Зависимость потребных напоров от расхода жидкости в трубопроводе
ОП.05. Основы гидравлики и теплотехники
Урока)
Гр. 5. Основы гидравлики и теплотехники
Преподаватель: Рыжонкова С.А.
Адрес электронной почты: ryzhonkovasvetlana@yandex.ru
Тема: Практическое занятие № 7 по теме: Изучение классификации трубопроводов и их гидравлический расчет
Цель: Изучить классификацию трубопроводов и их гидравлический расчет
Форма работы: индивидуальная, дистанционное обучение
Тип урока: Практическое занятие (2 урока)
Обеспечение занятий: калькулятор, линейки, карандаши, ручки, рабочая тетрадь.
Место проведения: индивидуальное, электронное обучение
Время проведения: 2 часа, (2 урока).
Практическая часть:
1. Простой трубопровод
2. Разветвленный трубопровод
3. Сложный трубопровод
4. Основное расчетное уравнение простого трубопровода
5. Модуль расхода
6. Основные расчетные задачи.
Методические указания к практической работе описание самой работы
1. Записать классификацию трубопроводов
2. Записать Основное расчетное уравнение простого трубопровода
3. Нарисовать рисунок 4.20
4. Записать что такое модуль расхода
5. Записать формулу Шези
6. Записать Основные расчетные задачи
7. Ответить на контрольные вопросы
Краткие теоретические сведения
Классификация трубопроводов и их гидравлический расчет.
Классификация трубопроводов.
Трубопроводы используются для транспортировки жидкостей, газов, а иногда и твердых тел к местам потребления.
|
|
|
Простым трубопроводом называют трубопровод постоянного диаметра, не имеющий ответвлений. К простым трубопроводам относятся отдельные участки трубопроводных сетей, в которых расход жидкости не меняется по длине. В отдельных случаях простой трубопровод может состоять из участков разного диаметра. Простые трубопроводы могут быть соединены между собой последовательно, параллельно или образовывать разветвленный трубопровод.
При последовательном соединении простых трубопроводов различной длины и разного диаметра, содержащих разные местные сопротивления, расход в каждом трубопроводе одинаков и равен расходу на входе и выходе.
При параллельном соединении нескольких простых трубопроводов расход в основной магистрали, т. е. до разветвления и после слияния, постоянен, а в параллельных трубопроводах, имеющих разные суммарные потери напора, различный.
Разветвленным трубопроводом называется совокупность нескольких трубопроводов, имеющих общее сечение — место разветвления труб (смыкание).
Сложными трубопроводами называются трубопроводы, состоящие из простых трубопроводов с последовательными и параллельными их соединениями или разветвлениями, в которых расход жидкости по длине переменный. Отдельные участки (отрезки) труб в целях рационального распределения жидкости от источника до потребителей объединяются в сети.
|
|
|
Трубопроводы и сети по принципу работы разделяются на напорные и безнапорные.
По геометрии расположения трубопроводов сети делятся на тупиковые и кольцевые.
В зависимости от рода транспортируемой среды и назначения трубопроводы и сети подразделяются на водопроводные, канализационные, газовые, воздуховоды, паропроводы, нефтепроводы, пульповоды и др.
Основное расчетное уравнение простого трубопровода.
Движение жидкости по трубопроводу обеспечивается за счет разности уровней энергии в начале и конце трубопровода, которая создается насосом, или благодаря разности уровней жидкости, или давлением газа.
Рассмотрим простой трубопровод постоянного сечения длиной l, диаметром d, расположенный произвольно в пространстве и содержащий ряд местных сопротивлений (рис. 4.20).
Скорость жидкости в сечениях 1—1 и 2— 2, расположенных на разных геометрических высотах (соответственно z1 и z2), вследствие постоянства диаметра d будет одинакова и равна ν. Избыточные давления жидкости в данных сечениях равны соответственно р1 и р2. Уравнение Бернулли для этих сечений
|
|
|
Скоростной напор в уравнение не входит, поскольку он одинаков для обоих сечений.
Приведем уравнение (4.37) к виду
и проанализируем полученную формулу.
Пьезометрическая высота р1/ρg называется потребным напором Hпотр. Если она задана, то ее называют располагаемым напором Hрасп.
Разность высот рассматриваемых сечении Δz = z2 – z1 называют геометрической высотой, а сумму Δz + z2/(ρg) = Hст – статическим напором, который можно представить как эквивалентную высоту.
Слагаемое Σh представляет собой сумму всех потерь напора в трубопроводе, которая является степенной функцией расхода Q:
(4.39)
где К — коэффициент, характеризующий гидравлическое сопротивление трубопровода; m — показатель степени, зависящий от режима течения.
При ламинарном течении для местных сопротивлений гидравлические потери можно выразить через эквивалентную длину lэкв трубопровода, на которой потери на трение эквивалентны потерям в местных сопротивлениях, и при вычислениях подставлять в формулу значение не фактической, а расчетной длины трубопровода lрасч = lфакт + lэкв.
|
|
|
При турбулентном течении потери напора с учетом формул (4.1) и (4.9).
где первое слагаемое — потери напора в местных сопротивлениях, а второе — потери напора на трение по длине трубопровода.
Hпотр = Hст + КQm.
Это основное уравнение для расчета простых трубопроводов. По нему можно построить кривую потребного напора, т. е. зависимость напора от расхода жидкости в трубе. Чем больше расход, тем больше потребный напор.
Зависимость потребных напоров от расхода жидкости в трубопроводе
При ламинарном течении график зависимости Hпотр = f(Q) представляет собой прямую линию (рис. 4.21, а), а при турбулентном течении — параболу с показателем степени m = 2 (рис. 4.21, б). Крутизна кривых потребного напора зависит от сопротивления трубопровода К, возрастает с увеличением длины и уменьшением диаметра и трубопровода, а также с увеличением местных гидравлических сопротивлений.
При ламинарном течении наклон прямой пропорционален вязкости жидкости. Значение статического напора Hст положительно в том случае, когда жидкость поднимается или движется в полость с повышенным давлением, и отрицательно, когда жидкость опускается или движется в полость с разрежением. Точка пересечения кривой потребного расхода с осью абсцисс при Hст = 0 (точка А) определяет расход при движении жидкости самотеком, т. е. только за счет разности геометрических высот. Потребный напор в этом случае равен нулю, так как давление в начале и конце трубопровода равно атмосферному. За начало трубопровода принимается свободная поверхность. В этом случае в основное уравнение трубопровода для потребного напора необходимо добавить динамический, или скоростной, напор ν2/2g. Иногда вместо кривой потребного напора пользуются так называемой характеристикой трубопровода, которая представляет собой зависимость суммарной потери напора (или давления) в трубопроводе от расхода:
(4.45)
Характеристика трубопровода представляет собой кривую потребного расхода, смещенную в начало координат, т. е. она совпадает с кривой потребного напора при Hст = 0 (трубопровод лежит в горизонтальной плоскости, а противодавление отсутствует).
Модуль расхода.
Для скорости потока при турбулентном движении жидкости Шези вывел формулу, которая называется его именем:
где С – коэффициент Шези; Rг – гидравлический радиус; iг — гидравлический уклон, т. е. потери напора на единицу длины трубопровода Коэффициент Шези С, являющийся функцией Rг, iг, Re и относительной шероховатости стенки Δ/r , определяется экспериментально. Для данной трубы постоянного сечения со значения С и Rг постоянны. В этом случае величина 
будет также постоянной. Величина 
называется расходной характеристикой, или модулем расхода. При iг = 1 Q = К', т. е. модуль расхода представляет собой расход жидкости при гидравлическом уклоне, равном единице.
Потери напора в трубопроводе могут быть подсчитаны по формуле
Модуль расхода К' определяется опытным путем. Его значения приводятся в гидравлических справочниках для различных труб в зависимости от их диаметра и шероховатости.
Основные расчетные задачи.
При расчете трубопроводов возможны три типа задач.
Первый тип задач: определение потребного напора Нпотр для обеспечения заданного потребного расхода Q жидкости через трубопровод заданных размеров.
Второй тип задач: определение расхода Q жидкости при заданных напоре и параметрах трубопровода.
Третий тип задач: определение диаметра трубопровода для данной жидкости по заданным расходу и располагаемому напору.
Контрольные вопросы
1. Для чего предназначены трубопроводы?
2. Что называется простым трубопроводом?
3. Как могут быть соединены между собой простые трубопроводы?
4. Что называется сложным трубопроводом?
5. Перечислить три типа задач при расчете трубопроводов?
Основные источники :
1. О.Н. Брюханов А.Т. Мелик-Аракелян В.И. Коробко
Основы гидравлики и теплотехники 2014 г.
Дополнительные источники:
Дата добавления: 2022-07-16; просмотров: 47; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!