3.4. Расчет сифонного трубопровода

Сифонным называется трубопровод, часть которого распо­ложена выше свободной поверхности жидкости.

Задача 1.

Исходные данные: геометр. характеристики трубопровода. Найти расход Q.

Уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 (в избыточных давлениях):

z₁ + p₁/rg + av₁²/2g = z₂ + p₂/rg + av₂²/2g + åh_пот.,

где p₁ = 0; p₂ = 0; v₁ = v₂, так как d = const; z₁ – z₂ = H.

Тогда из уравнения Бернулли получаем:

Н =åh_пот.; åh_пот = КQ^m, откуда Q = √ åh_пот / К.

Решаем методом последовательных приближений.

Вывод: Расход в сифонном трубопроводе не зависит от высоты его поднятия Н₁, но при чрезмерной высоте может произойти его запирание (Q = 0).

Задача 2.

Найти предельную высоту поднятия сифонного трубопровода Н₁^пред (Q = 0).

Для решения введем точку А и запишем уравнение Бернулли в абсолютных давлениях для сечений 1-1 и а-а:

z₁ + p₁/rg + av₁²/2g = z_а + p_а/rg + av_а²/2g + åh_пот.,

где p₁ = 0; v₁ = v_а; z_а – z₁ = H₁, тогда H₁ = (p₁ - p_а)/rg - åh_пот.

С увеличением z_а давление p_а уменьшается до тех пор, пока не достигнет давления насыщенного пара_. (p_а = р_н.п.), тогда

Н₁^пред. = (p₁ - p_н.п.)/rg - åh_пот

3.5. Расчет трубопроводов, соединенных последовательно

Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q = const - условие неразрывности потока;

Σh_пот. = Σh₁ + Σh₂ + Σh₃

Рис. Построение суммарной характеристики

Чтобы построить суммарную характеристику всего трубопровода, нужно сложить потери напора на всех участках при постоянном расходе Q = const.

3.6. Расчет трубопроводов, соединенных параллельно

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃;

Σh_пот. = Н_М – Н_N = Σh₁ = Σh₂ = Σh₃

Потери напора в каждом рукаве одинаковы.

Чтобы построить суммарную характеристику трубопроводов, соединенных параллельно, нужно сложить расходы всех рукавов при Σh_пот. = const (Q = oa + ob + oc)

.

3.7. Расчет разветвленного трубопровода

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ (1)

Запишем уравнение Бернулли для сечения М-М и конечного сечения, пренебрегая скоростными напорами, для 1-го трубопровода:

H_м = z₁ + р₁/ρg + αv₁²/2g + Σh₁, где z₁ + р₁/ρg = Н_ст; Σh₁ = К₁Q₁^m

Для трех ветвей: H_м = Н_{ст 1} + К₁Q₁^m (2)

Н_м = Н_{ст 2} + К₂Q₂^m (3)

Н_м = Н_ст.з + К₃Q₃^m (4), где H_м = Н_потр.

Получили систему 4-х уравнений с 4-мя неизвестными: Q₁, Q₂, Q₃ и Н_м.

Рис. Построение суммарной характеристики (для турбулентного течения)

Дан расход в т.М; все размеры ветвей; z; давления в конечных сечениях и все местные сопротивления.

Построение суммарной характеристики аналогично параллельным трубопроводам. При этом влияние 2-го трубопровода начинается с точки В, а влияние 3-го - с точки С (Q = oa + ob + oc).

Условием подачи жидкости во все ветви является: H_м > H_ст.1

4. Гидравлические машины

Гидравлические машины делятся на насосы и гидродвигатели (гидротурбины).

Насосы являются одним из самых распространенных видов гидравлических машин.

Насосы – это гидравлические машины, которые сообщают жидкости, протекающей через них, механическую энергию. Насосы применяют для различных целей: от водоснабжения до подачи топлива в двигателях ракет.

Гидродвигатели получают энергию от движущейся жидкости.