Расчет и проектирование трубопроводов

В наиболее общей постановке задачи при проектировании трубопроводов задаются: расход жидкости Q и положения начального и конечного пунктов трубопровода. В случае сложного трубопровода задаются расходы на всех участках трубопровода и расположение потребителей. На основании топографических изысканий на плане наносится трасса трубопровода с указанием его длины.

Определению подлежат диаметр трубопровода d и напор H₁ в его начальной точке. Рассматриваемая задача допускает множество решений, так как при изменении d меняется и H₁. Чем больше диаметр d, тем меньше потребный напор H₁. Величина диаметра трубопровода поэтому обычно определяется из экономических соображений.

Рис. 7.1

Очевидно, что с увеличением диаметра трубопровода будут возрастать капитальные затраты. Но одновременно с этим будут уменьшаться эксплуатационные расходы, так как с увеличением d уменьшается H₁, и уменьшаются расходы энергии на перекачку жидкости. Для нахождения экономически выгодного диаметра d строят график (рис.7.1), где кривая - капитальные затраты (в руб.), вычисленные с учетом срока окупаемости, кривая - эксплуатационные расходы.

Тогда суммарные затраты выразятся кривой, полученной как сумма . Абсцисса d_э и определит тот экономически выгодный диаметр, при котором затраты будут наименьшими, т.е. .

Помимо рассмотренной основной задачи при расчете трубопроводов могут встретиться также следующие частные задачи.

1. Определение перепада напора по заданному расходу Q и размерам трубопровода.

2. Определение расхода Q при заданном перепаде напора DH и размерам трубопровода.

3. Определение диаметра d при заданном расходе Q и перепаде DH.

Если число Рейнольдса невелико, то при определении Q или d коэффициент становится известным лишь после окончания расчета. Поэтому в этом случае расчет усложняется и ведется методом последовательных приближений.