82.Гидравлический расчет простого напорного трубопровода при изотермическом режиме течения жидкости.

П ринимаем, что движется однофазная ж-ть. Гидравлич. Расчет сводится к определению: диаметра, нач.давления Р₁, пропускной способности Q. В основе гидравлических расчетов лежит уравнение Бернулли.

Каждый член ур-я имеет размерность высоты: z₁ – положение линии тока над плоскостью сравнения; - пьезометрическая (статическая) высота; - динамическая высота (скоростной напор).

Эти напоры расходуются на преодоление сил трения - h_тр, и местных сопротивлений - h_мс в трубопроводах (задвижки, отводы)

Потери напора на трение.

Для трубопровода круглого сечения ф-ла Дарси-Вейсбаха:

;

h_тр – потери напора на преодоление сил трения; λ – коэф.гидравлич. сопротивления; l – длина труб, м; D – диаметр труб, м; ρ – плотность ж-ти, кг/м³; υ – средняя скорость течения ж-ти, м/с; Q – расход ж-ти, м³/с; g – ускорение свободного падения, м/с²;γ – функция Рейнольдса, Δ (γ=f(Re,Δ)) ;Δ – абс.шероховатость трубы, мм.

Е сли течение ламинарное (Re<2300), то λ=64/Re; ; ; Q – расход ж-ти, м³/с; - площадь сечения трубы, м²; ν – кинематическая вязкость ж-ти, м²/с, сСт; D – внутр диам, м; μ – дин вязкость ж-ти, Па·с.

При турбулентном течении ж-ти (Re>2300) для определения λ применяют несколько экспериментальных формул:1.Для переходного периода от ламинарного к турбулентному; 2.Для смешанного режима; 3.Для квадратичного. Однако без ущерба для точности в интервале Re от 2300 до 10⁵ λ можно определить по формуле Блаузиуса: , и для квадратичного режима λ опр-ся по формуле Шифринсона:

При ламинарном дв-нии ж-ти (Re<2320) . При турб. => - ф-ла Блазиуса;

=> Альтшуля;

=> .

Потери напора на местные соротивления.

Местные сопротивления возникают: в закруглениях труб; на резких поворотах; в отводах, задвижках, кранах и т.д. Местные сопротивления необходимо учитывать при расчете всасывающих линий насосов и компрессоров. При больших длинах напорных трубопроводов, уд. вес местных сопротивлений невелик и им пренебрегают.

υ – ср.скорость движ.ж-ти за местным сопротивлением; ξ – коэф.местного сопр., кот. зависит от формы МС,от Re и шероховатости, а для запорных устройств и от степени их открытия. Удобно определять местные сопротивления по эквивалентной длине. Экв. длина (l_э) – длина прямого уч-ка трубопровода данного d, из усл-я, если h_тр=h_мс. l_э можно найти по ф-ле Дарси-Вейсбаха ;

В “рельефных” (не гориз-х) труб-х перепад давл считают след обр: ; Δz=z_н-z_к

Короткие трубо-ды (всасывающие линии насосов) рассчитываются также по этой ф-ле (вместо Δz – разность уровня вала насоса и ж-ти в резервуаре).

83. Гидравлический расчет сложных напорных трубопроводов.

Различают четыре категории сложных трубопроводов.

I. Коллектор постоянного диаметра с распределенным по длине отбором продукции (раздаточный коллектор в резервуарах, отстойниках, сепараторах).

Алгоритм решения задачи на определение перепада давления:

1. Находятся скорости движения жидкости по участкам v=Q/w. (Участки разбиваются соответственно: 1 уч – от Qт до q1, Второй участок от q1 до q2 и т.д.) Дебит на первом участке будет равен: Q1-2=Qт, Дебит на втором участке Q2-3=Qт+q1, и т.д.

2. Для каждого участка трубопровода определяется режим движения жидкости по Rе . 3. Рассчитывается коэффициент гидравлического сопротивления λ, в зависимости от Re: При ламинарном дв-нии ж-ти (Re<2320) . При турб. => - ф-ла Блазиуса; => - ф-ла Альтшуля; => . Определяется потеря напора за счет местных сопротивлений

4. Рассчитываются перепады давления на каждом участке с помощью уравнения Бернулли

5. Рассчитывается общий перепад давления по всей длине коллектора, как сумма перепадов на отдельных участках.

II. Сборный коллектор переменного диаметра с распределенным по длине поступлением продукции (система сбора скважинной продукции).

Первый – последовательное соединение труб разного диаметра. В этом случае расход жидкости остается постоянным по всей длине трубопровода Q = const , а потери напора в трубопроводе будут равны сумме потерь напора на участках;

Второй вариант – переменный диаметр трубопровода и переменный по длине расход.

. После чего все известные величины подставляют в ф-лу Дарси-Вейсбаха и определяют потери давления на каждом участке в отдельности: .Общий перепад равен .

III. Коллектор с параллельным участком трубопровода (байпас на водоводах).

IV. Замкнутый коллектор (кольцевой водовод).