Расчет простых трубопроводов

Простым называют трубопровод постоянного диаметра, по которому происходит снабжение одного потребителя от одного источника без
промежуточного ответвления потока. При их расчете могут встретиться в основном два случая, отличающиеся исходными данными.

Первый случай

Известны расход жидкости, геометрическая длина участка, типы и количество местных сопротивлений на участке, геодезические отметки начального и конечного сечений и одно из давлений: в конце или
в начале участка. В этом случае расчет необходимо вести исходя из
экономически наивыгоднейшей (оптимальной) скорости, соответствующей минимуму суммарных (эксплуатационных и капитальных) годовых затрат.

Порядок расчета заключается в следующем.

1.В зависимости от выбранного или заданного сортамента труб и величины расчетного расхода по справочным таблицам
выбирают оптимальную скорость на участке

2.Из уравнения расхода (1.4.) определяют расчетное значение внутреннего диаметра трубы .

3.По ГОСТ выбирают трубу с внутренним диаметром , ближайшим к расчетному. При этом необходимо помнить, что трубы
гостируются по наружному диаметру и толщине стенки. Выбор трубы
по ГОСТ может производиться как в сторону увеличения диаметра против расчетного, так и в сторону уменьшения.

4.По принятому значению диаметра из уравнения расхода (1.4.) определяется фактическая скорость на участке .

5.По фактической скорости и принятому значению диаметра определяется числе Рейнольдса (1.5.).

6.В зависимости от материала труб и состояния их внутренней
поверхности по справочным таблицам определяется эквивалентная шероховатость .

7.В соответствии с рекомендациями таблицы 1.1. или другой
справочной литературы вычисляется коэффициент гидравлического трения .

8.По справочным таблицам определяются эквивалентные длины всех местных сопротивлений участка . При отсутствии таких таблиц эквивалентные длины могут быть определены по (1.6.) с использованием таблиц коэффициентов местных сопротивлений.

9.По (1.7.) рассчитывается приведенная длина трубопровода .
10.По (1.8.) вычисляются потери напора на участке .

11.Из уравнения Бернулли (1.10.) определяется неизвестное давление в начале (при заданном конечном) или в конце участка (при заданном начальном).

Второй случай

Известны расход жидкости, геометрическая длина участка, типы и количество местных сопротивлении на участке, геодезические отметки начального и конечного сечений, давления в начале и конце участка.

В данном случае известные геодезические отметки и давления в начале и конце участка фактически определяют допустимые потери напора (располагаемую энергию, под действием которой будет двигаться жидкость). Поэтому с экономической точки зрения расчет необходимо вести таким образом, чтобы определить минимальное значение диаметра, при котором фактические потери напора будут близки к допустимым, но не превышают их.

Порядок расчета следующий.

1.Из уравнения Бернулли (1.10.) определяются допустимые потери напора . В тех случаях, когда скорости и в начале и конце участка неодинаковы, их разницей можно пренебречь.

2.Задаются начальными приближениями для коэффициента гидравлического трения и приведенной длины участка . При этом можно ориентироваться на тот факт, что на практике значения лежат обычно в пределах

,

а приведенная длина

м, (2.1.)

где – геометрическая длина участка, м,

Меньшие значения коэффициента берутся для длинных участков с малым количеством местных сопротивлений, большие – для коротких участков с большим количеством местных сопротивлений.

3.По допустимым потерям энергии и принятым значениям и вычисляется минимально допустимое значение диаметра участка (9.1.).

4.По ГОСТ выбирают трубу с ближайшим внутренним диаметром .

5.По выбранному внутреннему диаметру определяется фактическая скорость , (1.4.).

6.По фактической скорости и принятому диаметру определяется число Рейнольдса (1.5.).

7.В зависимости от материала труб и состояния их внутренней поверхности по справочным таблицам определяется эквивалентная шероховатость .

8.В соответствии с рекомендациями таблицы 1.1. или другой справочной литературы вычисляется фактический коэффициент гидравлического трения

9.По справочным таблицам определяются эквивалентные длины всех местных сопротивлений участка . При отсутствии таких таблиц можно воспользоваться формулой (1.6.).

10.По (1.7.) вычисляется фактическая приведенная длина участка .

11.С целью проверки правильности принятых в начальном приближении значений коэффициента гидравлического трения и приведенной длины вычисляется погрешность

(2.2.)

Если погрешность меньше 5%, то расчет считается законченным. Если же расхождение больше 5%, то задаются новыми значениям и ,близкими или равными расчетным, и весь расчет повторяется начиная с пункта 3.

12. По фактическим значениям и вычисляются фактические потери напора (1.8.) и сравниваются с допустимыми, найденными в пункте 1. Должно выполнятся условие .

13.Поскольку в данном варианте расчета скорость вычислялась по найденному диаметру, то для нее должно выполняться условие

(2.3.)

Здесь – минимально допустимое значение скорости, вводимое из условия недопустимости выпадение осадков в трубопроводе, - максимально допустимое значение скорости, вводимое из условия недопустимости гидравлических ударов и значительного роста сопротивлений.

Невыполнение условия указывает, как правило, на ошибку, допущенную в данном расчете, или в предыдущих расчетах, на основании которых взяты исходные данные для рассчитываемого участка.

Невыполнение условия вполне возможно в практических расчетах. В этом случае расчет необходимо провести иначе. Порядок расчета такой же, как и в первом случае (раздел 2.1.), но в п.1 задаются не оптимальной скоростью , а максимально допустимой .
Кроме того в п.З при уточнении внутреннего диаметра по ГОСТ необходимо принимать его значение больше расчетного, чтобы скорость вновь не превышала максимального значения.

Поскольку искусственное уменьшение скорости приводит к уменьшению потерь напора, то для обеспечения заданного давления в конце участка, необходимо предусмотреть установку дополнительного местного сопротивления - специальную дроссельную шайбу. Поэтому расчет заканчивается определением требуемого сопротивления дроссельной шайбы

(2.4.)

где - допустимые потери напора

- фактические потери, м.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: