2020-01-14
599
Распределительные водопроводные сети бывают:
разомкнутые, или тупиковые, состоящие из магистрали и отдельных ветвей;
замкнутые, или кольцевые, состоящие в общем случае из ряда замкнутых колец. При расчете распределительных сетей могут в практике встретиться следующие два случая:
расчет новой сети, когда отсутствует заранее заданный напор в начальном пункте (отметка уровня воды в водонапорной башне);
расчет сети с заданным напором в голове системы (старая сеть), что имеет место при подключении сети к уже имеющемуся водонапорному баку или существующему трубопроводу.
В данной работе приводится методика расчета разомкнутой водопроводной сети. Расчет кольцевой сети будет рассматриваться при изучении специального курса сельскохозяйственного водоснабжения.
1-й случай. Исходными данными для расчета сети являются: длины отдельных участков сети, расходы в узловых точках сети и непрерывной раздачи, отметки заложения оси трубопровода в узловых точках, материал трубопровода и так называемые свободные напоры Нсв, равные разности отметок пьезометрической линии и оси трубопровода в узловых точках системы. Величина необходимого свободного напора зависит от объекта, который обеспечивается водой, и устанавливается на основании нормативных документов. При расчете сети обязательным является условие, чтобы фактические свободные напоры в узловых точках были больше или равнялись заданным, т.е. Нсв ³ Ндопсв.
|
|
|
В начале расчета выбирается магистральная линия, которая должна соединять водонапорную башню с одним из конечных узлов. Она имеет обычно наибольшую длину, по ней проходит больший расход, чем по другим намечаемым основным линиям. Конечный узел, как правило, имеет наибольшую геодезическую отметку оси заложения трубопровода. Иногда для выбора магистральной линии приходится сравнивать различные варианты исходя из обязательного обеспечения подачи необходимых расходов и требуемых свободных напоров.
После выбора магистральной линии определяются расчетные расходы по зависимости (3.8) по всем участкам сети. При этом по указанным выше правилам учитывается наличие сосредоточенных и равномерно распределенных расходов. Затем переходят к определению диаметров отдельных участков магистральной линии, которые находятся по экономическим соображениям. Приближенно экономически наивыгоднейший диаметр трубопровода рекомендуется определять по зависимости (3.15). Для стальных трубопроводов, прокладываемых в центральных и западных районах Европейской части СНГ, приближенно экономически наивыгоднейший диаметр можно определять по предельным расходам, которые принимаются равными расчетным, из табл. 3.2.
|
|
|
По методике, описанной в п.3.1 (1-й тип), по уравнению (3.7) рассчитываются потери напора на каждом участке магистральной линии. По величинам свободных напоров в узловых точках и потерям напора определяются отметки пьезометрической линии в этих точках. Расчет обычно начинают вести с конца магистральной линии, т.е. узла n, в котором отметка пьезометрической линии
(3.22)
где 
– отметка заложения оси трубопровода в узле n;
– отметка пьезометрической линии в узле n.
Затем определяется отметка пьезометрической линии магистрали в узловой точке n–1:
(3.23)
где 
– потери напора на участке магистральной линии между узловыми точками n и n–1.
В такой последовательности определяются отметки пьезометрической линии для всех остальных узловых точек магистрали. Отметка пьезометрической линии водонапорной башни
(3.24)
а высота водонапорной башни
(3.25)
где 
– сумма потерь напора на всех участках магистральной линии;
– отметка оси трубопровода у водонапорной башни.
Затем проверяются свободные напоры для каждой узловой точки магистральной линии и если в какой-либо точке он оказался меньше допустимого, следует внести в расчеты коррективы, увеличив соответственно отметку пьезометрической линии в конце магистрали.
После расчета магистральной линии следует выполнить расчет ветвей, который сводится к определению диаметра каждой ветви при заданной ее длине, расчетном расходе и напоре. Последний определяется из условия
(3.26)
где 
– отметка пьезометрической линии в i-м узле магистрали, от которого отходит ветвь;
– отметка оси трубопровода в конце i-й ветви.
Методика определения диаметра трубопровода изложена в п. 3.1 (3-й тип).
2-й случай. Для данного случая, кроме исходных данных, описанных в 1-м случае, общий напор магистральной линии задан и определяется из условия
(3.27)
При известной суммарной длине магистральной линии средний гидравлический уклон ее определится по выражению
(3.28)
где 
– суммарная длина магистральной линии.
При известных Jср и расчетных расходах Qi на участках магистральной линии по формуле (3.3) вычисляются значения расходных характеристик ki для каждого ее участка. Каждому вычисленному значению ki соответствует определенный диаметр di трубы участка магистрали. Однако этот диаметр лишь в редких случаях совпадает со стандартным диаметром труб, выпускаемых промышленностью. Чаще всего оказывается, что
d1 < di < d2, (3.29)
где d1 – ближайший меньший диаметр стандартной трубы с расходной характеристикой k1 < ki;
d2 – ближайший больший диаметр стандартной трубы с расходной характеристикой k2 > ki.
Если все участки магистральной линии запроектировать из труб с d1 < di, то фактические потери напора окажутся больше, чем заданные Н, что недопустимо, хотя в этом случае стоимость ее будет минимальной. Если же все участки магистрали запроектировать из труб с d2 > di, то фактические потери напора окажутся меньше, чем заданные Н и стоимость ее будет максимальной. В этом случае имеющийся напор Н не будет использован полностью, что не рекомендуется. Поэтому следует на одних участках магистральной линии принимать трубы с d1 < di, а на других – d2 > di, так чтобы в общем итоге иметь вариант, при котором наилучшим образом используется заданный напор Н. Такой подбор диаметров труб магистральной линии обеспечит ее минимальные затраты материала.
|
|
|
Расчет ветвей распределительной сети, а следовательно, и расчетных напоров выполняется аналогично, как в 1-м случае.
Более подробно методику гидравлического расчета разомкнутых водопроводных сетей рассмотрим на примерах.
Пример 3.2. Для расчетной схемы, показанной на рис. 3.2, выполнить гидравлический расчет разомкнутой водопроводной сети, являющейся составной частью проектируемой автономной системы сельскохозяйственного водоснабжения.
Определить экономически наивыгоднейшие диаметры труб из условия пропуска расчетных расходов и обеспечения свободного напора в узловых точках Нсв = 12,0 м, а также отметку уровня воды в водонапорной башне или пьезометрического напора в гидроаккумуляторе водоподъемной установки.
Расчеты выполнить для условий, если трубы чугунные новые, базовые величины Q = 4,0 л/с и l = 150 м, отметки заложения оси трубопровода в узловых точках показаны на схеме (см. рис.3.2).
Решение. Для каждого участка водопроводной сети по зависимости (3.8) вычисляются расчетные расходы:
Рис. 3.2. Схема разомкнутой водопроводной сети.
QБА = 2Q + 3Q + 1,5Q + Q + 0,80Q + 1,2Q + 2,4Q = 11,9Q =
=11,9×4,0 = 47,6 л/с;
QAB = 2Q + 3Q + 1,5Q = 6,5Q = 6,5×4,0 = 26,0 л/с;
QВС = 2Q + 0,55×3Q = 3,65Q = 3,65×4,0 = 14,6 л/с;
QAD = Q + 0,8Q + 0,55×1,2Q = 2,46Q = 2,46×4,0 = 9,84 л/с;
QDE = Q = 4,0 л/с;
QAМ = 2,4Q = 2,4×4,0 = 9,6 л/с.
По указанным ранее критериям выбирается магистральная линия водопроводной сети. Для данной схемы ею может быть линия БАВС или БАDЕ, которые имеют соответственно длину l Б-С = 4 l = 4×150 = = 600 м и l Б-Е = 4,2 l = 4,2×150 = 630 м. Из вышеприведенных расчетов видно, что по участкам линии АВС проходят значительно большие по величине расчетные расходы, чем по линии АDE (см. рис.3.2). Из расчетной зависимости (3.7) видно, что потери напора по длине потока зависят от расчетного расхода во второй степени. Поэтому является очевидным, что они на линии АВС будут большими, чем на линии ADE и за магистральную принимается линия БАВС.
|
|
|
Теперь по зависимости (3.15) рассчитываются экономически наивыгоднейшие диаметры труб по магистральной линии водопроводной сети и округляются до ближайших большего или меньшего стандартных диаметров согласно табл. 8 приложения:
принимается dBC = 150 мм;
принимается dAB = 150 мм;
принимается dБА = 200 мм,
где kэ – коэффициент, учитывающий материал трубопровода и экономические факторы, влияющие на строительство и эксплуатацию трубопровода. Принят согласно рекомендациям к формуле (3.15).
По формуле (3.7) рассчитываются потери напора на каждом участке магистральной линии. Так как для каждого участка трубопровода расчеты выполняются по одинаковой методике, то они приводятся в табличной форме (табл. 3.3).
Т а б л и ц а 3.3. Расчет потерь напора на участках магистральной линии
| Наименование участка | Расчетный расход Q, л/с | Диаметр трубы d, мм | Площадь сечения w, дм2·10 | Средняя скорость потока V, м/с | Квадратичная скорость Vкв, м/с | Поправочный коэффициент на зону сопротив-ления Q2 | Длина участка трубопровода l, м | Удельное сопротивление Акв, с2/л2 | Потери напора по длине hдл, м | Полные потери напора hтр, м |
| БА | 47,6 | 200 | 31,416 | 1,52 | 3,10 | 1,135 | 300 | 0,00647 | 4,99 | 5,49 |
| АВ | 26,0 | 150 | 17,671 | 1,47 | 2,95 | 1,146 | 315 | 0,02957 | 7,22 | 7,94 |
| ВС | 14,6 | 150 | 17,671 | 0,83 | 2,95 | 1,270 | 285 | 0,02957 | 2,28 | 2,51 |
Зная величину потерь напора, по формуле (3.23) определяют отметки пьезометрической линии магистрали в узловых точках:
Тогда высота водонапорной башни составит
или пьезометрический напор в гидроаккумуляторе водоподъемной установки
рБ = rgHБ = 1000 × 9,81 × 25,94 = 254,5 кПа.
Теперь определим диаметры труб тупиковых линий. Предварительно рассмотрим тупиковую линию АМ. Определим для нее величину напора
и гидравлический уклон
JАМ = НАМ/ l AМ = 10,95/(1,8×150) = 0,0406.
Из формулы (3.6) определяется расчетная расходная характеристика:
Из табл. 8 приложения для чугунных новых труб для данной расходной характеристики соответствует больший стандартный диаметр d1 = 100 мм и меньший – d2 = 75 мм.
Для достижения минимальной массы труб тупиковую линию АМ выполним из двух вышеуказанных диаметров. Длину трубы диаметром d1 = 100 мм определим по зависимости (3.9):
Длину трубы диаметром d2 = 75 мм определим по зависимости (3.10)
Для контроля проверим общую длину трубопровода тупиковой линии АМ:
l АМ = l АМ1 + l АМ2 = 215 + 55 = 270 м,
что соответствует действительной длине и указывает на достоверность расчета.
Теперь выполним расчет тупиковой линии ADE. Определим для нее также величину напора
и средний гидравлический уклон
Из формулы (3.6) определим расчетные расходные характеристики для каждого участка тупиковой линии ADE:
Из табл. 8 приложения для чугунных новых труб для данных расходных характеристик соответствуют больший и меньший стандартные диаметры труб для каждого участка тупиковой линии ADE:
участок DE d1 = 100 мм и d2 = 75 мм;
участок АD d1 = 125 мм и d2 = 100 мм.
По формуле (3.7) рассчитаем потери напора на каждом участке тупиковой линии ADE для каждого диаметра. Расчеты выполняются в табличной форме (табл. 3.4).
Анализ потерь напора на участках тупиковой линии ADE (см. табл. 3.4) показывает, что на участке АD диаметр трубы должен быть dАD = 125 мм, а на участке DE – dDE = 100 мм. Сочетание других диаметров труб на тупиковой линии дают большую величину, чем действующий напор НА-Е = 9,55 м.
Т а б л и ц а 3.4. Расчет потерь напора на участках тупиковой линии АDE
| Наименование участка | Расчетный расход Q, л/с | Диаметр трубы d, мм | Площадь сечения w, дм2·10 | Средняя скорость потока V, м/с | Квадратичная скорость Vкв, м/с | Поправочный коэффициент на зону сопротив-ления Q2 | Длина участка трубопровода l, м | Удельное сопротивление Акв, с2/л2 | Потери напора по длине hдл, м | Полные потери напора hтр, м |
| AD | 9,84 | 125 | 12,272 | 0,80 | 2,88 | 1,28 | 360 | 0,07763 | 3,46 | 3,81 |
| 9,84 | 100 | 7,854 | 1,25 | 2,80 | 1,17 | 360 | 0,25316 | 10,32 | 11,36 | |
| DE | 4,0 | 100 | 7,854 | 0,51 | 2,80 | 1,42 | 270 | 0,25316 | 1,55 | 1,71 |
| 4,0 | 75 | 4,418 | 0,90 | 2,65 | 1,25 | 270 | 1,1672 | 6,30 | 6,93 |
Ответ: НБ = 25,94 м; dБА = 200 мм; dАВ = dВС = 150 мм;
dAD = 125 мм; dDE = 100 мм; d1АМ = 100 мм; d2АМ = 75мм; l AМ1 = 215 м; l АМ2 = 55 м.
Пример 3.3. Для расчетной схемы, показанной на рис. 3.3, выполнить гидравлический расчет разомкнутой водопроводной сети, являющейся составной частью проектируемой автономной системы сельскохозяйственного водоснабжения.
Определить диаметры труб из условия пропуска расчетных расходов и обеспечения свободного напора в узловых точках Нсв = 10,0 м, если свободный напор в пункте Б НсвБ = 25,0 м.
Расчеты выполнить для условий, если трубы стальные новые, базовые величины Q = 3,0 л/с и l = 120 м, отметки заложения оси трубопровода в узловых точках показаны на схеме (см. рис. 3.3).
Решение. Для каждого участка водопроводной сети по зависимости (3.8) вычисляются расчетные расходы:
Рис. 3.3. Схема разомкнутой водопроводной сети.
QБА = 2Q + 2,6Q + 1,5Q + Q + 1,2Q + 1,4Q + 0,8Q + 2Q = 12,5Q =
= 12,5 × 3,0 = 37,5 л/с;
QАБ = 2Q + 2,6Q + 1,5Q = 6,1Q = 6,1 × 3,0 = 18,3 л/с;
QBC = 2Q + 0,55 × 1,4Q + 2Q + 0,8Q = 5,77Q = 5,77 × 3,0 = 17,31 л/с;
QDE = Q = 3,0 л/с;
QDM = 0,8Q + 0,55×2Q = 1,9Q = 1,90 × 3,0 = 5,7 л/с.
По указанным ранее критериям выбирается магистральная линия водопроводной сети. Для данной схемы магистральной линией могут быть участки АВС, ADE и ADM.
Анализ этих участков водопроводной сети показывает, что линия АВС имеет наибольшую длину, т.е. l A-C = 5 l = 5×120 = 600м, и расчетные расходы по участкам. Поэтому для данной схемы за магистральную линию следует принять линию БАВС.
Для магистральной линии определим величину действующего напора
НБ-С = ÑпБ – ÑпС = (ÑоБ + НсвБ) – (ÑоС + Нсв) =
= (46,0 + 25,0) – (44,2 + 10,0) = 16,8 м
и средний гидравлический уклон
.
Из формулы (3.6) определяются расчетные расходные характеристики для каждого участка магистральной линии:
Из табл. 8 приложения для стальных новых труб по данным расходным характеристикам принимаются большие и меньшие стандартные диаметры труб:
участок БА d1 = 200 мм и d2 = 150 мм;
участок АВ d1 = 150 мм и d2 = 125 мм;
участок ВС d1 = 125 мм и d2 = 100 мм.
По формуле (3.7) рассчитываются потери напора на каждом участке магистральной линии для большего и меньшего диаметров труб. Так как расчеты выполняются для каждого участка по одинаковой методике, то они ведутся в табличной форме (табл. 3.5).
Т а б л и ц а 3.5. Расчет потерь напора на участках магистральной линии
| Наименование участка | Расчетный расход Q, л/с | Длина участка трубопровода l, м | Диаметр трубы d, мм | Площадь сечения w, дм2·10 | Средняя скорость потока V, м/с | Квадратичная скорость Vкв, м/с | Поправочный коэффициент на зону сопротив-ления Q2 | Удельное сопротивление Акв, с2/л2 | Потери напора по длине hдл, м | Полные потери напора hтр, м |
| БА | 37,5 | 300 | 200 | 31,416 | 1,19 | 3,50 | 1,080 | 0,00631 | 2,87 | 3,02 |
| 150 | 17,671 | 2,12 | 3,35 | 1,036 | 0,02881 | 12,59 | 13,22 | |||
| АВ | 18,3 | 240 | 150 | 17,671 | 1,04 | 3,35 | 1,095 | 0,02881 | 2,54 | 2,66 |
| 125 | 12,272 | 1,49 | 3,28 | 1,065 | 0,07548 | 6,46 | 6,78 | |||
| ВС | 10,29 | 360 | 125 | 12,272 | 0,84 | 3,28 | 1,114 | 0,07548 | 3,20 | 3,36 |
| 100 | 7,854 | 1,31 | 3,20 | 1,075 | 0,24624 | 10,09 | 10,59 |
На основании вычисленных потерь напора на участках магистральной линии определяются их диаметры труб. Для этого берутся различные, наиболее приемлемые из условия потерь напора варианты сочетания диаметров труб по магистральной линии (табл. 3.6).
Т а б л и ц а 3.6. Определение диаметра труб на участках магистральной линии
| Наименование участка | Диаметр труб d, мм | Потери напора при сочетании диаметра труб на участках магистральной линии | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| БА | 200 | 3,02 | 3,02 | – | 3,02 | 3,02 | – |
| 150 | – | – | 13,22 | – | – | 13,22 | |
| АВ | 150 | 2,66 | – | 2,66 | 2,66 | – | – |
| 125 | – | 6,78 | – | – | 6,78 | 6,78 | |
| ВС | 125 | 3,36 | 3,36 | 3,36 | – | – | 3,36 |
| 100 | – | – | – | 10,59 | 10,59 | – | |
| Сумма потерь напора по варианту сочетания Н, м | 9,04 | 13,16 | 19,24 | 16,27 | 20,39 | 23,36 | |
За расчетный принимается вариант, в котором наилучшим образом используется величина расчетного напора НБ-С = 16,8 м по магистральной линии. Как видно из табл. 3.6, этому условию соответствует четвертый вариант, при котором диаметры труб на участках магистральной линии принимаются за расчетные: dБА = 200 мм; dАВ = 150мм; dBC = 100 мм.
Определив диаметры труб магистральной линии, а, следовательно, и потери напора, по формуле (3.23) вычисляются отметки пьезометрической линии магистрали в узловых точках:
Свободный напор в узловой точке С составит
что несколько больше требуемого Нсв = 10,0 м.
Теперь выполним расчет тупиковых линий по направлению АД. Так как они расходятся по двум линиям, т.е. DE и DM (см. рис. 3.3), то в этом случае тупиковые линии делятся на первый и второй порядок. Выбор тупиковой линии первого порядка производится аналогично, как и магистральной линии. Из расчетной схемы (см. рис. 3.3) видно, что тупиковой линией первого порядка является линия ADM, расчет которой выполняется в первую очередь.
Определим для нее величину действующего напора
и средний гидравлический уклон по линии
Из формулы (3.6) определим расчетные расходные характеристики для каждого участка тупиковой линии ADM:
Из табл. 8 приложения для стальных новых труб для данных расходных характеристик определяют больший и меньший стандартные диаметры труб для каждого участка тупиковой линии ADM:
участок AD d1 = 125 мм и d2 = 100 мм;
участок DM d1 = 100 мм и d2 = 75 мм.
По формуле (3.7) рассчитываются потери напора на каждом участке тупиковой линии ADM для каждого диаметра. Так как расчеты выполняются по одной методике, то они ведутся в табличной форме (табл. 3.7).
Т а б л и ц а 3.7. Расчет потерь напора на участках тупиковой линии
| Наименование участка | Расчетный расход Q, л/с | Длина участка трубопровода l,м | Диаметр трубы d, мм | Площадь сечения ω, дм2·10 | Средняя скорость потока v, м/с | Квадратичная скорость vкв, м/с | Поправочный коэффициент на зону сопротивления Q2 | Удельное сопротив- ление Акв, с2/л2 | Потери напора по длине hдл, м | Полные потери напора hтр, м |
| АД | 17,31 | 180 | 125 | 12,272 | 1,41 | 3,28 | 1,070 | 0,07548 | 4,36 | 4,57 |
| 100 | 7,854 | 2,20 | 3,20 | 1,034 | 0,24624 | 13,73 | 14,42 | |||
| ДМ | 5,7 | 240 | 100 | 7,854 | 0,73 | 3,20 | 1,132 | 0,24624 | 2,17 | 2,28 |
| 75 | 4,418 | 1,29 | 3,00 | 1,075 | 1,1337 | 9,50 | 9,98 |
Анализ потерь напора на участках тупиковой линии ADM (см. табл. 3.7) показывает, что на участке AD диаметр трубы должен быть dAD = 125 мм, а на участке DM – dDM = 100мм. Сочетания других диаметров труб на тупиковой линии дают общие потери напора значительно большую величину, чем действующий напор НА-М = 13,08 м.
Теперь рассчитаем тупиковую линию второго порядка DE, для чего определим величину действующего напора
и гидравлический уклон
Из формулы (3.6) определим расчетную расходную характеристику
Для данной расходной характеристики из табл.8 приложения для стальных новых труб принимается больший d1=75 мм и меньший d2=50 мм диаметры труб.
Для достижения минимальной массы труб тупиковую линию DE выполним из двух вышеуказанных диаметров. Длину трубы диаметром d1=75 мм определим по зависимости (3.9):
Длину трубы диаметром d2 = 50 мм определим по зависимости (3.10):
где 
– удельные сопротивления для труб соответственно диаметром d1 = 75 мм и d2 = 50 мм.
Для контроля проверим общую длину трубопровода тупиковой линии DE:
что соответствует действительной длине и указывает на достоверность расчета.
Ответ: dБА= 200 мм; dАБ= 150 мм; dBC= 100 мм; DАD= 125 мм;
dDM= 100 мм; d1DE= 75 мм; l DE1= 79 м; d2DE= 50 мм; l DE= 137м.
Более полно решение задач по этой теме приводится в литературе [3,c.99–127; 4, с.113–137].
Приложение
Т а б л и ц а 1. Плотность и удельный вес жидкости
| Жидкость | t, ºC | r, кг/м3 | g, Н/м3 |
| Алкоголь (безводный) | 20 | 795 | 7799 |
| Бензин | 15 | 680–740 | 6671–7259 |
| Вода: дистиллированная | 4 | 1000 | 9810 |
| морская | 4 | 1020–1030 | 10006–10104 |
| Глицерин (безводный) | 15 | 1270 | 11772 |
| Керосин | 15 | 790–820 | 7750–8044 |
| Масло: машинное | 20 | 898 | 8809 |
| смазочное | 15 | 890–960 | 8731–9418 |
| соляровое | 15 | 880–890 | 8633–8731 |
| трансформаторное | 20 | 887–896 | 8701–8790 |
| Молоко цельное | 20 | 1029 | 10094 |
| Нефть натуральная | 15 | 700–900 | 6867–8829 |
| Пиво | 15 | 1040 | 10202 |
| Ртуть | 20 | 13546 | 132886 |
| Серная кислота (87 %) | 15 | 1800 | 17658 |
| Спирт этиловый | 15–18 | 790 | 7750 |
| Чугун расплавленный | 1200 | 7000 | 68670 |
Т а б л и ц а 2. Кинематическая вязкость n, Ст (см2/с) пресной воды
| t, ºC | n | t, º C | n | t, ºC | n |
| 1 | 0,017321 | 11 | 0,012740 | 22 | 0,009892 |
| 2 | 0,016740 | 12 | 0,012396 | 24 | 0,009186 |
| 3 | 0,016193 | 13 | 0,0126067 | 26 | 0,008774 |
| 4 | 0,015676 | 14 | 0,011756 | 28 | 0,008394 |
| 5 | 0,015188 | 15 | 0,011453 | 30 | 0,008032 |
| 6 | 0,014726 | 16 | 0,011177 | 35 | 0,007251 |
| 7 | 0,014289 | 17 | 0,010888 | 40 | 0,006587 |
| 8 | 0,013873 | 18 | 0,010617 | 45 | 0,006029 |
| 9 | 0,013479 | 19 | 0,010356 | 50 | 0,005558 |
| 10 | 0,013101 | 20 | 0,010105 | 60 | 0,004779 |
Т а б л и ц а 3. Кинематическая вязкость некоторых жидкостей
| Жидкость | t,ºC | n, Ст (см2/с) |
| Бензин | 18 | 0,0065 |
| Глицерин: | ||
| 50%-ный водный раствор | 20 | 0,0598 |
| 86%-ный водный раствор | 20 | 1,0590 |
| Дизельное топливо (ГОСТ 305–82) | 20 | 0,018–0,060 |
| Керосин | 18 | 0,025 |
| Мазут топочный (ГОСТ 1058–75) | 80 | 0,438–1,18 |
| Нефть: | ||
| легкая | 18 | 0,250 |
| тяжелая | 18 | 1,400 |
| Масло: | ||
| авиационное ИС-20С | 50 | 1,520 |
| МС-20 | 50 | 1,510 |
| автотракторное АК-15 | 50 | 1,24 |
| для гидравлических систем АМГ-10 | 50 | 0,11 |
| индустриальное И-20 | 50 | 0,18 |
| И-45 | 50 | 0,42 |
| Ртуть | 15 | 0,0011 |
| Скипидар | 16 | 0,0183 |
| Спирт этиловый безводный | 20 | 0,0151 |
| Сталь жидкая (0,3 % С) | 1550 | 0,0037 |
Т а б л и ц а 5. Значения высоты выступов шероховатости D и коэффициента шероховатости n*
| № п.п. | Характеристика поверхности труб | D, мм | n |
| Цельнотянутые трубы | |||
| 1. | Новые стальные | 0,02–0,10 | 0,010 |
| 2. | Стальные для водяных систем отопления | 0,20 | 0,011 |
| 3. | Стальные нефтепроводы для средних условий эксплуатации | 0,20 | 0,011 |
| 4. | Стальные водопроводные, находящиеся в эксплуатации | 1,20–1,50 | 0,014 |
| Чугунные трубы | |||
| 5. | Новые | 0,25–1,00 | 0,012 |
| 6. | Водопроводные, бывшие в эксплуатации | 1,40 | 0,014 |
| 7. | Бывшие в эксплуатации, корродированные | 1,00–1,50 | 0,013 |
| 8. | Со значительными отложениями | 2,00–4,00 | 0,020 |
| Бетонные, асбестоцементные и другие трубы | |||
| 9. | Бетонные трубы при хорошей поверхности с затиркой | 0,30–0,80 | 0,012 |
| 10. | Железобетонные трубы | 2,50 | 0,017 |
| 11. | Асбестоцементные трубы, новые | 0,05–0,10 | 0,010 |
| 12. | Асбестоцементные трубы, бывшие в эксплуатации | 0,60 | 0,012 |
| 13. | Цементные трубы при необработанной поверхности | 1,00–2,00 | 0,015 |
| 14. | Трубы из чистого стекла | 0,002–0,01 | 0,009 |
*Данные взяты из Справочника по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик М.– Л.: Госэнергоиздат, 1960.
Т а б л и ц а 6. Значения условных проходов d и расчетных внутренних диаметров dр труб из различных материалов
| Трубы стальные водогазо- проводные ГОСТ 3262–75 | Трубы стальные электросварные ГОСТ 10704–76 | Трубы чугунные напорные ГОСТ 9583–75, ГОСТ 21053–75 | Трубы асбестоцемент- ные напорные ГОСТ 539–73 | Трубы пластмассовые напорные ГОСТ 18599–73 | |||||
| Класс ЛА | Класс А | ВТ 3, ВТ 6, ВТ 9 | ВТ 12 | Тип Т | |||||
| d,мм | dp,мм | d,мм | dp,мм | dр,мм | dp,мм | dр,мм | dp,мм | d,мм | dp,мм |
| 6 | 5,2 | 50 | 64 | 51,6 | 50 | 10 | 8,2 | ||
| 8 | 8,1 | 60 | 70 | – | – | 12 | 10,0 | ||
| 10 | 11,6 | 75 | 83 | 66,6 | 75 | 16 | 14,0 | ||
| 15 | 14,7 | 80 | 95 | 82,6 | – | 20 | 18,0 | ||
| 20 | 20,2 | 100 | 114 | 102,0 | 100 | 25 | 22,7 | ||
| 25 | 26,1 | 125 | 133 | 127,2 | 119 | 32 | 29,1 | ||
| 32 | 34,9 | 150 | 158 | 152,4 | 141 | 135 | 40 | 36,3 | |
| 40 | 40,0 | 175 | 170 | – | – | – | 50 | 45,4 | |
| 50 | 52,0 | 200 | 209 | 202,6 | 189 | 181 | 63 | 57,2 | |
| 65 | 66,5 | 250 | 260 | 253,0 | 235 | 228 | 75 | 68,1 | |
| 80 | 79,5 | 300 | 311 | 304,4 | 279 | 270 | 90 | 81,8 | |
| 90 | 92,3 | 350 | 363 | 352,4 | 322 | 312 | 110 | 100,0 | |
| 100 | 104,0 | 400 | 412 | 401,4 | 368 | 356 | 140 | 127,2 | |
| 125 | 130,0 | 450 | 466 | 450,6 | – | – | 160 | 145,4 | |
| 150 | 155,0 | 500 | 516 | 500,8 | 456 | 441 | 180 | 163,0 | |
| 600 | 616 | 600,2 | 200 | 181,4 | |||||
| 700 | 706 | 699,4 | 225 | 203,8 | |||||
| 800 | 804 | 799,8 | 250 | 221,5 | |||||
| 900 | 904 | 899,2 | 280 | 253,6 | |||||
| 1000 | 1004 | 998,4 | Тип С | 315 | 285,0 | ||||
| 1200 | 1202 | 1199,2 | 355 | 321,0 | |||||
| 1400 | 1400 | 400 | 361,0 | ||||||
| 1500 | 1500 | 450 | 406,0 | ||||||
Т а б л и ц а 7. Коэффициенты истечения для разных насадков.
|
Тип насадка | Значения коэффициентов | |||
| сжатия e | расхода m | скорости j | потерь x | |
Внешний цилиндрический
| 1,00 | 0,82 | 0,82 | 0,50 |
Внутренний цилиндрический
| 1,00 | 0,71 | 0,71 | 1,00 |
Коноидальный (сопло)
| 1,00 | 0,97 | 0,97 | 0,06 |
Конически сходящийся при угле конусности
q = 13о24¢
| 0,98 | 0,94 | 0,96 | 0,07 |
Конически расходящийся при угле конусности q = 5–7о
| 1,00 | 0,45–0,50 | 0,45–0,50 | 4,0–3,0 |
Комбинированный при угле конусности q = 5о30¢ и степени расширения n = w/w1 = 8,7
| 1,00 | 2,40* | 0,27 | 12,8 |
* Рассчитано по площади w1.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ш т е р е н л и х т Д. В. Гидравлика / Д.В. Штеренлихт. М.: Энергоатомиздат, 2004. 640 с.: ил.
2. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М. Башта и др. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1982. 423 с.
3. Примеры расчетов по гидравлике / А.Д. Альтшуль и др. М.: Стройиздат, 1976. 255 с.: ил.
4. Примеры гидравлических расчетов / А.И. Богомолов и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1977. 526 с.: ил.
5. В и л ь н е р Я. М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Я.М Вильнер, Я.Т. Ковалев, Б.Б. Некрасов. Минск: Вышэйш. шк., 1985. 382 с.: ил.
6. Справочник по гидравлическим расчетам / под ред. П.Г. Киселева. 5-е изд. М.: Энергия, 1974. 313 с.: ил.
7. И д е л ь ч и к И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. М.: Машиностроение, 1975. 559 с.: ил.
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение......................................................... | 3 |
| 1. Равновесие жидкости, давление на поверхности ее ограждающие и на тела в нее погруженные...................................................... | 4 |
| 1.1. Равновесие однородной несжимаемой жидкости относительно Земли. | 4 |
| 1.2. Относительный покой (равновесие) жидкости..................... | 8 |
| 1.3. Сила давления покоящейся жидкости на плоские поверхности....... | 11 |
| 1.4. Сила давления покоящейся жидкости на криволинейные поверхности | 25 |
| 1.5. Простые гидравлические машины............................... | 31 |
| 1.6. Плавание тел в жидкости и их остойчивость...................... | 33 |
| 1.7. Указания к решению задач..................................... | 37 |
| 2. Гидравлический расчет потоков при истечении жидкости из отверстий, насадков и коротких трубопроводов. Гидравлический удар в трубопроводе..... | 38 |
| 2.1. Уравнение Бернулли. Определение потерь удельной энергии в потоке | 38 |
| 2.2. Типы задач при гидравлическом расчете трубопроводов............ | 43 |
| 2.3. Методики гидравлического расчета гидравлически коротких трубопровод........................................................... | 44 |
| 2.4. Задачи первого типа........................................... | 46 |
| 2.5. Задачи второго типа........................................... | 49 |
| 2.6. Задачи третьего типа.......................................... | 55 |
| 2.7. Истечение жидкости через отверстия и насадки при постоянном и переменном напорах.................................................. | 60 |
| 2.8. Гидравлический удар в напорном трубопроводе................... | 68 |
| 2.9. Указания к решению задач..................................... | 72 |
| 3. Гидравлический расчет длинных трубопроводов и разомкнутых водопроводных сетей................................................... | 74 |
| 3.1.Гидравлический расчет простого длинного трубопровода........... | 74 |
| 3.2. Расчет экономически наивыгоднейшего диаметра трубопровода..... | 77 |
| 3.3. Гидравлический расчет длинных трубопроводов при последовательном и параллельном соединениях труб разных диаметров................ | 80 |
| 3.4. Расчет разомкнутых водопроводных сетей........................ | 89 |
| Приложение....................................................... | 103 |
| Литература........................................................ | 114 |
У ч е б н о е и з д а н и е
