Поделиться Поделиться

Гидравлический расчет трубопроводов

Различают простые трубопроводы, не имеющие боковых ответвлений, и сложные - с ответвлениями.

Короткими называют трубопроводы, в которых местные потери напора превышают 10% от потерь напора по длине. В противном случае трубопроводы считаются длинными. При их расчете местными потерями напора пренебрегают, а полную потерю напора получают завышением потерь по длине на 5-10%.

Гидравлический расчет трубопроводов - Инвестирование - 139 При истечении жидкости по простому короткому трубопроводу в атмосферу (рис.23) уравнение Бернулли, записанное для свободной поверхности в баке и для выходного сечения с некоторыми допущениями, принимает вид

Гидравлический расчет трубопроводов - Инвестирование - 140 (3.9)

Из этого следует, что при истечении в атмосферу действующий напор Нравен сумме удельной кинетической энергии u 2/2gжидкости на выходе из трубопровода и полных потерь напора hтр , то есть тратится на разгон жидкости до скорости uи преодоление гидравлических сопротивлений. Суммарная потеря напора hтвыражается по формулам (3.1), (3.2), (3.7), а в скоростном напоре на выходе из трубы учитывается формула средней скорости Гидравлический расчет трубопроводов - Инвестирование - 141 . После подстановок в уравнение (3.9) получим основную расчетную формулу

Гидравлический расчет трубопроводов - Инвестирование - 142 (3.10)

где Гидравлический расчет трубопроводов - Инвестирование - 143 - коэффициент гидравлического сопротивления на i-м участке трубопровода;

xj– коэффициент местного сопротивления на j-м узле.

 
  Гидравлический расчет трубопроводов - Инвестирование - 144

Следует заметить, что при истечении под уровень (рис.24), когда скоростью жидкости на выходе (во втором баке) можно пренебречь (u »0) и скоростной напор не учитывается, разность уровней в резервуарах целиком расходуется (тратится) только на преодоление гидравлических сопротивлений (Dz =hтр ).

Расчет трубопроводов по уравнению (3.10) сводится к трем типовым задачам по определению:

1) напора Н ; 2) расхода Q ; 3) диаметра трубы d .

Задача первого типа решается прямым вычислением после определения числа Рейнольдса Reи коэффициентов lи x . Для определения числа Reтребуется знать скорость течения, которая задается или вычисляется. По значению числа Рейнольдса определяется режим течения и область сопротивления, в зависимости от которых выбирается та или иная формула для расчета коэффициента гидравлического трения l . Далее рассчитываются потери напора и, в зависимости от типа истечения (под уровень или в атмосферу), определяется напор H .

Задача второго типа решается методом последовательных приближений или графоаналитически путем построения графика H =H (Q ), так как lи xмогут зависеть от числа Рейнольдса Reи, следовательно, от расхода Q .

Задача третьего типа решается методом подбора или графоаналитически путем построения кривой d =d (H ).


3.4. Контрольные задания по разделу "Расчет трубопроводов"

Задача 1.

Гидравлический расчет трубопроводов - Инвестирование - 145 Два резервуара соединены простым трубопроводом диаметром dи длиной L(рис.25) По нему происходит истечение под уровень с расходом Q . Требуется найти разность уровней воды в резервуарах.

Местными сопротивлениями пренебречь. Кинематический коэффициент вязкости nпринять равным 1.006×10-6 м2

Исходные данные приведены в таблице 5.

Таблица 5.

№ варианта Длина L, м Диаметр d, мм Расход Q, л/с
1,1
2,4
3,5
1,6
1,2
2,4
1,0
3,0
2,5
8,1

Задача 2.

По простому трубопроводу переменного диаметра происходит истечение в атмосферу (рис.26). Длина и диаметр первой и второй труб равны, соответственно l1 , d1 и l2 , d2.Трубопровод присоединен к резервуару под прямым углом. На одном из участков имеется задвижка. Учесть открытие задвижки, которое равно a , по данным приложения (П.2) Эквивалентная шероховатость D на обоих участках одинакова и равна 0,5 мм.

Кинематический коэффициент вязкости n принять равным 1.006×10-6 м2/с.

 
  Гидравлический расчет трубопроводов - Инвестирование - 146

Требуется:

1) найти напор H, необходимый для пропуска заданного расхода Q;

2) построить в масштабе пьезометрическую и напорную линии.

Исходные данные приведены в таблице 6.

Таблица 6.

№ вар d1, мм l1, м d2, мм l2, м a, мм Q, л/с
8,5
7,8
18,3
9,3
19,3
5,3
6,3
21,0
5,2

Рекомендуемая литература

1. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: КолосС, 2005. – 656 с.

2. Лапшев Н.Н. Гидравлика. Учебник для вузов. – М.: Академия, 2007. – 268 с.

3. Ухин Б.В. Гидравлика. Учебное пособие для вузов. – М.: ИД «Форум»: Инфра-М, 2009. – 464 с.

4. Земцов В.М. Гидравлика. Учебное пособие для вузов. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2007. – 350 с.

5. Кудинов В.А., Карташов Э.М. Гидравлика. Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2007. – 198 с.

6. Чугаев Р.Р. Гидравлика: Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоиздат, 1982. – 672 с.

7. Киселев П.Г. Гидравлика: Учебник для вузов – М.: Энергия. 1980.

8. Альтшуль А.Д. Примеры расчетов по гидравлике. – М.: Стройиздат, 1977.

9. Рабинович Е.З. Гидравлика. Учебник для вузов. – М.: Недра, 1980. – 278 с.


ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица П.1

Часто встречающиеся значения коэффициентов местного сопротивления

Наименование местного сопротивления xj
Вход в трубу при нескругленных кромках 0.50
Вход в трубу со скругленными кромками ~0.20
Резкое расширение трубы (D2 > D1) Гидравлический расчет трубопроводов - Инвестирование - 147
Резкое сужение трубы (D2 < D1) Гидравлический расчет трубопроводов - Инвестирование - 148
Переходный расширяющийся конус (при D2»2D1) ~5.0
Переходный сужающийся конус (при D2»0.5D1) ~0.20
Резкий поворот трубы на 90° ~1.20
Плавный поворот трубы на 90° (при D/2R0=0.2 - 0.6) ~0.15
Задвижка при полном открытии 0.15

Таблица П.2

Значения xз для простой задвижки, перекрывающей круглоцилиндрическую трубу

a/D 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
xз - 35.0 10.0 4.6 2.06 0.98 0.44 0.17 0.06
← Предыдущая страница | Следующая страница →