Гидравлические характеристики трубопроводов

При гидравлическом расчете трубопроводов весьма широко используются графические методы расчета, основанные на понятии гидравлической характеристики трубопровода. Применение графических методов значительно упрощает расчет, а в отдельных случаях является практически единственно возможным приемом, позволяющим получить решение. Предположим, что имеется какой-то трубопровод диаметром d и длиной l. На основании вышеизложенного, потери напора в нем при турбулентном режиме течения будут

,

где для данного трубопровода. Используя это соотношение, можно построить график (рис. 7.8). Этот график и носит название гидравлической характеристики трубопровода.

При малых расходах и скоростях ( ) имеет место ламинарный режим течения. Для ламинарной области следовало бы записать и характеристика представляла бы прямую линию, переходящую затем при больших расходах в параболу. Практически в большинстве случаев мы имеем дело с турбулентным режимом и поэтому характеристику строят сразу в виде . Рассмотрим построение характеристик для некоторых сложных трубопроводов.

Рис. 7.8

Рис. 7.9

1. Последовательное соединение трубопроводов (рис.7.9).

В случае последовательного соединения при одном и том же расходе Q₁=Q₂=Q₃ потери напора складываются: (рис.7.10).

 

Рис. 7.10

На рис. 7.10 кривая 1+2+3 является суммарной характеристикой трех трубопроводов 1, 2, 3 (см. рис. 7.9).

2. Параллельное соединение трубопроводов (рис.7.11).

 

Рис. 7.11

Рис. 7.12

В случае параллельного соединения при одном и том же напоре расходы складываются: .

Кривая 1+2+3 на рис. 7.12 является суммарной характеристикой трубопроводов 1, 2, 3, соединенных параллельно.

3. Последовательно - параллельное соединение (рис. 7.13).

Найти суммарную характеристику трубопровода a-c.

а) Складываем характеристики трубопроводов 2 и 3 как при параллельном соединении (рис. 7.14);

б) складываем характеристики трубопроводов 1 и 2+3 как при последовательном соединении.

Графическим методом легко решаются следующие задачи.

Рис. 7.14.

1. Зная общую потерю напора DH, можно найти расходы Q₁, Q₂, Q₃.

2. Зная общий расход Q, можно найти потери напора на отдельных участках DH₁, DH₂ и DH₃.

Метод гидравлических характеристик особенно важен при анализе работы центробежных нагнетателей на сеть.

Гидроэнергетический баланс насосной установки

До сих пор рассматривались потоки, в которых происходила только потеря энергии жидкости. В более общем случае в систему трубопроводов включен насос, сообщающий энергию жидкости (рис.7.15).

Разность напоров

называется эффективным напором насоса.

Тогда эффективная (полезная) мощность будет

.

Это есть мощность, сообщаемая жидкости. Мощность на валу двигателя будет больше

,

где h - КПД насоса; h_п - КПД привода.

Запишем уравнение Бернулли для всасывающей линии

,

где - потеря напора во всасывающей линии.

Отсюда

,

где , если за плоскость сравнения принять плоскость А - А.

Из уравнения Бернулли для нагнетательной линии получим

.

Тогда

.

Таким образом, напор насоса H_эфф расходуется:

а) на подъем жидкости на высоту ;

б) на преодоление разности давлений ;

в) на создание разности скоростных напоров ;

г) на преодоление потерь напора во всасывающей и нагнетательной линиях.

Сифонные трубопроводы

Сифонным трубопроводом называется трубопровод, часть которого располагается выше уровней в питающем и приемном сосудах (рис. 7.16).

Сифоны применяются для опорожнения водоемов, слива нефтепродуктов из цистерн и тому подобное. Для приведения сифона в действие из него необходимо предварительно удалить воздух. Это достигается либо путем отсасывания воздуха из верхней части сифона воздушным насосом, либо заполнением его жидкостью извне.

Очевидно, что в верхней точке сифона в сечении x-x имеет место разрежение - вакуум. Наличие разрежения вызывает выделение из жидкости растворенного в ней воздуха, а при большом разрежении может начаться испарение самой жидкости (ее вскипание). Поэтому для нормальной работы сифона необходимо, чтобы давление в сечении x-x не снижалось до того давления, при котором жидкость начнет испаряться при данной температуре. Испарение жидкости может приводить к разрыву столба жидкости и к срыву работы сифонного устройства.

Гидравлический расчет сифонных трубопроводов принципиально не отличается от расчета обычных трубопроводов - необходимо лишь производить проверку давления в наивысшей точке сифона - в сечении x-x. Для определения давления p_x составим уравнение Бернулли для сечений 1-1 и x-x, приняв за плоскость сравнения плоскость 1-1

,

где Σ h – сумма потерь напора на участке между сечениями 1-1 и x-x.

Пренебрегая изменением скоростных напоров и учитывая, что z₁=0, получим

.

Отсюда и найдем p_x.

Теоретически для нормальной работы сифона достаточно, чтобы

p_x ³ p_нас,

где p_нас - упругость паров жидкости при данной температуре (давление насыщения). Так, например, для воды

при t = 10⁰ C p_нас = 0, 012 кг/см²,

при t = 20⁰ C p_нас = 0, 024 кг/см².

Практически назначают p_x не менее 0, 2-0, 3 ата, чему соответствует наибольшая возможная высота z_x=6-7 м в зависимости еще от величины потерь напора Σ h.

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I.Расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения при отсутствии циркуляции.
2. Гидравлические (тыс. куб. м)
3. Гидравлические режимы водяных тепловых сетей
4. Гидравлические сопротивления.
5. Гидравлический расчет разводящих трубопроводов главной ветви.
6. Защита трубопроводов от наружной коррозии
7. Компенсация температурных удлинений трубопроводов тепловых сетей. Виды компенсаторов. Конструктивные решения, выбор и расчет узлов самокомпенсации и П- образных компенсаторов.
8. Компенсация температурных удлинений трубопроводов тепловых сетей. Виды компенсаторов. Конструктивные решения, выбор и расчет узлов самокомпенсации и П-образных компенсаторов.
9. Конструктивные решения тепловых сетей при подземной и надземной прокладке. Конструкции узлов теплопроводов, трубы и арматура. Прочностной расчет трубопроводов.
10. МОНТАЖНАЯ СХЕМА ТРУБОПРОВОДОВ
11. Нагрузки на подвижные опоры трубопроводов