Питання для самоперевірки.

Який трубопровід називається складним, який – простим?
Вказати порядок розв’язування трьох основних задач гідравлічного розрахунку простого трубопроводу.
Побудувати характеристику послідовного з’єднання труб.
Побудувати характеристику паралельного з’єднання труб.
Побудувати характеристику трубопровода, що має одне розгалудження.
В чому заключається метод і порядок розрахунку складного трубопроводу?
В чому заключається явище гідравлічного удару. Засоби боротьби з ним.

Задачі.

Задачі на розрахунок простого трубопроводу можна розбити на три типи.

Перший тип. Дані витрата рідини Q в трубопроводі, всі розміри (l, d, Z), шорсткість труб, тиск в кінцевому перерізі (для всмоктувальних трубопроводів – в початковому) і властивості рідини (, v). Місцеві опори або задані коефіцієнтами  або еквівалентними довжинами l_екв , або оцінюються по довідниковим даним.

Треба знайти необхідний напір Н_потр .

По Q, d, v знаходиться число Рейнольдса і визначається режим руху рідини.

При ламінарному режимі знаходиться по формулам

H=H_ст+kQ^mp , k= , m=1

При турбулентному русі

k= , m=2

Згідно цих формул характеристики потрібного напора Н_потр=f(Q) і трубопроводів h=(Q) при ламінарному режимі руху являються прямими лініями(m=1), а при турбулентному параболи другого ступеню(m=2).

Другий тип. Даний напір Н і всі розміри, шорсткість труб, тиск, властивості рідини, крім витрати Q.

Так як число Рейнольдса в даній задачі підрахувати не можна, то або задаються режимом течії, посилаючись на характер рідини з послідучою перевіркою режима після розв’язування задачі, або по вищезгаданим формулам виразити витрату через критичне число Рейнольдса і визначити Н_кр, відповідний зміні режиму. Порівнюючи Н_крі Н однознвчно визначаєм режим течії.

При ламінарному русі задача розв’язується просто при допомозі вищеперерахованих формул .

При турбулентному русі в цих рівняннях містяться два невідомих Q і _т , залежних від числа Рейнольдса. Для таких задач рекомендується метод послідовних наближень. Для цього в першому наближенні необхідно задатися коефіцієнтом _т (наприклад _т=0,03) або , якщо задана шорсткість  визначити по формулі Альтшуля при Re=. Взагалі хватає другого наближення.

Третій тип. Дані Q , Н і всі величини вище перераховані, за винятком діаметра трубопроводу d.

Як і в попередній задачі, число Рейнольдса визначити неможливо, то режимом руху або задаються, або по формулам виражають діаметр через критичне число Рейнольдса і визначають Н_кр , що відповідає зміні режима. Порівнюючи Н_кр і Н визначають режим руху рідини.

При ламінарному режимі задача розв’язується за допомогою вищезгаданих формул .

При турбулентному – задачу розв’язують графічно. Для цього задаються рядом значень d і по ним підраховують напір Н. Потім будують Н_потр=f(d) і по ньому, знаючи Н, визначають d .

Задачі на паралельні трубопроводи розв’язуються за допомогою системи рівнянь:

Виразивши сумарні втрати напора через опір трубопроводів k і витрати Q в степені m (де m=1 , m=2 – в залежності від режиму) завжди можна скласти систему рівнянь, кількість яких дорівнює кількості паралельних ділянок.

Типова задача на паралельні трубопроводи: дана витрата в точці розгалудження, а треба знайти витрату в кожному з паралельних трубопроводів.

Для розгалудженого трубопроводу кількість невідомих в системі рівнянь на одиницю більше кількості розгалуджень тому, що добавляється потребуємий напір в точці розгалудження, але і в цьому випадку кількість рівнянь відповідає кількості невідомих.

Приклад 6.1. Визначте напір, який потрібно створити на початку трубопроводу для подачі в бак води в’язкістю 810^-3 см²/с (Мал. 20.). Довжина трубопроводу 80 м, його діаметр 100 мм, витрата води 15 л/с, висота Н_г=15 м, тиск у баці 200 кПа, коефіцієнт опору крана ₁=5, коліна ₂=0,8 , шорсткість стінок труб 0,04 мм.

Розв’язок.

Мал. 20.

Вибравши перерізи 1-1 і 2-2, а також положення умовної горизонтальної площини порівнянн 0-0, аналізуємо рівняння Бернуллі для умов цієї задачі: р₁ – тиск невідомий, v₁=v_т=v – швидкість у перерізі 1-1 дорівнює швидкості в трубах (позначимо її буквою v без індекса), z₁=0. Для другого перерізу тиск заданий, z₂=Н_г , v₂=0 , оскільки бак має велику площу. Втрати напору обчислимо за формулою: