ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРУБОПРОВОДОВ

При гидравлическом расчете трубопроводов весьма широко ис­пользуются графические методы расчета. Применение графиче­ских методов значительно облегчает и упрощает решение некоторых сложных задач, а в отдельных случаях (например, при исследова­нии совместной работы нескольких центробежных насосов на один общий трубопровод) является практически единственно возмож­ным приемом, позволяющим получить искомое решение.

Предположим, что в простейшем случае мы имеем некоторый трубопровод диаметром d и длиной L. На основании ранее изло­женного для определения потери напора в таком трубопроводе можно воспользоваться выражением (6.25).

где В — напомним — характеристический коэффициент трубо­провода. Как уже указывалось выше, для любого данного трубопровода величина В может быть легко вычислена и имеет постоянное значение.

Таким образом, потеря напора в данном трубопроводе предста­вляет собой функцию только расхода жидкости

Изобразим эту функциональную зависимость графически. Для этого, произвольно задаваясь рядом значений Q, вычислим соот­ветствующие им значения потери напора Н и отложим (в мас­штабе) по оси абсцисс значения Q, а по оси ординат — вычислен­ные значения Н. Соединив полученные точки плавной линией, построим параболическую кривую (рис. 170), изменения потери напора в данном трубопроводе в зависимости от пропускаемого

Рис. 170. Рис. 171.

им расхода. Эта кривая называется характеристической кривой или гидравлической характеристикой трубопровода.

Рассмотрим построение характеристик для некоторых сложных трубопроводов.

В случае последовательного соединения трубопроводов (см. рис. 163) предварительно строят характеристики отдельных по­следовательно включенных участков трубопровода; на рис. 171 изображены такие характеристики: кривая / представляет собой характеристику участка /, кривая // — участка 2 и кривая /// — участка 3. Далее, так как при последовательном соединении по­тери напора суммируются, сложим кривые /, // и /// по верти­кали. Для этого проведем ряд прямых, параллельных оси ординат, каждая из которых пересечет все три кривые, и сложим ординаты точек пересечения этих прямых с кривыми. В результате получим ряд точек а, Ь, с, принадлежащих новой кривой / + // + ///, которая и представит собой искомую суммарную характеристику всего рассматриваемого трубопровода.

При параллельном соединении (см. рис. 164, участки 2, 3, 4) также прежде всего следует построить характеристики отдельных параллельно включенных участков. Пусть на рис. 172 кривые //, /// и IV представляют собой такие характеристики участков 2, 3 и 4. Как уже указывалось, при параллельном соединении общий расход определяется как сумма расходов в отдельных парал­лельно включенных участках; потери же напора в этих участках одинаковы, и полная потеря напора определяется как: потеря в одном из них. Поэтому для построения суммарной характеристики необходимо провести ряд горизонтальных прямых „ парал­лельных оси абсцисс, и сложить при постоянных ординатах абс­циссы точек их пересечения с характеристиками отдельных уча­стков. В результате получим ряд точек а, Ь, с, определяющих суммарную характеристику // + /// + IV трубопровода при параллельном соединении.

Таким образом, для построения суммарной характеристики сложного трубопровода необходимо сложить характеристики отдельных участков при параллельном соединении по горизонтали» а при последовательном — по вертикали.

Рис. 172. Рис. 173.

В общем случае, когда трубопровод состоит из ряда участков, соединенных между собой как последовательно, так и параллельно (рис. 173), суммарную характеристику всего трубопровода находят на основании предыдущего последовательным сложением предва­рительно построенных характеристик всех отдельных участков. При этом сначала по горизонтали суммируют характеристики параллельно включенных участков 2, 3, 4, а затем уже их. суммар­ную характеристику складывают по вертикали с характеристиками участков 1 и 5, включенных последовательно.

Отметим, что в тех случаях, когда отдельные участки трубопро­вода лежат в разных плоскостях, при суммировании характери­стик необходимо учитывать также разность высот между начальной и конечной точками указанных участков.

Изложенный здесь метод построения характеристик: справе­длив также и для ламинарного режима. Однако при ламинарном режиме, как это следует из предыдущего, между потерей напора и расходом существует линейная зависимость

H = B'Q,