Гидравлический расчёт водопроводящего тракта гэс

Гидравлический расчёт водоприёмника и напорного трубопровода (см. приложение 3) заключается в определении потерь напора.

Гидравлические потери складываются из:

- потерь в решётках;

- потерь на вход;

- потерь в пазах затворов;

- потерь в переходном конусе;

- потерь на поворотах;

- потерь по длине.

5.1 Потери в решётках определяются по зависимости:

где V₀ – скорость входа на решётку:

V₀ ≤ 1,25 м/сек при механической очистке;

V₀ ≤ 1,00 м/сек при ручной очистке;

α – угол наклона решётки (80⁰ ÷ 90⁰);

δ – толщина стержней;

β – коэффициент, зависящий от формы стержней.(Л2)

b – просветы между стержнями принимается, для установки с поворотно- лопастными турбинами – 1/20 D₁, но не менее 5см и не более 15-20см;

Для расчета потерь на решётке принимаем V₀=1 м/с, α=90^о, δ=0,01м, β=1,79, b=0,06м тогда потери составят:

м

5.2 Потери на вход в водоприёмник составят:

,

где ζ_вх – коэффициент потерь на входе принимается равным при острых кромках ζ_вх = 0,50;

V – скорость за входным сечением.

Рассчитаем скорость на вход в водоприёмнике:

;

d_вх=2,6м;

;

5.3 Потери в пазах затворов определяются по зависимости:

где ζ_n – коэффициент потерь в пазах принимается равным 0,30

5.4 Потери в переходном конусе определяются по зависимости:

;

где

ζ_к – коэффициент сопротивления при малом угле сходимости (θ = 10⁰) принимаем равным 0,16.

Рассчитаем скорость потока в сечении 2:

;

где d₂²=1,4м;

;

5.5 Рассчитаем потери на поворотах:

а) Потери на плавном повороте определяются по зависимости:

;

где для круглых трубопроводов находится по зависимости:

,

d – диаметр трубопровода;

R – радиус поворота осевой линии;

α – угол поворота.

потери на повороте 3-5:

d=1,4м;

R=1,3м;

α=40^о;

б) потери на резком повороте определяются из зависимости:

;

где

;

где α – угол поворота осевой линии;

- для поворота на участке 1-3

α=30⁰;

V=V₂= 3,25 м/с;

;

;

- для поворота на участке 4-6:

α=10⁰;

V=V₂= 3,25 м/с;

- для поворота 5-6:

α=90⁰;

V=V₂= 3,25 м/с;

- для поворота 8-9:

α=10⁰;

V=V₂= 3,25 м/с;

в) потери на плавном повороте при α=90⁰ (колено):

;

где

;

где d – диаметр трубопровода;

R – радиус поворота осевой линии;

- потери на участке 9-10:

V=V₂= 3,25 м/с;

R= 3,7 м;

;

м;

Общие потери на поворотах:

5.6 Потери напора по длине для круглых трубопроводов определяются по зависимости:

где ℓ - длина трубопровода;

d – диаметр трубопровода;

R – гидравлический радиус трубопровода;

С – коэффициент Шези.

Коэффициент сопротивления зависит от коэффициента Шези и определяется по таблице 6 :

Таблица 6.

С	Λ	С	Λ	С	λ
10 15 20 25 30	0,785 0,345 0,196 0,125 0,087	35 40 45 50 55	0,064 0,049 0,039 0,031 0,026	60 70 80 90 100	0,022 0,016 0,012 0,010 0,008

- рассчитаем коэффициент сопротивления

Для начала определим коэффициент Шези по формуле Павловского:

n – коэффициент шероховатости, для стальных умеренно заржавленных труб равный 0,014

;

Так как R < 1м → ;

;

По данным таблицы 6 находим, что = 0,022

- потери напора по длине на участке 2-4

d=1,4м;

l_2-4=5,8м;

м ;

- потери напора по длине на участке 4-5

d=1,4м;

l_4-5=5,8м;

м;

- потери напора по длине на участке 5-6

d=1,4м;

l_4-5=3м;

м;

- потери напора по длине на участке 8-9:

d=1,4м;

l_8-9=7,5м;

м;

Общие потери по длине:

5.7 . Потери в пазах затвора определяются по формуле:

где ζ_n – коэффициент потерь в пазах принимается равным 0,30

- для затвора 3 :

V=V₂=3,25 м/с

;

- для затвора 10:

V=V₂=3,25 м/с

;

5.8 Рассчитаем потери напора при расширении трубопровода на участке 7-8:

;

где

;

где - коэффициент гидравлического трения,

;

n – степень расширения трубы

;

α – угол расходимости, равен 20⁰

k≈ sin2α≈sin(2*20)≈0,64;

Re – число Рейнольдса

;

V – скорость в сечении 7;

;

- коэффициент кинематической вязкости воды;

к_э – эквивалентная абсолютная шероховатость для умеренно заржавленных стальных труб равная 1*10^-4 м

;

тогда

потери напора составят

;

5.8 Рассчитаем суммарные потери напора в трубопроводе:

Н_пот=h_p+h_вх+h_п+h_пов+h_к+h_f+h_паз(3)+h_паз(10)+h_расш=0,015+0,011+0,014+0,711+0,086+ +0,186+0,162+0,162+0,226= 1,573м

5.9 Рабочий напор турбины определяется по зависимости:

Н_нетто = Н_бр – Н_пот = Н_расч – Н_пот =11,1- 1,573=9,527м

5.10 По рабочему напору уточняем мощность турбины

Мы установили, что мощность турбины будет несколько меньше расчётной из-за потерь на преодоление сопротивлений водопроводящего тракта.