Послідовне з’єднання трубопроводу

Послідовнимназивають складний трубопровід, в якому рідина тече по послідовно з'єднаних простих трубопроводах різного діаметра (рис. 6.4).

Мал. 6.4. Схема послідовного з'єднання простих трубопроводів

При послідовному з'єднанні трубопроводу витратиQпо всій його довжині однакові, втрати напору дорівнюють сумі втрат на окремих ділянках трубопроводу:

(6.5)

деn- кількість ділянок трубопроводу.

Такі трубопроводи найзручніше розраховувати, користуючись гідравлічною характеристикою трубопроводу (рис. 6.5). Складний трубопровід розбивають на низку простих трубопроводів, для кожного простого трубопроводу в одній системі координат будують свою гідравлічну характеристику. Оскільки витрата всім простих трубопроводів однаковий, а втрати напору підсумовуються, роблять складання показників трубопроводів по осі ординат. Отримана у результаті складання графічна характеристика є характеристикою всього складного трубопроводу, що з кількох простих трубопроводів.

Мал. 6.5. Гідравлічна характеристика послідовного з'єднання простих трубопроводів для турбулентного режиму перебігу рідини

Паралельне з'єднання трубопроводу

Паралельнимназивають складний трубопровід, що має на початку загальну точку розгалуження, в кінці загальну точку з'єднання (рис. 6.6).

Мал. 6.6. Схема паралельного з'єднання простих трубопроводів

У такому трубопроводі витрати рідиниQ1,Q2,Q3 …Qnрозподіляються таким чином, що гідравлічні втрати у всіх паралельних лініях однакові:

(6.6)

деQ- витрата в точці розгалуження та в точці з'єднання;

n- кількість розгалужень.

Для побудови загальної гідравлічної характеристики складного трубопроводу в одній системі координат будують характеристики кожного простого трубопроводу. Так як втрати напору в трубопроводах рівні, а підсумовуються витрати, додавання роблять по осі абсцис (рис. 6.7).

Мал. 6.7. Гідравлічна характеристика паралельного з'єднання

простих трубопроводів для турбулентного режиму перебігу рідини

Розгалужений трубопровід

Розгалуженимназивається складний трубопровід, що складається з декількох простих трубопроводів, що мають одну точку розгалуження (рис. 6.8). Розрахунок такого трубопроводу виконують як аналітичним методом, так і графоаналітичним.

Мал. 6.8. Схема розгалуженого з'єднання простих трубопроводів

Для визначення параметрів розгалуженого трубопроводу розбивають його на ряд простих. Для кожного з трубопроводів складають рівняння Бернуллі щодо загальної площини порівняння0-0, перерізи вибирають на початку трубопроводу (точкаА) у кінцевих точках (точкиСіЕ), і в точці розгалуження (точкаВ). П'єзометричний напір у точціВрозгалуження трубопроводу будеоднаковим для всіх простих трубопроводів.

Складемо рівняння Бернуллі для перерізівВіЕ:

. (6.7)

Так як трубопровідВЕпростий, діаметри, а отже, швидкості перебігу рідини в перерізахВіЕоднакові (VB =VA). Сума геометричної та п'єзометричної висоти є статичний натиск у перерізіВтаЕ:

, .

Тоді рівняння (6.7) з урахуванням того, що для турбулентного режиму руху рідини набуде вигляду:

.

Склавши за аналогією рівняння для трубопроводівАВіВС, отримаємо систему рівнянь:

(6.8)

Вирішуючи спільно систему рівнянь (6.8) при необхідних відомих параметрах трубопроводу (геометричні параметри трубопроводу та тиску в перерізах), можна визначити невідомий параметр (наприклад, витратиQ1 іQ2 у розгалуженнях) .

Мал. 6.9. Гідравлічна характеристика розгалуженого з'єднання

трубопроводу для турбулентного режиму перебігу рідини:

1- залежність п'єзометричного натиску в точціВвід витрати у трубопроводіВС;2- залежність п'єзометричного напору в точціВвід витрати у трубопроводіВЕ;3- залежність п'єзометричного напору в точціВвід витрати у трубопроводіАВ;(1+2)- залежність п'єзометричного напору в точціВвід сумарної витрати в трубопроводіВСтаВЕ;R- точка перетину графічних характеристик3та (1+2), координати якої відповідають повній витратіQу трубопроводі та натискуНВ

Для графоаналітичного рішення необхідно побудувати криву потрібного тиску розгалуженого трубопроводу. Для визначення основних параметрів трубопроводу необхідно виконати такі дії (рис. 6.9):

- побудувати криві потрібного напору для кожного простого трубопроводу (криві1та2);

- зробити графічне складання кривих1та2по осі абсцис (витрати) - за принципом складання графіків функцій для паралельного трубопроводу;

- точка перетинуRсумарної графічної характеристики (2+3) трубопроводів, що відходять від точки розгалуження, та графічної характеристики підвідникатрубопроводу, дає значення витратиQі напоруHBу точці розгалуження;

- точки перетину горизонтальної прямої, проведеної з точкиR, і кривих1і2(точкиR1 іR2), дають значення витратQ1 іQ2 у розгалуженнях.

---