2.5.Движение жидкостей и газов в напорных трубопроводах

В этом разделе излагаются основные сведения о гидравлическом расчете трубопроводов различного назначения: воздуховодов, водопроводных труб, трубопроводов газоснабжения и др. Расчет длинных трубопроводов, в которых основную роль играют потери напора на трение, в сильной степени облегчается введением так называемых обобщенных гидравлических параметров: модуля расхода, удельного сопротивления и др.

Основное внимание следует уделить типовым задачам: определению напора, или расхода, или диаметра труб в случае простого трубопровода, последовательного и параллельного соединения труб и при непрерывной раздаче расхода по пути. С особенностями расчета различных видов трубопроводов достаточно ознакомиться лишь в самых общих чертах, так как подробно методика расчета изучается в специальных курсах (водоснабжение, отопление, вентиляция и пр.). Более подробно следует рассмотреть движение газов по трубам и в особенности расчет газопроводов высокого давления. Используя сведения, полученные в п. 5, ознакомиться с определением потерь давления в трубопроводах пневмотранспорта.

Если трубопроводы работают в неквадратичной области турбулентного режима, то потери давления в них находят по формуле

,

(2.0)

где А - удельное сопротивление трубопровода; ℓ - длина трубопровода; Q - расход труб; ψ = λ/λ_кв - поправка на неквадратичность; K – модуль расхода трубопровода.

В процессе эксплуатации трубопроводов их сопротивление, как правило, возрастает в результате процессов коррозии и инкрустации, а пропускная способность соответственно снижается. Уменьшение пропускной способности трубопроводов с течением времени можно найти по формуле

,

(2.0)

где k₀ - эквивалентная абсолютная шероховатость нового трубопровода (начальное значение высоты выступов); k_t -эквивалентная абсолютная шероховатость трубопровода через t лет эксплуатации; α - скорость возрастания шероховатости, зависящая от физико-технических свойств транспортируемой жидкости.

2.6.Истечение жидкостей из отверстий и насадков

В этом разделе рассматривается несколько практически важных случаев истечения жидкостей: из малого отверстия в тонкой стенке резервуара в атмосферу и под уровень; из насадок различной формы; при переменном уровне. Для каждого из рассматриваемых случаев истечения важно уяснить характер движения жидкости, т. е. особенности самого процесса истечения (сжатие струи, образование вакуума и др.). При выводе расчетных формул для определения скорости истечения и вытекающего расхода жидкости используются основные уравнения гидравлики: уравнение Бернулли, уравнение постоянства расхода.

Следует отчетливо представлять физическую сущность коэффициентов сопротивления, сжатия струи, скорости и расхода, характеризующих истечение и связь между ними. Полезно составить таблицу значений этих коэффициентов для наиболее часто встречающихся в практике случаев истечения воды, так как она дает наглядное представление о работе насадок и их влиянии на расход и скорость истечения. Все коэффициенты истечения зависят от числа Рейнольдса , где d - диаметр отверстия, Н - напор, ν - вязкость жидкости. Кривые, характеризующие эти зависимости, приводятся на графике Альтшуля [1].

При рассмотрении истечения через насадок Вентери следует обратить внимание на предельное значение напора, выше которого, насадок перестает работать, и уяснить причины увеличения расхода при истечении из насадка по сравнению с истечением из отверстия в тонкой стенке с той же площадью сечения.

Рассматривая истечение при переменном уровне (напором), целесообразно сравнить время, которое необходимо для вытекания одного и того же объема жидкости под переменным уровнем и при постоянном первоначальном уровне.

Большое значение для специалистов в области вентиляции имеет тема о затопленных турбулентных струях. Так как в существующих учебниках гидравлики эта тема, как правило, не рассматривается, для ознакомления с ней следует обратиться к специальным руководствам.