23. Движение жидкости по трубам. Простой трубопровод. Расчетные формулы. Сложные трубопроводы.

3 вида движения жидкости:

1. поток теряет энергию только на преодоление местных сопротивлений при истечении через отверстия в стенках сосуда, тогда ;

2. поток теряет энергию на преодоление местных сопротивлений и сопротивлений на трение по длине при протекании через короткий водопровод – сифоны, насадки и др.), тогда ;

3. при движении жидкости в длинных трубопроводах местные сопротивления составляют 2-3%, поэтому их исключают или вводят поправку, тогда - например, нефте- и бензопроводы.

Простой трубопровод – трубопровод постоянного сечения, не имеющий ответвлений на всём протяжении и пропускающий постоянный расход.

Гидравлический расчёт простого трубопровода заключается в определении:

• потери напора;

• расхода жидкости при данных потерях напора;

• необходимого диаметра.

1)Известны , ,,,.

Формула Шези: , отсюда ,где - расходная характеристика (зависит от материала и диаметра трубы); - гидравлический уклон, .

Уравнение Бернулли: ; ,

((*),отсюда значение.

2) Известны , ,,,

(,отсюда значение

, ,отсюда значение .

3)Известны , ,,,,.

(,отсюда значение

, отсюда значение . По таблицам определить d,

выбрать диаметр с , причём меньший по сортаменту диаметр имеет; скорректировать расход или разность напоров;

Сложный трубопровод – трубопровод, имеющий сеть труб с изменяющейся конфигурацией в плане и профиле. Разновидности:

1. последовательное и параллельное соединение (параллельно соединённые участки труб различного диаметра или длины; участки, берущие начало и заканчивающиеся в общих точках);

2. разветвлённые тупиковые сети (жидкость поступает в магистраль, оттуда – в боковые ответвления к потребителю);

3. кольцевые сети (система замкнутых трубопроводов, питаемых от основной магистрали);

4. комбинированные (кольцевые сети и разветвлённые тупиковые).

Виды расходов в сложных трубопроводах:

1. сосредоточенный (узловой) – отделяющийся или присоединющийся в некоторой точке;

2. путевой – отбирающийся у трубопровода непрерывно и равномерно по всей длине;

3. транзитный – часть расхода, предназначенная для снабжения последующих участков;

4. расчётный – расход, на величину которого осуществляется гидравлический расчёт.

24. Расчет трубопроводов с последовательным и параллельным соединением труб. Расчет трубопроводов с путевым расходом. Расчет разветвленной и кольцевой сети.

1.Расчёт параллельного и последовательного соединений :

При параллельном соединении расход магистрали распределяется по ответвлённым трубам, после соединения принимает прежнее значение.

Задача сводится к определению ,,и т.д. – по каждой из параллельных труб, потери напора между точками ответвления и схождения при заданных значениях– общего расхода, длин и диаметров параллельных труб.

, т.е потери напора по длине во всех параллельно соединённых трубах одинаковы.

,; отсюда .,; определить,,и т.д.

При последовательном соединении трубопровод составлен из участков с разными диаметрами труб. Рассмотрим два последовательно соединённых участка с и, для которыхиопределяются из условия, где– расходная характеристика заданного расхода. Установить длины труб каждого диаметра.

Пусть соответствует длинаx, тогда – .

; ;

2.Путевой расход характеризуется удельным расходом – расходом на единицу длины трубопровода q, . На участке с путевым расходом расход меняется от дов конце участка. На расстоянииот начала, где- транзитный расход.

По формуле Шези:, решая интеграл

; . При отсутствии транзитного потока (. На практике вместо (*) :.

По значению вычисляют диаметр трубопровода.

3.Расчёт разветвлённой цепи:

Магистраль разветвлённой цепи – линия от водонапорной башни до наиболее удалённой и высоко расположенной точки.

Ответвления – линии, отходящие от магистрали (1-го порядка – отходящие от магистрали, 2-го – от ответвлений 1-ого порядка).

При заданных расчётных расходах в узловых точках:

1)сеть разбивают на участки – простые трубопроводы;

2)в соответствии с планом местности устанавливают длины участков; отметки трубопроводов в узловых точках ,,и т.д.; минимальные допустимые напоры в концевых точках сети;

3)определяют расчётные расходы:

• - для конечных участков;

• - для участков без путевых расходов;

• - для участков с путевыми расходами.

4)определяют диаметры участков: , где – экономически выгодная скорость, соответствующая минимальным затратам. Полученное значение округлить до ближайшего по сортаменту;

5) определяют , затем;напор в начале каждого участкаиз(. , вычисленная последней – уровень воды в водонапорной башне или основа для расчёта насосной установки.

6)расчёт ответвлений: , из( находят концевых точек, сравнивают с заданными; условие правильно рассчитанного трубопровода:.

При заданных начальных и конечных значениях напора:

1) определяют расчётные расходы:

• - для конечных участков;

• - для участков без путевых расходов;

• - для участков с путевыми расходами.

2)( - для всей магистрали;

–средний гидравлический уклон магистрали;

Для каждого участка расходная характеристика: ; диаметры труб, соответствующие , из таблиц: ближайшие меньшие и большие значения диаметрови, а по-и.

Рассматривают различные комбинации, выбирают такой, что: (, где- число участков магистрали; далее подобрать вариант в соответствии с- меньшая масса труб.

3)установить напор из .

4)расчёт ответвлений, как в предыдущем случае.4.Расчёт кольцевой цепи:

Задача сводится к определению диаметров труб всех участков и напора в начале сети при заданных значениях расходов в узловых точках, длины участков, отметок трубопровода и их расположении.

В кольцевых сетях присутствует взаимозаменяемость участков при аварии на одном из них.

Условие баланса расходов в каждом узле: , где– алгебраическая сумма расходов, притекающих к узлу (положительные) и оттекающих от него (отрицательные).

Диаметры по через экономическую скорость.

Потери напора по длине на каждом участке: . Сеть увязана (рассчитана), если при данных расходах по ветвям кольцевой цепи потери напора по одной ветви кольца равны потерям напора по другой его ветви:, где– алгебраическая сумма потерь напора по кольцу. При этом принимают положительными потери напора, возникающие при движении воды по ходу часовой стрелки, отрицательными – против хода часовой стрелки.