26. Шероховатые стенок труб.

Потери напора по длине происходят за счет вязкости самой жидкости и трения о шероховатые поверхности. Потери напора по длине определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

,

где λ - коэффициент гидравлического трения,

l – длина участка трубопровода,

d – внутренний диаметр трубопровода,

V - средняя скорость потока жидкости.

Потери напора, происходящие за счет деформации потока в различных гидравлических устройствах, называются потерями в местных сопротивлениях и определяются по формуле Вейсбаха:

где ξ - коэффициент местных сопротивлений, справочная величина, для каждого типа гидравлических устройств имеет численное значение.

V - средняя скорость потока.

Суммарные потери определяются:

Для успешного вычисления суммарных потерь необходимо правильно определить коэффициент гидралического трения, который на прямую зависит от режима движения, а следовательно и от формирования структуры потока при каждом режиме.

Формирование структуры потока при ламинарном режиме происходит в несколько этапов. На начальном этапе все слои жидкости движутся с одинаковой скоростью. Затем, в следствии трения о шероховатые твердые поверхности, происходит торможение переферийных слоев. В последствие за счет внутреннего трения идет последующее торможение слоев. Этот процесс продолжается до тех пор, пока эпюра скоростей не представит собой параболу. Минимальные скорости при этом устанавливаются по краям потока, максимальные в центре. Такое формирование потока устанавливается на участке длиной L=(20:50)d, где d – внутренний диаметр. При этом коэффициент Кориолиса принимается равным a =2, а коэффициент гидравлического трения .

27. Зоны гидравлических сопротивлений.

Для гидравлических гладких труб :

; ,

Переходная зона(зона смешанного сопротивления):

; ,

Зона шероховатых труб (квадратичное сопротивление):

; ,

При ламинарном режиме λ зависит только от числа Рейнольдса и

определяется по формуле:

28) Местные гидравлические сопротивления Они имеют место в потоках на участках резкого изменения конфигурации. В зоне местных сопротивлений происходит обтекание препятствий, возникает вихреобразование, деформация потока , на что теряется часть энергии.

1. Вход в трубу

2. Внезапное расширение потока

3. Внезапное сужение потока

4. Постепенное расширение потока (дифузор)

5. Постепенное сужение потока (конфузор)

6. Кран / задвижка

7. Резкий поворот трубы

8. Плавный поворот трубы

9. Выход из трубы в резервуар

где ξ - коэффициент местных сопротивлений, справочная величина, для каждого типа гидравлических устройств имеет численное значение. V - скорость за местным сопротивлением . В гидравлике общие потери : где lэкв. –это длина такого прямолинейного участка трубопровода, при пропуске через которую такого же расхода жидкости Q возникают одинаковые местные сопротивления

29. Короткие трубопроводы и методика их расчета.

Коротким считается трубопровод небольшой длины, но имеющий большое количество местных сопротивлений(масло и топливоприводы двигателей, системы охлаждения и смазки, гидроприводы станков и др. машин)

30. Основные задачи по расчету коротких трубопроводов и способы их решения.

При расчетах коротких трубопроводов основной задачей является либо определение пропускной способности (расхода), либо потери напора на том или ином участке, равно как и на всей длине, либо диаметра трубопровода на заданных расходе и потерях напора.

Задача на расход:

Задача на потери напора:

Задача на определения диаметра:

31. Основы технико-экономического расчета трубопроводов.

Увеличение диаметра трубопровода уменьшает потери напора, а следовательно, снижает расход энергии при работе насосной установки. Однако при этом увеличивается стоимость трубопровода (чем больше диаметр, тем больше стоимость).

Учитывая, что устройство длинных напорных трубопроводов связано со значительными капитальными затратами, вопрос о выборе диаметра трубопровода приобретает большое практическое значение и должен решаться с учетом основных факторов, влияющих на стоимость всего сооружения в целом (стоимость трубопровода, насосных установок и других сооружений), а также всех эксплуатационных расходов, связанных с работой насосных установок и самого трубопровода.

Экономически наивыгоднейшим диаметром трубопровода будет такой диаметр, при котором сумма ежегодных денежных затрат (амортизационных и эксплуатационных) по данному комплексу сооружений будет наименьшей.

Задача по определению экономически наивыгоднейшего диаметра трубопровода решается следующим образом: задавшись рядом значений диаметра трубопровода , вычисляют строительную стоимость С всех сооружений в каждом варианте. Затем исходя из расчетного срока окупаемости отдельных сооружений определяют суммарную стоимость всех сооружений в расчете на один год:

Подсчитав ежегодные эксплуатационные расходы , связанные с работой трубопровода (ремонт, обслуживание), эксплуатационные расходы по насосной станции (стоимость энергии, содержание штата, ремонт и т.д.) и другим сооружениям, устанавливают размер полных ежегодных эксплуатационных расходов по всему комплексу сооружений:

Полная ежегодная стоимость данного варианта трубопровода

Минимальное значение полной стоимости соответствует экономически наивыгоднейшему диаметру трубопровода.

Рис.12

На рис.12 приведен типовой график вида зависимостей

.

 

32. Расчёт коротких трубопроводов при последовательном и параллельном их соединении.

Последовательное соединение трубопроводов: