Трубопровід з паралельним сполученням труб.

Паралельним називається зєднання трубопроводів, коли дві чи більше ліній відходять від однієї точки (вузла) А і сходяться в іншій В. Такі трубопроводи забезпечують підвищену надійність роботи систем постачання рідин. Точки А і В називають вузловими для будь – якої мережі і як наслідок напори Н_А і Н_В будуть однакові для всіх паралельних ліній.

Тому втрати напору на всіх паралельних лініях мережі становитимуть h_l = H_A – H_B, але величини q витрати рідини через певну паралельну лінію) l і d на кожній з них різні. З цього виходить, що при заданих геометричних характеристиках паралельно сполучених трубопроводів витрати q_i у кожній лінії розподіляються так, щоб виконувалася рівність втрат на будь – якій з них:

Крім цього:

(5.20)

Використовуючи рівняння (5.16), можна стверджувати, що:

... , (5.21)

Де К₁, К₂, ...К_і – модулі витрат відповідних ліній трубопроводу.

З (5.21) виходить, що:

Із сумісного рішення (5.20) і (5.21), отримуємо:

і як наслідок:

Розглянуті рівняння дають змогу розраховувати довгі трубопроводи з паралельним сполученням ліній.

Трубопровід з рівномірними шляховими витратами.

Трубопровід з безперервними рівномірними витратами вздовж шляху – характеризується тим, що точки окремих витрат знаходяться на однакових відстанях одна від одної і їх витрати однакові.

При цьому питомі шляхові витрати на одиницю довжини становлять q₀ Загальні ( змішані втрати Q_зм рідини, яка потрапляє до перерізу, де починаються витрати, складається із шляхових і транзитних витрат Q_ТР таких , що проходять далі по трубопроводу.

Прийнявши, що трубопровід має вєлику довжину, місцевими опорами можна знехтувати.

Розрахунок трубопроводу з транзитними витратами не відрізняеться від, розрахунку довгого трубопроводу, в яклму втрати напору визначаються величиною:

(5.22)

Визначаємо втрати напору при безперервних шляхових витратах. Якщо повні шляхові витрати становлять Q_шл , то витрати на відстані (х) від початку виражаються величиною:

Гідравлічний уклон у цоьму перерізі становитиме:

а втрати напру на елементі по довжині d_x:

Про інтегруємо цей вираз від х = 0 до х = 1, і отримаємо повні втрати напору по довжині:

(523)

Таким чином втрачений напір на подолання опору по довжині при шляхових витратах, у тричі менший за втрати при транзитних втратах. Такий висновок ми можемо зробити на підставі аналізу рівнянь (5.22) (5.23).Прийнявши, що транзитні і шляхові втрати у трубопроводі рівні між собою h_тр = h_шл матимемо:

Виходить що шляхові витрати на 73 % більші за транзитні.

При змішаних витратах стає справедлива рівність:

яку для будь – якого перерізу (х) записують у наступному вигляді:

(5.24)

гідравлічний Уклони визначається таким чином:

звідси:

(5.25)

Підставивши у (5.25) значення Q_ЗМ,Х із залежності (5.24) отримаємо:

(5.26)

Про інтегрувавши (5.26) у межах від 0 до l отримуємо:

(5.27)

Тепер в рівняння (5.27) введемо поняття розрахункових витрат:

звідки виходить, що Q_ЗМ > Q_p > Q_ТР.

У практиці розрахунків водопровідних мереж значення Q_р Визначається за спрощеною формулою.

а розрахункова залежність для визначення втрат напору при змінній подачі рідини становить:

Таким чином, було розглянуто методику розрахунку втрат напору по довжині для змішаних витрат рідини у довгому трубопроводі.

Розрахунок розгалужених (тупикових) мереж.

Розгалужена, чи тупикова мережа складається, з головної і окремих відгалужень, що відходять від неї. Гідравлічний розрахунок такої мережі зводиться до визначення діаметрів ділянок трубопроводу і напорів у вузлових точках.

Щоб провести розрахунок необхідно мати такі вихідні показники: довжину ділянок трубопроводу, геометричні напори z і вільні напори h_B на кінцях кожного відгалуження, споживання рідини на окремих ділянках q_1-2, q_2-3, яке прийнято називати лінійними витратами, і вузловими втратами на окремих ділянках Q₁, Q₂.

Розраховувати розгалужену мережу починають з найвіддаленішої точки мережі і ведуть у зворотному напрямку до руху рідини. Спочатку вибирається магістральна (головна) лінія трубопроводу, від початку до кінця, з найменшими витратами. За кінцеву точку магістралі вибирається та до якої найважче подати рідину з заданими витратами і вільним напором h_B,i.

Магістральна лінія розглядується як трубопровід, що складається з окремих послідовно з’єднаних ділянок з різними витратами по довжині кожної з них. На рисунку зображено схему розгалуженої мережі, розташування якої у плані приймаємо за горизонтальне, для спрощення розрахунку.

За магістральний вибираємо напрямок 1-2-3-5 з кінцевим напором h_B,5. Тоді розрахунок будемо проводити таким чином: на ділянці 3-5 залежно від лінійних витрат q_3-5 = Q₅ виходячи з формули нерозривності потоку розраховуємо діаметр трубопроводу:

.

Отримане значення діаметру заокруглюємо до стандартного, близького за значенням довідкових таблиць, також за таблицями визначаємо питомий опір, котрий розраховується за залежністю:

Після чого, визначаємо напір у точці 3, для подачі рідини у точку 5:

Втрати на ділянці 2-3 головної магістралі розраховуємо таким чином:

Аналогічно до попередніх розрахунків визначимо діаметр d_2-3 і далі розраховуємо напір Н₂ на початку ділянки 2-3:

Втрати на ділянці 1-2 становитимуть:

За а оологією визначаємо діаметр d_1-2 і знову розраховуємо напір Н₁ у початковій точці мережі:

Коли у початковій точці споруджена напірна башта, то вона повинна забезпечити напір Н₁. У разі коли подача відбувається за допомогою насосу, тиск створений насосом повинен бути:

відгалуження розраховуються як трубопровід із заданими початковими і кінцевими напорами. Діаметр ділянки 3-4 знаходимо так. Спочатку знаходимо питомий опір:

Потім за отриманим значенням з таблиці вбираємо діаметр ділянки 3-4 (найблищий більший)Коли розгалуження складається із декількох ділянок (наприклад 2-6-8), то попередньо визначаємо п’єзометричний уклон.

Визначивши нахил і_сер робимо приблизне визначення напору у точці 6:

після чого визначаємо питомий опір ділянки 2-6:

З довідникової літератури визначаємо необхідний діаметр ділянки і уточнюємо значення питомого опору , і напору в точці 6:

Розрахунки інших ділянок виконуються аналогічно розрахунку ділянки 3-4.

Якщо, в початковій точці 1 напірН₁ задано то розрахунки виконують по аналогії з розрахунком відгалуження 2-6-8 за середнім п’єзометричним уклоном:

Використовуючи отримане значення і_сер визначаємо приблизний напір у точці 2 (Н₂), далі питомий опір S_0,1-2. Потім вибирається діаметр трубопроводу на ділянці 1-2 і уточнюється значення напору Н₂. Так само визначається напір у точці 3 і діаметр ділянки 2-3. Ділянка 3-5 розраховується аналогічно. Решта витоків тупикового трубопроводу, розраховується за методиками розглянутими у попередніх параграфах.