- •Гидравлический расчет трубопроводов Различные способы расчета потерь
- •Классификация трубопроводов
- •Классификация задач расчета трубопроводов
- •Расчетные формулы
- •Расчет простого трубопровода
- •Последовательное соединение трубопроводов
- •Параллельное соединение трубопроводов
- •Расходная характеристика участка трубопровода
- •Расчет трубопровода с непрерывным изменением расхода по длине
- •Оптимальные диаметр трубопровода и средняя скорость
- •Кольцевые и тупиковые водопроводные сети
- •Расчет разветвленного трубопровода.
Расчет трубопровода с непрерывным изменением расхода по длине
Часто встречаются случаи, когда по длине трубопровода происходит раздача некоторой части или всего расхода, причем отбор жидкости (воды) потребителями происходит в нескольких сечениях по длине трубопровода. К таким трубопроводам относятся городские и сельские водопроводы, поливные трубопроводы, подающие воду в каждую борозду через отверстия, трубопроводы различных технических систем, в том числе внутрипочвенного и капельного орошения. Собирающие трубопроводы (дренажные коллекторы) работают с увеличением расхода по длине.
Трубопроводы с непрерывной равномерной раздачей воды вдоль пути характеризуются тем, что точки разбора находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, а расходы разбора в этих точках одинаковы. При этом удельный путевой расход на единицу длины составляет.
Общий (полный) расход , поступающий к начальному сечению трубопровода, состоит из двух: путевого , который разбирается по длине, и транзитного, проходящего через данный участок:, при этом. |
Определим потери напора на таком участке.
В любом сечении на расстоянии от начала разбора расход.
Гидравлический уклон , откуда. Для нахождения потерь напора на длинеинтегрируем полученное выражение в пределах от 0 до:
Раскроем подынтегральное выражение1
.
Подставляем значение интеграла в формулу для потерь напора
.
Введем понятие расчетного расхода
Окончательно расчетная зависимость имеет вид .
Расчетный расход больше транзитного, но меньше полного расхода в начале трубопровода.
В практических расчетах для упрощения принимают .
Оптимальные диаметр трубопровода и средняя скорость
Необходимость определения диаметра трубопровода возникает в задачах проектирования. Один и тот же расход может быть подан через трубопровод большего диаметра с меньшими потерями напора или наоборот. Оптимальный диаметр трубопровода определяется по сопоставлению капитальных и эксплуатационных затрат.
С увеличением диаметра возрастают капитальные затраты (точнее – амортизационные).Кривая К. С увеличением диаметра при заданном расходе снижается средняя скорость потока, а с ней и энергия, затрачиваемая на преодоление гидравлического сопротивления. Эксплутационным (прежде всего энергетическим) затратам отвечает кривая Э. Оптимальным является диаметр трубопровода, при котором суммарные затраты (кривая ) минимальны.
|
На рисунке минимуму кривой отвечает точка; значит следует подбирать трубопровод, близкий по диаметру к оптимальному:.
Заметим, что в учебниках иногда ошибочно определяют как абсциссу точки; несмотря на возможную близость в каких-то случаях к, диаметр, отвечающий равенству капитальных и эксплуатационных затрат, вообще говоря никакого интереса не представляет.
Сравнение капитальных и эксплуатационных затрат не всегда возможно из-за отсутствия необходимой информации. На практике используют таблицу рекомендуемых предельных скоростей и предельных расходов (таблица приводится выборочно)
Диаметр трубопровода, мм |
Рекомендуемая предельная скорость, м/с |
Рекомендуемый предельный расход, л/с |
50 |
0,96 |
1,88 |
100 |
1,15 |
9,03 |
200 |
1,34 |
42,1 |
500 |
1,45 |
284 |
1000 |
1,68 |
1280 |
Таблица применима для стальных труб, прокладываемых в центральных и западных районах России. Для районов Сибири и Урала приведенные в таблице расходы и скорости увеличивают на 1015%. Для Южных районов СНГ уменьшают на 10%. Причины: в Сибири и на Урале более дешевая электроэнергия, но большие капиталовложения в строительство трубопроводов в связи с большой глубиной прокладки труб; в южных районах СНГ более дорогая электроэнергия, но меньше затраты на строительство.