Лекции по "Технологии"

Подобную систему уравнений  можно записать для любого числа ветвей разветвлённого трубопровода. Решая её, можно определить, какой расход и какое давление должен обеспечивать источник гидравлической энергии, чтобы на выходе трубопроводов получалось заданное давление при заданном расходе.

Трубопроводы  с равномерно распределенным путевым расходом.

Это такие трубопроводы, в которых вдоль всего пути расход

Расход в сечении А (рис.   )

 Схема к  расчету трубопровода с путевым расходом

где Q_Т — транзитный расход; Qn — путевой расход.

Отношение путевого расхода Qn к длине трубопровода l называют удельным расходом q.

С течением времени расход постепенно уменьшается и становится равным Q_T в сечении В, а в произвольном сечении С расположенном на расстоянии х от начального сечения А расход жидкости

Потери напора по длине  в трубопроводе для квадратичной области турбулентного режима

Если на участке АВ будет отобран весь расход, т. е. отсутствует транзитный расход (Q_T = 0), то потери напора по длине в данном частном случае примут вид формулы, которая носит название формулы Дюпуи:

В случае расчета трубопроводов  с путевым расходом с достаточной  степенью точности Qп² /3 можно заменить членом Qп² /4. Тогда

Расчетный расход на участке АВ

Анализ этой формулы показывает, что путевой расход Qп эквивалентен транзитному расходу и зависит от степени равномерности отбора жидкости по длине трубопровода.

Расчет кольцевой  сети. Кольцевая сеть состоит из замкнутых колец и магистралей, присоединенных к водонапорной башне или резервуару. Рассмотрим простейший случай расчета кольцевой водопроводной сети, состоящей из магистрального трубопровода А—В и одного кольца В—1—2—3—-4—В (рис.  ). Расход, забираемый в точках 1, 2, 3, 4, обозначим соответственно через Q₁, Q₂, Q₃, Q₄

На основании топографических  данных, длины участков трубопровода, диаметра труб задаемся направлением движения воды по кольцу и нулевой (раз

дельной) точкой сети. Нулевая точка выбирается таким образом, чтобы потери напора в ветвях слева и справа от этой точки были одинаковыми. Далее, так же как и при расчете тупиковой сети, определяем диаметр труб и подсчитываем потери напора на каждом участке по левой и правой сторонам кольца.

 

Если нулевая точка О выбрана правильно, то сумма потерь напора по левой стороне кольца должна равняться сумме потерь напора по правой стороне кольца, т. е.

 

где h_0-2 и т.д. - потери напора по длине на соответствующем участке

 

Если это условие  не выполняется, то расчет следует продолжать до тех пор, пока не будет получено равенство потерь напора в двух рассматриваемых разомкнутых сетях.

Трубопроводы с насосной подачей  жидкости

В большинстве гидравлических систем технологического оборудования в качестве источника энергии используются насосы различного принципа действия. Важнейшей задачей, которая возникает при проектировании каждой гидросистемы, является согласование работы насосной станции и системы трубопроводов, гидроаппаратов и гидромашин, входящих в её состав. Это многообразные и сложные задачи, которые подробно рассматриваются в курсах, связанных с изучением гидропривода. Здесь мы познакомимся лишь с общим принципом таких расчётов.

Для этого рассмотрим наиболее простой случай трубопровода, по которому насос перекачивает жидкость из гидробака в ёмкость или полость с заданными величинами давления и расхода. К таким ёмкостям можно отнести, например, гидроцилиндр. Нивелирными высотами, как и в предыдущих случаях, пренебрежём из-за их малости.

Запишем сначала уравнение  Бернулли для сечений 2 и 3

,

где  - суммарные потери давления в напорном трубопроводе   (характеристика напорного трубопровода).

Теперь запишем уравнение  Бернулли для сечений 0 и 1

,

где     - атмосферное давление,

- суммарные потери давления  во всасывающем трубопроводе (характеристика всасывающего трубопровода).

Из второго уравнения определим  общий напор (энергию), которым обладает жидкость при входе в насос. Тогда второе уравнение примет вид

.

В процессе своей работы насос передаёт жидкости дополнительную энергию H_насоса, в результате чего общий напор жидкости в сечении 2 становится равным:

,

т.е. можно записать:

.

Выделим из полученного  равенства величину H_насоса:

.

Перегруппируем члены  в этом выражении:

.

Если принять, что:

• в первом слагаемом атмосферное давление P₀ равно 0,
• второе слагаемое (скоростной напор на выходе из напорного трубопровода) можно переписать через расход и представить в виде , где можно считать коэффициентом скоростного напора (в этом выражении ω – площадь сечения трубопровода),
• третье слагаемое можно представить в виде суммарной характеристики всасывающего и напорного трубопровода, то последнее выражение примет вид:

.

Последнее выражение представляет собой рабочую характеристику насоса.

Построив характеристику трубопровода и характеристику насоса можно найти так называемую рабочую точку, как точку пересечения характеристик насоса и трубопровода. Это означает, что при соответствующих этой точке давлении и расходе, будет обеспечиваться работа насоса с требуемыми характеристиками. Чтобы получить другую рабочую точку нужно или изменить рабочую характеристику насоса или характеристику трубопровода. Это можно сделать различными способами, например, изменив сопротивление трубопровода или режим работы насоса.