Любой сифонный трубопровод работает под разряжением.

И хотя его работа описывается теми же уравнениями, что и работа трубопровода с неустановившимся течением (самотечный трубопровод) –формулы 1.35 – 1.41, существует одно весьма существенное отличие.

Давление в наиболее высоко расположенной точке «С» не должно опускаться ниже давления насыщения, иначе жидкость закипит, образующиеся газовые пузыри перекроют сечение трубопровода и перелив жидкости прекратится сам по себе.

Давление в наиболее высоко расположенной точке «С» может быть определено по формуле:

              (1.79)

где:

  Р_А– давление в ёмкости «А»;

   – текущее значение разности геодезических отметок наиболее высоко расположенной точки «С» и уровня жидкости в ёмкости «А»;

   – текущее значение разности геодезических отметок уровней жидкости в ёмкостях «А» и «В».

Как бы с течением времени не менялся режим течения жидкости в сифонном трубопроводе, в любой момент времени должно выполняться неравенство:

где:

 – давление насыщения.

Поскольку, с течением времени, Р_суменьшается (вследствие роста величины )  и начинает всё более приближаться к  , на практике рекомендуется искусственно увеличивать ,например, прикрывая задвижку на нисходящем участке трубопровода.

Но даже при соблюдении всех вышеперечисленных условий, часть жидкости в сифонном трубопроводе всё равно испаряется, образуя многочисленные мелкие пузырьки, существенно повышающие вязкость перекачиваемой среды.

В результате гидравлического расчета, полученные результаты оказываются заниженными на 15 – 20 %.

Поэтому приходится либо искусственно завышать полученные результаты, либо осуществлять сам расчет по совершенно иной методике, предназначенной для двухфазных систем (см. ниже).

Проиллюстрируем раздел 1.4.1.  решением типичной задачи.

Задача 8.

Товарную нефть плотностью 910 кг/м³ из НГДУ планируется направлять потребителям железнодорожным транспортом.

Налив ж/д цистерн будет осуществляться с эстакады «Э» из заглублённого резервуара «Р», в котором автоматически поддерживается постоянный уровень нефти, равный 4 м.

Разность геодезических отметок днища резервуара и подъездных путей 6м. Расстояние от оси раздаточного патрубка резервуара до его днища 1 м. Разность геодезических отметок уровня нефти в максимально наполненной цистерне и подъездных путей 4 м.

Определить максимально возможную высоту эстакады «Э», если давление насыщения стабильной нефти 0,02 МПА, а потерями напора на трение в разливочных шлангах можно пренебречь.

Давление в резервуаре «Р» и цистерне «Ц» атмосферное, а уровень нефти в резервуаре находится на 1 м ниже уровня земли.

Рис.1.13.

hн

hэ

Ц

hц

h2

h1

hд

Э

Р

Систематизируем исходные данные и переведём их в систему СИ, составив соответствующую схему трубопровода:

 

Дано:                    СИ:

hэ- ?

 h_н= 4 м                                                Все остальные величины уже     

 h_д  = 6 м                                                    находятся в системе СИ.

 h_ц  = 4 м

 h₁  = 1 м

 h₂  = 1 м          

 ρ= 910 кг/м³

 Р_нас.= 0,02 МПа Р_нас. = 20000 Па

        Р_Р= 1 атм.           Р_Р= 100000 Па

        Р_ц= 1 атм.           Р_ц= 100000 Па      

                   

 

Как известно, для устойчивой работы данной системы, давление в максимально высокой точке эстакады  должно быть больше (Р_нас.).

Примем, что:

 

Но, согласно формулы, (1.79):

или, согласно данным задачи:

где:

   = ;

  Р_А = Р_Р;

   = ;

   =

Откуда:

=

             

Трубопроводы с кавитацией

Кавитация – это сложный комплекс явлений, происходящих в движущейся жидкости при резком изменении давления.

Если по каким – либо причинам в неком месте трубопровода давление резко упадёт ниже давления насыщения, то в двигающейся жидкости появятся пузырьки, заполненные парами этой жидкости.

Если при дальнейшем движении жидкости давление вновь станет выше давления насыщения, пузырьки резко схлопываются, порождая ударную волну, способную вырвать из тела трубопровода кусок металла.

Подобные явления наблюдаются, например, на приоткрытых задвижках, рабочих колесах центробежных насосов, штуцерах и т.п., где вследствие резкого возрастания скорости жидкости, например, из – за мгновенного сужения свободного сечения в приоткрытой задвижке, происходит, соответственно, мгновенное снижение давления, которое после прохождения данного устройства существенно восстанавливается, в следствие понижения скорости течения.

В результате кавитации оборудование быстро изнашивается и выходит из строя.

Рассмотрим простейший случай возникновения кавитации при резком сужении трубопровода на коротком участке.

F2

F2

F1

F1

Р1

Р2

Р3

Схема участка трубопровода с кавитацией

Рис.1.14.

 

 

В этом случае, давление в самом узком сечении трубопровода (Р₂) можно рассчитать по уравнению (1.80):

                    (1.80)

Если окажется, что:

то возникновение явления кавитации становится неизбежным.

Однако, при осуществлении практических расчетов использование формулы (1.80) часто бывает крайне неудобно.

В сомом деле, ну как в приоткрытой задвижке определить величину свободного сечения (F₂) ?

Гораздо проще осуществлять расчет трубопроводов сравнивая так называемое число кавитации  с критическим числом кавитации .

Если окажется, что:

 

то возникновение явления кавитации становится неизбежным.

Числа кавитации определяются по формулам (1.81) и (1.82)

                              (1.81)

                                 (1.82)

где:

  ξ– гидравлический коэффициент местного сопротивления (см. раздел 1.1.1.).

Потери напора на местном сопротивлении при наличии кавитации могут быть определены по формуле (1.83):

                         (1.83)

 

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 495; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!