Расчет длинных трубопроводов.
Отличием длинных трубопроводов от коротких является незначительность потерь напора на местное сопротивление по сравнению с потерями по длине.
U2/2g << λlU2/d2g
Поэтому при расчете длинных трубопроводов слагаемым потери местных сопротивлений можно пренебречь. На практике местные сопротивления учитываются введением коэффициента, который равен
k = (5÷10)% hl
Кроме того, при обычных скоростях принятых в трубопроводе равными 1-3м значением скоростного напора тоже можно пренебречь.
U2/2g ≈ 1/20 = 0.05м
В практике водоснабжения:
Pатм./ gρ = Hсв. = 10м.
z + P./ gρ >> 10 м.
hl = λlU2/d2g = λl16Q2/π2d52g = S0lQ2
S0 – удельное сопротивление трубы, которое зависит от диаметра и коэффициента гидравлического трения λ.
На практике пользуются таблицами Шевелева, в которых представлена зависимость потерь напора от расхода, диаметра, материала трубы, скорости. Эти таблицы составлены для области шероховатого трения при скорости U≥ 1.2 м/с. При меньших скоростях вводится поправочный коэффициент.
Гидравлический расчет сложных трубопроводов.
При гидравлическом расчете сложных трубопроводов решаются те же 3 задачи, что и при расчете простых трубопроводов. Особенность заключается в расчете потерь напора на трение.
Рассмотрим последовательное соединенные трубопроводы.
d2
d3
d1
l1 l2 l3
1) Последовательно соединенным называется трубопровод, состоящий из труб разного диаметра соединенных в одну нитку.
Трубопровод разбивают на участки с одинаковым диаметром, на каждом из которых определяют потери; а общую сумму потерь между начальным и конечным сечением определяют как сумму потерь.
hн-к = h1 + h2 + h3
Расход является постоянным. Q = const.
2) Параллельно соединенный трубопровод – трубопровод, имеющий две общие точки.
d1
l1
Q
d2 l2
H k
d3 l3
Q = Q1 + Q2 + Q3
hн-к = const
Графоаналитический метод расчета трубопроводов.
Графоаналитический метод расчета трубопроводов основан на построении характеристик трубопровода и кривых потребного напора.
Характеристикой трубопровода называется зависимость потерь напора от расхода.
h
∆z>0
∆z<0
ламинарный турбулентный режим
режим переходный
В общем случае задавая различные значения и подставляя значения расхода в формулы потерь напора получаем значения потерь напора и строим график.
Потребным напором называется напор в начале сечения трубопровода, необходимый для перемещения жидкости от начального до конечного сечения.
zн + Pн/ρg = zк + Pк/ρg + hн-к
H = Pн/ρg = zк - zн + Pк/ρg + hн-к
Pк/ρg – остаточный свободный напор;
zк - zн + Pк/ρg – приведенный геометрический напор.
Приведенный геометрический напор может быть как положительной, так и отрицательной величиной. Поэтому график потребного напора располагается равноудалено от характеристики трубопровода. График потерь напора и характеристик трубопровода – только для простого трубопровода. Для сложного находится построением.
Рассмотрим последовательное соединение.
h
I
II
а+b
a
b Q
Последовательное соединение. Q = const; h = h1 + h2
h
I II
Q
a
b
a+b
Параллельное соединение. h = const; Q = Q1 + Q2