§ 7.4. Метод эквивалентных потерь

Гидравлический расчет трубопровода производят также по методу эквивалентных потерь. Основная идея этого метода состоит в том, что трубопровод, состоящий из участков с разными диаметрами, заменяется условно трубопроводом с постоянным диаметром d_э, потери напора в котором равны (эквивалентны) потерям в действительном трубопроводе.

Применим этот метод к расчёту простого трубопровода. Обозначим d_э и a_э диаметр и коэффициент сопротивления. По второй водопроводной формуле для эквивалентного трубопровода

,

где .

Так как

и

,

то

.

Вычислив значение N, можно найти . После этого расчет ведется как для простого трубопровода постоянного диаметра.

§ 7.5. Гидравлический расчет сложных трубопроводов

Сложными трубопроводами называются разомкнутые или замкнутые сети, возможно, с уравнительными резервуарами. Гидравлический расчёт таких сетей с учётом изменяющегося во времени расхода представляет довольно сложную задачу. Эти расчёты рассматриваются в специальных курсах.

Ниже будут даны расчёты следующих схем сложных трубопроводов: с параллельным соединением труб; последовательно-параллельным и схемы разветвлённого трубопровода.

Рис. 7.4

Схема трубопровода с параллельным соединением труб показана на рис.7.4.

Применительно к этой схеме могут решаться следующие задачи.

Задача №1.

По известному расходу Q определить расходы Q₁, Q₂, Q₃ в параллельных ветвях.

Очевидно, что потеря напора h_1-2 во всех параллельных ветвях одинакова, поэтому можно составить следующую систему уравнений

;

; ; ;

.

Отсюда

.

Тогда

.

Расход в любой из параллельно соединённых труб находится по формуле

.

Задача №2.

Определить длину участка x c параллельным соединением труб по указанной схеме (рис. 7.5).

В

A и B - насосные станции

Рис. 7.5

практике эксплуатации нефтепроводов иногда прибегают к параллельному подключению труб на отдельных участках для увеличения пропускной способности нефтепровода. Требуется без увеличения мощности насосной станции увеличить пропускную способность трубопровода, т.е. при неизменном H_1-2 найти длину x для пропуска увеличенного расхода Q.

Для участка 1-2 длиной x с параллельным соединением будем иметь

.

Для участка длиной l – x получим

.

Тогда полная потеря напора будет

.

Из этого уравнения можно найти x при заданных H и Q.

Схема трубопровода с последовательно-параллельным соединением труб представлена на рис.7.6.

В

Рис. 7.6

этом случае сначала находят потерю напора на участке с параллельным соединением h_2-3 согласно формулам, приведённым выше. Затем трубопровод рассчитывают как обычный простой трубопровод с последовательным соединением труб

.

Необходимо иметь в виду, что при параллельном соединении потеря напора во всех параллельных ветвях одна и та же, а расходы складываются. При последовательном соединении расход один тот же, а напоры складываются.

Схема разветвлённого трубопровода представлена на рис.7.7.

Д

Рис. 7.7

авление в точках С и Д одинаковое, равное атмосферному. Тогда можно записать

, .

Или, так как

,

а также

,

то можно записать

Получена система из трех уравнений с тремя неизвестными, откуда и находятся Q₁, Q₂, Q₃.

Если точки С и Д находятся на разной высоте, то при составлении системы уравнений необходимо учесть высотные отметки этих точек.