1. Последовательное соединение труб.
При последовательном соединении труб, имеющих разные диаметры и содержащих разные местные сопротивления (рис.4-а), расход жидкости во всех сечениях будет одинаковый, а суммарная потеря напора от начального сечения до конечного определяется суммой потерь напора во всех трубопроводах
(9)
Для построения кривой потребного напора всего последовательного соединения следует сложить ординаты всех трех кривых при равных абсциссах (см. рис.4-а).
2. Параллельное соединение труб.
Параллельно соединенные трубопроводы, имеющие различные диаметры и длины и содержащие разные местные сопротивления (рис.4-б), рассчитывают по следующим уравнениям
(10)
Для построения характеристики параллельного соединения нескольких трубопроводов нужно сложить абсциссы (расходы) характеристик этих трубопроводов при одинаковых ординатах (h) (см. рис.4-б).
3. Разветвленный трубопровод.
Разветвленный трубопровод – совокупность нескольких труб, имеющих одно общее сечение – место разветвления или смыкания этих труб. Такие трубопроводы обычно имеются в самолетных топливных системах (основных и заправочных) и в системах гидропередач, а также в стационарных системах подачи топлива на аэродромах. Для трубопровода, показанного на рис.5, справедлива система четырех уравнений с четырьмя неизвестными: 
, 
, 
,Нпотр:
Q=Q1+Q2+Q3
Hпотр=Z1+K1Q1m
Hпотр=Z2+K2Q2m
Hпотр=Z3+K3Q3m
Решение удобно выполнить графически, для этого для каждого из трубопроводов строится зависимости Hпотр от Q по приведенным выше уравнениям, а затем выполняется их сложение так же, как складываются характеристики параллельно соединенных труб. Полученная кривая представляет собой кривую потребного напора для разветвленного трубопровода (см. рис.5).
Трубопровод с насосной подачей жидкости.
При установившемся течении в трубопроводе с насосной подачей жидкости насос развивает напор равный потребному.
Ннас=Нпотр (11)
Только при этом условии возможен устойчивый, бескавитационный режим работы насоса; оно обычно реализуется автоматически.
На этом равенстве основан метод расчета трубопроводов, питаемых насосом, который заключается в совместном построении в одном и том же масштабе и на одном графике двух кривых – кривой потребного напора и характеристики насоса – и нахождении точки их пересечения, называемой рабочей точкой.
Характеристика насоса – зависимость напора, создаваемого насосом от его подачи (расхода) при постоянном числе оборотов в минуту.
Ннас=f(Q)
Этот метод расчета применим лишь тогда, когда число оборотов привода насоса не зависит от потребляемой им мощности, т.е. от нагрузки на валу насоса.
Характеристика насоса.
Характеристика насоса – графическая зависимость напора, мощности и КПД насоса от подачи, обычно получаемая в результате нормальных испытаний насоса (рис.6). Зона характеристики насоса, в пределах которой рекомендуется длительная его эксплуатация, называется рабочей частью характеристики (ограничена знаком s на рис.6). Рабочая часть характеристики, как правило, определяется зоной допустимого снижения КПД от оптимального режима.
Подбор необходимого насоса и отыскание его марки производится по сводным графикам подач и напоров, приведенным в специальных каталогах.
Для перекачивания бензина, керосина, дизельного топлива, питьевой воды и спирта
используют вихревые самовсасывающие одноступенчатые насосы ВС-80.
Перекачиваемые жидкости должны иметь вязкость не более 2⋅10-5 м2/с температуру от -40 до +50°С и плотность не более 1000кг/м3.
Насос предназначен для использования в электронасосных агрегатах и автоцистернах и
выпускаются соответственно в двух модификациях: ВС-80 – для электронасосных агрегатов, ВС-80.1 – для автоцистерн. Каждая модификация выпускается как правого, так и левого вращений. По параметрам и присоединительным размерам насос ВС-80 идентичен насосу ЦНС-550
Расчеты.
Гидравлическая система, представленная на рис. 1, представляет собой сложный трубопровод. Для графоаналитического решения такого трубопровода следует разбить его на простые участки постоянного сечения без разветвлений (участки А-Б, В-Г, Г-Д и Г-Е). Для построения кривой потребного напора разветвленного трубопровода следует построить кривые потребного напора для простых участков после точки разветвления.
Участок ГД
Рассчитаем площадь сечения трубы
S= πd2/4=3,14*0,0016/4=0,001256м2 (Определяем виды местных сопротивлений и их коэффициенты), рассчитаем ∑ ξ:
∑ ξ= ξрасш+2ξотвод1,2+ξвентиля=0,1+1+0,1+1=2,2
Произвольно задаем 5 значений скорости жидкости в трубе в диапазоне от 0 до 25 м/с и для каждого значения скорости последовательно определяем скоростной напор, расход жидкости, число Рейнольдса, коэффициент трения, потери напора и потребный напор.
При V=5 м/с
По формуле (1) U2/2g=52/2*10=1,25м
По формуле (2) Q=V*S.=5*0,001256=0,00628м3/с= 6,28 л/с
По формуле (3) Re= Ud/u=5*0.04/1,25*10-6=160000
По формуле (4) λ=0,3164/1600000,25=0,3164/20=0,01582
По формуле (5)hтр= 0,01582*49/0,04*1,25=24,2м
По формуле (6) hм=2,2*1,25=2,75м
По формуле (7) ∑h=hтр+hм=24,2+2,75=27м
По формуле (8) Нпотр=z+∑h=29+27=56м
При V=10 м/с
По формуле (1) U2/2g=102/2*10=5м
По формуле (2) Q= V*S =10*0.001256=0,01256м3/с=12,56 л/с
По формуле (3) Re= Ud/u=10*0,04/1,25*10-6=320000
По формуле (4) λ=0,3164/3200000,25=0,3164/23,7841=0,0133
По формуле (5) hтр= 0,0133*49/0,04*5=81,4м
По формуле (6) hм=2.2*5=11м
По формуле (7) ∑h= hтр+hм =81,4+11=92,4м
По формуле (8) Нпотр= z+∑h =92,4+29=121,4м
При V=15 м/с
По формуле (1) U2/2g=152/2*10=11,25м
По формуле (2) Q= V*S =15*0,001256=0,01884м3/с=18,84 л/с
По формуле (3) Re= Ud/u =15*0.04/1,25*10-6= 480000
По формуле (4) λ=0,3164/4800000,25=0,0120
По формуле (5) hтр=0,0120*49/0,04*11,25=165,375м
По формуле (6) hм=2.2*11,25=13,45м
По формуле (7) ∑h= hтр+hм =165,375+13,45=178,825м
По формуле (8) Нпотр= z+∑h =29+178,825=207,825м
При V=20 м/с
По формуле (1) U2/2g=202/2*10=20м
По формуле (2) Q=V*S=20*0.001256=0,02512м3/с=25,12 л/с
По формуле (3) Re=20*0.04/1,25*10-6=640000
По формуле (4) λ=0,3164/6400000,25=0,0111
По формуле (5) hтр= 0,0111*49/0,04*20=272м
По формуле (6) hм=2.2*20=44м
По формуле (7) ∑h= hтр+hм =272+44=316м
По формуле (8) Нпотр= z+∑h =316+29=345м
При V=25 м/с
По формуле (1) U2/2g=252/2*10=31,25м
По формуле (2) Q= V*S =25*0.001256=0,0314м3/с=31,4 л/с
По формуле (3) Re=25*0.04/1,25*10-6=800000
По формуле (4) λ=0,3164/8000000,25=0,0105
По формуле (5) hтр= 0,0105*49/0,04*31,25=402м
По формуле (6) hм=2,2*31,25=68,75м
По формуле (7) ∑h= hтр+hм =402+68,75=470,75м
По формуле (8) Нпотр= z+∑h =470,75+29=499,75м
Аналогично расчет ведется для всех остальных значений скорости и для участка ГЕ, а так же для участков АБ и ВГ с тем отличием, что на них произвольно выбираются значения расхода в диапазоне от 0 л/с до суммарного значения максимальных расходов
на участках Г-Д и Г-Е. Результаты расчетов необходимо внести в таблицу для участка
Результаты расчетов для участка Г-Д:
| V | V2/2g | S | Q | Q | Re | λ | hтр | Σς | hм | Σh | Hпотр |
| м/c | м | М2 | М3/с | л/с | - | - | м | 2,2 | м | м | м |
| 0.001256 | |||||||||||
| 1.25 | 0.00628 | 6.28 | 0,01582 | 24,2 | 2,75 | ||||||
| 0.01256 | 12.56 | 0.0133 | 81,4 | 92,4 | 121,4 | ||||||
| 11.25 | 0.01884 | 18.84 | 0.0120 | 165,375 | 13,45 | 178,825 | 207,825 | ||||
| 0.02512 | 25.12 | 0.0111 | |||||||||
| 31.25 | 0.0314 | 31.4 | 0,0105 | 68,75 | 470,75 | 499,75 |
Участок ГЕ:
∑ ξ= ξкл+2ξотвод1,2+ξвентиля+ξрас=0,9+0,1+2+0,1+2+0,8=5,9
S = πd2/4=3,14*0,0016/4=0,001256м2
При V=5 м/с
По формуле (1) U2/2g=52/2*10=1,25м
По формуле (2) Q=V*S.=5*0,001256=0,00628м3/с= 6,28 л/с
По формуле (3) Re= Ud/u=5*0.04/1,25*10-6=160000
По формуле (4) λ=0,3164/1600000,25=0,3164/20=0,01582
По формуле (5)hтр= 0,01582*46/0,04*1,25=22,74125м
По формуле (6) hм=5,9*1,25=7,375м
По формуле (7) ∑h=hтр+hм=22,74125+7,375=30,11625м
По формуле (8) Нпотр=z+∑h=22+30,1=52,1м
При V=10 м/с
По формуле (1) U2/2g=102/2*10=5м
По формуле (2) Q= V*S =10*0.001256=0,01256м3/с=12,56 л/с
По формуле (3) Re= Ud/u=10*0,04/1,25*10-6=320000
По формуле (4) λ=0,3164/3200000,25=0,3164/23,7841=0,0133
По формуле (5) hтр= 0,0133*46/0,04*5=76,475м
По формуле (6) hм=5,9*5=29,5м
По формуле (7) ∑h= hтр+hм =76,475+29,5=105,975м
По формуле (8) Нпотр= z+∑h =22+105,975=127,975м
При V=15 м/с
По формуле (1) U2/2g=152/2*10=11,25м
По формуле (2) Q= V*S =15*0,001256=0,01884м3/с=18,84 л/с
По формуле (3) Re= Ud/u =15*0.04/1,25*10-6= 480000
По формуле (4) λ=0,3164/4800000,25=0,0120
По формуле (5) hтр=0,0120*46/0,04*11,25=155,25м
По формуле (6) hм=5,9*11,25=66,375м
По формуле (7) ∑h= hтр+hм =155,25+66,375=221,625м
По формуле (8) Нпотр= z+∑h =22+221,625=243,625м
При V=20 м/с
По формуле (1) U2/2g=202/2*10=20м
По формуле (2) Q=V*S=20*0.001256=0,02512м3/с=25,12 л/с
По формуле (3) Re=20*0.04/1,25*10-6=640000
По формуле (4) λ=0,3164/6400000,25=0,0111
По формуле (5) hтр= 0,0111*46/0,04*20=255,3м
По формуле (6) hм=5,9*20=118м
По формуле (7) ∑h= hтр+hм =255+118=373,3м
По формуле (8) Нпотр= z+∑h =22+373,3=395,3м
При V=25 м/с
По формуле (1) U2/2g=252/2*10=31,25м
По формуле (2) Q= V*S =25*0.001256=0,0314м3/с=31,4 л/с
По формуле (3) Re=25*0.04/1,25*10-6=800000
По формуле (4) λ=0,3164/8000000,25=0,0105
По формуле (5) hтр= 0,0105*46/0,04*31,25=377,3м
По формуле (6) hм=5,9*31,25=184,375м
По формуле (7) ∑h= hтр+hм =377,3+184,375=561,675м
По формуле (8) Нпотр= z+∑h =22+561,675=583,675м
Результаты расчетов для участка Г-Е:
| V | V2/2g | S | Q | Q | Re | λ | hтр | Σς | hм | Σh | Hпотр |
| м/c | м | М2 | М3/с | л/с | - | - | м | 5,9 | м | м | м |
| 0.001256 | |||||||||||
| 1.25 | 0.00628 | 6.28 | 0,01582 | 24,2 | 7,375 | 30,1 | 52,1 | ||||
| 0.01256 | 12.56 | 0.0133 | 81,4 | 29,5 | 105,975 | 127,975 | |||||
| 11.25 | 0.01884 | 18.84 | 0.0120 | 165,375 | 66,375 | 221,625 | 243,625 | ||||
| 0.02512 | 25.12 | 0.0111 | 373,3 | 395,3 | |||||||
| 31.25 | 0.0314 | 31.4 | 0,0105 | 184,375 | 561,675 | 583,675 |
Участок АБ
S=πd2/4=3,14*0,004489/4=0,003523865м2
∑ ξ= ξсуж+ξкл+ξф =0,5+2+2=4,5
При Q=25 л/с
По формуле (1) U=0,025/0,003523865=7,09 м/с
По формуле (2) U2/2g=7,092/2*10=2,513405м
По формуле (3) Re=7,09*0,067/1,25*10-6=380024
По формуле (4) λ=0.3164/3800240.25=0,0127
По формуле (5) hтр=0,0127*3,6/0,067*2,513405=1,71м
По формуле (6) hм=4,5*2,513405=11,3м
По формуле (7) ∑h=11,3+1,71=13,01м
При Q=50 л/с
По формуле (1) U=0,050/0,003523865=14,1м/с
По формуле (2) U2/2g=198,81/2*10=9,9405м
По формуле (3) Re=14,1*0,067/1,25*10-6=755760
По формуле (4) λ=0.3164/7557600.25=0,0107
По формуле (5) hтр=0,0107*3,6/0,067*9,9405=5,71м
По формуле (6) hм=4,5*9,9405=44,7м
По формуле (7) ∑h=44,7+5,71=50,41м
При Q=75 л/с
По формуле (1) U=0,075/0,003523865=21,2 м/с
По формуле (2) U2/2g=21,22/2*10=22,472м
По формуле (3) Re=21,2*0,067/1,25*10-6=1136320
По формуле (4) λ=0.3164/11363200.25=0,0097
По формуле (5) hтр=0,0097*3,6/0,067*22,472=11,71м
По формуле (6) hм=4,5*22,472=101,124м
По формуле (7) ∑h=11,71+101,124=112,81м
При Q=100 л/с
По формуле (1) U=0,100/0,003523865=28,3м/с
По формуле (2) U2/2g= 28,32/2*10=40,0445м
По формуле (3) Re=28,3*0,067/1,25*10-6=1516880
По формуле (4) λ=0,3164/1516880=0,0090
По формуле (5) hтр= 0,0090*3,6/0,067*40,0445=19,4м
По формуле (6) hм=4,5*40,0445=180,2м
По формуле (7) ∑h=180,2+19,4=199,6м
Результаты расчетов для участка А-Б:
| Q | Q | S | V | V2/2g | Re | λ | hтр | ∑ξ | hм | ∑h | |||
| л/с | м3/с | м2 | м\s | - | - | - | м | - | м | м | |||
| 0,003523865 | 4,5 | ||||||||||||
| 0,025 | 7,09 | 2,513405 | 0,0127 | 1,71 | 11,3 | 13,01 | |||||||
| 0,050 | 14,1 | 9,9405 | 0,0107 | 5,71 | 44,7 | 50,41 | |||||||
| 0,075 | 21,2 | 22,472 | 0,0097 | 11,71 | 101,1 | 112,81 | |||||||
| 0,100 | 28,3 | 40,0445 | 0,0090 | 19,4 | 180,2 | 199,6 | |||||||
Участок ВГ
S= πd2/4 =3,14*0,0672/4=0,003523865
∑ ξ= 0,1+2+2=4,1
При Q=25 л/с
По формуле (1) U=0,025/0,003523865=7,09 м/с
По формуле (2) U2/2g=7,092/2*10=2,513405м
По формуле (3) Re=7,09*0,067/1,25*10-6=380024
По формуле (4) λ=0,3164/3800240.25=0,0127
По формуле (5) hтр=0,0127*5/0,067*2,513405=2,3м
По формуле (6) hм=4,1*2,513405=10,3м
По формуле (7) ∑h=2,3+10,3=12,6м
При Q=50 л/с
По формуле (1) U=0,050/0,003523865=14,1 м/с
По формуле (2) U2/2g= 14,12/2*10=9,9405м
По формуле (3) Re=14,1*0,067/1,25*10-6=755760
По формуле (4) λ=0,3164/7557600.25=0,0107
По формуле (5) hтр=0,0107*5/0,067*9,9405=7,9м
По формуле (6) hм=4,1*9,9405=40,7м
По формуле (7) ∑h=40,7+7,9=48,6м
При Q=75 л/с
По формуле (1)U=0,075/0,003523865=21,2 м/с
По формуле (2) U2/2g= 21,22/2*10=22,472
По формуле (3) Re=21,2*0,067/1,25*10-6=1136320
По формуле (4) λ=0,3164/11363200.25=0,0097
По формуле (5) hтр=0,0097*5/0,067*22,472=16,2м
По формуле (6) hм=4,1*22,472=92,1м
По формуле (7) ∑h=16,2+92,1=108,3м
При Q=100 л/с
По формуле (1) U=0,100/0,003523865=28,3 м/с
По формуле (2) U2/2g= 28,32/2*10=40,0445м
По формуле (3) Re=28,3*0,067/1,25*10-6=1516880
По формуле (4) λ=0,3164/15168800.25=0,0090
По формуле (5) hтр=0,0090*5/0,067*40,0445=26,8м
По формуле (6) hм=4,1*40,0445=165,1м
По формуле (7) ∑h =165,1+26,8=490,9м
Результаты расчетов для участка В-Г:
| Q | Q | S | V | V2/2g | Re | λ | hтр | ∑ξ | hм | ∑h | |||
| л/с | м3/с | м2 | м\s | - | - | - | м | - | м | м | |||
| 0,003523865 | 3,1 | ||||||||||||
| 0,025 | 7,0942 | 2,5677 | 0,01174 | 1,3048 | 7,9599 | 9,2647 | |||||||
| 0,050 | 14,18884 | 10,271 | 0,0098695 | 4,3876 | 31,8401 | 36,2277 | |||||||
| 0,075 | 21,2826 | 23,1096 | 0,008918 | 71,6398 | 80,4602 | ||||||||
| 0,100 | 28,3768 | 41,0838 | 0,008299 | 14,7577 | 127,3598 | 142,1175 | |||||||
Для участков АБ+ВГ суммарные потери напора составляют:
| Q (л/с) | |||||
| ∑h АБ (м) | 13,01 | 50,41 | 112,81 | 199,6 | |
| ∑h ВГ (м) | 12,6 | 48,6 | 108,3 | 190,9 | |
| ∑h АБ+ВГ (м) | 25,61 | 99,01 | 221,11 | 390,5 |
Расчет давления на входе в насос
Составим уравнение Бернулли для двух сечений АА – место выхода топлива из бака и ББ – вход топлива в насос всасывающего трубопровода и определим давление на входе в насос, обеспечивающий бескавитационный режим работы (условие бескавитационной работы насоса: рББ≥ 1,5рн.п.) – давление в сечении ББ (давление в сечении АА примем равным ратм=760 мм рт. ст., РA =101 325 Па):
РБ= (РA/ρg-zAБ-V2/2g-∑hАБ)Pg
Подставим в данное выражение известные данные и произведем расчеты
РБ=(101325/775*10-3,6-1,3005-6,81)*775*10=10568,625Па
РБ≥1,5*pн.п=4650=6975па
0,010568625Мпа0,010568625≥0,006975МПа
Вывод: Я рассчитал гидравлическую схему перекачки топлива из склада ГСМ, я смог подобрать необходимый насос номер 1, который полностью удовлетворяет всем необходимым требованием и будет эксплуатироваться с высоким КПД в длительный период времени, данный насос может использоваться для данной гидравлической системы перекачивания топлива в железнодорожную цистерну и топливозаправщик.На рисунке А-Б менял диаметр 67мм и В-Г тоже 67мм,потому что я с начало расчитал участок Г-Д и Г-Е что-бы поток жидкость подовался равномерно на ЖДЦ и ТЗ, для этого нужно подобрать насос который совподает, насос зависит от сумма потерия на участке А-Б и В-Г а также площадь сечения в трубопроводе и скорость поток жидкости,какой топлива и характеристика насоса.
Литература.
1 БаштаТ.М.,РудневС.С.,Некрасов Б.Б и др.Гидравлика,гидромашины и гидроприводы.-М.:Машиностроение,1982.-454
2 Справочное пособие по гидравлике, гидромашины и гидропроводы. Под общ. ред. Б.Б.Некрасов
3 Тугунов П.И., Новоселов В.Ф. и др. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. – М.: машиностроение, 2003 – 656 с.