Примеры выполнение заданий курсовой работы по теме «Расчет сложных трубопроводных систем».

Пример 1. Сложная система с водонапорной башней включает кольцевое соединение труб и доставляет воду двум потребителям (рис. 5.11).

Определить отметку уровня воды в водонапорной башне, питающей два потребителя: A с расходом Q_A = 18 л/с и C с расходом Q_C = 32 л/с. Система включает магистральный трубопровод d₁ = 150 мм; l₁ = 600 м; два параллельно проложенных трубопровода d₂ = 150 мм; l₂ = 550 м; d₃ = 100 мм; l₃ = 400 м и трубопровод d₄ = 200 мм; l₄ = 720 м, подающий воду потребителю C. Остаточный напор у потребителя C должен быть не менее 10 м.

Трубы водопроводные нормальные. Местные потери напора принять равными 10% от потерь по длине. Построить пьезометрическую линию.

Решение.

При расчете сложных систем с параллельным соединением труб будем руководствоваться следующей методикой:

1. Распределение расхода (пропускная способность). На каждом участке вводим обозначение расхода с индексом, соответствующем индексу диаметра трубы (рис. 5.11).

Расход на первом участке равен сумме расходов потребителей: Q₁ = Q_A + Q_C = 50 л/с = 0,05 м³/с.

Сумма расходов в параллельных трубопроводах равна расходу потребителя C: Q₂ + Q₃=Q_C = 32 л/с = 0,032 м³/с.

Пропускная способность четвертого участка равна расходу потребителя C: Q₄ = 0,032 м³/с.

2. Приравняем потери напора по длине в параллельных трубопроводах кольца, чтобы найти распределение расхода в параллельных участках или . Отсюда . По таблицам определяем A₂ = 31,18 с²/м⁶, A₃ = 265 с²/м⁶, тогда . Подставляя Q₃ в выражение для Q₂ получим или , тогда .

3. Геодезическая высота или отметка уровня воды в водонапорной башне относительно нулевой отметки:

.

Рассчитаем потери напора в системе

, где 1,1 – поправочный коэффициент на местные сопротивления (согласно условия задачи), - потери напора по длине в кольце, учтем их по одной из ветвей, например по второй: .

Потери напора в системе:

, при этом ; , тогда

.

Для построения пьезометрической линии имеем потери напора на каждом участке: , , .

Для построения эпюры откладываем в масштабе потери напора на каждом участке и строим пьезометрическую (напорную) линию.

Находим отметку уровня воды в водонапорной башне

Ответ: отметка уровня воды в водонапорной башне равна 31,0 м.

Пример 2. Тупиковая водопроводная система имеет пять участков труб, длины и диаметры которых указаны на рис 5.12. В системе четыре потребителя с расходами: Q_A = 10 л/с; Q_B = 18 л/с; Q_C = 12 л/с; Q_D = 8 л/с; на пятом участке равномерная подача воды с путевым расходом Q_пут. = 15 л/с.

Определить высоту водонапорной башни H, рассчитать диаметры труб на первом и третьем участках системы, при условии, что эксплуатационная скорость .

Принять l₁ =500 м; l₃ =450 м; d₂ = 150 мм; l₂ = 550 м; d₄ = 125 мм; l₄ =600 м; d₃ = 150 мм; l₅ = 700 м. Потери напора в местных сопротивлениях составляют 5% от потерь по длине.

Построить пьезометрическую линию.

Решение.

Решение задачи будем проводить по следующий схеме:

1. Обозначим на схеме (рис. 5.12) расходы на каждом участке с соответствующими индексами и найдем их значения.

Первый участок является магистральным для всех потребителей Q₁ = Q_A + Q_B + Q_C + Q_D + Q_пут. = 0,063 м³/с.

Третий участок магистральный для потребителей C и D и путевого расхода Q₃ = Q_C + Q_D + Q_пут. = 0,035 м³/с.

Для второго и четвертого участков:

Q₂ = Q_B = 0,018 м³/с; Q₄ = Q_C = 0,012 м³/с.

2. Рассчитаем диаметр труб на первом и третьем участках: . Получим , принимаем d₁ = 250 мм; , принимаем d₃ = 200 мм.

3. Определим потери напора на участках 1-4 с учетом местных сопротивлений: .

Для всех диаметров труб выбираем значения коэффициентов A₁ = 2,11 с²/м⁶; A₂ = 31,18 с²/м⁶; A₃ = 6,78 с²/м⁶; A₄ = 81,6 с²/м⁶; A₅ = 31,18 с²/м⁶.

Получим , аналогично , , .

Потери напора на пятом участке с учетом путевого расхода (Q_пут)_. и транзитного расхода потребителя D (Q_D) определяется в виде:

.

Рассчитаем потери напора по трем направлениям к потребителям B, C и D, принимая последовательное соединение труб:

;

Определим высоту водонапорной башни

, в данной задаче остаточный напор у всех конечных потребителей принимаем равным 10 м, поэтому, сравниваем потери напора по всем направлениям и выбираем максимальные, такими являются потери напора до потребителя C: . Таким образом, высота водонапорной башни:

5. Строим пьезометрическую линию. Для первого и третьего участков пьезометрическую линию построим в вертикальной плоскости, для других участков пьезометрическую линию представим в изометрии путем параллельного переноса направления трубопровода (рис. 5.12).

Из построения пьезометрической линии следует, что остаточные напоры у всех потребителей, кроме потребителя C, больше 10,0 м. Вертикальной штриховкой показана эпюра потерь напора.

Пример 3. Из водонапорной башни A, на поверхности воды в которой действует избыточное давление (p_ман), по трем последовательно соединенным трубам подается вода трем потребителям с расходами: Q_B = 15 л/с; Q_C = 8 л/с; Q_D = 12 л/с. Диаметры и длины участков системы принять: d₁ = 200 мм; l₁ = 700 м; d₂ = 150 мм; l₂ = 600 м; d₃ = 125 мм; l₃ = 500 м. Остаточный (свободный ) напор у потребителя D должен быть не менее 10 м. Действующий напор водонапорной башни H = 15 м считать постоянным (рис. 5.13).

Определить каким должно быть показание манометра (p_ман) на поверхности воды в башне для обеспечения водой потребителей при условии, что местные сопротивления составляют 10% от потерь по длине. Трубы водопроводные нормальные. Построить пьезометрическую линию.