 
Министерство образования и науки Украины
 
Национальная Металлургическая Академия Украины
 
Кафедра промышленной теплоэнергетики 
 
КУРСОВАЯ  РАБОТА
 
по дисциплине «Гидрогазодинамика»
 
             
              Разработал студент гр. ПТЭ-02-1                              Зеркаль К.Г.
 
 
                   Руководитель работы                                                  Мануйленко А.А.
 
Курсовая работа защищена с оценкой
г. Днепропетровск
2004г.
 
1. Задание на курсовую работу
 
Рассчитать и выбрать оптимальный диаметр трубопровода для транспортировки воды от насоса Н до промышленной установки ПУ. Определить толщину стенок труб, необходимые пьезометрические напоры у насоса и на участках трубопроводов. Построить напорную характеристику трубопровода и график пьезометрических напоров для приведенных условий:
1) максимальный часовой расход воды ;
2) согласно схеме установки (рис. 1.1.) длины участков трубопровода:
                         
                        
                       
                      
       геометрические отметки точек:
                                                                        
                                    
       местные сопротивления:
             -колен с закруглением под - 6 шт.
             -задвижек Дудло: со степенью открытия 5/8 - на участке АВ – 1 шт., 
                                            на участке ВС – 1шт.;
                                            со степенью открытия 7/8 - на участке СD – 1 шт., 
                                            на участке DE – 1 шт.;
              
Рис. 1.1.   Схема водоснабжения ПУ:
Н – насос, ПУ – промышленные установки
3) Напор у потребителя, независимый от потерь напора в  трубопроводе ( свободный   напор) - ;
4) число часов работы установки в сутки  - ;
5) число дней работы установки в году     -  дней.

2. Теоретическая часть
 
По способам гидравлического расчета трубопроводы делят на две группы: простые и сложные. Простым называют трубопровод, состоящий из одной линии труб, хотя бы и различного диаметра, но с одним же расходом по пути; всякие другие трубопроводы называют сложными.
 При гидравлическом расчете трубопровода существенную роль играют местные гидравлические сопротивления. Они вызываются фасонными частями, арматурой и другим оборудованием трубопроводных сетей, которые приводят к изменению величины и направления скорости движения жидкости на отдельных участках трубопровода (при расширении или сужении потока, в результате его поворота, при протекании потока через диафрагмы, задвижки и т.д.), что всегда связано с появлением дополнительных потерь напора. В водопроводных магистральных трубах потери напора на местные сопротивления обычно весьма не велики (не более 10-20% потерь напора на трение).
Основные виды местных потерь напора можно условно разделить на следующие группы:
- потери, связанные с изменением сечения потока;
- потери, вызванные изменением направления потока. Сюда относят различного рода колена, угольники, отводы, используемые на трубопроводах;
- потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа (вентили, краны, обратные клапаны, сетки, отборы, дроссель-клапаны и т.д.);
 - потери, связанные   с отделением одной части потока от другой или слиянием двух потоков в один общий. Сюда относятся, например, тройники, крестовины и отверстия в боковых стенках трубопроводов при наличии транзитного расхода.   

3. Определение оптимального диаметра трубопровода.
 
3.1.  Для определения оптимального диаметра трубопровода задаемся рядом значений скорости движения жидкости (от 0,5 до 3,5 м/с) и вычисляем расчетные диаметры труб по формуле:
                      ,     
Результаты расчета для всех  принятых значений скорости приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1.
Диаметры труб для различных значений скорости движении жидкости
 
  Скорость движения
жидкости, м/с
 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 
 Диаметр труб,      , м
 0,297 0,210 0,172 0,149 0,133 0,121 0,112 
3.2.   Для каждого расчетного диаметра труб  вычисляем приведенные затраты на один год по формуле:
                                                ,
где  - эксплуатационные затраты, включающие амортизационные отчисления,       
               стоимость электроэнергии, обслуживания, текущих расходов и др., грн.;
       - капитальные затраты, грн.;
      0,2 – нормативный коэффициент.
Стоимость обслуживания и текущих расходов примерно одинакова для труб разного диаметра. Поэтому эксплутационные затраты принимаем равными сумме амортизационных отчислений и стоимости электроэнергии:
                                                   .
Капитальные затраты включают стоимость труб  и стоимость монтажа трубопровода :
                                                     .
Примерная цена 1 т труб принимается равной 1300 грн. Тогда стоимость будет равна:
                                                      ,
где - масса труб, т.
           Масса труб определяется по формуле:
  ,
где - принятая толщина стенки трубы;
        - суммарная длина всех участков трубопровода, ;
       7,8 – плотность стали, т/ .
Стоимость монтажа трубопроводов принимаются равной, примерно 30% стоимости труб:
                                                        , грн.
Амортизационные отчисления для каждого значения диаметра трубопровода вычисляются по формуле:
                                                         ,
где  лет – срок службы труб.
Стоимость электроэнергии определяется по формуле:
                                                          ,
где 0,16 – стоимость 1 кВт·ч электроэнергии, грн.;
         - мощность потока, кВт.
           Мощность потока вычисляется по формуле:
                                                            , 
где - напор, создаваемый насосом, ,
                                                        ,
где  - геометрическая высота, ;
       - сопротивление трубопровода, , равное
  ,
где - удельное сопротивление по длине трубопровода, ;
       - удельное местное сопротивление, ;
    - сумма коэффициентов местных сопротивлений.
3.3.  Расчет численных показателей для определения приведенных затрат  для трубопровода  (при скорости движения ):
3.3.1. Определение массы труб в тоннах:
  т.
      3.3.2. Определение стоимости труб:
  грн.
      3.3.3. Определение стоимости монтажа трубопровода:
  грн.
      3.3.4. Определение капитальных затрат:
  грн.
      3.3.5. Определение амортизационных отчислений:
  грн.
3.3.6. Определение коэффициента гидравлического трения по формуле  Прандтля-Никурадзе:
 ,
где - эквивалентная шероховатость труб (принимаем 0,4 мм).
     
      3.3.7. Определение удельного сопротивления по длине:
 .
      3.3.8. Определение удельного местного сопротивления:
 .
      3.3.9. Определение сопротивления трубопровода:
 
 
      3.3.10. Определение максимального напора, создаваемого насосом:
 
       3.3.11. Определение мощности потока:
            