Выбор и расчёт трубопроводов

Внутренние диаметры труб всех участков гидросети определяют по формуле:

, (34)

где: Q – номинальный (расчётный) расход рабочей жидкости на соответствующем участке гидросети, который устанавливается в соответствии с принципиальной схемой и определяется в зависимости от расчётных расходов насосов и гидродвигателей, разветвлений трубопровода; u – средняя скорость на соответствующем участке трубопровода, которая принимается:

‑ для всасывающей гидролинии u_вс = 0,5…1,5 м/с;

‑ для сливныхгидролиний u_сл = 2,0…3,0 м/с;

‑ для напорной магистрали в зависимости от рабочего давления в гидросистеме по следующей таблице:

 

р, МПа	До 6,3	6,3				Свыше 32
uн, м/с	3 (2)	4 (2,5)	5 (3)	6 (3,5)	7 (4)	8…10 (4)

 

Для длинных трубопроводов (L > 100d) приведенные данные снижаются на 30%…50%.

Подсчитанный по формуле (34) внутренний диаметр d трубы округляется до ближайшего значения ряда условных проходов d_У (номинального внутреннего диаметра трубы) по ГОСТ 16516-80:

d_у =4, 5, 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 150, 200, 250 мм.

 

Для труб напорной магистрали определяют минимальную толщину δ стенки трубы по формуле:

(35)

Параметры выбранных трубопроводов заносят в таблицу:

№ участка		…	i-тый	…	n-ный
dУ, мм

 

Гидравлический расчёт трубопровода.

Этот расчёт необходим для выполнения анализа баланса энергии в гидроприводе. Поэтому, конечной целью такого гидравлического расчёта является определение мощности ΔΝ_тр, теряемой на трение в трубопроводе:

ΔΝ_тр = Δ = , (36)

 

где: ∆р_{тр i}, Q_i - соответственно падение давления на i-том участке трубопровода и расход жидкости через него; n – число последовательно соединённых участков трубопровода.

Порядок расчёта потерь на участках трубопровода может быть принят следующий:

‑ по принятому условному проходу трубы – диаметру d_у определяют дей-ствительную (фактическую) среднюю скорость u_ф рабочей жидкости на участках трубопровода:

(37)

‑ определяют режим движения жидкости на i-тых участках трубопровода, вычисляя число Рейнольдса Re_i:

, (38)

где υ – кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости.

Режим движения рабочей жидкости на участке трубопровода принимается ламинарным (если Re_i ≤ 2320) или турбулентным (если Re_i › 2320).

 

‑ на каждом участке определяют коэффициент гидравлического трения λ_i (коэффициент Дарси):

для ламинарного режима (39)

 

для турбулентного режима

(при гидравлически гладких трубах) (40)

 

‑ определяют падение давления р_трi на i-том участке трубопровода:

, (41)

где: - потери давления на j-том элементе распределительной и управляющей аппаратуры для i-того участка трубопровода; m - число элементов аппаратуры на этом участке трубопровода;

(42)

- потери напора на i-том участке трубопровода длиной L_i; ζ_ii -коэффициент ii-того местного сопротивления (подсоединения, разветвления, повороты, тройники и т.д.) на i-том участке трубопровода; к – число местных сопротивлений на этом участке.

Кроме местных гидравлических сопротивлений, принятых по принципиальной гидросхеме дополнительно следует принять из расчёта на два метра длины гидролинии: один плавный поворот трубы; один резкий изгиб трубы или одно соединение труб при помощи колен или сверленных под углом 90^о угольников.

При объёмном регулировании суммарная величина потерь давления в трубопроводе р_тр может оказать существенное влияние на выборнасоса. Поэто-му, суммарную потерю давления на r последовательно соединённых участках напорной магистрали необходимо вычислить по формуле:

р_тр = р_трi (43)

 

Результаты гидравлического расчёта трубопровода (∆р_трi, ∆р_тр, ΔΝ_трi, ΔΝ_тр) следует свести в таблицу:

 

№ уч.		…	i	…	r		∑
ртр i	…	…	…	…	…	…	ртр
ΔΝтр i	…	…	…	…	…	…	ΔΝтр

 

Интегральной оценкой режимных параметров трубопровода может служить условный коэффициент полезного действия трубопровода:

, (44)

 

где (45)

‑ гидравлический КПД трубопровода;

(46)

‑ объёмный КПД трубопровода;

ΔQ_{ут i} – суммарные утечки в гидравлических элементах нагнетательного трубопровода, определяемые в соответствии с рабочей схемой ГП и характеристиками выбранных элементов.