Гідравлічний розрахунок складних трубопроводів

Складними трубопроводами називаються розімкнуті або замкнуті мережі, можливо, з зрівняльними резервуарами. Гідравлічний розрахунок таких мереж з урахуванням мінливого у часі витрати представляє досить складну задачу. Ці розрахунки розглядаються в спеціальних курсах.

Нижче будуть дані розрахунки наступних схем складних трубопроводів:

  • • з паралельним з'єднанням труб;
  • • з послідовно-паралельним з'єднанням труб;
  • • розгалуженого трубопроводу.

Схема трубопроводу з паралельним з'єднанням труб показана на рис. 7.4.

Схема до проведення гідравлічного розрахунку складних трубопроводів

Рис. 7.4. Схема до проведення гідравлічного розрахунку складних трубопроводів

Схема трубопроводу з послідовно-паралельним з'єднанням труб представлена на рис. 7.5.

Послідовно-паралельне з'єднання трубопроводів

Рис. 7.5. Послідовно-паралельне з'єднання трубопроводів

У цьому випадку спочатку знаходять втрату напору на ділянці з паралельним з'єднанням згідно формулами, наведеними вище. Потім трубопровід розраховують як звичайний простий трубопровід з послідовним з'єднанням труб:

Необхідно мати на увазі, що при паралельному з'єднанні втрата напору у всіх паралельних гілках одна і та ж, а витрати складаються. При послідовному з'єднанні витрата один той же, а напори складаються.

Схема розгалуженого трубопроводу представлена на рис. 7.6.

Схема розгалуженого трубопроводу

Рис. 7.6. Схема розгалуженого трубопроводу

Тиск у точках С і D однакове і дорівнює атмосферному. Тоді можна записати

Або, так як

,

а також

то можна записати

Отримано систему з трьох рівнянь з трьома невідомими, звідки і знаходять Q 1, Q 2, Q 3.

Якщо точки С і D знаходяться на різній висоті, то при складанні системи рівнянь необхідно врахувати висотні позначки цих точок.

Гідравлічні характеристики трубопроводів

При гідравлічному розрахунку трубопроводів вельми широко використовуються графічні методи розрахунку, засновані на понятті гідравлічної характеристики трубопроводу. Застосування графічних методів значно спрощує розрахунок, а в окремих випадках є практично єдино можливим прийомом, що дозволяє отримати рішення. Припустимо, що є якийсь трубопровід діаметром d і довжиною l. На підставі вищевикладеного втрати напору в ньому при турбулентному режимі течії будуть

де В = const для даного трубопроводу. Використовуючи це співвідношення, можна побудувати графік (рис. 7.7), званий гідравлічної характеристикою трубопроводу.

Гідравлічна характеристика трубопроводу

Рис. 7.7. Гідравлічна характеристика трубопроводу

При малих витратах і швидкостях (Re <2300) має місце ламінарний режим течії. Для ламінарної області слід було б записати, і характеристика представляла б пряму лінію, що переходить потім при великих витратах в параболу. Практично в більшості випадків ми маємо справу з турбулентним режимом, і тому характеристику будують у вигляді. Розглянемо побудову характеристик для деяких складних трубопроводів.

1. Послідовне з'єднання трубопроводів (рис. 7.8).

Послідовне з'єднання трубопроводів

Рис. 7.8. Послідовне з'єднання трубопроводів

У разі послідовного з'єднання при одному і тому ж витраті втрати напору складаються: (рис. 7.9).

Побудова сумарної характеристики при послідовному з'єднанні трубопроводів

Рис. 7.9. Побудова сумарної характеристики при послідовному з'єднанні трубопроводів

На рис. 7.9 крива 1 + 2 + 3 є сумарною характеристикою трьох трубопроводів 1, 2, 3 (див. Рис. 7.8).

2. Паралельне з'єднання трубопроводів (рис. 7.10).

Паралельне з'єднання трубопроводів

Рис. 7.10. Паралельне з'єднання трубопроводів

У разі паралельного з'єднання при одному і тому ж напорі витрати складаються:

Крива 1 + 2 + 3 на рис. 7.11 є сумарною характеристикою трубопроводів 1, 2, 3, з'єднаних паралельно.

Побудова сумарної характеристики при паралельному з'єднанні трубопроводів

Рис. 7.11. Побудова сумарної характеристики при паралельному з'єднанні трубопроводів

3. Послідовно-паралельне з'єднання (рис. 7.12).

Послідовно-паралельне з'єднання трубопроводів

Рис. 7.12. Послідовно-паралельне з'єднання трубопроводів

Знайдемо сумарну характеристику трубопроводу а-с:

  • а) складовими характеристики трубопроводів 2 і 3, як при паралельному з'єднанні (рис. 7.13);
  • б) складаємо характеристики трубопроводів 1 і 2 + 3 як при послідовному з'єднанні.

Знаходження сумарною характеристики трубопроводів

Рис. 7.13. Знаходження сумарною характеристики трубопроводів

Графічним методом легко вирішуються наступні завдання.

  • 1. Знаючи загальну втрату напору Δ Н, можна знайти витрати
  • 2. Знаючи загальний витрата Q, можна знайти втрати напору на окремих ділянках

Метод гідравлічних характеристик особливо важливий при аналізі роботи відцентрових нагнітачів на мережу.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >