Расчёт разветвлённого трубопровода

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО 

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УЕИВЕРСИТЕТ»

(ГОУВПО «ВГТУ»)

Авиационный факультет

Кафедра самолетостроения

Специальность управление качеством 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

По дисциплине: «Аэрогидродинамика»

Тема: «Расчет  разветвленного трубопровода»

Вариант 2 
 
 
 

Выполнила                     ____________________   студентка гр. УК-081 А.А. Болотова

                                         Подпись, дата

Проверил                        ____________________   преподаватель В.А. Сатин

                                          Подпись, дата

Нормоконтроль провел ____________________ преподаватель А.М. Чашников

                                         Подпись, дата

Защищена _____________________ Оценка ______________ 
 
 
 
 
 
 

Воронеж 2010 

     Замечания руководителя

 

     Содержание 

Замечания руководителя 2

Введение  4

1 Расчет давления  в баке 5

   1.1 Расчет давления в баке А при значении расхода q₃ = 2∙10^-5 м³/с. 5

   1.2 Расчет давления в баке А при значении расхода q₃ = 4∙10^-5 м³/с. 20

   1.3 Расчет давления в баке А при значении расхода q₃ = 6∙10^-5 м³/с. 24

   1.4 Расчет давления в баке А при значении расхода q₃ = 8∙10^-5 м³/с. 29

2 График зависимости Pa=f(q₃) 34

3 График зависимости P₁=f(β) 35

Заключение  38

Список литературы 39 
 
 
 

 

     Введение 

     В данной курсовой работе будет проведен расчет разветвленного трубопровода.

     Целью данной работы является расчет параметров потока при движении жидкости в сложных трубопроводах и определение основных характеристик трубопроводов.

     Будут построены графики зависимости  давления от определенных параметров трубопровода.

 

     1 Расчет давления в баке

     1.1 Расчет давления в баке А при значении расхода q₃ = 2∙10^-5 м³/с 

     Задаемся  расходом q₃ = 2∙10^-5 м³/с.

     Определяем  давление на выходе второго ответвления  Р₂ и давление в точке разветвления на участке 4 – Р₄. Для этого составляем уравнения Бернулли для участков 5 и 6.

     Уравнение Бернулли для участка 6 имеет вид 

 

     где ρ – плотность жидкости, кг/м³;

         P₃ – давление на шестом участке трубопровода, Н/м²;

         z – геометрическая высота, м;

         h_w6 – потери энергии на шестом участке трубопровода, м²/с².

     Уравнение Бернулли для участка 5 имеет вид 

 

     где h_w5 – потери энергии на шестом участке трубопровода, м²/с².

     Давление  Р₄ вычисляют по формуле 

 

     Давление  Р₄ вычисляют по формуле 

 

     Общие потери энергии на участках трубопровода определяются суммированием потерь по длине трубопровода и местных сопротивлений.

     Общие потери энергии на участке 6 равны

 

     где h_wl6 – потери энергии по длине на шестом участке трубопровода, м²/с²;

         h_wм6 – местные потери энергии на шестом участке трубопровода, м²/с².

     Потери  энергии по длине трубопровода вычисляются  по формуле Дарси 

 

     где λ – коэффициент сопротивления  трения на рассматриваемом участке  трубопровода;

         l – длина рассматриваемого участка трубопровода, м;

         d – диаметр трубопровода, м;

         q – расход жидкости через рассматриваемый участок трубопровода, м³/с.

     Потери  энергии по длине на участке 6 равны 

 

     Число Рейнольдса вычисляем по формуле 

 

     где ν – кинематическая вязкость жидкости, м²/с.

     Вычисляем число Рейнольдса для участка 6 и определяем режим течения жидкости. 

 
 
 

     Так как 3538,9 > 2300, то режим движения жидкости турбулентный.

     Коэффициент λ для турбулентного режима течения  определяется по формуле 

 
 
 

     Потери  энергии по длине на участке 6 равны 
 
 

     Потери  энергии на местных сопротивлениях определяются по формуле Вейсбаха 

 

     где ξ_м – безразмерный коэффициент местного сопротивления.

     Местные сопротивления на шестом участке  – прямой проход, три прямых поворота, кран В.

     Потери  энергии на местных сопротивлениях на участке 6 равны 

 

     где ξ_пр.пр. – коэффициент местного сопротивления прямого прохода;

         ξ_пр.пов. – коэффициент местного сопротивления прямого поворота;

         ξ_кр.В – коэффициент потерь на кране В.

     Коэффициент сопротивления прямого поворота , .

     Скорость  движения жидкости в сборном рукаве определяется по формуле 

     где S₄ – площадь сечения трубы четвертого участка, м²;

         V₄ – скорость движения жидкости на четвертом участке трубопровода, м/с. 

 
 
 

     Скорость  движения жидкости в сборном рукаве равна 
 
 

     Скорость  движения жидкости в прямом проходе определяется по формуле 

 

     где S₆ – площадь сечения трубы шестого участка, м²;

         V₆ – скорость движения жидкости на шестом участке трубопровода, м/с. 

 
 
 

     Скорость  в прямом проходе равна 
 
 

     Коэффициент сопротивления прямого прохода  зависит от отношения скоростей движения жидкости в прямом проходе и сборном рукаве. 
 

     Коэффициент местного сопротивления прямого  прохода .

     Местные потери на шестом участке равны 
 
 

     Общие потери энергии на шестом участке 
 
 

     Давление  в точке разветвления на участке 4 равно 
 
 

     Общие потери энергии на участке 5 равны 

 

     где h_wl5 – потери энергии по длине на пятом участке трубопровода, м²/с²;

         h_wм5 – местные потери энергии на пятом участке трубопровода, м²/с².

     Потери  энергии по длине трубопровода вычисляются  по формуле Дарси 

 

     Вычисляем число Рейнольдса для участка 5 и  определяем режим течения жидкости. 

 
 
 

     Так как 7077,8 > 2300, то режим движения жидкости турбулентный. 
 
 

     Потери  энергии по длине на пятом участке  равны 
 
 

     Местные сопротивления на пятом участке  – боковое ответвление под  углом 45°.

     Потери  энергии на местных сопротивлениях на участке 5 

 

     где ξ_б.о. – коэффициент местного сопротивления бокового ответвления.

     Коэффициент местного сопротивления бокового ответвления  зависит от отношения скоростей движения жидкости в боковом ответвлении и сборном рукаве.

     Скорость  движения жидкости в боковом ответвлении V_б, м/с определяется по формуле 

 

     где S₅ – площадь сечения трубы пятого участка, м²;

         V₅ – скорость движения жидкости на пятом участке трубопровода, м/с. 

 
 
 

     Скорость  движения жидкости в боковом ответвлении  равна 
 
 
 
 

     Коэффициент местного сопротивления бокового ответвления  . 
 
 

     Общие потери энергии на пятом участке 
 
 

     Давление  на выходе второго ответвления равно  
 
 

     Составим  уравнение Бернулли для участка 4