Метод расчета простых трубопроводов




Применение тех или иных методов расчета напорных трубопроводов обусловлено конструктивными характеристиками и назначением трубопровода.

При расчете простого трубопровода находится расчетная зависимость из уравнения Бернулли и уравнения расхода, а также из формулы для учета потерь по длине и на местных сопротивлениях.

Рассмотрим две основные расчетные схемы: истечение в атмосферу и истечение под уровень.

Схема истечения в атмосферу показана на рис. 2.

 
 

 

 


Рис. 2

Напишем уравнение Бернулли для сечений 1–1 и 2–2:

, (19)

где z 1z 2 = H;
;
a1 » a2 = 1;
0.

Тогда

, (20)

где сумма потерь по длине и местных сопротивлений;

.

Подставляя последнее выражение в (20), получим зависимость:

. (21)

Схема истечения под уровень показана на рис. 3.

 

 


Рис. 3

Напишем уравнение Бернулли для сечений 1–1 и 2–2:

, (22)

где z 1z 2 = H;
a1 » a2 = a = 1;
0;

тогда

, (23)

где (24)

В выражении (24) два последних члена представляют собой потери на местных сопротивлениях, причем последнее слагаемое определяет потери напора при внезапном расширении и вычисляется по теореме Борда.

Решая совместно уравнения (23) и (24) и учитывая, что , получим

. (25)

Сопоставляя уравнения (21 и 25), можно видеть, что по форме написания они совершенно тождественны.

Различие между уравнениями по физическому смыслу заключается лишь в том, что единица, стоящая в скобках правой части уравнения (21), относится к скоростному напору на выходе потока из трубы в атмосферу.

Следовательно, единица определяет кинетическую энергию, которую поток уносит с собой и которая может быть в дальнейшем использована для совершения работы.

При истечении под уровень единица в скобках в уравнении (25) определяет собой потерянный напор на внезапное расширение при входе потока из трубы в резервуар.

Следовательно, при истечении под уровень вся энергия, которой располагает поток, расходуется только на преодоление сопротивлений.

При расчете простого трубопровода решаются три основные задачи:

Первая задача. Требуется определить необходимый действующий напор H для трубопровода длиной l, м, диаметром d, м, для пропуска расхода Q.

Решение сводится к прямому вычислению напора по формуле (21).

Коэффициенты l и x могут быть связаны с числом Рейнольдса

,

где Q и d заданы по условию задачи.

Вторая задача. Требуется определить расход Q при заданных H, l и d.

Расход определяется из уравнения расхода и выражения (21). При совместном решении получаем формулу для вычисления расхода:

. (26)

Для определения l и x необходимо знать скорость v или искомый расход , поэтому Q можно найти по формуле (26) методом попыток или графоаналитическим способом, путем использования формулы (21) и построения графика (рис. 4).

 

 

Рис. 4

Задаваясь значениями , по формуле

вычисляем ряд значений .

Третья задача. Требуется определить диаметр трубопровода d по заданным H, Q, и l.

Диаметр трубопровода d определяется графоаналитическим способом. Строится кривая : задаваясь рядом значений , вычисляем (рис. 5). При этом для каждой точки графика вычисление , проводится, без подбора, так как при каждом число Рейнольдса вычисляется непосредственно по формуле .

 

 

 


Рис. 5

Замечание 1. Для длинных трубопроводов, когда потерями на местных сопротивлениях можно пренебречь, все три основные задачи решаются на основе использования формулы

. (27)

Следовательно, методика расчета сохраняется, но расчёты значительно упрощаются.

Замечание 2. При квадратичном законе сопротивления, т.е. когда l, а также коэффициент Шези С не зависят от Re, расчёт можно выполнить по формуле

. (28)

Первые две задачи сводятся к прямому вычислению их по формуле (28), причём К определяется по таблицам по заданному диаметру d.

Для решения третьей задачи (определить d по данным H, Q и l) сначала вычисляется по формуле (28) необходимое значение К, по которому затем из таблиц находится ближайшее большее и ближайшее меньшее значения , и по технико-экономическим условиям принимается d.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-03-02 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: