4.2.3.3. Трубопроводы с непрерывной раздачей

К ним относятся такие трубопроводы, в которых на некоторой длине L часть расхода равномерно отводится из основного трубопровода в большом количестве ответвлений на одинаковых расстояниях друг от друга (рис. 4.24). Остальная часть расхода (транзитная) движется по участку L. Расчет трубопроводов с непрерывной раздачей выполняют в предположении, что жидкость отбирается из трубопровода непрерывно и равномерно с интенсивностью q по всей длине разветвленного участка. При этом путевой расход

(4.44)

и суммарный расход в начальном сечении участка

. (4.45)

Потерю напора на разветвленном участке трубопровода L можно определить по формуле

_. (4.46)

4. Трубопроводы с кольцевыми участками

В простейшем случае он представляет из себя(рис. 4.25) две параллельные трубы между узлами А и В с одной или несколькими перемычками, соединяющими промежуточные сечения этих трубопроводов. По таким перемычкам некоторое количество жидкостей перетекает из одной трубы в другую, при этом направление потока определяется величинами напоров в соединяемых перемычкой сечениях.

Рис. 4.25. Схема трубопровода с кольцевым разветвленным участком

Жидкость подается в кольцевой разветвленный участок или отбирается из него через узлы А и В смыкания участка с подводящим и отводящим трубопроводами или через узлы K и S на концах перемычек. При выполнении аналитического расчета трубопровода с кольцевыми участками используют метод последовательных приближений. В частности, если при заданных размерах трубопроводов кольцевого участка известны величины расхода подводимой и отводимой жидкостей в узлах и требуется определить расходы в трубах, то в качестве первого приближения эти расходы Q_1i выбирают удовлетворяющими условиям баланса расходов в узлах. Расходы считаются заданными правильно, если алгебраическая сумма потерь напора в кольце равна нулю. В противном случае следует повторить выкладки при измененных расходах в трубопроводе.

Поправка ∆Q должна удовлетворять условию

_.

Подбор расходов следует продолжать до тех пор, пока алгебраическая сумма потерь напора в трубопроводах не станет равной нулю. Далее аналогичные вычисления повторяют последовательно для каждого из замкнутых контуров разветвленного участка.

Расчет кольцевых трубопроводов с заданными размерами в простейших случаях можно проводить графическим способом. В качестве примера рассмотрим указанный способ для кольцевого участка рис. 4.25. При этом предполагаем, что жидкость подается в кольцо через узел А и отбирается из кольца через узел В.

Для графического решения задачи первоначально предположим, что перемычка KS перекрыта. Для такого предположения ; . Кроме того, _.

Для определения направления потока в перемычке составим уравнения характеристик трубопроводов 1 – 4.

_{; ;}

_{; ,}

где y_A ,y_K , y_S и y_B - напоры в узлах, h_п - потери напора в трубопроводах, рассчитываемые по уравнению (4.34).

Графическое построение выполняем в следующем порядке.

Если известен перепад напоров и требуется определить расходы в трубопроводах, выбираем вертикальную ось y и пересекаем ее горизонтальными осями x и x` , расстояние между которыми H.

Обозначим точки пересечения через О₁ и О₂ .

Строим кривые потерь в трубопроводах 1, 2, 3 и 4 из точек О₁ и О₂, как показано на рис. 4.26.

Рис. 4.26. Характеристика кольцевого трубопровода

Абсцисса точки m пересечения кривых 1 и 3 дает при этом значение расхода в ветви АКВ (Q₁ = Q₃), а абсцисса точки n пересечения линий 2 и 4 дает значение расхода в ветви ASB (Q₂ = Q₄) (рис. 4.25). Ординаты точек m и n, отсчитанные соответственно от осей x и x (рис. 4.26), дают значения напоров, потерянных на участках 1, 2, 3 и 4. По соотношению напоров, теряемых на участках 1 и 2, можно установить направление потока в перемычке после ее открытия. Расход Q₅ и потеря напора h_п5 в перемычке должны удовлетворять следующим уравнениям:

; _,

, (4.47)

_.

При этом должны оставаться в силе равенства и .

Для нахождения величин Q₅ и h_п5 на чертеж накладывают кальку, на которую наносят оси x и y, а также линии h_п3 и h_п4 . Калька передвигается влево, если h_п1 < h_п2 и вправо, если h_п1 > h_п2 .

Сдвигая кальку влево (рис. 4.26), отметим точки m и n и проведем через них горизонтальные прямые. Эти прямые образуют с осями y и y` прямоугольник. Построим зависимость h_п5= F(Q₅) для перемычки на отдельном листе и кальки и наложим ее на чертеж таким образом, чтобы начало линии h_п5 совпало с левым верхним углом прямоугольника. Кальки перемещаем до положения, при котором линия h_п5 пройдет через правый нижний угол прямоугольника.

При этом расстояние между осями y и y` показывает значение расхода в перемычке, а расстояние между горизонталями, проходящими через точки m` и n, соответствует потере напора в перемычке. Абсциссы точек m` и n` , отсчитанные от оси y` , численно выражают расходы на участках. Ординаты, отсчитанные от осей x и x` , численно равны потерям напора на участках. При этом выполняется уравнение (4.47).

При нахождении напора Н, необходимого для пропуска через данную систему заданного расхода Q, кальку с линиями 3 и 4 и осью y накладывают на чертеж с нанесенными линиями 1 и 2 так, чтобы оси y и y` совпали, а затем передвигают вверх или вниз, пока сумма абсцисс точек пересечения линий 1 и 3 и линий 2 и 4 не будет изображать заданного расхода Q. После этого кальку с линиями 3 и 4 передвигают вправо или влево в зависимости от получающегося направления течения потока в перемычке.

Накладываем линию потерь h_п5= F(Q₅) на образовавшийся на чертеже прямоугольник так, чтобы начало располагалось в левом верхнем углу. Затем перемещают кальки по вертикали до тех пор, пока h_п5 не станет равной h_п2-h_п1 или h_п1- h_п2 .

Рассмотрим несколько примеров практического решения вышерассмотренных задач.