Розрахувати водопровідну мережу з насосом

1. Завдання

[pic 1]

 Розрахувати водопровідну мережу з насосом (рис. 1) для перекачування води температурою tводи=10 (°С) з відкритої ємності (p1=pатм) в кількості Q=0,013(м3/с) зі швидкістю  ω=2,2(м/с) в апарат, що працює під надлишковим тиском p2=0,048(МПа). Геометрична висота підйому води становить Hr=5,8 (м). На всмоктувальному та нагнітальному трубопроводах довжиною lвсм=23,1 та lнаг=22,8(м) відповідно, розташовано по три відводи під кутами  α1.1=90°, α1.2=45°, α1.3=45° на всмоктувальному трубопроводі та α2.1=60°, α2.2=60°, α2.3=60° на нагнітальному трубопроводі. Крім того, на всмоктувальному та нагнітальному трубопроводах встановлено по одному вентилю, тип яких визначається як В1 –норм. та В2 – норм. Необхідно розрахувати діаметр трубопроводів, необхідні напір та потужність насосу, а також перевірити можливість встановлення насосу на заданій висоті h1=5,8 (м) над приймальною ємністю.

[pic 2][pic 3]

Рис. 1 Розрахункова схема водопровідної мережі

2. Розрахункова частина[pic 4]

Водопровідну мережу, яка в загальному випадку складається із всмоктувального і нагнітального трубопроводів та відцентрового насосу розраховують у наступній послідовності.

 1. За відомими значеннями витрати води та її швидкості знаходять діаметр трубопроводу:

d= , м,                        (1)[pic 5]

де Q – витрата рідини, м3/с;

ω– швидкість потоку, м/с.

d=(м).[pic 6]

Приймаємо трубопровід з d=100 мм та δ=6,4 мм.

2. На основі отриманого діаметру визначають меньший розрахунковий діаметр трубопроводу зі стандартного параметричного ряду [1] з урахуванням товщини стінок трубопроводу δ (мм).

dp = d - 2δ, м,                        (2)

dp=100-2*6,4=87,2мм = 0,0872 (м)

3. За отриманим розрахунковим діаметром визначають дійсну швидкість потоку:

ωд=  , м/с                        (3)[pic 7]

ωд= (м/с).[pic 8]

4. Наступним етапом визначають режим руху потоку рідини, визначивши критерій Рейнольдса для визначених параметрів потоку:

Re=,                        (4)[pic 10][pic 9]

де ρ – густина води при заданій температурі( 20°С), кг/м3

μ– динамічна в’язкість рідини при заданій температурі(20°С), Па·с

Re=[pic 11]

5. Визначають коефіцієнт тертя рідини в середині трубопроводу, який залежить від стану поверхні трубопроводу та режиму руху рідини.

Оскілки Re>10000, то обираємо режим руху – турбулентний.

Для турбулентного режиму руху розрізняють три основних типи тертя, і коефіцієнт тертя розраховують за трьома різними формулами, з урахуванням того, що на його значення вже має значний влив шорсткість внутрішньої поверхні трубопроводу, яка в свою чергу залежить від матеріалу та тривалості експлуатації трубопроводів.

∆ = 0,5…2,0(мм)

Для визначення впливу шорсткості та форми трубопроводу на значення коефіцієнту тертя введено поняття відносної шорсткості:

℮=.                (5)[pic 12]

℮=[pic 13]

В залежності від значення  ℮ коефіцієнт тертя розраховують за трьома виразами,  але   для   даної  задачі  критерій   Рейнольдса   входить   в  межі, що характерний для автомодельного тертя (>24,4159).[pic 14]

λ=0,11℮0,25                        (6)

λ=0,11*0,25=0,11*2,18841=0,2407[pic 15]

6. Наступним етапом розраховують коефіцієнти місцевих опорів, які залежіть від структури трубопроводів та параметрів арматури. Як правило, розраховують сумарний коефіцієнт опору для всмоктувального і нагнітального трубопроводів. Визначають такі основні коефіцієнти місцевих опорів: