II. Розрахунок коротких трубопроводів

Короткі трубопроводи –– це трубопроводи малої довжини із значним числом місцевих опорів( трійники, повороти, крани).

Для вирішення задач, пов’язаних з короткими трубопроводами, використовують 2 рівняння гідравліки:

1. Рівняння нерозривності потоку:

2. Рівняння Бернуллі:

, де

–– геометрична висота –– відстань від центра ваги живого перерізу потоку площини до площина порівняння.

–– п’єзометрична висота.

–– швидкісний напір ( ).

–– втрати напору.

Втрати напору в системі складаються з суми витрат по довжині і суми витрат опору в місцевих опорах:

Визначимо швидкість на різних ділянках трубопроводу.

Для обчислення швидкості використаємо рівняння нерозривності потоку:

Витрати напору по довжині визначаються за формулою Дарсі-Вейсбаха:

, де

–– коефіцієнт гідравлічного тертя;

–– довжина ділянки;

––залежить від режиму руху рідини та коефіцієнта шоркості:

Вважаємо, що режим руху рідини є турбулентним, а випадок –– зона квадратичних опорів. Коефіцієнт гідравлічного тертя знаходимо за формулою Шифрісона:

, де

–– коефіцієнт шоркості, що приймається згідно з літературою, в залежності від матеріалу труб.

Розрахунок втрат напору по довжині:

Визначення витрат напору на місцевих опорах.

Короткий трубопровід має наступні місцеві опори:

1. трійник;

2. діафрагма;

3. поступове розширення (дифузор);

4. раптове звуження;

5. різкий поворот;

6. плавний поворот;

7. пробковий кран;

8. поступове звуження (конфузом).

1. Трійник:

2. Діафрагма:

, де n–– ступінь стиснення:

;

коефіцієнт стиснення;

3. Поступове розширення:

, де

–– коефіцієнт плавного розширення;

:

4. Різке звуження:

5. Різкий поворот:

6. Плавний поворот:

7. Пробковий кран:

8. Поступове звуження:

Знаходження втрат напору по довжині та втрат напору на місцевих опорах:

Побудова ліній п’єзометричного та повного напорів.

На аркуші міліметрового паперу зображують системи коротких трубопроводів в масштабі із зазначенням довжин і діаметрів.

Від горизонтальної площини 0-0 відкладається напір Н₀

Лінія п’єзометричного напору відрізняється від лінії повного напору на величину швидкісного напору.