2015-05-20
1895
ТЕМА 5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ
Расчет простых трубопроводов постоянного сечения
Простым называется трубопровод постоянного или переменного сечения, который не имеет ответвлений и в котором расход жидкости постоянный по длине (рис. 5.1).
Рисунок 5.1 – Простой трубопровод постоянного сечения
Исходными для гидравлического расчета трубопровода являются:
1) уравнение Бернулли:
; (5.1)
2) уравнение неразрывности:
; (5.2)
3) зависимость для определения потерь напора на трение по длине (Дарси-Вейсбаха):
; (5.3)
4) зависимость для определения потерь напора в местных сопротивлениях (Ю. Вейсбаха):
. (5.4)
При расчете простых трубопроводов встречаются следующие типовые задачи.
Задача 1. Требуется определить расход жидкости 
при заданных геометрических размерах трубопровода (
, 
, 
), отметках точек (
и 
), давлениях (
и 
) и местных сопротивлениях (
).
Из уравнения Бернулли, которое вследствие постоянства скоростей по длине, принимает вид
, (5.5)
способом последовательных приближений находят:
. (5.6)
(коэффициент 
в общем случае зависит от числа Рейнольдса, а значит и от скорости).
Первое приближение. Предполагают вначале, что потери напора по длине отвечают квадратичной области сопротивления, при которой коэффициент определяется по формуле Б.Л. Шифринсона (4.9).
Подставив значение коэффициента в формулу (5.6), определяют среднюю скорость в трубе. Для проверки соответствия, принятой в первом приближении квадратичной области сопротивления, подсчитываются число 
. Если окажется, что 
, то предположение о том, что область сопротивления квадратичная, подтвердилось, и тогда первое приближение является окончательным, последующие приближения будут не нужны.
Затем находят расход жидкости 
.
Если окажется, что 
, то расчет ведется во втором приближении для доквадратичной области сопротивления по числу , полученному расчетами в первом приближении. Коэффициент определяют по формуле А.Д. Альтшуля (4.8). Далее подсчитывается 
и .
Если окажется, что 
, то необходимо продолжить расчет в третьем приближении для области сопротивления, отвечающей гидравлически гладким руслам. Расчет ведется по аналогии с предыдущими приближениями.
Задача 2. Заданы: расход жидкости , геометрические размеры трубопровода (, , ), отметки точек ( и ), местные сопротивления () и давление в конечном сечении трубопровода . Требуется найти давление в начальном сечении трубопровода .
Сначала определяют скорость жидкости, число Рейнольдса, область гидравлического сопротивления, коэффициент гидравлического трения и потери напора:
(5.7)
Из уравнения (5.5) находят давление .
Задача 3. Определить диаметр трубопровода, при котором расход жидкости равен , если заданы давления и , отметки и , местные сопротивления (), длина трубопровода и шероховатость его стенок .
Поскольку в левую часть уравнения (5.5) входят заданные величины, а правая часть его является функцией диаметра, то он может быть найден из этого уравнения подбором.
