Простой трубопровод постоянного сечения


Простым трубопроводом называют трубопровод постоянного диаметра, если он не имеет ответвлений. Простые трубопроводы могут соединяться последовательно, параллельно или образовывать разветвления.

Жидкость движется по трубопроводу благодаря тому, что энергия жидкости в его начале, больше, чем в конце. Это может быть обеспечено либо работой насоса, либо разностью уровней жидкости, либо давлением газа (газобаллонная подача жидкости).

Пусть имеется простой трубопровод, представленный на Рис. 35. В нем имеется ряд местных сопротивлений.

 


Рис. 35. Схема простого

трубопровода

 

z1 и z2 – геометрические высоты начала и конца трубопровода;

p1 и p2 – давления в этих сечениях;

l, d – длина и диаметр трубопровода;

V – скорость жидкости.

Запишем уравнение Бернулли для первого и второго сечения:

.


Так как диаметр трубы постоянен, то скорости будут в этих сечениях равны. Равны будут и коэффициенты Кориолиса a1 = a2, поэтому равные скоростные напоры в уравнении можно опустить.

Выразим  пьезометрический напор в начальном сечении трубопровода                                           .

Величину  p1/gr  назовем потребным напором Hпотр, если эта величина неизвестна, если же она задана, то – располагаемым напором Hрасп. Разность геометрических высот Dz = z2 – z1 вместе с пьезометрическим напором в конечном сечении составляют статический напор:

.

Запишем потери напора в трубопроводе как степенную функцию расхода Sh = KQ m, где K – сопротивление трубопровода и m имеют разные значения в зависимости от режима течения.

Для ламинарного режима

Таким образом,           , а    m = 1.

Для турбулентного режима

То есть        , а            m = 2.

Таким образом, . При ламинарном режиме – это уравнение прямой , а при турбулентном – параболы (Рис. 36).

 

Рис. 36. Зависимость потребных напоров от расхода жидкости

в трубопроводе

На рисунке приведены кривые потребного напора для 5 разных трубопроводов при ламинарном (а) и турбулентном (б) режимах течения. Чем больший расход жидкости требуется подать по трубопроводу, тем больше должен быть потребный напор. Статический напор может иметь и положительное и отрицательное значение. Если Hст< 0, то можно наблюдать движение жидкости самотеком с расходом, соответствующим точке A. Крутизна кривых потребного напора зависит от K и возрастает с увеличением местных сопротивлений, длины трубопровода и уменьшением его диаметра.

Кривая потребного напора, построенная при Hст= 0, называется характеристикой трубопровода.

Пользуясь кривыми потребного напора, решают следующие типы задач:

  • по известным расходу Q, давлению на выходе из трубы p2, свойствам жидкости (r и n), размерам трубопровода, местным сопротивлениям, а также материалу и качеству поверхности трубы находят потребный напор Hпотр;
  • по известным располагаемому напору Hрасп, давлению на выходе из трубы p2, свойствам жидкости (r и n), размерам трубопровода, местным сопротивлениям, а также материалу и качеству поверхности трубы находят расход жидкости Q;
  • по известным расходу Q, располагаемому напору Hпотр, давлению на выходе из трубы p2, свойствам жидкости (r и n), размерам трубопровода, кроме диаметра, местным сопротивлениям, а также материалу и качеству поверхности трубы находят диаметр трубы d.

 

Предыдущие материалы: Следующие материалы: