Расчет сложного трубопровода

Сложным называется трубопровод гидравлической системы, представляющий собой сеть труб, состоящую из основной магистральной трубы и ряда отходящих от нее ответвлений.

Рассмотрим пример расчета одного из видов сложных трубопроводов.

Пример. Стальной трубопровод имеет параллельное ответвление (рисунок 2)

Рисунок 2— Расчетная схема

Длина участков трубопровода l\, i₂, ^з, U, диаметры участков d_b d₂, d₃, d4. Определить давление, создаваемое насосом для подачи по трубопроводу воды с расходом Q при отметке оси насоса £_нас, напоре в конце трубопровода Н_к.

Методика решения. Определим расходы в параллельных участках трубопровода, принимая в первом приближении удельные сопротивления по таблице 1 при скорости движения V>1,2 м/с и решаем систему уравнений:

, (21)

где: Q_b Q₂, Q3 – расход воды в соответствующих участках трубопровода, л/с;

li, £3 – длина соответствующих участков трубопровода, м; S02, S03 - удельные сопротивления соответствующих участков трубопровода, определяемые по таблице 1.1, с²/м⁶.

Примечание. Удельное сопротивление определяется из уравнения Д.Бернулли по следующему соотношению:

, (22)

где: g – коэффициент гидравлического трения;

d - диаметр трубопровода, м.

Таблица 4 – К определению коэффициентов Б и Л'_Онв в уравнении Бернулли

Диаметр условного прохода tf, мм	Стальные трубы	Чугунные трубы
Расчетный внутренний диаметр da, мм	б, с^г/м^2	So^2, cW	Расчетный внутренний диаметр d^2 мм		So™. cV
				51,6	11 690	It 540
				–	–
						–
				82.6
		506,5			754,7
		264,2	76,4	127,2	316,2	96,7
		132J	30,7	152.4	153,25	37,1
		98.9	20.8			–
		43,3	6.96	202.6	49,23	8.09
		18,07	2.19		20,2	2.53
		8,84	0,85	304.4	9.62	0,95
		4.76	0,373	352,4	5,37	0,437
		2,81	0.186	401.4	3.2	0,219
		1,753	0,099	450.6		0,199
		1,15	0,058	500,8	1,315	0,0678
		0,574	0.0226	600,2	0.637	0,026
		0.332	0,011	699.4	0,346	0.0115
		0.197	0.00551	799.8	0.202	0.ОО567
		0.124	0,00296	899,2	0,127	0.00305
		0,0812	0,0017	998,4	0.0832	0.00175
		0.0397	0.00654	1t99.2	0,0399	0,000663
ПОД		0,0275	0,000292	–	–	–
		0,0163	0.000202	–	–	–
		0,0126	0.000144		–	–

Уточняем скорости движения воды на параллельных участках и удельные сопротивления, учитывая поправочный коэффициент 0 и значения внутренних диаметров труб.

Поправочный коэффициент G определяется в зависимости от скорости:

Скорость V, м/с 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 1 1,1 1,2

Коэффициенте 1,41 1,2 1,11 1,06 1,04 1,03 1,015 1

, (23)

, (24)

где: d – расчетный внутренний диаметр, определяемый по таблице 1, м.

Уточненное значение удельного сопротивления S_o:

, (25)

Тогда уточненное соотношение расходов:

, (26)

Определяем скорости и удельные сопротивления на первом и четвертом участках трубопровода:

, (27)

, (28)

Определяем напор, создаваемый насосом:

, (29)

Определяем давление, создаваемое насосом:

, (30)

где: р - плотность воды, принимаем р=1000кг/м³.

Вариант параметров для расчета выбираем из таблицы 4 в соответствии с порядковым номером студента в журнале.

Таблица 5 – Варианты заданных для расчета параметров

Вариант	Заданные параметры
li, м	2,М	з, м	U,м	di,MM	1г,ММ	сз,мм	14,ММ	О,л/с	нас,м	Нк,м

Сифон

Сифоном называется самотечный трубопровод, часть которого находится выше уровня жидкости в сосуде (рисунок 3), откуда она подается. Движение жидкости из сосуда А в сосуд В происходит вследствие разности уровней Н.

Рисунок 3

В сечении 2-2, соответствующем наивысшей точке сифона, создается вакуум, обеспечивающий подъем жидкости над плоскостью 0-0 и, следовательно, способствующий движению жидкости в сифоне. Чтобы последний начал работать, необходимо из него удалить воздух, т.е. создать разрежение. Для этого или отсасывают воздух из верхней части сифона, или заполняют трубу извне перекачиваемой жидкостью.

Расчетом обычно определяют пропускную способность сифона и предельное значение высоты £. Поскольку сифон является коротким трубопроводом, его пропускная способность может быть определена по формуле:

, (31)

где: Q – расход жидкости, м³/с;

ц – коэффициент расхода;

S – площадь поперечного сечения, м²;

Н – разность уровней в сосудах, м.

Из уравнения Д.Бернулли, составленного для сечений 1-1 и 2-2 относительно плоскости сравнения 0-0, совпадающей с поверхностью жидкости в сосуде А, находится высота £.:

, (32)

Минимально допустимое давление р₂ зависит от температуры жидкости и для нормальной работы сифона необходимо, чтобы это давление было больше давления насыщения паров жидкости, (p_s=4,24^-10³ МПа при t=30°C), в противном случае в сифоне возникает кавитация.

При инженерных расчетах давление р₂ назначают с запасом на 20-30 кПа больше давления p_s, чтобы обеспечить нормальную работу сифона. Следовательно, высоту £ следует принимать такой, чтобы высота h_BaK не превышала 7 м.

Дата добавления: 2015-07-11