Водораспределительная сеть, выполненная из чугунных трубопроводов, состоит из последовательных и параллельных участков, двух резервуаров, сообщающихся при помощи сифона, и отходящего от нижнего резервуара чугунного трубопровода с задвижкой (рис. 4.6). Один из последовательных участков имеет путевой объемный расход q. Горизонты уровней в резервуарах разнятся на величину Н. Сифонный трубопровод с углами поворота α и β имеет обратный клапан с сеткой и пропускает объемный расход Qсиф.
Требуется:
1. Определить распределение объемного расхода Q1 в трубопроводах при параллельном соединении.
2. Определить диаметр сифона.
3. Определить потери напора по длине последовательно соединенных участков трубопровода, пропускающего объемный расход Q2.
4. Определить начальную скорость ν0 в чугунном трубопроводе с толщиной стенок е, если после внезапного закрытия задвижки давление перед задвижкой будет р, а перед закрытием давление было ро.
Дано: d = 300 мм = 0,3 м, L = 350 м, Q1×10-3 = 25 м3/с,
Q2×10-3 = 20 м3/с, q×10-2 =9 л/с, α = 90°, β = 90°,
Н = 1,5 м, Qсиф×10-3 = 20 м3/с, ро× 105 = 6 Па,
р × 106 = 1,7 Па, е = 12 мм = 0,012
Qп1 = Qп2 = Qп3= ? dс = ? h= ? υ0 = ?
Нужно полное решение этой работы?
Ответ
Qп1 = Qп2 = Qп3 = 0,0083 м3/с, dс = 150 мм, h = 52,1 м, υ0 = 0,92 м/с.
Решение
1. Определим распределение расхода на параллельных участках.
Расход жидкости в точке разветвления распределяется по трем ответвлениям. Следовательно:
гдеQп1,Qп2,Qп3 – расходы в параллельных ветвях.
Потери напора в каждой параллельной ветви одинаковы и равны:
Тогда:
Так как: , а dп1 = dп2 = dп3 = d3/3
то
Отсюда получаем:
2. Определим диаметр сифонного трубопровода. Расход сифона:
Откуда - ,
Определим отношение: ;
По таблице [2] определяем диаметр сифонного трубопровода: dс = 200 мм.
или
Из уравнения Бернулли, записанного для сечений 1-1 (по поверхности жидкости в левом резервуаре) и 2-2 (по поверхности жидкости в правом резервуаре) относительно плоскости сравнения 0-0, совпадающей с сечением 2-2 следует:
Уравнение в общем виде:
z- высота центра тяжести сечения над плоскостью сравнения 0-0, м;
- пьезометрическая высота, м;
- скоростная высота или скоростной напор, м;
hпот - потерянная высота или потери напора при перемещении жидкости от сечения 1-1 до сечения 2-2, м.
Для сечений 1-1 и 2-2 относительно плоскости сравнения 0-0: z1 = Н, z2 = 0, скоростными напорами в сечениях пренебрегаем, т.к
. их значение близко к 0 (скорость на поверхности жидкости в сечении очень мала), р1 = 0, р2 = 0 (избыточное давление в сечении)., γ = ρ∙g – удельный вес жидкости, hпот – потери напора при движении жидкости от сечения 1-1 до сечения 2-2.
Разность уровней жидкости в бассейнах равна сумме всех потерь напора в сифонном трубопроводе; в нашем случае уравнение Бернулли запишется:
где hl- потери напора по длине трубопровода, м;
hм – потери напора в местных сопротивлениях, м.
Потери по длине определим по формуле Дарси-Вейсбаха:
,
где – коэффициент гидравлического сопротивления трения; принимаем для чугунного трубопровода по [2], равным = 0,017, затем его уточним.
L– длина трубопровода, м;
d – диаметр трубопровода, м;
Местные потери напора определяются по формуле Вейсбаха:
,
где ζвх– коэффициент сопротивления входа в трубопровод: ζвх= 0,5 [3];
ζ90 – коэффициент сопротивления поворота на 90º, ζ90 = 1,19; [3];
ζвых – коэффициент сопротивления выхода, ζвых = 1
hl=0,0173500,3ϑ22g=19,8ϑ22g
Подставим все известные значения в формулу напора и выразим скорость движения жидкости:
1,5=19,8+3,88ϑ22g
υ = 1,11 м/с
Уточним коэффициент сопротивления, для этого найдем число Рейнольдса:
Rе=ϑ∙dν
где ν = 1,31·10-6 м2/с - кинематическая вязкость жидкости
Заказать работу
на новый заказ в Автор24.
