Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
К О Н С П Е К Т.doc
Скачиваний:
29
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
782.34 Кб
Скачать

17. Гидравлический расчет длинного трубопровода постоянного диаметра

Рас­смотрим три задачи. При построении пьезометрической линии будем учитывать только потери напора по длине.

Задача 1. Определение расхода воды Q при заданных d, L, НA и НB (рис.).

Полная потеря напора в трубе равна:

.

Из формулы

Расходную характеристику К определяют по таблицам в зависимо­сти от d. Длина трубопровода, состоящего из вертикальных труб, иду­щих от бака, существенно меньше длины L .

Задача 2. Определение напора На, который необходимо создать в на­чале трубопровода при заданных d, L, НB и Q.

Используя формулу , получим:

Задача 3. Определение диаметра d, необходимого для того, чтобы при за­данных НA, НB, L, труба могла пропустить расход Q .

Диаметр трубы не входит в явном виде в формулы

Поэтому необходимо найти предварительно К или s0, зависящие от d.

Из формулы по­лучим:

Найденного значения удельного сопротивления s0 может не оказать­ся в таблицах. В таком случае можно принять ближайшее большее или ближайшее меньшее значение s0.

При меньшем значении s0 труба бу­дет обладать большей пропускной способностью, а при большем s0 - наоборот.

В первом случае для пропуска заданного расхода потребует­ся регулирование его задвижкой (краном). Во втором случае необходимо увеличить начальный напор На или уменьшить остаточный НВ.

Окончательный выбор инженерного решения должен быть сделан после его экономического обоснования. Эту задачу можно решить, применяя составной трубопровод. Один участок трубопровода длиной х назначают диаметром, соответствующим ближайшему меньшему зна­чению s0. Остальной участок трубопровода длиной L - х должен иметь диаметр, соответствующий ближайшему большему значению s0.

Поте­ря напора в этом случае равна:

Используя формулу , получим:

18. Расчет трубопровода с последовательным соединением, параллельным, разветвленным, с непрерывной раздачей жидкости

Различают последовательное и параллельное соединение труб. Рас­смотренный выше случай применения составных труб является од­ним из примеров последовательного соединения труб.

Потери набора при последовательном соединении труб

Рассмотрим два случая:

Случай 1. Расход в системе труб постоянный (рис.). Система труб со­ставлена из трех участков труб длиной L1 L3 L3 и разных диаметров d1 d2 d3 . Заданы начальный и конечный напоры НА и Нв.

Рис. Схема последовательного соединения труб

Полная по­теря напора в таком трубопроводе складывается из отдельных потерь напора на каждом участке:

С учетом формулы получим:

После подстановки в уравнение удельных сопротивлений и длин найдем расход Q.

Затем вычисляют отдельные потери напора и строят пьезометрическую линию 1 2 3 (см. рис.) без уче­та местных сопротивлений в пунктах В и С и скоростных напоров.

Напо­ры в пунктах В и С называют свободными напорами.

Случай 2. В системе трубопровода в пунктах В и С имеются отводимые рас­ходы воды qB qC (см. рис.).

Рис. Схема последовательного соединения труб

Основное уравнение полной потери напора принимает вид (считая, что Q - расход воды в начале системы)

Решение этой задачи аналогично предыдущему решению.

Потери напора при параллельном соединении труб

В этом случае трубы разветвляются с последующим их соединением. Рассмотрим разветвление труб в общей системе последовательного соединения труб (рис.).

Рис. Схема последовательного и параллельного соединения труб

Задача заключается в том, чтобы определить расход воды, пропускаемой всей системой, и расходы, проходящие в трубах развет­вления, и построить пьезометрическую линию. Поэтому необходимо составить три уравнения.

Характерная особенность параллельного в гид­равлическом смысле соединения трубопроводов - равенство потерь напора в любых трубопроводах (ветвях) между пунктами В и С.

Это объясняется тем, что в пункте В (см. рис.) имеем для всех ветвей об­щий начальный напорНВ и в пунктеС - общий напорНС.

Выражая потерю напора между пунктами В иС через параметры любой ветви, основное уравнение для всей системы при отсутствии отводимых рас­ходов в пунктахВ и С принимает вид

(*)

Очевидно, вместо второго члена можно поставить .

Составим два других уравнения.

На основании сказанного:

или

(**)

Уравнение распределения расходов в системе:

(***)

Решая уравнения (*), (**) и (***), получим Q Q2 и Q3.

Для по­строения линии пьезометрических напоров 1 - 2(3) - 4 (см. рис.) необходимо подсчитать потери напора и пьезометрические высоты в сечениях В и С.

Контролем вычислений является равенство:

Аналогично решают задачу, если в пунктах В и С отводится жид­кость с расходами qB qC .

Основное уравнение принимает вид:

,

где

На первом участке расход .

Уравнение по своему виду остается без изменения.

Уравнение распределения расходов получает вид:

Трубопровод при непрерывных и транзитных расходах жидкости

Предположим, что через начальное сечение трубопровода проходит расход жидкости, часть которого пройдет транзитом по всей длине трубопровода. Назовем его транзитным расходом и обозначим QT (рис.).

Рис. Схема трубопровода с непрерывным изменением расхода жидкости по длине

Часть расхода непрерывно раздается потребителям. Назо­вем этот расход путевым и обозначим QП.

Отношение характеризу­ет интенсивность раздачи расхода на единицу длины трубопровода.

Бу­дем считать, что эта величина не изменяется по длине трубопровода.

В сечении, расположенном на рас­стоянии l от начального сечения, расход равен:

Пьезометрическая ли­ния в данном случае не является прямой (скорости потока изменяются по длине.

Потерю напора по длине рассчитывают по формуле:

С некоторым упрощением это уравнение можно переписать в виде:

При QП = 0 (при отсутствии раздачи жидкости по длине трубопровода) получим:

При QТ = 0 (весь расход воды роздан на длине трубопровода) получим:

Следовательно, при непрерывной раздаче жидкости в пути требует­ся напор в 3 раза меньший, чем при транзите такого же расхода жид­кости.

Пьезометрическая линия на длине трубы L обычно представляет собой плавную нисходящую кривую (см. рис.) с выпуклостью, об­ращенной вниз.

Это бывает, если:

Если скоростной напор вдоль трубопровода убы­вает более интенсивно, чем уменьшение напора, обусловленного поте­рями энергии, то пьезометрическая линия будет представлять собой восходящую кривую.