Простой трубопровод. Порядок расчета простого трубопровода

Простым трубопроводом называется трубопровод постоянного сечения, без разветвлений, имеющий в общем случае несколько местных сопротивлений.

На рисунке 3.1 изображена схема простого трубопровода.

Уравнение Бернулли для участка 1-j при условии l_тех=0 имеет вид:

При s=const и Q=const имеем w₁=w_j. Для развитого течения (a₁» a_j) предыдущее уравнение упростится:

(3.3)

где

- суммарный коэффициент гидросопротивления.

Если величину (p₁ - p_j) /rg необходимо определить, то ее называют потребным напором и обозначают Н_потр. Если эта величина задана, то ее называют располагаемым напором и обозначают Н_расп. Из (3.3) видно, что располагаемый напор тратится на подъем жидкости и преодоление гидросопротивлений.

Гидравлические потери можно выразить через объемный расход:

Для ламинарного режима получим

где

Для турбулентного режима течения будем иметь:

где

Характеристикой трубопровода называется зависимость потребного напора от расхода жидкости. В нашем случае она имеет вид:

Н_потр= z_j – z₁ + CQ^m. (3.4)

На рисунке 3.2 приведены характеристики для ламинарного и турбулентного режимов течения. При ламинарном режиме характеристика близка к прямой (m»1), а при турбулентном – к параболе (m»2). Точка А определяет расход жидкости при ее движении самотеком за счет разности нивелирных высот. В этом случае Н_потр = 0, то есть р₁ = р_j. Точки В соответствуют покою жидкости – Q = 0.

Следует отметить, что за Н_потр может быть принята и другая величина, например,

.

В этом случае противодавление p_j считается заданным. На характеристике трубопровода изменится положение точки В. Если за потребный напор принять величину:

то характеристики всех трубопроводов будут проходить через начало координат.

Порядок расчета простого трубопровода зависит от постановки задачи. Можно сформулировать три постановки задачи и соответственно получить три решения.

Задача 1

Задаются: расход жидкости Q, ее свойства r,n, размеры трубопровода d, l и его шероховатость к_s, типы и количество местных сопротивлений n нивелирные высоты z₁, z_j. Требуется определить потребный напор Н_потр = (p₁ - p_j) /rg.

Решение 1

1) Определяется режим течения жидкости по числу Re=wd /n, где w = Q/s.

2) Определяются коэффициенты гидросопротивлений x_{M i} и x_тр = x_тр(Re, l, к_s /R).

3) Определяется потребный напор

Задача 2

Задаются: свойства жидкости r, n, размеры трубопровода l, d, шероховатость к_s, типы и количество местных сопротивлений n, располагаемый напор Н_расп. Требуется определить расход жидкости Q.

Решение 2

Решение выполняется графоаналитическим способом.

1) Задаются ряд значений расхода жидкости Q.

2) Для каждого значения расхода Q определяются величины Re, x_{M i}, x_тр, и Н_потр.

3) Строится характеристика трубопровода Н_потр = Н_потр(Q).

4) По заданному напору Н_расп определяется искомый расход Q.

Задача 3

Задаются: расход жидкости Q, ее свойства r, n, типы и количество местных сопротивлений n, длина трубопровода l, шероховатость стенок к_S, располагаемый напор Н_расп. Требуется определить диаметр трубопровода d.

Решение 3

Решение выполняется графоаналитическим способом.

1) Задается ряд значений диаметров d.

2) Для каждого значения d определяется w = Q /s, Re=wd /n, x_{M i}, x_тр и Н_потр.

3) Строится график зависимости Н_потр = Н_потр(d).

4) По заданному значению Н_расп определяется диаметр d, а по нему выбирается ближайший к стандартному.

5) Уточняется величина расхода Q при заданном значении Н_расп или величина напора Н_расп при заданном расходе Q для выбранного стандартного диаметра трубопровода.

Дата добавления: 2015-07-10