механика жидкостей и газа. Тема Напорное движение в трубопроводах

• Название: Тема Напорное движение в трубопроводах
• Анкор: механика жидкостей и газа
• Дата: 18.09.2020
• Размер: 200.93 Kb.
• Имя файла: Tema_7.pptx
• Тип: Документы; #138558

Тема 7. Напорное движение в трубопроводах

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Санкт-Петербург 2020

Дисциплина:

Механика жидкости и газа

Преподаватель: Феськова Алина Яновна

Классификация трубопроводов

Короткие	Длинные
Трубопроводы, в которых преобладают местные потери (hм ≥ 5-10% от всех потерь) называют короткими. При их расчете учитываются и hм и hl.	Трубопроводы, в которых доля местных потерь мала (hм < 5-10%), называют короткими. При их расчете учитывается только hl.

Короткие трубопроводы

1) определение расхода через короткие трубопроводы:

Q = μω, где:

= (zн – zк) + ( ) – разность начального и конечного напоров,

z н , zк – отметка оси трубопровода,

– напор в начальном и конечном сечении трубопровода;

μ = – коэффициент расхода.

 

2) определение местных потерь в коротких трубопроводах:

hм = ζ = ζ ∙ S0м ∙Q2, где:

S0м= – удельное местное сопротивление.

 

Длинные трубопроводы

Виды трубопроводов

а) простые

d; Q = const

Н

К

Нн

Нк

б) сложные

1) с последовательным соединением

d

D

d

Нн

Нк

2) с параллельным соединением

Q1 , d1

Q2 , d2

Q3 , d3

Нн

Нк

Q

Q

3) кольцевые сети

Q

4) разветвленные тупиковые

Q1

Q3

Q2

Q4

5) комбинированные (кольцевые + тупиковые

Длинные трубопроводы: расход

Для сетей главными являются две характеристики:

расход Q и напор Н.

а) сосредоточенный (узловой) – Qn – это расход, отделяющийся или присоединяющийся в конкретной точке сети.

Виды расходов:

Q2

Q3

1

2

3

б) путевой (распределительный) – Qпут – это расход, отбираемый их трубопровода непрерывно: Qпут = q0 ∙ l, где: q0 – удельный путевой расход.

в) транзитный – это часть расхода трубопровода, предназначенная для снабжения жидкостью последующих участков сети.

Q2

Q3

1

2

3

Q

Q - Q2 = Q3

Q3 – узловой расход для участка 2-3 и транзитный для участка 1-2.

г) расчетный – тот, по которому ведется гидравлический расход:

• если путевой расход находится на рассматриваемом участке, а после него есть еще расходы, расчетный расход будет находиться как сумма расходов после рассматриваемого участка + путевой расход на этом участке, определяемый по формуле 0,55 ∙ q0 ∙ l.













• если путевой расход находится на рассматриваемом участке, а после него нет расходов, то расчетным расходом будет путевой расход на этом участке, определяемый по формуле 0,58 ∙ q0 ∙ l.

Q2

1

2

3

Q3

Qрасч1-2 = Q2 + Q3 + q02-3 ∙l + 0,55 ∙ q01-2 ∙ l1-2.

Q2

Q3

1

2

3

Qпут2-3

q02-3

1

2

Qрасч1-2 = 0,58 ∙ q01-2 ∙ l1-2.

Длинные трубопроводы: напор

Для сетей главными являются две характеристики:

расход Q и напор Н.

Формула напора Н:

(zн – zк ) + ( – ) = ∑hl, где:

z – отметка оси трубопровода;

= Н – напор в сечении;

∑ hl – потери напора по длине.

 

Определение потерь напора по длине hl:

Формула Шези:

hl = ∙ l , где:



K – расходная характеристика (прил. 7)

(Если скорость движения потока отличается от установленной, то:

K = a ∙K (прил. 8), a – коэффициент пересчета).

 

Формула Дарси-Вейсбаха:

hl = S0 ∙ l ∙ , где:



S0 – удельное сопротивление трубопровода (прил. 9).

 

Определение диаметра трубопровода d:

d = = 1,13 , где:

vэ – экономически выгодная скорость (0,7-1,5 м/с).

 

Задача

Дано:	Решение
lAB = 400 м lBC = 300 м dAB = 200 мм dBC = 150 мм QB = 15 л/с QC = 12 л/с HCв = 16 м PA = ? ΔPA = ? (если QB + 3, QC – 3)

1. Записываем уравнение напора:

Т.к. рельеф местности – равнина, отметки оси трубопровода будут на одном уровне, поэтому:

Вода подается по горизонтальному пластмассовому трубопроводу, состоящему из двух последующих участков: lAB = 400 м, lBC = 300 м, dAB = 200 мм, dBC = 150 мм. Расходы воды в точках: QB = 15 л/с, QC = 12 л/с, свободный напор в конце трубопровода HCв = 16 м. Определить необходимое давление в точке А, а также изменение давление при уменьшении расхода в точке С на 3 л/с и одновременном его увеличении в точке В на 3 л/с. Рельеф местности – равнина.





(zн – zк ) = 0.

Запишем потери напора по длине:

Напор в начальном сечении определяется как:

3. Выражаем давление в точке А: = (НСв + hlAB + hlBC) ∙ .

 

4. Гидравлический расчет всегда ведется с последнего участка. Находим потери напора по длине участка BC по формуле Дарси-Вейсбаха:

(zн – zк ) + ( – ) = ∑hl



 

Нн – высота водного столба, создаваемого в точке А.

 

Напор в конечном сечении равен свободному напору в конце трубопровода:

Нк= НСв = 16 м.

 

∑hl = hlAB + hlBC

2. Переписываем упрощенное уравнение:

– НСв = hlAB + hlBC.

 

hlBC = S0BC ∙ lBC ∙

 

lBC = 300 м.

= = 12 л/с = 0,012 м3/с.

 

Удельное сопротивление S0BC зависит от скорости на участке BC.

vBC = = = = 0,68 м/с.

 

Исходя из скорости и диаметра на участке BC по приложению 9 находим: S0BC = 21,76.

hlBC = 21,76 ∙ 300 ∙ 0,0122 = 0,94 м.

5. Находим потери напора по длине участка AB по формуле Дарси-Вейсбаха:

hlAB = S0AB ∙ lAB ∙

 

lAB = 200 м.

= + = 15 + 12 = 27 л/с = 0,027 м3/с.

 

vAB = = = = 0,86 м/с.

 

S0AB = 3,46.

hlAB = 3,46 ∙ 400 ∙ 0,0272 = 1,01 м.

6. Находим значение давления :

 

= (16 + 0,94 + 1,01) ∙ ∙ 1000 = 175910 Па.

 

7. Решаем вторую часть задачи. Находим потери напора по длине участка BC:

h’lBC = S’0BC ∙ lBC ∙

 

lBC = 300 м.

= – 3 = 12 – 3 = 9 л/с = 0,009 м3/с.

 

v’BC = = = = 0,51 м/с.

 

S’0BC = 23,2.

h’lBC = 23,2 ∙ 300 ∙ 0,0092 = 0,56 м.

9. Находим потери напора по длине участка AB:

h’lAB = S’0AB ∙ lAB ∙

 

lAB = 200 м.

= ( + 3) + ( – 3) = (12 – 3) + (15 + 3) = 27 л/с =

 

S’0AB = S0AB

h’lAB = hlAB = 1,01 м.

10. Находим значение давления : (16 + 0,56 + 1,01) ∙ 9,8 ∙ 1000 = 172186 Па.

 

11. Находим разницу давлений: ΔPA = 175910 – 172186 = 3724 Па.

НСт

A

B

C

QB

QC