Классификация трубопроводов

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 на две катего­рии:

напорные трубопроводы,

безнапорные (самотёчные) трубопроводы.

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

Учитывая гидравлическую схему работы длинных трубопроводов, их можно разделить также на простые и сложные.

Гидравлический расчет напорных трубопроводов. Расчет напорных трубопроводов заключается в определении диа­метра и потерь напора. При полном заполнении сечения трубы Отсюда диаметр трубы равен:  (2.13)

Скорость движения воды в трубопроводах следует принимать та­кой, чтобы обеспечивался оптимальный режим работы системы насосы-трубопроводы (минимальные приведенные затраты). Эта скорость равна 1,5-2,5 м/с. Потери напора находят по формуле Дарси, которая для напорного трубопровода имеет вид:  (2.15). Коэффициент   может вычисляться по формуле Н. Ф. Федорова:

 (2.15)Важное значение при расчете напорных трубопроводов имеет пра­вильный выбор коэффициентов шероховатости   ,   ,   и др.

Напорные трубопроводы систем водоотведения часто имеют не­большую длину. В этом случае местные потери напора в коммуникациях насосных станций оказываются соизмеримыми с потерями напора по длине труб и их следует учитывать особо. При приближенных и предварительных расчетах общие потери определяют по формуле:где   — коэффициент, учитывающий местные потери напора (в долях от потерь по длине) и принимаемый равным 1,1-1,15.

Диаметр напорных ниток дюкеров определяют по формуле (2.13) при скорости более 1 м/с. Потери напора находят путем суммирования по­терь напора по длине труб и местных потерь напора (метод наложения потерь напора): Разность отметок лотков труб в начале и конце дюкера принимает­ся равной потерям напора.

30. короткими назыв.трубопроводы в каторых потери напора по длине явл.основными. в этом случае при гидравлических расчётах местными потерями пренебрегают либо принимают их в пределах от 5 до 10% от потерь напора по длинне. Расчёт короткого трубопр.Н1 + Р₀/pg +U₁²/2g = H₂+P₀/pg + U₂²/2g +U₂²*(Л(лямбда)*l/d + сумма Е). Н1-Н2=Н. S1=S2=U²=0. Q=U*S= пd²/4 *(корень квадратный из ) 2gh/лямбда*l/d + сумма Е

Простой трубопровод

Основным элементом любой трубопроводной системы, какой бы сложной она ни была, является простой трубопровод. Классическим определением его будет- простым

трубопроводом является трубопровод, собранный из труб одинакового диаметра и качест­ва его внутренних стенок, в котором движется транзитный поток жидкости, и на котором нет местных гидравлических сопротивлений.

При напорном движении жидкости простой трубопровод работает полным

сечением = const. Размер

сечения трубопровода (диаметр или ве­личина гидравлического радиуса), а так­же его протяжённость (длина) трубопровода (/, L) являются основными геометрическими характеристиками трубопровода. Основными технологическими характеристиками тру­бопровода являются расход жидкости в трубопроводе Q и напор (на головных сооруже­ниях трубопровода, т.е. в его начале). Большинство других характеристик простого тру­бопровода являются, не смотря на их важность, производными характеристиками. По­скольку в простом трубопроводе расход жидкости транзитный (одинаковый в начале и конце трубопровода), то средняя скорость движения жидкости в трубопроводе постоянна . Для установившегося движения жидкости по трубопроводу средняя скорость движения жидкости определяется по формуле Шези:

5

где: - скоростной коэффициент Шези,

- гидравлический радиус сечения, для круглого сечения при полном заполнении жидкостью

- гидравлический уклон.

Полагая, что весь имеющийся напор на головных сооружениях (в начале) трубопро­вода тратится на преодоление сил трения в трубопроводе (в простом трубопроводе это по­тери напора по длине ), уравнение движения жидкости (Бернулли) примет вид:

Расход жидкости в трубопроводе:

Обозначив: , получим основное уравнение простого трубопровода:

где: К - модуль расхода - расход жидкости в русле заданного сечения при гид­равлическом уклоне равном единице (иначе модуль расхода называют расходной характе­ристикой трубопровода). Другой и более известный вид основного уравнения простого трубопровода получим, решив уравнение относительно напора:

Величину называют удельным сопротивле­нием трубопровода, - - его полным сопротив­лением

Г рафик уравнения простого трубопровода носит название его гидравлической харак­ теристики. Вид гидравлической характеристики зави­сит от режима движения жидкости в трубопроводе: при ламинарном движении жидкости гидравлическая характеристика трубопровода - прямая линия, проходящая через начало координат (1). При турбулентном режиме гидравлическая характеристика - парабола (2).

Если на трубопроводе собранном из труб одинакового диаметра имеются местные сопротивления, то такой трубопровод можно привести к простому трубопроводу эквива­лентной длины

элементы расчета сложных трубопроводов.Сложными наз трубопровод состоящий из несколько простых и имеющий переменный расход по длинне

Уравнение баланса расхода Q= q1+q2..+…qn…Выразим потери напора в каждом из параллельных трубопроводов через напоты в точках А и В.

=

=

= К1.к2.к3- расходные характеристики рассматриваемых параллельных труб.Из этих уравнений следует, что распеределение потока в параллельных трубопроводах обрптнопропорционально их гидравлическим сопротивлениям.Из этого получаем:

Q= k1 + k2 +…+ kn = ( + +..+.. ) Откуда, = Т.о. для построения характеристик параллельно соединненых трубопроводов следует сложить абсциссы)расходы) характеристик этих трубопроводов при одинаковых ординатах.

расчет сифоного трубопровода. Сифон – простой трубопровод, часть которого расположена выше питающего резервуара. Жидкость движется в нем самотеком.

Характерной особенностью сафона явл то что по всей длинне трубопровода давление меньше атмосферного. Пропускная способность сафона – Q= * ,

H – разновидность уровнейжидкость в питающем резервуаре. коэффициент суммарного сопротивления сифона.Для определения высоты подъема жидкости сифоном напишем уравнение Бернули

= z+ + * + * + *

тогда z+ ( )*

Z= ( )*

особенности расчета трубопровода некруглого сечения. Формула дарси-вейсбаха для распределенных по длине потерь напора:H=ƛ * , диаметр эквивалентного трубопровода поперечных сечений некруглого сечения, котор условно заменяются поперечными сечениями круглого сечения.(так же и круглого).Для квадратного сечения R=Q2/4a, D.экв=Q,. Для прямоугольного сечения R=a*b/2b+a

D.экв=4a*b/2b+a