Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
ТЕМА 3.6. Расчёт трубопроводов
• Длинные трубопроводы – это трубопроводы, при расчёте которых потерями напора на местных сопротивлениях можно пренебречь или учесть их коэффициентом 1,05-1,1. Обычно это трубопроводы длиной ≥ 500 м. • Принцип сложения потерь напора: напор в начале трубопровода равен сумме всех потерь напора плюс свободный напор, который необходимо иметь в конце трубопровода. • При расчёте длинных трубопроводов местными потерями напора в уравнении Бернулли пренебрегают, так как они малы по сравнению с потерями по длине. Если для водопроводных линий принимать z как отметку земли над данным сечением трубопровода, то p/γ будет пьезометрической высотой над поверхностью земли или свободным напором H св = p/γ в этом сечении. Тогда пьезометрический напор H = z + H св. Обычно свободные напоры для водопроводов принимаются в зависимости от этажности здания, но не менее ~10 м, поэтому пьезометрический напор всегда превышает ~10 м. Скоростные напоры будут в диапазоне αV 2/(2 g) = 1,1∙(1 ÷ 3)2/(2∙9,81) ≈ 0,05 ÷ 0,5 м. Поэтому скоростным напором (так же как и местными потерями напора) можно пренебречь по сравнению с пьезометрическим. • С учётом поправки на местные потери напора уравнение Бернулли для длинного трубопровода принимает вид: , (3.6.1) где H 1 – потенциальный напор в начале трубопровода, H 2 – в конце его, Q – расход, S 0 i – удельное сопротивление участка трубы длиной li. • Если при расчётах используются таблицы Шевелевых, то уравнение Бернулли записывают так: , (3.6.2) где ii – гидравлического уклона (потери напора на единицу длины участка трубы). • Расчёты, как по таблицам Шевелевых, так и по таблицам удельных сопротивлений, не гарантируют высокой точности, так как эквивалентная шероховатость труб сильно варьирует в зависимости от отложений на их стенках. Так, для стальных электросвáрных труб эквивалентная шероховатость варьирует от 0,03 мм для новых труб до 4,0 мм для труб со значительными отложениями. • При проектировании водопровода обычно неизвестны диаметр трубопровода D и напор H 1 в его начале. Оптимальное решение может быть найдено при совместном решении задач гидравлики и экономики. С увеличением диаметра трубопровода увеличивается стоимость строительства С стр. В то же время с увеличением диаметра уменьшаются потери напора, что требует меньшей мощности насоса для подачи воды и, следовательно, меньшего расхода электроэнергии. Это даёт уменьшение ежегодной стоимости эксплуатации С экс. Так как строительные расходы производятся единовременно, а эксплуатационные ежегодно, то общие расходы на строительство и эксплуатацию трубопровода за t лет (срок эксплуатации трубопровода) С общ = С стр + С экс t. Минимум функции С общ = f (D) соответствует экономическому диаметру D эк (см. рис. 3.6.1). В таблицах Шевелевых значения, соответствующие экономическим режимам, взяты в рамки.
• Рассмотрим расчёт трубопровода, состоящего из последовательно соединённых труб, на конкретном примере.
Пример 3.6.1. Определить диаметр чугунного трубопровода длиной l = 1000 м для подачи воды с расходом Q = 15 л/с, если напор в его начале Н 1 = 28 м, свободный напор в конце Н св= 12 м, а геодезическая отметка z 2 = 2 м. Решение. Напор в конце трубопровода Н 2 = Н св + z 2 = 12 + 2 = 14 м. Удельное сопротивление трубы в квадратичной области сопротивления (при скорости V ≥ 1,2 м/с) S 0 q = (H 1 – H 2)/(1,05 Q 2 l) = 59,2 с2/м6. Табл. 3.6.1 представляет собой фрагмент таблицы удельных сопротивлений стальных и чугунных труб при скорости V ≥ 1,2 м/с [17, с. 25]. Кроме диаметра условного прохода D в таблице указывается также расчётный внутренний диаметр D c. Это среднее значение внутреннего диаметра, в силу технологических причин несколько отличающееся от номинального диаметра условного прохода D. Наименьший диаметр стандартной трубы с удельным сопротивлением, меньшим 59,2 с2/м6, D = 150 мм. Диаметру условного прохода D = 150 мм соответствует расчётный диаметр D c = 152 мм и S 0 q = 37,1 с2/м6. Фактическая скорость
Таблица 3.6.1. Фрагмент таблицы удельных сопротивлений труб.
Из графика рис. 3.6.2 при V = 0,82 м/с коэффициент θ = 1,057, и удельное сопротивление: S 0 = θ∙S 0 q = 1,0157∙37,1 = 39,21 с2/м6.
Уточняем напор на конце трубопровода:
H 2 = H 1 – 1,05· S 0 Q 2 l = 28 – 39,2∙0,0152∙1000 = 18,74 м. Тогда свободный напор Н св= Н 2 – z 2 = 18,74 – 2 = 16,74 > 12 м. Чтобы уменьшить избыточный запас свободного напора, разделим трубопровод на два участка с диаметрами D 1 = 150 мм, D 2 = 125 мм и длинами l 1 и l 2. Тогда H 1 – H 2 = 1,05 Q 2[ S 01 l 1 + S 0(l – l 1)]. Скорость на втором участке Удельное сопротивление второго участка S 02 = θ∙S 0 q = 1,003∙96,7 = 96,99 с2/м6. Подставляя значения в формулу H 1 – H 2 = 1,05 Q 2[ S 01 l 1 + S 0(l – l 1)], получаем 28 – (2 + 12) = 1,05·0,0152·[39,21· l 1 + 96,99·(1000 – l 1)]. Отсюда l 1 = 653 м и l 2 = l – l 1 = 1000 – 653 = 347 м. Решим ту же задачу с использованием таблиц Шевелевых. Фрагмент таблиц Шевелевых (с. 64) приведен в табл. 3.6.2.
Табл. 3.6.2. Фрагмент таблицы Шевелевых для чугунных труб.
Напор в конце трубопровода Н 2 = Н св + z 2 = 12 + 2 = 14 м. Уклон трения i = 1,05(H 1 – H 2 )/L = 0,0147. Берём трубу с расходом Q = 15 л/с и с несколько меньшим уклоном трения, т.е. D = 150 мм. При этом V = 0,82 м/с; i = 0,00883. Уточняем напор на конце трубопровода H 2 = Н 1 – 1,05· i · l = 28 – 1,05·0,00883∙1000 = 18,7 м. Делим трубопровод на два участка с диаметрами D 1 = 150 мм, D 2 = 125 мм и длинами l 1, l 2. Для второго участка V = 1,18 м/с; l = 0,0219. Уравнение Бернулли даёт: Н 1 – H 2 = 1,05· i 1· l 1 + 1,05· i 2·(l – l 1); 28 – (2+12) = 1,05·8,83·10-3· l 1 + 1,05·21,9·10-3·(1000 – l 1); l 1 = 655 м; l 2 = l – l 1= 1000 – 655 = 345 м.
• Из трубопровода, проложенного вдоль улицы населённого пункта, воду подают к отдельным строениям. Сосредоточенную раздачу во многих точках при расчётах заменяют равномерной раздачей вдоль всего трубопровода (рис. 3.6.3). К начальному сечению трубопровода подходит расход Q 0, на участке АВ раздаётся путевой расход Q w = qL, где q – удельный (приходящийся на единицу длины трубопровода) путевой расход. Через конечное сечение трубопровода проходит транзитный расход Q tr. Расчётный расход на участке АВ Q c = Q tr + 0,55 Q w.
Пример 3.6.2. Определить потери h напора в стальном трубопроводе длиной l = 200 м, диаметром D = 200 мм, по которому течёт вода с транзитным расходом Q tr = 30 л/с и путевым расходом Q w = 4 л/с. Решение. Расчётный расход Q c = Q tr + 0,55 Q w = 30 + 0,55·4 = 32,2 л/с. Из таблиц Шевелевых (с. 44 – 45) находим: среднюю скорость V = 0,94 м/с и уклон трения i = 0,00748. Потеря напора h = il = 0,00748·200 = 1,496 м.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 342; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.93.136 (0.012 с.) |