Тема 7. Розрахунок довгих трубопроводів.
Приклад 7.1. Визначити потрібний Н на початку горизонтального трубопроводу, що складасться з двох послідовно сполучених труб різного діаметра d1 = 200 мм (l1 = 400м) i d2 = 150 мм (l2 = 500 м). Витрата води в кінцевому пункті Qk = 22 л/с, вiдбiр води в мiсцi зміни діаметра Q = 28л/с. Труби чавунні нові класу А.
Р
озв’язання.
Згідно додатку 10 для таких труб
Sот1 = 7,35 с²/м і S от2 = 35,83 с²/м .
Прийнявши 10% на місцеві втрати напору, за формулою (7.5) маємо Н = 1,1
,
де Q1
= Q
+ Qk
= 0,028 + 0,022
= 0,05 м³/с; Q1
= Qk
= 0,022 м³/с
Тоді
Н = 1,1(7,35·400·0,05² + 35,83·500·0,022²) = 17,61 м.
Перевіримо швидкості:
Оскільки швидкості більші за 1,2 м/с, то зона опору квадратична і коригування не потрібне.
Приклад 7.2. Два паралельнi розгалуження труб (дiаметри i довжини
тi, що в попередньому прикладі) повиннi пропустити 50 л/с води. Скільки води протікатиме в кожному з них? Визначити втрати напору.
Розв’язання. Для вказаних труб модулі витрати дорівнюють
К1 = 0,34 м³/с i К2 = 0,159 м³/с (додаток 12).
Оскільки рух рідини по кожній з ділянок відбувається під однаковою
різницею напорів, то
Сумарна витрата
Звідки
Т
оді
Втрати напору по довжині
Приклад 7.3. По чавунному трубопроводу діаметром D = 300 мм, довжиною l = З км подасться вода зі швидкістю 1,3 м/с. Товщина трубопроводу δ = 12,5 мм. Необхідно визначити підвищення тиску в трубопроводі для двох випадків, коли: 1) час закриття засувки t3 = 4 с; 2) час закриття засувки t3 = 8с.
Розв’язання. За формулою (7.18) знаходимо швидкiсть поширення ударної хвилі, скориставшись табл. 4 підручника [2]:
Визначаємо час пробігу по трубопроводу прямої i зворотної ударної хвилі (фазу гiдравлiчного удару):
Отже, у першому випадку маємо прямий удар, а у другому — непрямий. Підвищення тиску при прямому ударі за формулою (7.17) буде
Δр = 1000·1171·1,3 = 1522300 Па ≈ 1,52 МПа
У другому випадку за формулою (7.19) маємо
Тема 8. Витікання рідин і газів через отвори і насадки
8.1
Вода під напором 
витікає в атмосферу через отвір діаметром
𝑑=1,0
см. Визначити швидкість витікання і
витрату води (при 
).
Розв‘язання. Визначимо число Рейнольдса за формулою
.
При
можна приймати значення коефіцієнтів
постійними і рівними відповідно 0,97 і
0,62. Тоді швидкість витікання за формулою
(8.2) 
Витрата
становитиме 
8.2
Визначте витрату і швидкість витікання
нафти з резервуару через отвір діаметром
1 см. І через коноїдний насадок того ж
діаметра при напорі 4 м. (кінематична
в‘язкість нафти 
).
Розв‘язання.
Оскільки витікає в‘язкий продукт, то
для вибору коефіцієнта 
треба спочатку визначити число Рейнольдса:
З
графіка залежності 
від
(рис.132)
визначимо,що 
Тоді
V=
Витрата
При
витіканні через колоїдальний насадок
(
)
,
а
Додаток 1 Фізичні властивості води
|
t,oC |
р, кг/м3 |
µ, Па∙с |
р, Па |
|
0 |
999,8 |
0,00179 |
610,9 |
|
4 |
1000 |
0,00156 |
812,0 |
|
5 |
999,98 |
0,00152 |
870,8 |
|
б |
999,94 |
0,00147 |
993,6 |
|
8 |
999,84 |
0,00139 |
1064,9 |
|
10 |
999,7 |
0,00131 |
1228,8 |
|
12 |
999,48 |
0,00124 |
1403,3 |
|
14 |
999,2 |
0,00117 |
1599,5 |
|
16 |
999,88 |
0,00111 |
1820,1 |
|
18 |
998,54 |
0,00106 |
2068,2 |
|
20 |
998,2 |
0,00101 |
2334,9 |
|
24 |
997,32 |
0,00091 |
2989 |
|
30 |
995,7 |
0,000801 |
4242,3 |
|
35 |
993,9 |
0,000723 |
5630 |
|
40 |
992,2 |
0,000656 |
7378,5 |
|
45 |
990,2 |
0,000599 |
9592,8 |
|
50 |
988,1 |
0,000549 |
12341,7 |
|
55 |
985,7 |
0,000506 |
15709,27 |
Значення абсолютної еквівалентної шорсткості труб
|
Характеристика труб |
Вели- чина Δ, мм |
Характеристика труб |
Вели- чина Δ, мм |
|
Тягнені з кольорових металів, нові, технічно гладкі |
0,001 |
Оцинковані залізні: нові і чисті; після декількох років експлуатації |
0,15
0,5 |
|
Безшовні сталеві: нові і чисті;
після декількох років експлуатації |
0,014
0,2 |
Чавунні: нові асфальтовані;
нові без покриття; |
0,12
0,3 |
|
Сталеві зварні:
нові і чисті; з незначною корозією після очищення; помірковано заіржавлені; старі заіржавлені; сильно заіржавлені з відкладеннями |
0,06
0,15
0,5 1
3 |
бувші у використанні; дуже старі Азбестоцементні нові Бетонні: нові з попередньо напруженого бетону; нові відцентрові; бувші у використанні; з необробленого бетону |
1 до 0,30
0,085
0,03 0,2
0,5
1...3 |
Додаток 4
Значення коефіцієнтів місцевих опорів
трубопровідної арматури
(квадратична зона опору)
|
Арматура Арматура |
|
Приймальні хлипаки помп 6... 5 Кран прохідний 2...4 |
|
Звороти і хлипаки 6,5...5,5 Кран подвійного регулювання 2...4 |
|
Вентиль звичайний 4...16 Шиберна засувка 0,5... 1,5 |
|
Вентиль із косим Радіатор двоколонний 2 шпінделем 2...3 |
|
Засувка (повністю відкрита) 0,12 |
Додаток 5