Глава 7 Гидравлический расчёт трубопроводов

§ 7.1. Назначение и классификация трубопроводов

Трубопроводы служат для перемещения по ним разнообразных жидкостей и газов. В зависимости от рода перекачиваемой жидкости различают: водопроводы, нефтепроводы, маслопроводы, газопроводы и т.п.

В зависимости от конфигурации различают простые и сложные трубопроводы.

Простым называется трубопровод, не имеющий разветвлений от точки забора до точки потребления.

Разветвленные трубопроводы называются сложными. Они делятся на следующие основные виды:

а) разветвленные или тупиковые;

б) трубопроводы с параллельным соединением;

в) кольцевые трубопроводы.

В зависимости от длины и гидравлических условий расчета их разделяют на длинные и короткие.

Длинными называются такие трубопроводы, которые имеют значительную протяженность и в которых линейные потери напора являются основными потерями. В них местные потери напора обычно специально не учитываются, а принимаются в 5-10% от потерь по длине. В коротких трубопроводах местные потери напора являются основными.

Расход жидкости в трубопроводе может быть:

а) транзитным, т.е. передаваемым по магистрали без отбора;

б) путевым, т.е. отбираемым из магистрали по пути.

§ 7.2. Расчет и проектирование трубопроводов

В наиболее общей постановке задачи при проектировании трубопроводов задаются: расход жидкости Q и положения начального и конечного пунктов трубопровода. В случае сложного трубопровода задаются расходы на всех участках трубопровода и расположение потребителей. На основании топографических изысканий на плане наносится трасса трубопровода с указанием его длины.

Определению подлежат диаметр трубопровода d и напор H₁ в его начальной точке. Рассматриваемая задача допускает множество решений, так как при изменении d меняется и H₁. Чем больше диаметр d, тем меньше потребный напор H₁. Величина диаметра трубопровода поэтому обычно определяется из экономических соображений.

Рис. 7.1

Очевидно, что с увеличением диаметра трубопровода будут возрастать капитальные затраты. Но одновременно с этим будут уменьшаться эксплуатационные расходы, так как с увеличением d уменьшается H₁, и уменьшаются расходы энергии на перекачку жидкости. Для нахождения экономически выгодного диаметра d строят график (рис.7.1), где кривая - капитальные затраты (в руб.), вычисленные с учетом срока окупаемости, кривая - эксплуатационные расходы.

Тогда суммарные затраты выразятся кривой, полученной как сумма . Абсцисса d_э и определит тот экономически выгодный диаметр, при котором затраты будут наименьшими, т.е. .

Помимо рассмотренной основной задачи при расчете трубопроводов могут встретиться также следующие частные задачи.

1. Определение перепада напора по заданному расходу Q и размерам трубопровода.

2. Определение расхода Q при заданном перепаде напора H и размерам трубопровода.

3. Определение диаметра d при заданном расходе Q и перепаде H.

Если число Рейнольдса невелико, то при определении Q или d коэффициент становится известным лишь после окончания расчета. Поэтому в этом случае расчет усложняется и ведется методом последовательных приближений.