Зависимость коэффициентов x, m, j от числа Рейнольдса.

Рис. 44. Колебание значений коефициентов истечения жидкости из отверстий и насадков, в зависимости от числа Рейнольдса.

В справочниках даны значения x, m, j для квадратичной области гидравлического сопротивления. Для малых значений Re там приводятся формулы пересчета.

Расчет трубопроводов.

Трубопроводы представляют собой, в гидравлическом отношении, участки напорных труб, в которых жидкость (или газ) двигается с постоянным расходом. Происходят потери напора по длине и на местные сопротивления, поэтому основные параметры для расчета трубопроводов:

В инженерных расчетах вводят понятие удельного сопротивления трубопровода А_о:

м (4)

Это сопротивление на один метр трубопровода при пропускании расхода 1м³/с через него воды или какой-либо жидкости. Удельное сопротивление будет зависеть от материала трубы (по коэффициенту Дарси) и диаметра. Для промышленных видов труб существуют таблицы Ф.А. Шевелева «Для гидравлического расчета стальных, чугунных, бетонных , железобетонных, пластмассовых и стеклянных труб». Этот расчет ведется по удельному сопротивлению А_о или по гидравлическому уклону i по формуле:

(5)

В отмеченных таблицах значения уклонов увеличены в 1000 раз – 1000i.

Трубопроводы бывают “короткие” – когда значения местных сопротивлений составляют значительную часть общих потерь напора и “длинные” - в противоположном случае, то есть когда главные потери происходят по длине на трение. Формулы (4) и (5) рассчитаны на “длинные” трубопроводы – приблизительно от десятков к сотен метров и выше.Местные сопротивления на них учитываются от 10 до 30 – процентной добавкой.

Для “коротких” трубопроводов потери напора на местных сопротивлениях учитываются индивидуальными значениями .

Трубопроводы бывают “простые” – с постоянным расходом по сечению, и сложные, или сети, с разветвлением расходов. В последних происходит разветвление подобно ветвям от ствола. Особый вид сетей вид сетей – кольцевые, когда часть расхода циркулирует, а часть отбирается потребителем.

Соединения трубопроводов бывают параллельные и последовательные, как сочетание проводников в электрических сетях.

Расчет “простого” трубопровода.

Рис. 45. Расчет «простого» трубопровода.

Рис. 45. Расчет «простого» трубопровода.

Возникает задача найти зависимость между напором Н и расходом Q трубопровода постоянного диаметра d и длины L, шероховатость Δ, которая дает потерю напора по длине h_l и на местные сопротивления – h_m.

Составим уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 относительно оси трубопровода:

как для резервуара с большой площадью поверхности и малой скоростью опускания уровня жидкости .

(6)

Если опорожнение трубопровода происходит не а атмосферу, а в резервуар (“под уровень”), то формула будет иметь вид:

(7)

Рис. 46. Расчет перепада напоров при истечении жидкости «под уровень» резервуара.

Последовательное соединение трубопроводов рассчитывается, как в формуле (5), но с учетом потерь напора по разнообразным участкам, где изменяется диаметр или материал трубопровода.

h=; Q=const

Рис. 47. Расчет последовательного соединения трубопроводов.

Параллельное соединение трубопроводов рассчитывается, как параллельное сединение проводников в электротехнике, но роль тока играет расход жидкости Q (суммируется по ветвям), а роль напряжения– h (потери напора.

Потери напора – постоянны для всех ветвей.

h_i=const

Q=Q₁+Q₂+…+Q_i

Разветвленная сеть трубопроводов рассчитывается по самому сложному направлению (с точки зрения гидравлических потерь напора).

Расчетное направление >

Рис. 48. Расчет „сложного” трубопровода, или сети трубопроводов.

Кольцевые сети рассчитываются по законам Кирхгофа, как электрические схемы. Для инженерных расчетов в водоснабжении применяют приблизительные методы (Лобачева, Андрияшева), приведенные в курсе “Водоснабжение” для специальности “Водоснабжение и водоотведение”.

Все случаи расчетов простых и сложных трубопроводов даны в справочниках.