2.Визначення втрат на місцеві опори

Згадаємо , що втрати на місцеві опори виникають у випадку, коли рідина міняє напрямок або швидкість руху, тобто у випадку раптового звуження або розширення потоку, проходженні потоку через вентилі, крани або засувки, повороти потоку.

Рис. Деякі місцеві опори: а – раптове розширення; б – раптове звуження; в – плавний поворот на 90оС(відведення); г – різкий поворот на 90оС (коліно),	Рис. Деякі запірно-регулюючі пристрої: а – корковий кран; б – стандартний вентиль; в – прямоточний вентиль з похилим шпинделем

Втрати на місцеві опори визначаються загальним рівнянням:

(11)

- коефіцієнт місцевого опору

з таблиць для розширення або звуження

з таблиць для повороту (де - радіус повороту; - кут повороту)

Оскільки загальні втрати напору визначаються як

то це рівняння можна узагальнити

(12)

Втрати тиску

(13)

Величина - вимірюється в метрах стовпа рідини і не залежить від роду рідини, а втрати тиску Δр_вт залежать від її густини і вимірюється в Па.

3. Визначення діаметра трубопроводу

Діаметр трубопроводу визначається з рівняння витрати:

(14)

Вибір діаметра трубопроводів має важливе техніко - економічне значення.

При збільшенні швидкості діаметр зменшується

(15)

Але одночасно зростають втрати напору і витрати енергії на її транспортування

(16)

Таким чином, величина діаметра трубопроводу однозначно визначається вибором значення швидкості рідини. Чим більша швидкість рідини, тим менший діаметр трубопроводу і, відповідно, менші затрати на його виготовлення, а відповідно, і менша його вартість, а також вартість монтажу і ремонту. Але при збільшенні швидкості ростуть втрати напору в трубопроводі, тобто збільшується перепад тисків, необхідний для переміщення рідини і, відповідно, ростуть затрати енергії на транспортування рідини. Тому для розрахунку оптимального діаметру трубопроводу необхідний техніко-економічний розрахунок, який враховує сумарний вплив різних факторів.

Річні витрати, грн/рік

Н ехай М - сумарні річні витрати на експлуатацію трубопроводу [грн./р.]. Вони складаються із затрат А на монтаж, амортизацію і ремонт, а також із затрат Е на експлуатацію з врахуванням енергії, необхідної для переміщення рідин. Одні і другі затрати пов’язані із діаметром трубопроводу d_т.

Рис. До визначення оптимального діаметра трубопроводу.

- оптимальний діаметр визначається мінімумом сумарних витрат енергії. А оскільки за рівнянням (14) при заданій продуктивності трубопроводу швидкість руху і діаметр пов’язані однозначною залежністю, то швидкість руху рідини також буде мати оптимальне значення.

На основі техніко-економічних розрахунків оптимальні швидкості руху рідин і газів не повинні перевищувати такі значення:

1. Малов‘язкі краплинні рідини – 3м/с:

2. В‘язкі краплинні рідини – 1м/с;

3. При русі краплинних рідин самовільно – 0,2-1м/с;

4. Гази, що рухаються за рахунок природної конвекції - 3-8м/c;

5. Гази при порівняно невеликих – надлишкових тисках (вентилятори) – 8-15м/с;

6. Гази під тиском – 15-20 м/с;

7. Насичена водяна пара – 20-30 м/с;

8. Перегріта водяна пара – 30-50 м/с.

Лекція №6.