Реферат: Лекции по гидравлике
5
где: - скоростной
коэффициент Шези,
- гидравлический радиус сечения, для круглого сечения при полном
заполнении жидкостью
- гидравлический уклон.
Полагая, что весь имеющийся напор на головных сооружениях (в
начале) трубопровода тратится на преодоление сил трения в трубопроводе (в
простом трубопроводе это потери напора по длине),
уравнение движения жидкости (Бернулли) примет вид:
Расход жидкости в трубопроводе:
Обозначив: , получим
основное уравнение простого трубопровода:
где: К - модуль расхода - расход жидкости в русле заданного сечения при гидравлическом уклоне равном единице (иначе модуль расхода называют расходной характеристикой трубопровода). Другой и более известный вид основного уравнения простого трубопровода получим, решив уравнение относительно напора:
Величинуназывают удельным
сопротивлением трубопровода,
- - его
полным сопротивлением
График уравнения простого трубопровода носит
название его гидравлической харак
теристики.
Вид гидравлической характеристики зависит от режима движения жидкости в
трубопроводе: при ламинарном движении жидкости гидравлическая характеристика
трубопровода - прямая линия, проходящая через начало координат (1). При
турбулентном режиме гидравлическая характеристика - парабола (2).
Если на трубопроводе собранном из труб одинакового диаметра
имеются местные сопротивления, то такой трубопровод можно привести к простому
трубопроводу эквивалентной длины
8.3. Сложные трубопроводы
К сложным трубопроводам следует относить те трубопроводы, которые не подходят к категории простых трубопроводов, т.е к сложным трубопроводам следует отнести:
трубопроводы, собранные из труб разного диаметра (последовательное соединение трубопроводов),
трубопроводы, имеющие разветвления: параллельное соединение трубопроводов, сети трубопроводов, трубопроводы с непрерывной раздачей жидкости.
Последовательное соединение трубопроводов. При последовательном соединении
трубопроводов конец предыдущего простого трубопровода одновременно
является началом следующего простого трубопровода. В сложном трубопроводе,
состоящем из последовательно соединённых простых трубопроводов, последние в
литературе называются участками этого трубопровода. Расход жидкости во всех
участках сложного трубопровода остаётся одинаковым Q = const. Общие потери напора во всём трубопроводе
будут равны сумме потерь напора во всех отдельных его участках.
где
- потери напора на
- том участке трубопро-
вода.
Таким образом, потери напора в трубопроводе, состоящем из последовательно соединённых друг с другом участков равны квадрату расхода жидкости в трубопроводе умноженному на сумму удельных сопротивлений всех участков.
Гидравлическая характеристика трубопровода состоящего из последовательно соединённых участков представляет собой графическую сумму (по оси напоров) гидравлических характеристик всех отдельных участков. На рисунке кривая 1 представляет гидравлическую характеристику 1-го участка трубопровода, кривая 2 - гидравлическую характеристику 2-го участка, кривая 3 - сумму гидравлических характеристик обеих участков.
Сложный трубопровод, состоящий из последовательно соединённых простых трубопроводов можно свести к простому трубопроводу с одинаковым (эквивалентным) диаметром, при этом длины участков будут пересчитываться, чтобы сохранить реальные гидравлические сопротивления участков трубопровода.
Так приведённая длина- того
участка
будет:
'Л
Следует отметить, что величина скоростного напора также зависит от диаметра трубопровода, и при определении приведённой длины участка мы вносим некоторую
ошибку, которая будет тем большей, чем больше разница в величинах фактического и эквивалентного диаметров. В таких случаях можно рекомендовать другой, более сложный способ.
Параллельное соединение трубопроводов. Схема прокладки параллельных трубопроводов используется в тех случаях, когда на трассе магистрального трубопровода есть
участки, где требуется уменьшить гидравлические сопротивления
трубопровода (высокие перевальные точки трубопровода) или при заложении
трубопровода в трудно доступных местах
(переход через реки и др.). При параллельном соединении трубопроводов имеются
две особые точки, называемые точками разветвления. В этих точках находятся
концы параллельных ветвей трубопровода (точки А и В). Будем
считать, что жидкость движется слева направо, тогда общий для всех ветвей напор
в точке А будет больше напора в другой общей для всех ветвей
трубопровода точке В (НА
Н к
). В точке А поток жидкости растекается по параллельным ветвям, а в
точке В вновь собирается в единый трубопровод. Каждая ветвь может иметь
различные геометрические размеры: диаметр и протяжённость (длину). Поскольку
вся система трубопроводов является закрытой, то поток жидкости в данной системе
будет транзитным, т.е.
Жидкость движется по всем ветвям при одинаковой разности напоров:
> тогда расход жидкости по каждой ветви можно записать в виде:
Поскольку ветвей в системе п,, а число неизвестных в
системе уравнений будет п+1, включая напор, затрачиваемый на прохождение
жидкости по всем ветвям , то в
качестве дополнительного уравнения в системе будет использовано уравнение
неразрывности:
При решении системы уравнений можно воспользоваться соотношением:
Для построения гидравлической характеристики системы параллельных
трубопроводов можно воспользоваться методом графического суммирования.
Суммирование осуществляется по оси расходов Q. т.к.
Трубопроводы с непрерывным (распределённым расходом). В данном случае предполагается, что вдоль всей длины трубопровода располагаются одинаковые равномерно
распределённые потребители жидкости. Классическим примером такого
трубопровода может служить оросительная система. В начальной точке
трубопровода напор составляет Н. В общем случае, расход по трубопроводу
состоит из транзитного Qm и расхода Qp ,который непрерывно раз даётся по всей длине
трубопровода.
Тогда в некотором сечении трубопровода на расстоянии х от его начала расход будет равен:
Тогда гидравлический уклон в сечении х на малом отрезке dx:
Уравнение падения напора вдоль элемента dx запишется следующим образом:
После интегрирования от 0 до / получим:
и при :
Сети трубопроводов. Если магистральные трубопроводы принято рассматривать как средства
внешнего транспорта жидкостей и газов, то сети используются в качестве
оборудования для внутреннего транспорта жидких или газообразных продуктов. По
направлению движения жидкости (газа) сети различают на сборные и раздаточные
(распределительные). В сборных сетях имеется группа источников возникнове ния жидкости (газа).
Жидкость от этих источников направляется в своеобразные узлы сбора и оттуда -
в магистральный трубопровод. Классическим примером сборной сети может служить
неф-тесборная система со скважин, канализационная сеть. В раздаточных
(распределительных) сетях жидкость или газ поступает из магистрального
трубопровода и по сети распределяется по потребителям (абонентам).
Распространённым приме
ром
распределительной сети является система водоснабжения. К такому же типу сетей
можно также отнести систему принудительной вентиляции,
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26