Гидрогазодинамика

Заказать работу

 

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.

 

1.   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:

1)    максимальный часовой расход воды ;

2)    согласно схеме установки (рис. 1.1.) длины участков трубопровода:

 

 

геометрические отметки точек:

 

 местные сопротивления:

-колен с закруглением под - 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

3)    Напор у потребителя, независимый от потерь напора в трубопроводе ( свободный  напор) - ;

4)    число часов работы установки в сутки - ;

5)    число дней работы установки в году  -  дней.


2.   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

жидкости, м/с

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Диаметр труб,  , м

0,297 0,210 0,172 0,149 0,133 0,121 0,112

3.2. Для каждого расчетного диаметра труб  вычисляем приведенные затраты на один год по формуле:

 ,

где  - 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:

 .

Капитальные затраты включают стоимость труб  и стоимость монтажа трубопровода :

 .

Примерная цена 1 т труб принимается равной 1300 грн. Тогда стоимость будет равна:

 ,

где - масса труб, т.

Масса труб определяется по формуле:

 ,

где - принятая толщина стенки трубы;

 - суммарная длина всех участков трубопровода, ;

7,8 – плотность стали, т/.

Стоимость монтажа трубопроводов принимаются равной, примерно 30% стоимости труб:

 , грн.

Амортизационные отчисления для каждого значения диаметра трубопровода вычисляются по формуле:

,

где  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:

 ,

где - напор, создаваемый насосом, ,

,

где  - геометрическая высота, ;

 - сопротивление трубопровода, , равное

 ,

где - удельное сопротивление по длине трубопровода, ;

- удельное местное сопротивление, ;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений.

3.3. Расчет численных показателей для определения приведенных затрат  для трубопровода  (при скорости движения ):

3.3.1.    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:

,

где - 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.

Расчет численных показателей для определения приведенных затрат  для трубопровода  (при скорости движения ):

3.3.1.  т

3.3.2.  грн.

3.3.3.  грн.

3.3.4.  грн.

3.3.5. грн.

3.3.6.

3.3.7.

3.3.8.

3.3.9.

3.3.10.

3.3.11.  кВт.

3.3.12.   грн.

3.3.13.   грн.

3.3.14.   грн.

Расчет численных показателей для определения приведенных затрат  для трубопровода  (при скорости движения )

3.3.1.  т.

3.3.2. грн.

3.3.3.  грн.

3.3.4.  грн.

3.3.5.  грн.

 3.3.6.

3.3.7.

3.3.8.  

3.3.9.

3.3.10.

3.3.11.  кВт

3.3.12.  грн.

3.3.13.  грн.

3.3.14.  грн.

Расчет численных показателей для определения приведенных затрат  для трубопровода  (при скорости движения ):

3.3.1.   т.

3.3.2.  грн.

3.3.3.   грн.

3.3.4.   грн.

3.3.5.   грн.

3.3.6.

 3.3.7.  

3.3.8.   

3.3.9.

3.3.10.

3.3.11.  кВт

3.3.12.   грн.

3.3.13.   грн.

3.3.14.   грн.

Расчет численных показателей для определения приведенных затрат  для трубопровода  (при скорости движения ):

3.3.1.  т.

3.3.2. грн.

3.3.3.  грн.

3.3.4.  грн.

3.3.5.  грн.

3.3.6.  

3.3.7.

3.3.8.  

3.3.9.  

3.3.10.

3.3.11.  кВт

3.3.12.  грн.

3.3.13.  грн.

3.3.14.  грн.

Расчет численных показателей для определения приведенных затрат  для трубопровода  (при скорости движения ):

3.3.1.  т.

3.3.2. грн.

3.3.3.  грн.

3.3.4.  грн.

3.3.5.  грн.

3.3.6.

3.3.7.

3.3.8.

3.3.9.

3.3.10.

3.3.11.   кВт

3.3.12.  грн.

3.3.13.  грн.

3.3.14.  грн.

Расчет численных показателей для определения приведенных затрат  для трубопровода  (при скорости движения ):

3.3.1.  т.

3.3.2. грн.

3.3.3.  грн.

3.3.4.  грн.

3.3.5.  грн.

 3.3.6.

3.3.7.  

3.3.8.   

3.3.9.

3.3.10.

3.3.11.  кВт

3.3.12.   грн.

3.3.13.   грн.

3.3.14.  грн.

 

Таблица 3.2.

Варианты значений скорости движения жидкости, диаметра

труб и соответствующих им затрат

№ ва-

риан-та

Скорость движения

жидкости

,

Диаметр

труб,

,

Затраты, грн.

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

По данным таблицы 3.2. строим графические зависимости ,  и , которые приведены на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Графическое определение оптимального диаметра трубопровода


Минимальному значению приведенных затрат  соответствует оптимальный диаметр труб. Как видно из графических зависимостей, оптимальный диаметр трубопровода находится в пределах .

 К установке принимаем стандартный диаметр, близкий к расчётному диаметру. Для стальных бесшовных горячедеформированных труб (ГОСТ 8732-78) ближайший диаметр трубы (внутренний)   толщина стенки   .

3.4. Проверка толщины труб по максимальному пьезометрическому напору.

3.4.1. Максимальный пьезометрический напор имеет место в точке А трубопровода и равен:

где .

3.4.2. Определение сопротивления трубопровода для выбранного стандартного диа- метра труб:

 м в.ст.

3.4.3. Определение максимального давления в точке А:

 .

принимаем  МПа.

3.4.4. Минимально допустимое значение толщины труб определяем по формуле:

, м,

где - допустимое напряжение на растяжение для материала труб, МПа (для стальных труб =380 МПа);

Таким образом, принятые к установке трубы имеют толщину стенки , превышающую допустимую .


4.   Определение пьезометрического и полного напоров

в конечных точках трубопровода А и Е

 

 4.1.1. Пьезометрический напор в точке А:

4.1.2. Полный напор в точке А: ,

где - оптимальная скорость движения жидкости, равная

4.1.3. Пьезометрический напор в точке Е равен свободному напору:

4.1.4. Полный напор в точке Е:

4.1.5.    По исходным данным геометрических отметок точек А, В, С, D, 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


5.   Построение напорной характеристики трубопровода

 

Уравнение напорной характеристики рассматриваемого трубопровода имеет вид:

где  - геометрическая высота, м;

 - сопротивление трубопровода, .

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.

,

0 30 50 80 100 125

,

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


6.   Вывод

 

При выполнении курсовой работы по выбору оптимального диаметра трубопровода для транспортирования воды на основе гидравлического и технико-экономического расчетов, построению графика напоров по длине трубопровода и его напорной характеристики, был выбран диаметр (внутренний) равный   толщина стенки   . При этом проведена проверка принятой толщины стенок труб по максимальному напору, который составил МПа. Также определены пьезометрический и полный напоры в конечных точках трубопровода А и Е равных: ;


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.

Другие материалы

  • Основы гидрогазодинамики
  • сти провести замкнутый контур и через каждую точку провести линию тока, получим поверхность тока. Жидкость внутри поверхности называется трубкой тока. Через поверхность тока жидкость не перетекает, следовательно через каждое сечение трубки тока проходит одно и то же количество жидкости. Если через ...

  • Программы для расчета на прочность совместимые с AutoCad
  • ... для расчета на прочность методом конечных элементов. Pro/MESH обеспечивает конструктору возможность создания сетки конечных элементов для моделей, полученных в Pro/Engineer. Тонкостенные и твердотельные объекты могут автоматически моделироваться, разбиваться и экспортироваться в раздичные программы ...

  • Лекции по физике
  • я­ющими косинусами ... . Тогда справедливы соотношения ... Пусть высота тетраэдра равна ... . Тогда его объём равен ... . Воспользуемся вторым законом Ньютона и со- ставим уравнение движения тетраэдра: ... ... где ... - ускорение центра масс тетраэдра. Переходя к ...

  • Распараллеливание многоблочных задач для SMP-кластера
  • ... имеет большое преимущество перед традиционными алгоритмами на неориентированных графах именно в силу возможной обработки ориентированного графа. Для многоблочных задач объем коммуникации между соседними блоками не всегда симметричный. Алгоритм EVAH учитывает время на коммуникации, но не пытается ...

  • Характеристика газового предприятия Западно-Сибирского региона
  • ... до производства и ввода в эксплуатацию. Миссия ООО "ЮганскСибстрой" - быть головной организацией по научному обеспечению производственной деятельности предприятий газовой промышленности в Западно-Сибирском регионе. Основная функция - научное и проектное обеспечение развития предприятий ...

  • Модель устойчивой мировой системы
  • ... относительно устойчивую колебательную систему, ее периодические слабые сжатия и расширения определяют звездные циклы. По мере выгорания водорода в центре звезды, ее гелиевое ядро остывает, а зона протекания реакции синтеза перемещается на периферию. Звезда «разбухает», поглощая планеты ее системы, ...

  • Вывод уравнения Лапласа. Плоские задачи теории фильтрации
  • ... постоянную  и выполнив дифференцирование, получим: , (3.12) Таким образом, установившаяся и неустановившаяся фильтрация несжимаемой жидкости описывается уравнением Лапласа (3.12). 2. Плоские задачи теории фильтрации При разработке нефтяных и газовых месторождений (НГМ) возникает два ...

  • Моделирование процессов статического конусообразования при разработке нефтяных, газовых и нефтегазовых залежей
  • ... и газоконденсатнонефтяных залежей приведены в [47-53]. 2. Моделирование процессов статического конусообразования при разработке нефтегазовых и газоконденсатнонефтяных залежей 2.1 Сущность проблемы конусообразования Большинство нефтяных, газоконденсатнонефтяных, нефтегазовых и газовых ...

  • Физико-химические закономерности формирования тонкопленочных металлополимерных систем из газовой фазы
  • ... [13]. Более общая задача, описывающая диффузионный рост системы зародышей при наличии нестационарного реиспарения адатомов металла, рассмотрена в [14, 15]. При экспериментальном исследовании физико-химических закономерностей энергообмена установлено, что между энергией реиспаренных атомов W и ...

  • Расчет трубопровода
  • ... скомпаннованны с насадкой. 5)  ξ трой = 1.5 - коэффициент местного сопротивления на тройнике с насадкой. Падение температуры по длине трубопровода принять равными 6)  Падение температуры 2 ْС на 100 метров Δtпод = 0.02 ْС/м Дано: Q3 = 24 (м3 / ч) Q3 = Q3 / 3600 ...

  • Газогидродинамические методы исследования
  • ... глушения с большим содержанием солей. В период третьего квартала 2002 года произошло снижение дебита до 720 тыс. м3/сут. Было принято решение провести газогидродинамическое исследование скважины при стационарных режимах фильтрации, с целью определения причины снижения дебита/[6]. Результаты ...

  • Численное исследование движения системы "газовая струя – жидкость"
  • ... сечения представлены на рисунке 2.24 Рисунок 2.24 - Зависимость оптимальной высоты поднятия фурмы от давления при различных диаметрах критического сечения сопла Лаваля 3. Численное исследование движения жидкости Приведены уравнения Навье - Стокса установившегося осесимметричного ...

  • Расчет технологических показателей разработки однородного пласта с использованием модели непоршневого вытеснения нефти водой
  • ... ; σ/π - радиус контура вытеснения скважины Рисунок 2 - Модель эквивалентных фильтрационных течений 3. Расчетная часть 3.1 Расчет технологических показателей разработки однородного пласта с использованием модели непоршневого вытеснения Исходные данные: Нефтяное месторождения ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info