Занятие №1 основные физические свойства жидкости общие сведения

Практическое занятие-5


ТРУБОПРОВОДЫ


Общие сведения
Трубопроводы с параллельными ветвями. В таких трубопроводах разветвленные участки состоят из нескольких труб, соединяющих два или несколько узлов. Общая схема трубопровода с параллельными ветвями представлена на рис Л 2.1. Поскольку обычно такие трубопроводы являют­ся гидравлически длинными, то есть такими, у которых местные потери и скоростные напоры несоизмеримы с потерями по длине (менее 1 0 %),vro скоростными напорами пренебрегают, принимая полный напор в каждом расчетном сечении трубопровода практически равным гидростатическому. Кроме того, пренебрегают относительно малыми местными потерями в уз­лах и считают одинаковыми напоры потоков в концевых сечениях труб, примыкающих к данному узлу. Поэтому в расчетах оперируют понятием «напор в данном узле».

Уравнение баланса расходов в узлах А и В имеет вид [б]

Потери напора в каждой из параллельных труб практически равны разности пьезометрических напоров в узлах. Тогда потери напора на раз­ветвленном участке
Возможны три основные группы задач расчета трубопроводов:
1. Определение размеров труб по заданным в них расходам и пере-, падам напоров в начале и в конце трубопровода;
2. Определение перепадов напоров в начале и в конце трубопровода по заданным расходам в трубах заданных размеров;
3. Определение расходов в трубах заданных размеров по известным перепадам напоров.
Первая группа представляет собой проектировочные расчеты, а вто­рая и третья - поверочные расчеты существующего трубопровода, выяс­няющие условия его работы при различных значениях гидравлических па­раметров.
При определении потерь напора в трубах местные сопротивления для удобства расчетов учитывают с помощью эквивалентных длин [6]
где ~ сумма коэффициентов местных сопротивлений; d -г диаметр трубо­провода; X - коэффициент гидравлического трения.
Тогда потери напора в трубе равны сумме потерь напора по длине и местных потерь:







Суммирование потерь напора в последовательно расположенных подводящем, разветвленном и отводящем участках приводит к соотноше­нию
где L - приведенная длина трубопровода; v ~ средняя скорость течения жидко­сти в трубопроводе.
Задачи первой и третьей групп решают методом последовательных приближений, так как, не зная размеров труб или идущих по ним расходов, нельзя точно определить коэффициенты сопротивления X в этих трубах. Для решения в первом приближении принимают, что в трубах имеет место квадратичный закон сопротивления и значения X зависят только от шеро­ховатости труб.

Определив искомые величины при решении уравнений (12.1 >-(12.3) с выбранными коэффициентами сопротивлений, уточняют эти коэффици­енты и повторяют расчет во втором приближении. Приближения повторя­ют до практического совпадения получаемых результатов. Обычно доста­точно точным оказывается второе приближение.
Для трубопровода с заданными размерами решение уравнений удоб­но получить графическим методом. Для этого строят характеристики уча­стков трубопровода, определяя потери напора при различных значениях расхода в трубах по формуле
На рис. 12.2 построена характеристика разветвленного участка тру­бопровода, состоящего из двух параллельных труб (рис. 12.1). Характери­стики параллельно работающих труб суммируют согласно уравнениям
(12.1) и (12.2), то есть путем суммирования абсцисс кривых (расходов) при одинаковых ор­динатах (напорах).
На рис. 12.3 построена характеристика трубопровода, схема которого изображена на рис. 12.1. Характеристику раз­ветвленного участка суммируют с характеристиками подводяще­го и отводящего участков со­гласно

уравнению (12.3), то есть путем сложения ординат (напо­ров) при одинаковых абсциссах (расходах).
. Построенные характеристики позволяют по заданному расходу в од­ной из ветвей определить потребный напор трубопровода или по заданно­му напору - расходы во всех трубах. •





соответствуют расходы Q₂ и Q. При известном расходе Q определяют (рис. 12.3) потери напора в подводящем h_wn, отводящем h_niQ участках и требуемый напор Н трубопровода.
Если характеристики построены с учетом изменения коэффициентов сопротивления трения в зависимости от режимов течения жидкости в тру­бопроводах, то отпадает необходимость в последовательных приближениях.
Трубопроводы с концевой раздачей. Простейшая схема трубопро­вода с концевой раздачей представлена на рис. 12.4.
При известном рас­ходе, например Q_{,_; по графику (рис. 12.2) опре­деляют потери напора h_w[ в первой ветви разветв­ленного участка. Согласно уравнению (12.2) они рав­ны потерям напора h_wl во второй ветви разветвлен­ного участка и потерям к_щр всего разветвленного
участка. По графику поте­рям = h_wl = h_wl coot-
В том случае, когда напор в узловой точке А больше напора Н₂ в ре­зервуаре 2, то есть Н_А > Н₇, то жидкость из резервуара 1 перетекает в ре­зервуары 2 и 3 и расчетная система уравнений имеет вид [б]
Если Н_А < Н₇, то жидкость в резервуар 3 поступает из резервуаров 1 и 2 и система уравнений имеет вид
Если Н_А = #₂, то О₂ = 0, Q_{ =Q₃ и жидкость из резервуара 1 пере­текает в резервуар 3. Система уравнений имеет вид
При решении систем уравнений потери напора в каждой трубе сле­дует выразить через расход, используя уравнение (12.6).
Если трубопровод включает 'грубы, которые оканчиваются сходя­щими насадками, открытыми в атмосферу, то при составлении уравнений напоров для таких труб следует учитывать скоростные напоры на выходе из насадков.
В том случае, когда известны напоры Н_{, #₂, Я₃, размеры труб и требуется определить расходы в трубах, то решение начинают с определе­ния направления движения жидкости в трубе 2. Для этого используют при­ем «выключения ветви» [б]. При этом определяют напор Н'_А в узле А при выключенной трубе 2, когда Q₂ = 0 и Q_l - Q₃.
Тогда уравнение Бернулли для труб 1 и 3 имеет вид























Потери напора на участке L трубопровода определяют по формулам
Этот расход <2_П называется путевым [б]. Остальная часть рас­
хода Q_r транспортируется через участок L в после­дующие участки трубопро­вода. Этот расход Q_T назы- ваетсягтранзитным.
Суммарный расход в начальном сечении участка
Трубопровод с непрерывной раздачей. В трубопроводе с непрерыв­ной раздачей жидкости (рис. 12.8) на некоторой длине L часть расхода 0_п равномерно и непрерывно раздается в большом числе пунктов с интенсив­ностью q, л/(с • м):