Складні трубопроводи
Складний трубопровід у загальному випадку складений із простих трубопроводів з послідовним і паралельним їхнім з'єднанням (мал. 6.6, а) або з розгалуженнями (мал. 6.6, б).
Мал. 6.6. Схеми складних трубопроводів
Розглянемо розімкнутий складний трубопровід (мал. 6.6, б). Магістральний трубопровід розгалужується в точках А и С. Рідина подається до точок (перерізам) B, D і E з витратами Q B і QD і QE .
Нехай відомі розміри магістралей і всіх галузей (простих трубопроводів), задані всі місцеві опори, а також геометричні висоти кінцевих точок, відлічувані від площини M - N і надлишкові тиски в кінцевих точках PB і PD і PE.
Для цього випадку можливі два види завдань:
Завдання 1. Дана витрата Q в основній магістралі MA. Необхідно визначити витрати QB і QD і QE, а також потрібний напір у точці М.
Завдання 2. Дано напір у точці М. Визначити витрати в магістралі Q і витрати в кожній галузі.
Обидва завдання вирішують на основі однієї й тієї ж системи рівнянь, число яких на одиницю більше числа кінцевих галузей, а саме:
рівняння витрат:
Q = QB = QD = QE
рівняння рівності потрібних напорів для галузей CD і CE
Hст D + KCDQDт = Hст E + KCEQEт
рівняння рівності потрібних напорів для галузі АВ і складного трубопроводу АСЕD
Hст B + KABQBт = Hст D + KCDQDт + KAC(QD + QE)т
вираження для потрібного напору в точці М
Розрахунки складних трубопроводів часто виконують графоаналітичним способом, тобто із застосуванням кривих потрібного напору й характеристик трубопроводів. Криву потрібного напору для складного трубопроводу слід будувати в такий спосіб:
1) складний трубопровід розбивають на ряд простих;
2) будують криві потрібних напорів для кожного із простих трубопроводів;
3) складають криві потрібних напорів для галузей (і паралельних ліній, якщо вони є за правилом додавання характеристик паралельних трубопроводів;
4) отриману криву складають із характеристикою послідовно приєднаного трубопроводу за відповідним правилом (див. п.6.2).
Таким чином, при розрахунках ідуть від кінцевих точок трубопроводу до початкової точки, тобто проти течії рідини.
Складний кільцевий трубопровід. Являє собою систему суміжних замкнених контурів, з відбором рідини у вузлових точках або з безперервною роздачею рідини на окремих ділянках (мал. 6.7).
Мал. 6.7. Схема складного кільцевого трубопроводу
Завдання для таких трубопроводів вирішують аналогічним методом із застосуванням електроаналогій (закон Кірхгофа). При цьому ґрунтуються на двох обов'язкових умовах. Перша умова - баланс витрат, тобто рівність припливу й відтоку рідини для кожної вузлової точки. Друга умова - баланс напорів, тобто рівність нулю алгебраїчної суми втрат напору для кожного кільця (контуру) при підрахунку по напрямкові руху годинної стрілки або проти неї.
Для розрахунків таких трубопроводів типовою є наступне завдання. Даний максимальний напір у початковій точці, тобто в точці 0, мінімальний напір у найбільш вилученій точці Е, витрати у всіх шести вузлах і довжини семи ділянок. Потрібно визначити діаметри трубопроводів на всіх ділянках.