3.4. Гидравлическая разверка

В реальных условиях работы системы параллельных труб с принудительным движением рабочей среды всегда возникает неравномерность распределения расходов – гидравлическая разверка.

Расходы среды в элементе и каждой ее трубе зависят от соответствующих перепадов давлений.

Перепад давления для элемента равен разности давлений на его входе и выходе (рис. 28). Перепад давления между входным и выходным сечениями труб в элементе различен для каждой из них вследствие изменения давления в доле коллекторов и зависит от принятой гидравлической схемы включения элемента и положения труб вдоль коллектора. В соответствии с рис. 28 перепад давления для любой трубы элемента можно выразить в виде: , (3.3)

где , - соответственно давление на входе в раздающий и на выходе из собирающего коллектора; , - изменения давления в раздающем и собирающем коллекторах в сечении соответствующем координате (х) положения трубы вдоль коллектора.

С другой стороны, тот же перепад давления на трубе с координатой (х) вдоль коллектора можно выразить через гидравлическую и нивелирную составляющие перепада давления (составляющей перепада давления на ускорение пренебрежем):

,

где  коэффициенты трения, местных сопротивлений, длина и внутренний диаметр трубы;

 средние значения удельного объема и средней плотности среды в рассматриваемой трубе;

 угол между вектором скорости и горизонтальной осью.

Обозначим комплекс и назовем ее приведенным полным коэффициентом сопротивления трубы, тогда

. (3.4)

Приравняем значения в уравнениях (3.3) и (3.4):

.

Выразим из полученного уравнения перепад :

= (3.5)

Разность для элемента в установившемся режиме – постоянная величина, а уравнение (3.5) справедливо для любой трубы элемента, в том числе для трубы, работающей в средних расчетных условиях. На этом основании можно приравнять правые части уравнения (3.5), записанные соответственно для труб, работающих в средних и произвольных условиях:

(3.6)

Полученное уравнение дает возможность получить выражение для коэффициента гидравлической разверки .

Для этого преобразуем уравнение (3.6) к виду:

,

откуда = . (3.7)

Здесь =  разница нивелирных составляющих перепадов давления на средних и отличных от средних трубах;

= - разность приращений давлений в раздающем и собирающем коллекторах средней и произвольной труб;

- гидравлическая составляющая перепада давления в средней трубе.

Как видно из (3.7), причиной гидравлической разверки могут быть:

• Коллекторный эффект и особенности гидравлической схемы элемента (схемы подвода и отвода среды в коллекторах);

• Гидравлическая неравномерность труб (различные длины или диаметры труб, неодинаковые коэффициенты местных сопротивлений, разные коэффициенты трения);

• тепловая неравномерность (различный обогрев труб);

• нивелирная нетождественность труб при вертикальном и наклонном расположении раздающего и собирающего коллекторов.

Проанализируем влияние отдельных составляющих уравнения 3.7 на величину гидравлической разверки.