 1 , V 0 - скорости на соответствующих участках,
S 1 , S 0 - площади сечений этих участков.
V 0 =Q/S 0 =4Q/рd 0 2 =4*0,05/3,14*0,15 2 =2,83 (м/с)
V 1 =Q/S 1 =4Q/рd 1 2 =4*0,05/3,14*0,2 2 =6,37 (м/с)
Числа Рейнольдса для этих участков соответственно равны:
Re 0 =V 0 d 0 /н=2.83*0,15/10 -5 =84925,69
Re 1 =V 1 d 1 /н=2,265*0,2/10 -5 =127388,5
2) По справочнику («Прикладные задачи гидравлики», авт. Разбегина, Сумбатова) выпишем значения следующих коэффициентов:
а) коэффициент эквивалентной шероховатости для бесшовных стальных труб Д=10 -5 м
б) коэффициенты местных сопротивлений:
фильтр (приёмная коробка) для d 1 =0,2м - о ф =6
резкий поворот на 90° - о пов =1,32
выход из трубы в резервуар - о вых =1
С учётом этого запишем уравнение Бернулли для сечения 1-2:
z 1 +p 1 /сg+б 0 V 0 2 /2g=z 2 +p 2 /сg+h 1-2 (2)
где z 2 -z 1 =H 2 - перепад высот между сечениями,
p 2 =p атм , т. к. поверхность сечения 2 открыта
p 1 -p 2 =p D - манометрическое давление в точке D
б 0 ?1, т. к. режим течения турбулентный
h 1-2 =h тр1-2 +h м1-2 - полные потери на данном участке.
Скоростным напором в правой части пренебрегаем, т. к. скорость течения на поверхности очень мала.
p D /сg=H 2 + (л 2 L 2 /d 2 + о вых )*V 2 2 /2g- V 0 2 /2g (3)
Также запишем уравнение Бернулли для сечений 1-3:
z 1 +p 1 /сg+б 1 V 0 2 /2g=z 3 +p 3 /сg+б 3 V 3 2 /2g+h 1-3 (4)
p D /сg=H 3 + (л 3 L 3 /d 3 + о пов + о кр +о вых )*V 2 2 /2g- V 0 2 /2g (5)
Для турбулентного режима (зона гидравлически гладких труб 2300Гидравлический расчёт системы с ответвлениями курсовая работа. Физика и энергетика.
Курсовая работа по теме Построение сетевого графика и определение резервов выполнения работы
Доклад по теме Направленность личности, ее роль в жизнедеятельности человека
Курсовая работа: Формационный и цивлизационный подход к типологии государств
Курсовая Работа На Тему Инфляция В Российской Федерации И Её Последствия
Кадастровые Работы Дипломная Работа
Ответ на вопрос по теме Свойства синхротронного излучения
Магистерская Диссертация Пгс
Курсовая работа по теме Белоруссия и Могилевский район в войне 1812 года
Футбол Допты Алып Жүру Тақырыбына Лекция Реферат
Отчет по практике: Система менеджмента качества на ОАО "Серовский завод ферросплавов"
Реферат: ТО и ТК ввозимых транспортных средств для личного пользования
Дипломная Работа На Тему Этикетно-Эпистолярные Единицы В Письмах А.П. Чехова
Лабораторная Работа Исследование Полупроводниковых Диодов
Определения Для Итогового Сочинения 2022
Титульный Лист Реферата Угнту
Чем Гринев Привлек Пугачева Сочинение
Написание Эссе По Обществознанию План И Пример
Контрольная работа по теме Психологическая деятельность адвоката по уголовным делам в суде
Реферат: Психология личности 6
Реферат по теме Природно-ресурсный потенциал Восточносибирского экономического района
Теория организации фирмы - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа
Северо-Западный Экономический район - Краеведение и этнография реферат
Символіка мусульманської культури в контексті ідеології ісламу - Религия и мифология дипломная работа