Гидравлический расчет простого трубопровода

 

Гидравлический расчет простого трубопровода производится с помощью уравнения Бернулли:

Здесь h_1-2 – потери напора (энергии) на преодоление всех видов гидравлического сопротивления, приходящиеся на единицу веса движущейся жидкости.

h_ – потери напора на трение по длине потока,

h_м – суммарные потери напора на местном сопротивлении Потери напора на трение по длине потока определяются по формуле Дарси-Вейсбаха

где L –длина трубопровода,

d -диаметр участка трубопровода,

v - средняя скорость течения жидкости,

 -коэффициент гидравлического сопротивления, в общем случае зависящий от числа Рейнольдса (Re=v*d/ν), и относительной эквивалентной шероховатости труб (/d).

Значения эквивалентной шероховатости Δ внутренней поверхности различных труб представлены в таблице 2. А зависимости коэффициента гидравлического сопротивления λ от числа Re и относительной шероховатости Δ/d приведены в таблице 3.

Если режим движения ламинарный, то для труб некруглого сечения коэффициент гидравлического сопротивления  определяется по частным для каждого случая формулам (табл. 4).

При развитом турбулентном течении с достаточной степенью точности при определении  можно пользоваться формулами для круглой трубы с заменой диаметра d на 4 гидравлических радиуса потока R_г (d=4R_г)

R_г =/,

где – площадь «живого» сечения потока,

- «смоченный» его периметр (периметр «живого» сечения по контакту жидкость – твердое тело)

Потери напора в местных сопротивлениях определяются по формуле Вейсбаха

Где – коэффициент местного сопротивления, зависящий от конфигурации местного сопротивления и числа Рейнольдса.

При развитом турбулентном режиме = const, что позволяет ввести в расчеты понятие эквивалентной длины местного сопротивления L_экв, т.е. такой длины прямого трубопровода, для которого h_ = h_м. В этом случае потери напора в местных сопротивлениях учитываются тем, что к реальной длине трубопровода прибавляется сумма их эквивалентных длин

L_пр =L + L_экв,

где L_пр – приведенная длина трубопровода.

Зависимость потерь напора h_1-2 от расхода называется характеристикой трубопровода.

Если движение жидкости в трубопроводе обеспечивается центробежным насосом, то для определения расхода в системе насос – трубопровод строится характеристика трубопровода h =h(Q) с учетом разности отметок ∆z (h_1-2 + ∆z  при z₁< z₂ и h_1-2 - ∆z при z₁>z₂) накладывается на напорную характеристику насоса H=H(Q), которая приводится в паспортных данных насоса (см. рис.). Точка пересечения этих кривых указывает на максимально возможный расход в системе.  

 

Сортамент труб

Таблица 1                                

Наружный диаметр dн, мм	Внутренний диаметр dвн, мм	Толщина стенки , мм	Наружный диаметр dн, мм	Внутренний диаметрdвн, мм	Толщина стенки,мм
1. Трубы стальные бесшовные общего назначения			3, Трубы насосно-компрессорные
14	10	2,0	А. Гладкие
22	18	2,0	48,3	40,3	4,0
32	27	2,5	60,3	50,3	5,0
54	49	2,5	73,0	62,0	5,5
60	54	3,0	88,9	75,9	6,5
70	64	3,0	101,6	88,6	6,5
95	88	3,5	114,3	100,3	7,0
108	100	4,0
2. Трубы нефтепроводные и газопроводные			Б. Трубы с высаженными концами
114	106	4,0	32,0	25,0	3,5
146	136	5,0	42,2	35,2	3,5
168	156	6,0	48,3	40,3	4,0
194	180	7,0	60,3	50,3	5,0
245	227	9,0	73,0	62,0	5,5
273	253	10,0	88,9	75,9	6,5
299	279	10,0	101,6	88,6	6,5
426	492	12,0	114,3	100,3	7,0
529	513	8,0
632	616	8,0