Файл: Гидравлика Лекции.doc

Вход в трубу из резервуара

Для коэффициента сопротивления следует принимать следующие значения:

при острых кромках

» закругленных »

» весьма плавном входе …………

Выход из трубы в резервуар, в реку и т.д.

Рисунок 3.10 ─ Выход из трубы через диафрагму

Коэффициент сопротивления , отнесенный к сечению трубы, равен

(3.33)

где — средняя скорость течения воды в трубе.

При выходе из трубы через диафрагму в конце трубопровода (рисунок 3.12)

(3.34)

Постепенное расширение трубопровода

Коэффициент сопротивления для конически расходящихся переходных конусов (диффузоров) зависит от угла конусности и соотношения диаметров. Для коротких конусов коэффициент сопротивления, отне­сенный к более широкому сечению, можно найти по формуле:

(3.35)

где — коэффициент смягчения при постепенном расширении, зависящий от угла конусности (рисунок 3.11); значения приведены в табл. 3.2 (по данным А.Д. Альтшуля и В.И. Калицуна).

Рисунок 3.11 ─ Постепенное расширение трубопровода

Таблица 3.2 ─Зависимость коэффициента смягчения

от угла конусности расширения трубопровода

Для длинных конусов нужно учитывать также потери по длине.

Постепенное сужение трубопровода

Коэффициент сопротивления для сходящихся переходных конусов (конфузоров) зависит от угла конусности и соотношения диаметров. Для коротких конусов он может быть найден по формуле

(3.36)

где — коэффициент смягчения при постепенном сужении, зависящий от угла конусности; значения приведены в таблице 3.3 (по данным А.Д. Альтшуля и В.И. Калицуна).

Резкий поворот трубы круглого поперечного сечения на угол

Коэффициент сопротивления можно найти по формуле:

(3.37)

где — значение коэффициента сопротивления для угла 90°; для ориентировочных расчетов следует принимать.

Таблица 3.3

Плавный поворот трубы круглого поперечного сечения (закругленное колено, отвод)

Коэффициент сопротивления рекомендуется находить из формулы (рисунок 3.12)

(3.38)

где ─ параметр, значение которого приведено в справочной литературе.

Рисунок 3.12 ─ Плавный поворот трубы круглого сечения

Коэффициент определяется по формуле А.Д. Альтшуля :

(3.39)

где — диаметр трубопровода; — радиус закругления.

Потери напора в запорных устройствах трубопровода

Значения коэффициентов местных сопротивлений для некоторых запорных устройств (задвижка, вентиль, дроссель, кран и др.) приведены в справочной литературе.

Теоретические значения коэффициента сопротивления для задвижки можно найти также по формуле:

(3.40)

где — площадь сечения, не стесненная запорным приспо­соблением;— площадь сечения трубы.

4. Гидравлический расчет простых трубопроводов

При расчетах напорных трубопроводов основной задачей является либо определение пропускной способности (расхода), либо потери напора на том или ином участке, равно как и на всей длине, либо диаметра трубопровода на заданных расходе и потерях напора.

В практике трубопроводы делятся на короткие и длинные. К первым относятся все трубопроводы, в которых местные потери напора превышают 5…10% потерь напора по длине. При расчетах таких трубопроводов обязательно учитывают потери напора в местных сопротивлениях. К ним относят, к примеру, маслопроводы объемных передач.

Ко вторым относятся трубопроводы, в которых местные потери меньше 5…10% потерь напора по длине. Их расчет ведется без учета местных потерь. К таким трубопроводам относятся, например, магистральные водоводы, нефтепроводы.

Учитывая гидравлическую схему работы длинных трубопроводов, их можно разделить также на простые и сложные.

Простыми называются последовательно соединенные трубопроводы одного или различных сечений, не имеющих никаких ответвлений.

К сложным трубопроводам относятся системы труб с одним или несколькими ответвлениями, параллельными ветвями и т.д. К сложным относятся и так называемые кольцевые трубопроводы.

4.1 Простой трубопровод постоянного сечения

Жидкость по трубопроводу движется благодаря тому, что ее энергия в начале трубопровода больше, чем в конце. Этот перепад уровней энергии может создаваться несколькими способами: работой насоса, разностью уровней жидкости, давлением газа.

Рассмотрим простой трубопровод постоянного сечения, который расположен произвольно в пространстве (рисунок 4.1), имеет общую длину и диаметр d, а также содержит ряд местных сопротивлений (вентиль, фильтр и обратный клапан).

Рисунок 4.1 ─ Схема простого трубопровода

В начальном сечении трубопровода 1-1 геометрическая высота равнаи избыточное давление, а в конечном сечении2-2 ─ соответственно и. Скорость потока в этих сечениях вследствие постоянства диаметра трубы одинакова и равна .

Запишем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2. Поскольку скорость в обоих сечениях одинакова и , то скоростной напор можно не учитывать. При этом получим

или

. (4.1)

Пьезометрическую высоту, стоящую в левой части уравнения, назовем потребным напором. Если же эта пьезометрическая высота задана, то ее называют располагаемым напором .

Такой напор складывается из геометрической высоты , на которую поднимается жидкость, пьезометрической высоты в конце трубопровода и суммы всех потерь напора в трубопроводе.