Понятие о гидравлическом расчете простого трубопровода.

Простым называют трубопровод с постоянным диаметром по длине, не имеющий ответвлений по пути движения жидкости.

При расчете трубопровода в общем случае определяют одну из следующих трех величин: расход жидкости Q, падение напора Н или площадь поперечного сечения трубы по двум другим извест­ным величинам.

Пусть два резервуара: напорный 1 и расходный 2 — соединены между собой простым трубопроводом (рис. 30). Для уровней жид­кости в указанных сосудах можно записать уравнение Бернулли:

где hf — гидравлические потери напора в трубопроводе.

Поскольку p_l — р₂ = р_а и скорости движения уровней пре­небрежимо малы, т. е. v_l = v.₂ = 0, то Н = z_l — 2₂ = h_f.

Таким образом, напор расходуется на преодоление гидравли­ческого сопротивления между резервуарами в соединяющем их простом трубопроводе. При расчетах трубопроводов различают длинные и короткие трубопроводы. Длинными считаются трубопроводы, у которых потери напора на трение по длине трубы значительно превышают потери на местных сопротивлениях.

В этом случае при расчетах либо пренебрегают потерями напора наместных сопротивлениях, либо увеличивают на 5-10% потери напора на трение по длине. Например, для водопроводов диаметром 200—500

мм с турбулентным режимом течения воды длинными считают водопроводы длиной более 1000 м. Если потери на мест- рис.36

ных сопротивлениях соизмеримы с потерями напора на трение по длине, то такие трубопроводы принято на­зывать короткими.

В основу гидравлического расчета длинного трубопровода по­ложена формула Дарси—Вейсбаха [99], в которой диаметр трубы dзаменен гидравлическим радиусом R =d/4

[107]

Формулу [107] можно применять при расчете труб любой формы в отличие от формулы [99] Дарси-Вейсбаха, по которой рассчиты­вают только трубы круглого сечения.

Исходя из [107], определим гидравлический уклон трубопровода

любого сечения

Откуда [108]

Обозначив в последнем выражении [108]

получим формулу Шези: [109]

Коэффициент Шези С зависит от гидравлического радиуса шероховатости поверхности трубы.

Расход жидкости [110]

где S — площадь поперечного сечения трубопровода.

Обозначив в формуле [110] , где К — модуль расхода, представляющий собой расход жидкости при гидравлическом уклоне, равном единице.

Выразим из формулы [110] гидравлический уклон [111]

На основании выражения [111] определим потери гидравличе­ского напора на трение по длине: [112]

Значения гидравли­ческого уклона приводятся в специальных таблицах где приведены и скорости движения жидкости в трубах из различ­ных материалов с различной площадью сечения при различном расходе.