Методические указания

В зависимости от гидравлической схемы работы и методов гидравлического расчета различают трубопроводы простые и сложные, короткие и длинные, разветвленные и замкнутые с транзитным и путевым расходами жидкости. Следует уяснить различие между перечисленными типами трубопроводов и особенности их гидравлического расчета.

Для гидравлического расчета трубопроводов применяются уравнение Бернулли, постоянства расхода, формулы для определения потерь напора на трение по длине и в местных сопротивлениях. Все случаи расчета простых трубопроводов сводятся к трем типовым задачам по определению: расхода, напора и диаметра трубопровода. Студенту следует знать методику решения этих задач.

При расчете сложных трубопроводов составляется система уравнений, которые устанавливают связь между размерами труб, расходами жидкости и напорами. Эта система состоит из уравнений баланса расходов для каждого узла и уравнений баланса напоров (уравнений Бернулли) для каждой ветви трубопровода. Расчет коротких трубопроводов без помощи таблиц расходных характеристик производится по методике, изложенной в задаче № 6 контрольного задания. Расчет длинных трубопроводов производится с помощью таблиц расходных характеристик при квадратичной зоне сопротивления по формуле

,

где K- расходная характеристика, зависящая от диаметра и вида труб (дается для квадратичной зоны сопротивления);

h_l - потери напора по длине, равные располагаемому напору.

Если имеется отклонение от квадратичной зоны сопротивления в сторону переходной, то делается поправка

K_пер=K,

где является функцией скорости движения и вида трубы (дается в таблице).

Скорость, при превышении которой наступает квадратичная зона сопротивления, зависящая от диаметра трубопровода и вида труб, также приводится в таблицах.

Для пропуска определенного расхода жидкости необходимо, чтобы потери напора были минимальными и расход металла трубопровода был минимален, т. е. диаметр трубопровода был экономически наивыгоднейшим, определяемым по формуле

,

где Э – экономический фактор, зависящий главным образом от стоимости электроэнергии, труб и их укладки (Э=0,5-0,75);

Q – расход жидкости.

При гидравлическом расчете газопроводов следует различать два случая: течения при малых относительных перепадах давления и течения при больших перепадах. В первом случае возможно пренебрегать сжимаемостью газа, т. е. считать плотность газа неизменным по всей длине трубопровода, и тогда расчеты газопроводов принципиально не отличаются от расчетов для несжимаемых жидкостей.

При малых перепадах давления () потери давления по длине и в местных сопротивлениях рассчитываются по формулам

, ,

где - средняя плотность газа, определяемой из формулы

,

где ,

где p₁ и p₂ – значение давления в начале и конце трубопровода.

Литература [1, с. 242-265]; [2, с. 193-197]; [3, с. 188-218]; [4, с. 379-408];

[5, с. 118-133].

Вопросы для самопроверки

1. Какие трубопроводы называются короткими и длинными, простыми и сложными?

2. Изложите методику решения трех типовых задач расчета простого короткого трубопровода?

3. Изложите методику решения трех типовых задач расчета простого длинного трубопровода постоянного диаметра?

4. Какова особенность расчета трубопроводов с параллельным соединением линий?

5. Что такое сифонный трубопровод, и каковы особенности его гидравлического расчета?

6. Какова особенность гидравлического расчета газопровода при малых относительных изменениях давления и температуры?

Истечение жидкости из отверстий и через насадки

Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке при постоянном напоре. Коэффициенты скорости, сжатия струи и расхода. Истечение жидкости через цилиндрический насадок. Вакуум в его сжатом сечении и предельный напор. Конические расходящиеся и сходящиеся, конодидальные насадки. Применение насадков.