Гидравлический расчет трубопроводов. Характеристика гидравлической сети.

Гидравлическая сеть - сложная система трубопроводов, включающихся параллельно последовательно и кольцевые участки.

Цель гидравлического расчета трубопровода:

1. определение гидравлического сопротивления отдельных его участков и общего сопротивления трубопровода;

2. нахождение диаметров отдельных участков трубопровода, определение суммарного объемного расхода жидкости трубопровода.

По этим данным подбирается насос или компрессор для работы на данную сеть с учетом мощности насоса или компрессора.

При определения гидравлического сопротивления в начале вычисляют гидравлическое сопротивление всех участков сети. Затем определяют потери напора на всех местных сопротивлениях. Далее, складывая все полученные величины, находят общее гидравлическое сопротивление трубопровода:

.

, где ; К характеризует гидравлическое сопротивление сети.

По этой формуле вычисляют общее гидравлическое сопротивление трубопровода, однако, полное гидравлическое сопротивление трубопровода, больше общего, т.к. необходимо учитывать затраты энергии на подъем жидкости с уровня z1 на уровне z2. Кроме того, надо учитывать противодавление сети (Рк-Рн), где Рк, Рн - давление в конце и в начале сети. Таким образом, полное сопротивление сети:

, где .

Проиллюстрируем характеристику сети графически:

H

V

Hст

K2

K1

Характеристика сети - восходящая парабола. Чем больше K, тем круче парабола. Как видно из графика Нст (статический напор) не зависит от объемного расхода жидкости в трубопроводе. Сооружение и эксплуатация трубопроводов обходятся дорого, поэтому на стадии проектирования необходимо выбирать оптимальный диаметр трубопровода.:

, где – объемный расход жидкости (м³/сек).

Большим диаметрам соответствуют малые скорости ω и малые потери напора h_п, и перекачивание жидкости малы. Но при этом высоки капитальные и эксплуатационные затраты.

Оптимальный диаметр трубопровода обеспечивает минимум эксплуатационных затрат.

Пусть М – суммарные эксплуатационные затраты (руб/год).

А – расходы на амортизацию и ремонт (руб/год).

Э – затраты энергии на перекачивание по данному трубопроводу (руб/год).

Годовые затраты, руб/год

d

А

Э

М = А + Э

dопт

d_опт. соответствует минимуму на кривой М = А + Э.

Для перекачивания жидкостей рекомендуются скорости 0,5 ÷ 2 м/сек, для газов – 15 ÷ 25 м/сек.

При малых расходах и больших гидравлических сопротивлениях нужно брать небольшие скорости.