Предмет гидравлика и основные физические свойства жидкости. Основные физические свойства жидкости. Понятие об идеальной жидкости, страница 27

2. Замкнутый, кольцевой (рис. 1. 94.).

Тупиковый разветвленный трубопровод.

Рис. 1.93.    Тупиковый трубопровод.

Для расчета дано:

1. Длины участков трубопровода - ℓ₁, ℓ₂, ℓ₃, ℓ₄, ℓ₄  и план с горизонталями.

2. Расходы, забираемые в точках отвода - q₄, q₅, q₆ и путевой расход на 1 м длины -  q’.

3. Отметки горизонта .

Ход гидродинамического расчета для определения потребного диаметра d, высоты башни H_б, с целью подачи необходимого расхода  Q, представлен ниже.

1. Разбиваем сеть на участки и определяем расчетные расходы на участках:

Участки: 1) 1-2,   2) 2-3,   3) 3-4,   4) 3-6,   5) 2-5.

Определяем Q_расчет :

1) ,

2) ,

3) ,

4) ,

5) .

2. Наметив магистраль, по наибольшему расходу, задавшись экономичной скоростью υ _эк. ( υ _эк = 0,5 – 1,5 м/с), зависящей от стандартного диаметра трубы D, определим диаметр трубопровода d.

В таблице 2 представлены рекомендуемые значения экономичной скорости υ _эк. в зависимости от диаметра трубы D.

Таблица 2

Зависимость экономичной скорости от диаметра трубы

Из выражения : получаем:

.

Полученный диаметр dокругляем до размеров по ГОСТ, но принимаем диаметр не менее 50 мм.

3. Зная для трубы ее диаметр и расход, определим потери напора по формуле:

.

4. Имея величину h_w1, h_w2 ……, строим пьезометрическую линию р-р (идя против течения) и определяем диктующую точку (точку трубопровода с максимальными потерями напора).

Высоту водонапорной башни Н_б определяем по формуле:

,                                               (161)

где,    - геодезическая отметка башни,

- геодезическая отметка точки,

- суммарные потери напора на участке: башня – точка.

Рассчитав магистраль, мы определим напор в ответвлениях (в точке 2 и 3).

Расчет ответвлений отличается от расчета магистрали, так как теперь известен напор в начале и конце ответвления, то есть это и есть h_w3-6 и h_w2-5;

Следовательно, .

1) По таблице находим D , зная К².

2) Округляем D  по ГОСТ и вычисляем действительные потери h_w на участке.

Если же магистраль выбрана не верно, то получится так, что в конечные точки расход подать невозможно.

Замкнутый (кольцевой) трубопровод.

Расчет кольцевой сети (рис. 1. 94.) начинается с приблизительного распределения расходов по линиям с проверкой баланса расходов в узлах и сумм потерь по кольцам.

При движении воды по кольцу должно быть выполнено два условия.

1.  Должно быть обеспечено равенство притока и оттока воды в каждый узел (как в электротехнике 1-й закон Кирхгофа):

.

2. Должно быть обеспечено – равенство нулю потерь напора при обходе каждого кольца (2-ой закон Кирхгофа)

.

При этом принимаем: положительные потери h_w – по пути обхода, отрицательные h_w – против обхода.

Рис. 1. 94.  Схема кольцевого трубопровода.

Дано: ℓ, , q₄, q₅

Определить d.

Производим первую попытку расчетов.

1. Задаемся d.

2. Направляем расход по линии 4-5 к точке 5.

3. Распределяем q₅ по линиям 4-5 и 6-5.

Считая, что   q_4-5 = εq₅ , a q_6-5 = q₅ (1-ε), причем задаваясь  величиной ε. Задавшись направлением в линии 4-5, мы выбрали точку 5 - точкой встречи двух потоков (точка водораздела или нулевая точка).

Чтобы проверить, правильно ли мы задались d   и направлением, мысленно разрезаем системы в точке 5 и по обычной методике, как для тупикового трубопровода, считаем потери напора на участках. Если     h_w 1-2-3-4-5 ' = h_w 1-2-6-5", то напоры в точках   5'  и 5''  будут одинаковыми, что и должно быть.

Если выбор не верный, d,ε, то выполняем вторую попытку до приближения равенства.

1.3.15. Понятие о гидравлическом ударе

При неустановившемся движении жидкости, когда скорость зависит не только от координат х, у, z, но и от времени, в напорных системах, иногда требуется учитывать упругие свойства самой жидкости и стенок трубопроводов.

Комплекс явлений, возникающих в трубопроводе в связи с резким изменение скорости (расхода) и сопровождающей резким изменениям давлений - называется гидравлическим ударом.