17 Гидравлическое сопротивление трубопроводов. Основные зависимости и принципы расчетов

Гидравлический расчет простого трубопровода производится с помощью уравнения Бернулли:

Здесь h_1-2 – потери напора (энергии) на преодоление всех видов гидравлического сопротивления, приходящиеся на единицу веса движущейся жидкости.

h_t – потери напора на трение по длине потока,

Σh_м – суммарные потери напора на местном сопротивлении Потери напора на трение по длине потока определяются по формуле Дарси-Вейсбаха

где L –длина трубопровода,

d -диаметр участка трубопровода,

v - средняя скорость течения жидкости,

λ -коэффициент гидравлического сопротивления, в общем случае зависящий от числа Рейнольдса (Re=v*d/ν), и относительной эквивалентной шероховатости труб (Δ/d).

Значения эквивалентной шероховатости Δ внутренней поверхности различных труб представлены в таблице 2. А зависимости коэффициента гидравлического сопротивления λ от числа Re и относительной шероховатости Δ/d приведены в таблице 3.

Если режим движения ламинарный, то для труб некруглого сечения коэффициент гидравлического сопротивления λ определяется по частным для каждого случая формулам (табл. 4).

При развитом турбулентном течении с достаточной степенью точности при определении λ можно пользоваться формулами для круглой трубы с заменой диаметра d на 4 гидравлических радиуса потока R_г (d=4R_г)

R_г =w/c,

где w– площадь «живого» сечения потока,

c- «смоченный» его периметр (периметр «живого» сечения по контакту жидкость – твердое тело)

Потери напора в местных сопротивлениях определяются по формуле Вейсбаха

Где ς– коэффициент местного сопротивления, зависящий от конфигурации местного сопротивления и числа Рейнольдса.

При развитом турбулентном режиме ς= const, что позволяет ввести в расчеты понятие эквивалентной длины местного сопротивления L_экв, т.е. такой длины прямого трубопровода, для которого h_t = h_м. В этом случае потери напора в местных сопротивлениях учитываются тем, что к реальной длине трубопровода прибавляется сумма их эквивалентных длин

L_пр =L + L_экв,

где L_пр – приведенная длина трубопровода.

Зависимость потерь напора h_1-2 от расхода называется характеристикой трубопровода.

Если движение жидкости в трубопроводе обеспечивается центробежным насосом, то для определения расхода в системе насос – трубопровод строится характеристика трубопровода h =h(Q) с учетом разности отметок ∆z (h_1-2 + ∆z  при z₁< z₂ и h_1-2 - ∆z при z₁>z₂) накладывается на напорную характеристику насоса H=H(Q), которая приводится в паспортных данных насоса (см. рис.). Точка пересечения этих кривых указывает на максимально возможный расход в системе.  

18 Категории трубопроводов тэс по Госгортехнадзору. Основные требования «Правил устройства и безопасной эксплуатации» по проектированию и устройству трубопроводов.

В зависимости от параметров (давления и температуры) транспортируемой среды станционные трубопроводы делятся на две основные группы – высокого и низкого давления. В целях унификации отдельных деталей и элементов станционных трубопроводов и обеспечения изготовления и поставки их специализированными заводами разработаны отраслевые стандарты на основные детали и элементы трубопроводов. Учитывая особенности условий работы и поставки трубопроводов, отраслевые стандарты выпускают отдельно для трубопроводов высокого и низкого давлений.

Все станционные трубопроводы должны отвечать требованиям соответствующих правил и норм, а также требованиям положений, технических условий, противоаварийных циркуляров и других нормативных документов. Одним из основных обязательных документов, определяющих правила проектирования станционных трубопроводов являются «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. ПБ 10-573-03».

Правила устанавливают требования к проектированию, конструкции, материалам, изготовлению, монтажу, ремонту и эксплуатации трубопроводов, транспортирующих водяной пар с рабочим давлением более 0,07 МПа (0,7 кгс/см²) или горячую воду с температурой свыше 115 град. С.

В соответствии с указанными правилами, трубопроводы пара и горячей воды, в зависимости от параметров транспортируемой среды, делятся на категории и группы.

В трубопроводах должны максимально использоваться стандартизированные детали и элементы по отраслевым стандартам и ГОСТ, допустимым для условий работы станционных трубопроводов. Требования этих документов обязательно должны учитываться, начиная со стадии выполнения проектной документации. Нормативные документы, правила, ОСТ, ГОСТ подвергаются периодическим пересмотрам, исправлениям и переизданиям, поэтому при проектировании трубопроводных систем, обязательно следует пользоваться актуальными материалами на момент их применения.