|
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. Рисунок 42 - Сложные трубопроводы
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 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. 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, - площадь живого сечения потока. 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: или , 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 формуле: , 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 . Для замыкания системы требуется еще одно уравнение: Порядок решения таков: все расходы выразим через один из них. ; ; ……; ; после чего получим . Отсюда найдем расход , а затем и остальные расходы. 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 = hn), параллельных оси абсцисс, и сложить при постоянных ординатах абсциссы точек их пересечения с характеристиками отдельных участков (т.к. ). 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. Рисунок 42 - Сложные трубопроводы
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 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. 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 делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам... ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|