2.13. Гідравлічний розрахунок трубопроводів

Гідравлічний розрахунок трубопроводів проводиться з метою визначення основних геометричних параметрів для пропуску визначеної витрати рідини і втрат напору. В залежності від довжини трубопроводів і місцевих опорів розрізняють довгі й короткі, а також прості й складні трубопроводи.

Довгими називають трубопроводи, в яких місцеві опори значно перевищують втрати по довжині h_м.о. h_тер. Тому при розрахунках таких трубопроводів місцеві втрати не обчислюють, а приймають у розмірі 510% від втрат по довжині. До них відносять усі магістральні водогони, нафтопроводи, каналізаційні колектори тощо.

Короткими називають такі трубопроводи, в яких втрати на місцеві опори порівняні з втратами по довжині (всмоктувальна труба насосу, сифонні трубопроводи, труби водоспусків тощо).

Простими називають трубопроводи, які не мають відгалужень. Складні трубопроводи мають відгалуження або контури - кільця.

2.13.1. Розрахунок простого трубопроводу

Гідравлічний розрахунок простих трубопроводів зводиться до вирішення однієї з таких задач:

• визначення витрати Q (м³/с) при заданих довжині L (м), діаметрі трубопроводу d (м), напорі Н (м) і втрат напору h, (м);

• визначення напору Н (м) при заданих Q, d, L і h;

• визначення діаметру d (м) при заданих Q, Н, L і h.

Розрахунки простого трубопроводу виконують у такій послідовності. Вважаємо, що по трубопроводу (рис. 29) довжиною L і d=const протікає рідина з Q=const. Тоді швидкість рідини . Припустимо, що рух сталий, рівномірний. Напір Н

Рис.29. Схема до розрахунку простого трубопроводу.

витрачається на подолання втрат по довжині, втратами на місцеві опори можна знехтувати. Тоді гідравлічний ухил

(2.69)

Визначення швидкості в простих довгих трубопроводів проводять за формулою Шезі:

(2.70)

де С – коефіцієнт Шезі; R – гідравлічний радіус.

Підставимо швидкість в формулу витрати і отримаємо

(2.71)

Позначимо - витратна характеристика трубопроводу.

Тоді формула (2.71) набуває вигляду:

(2.72)

звідки гідравлічний ухил

(2.73)

З рівнянь (2.69) і (2.73) отримаємо формулу для розрахунку необхідного напору:

(2.74)

де - питомий опір трубопроводу (наводиться в довідкових матеріалах).

2.13.2. Розрахунок складного трубопроводу

Складний трубопровід може бути: замкнутим, кільцевим, тупиковим, змішаним (рис. 30).

Для розрахунку складних трубопроводів використовують основну формулу (2.75), яка має назву друга водогінна (перша водогінна – формула 2.40).

Рис.30. Схема до розрахунку складного трубопроводу

(2.75)

Цю формулу отримали шляхом перетворення формули (2.40):