Основные формулы при расчете трубопроводов

 

При инженерном расчете трубопроводов используются следующие основные закономерности и формулы:

-уравнение Бернулли

-уравнение расхода (неразрывности)

 

-формулы Дарси и Вейсбаха ,

-формула для определения гидравлического уклона (отношение потерь на трение в трубопроводе к его длине)

- формула Шези ,

где: С - коэффициент Шези равный:

R - гидравлический радиус,

- площадь живого сечения потока.

При расчете гидравлически длинных трубопроводов широко используется понятие расходной характеристики (модуля расхода), которая представляет собой расход при гидравлическом уклоне, равном единице:

.

Единица измерения расходной характеристики соответствует единице расхода. Значения модулей расходов К приводятся в справочниках в зависимости от диаметров и материалов труб. Формула Шези может быть записана в виде:

или

Гидравлический уклон может быть выражен как:

а потери напора в следующем виде:

.

 

Основные задачи при расчете и проектировании трубопроводов

 

В самой общей постановке задачи при проектировании трубопроводов обычно задаются расход жидкости и положения начального и конечного пунктов трубопроводов. В случае сложного трубопровода задача усложняется необходимостью трассировки на местности, расчетом длины трубопровода и промежуточных высотных отметок. Определению подлежат диаметр трубопровода и напор в его начальном сечении. Ниже мы рассмотрим и определение гидравлически наивыгоднейшего диаметра.

На основании анализа всего многообразия задач расчета трубопровода, можно выделить три основные случая:

1. Определение перепада напора (потребного напора) Н, необходимого для пропуска заданного расхода Q жидкости по трубопроводу (с известной длиной L и диаметром d).

2. Определение расхода жидкости Q, который может пропустить заданный трубопровод с известными диаметром d, длиной L и перепадом напоров (давлений ) в начальном и конечном сечениях (известной потерей напора).

3. Определение необходимого диаметра трубопровода d, обеспечивающего пропуск известного расхода Q при заданных длине L и перепаде напоров (давлений ) в начальном и конечном сечениях.

Решение этих задач будет рассмотрено ниже. Затруднения при решении некоторых из них возникают, если число Рейнольдса Rе и коэффициент Дарси А, зависит от Rе, т.е. течение жидкости происходит при ламинарном режиме или в областях гидравлически гладких или шероховатых (доквадратичной) труб при турбулентном режиме. А это становится ясно лишь в конце расчета.