21) Простой трубопровод. Расчет потерь напора в трубопроводе . Кривые потребного напора простого трубопровода. Простой трубопровод

2.3.1 Расчет диаметра трубопровода Как известно, к простым трубопроводам относятся трубопроводы произвольной конфигурации с запорно–регулирующей арматурой постоянного диаметра. Такой трубопровод имеет среднюю скорость потока постоянную на всем своем протяжении. Т.е. скорость в начале трубопровода равна скорости потока в конце трубопровода, а следовательно, и скоростные напоры в рассматриваемых сечениях будут одинаковы, а именно . При расчете такого трубопровода на первом этапе возникает необходимость в расчете его диаметра при известной пропускной способности V_c , м³/с и известных физических свойствах перемещаемой среды. Начинают расчет с назначения средней скорости движения среды с учетом условий движения и типа среды. Назначаемая скорость должна выбираться из рекомендуемых пределов, которые приводятся в таблицах приложений (например таблицы В.1 и В.2). По известной пропускной способности и выбранной скорости движения потока из уравнения секундного расхода определяется площадь живого сечения потока. Учитывая форму живого сечения потока (круг, квадрат, прямоугольник и т.д.), находят определяющий геометрический размер потока. Так, для труб круглого сечения Найденный определяющий геометрический размер потока необходимо согласовать с номенклатурой стандартных труб (таблицы В.4 – В.6) и выбрать ближайшую из труб, выпускаемых по ГОСТу. По принятому диаметру трубы d_ст рассчитывается средняя скорость движения среды. Полученные данные и будут являться исходными данными для дальнейших расчетов. Изложенная методика расчета иллюстрируется блок–схемой приведенной на рисунке

Рисунок 2.6 – Блок – схема расчета диаметра трубы.

2.3.2 Понятие экономичной скорости

В простом трубопроводе ввиду постоянства его диаметра движение среды во всех его сечениях одинаково. Попробуем определить величину этой скорости, которая должна быть найвыгоднейшей с экономической точки зрения. Положим, что имеем водопроводную сеть, выполненную из труб определенного диаметра. Представим теперь, что диаметр труб данной сети начинаем уменьшать. В результате этого получаем следующее: скорость движения воды по сети возрастает ( ; потери напора в этих трубах будут также расти ( ), а следовательно, будет расти и потребляемая мощность насосов, перекачивающих воду ( ). Т.е. можно утверждать, что эксплуатационные затраты Э при этом возрастают. Также бесспорно выглядит и тот факт, что уменьшение диаметра труб магистрали снижает стоимость самой магистрали, т.е. величину капитальных затрат З_К на ее сооружение. Приводя капитальные затраты (с учетом срока окупаемости) и эксплуатационные затраты к единице перемещаемой среды, строят графики зависимости K_пр=f(d) и Э_пр=f(d) (см. рисунок 2.7). Тогда суммарные затраты З_пр выразятся кривой, полученной как сумма З_пр=Э_пр+К_пр=f(d). Абсцисса d_э определяет область экономически выгодного диаметра, а следовательно, и диаметра, при котором приведенные затраты будут минимальными, т.е. З_пр min.

о – график зависимости приведенных капитальных затрат K_пр=f(d);

 – график зависимости приведенных эксплуатационных затрат Э_пр=f(d);

– результирующий график приведенных затрат З_пр=К_пр+Э_пр=f(d)

Рисунок 2.7 – К определению экономически выгодного диаметра

По В.С. Яблонскому, приближенно можно принять, что экономически наивыгоднейший диаметр обычно соответствует скорости примерно 1 м/с, т.е. диаметру, определяемому по формуле

где секундный расход жидкости, м³/с.

Для более точного определения наивыгоднейшего диаметра служат технико–экономические обоснования суть которых изложена выше.

Проведенные рассуждения показали так же, что для определенного диаметра трубы есть своя экономичная скорость. Величина этой скорости для перемещения маловязких жидкостей в напорном трубопроводе лежит в пределах от 1 до 3 м/с. Ниже, в таблице 2.1, приведены экономичные скорости движения жидкости в трубах определенного диаметра, а в таблицах В.1 и В.2 приведены рекомендуемые скорости движения подвижных сред в трубах холодильных установок.

Таблица 2.1 – Экономичные скорости движения жидкости в трубах различного диаметра

Размер условного прохода, Dy, м	0,10	0,20	0,25	0,30
Экономичная скорость, , м/с	0,75	0,90	1,10	1,25

E Кривые потребного напора простого трубопровода.