2017-10-25
1034
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИЙ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»
Кафедра «Экология и энергоэффективность в техносфере»
Р. Н. вострова
Гидравлический расчет напорного трубопровода в системе водоснабжения
Учебно-методическое пособие
Для студентов строительного и заочного факультетов
Гомель 2017
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИЙ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»
Кафедра «Экология и энергоэффективность в техносфере»
Р. Н. вострова, С. А. Воробьев
Гидравлический расчет напорного трубопровода в системе водоснабжения
Одобрено учебно-методической комиссией строительного факультета
в качестве учебно-методического пособия
по выполнению расчетно-графической работы № 1
для студентов строительных специальностей
Гомель 2017
|
|
|
УДК 556.536 (075.8)
ББК 30.123
В78
Рецензент – д-р физ.-мат.. наук, профессор кафедры «Строительная механика» Э. И. Старовойтов (УО «БелГУТ»)
Воробьев С.А., Вострова, Р. Н.
В78 Гидравлический расчет напорного трубопровода в системе водоснабжения, построение напорной и пьезометрической линий: учеб.-метод. пособие / Р. Н. Вострова, С. А. Воробьев; М-во трансп. и коммуникаций Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель: БелГУТ, 2017. – 62 с.
ISBN 978-985-554-556-0
Рассмотрены теоретические основы гидравлического расчета напорного трубопровода, даны исходные данные для выполнения расчетно-графической работы.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 1-70 04 03 «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов»,
УДК 556.536 (075.8)
ББК 30.123
ISBN 978-985-554-556-0
© Вострова Р. Н., Воробьев С.А. 2017
© Оформление. УО «БелГУТ», 2017
Оглавление
| Введение …………………………………………………………………………….. | |
| 1 Состав и объем расчетно-графической работы…...…………………………. | |
| 2 Исходные данные………………….…………..………......................................... | |
| 3 Основные сведеения для проведения расчетов…………………………. | |
| 3.1 Подбор диаметра самотечной трубы или сифона (вариант А и В)……... | |
| 3.2 Определение действительного перепада уровней в I и II резервуаре (вариант заданий А и В)…………………………………………………...15 3.3 Порядок выполнения гидравлического расчета напорного трубопровода насосной установки (вариант заданий А и В)…………18 3.3.1 Определение диаметра всасывающего трубопровода насосной установки…………………………………………………...18 3.3.2 Определение высоты установки центра насоса над линией свободной поверхности……………………………………………….18 3.3.3 Определение потерь напора во всасывающем трубопроводе….19 3.3.4 Определение диаметра нагнетательного трубопровода насосной установки……………………………………………………..18 3.3.5 Определение потерь напора в нагнетательном трубопроводе……………………………………………………………..19 | |
| Список литературы ………………………………………………………………… |
Приложение А. Коэффициент шероховатости поверхности канала (n)………...…….22
|
|
|
Приложение Б. Образец оформления титульного листа к расчетно-графической работе № 1………………………………………………………30
ВВЕДЕНИЕ
Расчетно-графическая работа «Гидравлический расчет напорного трубопровода» по дисциплине «Механика жидкости и газа» выполняется студентами специальности 70 04 03 «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов» в третьем семестре обучения. Гидравлический расчет системы водоснабжения производятся с целью выбора диаметра трубопровода, определения скоростей и расходов в системе водоснабжения, потерь напоров, а также для определения потребного напора трубопровода, работающего на данную систему водоснабжения.
Определив полные напоры на участке системы водоснабжения, можно построить напорную и пьезометрическую линию, которые позволяют определить давление на любом участке водопровода, а также напор и скорость в любом его сечении. Гидравлический расчет напорных трубопроводов позволяет осуществить подбор энергоэффективного оборудования для подачи воды от источника до потребителя.
Целью работы является закрепление знаний, полученных студентами при изучении теоретического материала, выработка у них навыков практического применения этих знаний при решении инженерных задач.
СОСТАВ И ОБЪЕМ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
В расчетно-графическую работу входит гидравлический расчет напорного трубопровода с самотечным и сифонным водозаборами и напорного трубопровода тупиковой сети с водонапорной башней.
Расчетно-графическая работа состоит из пояснительной записки с включенными в нее результатами расчетов и чертежа, на котором схематически изображается трубопровод, и наносятся линии полного и пьезометрического напоров, а также указываются все составляющие потери напора.
Исходные данные
В вариантах заданий приняты следующие обозначения:
l 1 – длина самотечной трубы (задание А), м;
d 1– диаметр самотечной трубы (задание А), мм;
h 1 – разность горизонтов в канале I и колодце II, м;
Q − производительность насоса, л/с;
l BC – длина всасывающей трубы насоса, м;
h 2 – высота установки центра насоса над линией свободной поверхности, м;
l H – длина напорного трубопровода, м;
d H – диаметр напорного трубопровода, мм;
d – диаметр внешнего цилиндрического насадка (задание А), мм;
d вс– диаметр всасывающей трубы насоса (задание А), мм;
l – общая длина сифона (задание В), м;
l 1 – длина сифона от входного сечения до наивысшей точки О (задание В), м;
H – отметка горизонта воды в резервуаре III над центром насоса, м;
h 0 – отметка наивысшей точки сифона О (задание В),, м;
p 0 – избыточное давление в резервуаре III (задание В), м.вод.ст.;
p вак – давление на входе в насос, ат;
h вак – допустимый вакуум со всасывающей трубе и сифоне (задание В), м.вод.ст.;
Задание A. Гидравлический расчет напорных трубопроводов с самотечным водозабором (рисунок 1).
Из канала I по самотечной трубе АВ (снабженной фильтром и обратным клапаном) длиной l 1 и диаметром d 1 вода под напором h 1 перетекает в прибрежный колодец II.
Из прибрежного колодца II центробежный насос V перекачивает воду в открытый резервуар. Всасывающая труба насоса длиной l вс снабжена фильтром с обратным клапаном и имеет два поворота с отношением радиуса поворота к диаметру трубы R / d вс =6,0. Давление во всасывающем трубопроводе на входе в насос h вак.
|
|
|
Далее по напорному трубопроводу вода длиной l н и диаметром d н вода поступает в резервуар III. Материал трубопроводов – сталь.
Из резервуара III вода перетекает в резервуар IV через внешний цилиндрический насадок диаметром d под действием напора h 3.
В задании необходимо определить: диаметр сифона; разность уровней в канале I и колодце II; проверить возможность подъема воды в сифоне на заданную высоту; определить высоту установки центра насоса; вычислить разность горизонтов резервуаров III и IV и определить мощность насосной установки; построить напорную и пьезометрическую линии для всех участков напорных трубопроводов.
Данные для расчета напорного трубопровода с самотечной трубой приведены в таблице 1.
Рисунок I - Расчетная схема напорных трубопроводов самотечным водозабором
Таблица 1 - Данные для расчета напорного трубопровода с самотечной трубой
| Вариант | Q | l вс | h 2 | h 1 | l 1 | L н | d н | H | d | p вак |
| 2,0 | 0,31 | 0,1 | ||||||||
| 2,5 | 0,41 | 0,2 | ||||||||
| 2,7 | 0,46 | 0,15 | ||||||||
| 2,8 | 0,47 | 0,25 | ||||||||
| 2,9 | 0,48 | 0,17 | ||||||||
| 3,0 | 0,49 | 0,12 | ||||||||
| 3,1 | 0,5 | 0,3 | ||||||||
| 3,2 | 0,32 | 0,1 | ||||||||
| 3,3 | 0,33 | 0,2 | ||||||||
| 4,3 | 0,34 | 0,15 | ||||||||
| 4,4 | 0,35 | 0,25 | ||||||||
| 4,5 | 0,36 | 0,17 | ||||||||
| 4,6 | 0,37 | 0,12 | ||||||||
| 4,7 | 0,57 | 0,3 | ||||||||
| 4,8 | 0,56 | 0,1 | ||||||||
| 4,9 | 0,55 | 0,2 | ||||||||
| 5,0 | 0,54 | 0,1 | ||||||||
| 4,2 | 0,53 | 0,2 | ||||||||
| 4,1 | 0,52 | 0,15 | ||||||||
| 4,0 | 0,51 | 0,25 | ||||||||
| 3,9 | 0,4 | 0,17 | ||||||||
| 3,8 | 0,39 | 0,12 | ||||||||
| 3,7 | 0,38 | 0,3 | ||||||||
| 3,6 | 0,44 | 0,1 | ||||||||
| 3,5 | 0,43 | 0,2 | ||||||||
| 3,4 | 0,42 | 0,15 | ||||||||
| 2,0 | 0,3 | 0,25 | ||||||||
| 3,0 | 0,4 | 0,17 | ||||||||
| 4,0 | 0,5 | 0,12 | ||||||||
| 4,5 | 0,55 | 0,3 | ||||||||
| 5,1 | 0,21 | 0,1 | ||||||||
| 4,4 | 0,31 | 0,15 | ||||||||
| 3,8 | 0,27 | 0,25 | ||||||||
| 2,9 | 0,4 | 0,17 | ||||||||
| 2,0 | 0,55 | 0,12 | ||||||||
| 4,7 | 0,26 | 0,3 | ||||||||
| 3,7 | 0,32 | 0,1 | ||||||||
| 4,5 | 0,54 | 0,2 |
Задание B. Гидравлический расчет напорных трубопроводов с сифонным водозабором (рисунок 2).
|
|
|
Из канала I по сифону (снабженному фильтром и обратным клапаном) длиной l и диаметром d вода под напором h 1 перетекает в прибрежный колодец II. Высота подъема воды по сифону h 0.
Из прибрежного колодца II центробежный насос V перекачивает воду в открытый резервуар. Всасывающая труба насоса длиной l вс снабжена фильтром с обратным клапаном и имеет два поворота с отношением радиуса поворота к диаметру трубы R / d вс =6,0. Давление во всасывающем трубопроводе на входе в насос h вак.
Далее по напорному трубопроводу длиной l н и диаметром d н вода поступает в резервуар III, находящийся под избыточным давлением р 0. Материал трубопроводов – сталь.
Из резервуара III вода перетекает в резервуар IV через отверстие диаметром d отв. под действием напора h 3.
Рисунок 2 - Расчетная схема напорных трубопроводом с сифонным водозабором
В задании необходимо определить: диаметр сифона; разность уровней в канале I и колодце II; проверить возможность подъема воды в сифоне на заданную высоту h 0; определить высоту установки центра насоса h 2, если давление на входе в насос р вак = 0,1 ат.; вычислить разность горизонтов резервуаров III и IV h 3 и определить мощность насосной установки для всех участков напорных трубопроводов.
Данные для расчета напорного трубопровода с сифонным водозабором приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Данные для расчета напорного трубопровода с сифонным водозабором
| Вариант | Q | l в с | d вс | h 1 | l | h 0 | l 1 | l н | d н | H | p 0 | h 3 | h вак | d отв. |
| 0,51 | ||||||||||||||
| 0,52 | ||||||||||||||
| 0,53 | ||||||||||||||
| 0,43 | ||||||||||||||
| 0,44 | ||||||||||||||
| 0,45 | ||||||||||||||
| 0,46 | ||||||||||||||
| 0,47 | ||||||||||||||
| 0,48 | ||||||||||||||
| 0,54 | ||||||||||||||
| 0,55 | ||||||||||||||
| 0,56 | ||||||||||||||
| 0,57 | ||||||||||||||
| 0,58 | ||||||||||||||
| 0,59 | ||||||||||||||
| 0,49 | ||||||||||||||
| 0,60 | ||||||||||||||
| 0,60 | ||||||||||||||
| 0,50 | ||||||||||||||
| 0,54 | ||||||||||||||
| 0,55 | ||||||||||||||
| 0,42 | ||||||||||||||
| 0,41 | ||||||||||||||
| 0,63 | ||||||||||||||
| 0,62 | ||||||||||||||
| 0,61 | ||||||||||||||
| 0,60 | ||||||||||||||
| 0,51 | ||||||||||||||
| 0,50 | ||||||||||||||
| 0,60 | ||||||||||||||
| 0,70 | ||||||||||||||
| 0,55 | ||||||||||||||
| 0,56 | ||||||||||||||
| 0,21 | ||||||||||||||
| 0,36 | ||||||||||||||
| 0,31 | ||||||||||||||
| 0,37 | ||||||||||||||
| 0,40 |
