Тема 8. Розрахунок простих трубопроводів
8.1 Теоретичні положення
Простим називають трубопровід, що не містить розгалужень, на кожній з ділянок якого витрата зберігається постійний. Тоді рівняння сталості витрати (нерозривності) запишеться у вигляді:
Q=V1·S1=V2·S2=…=Vn·Sn=const (8...1)
В основі розрахунку простих трубопроводів лежать формули:
Дарсі
:
(8.2)
- для визначення втрат на тертя по довжині,
Вейсбаха:
(8.3)
- для розрахунку втрат на місцевих опорах
Загальні втрати визначаються як сума
(8.4)
Потрібним напором (у початковому перетині) називають напір, який необхідно створити для переміщення рідини з витратою Q з початкового перетину (Z1,P1 ) у кінцевий (Z2, Р2).
(8.5)
Нct - статичний напір, обумовлений різницею висот Z1 і Z2 трубопроводи й тиском Р2, у кінцевому перетині трубопроводу. У загальному виді формула для розрахунку потрібного напору виражається через витрату:
(8.6)
(ламінарній
режим):
(8.7)
(турбулентній
режим)
(8.8)
Розташовуваний напір, це різниця потенційних енергій (статичних тисків) у вхідному і вихідному перетинах трубопроводу.
(8.9)
Тоді відповідно до рівняння Бернуллі розташовуваний напір
(8.10)
Гідравлічною
характеристикою простого трубопроводу
називається залежність втрат напору
від витрати.
Для побудови гідравлічної характеристики
ділянки: задаються рядом значень витрат,
для кожного з них визначають режим
плину, коефіцієнт опору тертя й
розраховують втрати напору.
За отриманими значеннями будують графік
.
Завдання 1 типу
-задані: витрата, діаметр, шорсткість, довжина трубопроводу й коефіцієнт місцевого опору.
-потрібно: визначити напір або тиск на кінцях трубопроводу.
Завдання вирішується шляхом безпосереднього визначення.
1.1 швидкості, числа Рейнольдса й режиму плину,
1.2 області й коефіцієнта опору тертя з обліком (6.4-6.7),
1.3 втрат напору (8.2), (8.3),(8.4)
Завдання 2 типу
-задані:: розташовуваний напір, діаметр, шорсткість, довжина трубопроводу й коефіцієнт місцевого опору,
-потрібно: визначити витрата в трубопроводі.
Метод рішення завдання залежить від режиму плину:
Для ламінарного режиму
2.1 задачу рішають методом безпосередньої підстановки (8.7) в (8.10), звідки і визначають витрату.
Для турбулентного режиму методами послідовних наближень:
2.2 Задаючись витратою, визначають: швидкість, Re, коефіцієнт опору тертя, втрати напору h, перевіряючи збіг заданого (розташовуваного) напору й розрахованого. Якщо h >Нрасп,. витрату зменшують.
2.3 Задаючись спочатку λ =0.03, визначають із (8.8) k і розраховують витрату по (8.10); уточнюють λ і вертаються до попереднього кроку. Розрахунки припиняють по досягненні необхідної точності 3-5%.