48.Классификация трубопроводов

Системы трубопроводов в настоящее время являются самым эффективным, надёжным и экологически чистым транспортом для жидких и газообразных продуктов. Со временем их роль в развитии научно-технического прогресса возрастает. значительную роль играют такие системы как водоснабжение и канализация, теплоснабжение и вентиляция, добыча некоторых твёрдых ископаемых и их гидротранспорт. Практически в каждой машине и механизме значительная роль принадлежит трубопроводам. По своему назначению трубопроводы принято различать по виду транспортируемой по ним продукции:

газопроводы,нефтепроводы,водопроводы, воздухопроводы,продуктопроводы.

По виду движения по ним жидкостей трубопроводы можно разделить:

напорные трубопроводы, безнапорные (самотёчные) трубопроводы.

Также трубопроводы можно подразделить по виду сечения: на трубопроводы круглого и не круглого сечения (прямоугольные, квадратные и другого профиля). Можно разделить и по материалу, из которого они изготовлены: стальные трубопроводы, бетонные, пластиковые и др.

49. Расчет трубопроводов

Задачи расчета трубопроводов.

Требуются решать следующие задачи:

1) требуется определить расход потока Q, при этом заданы напор Н; длина трубы l; шероховатость трубы Δ; плотность жидкости r; вязкость жидкости V (кинематическая);

2) требуется определить напор Н. Заданы расход потока Q; параметры трубопровода: длина l; диаметр d; шероховатость Δ; параметры жидкости: ρ плотность; вязкость V;

3) требуется определить необходимый диаметр трубопровода d. Заданы расход потока Q; напор Н; длина трубы l; ее шероховатость Δ; плотность жидкости ρ; ее вязкость V.

Методика решений задач одна и та же: совместное применение уравнений Бернулли и неразрывности.

Напор определяется выражением:

Расход жидкости,

поскольку J = H / l

Важной характеристикой трубопровода является величина, которая объединяет некоторые параметры трубопровода, исходя из диаметра трубы (рассматриваем простые трубы, где диаметр по всей длине l постоянен). Этот параметр k называют расходной характеристикой:

Если начинать наблюдение с самого начала трубопровода, то увидим: некоторая часть жидкости, не изменяясь, доходит до конца трубопровода транзитом.

Пусть это количество будет Qт (транзитный расход).

Жидкость по пути частично раздается потребителям: обозначим эту часть как Qp (путевой расход).

С учетом этих обозначений, в начале трубопровода

Q = Qт+ Qp,

соответственно, в конце расход потока

Q – Qp= Qт.

Что касается напора в трубопроводе, то:

50.Характеристика трубопроводов. Расч.Сифоного труборовода

-хар-ка трубопровода

- гидравлическим сопротивлением трубопровода.

Эта характеристика представляет собой зависимость суммарных потерь давления (напора) от расхода в трубопроводе .

Если в трубопроводе установлены гидравлические аппараты, имеющие свои сопротивления, то их необходимо добавить к коэффициенту сопротивления трубопровода, и в результате получится суммарное гидравлическое сопротивления.

Вид гидравлической характеристики зависит от режима движения жидкости в трубопроводе: при ламинарном движении жидкости гидравлическая характеристика трубопровода - прямая линия. При турбулентном-парабола

Расчёт сифонного трубопровода:

Сифонным трубопроводом называется трубопровод, часть которого располагается выше уровня откачиваемой жидкости в емкости. Расчет сифонного трубопровода сводится к построению графиков остаточных напоров и вакуумов, в результате которого определяется правильность выбора диаметров отдельных участков этого трубопровода по средним скоростям. Для построения графиков остаточных напоров и вакуумов необходимо предварительно подсчитать гидравлические сопротивления отдельных участков сливной коммуникации. Графики строят для наиболее неблагоприятного случая, когда атмосферное давление наименьшее, температура наибольшая, а уровень ж-тив цистерне наинизший.

52. Соединения простых трубопроводов

Последовательное соединение нескольких простых трубопроводов различного диаметра дает простой трубопровод переменного сечения. При подаче жидкости по такому трубопроводу расход во всех последовательно соединенных трубах один и тот же, а полная потеря напора между начальным и конечным сечениями равна сумме потерь напора во всех последовательно соединенных трубах, т.е. для трубопровода, изображенного на рис.5.2.1, получим следующие уравнения:

Эти уравнения определяют правило построения характеристик последовательного соединения труб. При заданных характеристиках трубопроводов 1, 2 и 3, для получения характеристики всего последовательного соединения М - К следует сложить потери напора при одинаковых расходах, т.е. сложить ординаты всех трех кривых при одних и тех же значениях, выбранных на оси абсцисс.

Так как в рассматриваемом более общем случае скорости в начальном (М) и конечном (К) сечениях различны, то выражение потребного напора для всего трубопровода должно содержать разности скоростных напоров в крайних сечениях:

Параллельное соединение нескольких простых трубопроводов показано на рис.5.2.2.

Обозначим полные напоры в точках М и К соответственно через HМ и HК, расход в основной магистрали (до разветвления и после слияния) - Q, а в параллельных трубопроводах через Q1, Q2, и Q3; суммарные потери напора в этих трубопроводах через Sh1, Sh2 и Sh3.

Расход в основной магистрали связан с расходами в параллельных трубопроводах следующим очевидным уравнением:

Потери напора в каждом из трубопроводов представляют собой разность напоров в точках М и К, т.е.

Из этого следует, что потери напора в параллельных трубопроводах равны между собой.

Используя уравнение, связывающее расходы в магистральном и параллельных трубопроводах, равенство потерь напора в них, а также соотношения для расчета простых трубопроводов, получим число уравнений, достаточное для определения как сопротивлений параллельных трубопроводов так и расходов в них.

Из приведенных уравнений вытекает следующее правило построения характеристики параллельного соединения нескольких трубопроводов: суммарная характеристика получается в результате сложения абсцисс характеристик отдельных трубопроводов (Qi) при одинаковых ординатах (Sh).

Изложенные соотношения для параллельных трубопроводов справедливы и в том случае, когда трубопроводы не сходятся в одной точке К, а подают жидкость в различные места, но с одинаковыми давлениями и равными уровнями. Если последнее условие не соблюдается, то рассматриваемые трубопроводы нельзя читать параллельными, а следует отнести к разряду разветвленных.

53.Разветвленный трубопровод

Пусть основной трубопровод имеет разветвление в сечении М-М, от которого отходят, например, три трубы 1, 2 и 3 разных диаметров, содержащие различные местные сопротивления (рис. 6.5, а). Геометрические высоты z1, z2 и z3 конечных сечений и давления P1, P2 и P3 в них будут также различны.

Так же как и для параллельных трубопроводов, общий расход в основном трубопроводе будет равен сумме расходов в каждом трубопроводе:

Q = Q1 = Q2 = Q3

Записав уравнение Бернулли для сечения М-М и конечного сечения, например первого трубопровода, получим (пренебрегая разностью скоростных высот)

Обозначив сумму первых двух членов через Hст и выражая третий член через расход (как это делалось в п.6.1), получаем

HM = Hст 1 + KQ1mАналогично для двух других трубопроводов можно записать

HM = Hст 2 + KQ2mHM = Hст 3 + KQ3m

Таким образом, получаем систему четырех уравнений с четырьмя неизвестными: Q1, Q2 и Q3 и HM.

Построение кривой потребного напора для разветвленного трубопровода выполняется сложением кривых потребных напоров для ветвей по правилу сложения характеристик параллельных трубопроводов (рис. 6.5, б) - сложением абсцисс (Q) при одинаковых ординатах (HM). Кривые потребных напоров для ветвей отмечены цифрами 1, 2 и 3 , а суммарная кривая потребного напора для всего разветвления обозначена буквами ABCD. Из графика видно, что условием подачи жидкости во все ветви является неравенство HM > Hст1