Расчет коротких трубопроводов. Расчет длинных трубопроводов.

При расчете коротких трубопроводов учитываются как местные потери напора, так и потери по длине. Для определения пропускной способности трубопровода, т.е. расхода, проходящего через него, можно использовать следующее уравнение:

, (5.1)

где - коэффициент расхода системы; - площадь поперечного сечения трубопровода; - разность напоров в начальном и конечном его сечениях, равная суммарным гидравлическим потерям напора при движении жидкости в трубопроводе.

Коэффициент расхода системы для трубопровода постоянного диаметра

,

где - сумма всех коэффициентов местных сопротивлений; - сопротивление по длине l трубопровода диаметром d; - коэффициент гидравлического трения. В случае нахождения потребного напора, необходимого для обеспечения пропускной способности Q, исходное выражение согласно (4.150)

(5.2)

или согласно (4.158)

, (5.3)

где - коэффициент сопротивления системы; - сопротивление трубопровода.

Когда требуется найти диаметр трубопровода, применяют формулы, приведенные ранее. Данная задача тогда решается методом подбора диаметра. Задаваясь разными диаметрами, вычисляется при известном расходе средняя скорость, число Рейнольдса, выбирается область сопротивления исходя из числа Re и . Эквивалентная шероховатость будет зависеть от типа выбранного трубопровода. Согласно выбранной области сопротивления по формуле А. Альтшуля (4.95) или Колбрука (4.94) находится коэффициент гидравлического трения. Определенному диаметру d будут соответствовать потери напора ( ), которые равны потребному напору.

Задача будет решена, когда при подобранном диаметре трубопровода.

Диаметр можно найти, построив график , на котором, отложив по координате известный напор , определяется d. Так, соответствует диаметр , - .

Рассмотрим расчет некоторых трубопроводов. При расчете длинных трубопроводов местные потери напора незначительны в сравнении с потерями напора по длине, и ими можно пренебречь.

Длинными трубопроводами являются магистральные водоводы и другие трубопроводы большой протяженности. При их расчетах для получения оптимальных потерь напора по длине среднюю скорость V принимают в пределах 0, 7 1, 5 м/с. Такое допущение приводит к тому, что скоростной напор изменяется в пределах до 0, 11 м. Такие значения скоростного напора позволяют исключить его из полного напора Н, и он будет равен

, (5.18)

где z - геометрическая высота; - гидравлические потери в водоводе; - геометрическая высота наивысшего расположения водоразбора. В длинных водоводах гидравлические потери определяются потерями по длине, поэтому принимается .

При расчете водоводов вводится полный свободный напор

, (5.19)

где - свободный напор излива, зависящий от этажности здания или сооружения, куда подается вода; обычно рекомендуется принимать не менее 10 м. Потери напора по длине трубопровода вычисляются, как правило, по водопроводной формуле

,

где - удельное сопротивление.

При использовании формулы Шези

, .

В табл. 5.3 приведены значения А для стальных труб при эквивалентной шероховатости мм и для чугунных труб при мм. Коэффициент гидравлического трения определялся по формуле для квадратичной области сопротивления.

Для вычисления удельного сопротивления в неквадратичной области сопротивления при определении вводится поправка . Удельное сопротивление с учетом поправки на неквадратичность сопротивления

, где А - удельное сопротивление трубопровода для квадратичной зоны сопротивления (табл. 5.3); - поправка на неквадратичность сопротивления. Значения поправки на неквадратичность для воды в зависимости от средней скорости потока в трубе при и 1 мм приведены в табл. 5.4.

При определении удельного сопротивления и . Коэффициент Шези .

Гидравлический радиус ( - площадь сечения трубы; - периметр живого сечения). .

В табл. 4.1 гл. 4 приведены значения коэффициента шероховатости и эквивалентной шероховатости для различных труб.

Значения модуля расхода К и удельного расхода А для различных труб приведены в литературе [4, 5, 6].

Таблица 5.3 - Значения А и предельных расходов Q, л/с

Диаметр, мм	Стальные трубы	Чугунные трубы
Пределы изменения Q, л/с	А, с2/л6	Пределы изменения Q, л/с	А, с2/л6
Верхний	Нижний	верхний	нижний
	9, 3	13, 4		6, 6	10, 6
	13, 4	19, 0		10, 6	16, 8
	19, 0	25, 0		16, 8	28, 3
	25, 0	33, 4		-	-	-
	33, 4	53, 0		28, 3	51, 2
	53, 0	82, 0		51, 2	82, 2
	82, 0			82, 2
	ИЗО
			-	-	-	-
			-	-	-	-
			-	-	-	-

 

сдана! Сп
Скорость, м/с		Скорость, м/с
мм	мм	мм	мм
0, 1	1, 67	1, 14	1, 0	1, 14	1, 005
0, 2	1, 45	1, 08	1, 5	1, 1	1, 01
0, 3	1, 35	1, 05	2, 0	1, 08	1, 005
0, 4	1, 28	1, 04	3, 0	1, 05	1, 0
0, 5	1, 24	1, 03	4, 0	1, 04	1, 0

Следует обратить внимание на то, что при заданном расходе и длине водовода потери напора зависят от диаметра трубы и при увеличении диаметра потери напора уменьшаются, и наоборот. Для выбора наивыгоднейшего диаметра рассматривают функции двух экономических факторов, которые учитывают:

• эксплуатационные затраты на создание потребного напора ;

• капитальные затраты на строительство и стоимость водовода .

Если первый вид затрат уменьшается с увеличением диаметра, то второй увеличивается. В результате учета этих факторов ( и ) определяется оптимальное значение экономически наивыгоднейшего диаметра [1, 4]. Значения экономических диаметров при пропуске через них различных расходов приведены в табл. 5.3.

♦ Пример 5.4

Найти потери напора по длине трубопровода, состоящего из последовательно соединенных труб. Первая - стальная труба длиной м и диаметром мм, вторая - чугунная м, мм. Расход воды в трубопроводе м/с.

Потери напора определяем, как для длинных трубопроводов, используя водопроводную формулу .

Удельные сопротивления А находим по табл. 5.3: для стальной трубы мм с²/л⁶; для чугунной трубы мм, с²/л⁶.

Потери напора по длине последовательно соединенных труб

м.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: