Длинные и короткие трубопроводы

Практически все трубопроводы на своем основном протяжении имеют цилиндрическую или призматическую форму. Поэтому установившееся движение жидкости в них обычно бывает равномерным. Неравномерным движение может быть лишь на участках местных сопротивлений, на которых движение, как правило, нельзя считать и плавно изменяющимся.

Каждый трубопровод обладает гидравлическими сопротивлениями, обусловливающими соответствующие потери напора при движении жидкости. Во всех трубопроводах есть потери на трение. Что касается местных сопротивлений, то в одних трубопроводах они могут быть большими, а в других настолько малыми, что при расчетах ими можно пренебречь. Поэтому при гидравлических расчетах трубопроводов принято различать два вида трубопроводов – длинные и короткие.

Гидравлически длинными называются такие трубопроводы, у которых в общей сумме потерь энергии преобладают потери на трение, распределенные по длине, а доля местных потерь настолько мала, что ею можно пренебречь при гидравлических расчетах.

К гидравлически коротким относят трубопроводы, в которых сумма местных потерь сравнима с величиной потерь на трение и при расчетах необходимо учитывать и потери напора на трение, и потери напора на местных сопротивлениях.

Как видно из этих определений, смысл названия трубопровода определяется не его длиной, а зависит от количества и характера имеющихся в нем местных сопротивлений.

Обычно вопрос о том, к какому виду относится трубопровод, заранее достаточно очевиден. К длинным трубопроводам практически всегда относятся магистральные водопроводы. К коротким принадлежат трубы под насыпями, всасывающие трубы насосных установок, трубопроводы со значительным количеством запорной арматуры и т. д. Если изначально вопрос, к какому виду отнести изучаемый трубопровод, непонятен, приходится считать его коротким, и выводы делать только по результатам предварительного гидравлического расчета. Если сумма потерь напора на местных сопротивлениях окажется меньше 5 % от потерь по длине, то трубопровод можно считать длинным.

Вне зависимости от того, к какому виду относится рассматриваемый трубопровод, при его расчете возникают три основных типа задач:

1) заданы диаметр d, длина трубопровода l и расход движущейся жидкости Q – требуется определить напор H, необходимый для пропуска заданного расхода.

2) заданы диаметр d и длина трубопровода l, а также действующий напор H – требуется определить расход Q.

3) заданы длина трубопровода l, расход Q и действующий напор H – требуется определить необходимый диаметр трубопровода d.

Для решения всех этих типов задач необходимо получить зависимость, связывающую размеры трубопровода (длину l и диаметр d) с напором H и расходом Q.

Необходимость учитывать местные потери напора существенно осложняет расчет коротких трубопроводов. Поэтому вначале целесообразно ознакомиться с основами расчета длинных труб.