Простой трубопровод постоянного сечения

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

Трубопровод называют простым, если он не имеет ответвлений. Простые трубопроводы могут быть соединены между собой так, что они образуют последовательное соединение, параллельное соединение или разветвленный трубопровод. Трубопроводы могут быть слож­ными, содержащими как последовательные, так и параллельные соединения или ветви разветвления.

Жидкость движется по трубопроводу благодаря тому, что ее энергия в начале трубопровода больше, чем в конце. Этот перепад (разность) уровней энергии может быть создан тем или иным спосо­бом: работой насоса, благодаря разности уровней жидкости, давле­нием газа.

Пусть простой трубопровод
постоянного сечения расположен
произвольно в пространстве (рис.
1.91), имеет общую длину I и
диаметр d и содержит ряд мест-­
ных сопротивлений. В начальном сечении (1 - 1) геометрическая

высота равна z₁ и избыточное дав- Рис.1.91. Схема простого трубопровода

ление р₁, а в конечном (2 — 2) — соответственно z₂ и р₂. Скорость потока в этих сечениях вследствие постоянства диаметра трубы оди­накова и равна v.

Запишем уравнение Бернулли для сечений 1 — 1 и 2 — 2. Считая = и исключая скоростные напоры, получаем:

(1.138)

Пьезометрическую высоту, стоящую в левой части уравнения (1.138) назовем потребным напором Нпотр. Если же эта высота задана, то будем называть ее располагаемым напором Нрасп. Как видно из формулы, этот напор складывается из геометрической высоты ∆z = z₂ — z1 на которую поднимается жидкость в процессе движении по трубопроводу, пьезометрической высоты в конце трубопровода и суммы всех потерь напора в трубопроводе.

Сумма двух первых слагаемых ∆z+p₂ есть статический напор, и его можно представить как некоторую эквивалентную гео­метрическую высоту Н_ст подъема жидкости, а последнее слагаемое — как степенную функцию расхода, тогда:

(1.139)

где величина К, называемая сопротивлением трубопровода, и показатель m имеют разные значения в зависимости от режима течения.

Формула (1.139) является основной для расчета простых трубопроводов. По ней можно построить кривую потребного напора т.е. его зависимость от рас­хода жидкости в трубопроводе. Чем больше расход, который необ­ходимо подавать по трубопроводу, тем больше потребный напор.

Рис.1.93.Схема самотечного

Рис. 192. Зависимости потребляемых напоров трубопровода

от расхода жидкости в трубопроводе

Крутизна кривых потребного напора для ламинарного(рис. 1.92. а) и турбулентного (рис. 1.92. 6) режимов течения зависит от сопротивления трубопровода К и возрастает с увеличением длины трубопровода и уменьшением диаметра, а также с увеличением местных гидравлических сопротивлений. Кроме того, при ламинарном течении наклон кривой изменяется пропорционально вязкости жидкости.

Точка пересечения кривой потребного напора с осью абсцисс при Н_ст = ∆z = 0 (точка А) определяет расход при движении жид­кости самотеком, т. е. за счет лишь разности геометрических высот ∆z, Потребный напор в этом случае равен нулю, так как давление в на­чале и в конце трубопровода равно атмосферному (за начало трубо­провода считаем свободную поверхность в верхнем резервуаре); такой трубопровод условимся называть самотечным (рис. 1.93)

Иногда вместо кривых потребного напора удобнее пользоваться характеристиками трубопровода.

Характеристикой трубопровода называется зависимость суммар­ной потери напора (или давления) в трубопроводе от расхода:

Таким образом, характеристика трубопровода представляет собой кривую потребного напора, смещенную в начало координат. Харак­теристика трубопровода совпадает с кривой потребного напора при Нст = 0, например, когда трубопровод лежит в горизонтальной плоскости, а противодавление р₂ отсутствует.

Дата добавления: 2015-06-27