Гидравлический расчет трубопроводов. Характеристика гидравлической сети.

Гидравлическая сеть - сложная система трубопроводов, включающихся параллельно последовательно и кольцевые участки.

Цель гидравлического расчета трубопровода:

1. определение гидравлического сопротивления отдельных его участков и общего сопротивления трубопровода;

2. нахождение диаметров отдельных участков трубопровода, определение суммарного объемного расхода жидкости трубопровода.

По этим данным подбирается насос или компрессор для работы на данную сеть с учетом мощности насоса или компрессора.

При определения гидравлического сопротивления в начале вычисляют гидравлическое сопротивление всех участков сети. Затем определяют потери напора на всех местных сопротивлениях. Далее, складывая все полученные величины, находят общее гидравлическое сопротивление трубопровода:

.

, где ; К характеризует гидравлическое сопротивление сети.

 

По этой формуле вычисляют общее гидравлическое сопротивление трубопровода, однако, полное гидравлическое сопротивление трубопровода, больше общего, т.к. необходимо учитывать затраты энергии на подъем жидкости с уровня z1 на уровне z2. Кроме того, надо учитывать противодавление сети (Рк-Рн), где Рк, Рн - давление в конце и в начале сети. Таким образом, полное сопротивление сети:

, где .

 

Проиллюстрируем характеристику сети графически:

 

H

V

Hст

K2

K1

 

 

Характеристика сети - восходящая парабола. Чем больше K, тем круче парабола. Как видно из графика Нст (статический напор) не зависит от объемного расхода жидкости в трубопроводе. Сооружение и эксплуатация трубопроводов обходятся дорого, поэтому на стадии проектирования необходимо выбирать оптимальный диаметр трубопровода.:

, где – объемный расход жидкости (м³/сек).

 

Большим диаметрам соответствуют малые скорости ω и малые потери напора h_п, и перекачивание жидкости малы. Но при этом высоки капитальные и эксплуатационные затраты.

Оптимальный диаметр трубопровода обеспечивает минимум эксплуатационных затрат.

Пусть М – суммарные эксплуатационные затраты (руб/год).

А – расходы на амортизацию и ремонт (руб/год).

Э – затраты энергии на перекачивание по данному трубопроводу (руб/год).

Годовые затраты, руб/год

d

А

Э

М = А + Э

dопт

d_опт. соответствует минимуму на кривой М = А + Э.

Для перекачивания жидкостей рекомендуются скорости 0, 5 ÷ 2 м/сек, для газов – 15 ÷ 25 м/сек.

При малых расходах и больших гидравлических сопротивлениях нужно брать небольшие скорости.

 

Перемещение жидкости (насосы)

Классификация и принцип действия насосов.

Насос - гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию двигателя в механическую энергию перемещаемой жидкости.

По принципу действия насосы делятся на 2 группы:

1. динамические;

2. объемные.

Динамические насосы делятся на лопастные и насосы трения. К лопастным насосам относятся центробежные насосы и осевые насосы. Насосами трения являются вихревые и струйные. Объемные делятся на поршневые и ротационные. К ротационным насосам относятся шестеренчатые, пластинчатые и винтовые.

В ЦБН давление жидкости увеличивается при вращении ее в лопастном рабочем колесе за счет центробежной силы. В осевом насосе жидкость перемещается параллельно валу с помощью устройства гребного винта.

Инжектор - встроеннный насос, работающий на нагнетание.

Эжектор - струйный насос, работающий на отсасывание. В объемных насосах давление жидкости повышается при вытеснении ее из замкнутого пространства телами, движущимися возвратно-поступательно или вращательно. Кроме того, применяют насосы специальных типов, например, газлифт и монтежю.

В газлифте жидкость перемещается за счет разности плотностей в самой жидкости и искуственнно создают газо- жидкостной смеси. Их испытывают при добыче нефти, чтобы поднять ее по вертикальной скважине на поверхность земли.

В монтежю жидкость перемещается за счет давления газом или паром на свободную поверхность жидкости.

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: