Раинкина Л.Н. Гидромеханические расчеты трубопроводных систем с насосной подачей жидкости

Подождите немного. Документ загружается.

Приложения 61

Приложения

Приложение 1

Зависимость плотности воды от температуры

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

кг/м

1000 1000 998 996 992 988 963 978 972 965 956

Приложение 2

Зависимость динамического коэффициента вязкости воды от температуры

0 10 20 30 40 50

η, 10

-3

Па⋅с

1,79 1,30 1,01 0,80 0,65 0,55

Приложение 3

Зависимость давления насыщенных паров

н.п.

(Па) некоторых жидкостей от

температуры

Жидкость

Температура,

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Вода 633 1225 2332 4214 7350 12348 19694 32164 47334

Легкая

нефть

3430 - 7640 - 13720 - 37240 - 85280

Бензин 5488 7936 10682 16562 22536 31946 - - -

Глинистый

раствор

- 1762 3136 5390 8320 13720 - - -

Керосин Т1 - - 3500 - 5800 - 7500 - 12000

Гидромеханические расчеты трубопроводных систем

с насосной подачей жидкости

Приложение 4

Зависимость плотности

ρ и кинематического коэффициента вязкости ν

некоторых жидкостей от температуры

ρ, кг/м

при t

C ν, 10

-4

/с при t

Жидкость 20 50 20 40 60 80

Вода 998 - 0,010 0,0065 0,0047 0,0036

Нефть легкая 884 - 0,25 0,15 - -

Нефть тяжелая 924 - 1,4 1,2 - -

Бензин 745 - 0,0073 0,0059 0,0049 -

Керосин Т-1 808 - 0,025 0,018 0,012 0,010

Дизтопливо 846 - 0,38 0,12 - -

Глицерин 1245 - 9,7 8,3 0,88 0,25

Ртуть 13550 - 0,0016 0,0014 0,0010 -

Масла:

касторовое 960 - 15 3,5 0,88 0,25

трансформаторное 884 880 0,28 0,13 0,078 0,048

АМГ-10 - 850 0,17 0,11 0,085 0,65

веретенное АУ - 892 0,48 0,19 0,098 0,059

индустриальное 12 - 883 0,48 0,19 0,098 0,059

индустриальное 20 - 891 0,85 0,33 0,14 0,08

индустриальное 30 - 901 1,8 0,56 0,21 0,11

индустриальное 50 - 910 5,3 1,1 0,38 0,16

турбинное - 900 0,97 0,38 0,16 0,088

Указания:

1. Плотность жидкости при другой температуре можно определить по формуле:

/ (1+

α⋅Δ

t),

где

- плотность жидкости при температуре t=t

t - изменение температуры;

- температура, при которой плотность жидкости равна

;

- коэффициент температурного расширения (в среднем для минеральных

масел и нефти можно принять

=0,0007 1/° C, для воды. бензина. керосина

=0,0003 1/° C) .

2. Вязкость при любой температуре определяется по формуле:

⋅

β⋅(

t-20

)

;

β =

1/(t

- t

)

⋅

ln (

Приложения 63

Приложение 5

Механические свойства труб

Материал

Предел прочности при растяжении

[

], Мпа

Сталь 3

140

÷170

Сталь 45

÷55

Чугун

180

÷210

Приложение 6

Модуль упругости некоторых жидкостей E

, МПа

Жидкость

, МПа

Жидкость

, МПа

Вода 2100 Турбинное масло 1750

Нефть 1300 Спирт 1000

Керосин 1400 Глицерин 4150

Ртуть 25100 Цементный раствор

3200

÷4000

Глинистый раствор

2200

÷3400

Приложение 7

Модуль упругости некоторых материалов E

тр

, МПа

Материал

тр

, МПа

Сталь

⋅10

Чугун

⋅10

Горные породы

(0,3

÷3) ⋅10

Медь

1,15

⋅10

Аллюминий

0,7

⋅10

Приложение 8

Значения эквивалентной шероховатости Δ

, мм для различных труб

Вид трубы Состояние трубы

, мм

Тянутая из стекла и цвет-

ных металлов

новая, технически гладкая

0,001

÷0,01

Бесшовная стальная новая

0,02

÷0,05

Стальная сварная новая

0,03

÷0,1

Стальная сварная с незначительной коррозией

0,1

÷0,2

Стальная сварная умеренно заржавленная

0,3

÷0,7

Гидромеханические расчеты трубопроводных систем

с насосной подачей жидкости

Стальная сварная сильно заржавленная

0,8

÷1,5

Стальная сварная с большими отложениями

2,0

÷4,0

Стальная оцинкованная новая

0,1

÷0,2

Стальная оцинкованная после неск. лет эксплуатации

0,4

÷0,7

Чугунная новая

0,2

÷0,5

бывшая в употреблении

0,5

÷1,5

Приложение 9

Значения усредненных коэффициентов местных сопротивлений ξ (квадратич-

ная зона)

Сопротивление Конструктивные параметры

Вход в трубу с острыми кромками

выступающий внутрь резер-

вуара

0,5

1,0

Выход из трубы 1,0

Угольник с углом поворота

0,44

1,32

Колено плавное

0,23

Шаровой клапан 45,0

Вентиль обычный 4,0

Приемная коробка трубы с кла-

паном и сеткой

при d

тр

, мм

100

150

200

300

8,5

7,0

6,0

5,2

3,7

Задвижка при n

задв

=a/d

0,75

0,5

0,4

0,3

0,2

0,15

0,2

2,0

4,6

10,0

35,0

Кран пробковый 0,4

Фильтры для нефтепродуктов светлый

темный

1,7

2,2

Диафрагма с острыми кромками

при n=

отв

/ω

тр

0,4

0,5

0,6

0,7

0,97

Приложения 65

Приложение 10

Характеристика насоса 1,5 К-6 (К8-18) при n = 2900 об/мин.

1 - H = f(Q); 2 -

(Q).

0123456

0,2

0,4

0,6

0,8

,м

Q, л/с

1 - напорная характеристика, 2 - кривая к.п.д.

Приложение 11

Рекомендуемые диаметры труб для перекачки жидкостей

с производительностью Q

Диаметр d, мм

100 125 150 200 250 300 350

Q, л/с

до 5,4

5,4÷9,0 9,0÷15 15÷28 28÷45 45÷68 68÷95

Приложение 12

Сортамент труб

Трубы стальные, бесшовные, общего назначения

Наружный диаметр,

, мм

Внутренний диаметр,

вн

, мм

Толщина стенки

, мм

14 10 2,0

22 18 2,0

32 27 2,5

54 49 2,5

60 54 3,0

Гидромеханические расчеты трубопроводных систем

с насосной подачей жидкости

70 64 3,0

95 88 3,5

108 100 4,0

Трубы нефтепроводные и газопроводные

Наружный диаметр,

, мм

Внутренний диаметр,

вн

, мм

Толщина стенки

, мм

114 106 4,0

146 136 5,0

168 156 6,0

194 180 7,0

245 227 9,0

273 253 10,0

299 279 10,0

426 402 12,0

Приложение 13

Физические свойства вязко-пластичных жидкостей

Жидкость

, Па

, кг/м

, Па⋅с

Нефти

÷10 840÷950 0,01÷0,1

Глинистый раствор

÷20 1050÷1200 0,005÷0,05

Дизтопливо

÷8 820÷940 0,01÷0,5

Приложение 14

Некоторые сведения из АЗБУКИ инженера

В я з к ос т ь

η - динамический

коэффициент вязкости;

ν - кинематический

коэффициент вязкости;

[

η ]=Па⋅с; [ν]=м

/с;

ν =η/ρ,

где

ρ - плотность жидкости.

- коэффициент пропорциональности

между касательными напряжениями

и скоростью сдвига слоев жидкости,

характеризующий интенсивность

сил межмолекулярного взаимодей-

ствия при сдвиговой деформации

(движение жидкости).

Зависит от структуры жидкости.

Уменьшается при увеличении тем-

пературы.

Давление

абсолютное

- напряжение сжатия, появляется в

результате действия на жидкость

сжимающих сил.

Приложения 67

Давление

в точке поверхности

→

lim

Δω

- отношение нормальной сжимаю-

щей силы

Р к площади поверхно-

сти

Δω

при

Δω

→0. Характеристика

точки. Распределение давлений по

поверхности называется эпюрой.

Давление

насыщенного пара

н.п.

=f(t

- давление, при котором из жидкости

выделяются пузырьки пара (жид-

кость кипит). Давление насыщенно-

го пара зависит от рода жидкости и

температуры. C увеличением темпе-

ратуры возрастает.

Давление

манометрическое - р

вакуумметрическое - р

= р - р

ат

;

= р

ат

- р.

показание мановакуумметра. Мано-

вакуумметр измеряет избыток или

недостаток абсолютного давления p

в месте подсоединения прибора над

атмосферным. По показаниям при-

бора р

или р

можно вычислить аб-

солютное давление р:

р= р

ат

+ р

;

р= р

ат

- р

Давление

атмосферное - р

ат

кгс

см

Па Мпа== ==

−

10 01

242

- сила давления столба воздушной

атмосферы на единицу поверхности

Земли. В технике за среднее атмо-

сферное давление принимается ве-

личина:

ат

=0,1 МПа

Диаметр

гидравлический d

=d - для круглой трубы;

= D-d - для кольцевого сече-

ния.

- характерный линейный размер се-

чения потока:

⋅ω

- площадь поперечного сечения

потока;

- смоченный периметр (длина

контакта в сечении потока между

жи

костью и тве

рд

ыми стенками

)

Гидромеханические расчеты трубопроводных систем

с насосной подачей жидкости

Законы сохранения

— фундаментальные физические за-

коны, на основании которых выво-

дится ряд частных соотношений в

гидромеханике

Закон

сохранения

объёмного расхода

ϑ⋅ω

=const

-через любое сечение потока при

движении малосжимаемой жидкости

за единицу времени проходит одно и

то же объемное количество вещест-

ва:

⋅ω

=....=const;

, ...средние скорости в сечени-

ях;

, ...- площади сечений потока.

Закон

сохранения

энергии

Е = Е

+ Е

;

= m

⋅

z + m

⋅

р/

;

= m

⋅ϑ

/2;

= Е

Е;

⋅

+ m

⋅

+ m

⋅ϑ

/2=

⋅

+ +m

⋅

⋅ϑ

/2++

Е;

- жидкость в сечении потока облада-

ет запасом потенциальной энергии

и кинетической Е

При движении жидкости:

1.Кинетическая энергия может пере-

ходить в потенциальную и

наоборот;

2. Часть полной энергии жидкости

Е безвозвратно теряется, затрачи-

вается на работу до преодолению

силы трения и на работу по дефор-

мации потока при прохождении

жидкости через местные сопротив-

ления.

Закон

сохранения

количества движения

Из этого уравнения как частный случай

следует П-ой закон Ньютона:

d(m

⋅ϑ)=

⋅

;

⋅

/dt

F = m

⋅

a- ускорение движения.

- изменение количества движения

выделенной массы жидкости равно

сумме импульсов

действующих сил:

dm Fdt

()⋅=

→

∑

Этот закон сохранения используется

в гидромеханике для определения

повышения давления

при гидравлическом ударе, для оп-

ределения силы давления струи

жидкости на преграду и др.

Приложения 69

Импульс силы

- произведение силы на время ее

действия.

импульс силы = F

⋅

Кавитация

р>p

н.п.

- условие

отсутствия кавитации

р<p

ат.

- необходимое условие

для

возникновения кавитации

р<p

н.п.

- достаточное условие

для

возникновения кавитации

- кипение жидкости при нормальных

температурах и пониженном давле-

нии (меньшем атмосферного), со-

провождающееся схлопыванием пу-

зырьков пара в областях повышен-

ного давления. Кавитация возникает

в тех сечениях потока, где давление

падает до величины давления насы-

щенного пара.

Кавитация может возникнуть:

1. На входе в насос.

2. В местах резкого сужения потока

(внутри насадка, струйный насос и

др.).

3. В опасном сечении сифонного

трубопровода.

Масса

- мера инертности тела, коэффици-

ент пропорциональности между си-

лой и ускорением движения тела во

втором законе Ньютона.

Мера движения

() ;m

⋅

→

векторная - количество движения

скалярная - кинетическая энергия

Модуль объёмной

упругости

p=-E⋅ΔV/V - закон Гука

- коэффициент пропорциональности

между сжимающим напряжением в

жидкости (давлением) и относитель-

ной объемной деформацией.

Модуль упругости Е определяет

интенсивность сил межмолекуляр-

ного взаимодействия (сил отталки-

вания) при всестороннем сжатии.

Гидромеханические расчеты трубопроводных систем

с насосной подачей жидкости

Момент силы

относительно точки

произведение величины силы на

длину перпендикуляра, опущенного

из этой точки на линию действия си-

лы.

= R·s

Мощность

потока жидкости

- энергия массы жидкости, проходя-

щей за единицу времени через сече-

ние потока.

N =p

⋅

ρ⋅

g⋅H

⋅

где H- энергия единицы веса жидко-

сти (напор).

Напряжение

- отклик материала на деформацию.

Связь между напряжениями и де-

формациями определяется структу-

рой вещества.

Напор

- энергия, отнесенная к весу жидко-

сти.

Напор

насоса

≈

) /

ρ⋅

- энергия на единицу веса, которую

получает жидкость, проходящая че-

рез насос:

напор насоса H =

ρ⋅

g+ϑ

/2g-(z

ρ⋅

g+ϑ

/2g)

Насос

- машина для преобразования меха-

нической энергии приводного двига-

теля в гидравлическую энергию по-

тока жидкости.