4. Гидравлический расчет простых трубопроводов.

Простой трубопровод имеет постоянный диаметр по всей длине и не имеет никаких отводов. Гидравлический расчет его сводится к определению одного из следующих параметров.

Пропускная способность трубопровода Q при заданных величинах: диаметра D и длины l трубопровода, физических свойств перекачиваемой жидкости (r_ж и v_ж), геометрических отметках начала и конца трубопровода (Dz = z₁ - z₂) и перепада давления (р₁ - р₂) или напора (Н₁ - Н₂).

Необходимый начальный напор Н₁ или давление р₁ при задан­ных величинах: конечного напора H₂ или давления p₂, длины трубопровода l, физических свойств перекачиваемой жидкости (r_ж и v_ж), диаметра трубопровода D, разности геометрических высот Dz и количества перекачиваемой жидкости Q_ж.

Диаметр трубопровода D, способного пропустить заданный расход Q_ж при тех же известных, что и в первых двух случаях.

Рассмотрим принципы решения перечисленных задач.

В задачах первого типа искомым является пропускная спо­собность Q_ж трубопровода. Коэффициент гидравлического со­противления l зависит от числа Рейнольдса, а следовательно, и от неизвестного расхода Q_ж. Поэтому задачу решают графо-аналитическим методом, сущность которого сводится к следующему.

В начале задаются несколькими произвольными значениями расхода жидкости Q_i, после чего определяют скорость потока . Затем рассчитывают режим движения и в зависимости от него определяют коэффициент гидравлического сопротивления l. После чего, подставляя все известные данные в формулу Дарси-Вейсбаха , находят для данного расхода потери напора в трубопроводе H_i и строят по найденным величинам зависимость H_i = f (Q_i) (рис.1, а). После этого по заданному напору H₀ находят иско­мую производительность трубопровода Q₀. При решении этой задачи за заданный напор Н₀, определяемый из уравнения Бернулли обычно принимают разность значений удельной потенциальной энергии (Dz и Dр):

В задачах второго типа в зависимости от числа Рейнольдса, которое в данном случае легко определить по известным диаметру трубопровода D и расходу жидкости Q_ж, находят коэффициент гидравлического сопротивления l, затем решают уравнение - формула Лейбензона (*) - относительно искомого начального давления.

В задачах третьего типа искомым является диаметр нефтепро­вода при известном расходе жидкости Q_ж, перепаде давлений p₁ - р₂, плотности r_ж и вязкости v_ж жидкости, а также длине трубопровода l.

Здесь, как и в задаче первого типа, коэффициент гидравличе­ского сопротивления l зависит как от режима движения, т. е. от числа Рейнольдса, так и от неизвестного диаметра D, входя­щего в число Re. Поэтому данная задача решается графо-аналитическим методом. Для этого задаются различными значениями диаметра трубопровода D_i, определяют соответствующие им по­тери H_i и строят зависимость H_i = f (D_i).

Необходимый диаметр трубопровода определяют по кривой рис. 1 по заданному напору H₀.

Рис. 1. К расчету простых трубопроводов, транспорти­рующих однофазную жид­кость