ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ТРУБОПРОВОДІВ

Після вивчення глави 7 бакалавр повинен:

знати

  • • призначення та класифікацію трубопроводів;
  • • основи розрахунку і проектування трубопроводів;
  • • метод еквівалентних втрат напору;
  • • відмінність між простими і складними трубопроводами;
  • • теорію гідравлічного удару в трубах;
  • • вплив кавітації на працездатність трубопроводів;

вміти

  • • вміти виконувати розрахунок і проектування трубопроводів;
  • • будувати гідравлічні характеристики трубопроводів;
  • • розраховувати гідравлічний удар в трубах;

володіти

  • • знаннями за визначенням гідроенергетичного балансу насосної установки;
  • • математичним апаратом розрахунку сифонних трубопроводів;
  • • навичками побудови сумарних гідравлічних характеристик при паралельному і послідовному з'єднанні трубопроводів.

Призначення і класифікація трубопроводів

Трубопроводи служать для переміщення різноманітних рідин і газів. Залежно від роду рідини, що перекачується розрізняють водопроводи, нафтопроводи, мастилопроводи, газопроводи і т.п.

Залежно від конфігурації розрізняють прості і складні трубопроводи.

Простим називається трубопровід, який не має розгалужень від точки забору до точки споживання.

Складні трубопроводи мають розгалуження. Вони діляться на наступні основні види:

  • а) розгалужені, або тупикові;
  • б) трубопроводи з паралельним з'єднанням;
  • в) кільцеві.

Залежно від довжини і гідравлічних умов розрахунку їх поділяють на довгі і короткі.

Довгими називаються такі трубопроводи, які мають значну протяжність і в яких лінійні втрати напору є основними. У них місцеві втрати напору зазвичай спеціально не враховуються, а приймаються в розмірі 5-10% втрат по довжині. У коротких трубопроводах місцеві втрати напору є основними.

Витрата рідини в трубопроводі може бути транзитним, тобто переданим по магістралі без відбору, і колійним, тобто відбираються з магістралі по дорозі.

Розрахунок і проектування трубопроводів

У найбільш загальній постановці завдання при проектуванні трубопроводів задають витрата рідини Q і положення початкового та кінцевого пунктів трубопроводу. У разі складного трубопроводу задають витрати рідини на всіх його ділянках і розташування споживачів. На підставі топографічних вишукувань на плані наноситься траса трубопроводу з зазначенням його довжини.

Визначенню підлягають діаметр трубопроводу d і натиск H 1 в його початковій точці. Розглянута задача допускає безліч рішень, так як при зміні ставиться і H 1: чим більше діаметр d, тим менше реквізит натиск Н 1. Величину діаметра трубопроводу тому зазвичай визначають з економічних розрахунків.

Очевидно, що зі збільшенням діаметра трубопроводу зростатимуть капітальні витрати. Але одночасно з цим будуть зменшуватися експлуатаційні витрати, оскільки із збільшенням d зменшується H1, і зменшуються витрати енергії на перекачування рідини. Для знаходження економічно вигідного діаметра d будують графік (рис. 7.1), де крива S 1 = f 1 (d) - капітальні витрати (руб.), Обчислені з урахуванням терміну окупності; крива S2 = f 2 (d) ~ експлуатаційні витрати.

Схема до визначення оптимального діаметра трубопроводу

Рис. 7.1. Схема до визначення оптимального діаметра трубопроводу

Тоді сумарні витрати виразяться кривої, отриманої як сума S = S1 + S2 = f (d). Абсциса d е і визначить той економічно вигідний діаметр, при якому витрати будуть найменшими, тобто S = S min.

Крім розглянутої основного завдання при розрахунку трубопроводів можуть зустрітися також приватні задачі.

  • 1. Визначення перепаду напору Δ H = H 1 H 2 по заданому витраті Q і розмірам трубопроводу.
  • 2. Визначення витрати Q при заданому перепаді напору Δ Н і розмірам трубопроводу.
  • 3. Визначення діаметра d при заданій витраті Q і перепаді напору АН.

Якщо число Рейнольдса невелика (коефіцієнт λ залежить від числа Рейнольдса), то при визначенні Q або d коефіцієнт λ = f (Re) стає відомим лише після закінчення розрахунку, тому в даному випадку розрахунок ускладнюється і ведеться методом послідовних наближень.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >