3. Гидравлический расчет коротких трубопроводов

Рассмотрим установившееся движение жидкости в напорных трубопроводах при постоянном напоре.

При движении реальных жидкостей в трубопроводах происходят потери напора (удельной энергии), которые в соответствии с законом наложения сопротивлений определяются между двумя расчетными сечениями 1-1 и 2-2 как сумма:

, (3.1)

где - сумма потерь напора на преодоление местных сопротивлений;

- сумма потерь напора по длине (на трение).

Все трубопроводы, работающие в напорном гидравлическом режиме, по принятой классификации делят на три вида:

1. Насадки - весьма короткие трубы, длина которых находится в пределах

. (3.2)

При гидравлическом расчете насадков учитываются только местные потери напора, потерями напора по длине ввиду их малости пренебрегают.

2. Короткие трубопроводы - трубопроводы, в которых местные потери напора и потери по длине сопоставимы по значению, поэтому при гидравлическом расчете коротких трубопроводов учитываются все потери напора как местные, так и по длине.

3. Длинные трубопроводы - трубопроводы, в которых потери напора по длине настолько превышают местные потери, что последними, ввиду малости, пренебрегают или учитывают долей в общих потерях, увеличивая найденные значения потерь напора по длине на 5-10 %.

Главнейшими уравнениями, которые применяются для расчета насадков и коротких трубопроводов, являются:

1) уравнение Бернулли для целого потока реальной жидкости;

2) уравнение неразрывности или баланса расхода;

3) уравнения для определения потерь напора.

В зависимости от исходных данных и методики расчета коротких трубопроводов различают три типа задач:

1) определение напора , необходимого для пропуска расчетного расхода в трубопроводе заданных размеров;

2) определение расхода при расчетном напорев заданном трубопроводе;

3) определение диаметра трубопровода, обеспечивающего пропуск расчетного расходапри заданном напоре.

Часто в числе задач гидравлического расчета коротких трубопроводов требуется выполнить построение напорной (линии удельной энергии) и пьезометрической линий.

Следует отметить, что с гидравлической точки зрения к коротким трубопроводам (трубам) относятся все сооружения трубчатой конструкции, работающие в напорном гидравлическом режиме.

Основным уравнением гидродинамики, устанавливающим связь между основными характеристиками потока - скоростью, давлением в двух выбранных сечениях 1-1 и 2-2, является уравнение Бернулли:

. (3.3)

Каждый член, входящий в уравнение Бернулли, с геометрической и энергетической точек зрения имеет определенный смысл.

Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли:

- высота положения, произвольно выбранной в рассматриваемом живом сечении, точки относительно любой горизонтальной плоскости сравнения 0 - 0; за характерную точку в большинстве случаев принимается центр тяжести сечения и тогда- высота положения сечения над плоскостью сравнения (геодезическая высота), определяется расстоянием от плоскости сравнения до центра тяжести сечения;

- пьезометрическая высота, соответствующая избыточному давлению в точке;

пьезометрический напор;

- скоростной напор;

гидродинамический напор;

- потери напора.