Гидравлический расчет сложного разветвленного трубопровода

Основные термины и определения

Простым трубопроводом называют трубопровод, по которому жидкость транспортируется без промежуточных ответвлений потока. Трубопровод может иметь постоянный диаметр по всей длине, или может состоять из последовательно соединенных участков разного диаметра.

Сложный трубопровод имеет разветвленные участки, состоящие из нескольких простых трубопроводов, между которыми распределяется жидкость, движущаяся внутри труб.

Узлами называются сечения трубопровода, в которых смыкаются несколько ветвей.

Сложный трубопровод в общем случае составлен из простых трубопроводов с разветвленными участками. В зависимости от структуры разветвленных участков различают следующие основные типы сложных трубопроводов: с параллельными ветвями, с концевой раздачей жидкости, с непрерывной раздачей жидкости, с кольцевыми участками. В практике встречаются также разнообразные сложные трубопроводы комбинированного типа. Трубопровод с параллельными соединениями — наиболее часто встречающийся тип сложного трубопровода, а трубопровод с кольцевыми участками — наиболее сложный для расчета.

Можно выделить три основные группы задач расчета сложных трубопроводов.

• 1-я задача. «Определение размеров труб по заданным в них расходам и перепадам напоров в питателях и приемниках».
• 2-я задача. «Определение перепадов напоров в питателях и приемниках по заданным расходам в трубах заданных размеров».
• 3-я задача. «Определение расходов в трубах заданных размеров по известным перепадам напоров».

Встречаются также задачи смешанного типа.

Для решения этих задач составляется система уравнений, которая устанавливает функциональные связи между параметрами, характеризующими потоки жидкости в трубах, т. е. между размерами труб, расходами жидкости и напорами. Эта система включает:

• 1) уравнение баланса расходов для каждого узла;
• 2) уравнение баланса напоров (уравнений Бернулли) для каждой ветви трубопровода.

Особенность гидравлической схемы работы трубопровода при параллельном соединении труб состоит в том, что все трубы работают под действием напора (рис. 1), который необходим для преодоления потерь напора по длине hl. При этом следует иметь в виду, что во всех ответвлениях параллельных труб потери напора будут одинаковыми.

.

Расчет трубопровода при параллельном соединении труб сводится к составлению для каждого ответвления уравнения.

,.

и общего уравнения для расхода жидкости в трубопроводе.

.

Отсюда.

, ,.

При последовательном соединении простых трубопроводов разной длины и с различными диаметрами стык в стык, трубопровод представляет собой простой трубопровод, который можно разделить на несколько участков (см. рис. 2). Расчет такого трубопровода не представляет труда.

• 2. Практическая часть
• 3.1 Расчетная часть с исходным данным

а, Расчет на участке 8-К Вычислить число Рейнольдса Re:

=> Режим турбулиннейный => Зон гидравлически гладких труб Рассчитываем потери напора на участке:

Находим напора H₈:

Расход.

б, Расчет на участке 8−9:

Рассчитываем потери напора на участке:

Определяем расход на этом участке графоаналитическим методом:

· Задаемся рядом произвольных значений Q;

· Находим соответствующие средние линейные скорости щ.

_{;; ;}

=0,1309;;; ;

• · Рассчитываем соответствующие параметры Re:
• · Рассчитываем соответствующие параметры

;; ;

;; ;

;; .

· Находим потери h_T для каждого значения Q.

; ;

;; ;

;; ;

; .

· Построить график h_T = f (Q).

· Находим расход при потере h_T = 0,0669;

Q₉ = 0,0032 м³/с.

в, Расчет на участке 6−8:

Рассчитываем расход жидкости на участке:

.

Скорость движения жидкости в этом участке?

Вычислить число Рейнольдса Re:

=> Режим турбулиннейный => Зон гидравлически гладких труб Рассчитываем потери напора на участке:

Находим напора H₆:

г, Расчет на участке 6−7:

Рассчитываем потери напора на участке:

Определяем расход на этом участке графоаналитическим методом:

· Задаемся рядом произвольных значений Q;

· Находим соответствующие средние линейные скорости щ.

_{;; ;}

=0.1033;; ;; ;

• · Рассчитываем соответствующие параметры Re:
• · Рассчитываем соответствующие параметры

;; ;

;; ;

;; .

· Находим потери h_T для каждого значения Q.

; ;

;; ;

;; ;

; .

· Построить график h_T = f (Q).

· Находим расход при потере h_T = 0,125;

Q₇ = 0,1 143 м³/с.

ё, Расчет на участке 4−6:

Рассчитываем расход жидкости на участке:

.

Скорость движения жидкости в этом участке?

Вычислить число Рейнольдса Re:

=> Режим турбулиннейный => Зон гидравлически гладких труб Рассчитываем потери напора на участке:

· Рассчитываем соответствующие параметры.

;; ;

;; ;

; ;

· Находим потери h_T для каждого значения Q.

; ;

;; ;

;; ;

; .

· Построить график h_T = f (Q).

напор разветвление трубопровод.

· Находим расход при потере h_T = 0, 2;

Q₅ = 0,0042 м³/с.

з, Расчет на участке 2−4:

Рассчитываем расход жидкости на участке:

.

Скорость движения жидкости в этом участке?

Вычислить число Рейнольдса Re:

=> Режим турбулиннейный => Зон гидравлически гладких труб Рассчитываем потери напора на участке:

Находим напора H₂:

й, Расчет на участке 2−3:

Рассчитываем потери напора на участке:

Определяем расход на этом участке графоаналитическим методом:

· Задаемся рядом произвольных значений Q;

· Находим соответствующие средние линейные скорости щ.

_{; ; ;;}

= 0.1180;; ;;; .

• · Рассчитываем соответствующие параметры Re:
• · Рассчитываем соответствующие параметры

;; ;

;; ;

; ;

· Находим потери h_T для каждого значения Q.

; ;

;; ;

;; ;

; .

· Построить график h_T = f (Q).

· Находим расход при потере h_T = 0,2824;

Q₃ = 0,7 204 м³/с.

з, Расчет на участке 1−2:

Рассчитываем расход жидкости на участке:

.

Скорость движения жидкости в этом участке?

Вычислить число Рейнольдса Re:

=> Режим турбулиннейный => Зон гидравлически гладких труб Рассчитываем потери напора на участке:

Находим напора H₁:

3.2 Расчетная часть при изменении скорости

Принимаем х_k = 0,15 м/с.

а, На участке 8-К Вычислить число Рейнольдса Re:

=> Режим турбулиннейный => Зон гидравлически гладких труб Рассчитываем потери напора на участке:

Находим напора H₈:

Расход.

б, Расчет на участке 8−9:

Рассчитываем потери напора на участке:

Определяем расход на этом участке графоаналитическим методом:

· график h_T = f (Q).

· Находим расход при потере h_T = 0,0669;

Q₉ = 0,2 872 м³/с.

в, Расчет на участке 6−8:

Рассчитываем расход жидкости на участке:

.

Скорость движения жидкости в этом участке?

Вычислить число Рейнольдса Re:

=> Режим турбулиннейный => Зон гидравлически гладких труб Рассчитываем потери напора на участке:

Находим напора H₆:

г, Расчет на участке 6−7:

Рассчитываем потери напора на участке:

· Построить график h_T = f (Q).

· Находим расход при потере h_T = 0,1616 м;

Q₇ = 0,1 478 м³/с.

ё, Расчет на участке 4−6:

Рассчитываем расход жидкости на участке:

.

Скорость движения жидкости в этом участке?

Вычислить число Рейнольдса Re:

=> Режим турбулиннейный => Зон гидравлически гладких труб Рассчитываем потери напора на участке:

Находим напора H₄:

ж, Расчет на участке 4−5:

Рассчитываем потери напора на участке:

· График h_T = f (Q).

Находим расход при потере h_T = 0, 2916;

Q₅ = 0,457 м³/с.

з, Расчет на участке 2−4:

Рассчитываем расход жидкости на участке:

.

Скорость движения жидкости в этом участке?

Вычислить число Рейнольдса Re:

=> Режим турбулиннейный => Зон гидравлически гладких труб Рассчитываем потери напора на участке:

Находим напора H₂:

й, Расчет на участке 2−3:

Рассчитываем потери напора на участке:

· График h_T = f (Q).

· Находим расход при потере h_T = 0,4246;

Q₃ = 0,9 094 м³/с.

з, Расчет на участке 1−2:

Рассчитываем расход жидкости на участке:

.

Скорость движения жидкости в этом участке?

Вычислить число Рейнольдса Re:

=> Режим турбулиннейный => Зон гидравлически гладких труб Рассчитываем потери напора на участке:

Находим напора H₁:

3.3 Таблицы результаты

При х_К = 0,1 м/с.

При х_К = 0,15 м/с.

Выводы

• Ш В этом трубопроводе имеют разные режим течения.
• Ш Скорости жидкости и потери напора повышаются при повышении скорости в конечном пункте.

• Ш Потерь напора можно описываться через функции от расхода жидкости в зависимости от пределов скорости.
• Ш Графоаналитический метод позволяет быстро и удобно определить расход при даны потеря.

1. Арустамова Ц. Т., Иванников В. Г. Гидравлика: учеб. пособие. М.: Недра, 1995. — 198 с.