Курсовая работа: Расчет гидравлической циркуляционной установки

Суммарная эквивалентная длина определяется по формуле:

(34)

Подставим значения параметров и найдем необходимые величины.

Вариант	Значение hм сопр, м	Σ lэкв, м
13	0,855	28,91

4.7 Определение необходимого диаметра самотечного трубопровода dс, обеспечивающего установление заданного постоянного уровня в верхнем резервуаре Н3

Для определения dс используется графоаналитический способ решения с использованием ПК (программа MicrosoftExcel). Задаемся интервалом dciот 1 мм до 200 мм с шагом 1 мм. И для каждого варианта рассчитываются потери напора, возникающие при прохождении жидкости по самотечному трубопроводу.

Потери напора определяются по формуле:

,

где lэкв - суммарная эквивалентная длина местных сопротивлений самотечного трубопровода.

Вычислим поэтапно потери напора для d_c от 0 до 200 мм:

По результатам вычисления dс составим таблицу и построим график зависимости h=f (dc).

dc , мм	20	40	60	80	100	120	140	160	180	200
h, мм	879,69	27,50	3,62	0,86	0,28	0,11	0,05	0,03	0,01	0,01

График зависимости h=f (d_c )

Для определения необходимого значения диаметра трубопровода по полученному графику определяем dc для значения h=H2+H3=const, т.к уровень установившийся - это и есть потери напора при прохождении жидкости по самотечному трубопроводу: h=4,1+0,5= 4,6 м.

Имеем, что при h=4,6м значение диаметра примерно равно d_c =57 мм.

4.8 Определение минимальной толщины стальных стенок трубы d2,при которой не происходит ее разрыва в момент возникновения прямого гидравлического удара

Под гидравлическим ударом понимают резкое увеличение давления в трубопроводах при внезапной остановке движущейся в них жидкости. Гидравлический удар может иметь место, например, при быстром закрытии различных запорных приспособлений, устанавливаемых на трубопроводах (задвижка, кран), внезапной остановке насосов, перекачивающих жидкость и т.д. Особенно опасен гидравлический удар при длинных трубопроводах, в которых движутся значительные массы жидкости с большими скоростями. В этих случаях, если не принять соответствующих предупредительных мер, гидравлический удар может привести к повреждению мест соединений отдельных труб (стыки, фланцы, раструбы), разрыву стенок трубопровода, поломке насосов и т.д.

Повышение давления при гидравлическом ударе определяется формулой Н.Е. Жуковского:

где ρ - плотность жидкости;

с - скорость распространения ударной волны;

- средняя скорость движения жидкости.

Скорость ударной волны определяется по формуле:

,

где - модуль упругости стенок трубопровода (Па),

δ-толщина стенок трубопровода (м).

Мы имеем дело с трубами бесшовными и марки стали - Ст20, для которой модуль упругости Е =2·10 Па, а модуль упругости жидкости k=1,35·10Па.

При выполнении расчетов в курсовой работе для стальных труб принимают с = 1200 м/с.

Для борьбы с гидравлическим ударом применяются различного рода устройства, увеличивающие время закрытия задвижек и кранов; на трубопроводах устанавливаются также автоматически действующие предохранительные клапаны и воздушные колпаки, которые располагаются перед задвижками и играют роль своеобразных воздушных буферов, воспринимающих повышенное давление.