|
|
ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМСтр 1 из 3Следующая ⇒ ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
Классификация трубопроводов
В современной технике применяются трубопроводы для перемещения разнообразных жидкостей, изготавливаемые из различных материалов. В зависимости от геометрической конфигурации и способов гидравлического расчета различают простые и сложные трубопроводы. Простым называют трубопровод, состоящий из одной линии труб, не имеющих боковых ответвлений. Он может выполняться из труб одного или различных диаметров, различных длин (рис. 41).
Рисунок 41 – Простые трубопроводы
Сложным называют трубопровод, состоящий из основной магистрали и ряда отходящих от нее ответвлений (рис. 42). Сложные трубопроводы подразделяются на следующие виды: - параллельные, когда к основной магистрали параллельно подключена одна или несколько труб; - разветвленные или тупиковые, когда жидкость из магистрали подается в боковые ответвления, обратно в магистраль она не возвращается; - кольцевые, представляющие собой замкнутую сеть (кольцо), питаемую от магистрали.
В зависимости от величины местных потерь напора все трубопроводы можно разделить на гидравлически длинные и короткие. Трубопроводы, в которых основными потерями являются потери на трение hТР, а местными потерями hм и скоростным напором Расход может быть сосредоточенным или непрерывным. Расход называется сосредоточенным, если точки отбора находятся на значительном расстоянии друг от друга, и непрерывным, если эти точки расположены очень близко одна от другой (рис. 43).
Рисунок 43 – Расход сосредоточенный и непрерывный
Рисунок 44 – Напорный и безнапорный трубопроводы
Различают также трубопроводы напорные и безнапорные (рис. 44). В напорных жидкость находится под избыточным давлением и при полном заполнении всего поперечного сечения. Безнапорные трубопроводы работают неполным сечением и характеризуется наличием свободной поверхности.
Основные формулы при расчете трубопроводов
При инженерном расчете трубопроводов используются следующие основные закономерности и формулы: -уравнение Бернулли -уравнение расхода (неразрывности)
-формулы Дарси и Вейсбаха -формула для определения гидравлического уклона (отношение потерь на трение в трубопроводе к его длине) - формула Шези где: С - коэффициент Шези равный: R - гидравлический радиус,
При расчете гидравлически длинных трубопроводов широко используется понятие расходной характеристики (модуля расхода), которая представляет собой расход при гидравлическом уклоне, равном единице:
Единица измерения расходной характеристики соответствует единице расхода. Значения модулей расходов К приводятся в справочниках в зависимости от диаметров и материалов труб. Формула Шези может быть записана в виде:
а потери напора в следующем виде:
Особые случаи короткого трубопровода Расчет сложного трубопровода К числу элементов сложного трубопровода можно отнести следующие: последовательное соединение труб разного диаметра; параллельное соединение; трубопровод с переменным по пути расходом; кольцевой трубопровод; разомкнутая сеть. Последовательное соединение При последовательном соединении трубопроводов различного диаметра исходят из того, что общие потери напора в трубопроводе равны сумме потерь напора на отдельных его участках. Допустим, что диаметры участков di различные, тогда общие потери напора равны сумме потерь на отдельных участках: H=h1+ h2+ …+hп. Для гидравлически короткого трубопровода потери определяются по формулам Вейсбаха и Дарси-Вейсбаха, а для гидравлически длинного трубопровода потери определяются по
где К – модуль расхода. Или для всего трубопровода
Рисунок 52 - Схема последовательного соединения и построения характеристики Часто используется графо-аналитические методы с построением гидравлических характеристик участков и сети, особенно при переменном расходе в сети. Характеристикой трубопровода или участка называется графическая зависимость потерь напора (давления) в трубопроводе от расхода жидкости hп=f(Q). Изобразим эту зависимость графически (рис.52). Для построения характеристики hп=f(Q) необходимо рассчитать 5-7 точек кривой. При расчете последовательно соединенных трубопроводов необходимо помнить, что по всем участкам такого трубопровода протекает одинаковый расход. Кривая I соответствует гидравлической характеристике первого участка, кривая II – второго участка. Так как общие потери во всем трубопроводе равны сумме потерь напора на двух участках, а расходы на участке 1 и участке 2 одинаковы, то для построения суммарной характеристики сложного трубопровода с последовательным соединением необходимо сложить гидравлические характеристики отдельных участков. При этом суммарную (общую) характеристику такой сети строят сложением ординат кривых I и II, представляющих собой характеристики hп=f(Q) соответственно для 1-го и 2-го участков. Для этого проведем ряд прямых, параллельных оси ординат, каждая из которых пересечет обе кривые, и сложим ординаты точек пересечений этих прямых с кривыми. Получим ряд точек a,b,c, принадлежащих новой кривой I+II, которая представляет собой искомую суммарную характеристику всего рассматриваемого трубопровода (сети).
Параллельное соединение Параллельно соединенные трубопроводы имеют общую точку разветвления и общие узлы соединения. При расчете трубопровода с параллельными ветвями исходят из того, что сумма расходов в отдельных ветвях равны полному расходу Q1+Q2+…+Qn=Q и что потери напора во всех ветвях одинаковы h1=h2=…=hn. Докажем это положение.
Рисунок 53 - Схема параллельного соединения и построения характеристики
В точке А магистральный расход делится на n веток, которые объединяются в точке В, образуя далее продолжение магистрали трубопровода. Напоры HA и HB в точках А и В являются общими для каждой из веток, а их разность
одновременно для каждой из веток:
или
В системе n уравнений и n+1 неизвестных Порядок решения таков: все расходы выразим через один из них.
после чего получим
Отсюда найдем расход При расчете трубопровода с параллельным соединением ветвей также удобно применять графо-аналитический способ с построением гидравлической характеристики сети трубопроводов. Эта характеристика получается путем сложения гидравлических характеристик отдельных труб, для чего необходимо провести ряд горизонтальных прямых (т.к. потери Покажем построение суммарной характеристики такой сети (рис. 53). Сложим ординаты кривых I и II, представляющих собой характеристики hn=f(Q) соответственно для 1-го и 2-го участков. Для этого проведем ряд прямых, параллельных оси ординат, каждая из которых пересечет обе кривые, и сложим ординаты точек пересечений этих прямых с кривыми, получим ряд точек a,b,c, принадлежащих новой кривой I+II, которая представляет собой искомую суммарную характеристику всего рассматриваемого трубопровода (сети). Таким образом, для построения суммарной характеристики сложного трубопровода необходимо сложить характеристики отдельных участков при параллельном соединении по горизонтали, а при последовательном по вертикали. Часто сеть трубопроводов имеет как последовательно, так и параллельно соединенные участки. В этом случае для получения характеристики сети рекомендуется сначала получить суммарную характеристику параллельно соединенных участков, а затем сложить ее с характеристиками последовательно соединенных участков, На рисунке 54 приведен пример такого построения. Линия 1 – характеристика 1-го участка, линии 2-3 – характеристики 2-го и 3-го участков, соответственно. Линия 4 – суммарная характеристика двух параллельно соединенных участков (2+3), а линия 5 – общая характеристика сети.
Рисунок 54 - Схема сложного соединения и построение характеристики.
ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
Классификация трубопроводов
В современной технике применяются трубопроводы для перемещения разнообразных жидкостей, изготавливаемые из различных материалов. В зависимости от геометрической конфигурации и способов гидравлического расчета различают простые и сложные трубопроводы. Простым называют трубопровод, состоящий из одной линии труб, не имеющих боковых ответвлений. Он может выполняться из труб одного или различных диаметров, различных длин (рис. 41).
Рисунок 41 – Простые трубопроводы
Сложным называют трубопровод, состоящий из основной магистрали и ряда отходящих от нее ответвлений (рис. 42). Сложные трубопроводы подразделяются на следующие виды: - параллельные, когда к основной магистрали параллельно подключена одна или несколько труб; - разветвленные или тупиковые, когда жидкость из магистрали подается в боковые ответвления, обратно в магистраль она не возвращается; - кольцевые, представляющие собой замкнутую сеть (кольцо), питаемую от магистрали.
В зависимости от величины местных потерь напора все трубопроводы можно разделить на гидравлически длинные и короткие. Трубопроводы, в которых основными потерями являются потери на трение hТР, а местными потерями hм и скоростным напором Расход может быть сосредоточенным или непрерывным. Расход называется сосредоточенным, если точки отбора находятся на значительном расстоянии друг от друга, и непрерывным, если эти точки расположены очень близко одна от другой (рис. 43).
Рисунок 43 – Расход сосредоточенный и непрерывный
Рисунок 44 – Напорный и безнапорный трубопроводы
Различают также трубопроводы напорные и безнапорные (рис. 44). В напорных жидкость находится под избыточным давлением и при полном заполнении всего поперечного сечения. Безнапорные трубопроводы работают неполным сечением и характеризуется наличием свободной поверхности.
  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...  ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
Рисунок 42 - Сложные трубопроводы
можно пренебречь, называются гидравлически длинными. В этом случае местные потери напора hм не должны превышать 5–10 % от потерь на трение hТР. А трубопроводы, в которых местные потери и скоростной напор соизмеримы с потерями на трение, называются гидравлически короткими.
,
,
, 
,
,
, 
,
,
- площадь живого сечения потока.
.
,
.
формуле:
,
,
,
.
. Для замыкания системы требуется еще одно уравнение: 
; 
; ……; 
;
.
, а затем и остальные расходы.
= hn), параллельных оси абсцисс, и сложить при постоянных ординатах абсциссы точек их пересечения с характеристиками отдельных участков (т.к. 
).