4.2. Расчет сложных трубопроводов

Расчет сложных трубопроводов рассматривают обычно в специальных курсах. Здесь представлены только простейшие примеры и приведены основы их гидравлического расчета. Все решения даны применительно к квадратичному закону сопротивления. Местные потери напора не учитываются.

При последовательном соединении ряда отдельных участков (рис. 4.3, а) различной длины и различных диаметров потери напора на трение на всем протяжении, от начальной точки А до конечной точки В, представляют собой сумму потерь напора по длине на отдельных участках.

Рисунок 4.3 – К расчету трубопровода с последовательным соединением участков

(4.26)

(4.27)

Здесь – длины соответственно первого, второго и третьего участков трубопровода, м;

А₁, А₂, А₃ – удельное сопротивление труб соответствующих участков, с²/м⁶;

–постоянный по потоку расход жидкости, м³/с.

₁ = ₂ = ₃ (4.28)

Для построения характеристики всего последовательного соединения А-В, следует в соответствии с выражением (4.27) сложить потери напора при одинаковых расходах, то есть сложить ординаты всех трех кривых при равных абсциссах.

При параллельном соединении нескольких простых трубопроводов (например 1, 2, 3) между точками а и б (рис. 4.4, а) при условии, что все они расположены в горизонтальной плоскости, очевидным является тот факт, что потери напора на участках будут одинаковыми, то есть

(4.29)

(4.30)

где ₁, _{2, 3} – расходы на соответствующих участках, м³/с, равные

₁ + ₂ + ₃ = (4.31)

Рисунок 4.4 – К расчету трубопровода с параллельным соединением

Из совместного решения выражений (4.30) и (4.31) расходы в отдельных ветвях равны:

	(4.32)
	(4.33)
	(4.34)

Для графического построения суммарной характеристики трубопровода с параллельным соединением участков сети а-б, необходимо в соответствии с выражением (4.31) сложить расходы при одинаковых потерях напора, то есть сложить абсциссы всех трех кривых при равных ординатах (рис. 4.4, б).

4.3. Трубопровод с непрерывной раздачей жидкости по пути

В вышерассмотренных случаях объемный расход подавался сосредоточенно в начале трубопровода и проходил без изменения до конца трубопровода, то есть расход проходил по трубопроводу транзитом.

Однако на практике отбор воды может производиться и по длине l трубопровода (рис. 4.5). В простейшем случае может оказаться, что на каждой единице длины трубопровода расход постепенно уменьшается в среднем на величину:

(4.35)

где _пут – путевой расход, м³/с;

l – длина трубопровода, м;

q – удельный путевой расход, м³/(с ·м).

р – расчетный расход; тр – транзитный расход; пут – путевой расход Рисунок 4.5 – Расчетная схема

В рассматриваемом случае начальный расход ₀ равен сумме путевого расхода _пут и транзитного расхода .

, (4.36)

что необходимо учитывать при выполнении расчетов.

В области квадратичного сопротивления потери напора на трение h_тр для гидравлически длинного трубопровода определяют по формуле:

(4.37)

где – удельное сопротивление трубопровода в области квадратичного сопротивления, с²/м⁶;

l – длина трубопровода с непрерывным расходом по пути, м.

_р – расчетный объемный расход, м³/с.

Здесь расчетный объемный расход _р определяют по формуле:

(4.38)

или приближенно как

(4.39)

Как видно из формул (4.36), (4.38) и (4.39), расчетный расход меньше начального расхода, но больше транзитного расхода

При отсутствии транзитного расхода (при ) расчетный объемный расходопределяют по формулам:

(4.40)

. (4.41)