40.Классификация трубопроводов при гидравлическом расчете.

При гидравлическом расчете трубопроводы подразделяют на простые и сложные. Простым называют трубопровод, состоящий из одной линии труб с постоянным расходом пути и передающий жидкость из резервуара в атмосферу или в другой резервуар. Сложные трубопроводы состоят из системы (сети) труб, подающей жидкость сразу в несколько точек. Сеть может быть разветвленной (разомкнутой или тупи­ковой) или кольцевой (замкнутой) и включать как транзитные (без раздачи жидкости по пути), так и распределительные трубопроводы.

Рассмотрим вначале простой трубопровод, состоящий из труб одно­го и того же диаметра. При истечении в атмосферу уравнение Бернулли, записанное для сечений на поверхности воды в резервуаре и на вы­ходе из трубы, имеет вид:

Пренебрегая величиной υ_А²/2g очень малой по сравнению с другими членами уравнения и обозначая z₀ - z = H приводим уравнение Бернулли к виду:

41.Основные задачи гидравлического расчета простого трубопровода.

Гидравлический расчет простого трубопровода сводится к решению трех основных задач (для заданных конфигураций трубопровода, его материала и длины).

Первая задача.

Т ребуется определить напор, необходимый для пропуска заданного расхода жидкости Q по данному трубопроводу диаметром d, длиной l. Задача решается путем непосредственного использования формулы

с предварительным вычислением средней скорости:

Тогда искомый напор

Определение значений коэффициентов λ и ζ в данной задаче не взывает затруднений, так как число Рейнольдса заранее известно.

Вторая задача.

Требуется определить пропускную способность (расход) трубопровода Q при условии, что известны напор Н, длина трубы l и ее диаметр d.

Задача решается с помощью формулы, согласно которой:

Т.к расход изначально неизвестен, то неизвестно и Re от которого зависят λ и ζ. Расчет производится методом последовательных приближений.

Третья задача.

Требуется определить диаметр трубопровода d при заданных расходах Q, длине трубопровода l и напоре Н. Решаем задачу методом попыток, полагая в первом приближении наличие квадратичного закона сопротивления, при котором коэффициент λ является функцией только диаметра (при заданной шероховатости стенок трубы). Тогда уравнение приводится к виду

Задаваясь рядом значений диаметра и вычисляя по формуле ряд значений Q строим график, из которого определяем диаметр, отвечающий заданному расходу.

Теперь рассмотрим простой трубопровод, составленный из труб разного диаметра, уложенных в линию одна за другой (последовательное соединение труб). Уравнение Бернулли для этого случая можно записать в виде:

Потери напора на первом участке с диаметром трубы d₁:

Аналогично для последующих участков:

42,43.Расчеты длинных трубопроводов в квадратичной области сопротивления с использованием обобщенных гидравлических параметров.

Длинный трубопровод – трубопровод, в котором потери напора по длине значительно больше потерь напора на местные сопротивления.

Для длинных трубопроводов уравнения можно записать:

Из уравнения следует, что в длинных трубопроводах весь напор практически затрачивается на преодоление сопротивлений на трение по длине. Расчетная формула первой задачи приобретает вид:

(1)

А – удельное сопротивление трубопровода.

Т.о. расход можно определить: (2)

S – сопротивление трубопровода.

Если обозначить

, то

(3)

Показатель К, имеющий размерность расхода, называется модулем расхода или расходной характеристикой трубопровода. Показатели А, S и К представляют собой обобщенные гидравлические параметры трубопровода, использование которых значительно упрощает гидравлические расчеты. Рассмотрим случай, когда движение жидкости в трубопроводе происходит в условиях квадратичного закона сопротивлений. Здесь коэффициент гидравлического трения не зависит от числа Рейнольдса и является функцией только относительной шероховатости трубопровода, что значительно упрощает расчеты. Действительно, для квадратичной области сопротивления параметры А_кв, К_кв зависят только от диаметра трубопровода (при заданной его шероховатости), а параметр S_кв - от диаметра и длины трубопровода. Следовательно, значения обобщенных гидравлических параметров могут быть заранее вычислены для каждого диаметра d, входящего в установленный стандарт, и сведены в таблицы.

Три основных задачи по расчету трубопроводов с использованием обобщенных гидравлических параметров решаются следующим образом:

1. определение напора Н, необходимого для пропуска расхода Q, по заданному трубопроводу диаметром d, производится непосредственно по формуле (1) или (3);

2. для определения пропускной способности трубы Q при заданных в d, l, Н предварительно находится из таблиц значение А_кв, К_кв, после чего используется формула (2) или (3);

3. для определения необходимого диаметра d при заданных Q, l, Н предварительно из формул (1) или (3) находится значение А_кв, К_кв, по которым из таблиц находим значение d.