Вода из питающего резервуара по короткому горизонтальномутрубопроводу, состоящему из двух труб разного диаметра, истекает

Вода из питающего резервуара по короткому горизонтальномутрубопроводу, состоящему из двух труб разного диаметра, истекает под уровень воды другого резервуара (рис.1). Горизонты воды в резервуарах поддерживаются постоянными. Насвободную поверхность воды в питающем резервуаре действуетповерхностное давление р0=1,0∙105 Па. d1=120мм, d2=100мм, l1=10м, l2=20м, (эквивалентная шероховатость Δ= 0,65мм), температура t =17ºС; расход Q=10 л/с; 1.Определить напор Н, который необходим для прохождения по короткому трубопроводу заданного расхода Q. 2. На расчетной схеме короткого трубопровода построить напорную и пьезометрическую линии на миллиметровой бумаге формата А4, соблюдаявыбранные вертикальный и горизонтальный масштабы. 3. Найти коэффициент расхода системы. 4. Вычислить избыточное давление в сечении а-а, котороерасположено в конце первого участка трубопровода. Рисунок 1

Для решения воспользуемся уравнением Д.Бернулли для потока реальной жидкости. Уравнение составляется для двух сечений: за сечение I-I принимается сечение свободной поверхности левого резервуара, за сечение II-II – сечение свободной поверхности правого резервуара. За плоскость сравнения 0-0принимаем плоскость, проходящую через ось трубопровода.
Пологая, что режим течения турбулентный, т. е. . Учитывая, что большие размеры резервуара и считая скорость изменения уровнясвободной поверхности равной нулю, а также и
Па –атмосферное давление.
После подстановки всех найденных величин в уравнение Д. Бернулли и его преобразования записывается расчетное уравнение в буквенном выражении для определения искомой величины H.
Определяем скорости движения воды на каждом участке.
м/с
м/с
По скоростям движения воды вычисляются числа Рейнольдса, и устанавливается режим движения на каждом участке.
где м2/с кинематическая вязкость воды при 170С.
Т.к.
Значение определяется по формуле Альтшуля (переходная область):
мм – коэффициент шероховатости трубы.
Т.к.
Значение определяется по формуле Альтшуля (переходная область):
Определяем потери напора по длине каждого участка (hL1,hL2,) и в каждом местном сопротивлении (вход воды из резервуара hвх, и внезапное сужение hвси выход из трубопровода hвых).
Потери напора по длине следует определять по формуле Дарси:
Участок I:
Участок II:
Потери напора в местных сопротивлениях вычисляют по формулеВейсбаха:
где v – средняя скорость за данным местным сопротивлением; – безразмерный коэффициент местного сопротивления определяется по справочнику.
При вычислении потери напора на вход в трубу коэффициент местного сопротивления вх=0,5, а выхода вых=1.
– коэф-т внезапного сужения.
После определения потерь напора по длине и в местных сопротивлениях вычисляется искомая величина – напор Н в резервуаре.
2

. Строится напорная линия. Напорная линия показывает, как изменяется полный напор: (полная удельная энергия) по длине потока. Значения Н откладываются вертикально вверх от осевой линии трубопровода.
При построении напорной линии нужно вертикалями выделить расчетные участки. Таких участков в данной задаче будет два. Далее в произвольно выбранном вертикальном масштабе откладывается от осевой линии величина найденного уровня жидкости в резервуаре Н