Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Альметьевский государственный нефтяной институт

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Gidravlichesky_raschet_truboprovodov

.pdf

Скачиваний:

101

Добавлен:

15.05.2015

Размер:

355.8 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 62 3 4 5 6 > Следующая >>>

					НИ
В зависимости от вида перекачиваемого продукта трубопроводы можно
классифицировать	на	водопроводы,	нефтепроводы,	бензопроводы,
маслопроводы, илопроводы, газопроводы, паропроводы и т. д.				АГ
Жидкость движется по трубопроводу благодаря тому,
				что ее энергия в

начале трубопровода больше, чем в конце. Запас энергии в начале

трубопровода может быть образован тем или иным способом: работой насоса,
			ека
созданием разностей уровней жидкости, давлением газа и т. д.
2. Методика расчета длинных трубопроводов		т
Рассмотрим длинные трубопроводы, т. е. такие, в ко орых потери напора
	о

на преодоление местных сопротивлений пренебрежимо малы по сравнению с потерями напора по длине. В напорном трубопр в де постоянного диаметра d

	л
при постоянном расходе Q движение жидкости является равномерным и
б
установившемся, поэтому потери напора по д инеи		трубопровода определяются

по формуле Дарси-Вейсбаха, где коэффициент λ в общем случае является

функцией двух величин: Re и kэ/d. Так как

υ =

πd 2

ая

то формулу Дарси-Вейсбаха

= λ

υ 2

(6.1)

или

нн

можно записать в виде

16λ

×lQ2 ,

(6.2)

2gπ 2 d 5

= AlQ2 ,

(6.3)

где

A =

16λ

= 0.083

(6.4)

Эл

2gπ 2 d 5

d 5

А – удельное сопротивление трубопровода.

Для области квадратичного закона сопротивления, где коэффициент λ не зависит от числа Re, удельное сопротивление трубопровода А зависит только от шероховатости стенок трубы и ее диаметра, поэтому для данной шероховатости

стенок					трубы		и для		каждого диаметра d, предусмотренного										стандартом,
																				НИ
составлены таблицы значения А, приводимые в гидравлических справочниках.
Пользование							этими			таблицами			позволяет				сократить и		ускорить
																			АГ
вычислительную работу при гидравлических расчетах трубопроводов.
		В качестве примера в табл. 6.1 приведены значения удельного
сопротивления А для бывших в эксплуатации стальных и чугунных труб,
работающих в квадратичной области сопротивления (при скорости υ ≥ 1,2 м/с).
																о	т	ека
																	т		Таблица 6.1
																			Таблица 6.1

		Значения А для стальных и чугунных труб, бывших в эксплуатации,
										при скорости υ ≥ 1,2им/с
								А, с2/м6, для труб							d, мм			А, с2/м6, для труб
	d, мм													б	л
	d, мм						стальных			чугунных							стальных		чугунных

		75						-		1709	б	и			350			0,41	0,46
		80					1168			-					400			0,206	0,233
	100						267			368					450			0,109	0,119
	100						267			368					450			0,109	0,119
	125						106			111					500			0,062	0,068
	150							45		41,8					600			0,024	0,026
	150							45		41,8					600			0,024	0,026
	175							19		-					700			0,0115	0,0115
	200						9,27			9,03					800			0,00566	0,00567
	225						4,82			-					900			0,00303	0,00305
	250						2,58			2,75					1000			0,00174	0,00175
	275						1,53			ая -					1200			0,00066	-
	300						0,94			1,03					1400			0,00029	-
		Для переходн й области (при скорости движения жидкости в трубе υ< 1,2
								нн
м/с) удельное соп отивление трубопровода А0 определяется по формуле
						р	о			А0 = KпА,									(6.5)
										А0 = KпА,									(6.5)
где Kn
где Kn				– поправочный коэффициент, учитывающий зависимость коэффициента
					т
гидравлического трения λ от числа Рейнольдса, значения которого приведены в
			к
табл. 6.2.
Эл	е
												12

Таблица 6.2

Значения коэффициента Kn для стальных и чугунных труб

в зависимости от скорости υ

υ, м/с

Kп

υ, м/с

Kп

НИ

0,2

1,41

0,8

1,06

0,3

1,28

0,9

1,04

0,4

1,2

1,0

ека

1,03АГ

0,5

1,15

1,1

1,015

0,6

1,115

1,2

1,0

0,7

1,085

Кроме удельного сопротивления А в практике расчетов трубопроводов

модуль

широко применяют другие обобщенные гидравлические параметры:

расхода

K =

, сопротивление

S = Al

проводимость трубопровода

P =

При этом потери напора по длинел

с помощью этих параметров

выражаются так:

lQ2

(6.6)

= AlQ

= SQ

K 2

P 2

Для определения этих гидравлических параметров также составлены

таблицы, которые приводятся в гидравлических справочниках (таблицы

Шевелева).

ая

3. Расчет простого трубопровода

Рассм трим длинныйнн

трубопровод постоянного по всей длине диаметра

(рис. 6.1)

Напишем уравнение

Бернулли для

сечений на

поверхности

воды в

резервуаре и на выходе из трубопровода:

Эл

H1 +

α1υ12

= H 2 +

α 2υ22

+ hn .

ρg

АГ

НИ

ека

Рис.6.1. Схема к гидравлическому расчету длинн г пр стого трубопровода

Учитывая, что

α1υ12

=иH

» 0 , H1

- H 2

и пренебрегая местными сопротивлениями и скоростным напором на выходе,

получим

ая

H = h ,

или

H = λ

υ 2 ,

(6.7)

нн

т.е. весь имеющийся

апор Н расходуется на преодоление сопротивления по

длине трубы.

Используя по ятие удельного сопротивления трубопровода А, из

сравнения ф рмул (6.7) и (6.3) получим такую зависимость для напора:

H = AlQ2 ,

(6.8)

или для переходнойр

области сопротивления

H = A lQ 2 .

(6.9)

Прик

Эл

гидравлическом расчете простого трубопровода обычно известны

Неизвестной может быть одна из трех

его д ина l, материал и конфигурация.

величин: H, Q или d. В соответствии с этим могут быть рассмотрены три

основные задачи.

1. Дано: d, l, Q; определить H. При решении этой задачи предварительно

определяют скорость по формуле

НИ

υ =

πd 2

Если скорость υ ≥ 1,2 м/с, по таблицам находят удельное сопротивлениеАГ

трубопровода А для заданного диаметра d и по формуле (6.8) вычисляют

необходимый напор Н.

При скорости υ < 1,2 м/с для заданного диаметра d и полученной

скорости υ по таблицам определяют А и Kn, по формуле (6.9)еканаходят напор Н.

Пример 6.1. Определить напор, необходимый для пропуска расхода воды

Q = 50 л/с через стальной трубопровод диаметром dо= 250 мм и длиной 1200 м.

Решение: Скорость движения воды в трубе:

υ =

4×0,05

=1,02 м/с.

πd

3,14×

0,25

По табл. 6.1 для заданного д аметрабd = 250 мм находим А = 2,58 с2/м6, а

по табл. 6.2 для υ = 1,02 м/с находим Kn = 1,03.

По формуле (6.5) определяем А0:

A = K

A = 1,03×2,58 = 2,66 с2/м6.

Необходимый н пор по формуле (7.9)

H = A lQ2

= 2,66×1200×0,052 = 8 м.

ая

2. Дано: d, l, H; определить Q.

нн

диаметру

из таблиц значения А, находим

Определяя по заданному

пропускаемый т убопроводом расход Q по формуле

Q =

Зная расход, проверяют скорость υ. Если υ ≥ 1,2 м/с, то задача решена, в

Эл

противном случае по найденной скорости из таблиц определяют поправочный

коэффициент Kn, находят А0 и определяют расход во втором приближении по формуле

Q =

НИ

A l

Обычно вторым приближением и ограничиваются, так как третье

приближение отличается

незначительно и

на

инженерный

расчет

существенного влияния не оказывает.

АГ

Пример 6.2. Определить расход воды в чугунной водопроводной трубе

диаметром d = 200 мм, длиной l = 1000 м при располагаемом напоре Н = 10 м.

Решение: Предварительно считаем,

что υ

≥ 1,2

м/с. По табл.

6.1 для

ека

заданного диаметра d = 200 мм находим А = 9,03 с /м .

Определяем расход воды:

Q =

= 0,0332 м3/с.

9,03×1000

Проверяем среднюю скорость движения воды в трубе:

4×0,0332

υ =

=1,05 м/с.

πd

3,14×

0,2б

Так как υ = 1,05 < 1,2 м/с, то по табл. 6.2 определяем для υ = 1,05 м/с

значение Kn = 1,02, а по формуле (6.5) находим А0 = 1,02·9,03 = 9,2 с2/м6.

Определяем расход воды во втором приближении:

Q =

= 0,033м3 / с .

A l

9,2

×1000

ая

Полученный расход Q = 0,033 л/с можно считать окончательным

расходом в трубопроводе.

3. Дано: l, Hнн, Q; определить d. Эта задача также решается методом

последовательныхо

приближений.

В первом

приближении

из уравнения

(6.8)

определяют удельное

сопротивление трубопровода:

A =

по которому из таблиц находят d.

Эл

A =

Kn lQ

2 .

НИ

Во втором приближении определяют скорость υ. Если скорость υ ≥ 1,2

м/с, задача решена. В противном случае определяют Kn и вычисляют А по

уравнению

АГ

Пользуясь таблицами, вторично подбирают ближайший стандартный

диаметр трубопровода.

Пример 6.3. Определить диаметр стального трубопровода и среднюю

скорость движения воды в нем при следующих данных: Q = 100 л/с, Н = 15 м,

l= 1500 м.

рубопроводаека :

Решение: Определим удельное сопротивление

A =

= 1 с2/м6.

lQ2

1500×0,12

При А = 1 с2/м6 по табл. 6.1 подбираем б ижайший стандартный диаметр

стального трубопровода d = 300 мм.

Определяем среднюю скорость при d = 300 мм

υ =

×0,1б

=1,41 м/с.

πd

3,14×

0,3

Так как υ = 1,41 > 1,2 м/с, то d = 300 мм подобран правильно.

ая

4. Расчеты сложных трубопроводов

Из множества возможных

схем

сложных

трубопроводов рассмотрим

основные: с

последовательным

соединением,

параллельным

соединением,

тупиковый

разветвленная цепь)

кольцевой

трубопровод (простая

нн

трубопровод.

4.1. Расчет последовательной системы трубопроводов.

Рассмо рим трубопровод,

составленный

из

труб разного

диаметра,

уложенных в одну линию одна вслед за другой (рис. 6.2).

Эл

НИ

ln , dn

l1 , d1

l2 , d2

l3 , d3

l4 , d4

АГ

Рис. 6.2. Схема последовательно соединенных труб разного диаметра и длины

Такое соединение трубопроводов называется последовательным.

ека

Очевидно, что при подаче жидкости по такому трубопроводу расход во

всех последовательно соединенных трубах один и тот же, а полные потери

напора для

всего

трубопровода

равны

сумме

пот рь напора

во всех

последовательно соединенных трубах, т.

е.

основные

име м сл дующие

уравнения:

= Q ,

(6.10)

Q1 = Q2

= Q3

= Q4

= K

= Qn

H = H1 + H 2

+ H3

+ H 4

+K+ H n ,

(6.11)

где Н1, Н2, Н3,…, Нп – потери напора на 1, 2, 3,…, п-ом участке.

Используя уравнение (6.8), получим

H = Q

2 (A l

+ A l

+ A l +K+ A l )

(6.12)

1 1

2 2

n n

Уравнение (6.12) показывает, что решение первой и второй задач при

последовательном соединении участков трубопровода разного диаметра будет

ая

таким же, как для простого трубопровода (трубопровода постоянного

диаметра).

Третья же задача, если в ней потребовать определение диаметров для

всех участков, ста

овится еопределенной, так как в этом случае уравнение

(6.12) содержит п еизвестных. Для решения этой задачи необходимо задавать

диаметры труб для всехннучастков, кроме одного.

П имер 6.о4. Определить потери напора при движении воды в системе

последова ельно соединенных стальных трубопроводов, состоящей из трех

участ ов, если расход воды Q = 20 л/с, диаметры трубопроводов: d1 = 100 мм, d2

= 150 мм, а их длины: l1 = 100 м, l2 = 50 м, l3 = 200 м.

= 200 мм, d3

Эл

Решение: Скорость движения воды в каждой трубе:

υ1

4×20×10−3

= 2,54 м/с;

НИ

πd12

3,14×0,12

АГ

υ2

4×20×10−3

= 0,635м/с;

πd22

3,14×0,22

υ3 =

4×20×10−3

= 1,13 м/с.

πd32

3,14×0,15

По табл. 6.1 находим для заданных диаметров: А1 = 267 с2/м6, А2 = 9,27

с2/м6, А3 = 45 с2/м6, а по табл. 6.2 – поправочные коэффициенты: Kn1 = 1; Kn2 =

1,1; Kn3 = 1,01.

Потери напора определяем по формуле (6.12) с введением поправочных

коэффициентов Kn:

ека

H = Q2 (K

A l

+ K

A l

+ K

A l

) == 0,022 (1×267 ×100 +1,1×9,27×50 +1,01×45×200) = 14,5 м

n1 1

n2 2

n3 3

4.2. Расчет параллельной системы трубопроводов.

При параллельном соединении участковл

трубопровода жидкость, проходя

с определенным

расходом

точке хбразветвления А, распределяется

по

ответвлениям и далее снова сливается в точке В (рис. 6.3).

Основной задачей при гидравлическом расчете в этом случае является

, пропускаемых по определенным участкам,

определение расхода Q1 , Q2 , Q3 ,K, Qn

соединенным параллельно, и потерь напора между точками А и В, если

известны общий расход Q, диаметры и длины параллельных участков (d1, d2,

d3,…,dn и l1, l2, l3,…,ln).

ая

Основной задачей при гидравлическом расчете в этом случае является

нн

, Q2 , Q3 ,K, Qn

, пропускаемых по определенным участкам,

определение расхода Q1

соединенным па аллельно, и потерь напора между точками А и В, если

извес ны общийр

расход Q, диаметры и длины параллельных участков (d1, d2,

d3,…,dn и

тl1, l2, l3,…,ln).

Эл

В АГQ

l1, d1, Q1

А l2, d2, Q2

НИ

l3, d3, Q3

напора в каждом участке одинаковы, так как концы их смыкаются в одних и тех

Рис. 6.3. Схема к гидравлическому расчету трубопроводов
с параллельным соединением участков
		ека
Эту задачу решают исходя из следующих очевидных условий: потери
о	т

сумма

же точках А и В, в которых возможен только од н напор; кроме того,

расходов отдельных участков равна общему магистральномуи

расходу. Таким

образом, можно написать следующие основные уравнения:

+ Q4 +K+ Qn ;

(6.13)

Q = Q1

+ Q2

+ Q3

= K = H n .

(6.14)

= H 2

= H 3

Используя

уравнение (6.8), можно выразить потери напора в каждом

ая

участке через п уравнений вида:

нн

= A l

Q 2

;

= A l

Q2 ;

= A l

;

(6.15)

……………

H n

= An ln Qn .

систему уравнений

учитывая равенство

(6.14),

можно

Решая эту

вырази ь всеррасходы через один из них,

например, через расход Q1, т. е.:

Эл

<<< < Предыдущая 12 / 62 3 4 5 6 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
16.11.201912.68 Mб54file_469289.rtf
#
15.05.2015724.99 Кб106Finansy_kak_stoimostnaq_kategoriq.doc
#
10.08.2019343.55 Кб45Freyd-13.doc
#
10.11.201928.21 Кб62gazeta.docx
#
15.05.2015938.19 Кб67geokhronologicheskaya_shkala_doc.docx
#
15.05.2015355.8 Кб101Gidravlichesky_raschet_truboprovodov.pdf
#
15.05.201535.84 Кб89GIS_1-2_модуль.doc
#
15.05.201513.31 Mб646GOSNIKI_7_raspechatat_novye_isprav.doc
#
15.05.201549.49 Mб22Igrom_04.12.pdf
#
15.05.2015360.45 Кб70KhIMIYa_1.doc
#
15.05.20155.65 Mб13KOKTYeyLI.docx