3. Алгоритм решения прямой задачи

Прямая задача может быть решена следующими методами:

-- аналитическим методом;

-- методом потерянного напора на единицу длины трубопровода;

-- методом характеристик.

Рассмотрим наиболее часто применяемый аналитический метод. Расчет ведется от самой удаленной точки системы, для которой должен быть задан ряд параметров:

H₁ – напор, Дж/кг;

Рабочая жидкость (при необходимости ее термодинамические параметры);

S₁ – площадь проходного отверстия у потребителя, м²;

коэффициент расхода для потребителя (табл. 3) [1].

Исходным при расчете трубопровода является уравнение баланса напоров

,

где - сумма потерь напора между выбранными сечениями, состоящая из потерь на трение по длине и потерь в местных сопротивлениях, расположенных в трубопроводе.

Для удобства расчетов вводится понятие статического напора трубопровода

,

который представляет собой перепад гидростатических напоров в питателе и приемнике и выражается разность пьезометрических уровней в сечениях 1 и 2.

3	Тип насадки, схема	Значение коэффициента
		сжатия	расхода	скорости	потерь
В нешний цилиндрический с острой кромкой		1,00	0,82	0,82	0,50
В нешний цилиндрический с коническим входом		1,00	0,90	0,90	0,23
В нутренний цилиндрический		1,00	0,71	0,71	1,00
К оноидальный: сопло		1,00	0,97	0,97	0,06
К онический сходящийся с углом конусности θ = 5 - 7°		0,98	0,94	0,96	0,07
К онический расходящийся с углом конусности θ = 13° 24’		1,00	0,45 - 0,50	0,45 - 0,50	4,0 - 3,0
К омбинированный при угле конусности θ = 5° 30’ и степени раскрытия n = S0/S1 = 8,7		1,00	2,45	0,27	12,8

4	СРЕДА	НАЗНАЧЕНИЕ ТРУБОПРОВОДА	СКОРОСТЬ м/с
Вода пресная		Конденсатный: - приемный - напорный Питательный Охлаждения ДВС: - приемный - напорный Бытовой: - приемный - напорный	0,5 – 1,0 2,5 – 3,0 3,0 – 4,0 1,5 – 2,0 2,0 – 2,5 1,0 – 1,5 2,0 – 2,5
Рассол		Рассолопровод СКВ	1,5 – 2,0
Вода забортная		Приемный насоса Напорный магистральный Отросток к потребителю	2,0 – 2,5 2,5 – 3,0 4,0 – 7,0
Топливо и масло		Приемный насоса: - без подогрева - с подогревом Перекачивающий: - без подогрева - с подогревом Масляный напорный ГТЗА Топливный котла: - до подогревателя - после подогревателя	0,5 – 0,7 1,0 – 1,2 1,5 – 2,0 2,0 – 2,5 2,0 – 2,5 1,5 – 2,5 2,5 – 3,0

Расчет начинают с самой удаленной от насоса точки трубопровода.

Скорость движения жидкости выбирается в диапазоне 2 – 5 м/с, согласно табл. 4 [2]. Внутренний диаметр трубопровода на участке 1-2 определится как:

; м.

После определения диаметра, его значение сравнивается с диаметром трубопровода, равным диаметру условного прохода Ду, который регламентируется стандартом (стандарт устанавливает следующие значения условных проходов: 10, 15, 20, 32, 40, 50, 65, 90, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400 и др.). При выборе стандартного размера внутреннего диаметра трубопровода (Ду) стремятся, чтобы Ду мало отличался от фактического значения. Расхождение не должно превышать 10%. В противном случае гидравлический расчет необходимо выполнять по фактическому значению диаметра трубопровода. Справочные материалы по сортаменту труб могут быть взяты из [3]. По выбранному значению d_1-2 производится уточнение скорости жидкости:

; м/с

Рассчитываем критерий Рейнольдса:

,

где ν – коэффициент кинематической вязкости перекачиваемой жидкости (может быть взят из [4]), м²/с.

Определяем коэффициент гидравлического трения по следующим формулам:

- область вязкого сопротивления Re < 2300 (формула Пуазейля);

- область гидравлически гладких труб 4000 < Re < 10⁵ (формула Блазиуса);

- область гидравлически гладких труб 4000 < Re < 3∙10⁵ (формула Кольбрука);

- область доквадратичного сопротивления 10∙ < Re < 500∙ , где К_э – эквивалентная шероховатость (формула Альтшуля);

- область квадратичного сопротивления (область автомодельности) Re > 500∙ (формула Прандтля – Никурадзе).

Определяем коэффициенты местных сопротивлений (выбираются из справочников [4], [5] в зависимости от вида местных сопротивлений). Находим полный коэффициент сопротивления рассчитываемого участка:

Находим потерянный напор на участке 1-2:

, Дж/кг

Расчетный напор в точке 2 будет найден:

, Дж/кг

Таким образом, напор в точке 2 определен, т.е. задача для участка 1-2 решена полностью и в конечном виде. Расчет последующих участков выполняется аналогично.