Расчет длинных трубопроводов

При расчете длинных трубопроводов местные потери напора незначительны в сравнении с потерями напора по длине, и ими можно пренебречь.

Длинными трубопроводами являются магистральные водоводы и другие трубопроводы большой протяженности. При их расчетах для получения оптимальных потерь напора по длине среднюю скорость V принимают в пределах 0,71,5 м/с. Такое допущение приводит к тому, что скоростной напор изменяется в пределах до 0,11 м. Такие значения скоростного напора позволяют исключить его из полного напора Н, и он будет равен.

(5.18).

где z — геометрическая высота; - гидравлические потери в водоводе; - геометрическая высота наивысшего расположения водоразбора.

В длинных водоводах гидравлические потери определяются потерями по длине, поэтому принимается .

При расчете водоводов вводится полный свободный напор

(5.19).

где — свободный напор излива, зависящий от этажности здания или сооружения, куда подается вода; обычно рекомендуется принимать не менее 10 м.

Потери напора по длине трубопровода вычисляются, как правило, по водопроводной формуле.

.

где — удельное сопротивление.

При использовании формулы Шези.

.

В табл. 5.3 приведены значения, А для стальных труб при эквивалентной шероховатости мм и для чугунных труб при мм. Коэффициент гидравлического трения определялся по формуле для квадратичной области сопротивления.

Для вычисления удельного сопротивления в неквадратичной области сопротивления при определении вводится поправка. Удельное сопротивление с учетом поправки на неквадратичность сопротивления.

(5.20).

где, А — удельное сопротивление трубопровода для квадратичной зоны сопротивления (табл. 5.3); - поправка на неквадратичность сопротивления.

Значения поправки на неквадратичность для воды в зависимости от средней скорости потока в трубе при и 1 мм приведены в табл. 5.4.

При определении удельного сопротивления и. Коэффициент Шези .

Гидравлический радиус (- площадь сечения трубы; - периметр живого сечения). .

В табл. 4.1 гл. 4 приведены значения коэффициента шероховатости и эквивалентной шероховатости для различных труб.

Значения модуля расхода К и удельного расхода, А для различных труб приведены в литературе [4, 5, 6].

Таблица 5.3 — Значения, А и предельных расходов Q, л/с.

Таблица 5.4 — Значения поправки.

Следует обратить внимание на то, что при заданном расходе и длине водовода потери напора зависят от диаметра трубы и при увеличении диаметра потери напора уменьшаются, и наоборот. Для выбора наивыгоднейшего диаметра рассматривают функции двух экономических факторов, которые учитывают:

* эксплуатационные затраты на создание потребного напора ;

* капитальные затраты на строительство и стоимость водовода .

Если первый вид затрат уменьшается с увеличением диаметра, то второй увеличивается. В результате учета этих факторов (и) определяется оптимальное значение экономически наивыгоднейшего диаметра [1, 4]. Значения экономических диаметров при пропуске через них различных расходов приведены в табл. 5.3.

¦ Пример 5.4.

Найти потери напора по длине трубопровода, состоящего из последовательно соединенных труб. Первая — стальная труба длиной м и диаметром мм, вторая — чугунная м, мм. Расход воды в трубопроводе м/с.

Потери напора определяем, как для длинных трубопроводов, используя водопроводную формулу .

Удельные сопротивления, А находим по табл. 5.3: для стальной трубы мм с2/л6; для чугунной трубы мм, с2/л6.

Потери напора по длине последовательно соединенных труб м.