Механика жидкости и газа

Оглавление

Задача 16        3

Литература        10

Задача 16.

Жидкость с температурой t вытекает из резервуара по трубопроводу, состоящему из двух участком, длины и диаметры которых l1, d1 и l2, d2. Какой следует выбрать диаметр трубопровода, чтобы при напоре H бак емкостью W наполняется за время T? Угол поворота пробкового крана, установленного на трубопроводе, равен α. Построить график напоров.

[pic 1]

Рисунок 1

        Дано: Жидкость – Нитробензол; t = 35 0С; W = 0,12 м3; T = 80 с; d1 = 60 мм; H = 2,4 м; l1 = 184 м; l2 = 105 м; α = 0; материал труб – медь холоднотянутая.

Решение

По данным справочника [3] коэффициент динамической вязкости нитробензола при температуре 35 0C μ = 1,56 × 10-3 Па·с.

Плотность нитробензола при температуре 35 0C ρ = 1,189 × 103 кг/м3 [3].

Вычисляем коэффициент кинематической вязкости жидкости:

[pic 2].

        Рассчитываем расход жидкости:

[pic 3].

        Рассчитываем скорость движения жидкости в трубопроводе диаметром d1:

[pic 4].

        Скоростной напор:

[pic 5].

        Режим движения жидкости в трубе диаметром d1:

[pic 6].

        Так как Re > Reкр = 2320 режим движения жидкости турбулентный, теперь найдем зону гидравлических сопротивлений.

        Эквивалентная равномерно-зернистая абсолютная шероховатость внутренней поверхности медных труб kэ = 0,001 мм по таблице 3.1 [1].

        Тогда,

[pic 7].

        Так как [pic 8], движение жидкости происходит в области гидравлически гладких труб и коэффициент гидравлического трения можно рассчитать по формуле Блазиуса:

[pic 9].

        Потери напора рассчитываем по формуле Дарси-Вейсбаха:

[pic 10].

        Потери напора на вход жидкости в трубу:

[pic 11],

        где ζвх – коэффициент местных учитывающий потери напора на вход жидкости в трубу из резервуара, по табл. IV [2] ζвх = 0,5.

        Потери напора на пробковом кране:

[pic 12],

где ζкр – коэффициент местных учитывающий потери напора на пробковом кране при α = 0, по табл. IV [2] ζкр = 0.

        Потери на повороте трубы под углом 450:

[pic 13],

где ζ45 – коэффициент местных учитывающий потери напора на повороте трубы под углом 450, по табл. IV [2] ζ45 = 0.

Суммарные потери напора на трубопроводе d1, l1:

[pic 14].

        Предположим, что движении жидкости происходит в области гидравлически гладких труб.

        Тогда:

[pic 15],

[pic 16],