Механика жидкости и газа. Расчет сложного трубопровода

РАСЧЕТ СЛОЖНОГО ТРУБОПРОВОДА
Центробежный насос подает воду с температурой tв по разветвленной системе трубопроводов из резервуара 1 в резервуар 3 и холодильник 2. Диаметр резервуара 3 – Da, уровень воды в нем - Ho. На глубине Hл в боковой стенке резервуара имеется люк диаметром dл, закрытый крышкой. В днище находит пропускное отверстие диаметром dо с коэффициентом расхода о = 0,85.
Вода в количестве Qв подается в резервуар 3 по трубопроводу длиной l2-3 и диаметром d2-3. Местными сопротивлениями на участке 2-3 являются два плавных поворота на 90о с отношением d/R = 1,2 и один пробковый кран с углом открытия  = 30о.
Противоточный теплообменник 2 типа «труба в трубе» состоит из четырех секций. Охлажденная вода подается в холодильник по трубопроводу длиной l2-4 и диаметром d2-4 и далее проходит по внутренней трубе холодильника общей длиной l1 и диаметром d1. Труба имеет три плавных поворота радиусом R на 180о. Трубопровод 2-4 имеет 1 нормальный вентиль.
Охлаждаемая жидкость с температурой tж в количестве Qж течет последовательно через все секции в межтрубном пространстве холодильника. Длина одной секции – l2, внутренний диаметр - d2. Между секциями, а также на входе и выходе холодильника имеются короткие трубки диаметром d = 30 мм (на схеме они не показаны). Длиной патрубков при расчете можно пренебречь.
Местными сопротивлениями на участке трубопровода 1-2 являются: один нормальный вентиль и один плавный поворот на 90о с отношением d/R = 0,7. Шероховатость всех трубопроводов  = 0,5 мм. Атмосферное давление в точках 3 и 5 считать равным ратм = 735, 6 мм рт. ст, Z1 = 1 м.
Основные геометрические размеры трубопроводов и режимные параметры приведены в таблице 2
Определить:
1. Давление в трубопроводе в точке 2 - р2;
2. Расход воды в холодильнике;
3. Подачу жидкости центробежным насосом;
4. Давление, создаваемое насосом в точке 1;
5. Показания манометра на трубопроводе 1-2;
6. Потерю давления в межтрубном пространстве теплообменника;
7. Силу избыточного давление на крышку люка резервуара 3;
8. Время полного опорожнения резервуара 3, если подача воды него прекращена, а первоначальный уровень был Ho.


Таблица 1 – Исходные данные к расчету
Номер варианта 2
Охлаждаемая жидкость Бензол
Подача охлаждаемой жидкости Qж, м3/ч 12
Температура охлаждаемой жидкости tж, оС 20
Температура воды tв, оС 5
Подача воды Qв, м3/ч 75
Радиус поворота трубы R, мм 60
Длина трубы l1-2, м 400
l2-3,м 35
l2-4,м 250
l1,м 28
l2,м 5,0
Диаметр
трубы d1-2 = d2-3, мм 125
d2-4 = d1, мм 40
d2, мм 60
Высота z2 = z4, м 3,5
z3, м 22
z5, м 4,2

Рис. 1 – Схема установки

Решение.
1. Определяем давление в трубопроводе в точке 2. Для этого со-ставим уравнение Бернулли для сечений 2-2 и 3-3, проведенных через точ-ки 2 и 3, взяв за плоскость сравнения плоскость отсчета высотных отметок