Гидравлический Расчет трубопровода для выдачи авиатоплива

 

Гидравлический расчёт производится после составления принципиальной схемы трубопроводных коммуникации склада ГСМ.

1) Проверка надёжности работы сливного устройства типа СМ. Для надёжной работы сливного стояка необходим обеспечить условие: давление внаивысшей точке трубопровода должно быть больше давления насыщенного пара перекачиваемого продукта при данной температуре, т.е.

Р₂>Р_п

где, Р_п-давление насыщенного пара продукта Н/м²

а) Применяется уравнение Бернулли для сечении 1 - 1 и 2-2:

z₁g +P₁/ r + u₁² = z₂g +P₂/ r + u₂² +h _f

где, z - геометрический напор в сечении, м;

P₁- гидростатическое давление в сечении 1-1 н/м^2;

P₂- гидростатическое давление в сечении 2-2 (высшей точке магистрали) н/м^2;

u₁- скорость жидкости м/с в АЦ. цистерне (скорость u_1<<u₂ поэтому в расчетах можно принять u₁=0);

h _f - общие (суммарные) потери напора на участке трубопровода 1 - 2, м;

б) Находятся потери напора:

h _f= (l (l/d) +Sx)u₂²/2

где, l - коэффициент трения:

1 - длина участка трубопровода, м;

d - диаметр трубопровода м;

x- коэффициент местного сопротивления;

u₂ - скорость жидкости в трубопроводе м/с.

в) Коэффициент трения l определяется в зависимости от числа Рейнольдса

Re = u₂d/n

n - кинематическая вязкость сливаемого нефтепродукта при данной температуре, м² •с

l=64/Re при Re<2300

l= 0.3164/ Re^0.25 при 10 ⁵ >Re>2300

г) Определяется скорость жидкости:

u₂ = 4Q/pd²

где, Q - расход жидкости. м³ /с

д) Из уравнения Бернулли определяется давлениев сечении 2 - 2 и делается вывод о надёжности сливного устройства:

P₂= P₁ -r [g (z₁- z₂) +u₂²/2 +h _f] ³ P

2) Выбор насоса для проектируемой трубопроводной коммуникации, для выполнения данной задачи необходимо:

- выбрать производительность;

- определить нивелирные высоты начала и конечной точки трубопровода;

- определить длину трубопровода:

- найти вязкость нефтепродукта - при этом учитываются самые неблагополучные условия перекачки;

- определить состав оборудования на данной трубопроводной коммуникации и потери напора в нём.

а) Расчёт производится по формуле:

где, Нтр - требуемый (потребный) напор насоса, м;

Нг - геометрическая высота подъёма жидкости, м,

h _fвс- общие потери напора во всасывающей линии, м;

h _fH - общие потери напора в напорной линии, м;

P_со- перепад давления (потери напора) в специальном оборудовании, установленном на трубопроводе, Па

P_изб - избыточное давление в конечной точке трубопровода, Па;

б) Определив требуемый напор Hтp, его сравниваем с развиваемым (располагаемым) напором Нр насоса и делаем вывод о пригодности выбранного насоса. Должно выполняться условие:

Нр>Нтр.

Расчеты: g =9/8; =0.0000013м²/с; l=33м; d=49мм; _{Z (Г-Д)} =24м;

Находим площадь сечения трубы по формуле: , где, π=3,14; d=100мм.

= 0,00785м²

Находим коэффициент местного сопротивления(x):

Отверстия + обратный клапан+вход в бак=2+1,7+1=4,7

Скорость жидкости в трубе в диапазоне от 0 до 2,1316 м/с и для каждого значения скорости последовательно определяем скоростной напор, расход жидкости, число Рейнольдса, коэффициент трения, потери напора и потребный напор.

а) при V=0м/с;

V²/2_g=0

По формуле: Q=V*S=0 (л/с)

По формуле: Re=0

По формуле: λ=0

По формуле: h_тр.=0

По формуле: h_м.=2+1,7+1=4,7

По формуле: ∑h=2+1,7+1=4,7

По формуле: Н_потр.=4,7+24=28,7м

б) при V=1,1м/с;

V²/2_g=1,21/19.6=0,06

По формуле: Q=V*S=1,1*0.00785=0.008м3/с, 8 (л/с)

По формуле: Re=1,1*0,1/1,41=78014

По формуле: λ=0.3164/78014^0.25= 0,0197

По формуле:h_тр.=0.0197*35/0,1*0,06=0,4м

По формуле: h_м.=4,7*0,06=0,3м

По формуле: ∑h=0,4+0,3=0,7м

По формуле: Н_потр.= 0,7+28,7= 29,4

в) при V=1,21м/с

V²/2g=1,21²/2*9.8=0,0747

По формуле Q=1,21*0,00785=0,009м3/с, 9 (л/с)

По формуле Re=1,21*0,1/1,41=85515

По формуле λ=0,3164/85515²⁵=0,0186

По формуле h_тр=0,0186*35/0,1*0,0747=0,5м

По формуле h_м=4,7*0,0747=0,35м

По формуле ∑h=0,5+0,35=0,85м

По формуле Н_потр=0,85+29,4=30,25

Г) при V=1,46м/c

V²/2_g=2,13/19.6=0,1087

По формуле: Q=V*S=1,46*0.00785=0.011 (м³/с), 11(л/с)

По формуле: Re=1,46*0.1/1,41=103546

По формуле: λ=0.3164/103546^0.25=0,0175

По формуле: h_тр.=0,0175*35/0,1*0,1087=0,66

По формуле: h_м.=4,7*0,1087=0,51м

По формуле: ∑h=0,66+0,51=1,17

По формуле: Н_потр.=1,17+30,25=31,42

д) при V=2,1316 м/с

V²/2g=2,1316²/2*9.8=0,2318

По формуле Q=2,1316*0,00785=0,017 (м3/c), 17 (л/c)

По формуле Re=2,1316*0,1/1,41=151177

По формуле λ=0,3164/151177^0,25=0,0158

По формуле h_тр=0,0158*35/0,1*0,2318=1,28м

По формуле h_м=4,7*0,2318=1,09м

По формуле ∑h=1,28+1,09=2,37м

По формуле Н_потр=2,37+31,42=33,8

 

Таблица 2 – Расчетные данные для СМ-100:

V	V2/2g	S	Q	Q	Re		hтр	hм.	ζоб.	h	Hпотр
м/с	М	м2	м3/с	л/с	–	–	м	-	м	М	М
		0,00785						4,7			28,7
1,1	0,06	0,008			0,0197	0,4	0,3	0,7	29,4
1,21	0,0747	0,009			0,0186	0,5	0,35	0,85	30,25
1,46	0,1087	0,011			0,0175	0,66	0,51	1,17	31,42
2,1316	0,2318	0,017			0,0158	1,28	1,09	2,37	33,8

 

Вывод: Исходя из расчетов, для перекачки нефтепродуктов по трубопроводу буду использовать центробежный одноступенчатый насос с рабочим колесом двухстороннего входа, а именно « СЦЛ-20-24 », который обеспечит нормальную бескавитационную работу гидравлической системы в целом.