Основні загальні розрахункові залежності.

Транспортування рідин за допомогою трубопроводів широко застосовується в інженерній практиці (наприклад водопроводи, нафтопроводи і т. ін.). Підкреслимо, що тут розглядаються круглі напірні трубопроводи, тобто трубопроводи, в яких рідиною заповнений весь поперечний переріз.

Метою гідравлічного розрахунку трубопроводів є знаходження їхніх гідравлічних параметрів - витрати рідини, діаметра трубопроводу, втрат напору та напору, необхідного на початку трубопроводу, щоб подати рідину споживачам.

У відповідності до цього, при гідравлічному розрахунку трубопроводів переважно розв'язуються три задачі.

Знаходження втрат напору в трубопроводі при відомих діаметрі, матеріалі, шорсткості внутрішньої поверхні, довжині та профілі, при відомій витраті рідини.

Знаходження витрати рідини при транспортуванні її по трубопроводу з відомими діаметром, матеріалом, шорсткістю, довжиною і профілем з допустимими втратами напору.

Знаходження діаметра трубопроводу для транспортування по ньому рідини з відомою витратою при заданих втратах напору та інших його характеристиках.

За конструкцією (профілем) та гідравлічними показниками трубопроводи певним чином класифікуються: гідравлічне короткі та довгі трубопроводи; послідовно і паралельно з'єднані трубопроводи; трубопроводи з рівномірною шляховою витратою; розімкнуті (тупикові) та кільцеві трубопроводи.

При гідравлічному розрахунку окремих типів трубопроводів мають місце свої особливості, які розглядаються в цьому посібнику.

Загальним для всіх типів трубопроводів є порядок знаходження діаметра, витрати рідини, втрат напору та необхідного напору на початку трубопроводу.

Діаметр трубопроводу при відомій витраті рідини знаходиться за допомогою рівняння нерозривності потоку (1.104) Q = ω V, якщо в нього підставити значення площі поперечного перерізу ω =π d ² /4, то отримаємо:

d = 0,13 ,                      (1.202)

де Q _р - розрахункова витрата рідини на цій ділянці трубопроводу; V _e, — економічно доцільна швидкість руху рідини.

З великими швидкостями руху транспортувати рідини економічно недоцільно, оскільки будуть великі втрати напору. Наприклад, у водопостачанні V _e = 0,7... 1,5 м/с.

Витрата рідини при відомому діаметрі трубопроводу також знаходиться за допомогою рівняння нерозривності потоку (1.104):

Q = ωV = ,            (1.203)

де d - діаметр трубопроводу.

Що стосується втрат напору в трубопроводі, то методика їхнього знаходження наведена в пп. 1.3.11.2 та 1.3.11.3.                   

Необхідний напір на початку трубопроводу Н _пт, при якому забезпечуватиметься подача рідини споживачам, знаходиться за залежністю

Н _пт =Н _г + h _в              (1.204)

де Н _г - геометрична висота підняття рідини;   h _в -втрати напору в трубопроводі.

Згідно з наведеною вище класифікацією трубопроводів, розглянемо порядок гідравлічного розрахунку трубопроводів, які найчастіше зустрічаються в інженерній практиці.