Тема Основные понятия и величины в гидравлике Предмет и методы гидравлики, основные характеристики жидкостей

• Название: Тема Основные понятия и величины в гидравлике Предмет и методы гидравлики, основные характеристики жидкостей
• Дата: 27.12.2022
• Размер: 0.93 Mb.
• Имя файла: gidravlika_1 2.docx
• Тип: Документы; #865691
• страница: 6 из 7

Разветвленно-тупиковая система


3

2

1

НС
Разветвленно-тупиковая трубопроводная система (РТС) – это обычно совокупность участков, питаемых из одного источника – насосной станции (НС) или водонапорной башни (ВНП); при этом, отдельные участки могут быть самой разной конфигурации (рис. 4.11).
Q₃, p₃

Q_A Q_B

B Q₁, p₁

O A

C

Q_C

D Q₂, p₂

Q_D
Рис.4.11. Схема разветвленно-тупиковой системы

Основными задачами расчета РТС обычно являются:

• 
  определение необходимых давления р_о и подачи Q_oнасосной станции (или водонапорной башни), обеспечивающих требуемые расходы и давления у потребителей ( p_i, Q_i) и в узловых точках;
  
• 
  подбор диаметров труб при заданных напорах на входе в систему и у потребителей, обеспечивающих расчетные расходы потребителям и узловые отборы жидкости: Q_A, Q_B, Q_C и т.д.
  

Рассмотрим (для примера) порядок расчета первой задачи.

1. 
   Вначале выбирается так наз. определяющее направление, магистраль, где расположен потребитель, для обеспечения рабочих параметров которого (давления и расхода) необходимо максимальное начальное р_о (например, линия ОАВС1 на рис. 4.11).
   
2. 
   Далее, двигаясь «против течения» - от потребителя к точке «О», устанавливают величины потерь давления Δр_i на каждом участке по заданным расходам и характеристикам труб (К_i). В итоге получают предварительное значение начального давления р_о, которое может быть уточнено путем проверочного расчета по другому магистральному (конкурирующему) направлению.
   
3. 
   Затем рассчитываются трубопроводы, отходящие от магистрального направления (так наз. ответвления), с целью проверки: достаточно ли давления в узловой точке для обеспечения необходимых параметров потребителя.
   

28

Расчет ответвлений ведется аналогично расчету магистрали, но от узловой точки к потребителю («по течению»).

Расчет целесообразно дополнять построением пьезометрической линии магистрали и ответвлений, чтобы удостовериться в правильности результатов.

Пример 4.5.

Методику решения задачи по подбору необходимых диаметров труб рассмотрим на конкретном примере (рис. 4.12).
Рис. 4.12.

Схема к примеру расчета 4.5.

ρ


4

3



1

2
Н_о N

Q₁Q₂

EF

CQ_E

ABD

Q₃

Q₄

Q_D M

G
Подобрать диаметры чугунных труб для участков водопроводной сети при заданных расходах потребителей (Q₁ – Q₄) и в узловых точках Q_D и Q_E, необходимых напорах в точках потребления и при указанных длинах участков.

Местные потери напора не учитывать.

Исходные данные

Длины участков: L_AB = 750 м, L_BC = 700 м, L_CD = 800 м, L_DE = 200 м, L_EF = 400 м, L_BG = 250 м, L_CN = 300 м, L_DM = 300 м.

Расходы воды: Q₁ = 5 л/с, Q₂ = 8 л/с, Q₃ = 7 л/с, Q₄ = 18 л/с, Q_E = 10 л/с, Q_D = 12 л/с.

Напоры: Н_о = Н_А = 41 м, Н_В = 8 м, Н_С = 9 м, Н_D = 11м, Н_Е = 12 м, Н_F = 13м, Н_G = 7 м, Н_М = 10 м, Н_N = 14 м.

Примечание. При решении таких вводится особое понятие – средний пьезометрический уклон, равный отношению полных потерь напора к длине линии (участка, магистрали)
i_cp = h_L/ L(4.21)
29
Решение

Выбираем определяющее направление системы – магистраль - на самой протяженной линии ABCDEFи с учетом разности напоров находим полные допустимые потери

h_L = Н_А – Н_F = 41 – 13 = 28 м.

Вычислим средний пьезометрический уклон системы (ф. 4.21):

i = h_L/∑L_i= 28/( 750 + 700 + 800 + 200 + 400) = 0,00983.

Выбор диаметров чугунных труб производим путем расчета модулей расходов К_iр (л²/с²) с использованием таблиц (Приложение V):

K²_EF = Q₂²/i_cp = 8²/0,00983 = 6510, d_EF = 125 мм ( К² = 9025);

K_DE² = Q_DE²/i_cp = 18²/ 0,00983 = 33000, d_DE = 150 мм (К² = 23890);

K_CD² = Q_CD²/i_cp = 37²/ 0,00983 = 139000, d_CD = 200 мм (К² = 110750);

K_BC² = Q_BC²/i_cp = 42²/ 0,00983 = 180000, d_BC = 250 мм (К² = 363400);

K_AB² = Q_AB²/i_cp = 60²/0,00983 = 366000, d_AB= 250 мм (К² = 363400).

Здесь в скобках указаны действительные модули расходов для выбранных диаметров стандартных чугунных труб, которые нужно использовать для проверочного расчета потерь. Подставив их в расчетную зависимость для полных потерь на магистральной линии ABCDEF, получаем значение

h_Lpac = ∑ = 26,8 м,

что не превышает установленного значения в 28 м.

Диаметр труб на ответвлениях определяется аналогичным образом, с учетом напоров у потребителей и разности геодезических отметок уровней (на схеме не указаны):

ОтветвлениеBG:

K_BG² = = = 3050; d_BG = 125 мм.

Ответвление CN:

K_CN²= L_CN = 300 = 470; d_CN= 75 мм.

Ответвление DM:

K_DM² = L_DM = 300 =1460; d_DM= 100 мм.
Подробнее методы расчета трубопроводных систем рассмотрены в специальной литературе [1, гл. 5].
30

Приложение I

31


Приложение II

Местные гидравлические сопротивления (МГС)

1. 
   Резкое расширение потока ω₁ ω₂
   

ζ_рр = ω

2. Резкое сужение потока ω₁ ω₂

ω2 /ω1	0 - 0,01	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8
ζрс	0,5	0,45	0,4	0,3	0,2	0,1

3. Поворот потока (колено)

Резкий поворот Плавный поворот




d




ζ_рп = 1,5 R

R/d	1	2	3	4	5
ζK	0,29	0,15	0,12	0,1	0,08

4. 
   Технические МГС
   

Задвижка Вентиль




ζ_З = 0,45 ζ_В = 1,4 ≑ 5,5

Клапан Пробочный кран


ζ_КЛ = 2 ≑ 6 ζ_КР = 1 ≑ 2

32

Приложение III