Визначення витрати рідини в трубопроводі при заданих необхідному напорі і його діаметрі

Пропускна здатність трубопроводу визначається із зале­жності (9.5), в лівій частині якої заданий напір

(9.5)

де - розрахункова довжина трубопроводу.

Рівняння (9.5) аналітично розв'язується, якщо відомо, що режим руху ламінарний. Для турбулентного режиму при

невідомій швидкості воно прямого розв'язку не має і для ви­значення витрати (пропускної здатності трубопроводу) вико­ристовують один із трьох можливих способів його розв'язання.

Рисунок 9.1

Перший - метод наближень. Приймаємо наближене зна­чення коефіцієнта гідравлічного опору в межах 0,02-0,035 (з даних практики). Тоді з рівняння (9.5) визначаємо і переві­ряємо правильність вибору : розраховується режим руху рі­дини (Re) і фактичне (при ) значення (знаючи і ).

Якщо < 0,0001, то розрахунок закінчений, якщо

дана умова не виконується, то задаємося значенням , яке, як правило, дорівнює

Другий метод. При цьому будується гідравлічна характеристика трубопроводу - графічна залежність =

Рисунок 9.2

Задаються 4—5 значеннями витрати і визначають втрати напору. Для ко­жного значення Q, використовуючи формулу (9.5), знаходять необхід­ний напір. З графічної залежності за даним напором

визначають витрату (рисунок 9.2)

Третій - метод визначення режиму руху рідини із спів­відношення заданого і критичних напорів.

Алгоритм розв'язку:

- розраховують , і із співвідношення прийма-ючи значення =2320, і ;

для відомих значень витрати обчислюємо ;

порівнюючи значення заданого напору Н з визначеними, встановлюємо зону турбулентності, для якої відомі степене­вий показник режиму т і стала ;

з узагальненої формули Лейбензона

(9.6)

визначаємо пропускну здатність Q.

18. Визначення необхідного напору рідини в трубопроводі при заданих витраті рідини і напорі.

В залежності від величин втрат напору всі трубопроводи поділяються на гідравлічно короткі та гідравлічно довгі. До коротких відносяться трубопроводи невеликої довжини, які мають більшу кількість місцевих опорів і втрати на місцевих опорах складають більше 5 - 10% втрат по довжині. Для орієнтованих розрахунків при довжині l  50м трубопровід можна розрахувати як короткий, а при l  100м - як довгий.

Мал.46. Схеми складних трубопроводів

А - розгалужений, Б - паралельний, В - кільцевий

Розрахунок простого трубопроводу полягає у визначенні однієї із трьох величин при заданих інших:

 напору H при відомих витратах рідини Q, діаметрі d та довжині трубопроводу l;

 витрат Q рідини при відомих діаметрі d, довжині трубопроводу l та напору H;

 діаметру трубопроводу d при відомих витратах Q, напору H та довжині l.

При розрахунку можуть бути використані два способи, один з яких передбачає враховувати всі опори трубопроводу. Другий спосіб скорочений з використанням витратних характеристик та поправочних коефіцієнтів на місцевих опорах. Для гідравлічного розрахунку трубопроводів використовують рівняння Бернуллі, рівняння постійності витрат, рівняння Дарсі-Вейсбаха. Середню швидкість потоку рідини визначають за формулою Шезі:

(101)

В такому випадку рівняння витрат рідини приймає вигляд:

, (102)

де К - витратна характеристика трубопроводу

20. Витікання газу через малий отвір у тонкій стінці при постійному напорі.

При витіканні рідини з отвору має місце деяке стиснення струмини внаслідок того, що частинки при вході в отвір рухаються по не паралельних криволінійних траєкторіях. З цієї причини площа конкретного перерізу струмини S_c дещо менша від площі отвору S₀. Ступінь стиснення струмини х-ризується коеф. стиснення:

ɛ=S_c/S₀

_та≈0,64 при повному стисненні.

d<0,1 H_{пр -}приведений напір

d<0,1 d – товщина

S_c<S₀

α>3d; α - відстань від дна до току рідини

1-2:

z₁=P₁/ρg+ α₁v₁²/2g = z₂+ P₂/ρg+ α₂v₂²/2g+h_1-2

- р-ня Бернулі для ідеальної рідини

z₁=H

z₂=0

v₁=0

v₂=v

h_1-2=ξ* v² /2g; ξ - коеф. місцевого опору

α₂=1

H+ P₁/ρg+0=0+ P₂/ρg+ α₂v₂²/2g+ ξ* v² /2g - р-ня Бернулі для току струмини з отв. малого діаметру

– коеф. Швидкості

Re=(2gH)^(1/2) * d / v *м'ю*

- приведений розрахунковий напір