МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра Строительства,

теплоэнергетики

и транспорта

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине «Основы гидравлики»

Выполнил:

Проверила: Шлапак С. В.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Условия задания и исходные данные………………………….........................3

2 Расчет основных параметров работ водопровода с помощью

уравнения балансов напоров (уравнения Д. Бернулли)…..……………………5

3 Расчет основных параметров работ водопровода по методике

академика Н. Н. Павловского ……..……………………………………………9

4 Сравнительный анализ основных параметров

работы водопровода………………………………………………………….....11

Список используемой литературы….……………………………………..…......12

1Условия задания и исходные данные

Таблица 1.1 – Исходные данные для расчета

Вариант

Н₁, м

l₁, м

d₁, мм

l₂, м

d₂, мм

l₃, м

d₃, мм

l₄, м

d₄, мм

Н₂, м

R/d

ω₀ / ω

ξ_вх

ξ_вых

λ_тр

0,740

0,5

0,020

Рисунок 1.1 - Схема насосной установки и магистрального водопровода

Для подачи воды из реки в поселок были сконструированы и изготовлены насосная станция, магистральный трубопровод, состоящий из четырех участков труб разного диаметра и расходной емкости, установленной в поселке на башне (вышке) (рисунок 1.1).

Вода из реки забирается по всасывающему трубопроводу через приемный сетчатый фильтр и невозвратный клапан в центробежный насос, с помощью которого вода подается в магистральный трубопровод в поселок, где она по трубопроводу поднимается на башню (вышку) и поступает в расходный резервуар, откуда под напором подается в водопроводную систему поселка.

Для решения данной задачи необходимо:

1) Определить с помощью уравнения Д.Бернулли расход воды Q, л/с и м³/с, если известны диаметры труб d и их длины l на отдельных участках водопровода, напор воды Н₁, создаваемый центробежным насосом, высота напорной (расходной) башни Н₂ и отношение площадей открытия задвижки и живого сечения трубы на насосной станции . Считать магистральные трубы водопровода новыми с заданным коэффициентом трения .

2) По тем же исходным данным определить расход воды Q, л/с и м³/с по методике Н.Н.Павловского.

3) Определить потери напора воды на каждом участке водопровода каждым из методов.

4) По результатам расчетов составить сравнительную таблицу параметров работы водопровода.

5) В графической части необходимо по результатам расчетов каждым из методов построить линии гидродинамического напора и пьезометрические линии для идеальной и реальной жидкости. С помощью графиков наглядно представляется изменение полного напора и его составляющих по длине водопровода.

2 Расчет основных параметров работ водопровода с помощью

уравнения балансов напоров (уравнения Д. Бернулли)

2.1 На схеме выбираем сечения на входе и выходе жидкости О₁-О₁ на входе воды в магистральный трубопровод. Сечение О₂-О₂проводим вертикально на выходе из в магистрального трубопровода в расходный бак.

За плоскость сравнения принимаем осевую линию трубопровода.

2.2 Относительно сечении О₁-О₁и О₂- О₂составляем уравнение Д. Бернулли для реальной жидкости

2.3 Переносим давление в левую часть уравнения

2. 4 Составляем уравнение потерь напора

2.5 Для определения расхода воды Q необходимо скорости воды V₁и V₂ выразить через V₃ м/с, для этого используем основное уравнение гидродинамики – уравнение расхода

; ;

;

2.6 Определяем потерю на удар при переходе диаметра трубы с d₂ и d₃

- по этому значению в таблице Г.2 (Приложение Г [1, стр. 28]) выбираем значение

По заданному по условию Принимаем по таблице Г.4 (Приложение Г [1, стр. 31]) выбираем значение

По заданному по условию Принимаем по таблице Г.6 (Приложение Г [1, стр. 32]) выбираем значение

По условию и

2.7 Подставим в уравнение п. 2.3 уравнения п. 2.4

2.8 Полученные значения в п. 2.5 и п. 2.6 подставим в уравнение п.2.7

Выносим скоростной напор за скобки

Подставим числовые значения

2.9 Определяем скорость V₃, м/с.

откуда

2.10 Определим расход воды в водопроводе Q, м³/с.

2.11 Определим скорости на разных участках водопровода.

1 участок

2 участок

3 участок

4 участок

2.12 Определим скоростные напоры на разных участках водопровода.

1 участок

2 участок

3 участок

4 участок

2.13 Определим местные потери напора, м в ст.

1 участок

2 участок

3 участок

4 участок

2.14 Определим потери напора на трение, м в ст.

1 участок

2 участок

3 участок

4 участок

2.15 Определим суммарную потерю напора на разных участках водопровода, м в ст.

1 участок

2 участок

3 участок

4 участок

2.16 Суммарная потеря напора на всех трех участка водопровода, м в ст.

Располагаемый напор Н=53 м в ст. Несовпадение из-за неточности некоторых вычислений, связанных с округлением результатов вычислений.

3 Расчет основных параметров работ водопровода по методике

академика Н. Н. Павловского

3.1 Определим располагаемый напор, м в ст.

3.2 Выберем коэффициент местных потерь

Принимаем

Коэффициенты модуля расхода, k, м³/с, в зависимости от диаметра трубы определяем методом интерполяции известных величин по таблице Б.1 (Приложения Б [1, стр. 26]

При D₁=410 мм k₁ =2,7694 м³/с

При D₂=300 мм k₂ =1,121 м³/с

При D₃=380 мм k₃ =2,1118 м³/с

При D₄=380 мм k₄ =2,1118 м³/с

3.3 Определим расход воды в водопроводе, м³/сек.

3.4 Определим потерю напора на местные сопротивления и трения на каждом участке водопровода, м в ст.

1 участок

2 участок

3 участок

4 участок

3.5 Определить скорости воды на всех участках водопровода, м/с.

1 участок

2 участок

3 участок

4 участок

3.6 Определить скоростные напоры на трех участках водопровода, м в ст.

1 участок

2 участок

3 участок

4 участок

3.7 Определим сумму потерь напора на всех участках водопровода, м в ст.

Располагаемый напор Н = 53 м вод ст. Небольшое несовпадение из-за округления сотых и тысячных величин в пользу увеличения.

4 Сравнительный анализ основных параметров работы водопровода

Сведем в таблицу 4.1 основные параметры работы водопровода, вычисленные с помощью уравнения Д.Бернулли (метод №1) и по методике академика Н.Н.Павловского (метод №2) и оценим расхождения между соответствующими результатами, полученными разными методами.

Таблица 4.1 – Сводная таблица параметров работы водопровода

№ п/п	Наименование параметров работы водопровода	Метод вычисления	Номер участка водопровода
№ п/п	Наименование параметров работы водопровода	Метод вычисления	1 участок	2 участок	3 участок	4 участок

	Диаметр трубы, d, мм;	-
	Длина трубы, l, м	-
	Площадь поперечного сечения труб w, м²	-	0,1319	0,07065	0,1133	0,1133
	Средняя скорость потока воды, V, м/с	№1	1,975	3,69	2,3	2,3
		№2	1,82	3,405	2,12	2,12
		Отклонение, %	7,0	7,7	4,3	4,3
	Скоростной напор, ; м в ст.	№1	0,198	0,694	0,269	0,269
		№2	0,1688	0,5909	0,2291	0,2291
		Отклонение, %	14,7	14,8	14,8	14,8
	Расход воды Q, м³/с	№1	0,2607	0,2607	0,2607	0,2607
		№2	0,2406	0,2406	0,2406	0,2406
		Отклонение, %	7,7	7,7	7,7
	Потери напора в конце каждого участка , м в ст	№1	4,059	41,893	6,0732	0,517
		№2	3,249	43,53	5,792	0,4088
		Отклонение, %	19,9	3,7	4,6	20,9

Список используемой литературы

1.Гидравлика. Методические указания и контрольные задания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Гидравлика» для студентов всех форм обучения специальностей 271000 «Технология рыбы и рыбных продуктов», 170600 «Машины и аппараты пищевых производств», 271300 «Пищевая инженерия малых предприятий», 271200 «Технология продуктов общественного питания», МГТУ, 2012 г.

2. Гривнин Ю.А., Ивановский Ю.К. Гидравлика. Гидравлические машины и гидропривод. - СПб.: СПГУВК, 2004. – 24с.

3. Исаев Ю.М. Гидравлика и гидропневмопривод: учебник. – М.: Академия, 2009. – 176с.

4. Лапшев Н.Н. Гидравлика: учебник. – 3-е изд., стер. – М.: Академия, 2010. – 272с.

5. Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины. - 4-е изд., перераб.– Харьков: Изд-во Харьковского университета, 1970. – 396с.