Гидравлический расчет трубопровода

Гидравлический расчет трубопровода

При движении жидкости по трубопроводу происходит потеря давления по его длине, это происходит вследствие гидравлических сопротивлений.

Величина потерь давления (напора) зависит от диаметра трубопровода, состояния внешней поверхности стенок (гладкие, шероховатые), количества перекачиваемой жидкости и ее свойств.

Зависимость между путевой потерей напора и расходом жидкости называют характеристикой трубопровода.

Гидравлический расчет основан на уравнении Бернулли:

(Z₁+P₁/ρg+α₁ υ₁²/2g)- (Z₂+P₂/ρg+α₂ υ₂²/2g)=h_п.п.

z – потенциальная энергия положения жидкости, м (геометрический напор)

P/ρg - потенциальная энергия давления жидкости, подометрический напор или статистический напор

υ²/2g - удельная кинетическая энергия движущейся жидкости, скоростной или динамический напор

α - коэффициент Кориолиса, при турбулентном движении они равны 1

Рекомендуемые материалы

Потери напора при преодолении трения по длине трубопровода при установившемся течении определяют по формуле Дарси-Вейсбаха

  …(2)                                                        …(3)

l - коэффициент гидравлических сопротивлений, зависит от режима движения жидкости

зависит от Рейнольдса, шероховатости внутренней стенки трубы

ε=2е/D

е – абсолютная шероховатость стенки трубы, см

Re= υd/v=4Q/πDv=4Qρ/ πDμ

При R_е<2320 ламинарный режим

λ=64/Re

λ- не зависит от шероховатости.

При Re>2320 течение турбулентное и делится на три зоны:

1 зона – гидравлически гладких труб

 λ=f(Re)           2320<Re<Re_пер1

2 зона – переходная зона (смеженное трение)

λ=f(Re, ε)           Re_пер1<Re<Re_пер2

3 зона – гидравлически шероховатых труб (автомодельная зона)

λ=f(ε)           Re_пер2<Re

Для 1 зоны l определяется по формуле Блазиуса

λ=0.3164/Re^1/4

Для 2 зоны l определяется по формуле Исаева-Альтшуля или Колбрука-Уайт

1/l=-1.8lg((Kэ/3.7D)^1.11+6.8/Re)

К_э – эквивалентная шероховатость

Kэ=L/D

l=0.11(Kэ/D+68/Re)^0.25   -  формула Альтшуля

Формула Колбрука-Уайта

l ^{- ½}  = -2lg(Kэ/3.7D+2.51/Rel ^1/2)

Для 3 зоны формула Никурадзе

l=1/(1.74-2lgε)²

Определение потерь напора на местные сопротивления

hмс=υ²/2g

Рекомендуем посмотреть лекцию "Введение".

Где    - коэффициент местного сопротивления, зависит от Рейнольдса, формы местного сопротивления, шероховатости и степени закрытия запорных устройств

- υ  - средняя скорость движения жидкости местного потока за местным сопротивлением

Местные сопротивления определяют по эквивалентной длине

- Lэ - эквивалентная длина

hтр=l(Lэ/D)( υ²/2g)

Lэ=D/l