лекции по Гидравлике №9

Лекция 9

Расчет длинных трубопроводов.

Отличием длинных трубопроводов от коротких является незначительность потерь напора на местное сопротивление по сравнению с потерями по длине.

U²/2g << λlU²/d2g

Поэтому при расчете длинных трубопроводов слагаемым потери местных сопротивлений можно пренебречь. На практике местные сопротивления учитываются введением коэффициента, который равен

k = (5÷10)% h_l

Кроме того, при обычных скоростях принятых в трубопроводе равными 1-3м значением скоростного напора тоже можно пренебречь.

U²/2g ≈ 1/20 = 0.05м

В практике водоснабжения:

P_атм./ gρ = H_св. = 10м.

z + P_./ gρ >> 10 м.

h_l = λlU²/d2g = λl16Q²/π²d⁵2g = S₀lQ²

S₀ – удельное сопротивление трубы, которое зависит от диаметра и коэффициента гидравлического трения λ.

На практике пользуются таблицами Шевелева, в которых представлена зависимость потерь напора от расхода, диаметра, материала трубы, скорости. Эти таблицы составлены для области шероховатого трения при скорости U≥ 1.2 м/с. При меньших скоростях вводится поправочный коэффициент.

Гидравлический расчет сложных трубопроводов.

При гидравлическом расчете сложных трубопроводов решаются те же 3 задачи, что и при расчете простых трубопроводов. Особенность заключается в расчете потерь напора на трение.

Рассмотрим последовательное соединенные трубопроводы.

d₂

d₃

d₁

l₁ l₂ l₃

1) Последовательно соединенным называется трубопровод, состоящий из труб разного диаметра соединенных в одну нитку.

Трубопровод разбивают на участки с одинаковым диаметром, на каждом из которых определяют потери; а общую сумму потерь между начальным и конечным сечением определяют как сумму потерь.

h_н-к = h₁ + h₂ + h₃

Расход является постоянным. Q = const.

2) Параллельно соединенный трубопровод – трубопровод, имеющий две общие точки.

d₁ l₁

Q

d₂ l₂

H k

d₃ l₃

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

h_н-к = const

Графоаналитический метод расчета трубопроводов.

Графоаналитический метод расчета трубопроводов основан на построении характеристик трубопровода и кривых потребного напора.

Характеристикой трубопровода называется зависимость потерь напора от расхода.

h

∆z>0

∆z<0

ламинарный турбулентный режим

режим переходный

В общем случае задавая различные значения и подставляя значения расхода в формулы потерь напора получаем значения потерь напора и строим график.

Потребным напором называется напор в начале сечения трубопровода, необходимый для перемещения жидкости от начального до конечного сечения.

z_н + P_н/ρg = z_к + P_к/ρg + h_н-к

H = P_н/ρg = z_к - z_н + P_к/ρg + h_н-к

P_к/ρg – остаточный свободный напор;

z_к - z_н + P_к/ρg – приведенный геометрический напор.

Приведенный геометрический напор может быть как положительной, так и отрицательной величиной. Поэтому график потребного напора располагается равноудалено от характеристики трубопровода. График потерь напора и характеристик трубопровода – только для простого трубопровода. Для сложного находится построением.

Рассмотрим последовательное соединение.

h

I

II

а+b

a

b Q

Последовательное соединение. Q = const; h = h₁ + h₂

h I II

Q

a

b

a+b

Параллельное соединение. h = const; Q = Q₁ + Q₂