Курсова робота
Гідравлічні трубопроводи
Вступ
Гідравліка – це технічна (прикладна) наука, що вивчає закони рівноваги і руху рідини та розробляє способи застосування цих законів для розв’язування цих задач.
Втрати напору в трубопроводах складаються з втрат по довжині і місцевих втрат. Залежно від впливу цих втрат трубопроводи поділяють на короткі і довгі.
До довгих належать трубопроводи, в яких визначальними є втрати по довжині, а місцеві втрати не перевищують 10–15% загальних втрат, а до коротких – трубопроводи з великою кількістю місцевих опорів, у яких визначальними є місцеві втрати, а втрати по довжині не перевищують 10–15% загальних втрат.
Довгі трубопроводи поділяють на прості і складні,
Прості трубопроводи – це трубопроводи сталого діаметра, що не мають відгалужень.
Складний трубопровід – це такий, що складається з окремих елементів: простих коротких або довгих трубопроводів. Прийнята класифікація трубопроводів дає змогу значною мірою спростити розрахунок їх.
Гідравлічний розрахунок трубопроводів полягає у визначенні витрати рідини, напору, діаметра труб при заданих інших величинах. Іноді за заданими витратою Q, діаметром і довжиною трубопроводу визначають напір Н або за тих же умов визначають витрату Q якщо задано напір Н. Діаметр трубопроводу d визначають, коли всі інші параметри відомі.
1. Основні формули для гідравлічного розрахунку напірних трубопроводів при турбулентному режимі руху
Гладкі труби
Коефіцієнт гідравлічного тертя l, що входить в розрахункову формулу для визначення втрат натиску по довжині
,
для гладких труб знаходиться по емпіричних залежностях вигляду l=l(Re).
Для потоків, що характеризуються числами Re від 2300 до 100000, застосовується така залежність:
. (1)
П.Н. Конаковим запропонована більш загальна формула, область вживання якої не обмежується величиною числа Re:
(2)
Може бути використана формула Р.К. Филоненко
, (3)
яка дає практично однакові результати з формулою П.Н. Конакова.
Шорсткі труби
Для визначення втрат натиску в круглих шорстких трубах у разі квадратичної області опорів звичайно використовуються так звані водопровідні формули, одержувані з залежності Шезі. Позначивши через l довжину труби, представимо формулу Шезі таким чином:
.
Отже,
. (4)
Помноживши у формулі (4) чисельник і знаменник на 2g одержимо остаточну формулу, яка може бути названа першою водопровідною формулою (формула Вейсбаха – Дарсі):
, (5)
де коефіцієнт гідравлічного тертя .
Визначаючи С по формулі Н.Н. Павлівського, одержимо .
Замінимо в залежності (4) швидкість υ через
,
де Q – витрата рідини, що проходить через трубу;
площа живого перетину труби.
Одержимо формулу, яка може бути названа другою водопровідною формулою:
; (6)
тут
. (7)
Для розрахунку труб рекомендується вживання коефіцієнтів шорсткості п, приведених в табл. 1.
Таблиця значень коефіцієнта шорсткості п для труб
Стан стінок труб і характерні умови експлуатації
п
Нові чавунні, металеві і гончарні труби при добрій укладці і з’єднанні 0,0110 90,9 Водопровідні труби в нормальних умовах експлуатації, бетонні труби в дуже гарному стані 0,0120 83,3 Трохи забруднені водопровідні труби, клепані стальні спіральні труби в дуже гарному стані, бетонні труби в гарному стані 0,0130 76,9 Забруднені водопровідні труби 0,0140 71,4 Клепані стальні спіральні труби в середніх умовах експлуатації 0,0150 66,7 Бетонні труби в поганому стані 0,0160 62,5 Азбестоцементні труби 0,0092 108,7 Поліетиленові труби 0,0086 116,4
Останнім часом рядом авторів складені таблиці значень коефіцієнта С, підрахованих по формулі Н.Н. Павловского для різних коефіцієнтів шорсткості і гідравлічних радіусів R.*
Для спрощення обчислень по формулах (5) і (6) для стандартних діаметрів труб приводяться таблиці значень коефіцієнтів λ1 = f1 (d) і а = f2 (d), обчислених при різних п із застосуванням формули Н.Н. ............
