Файл: Полубояринов Ю.Г. Основы машиностроительной гидравлики и пневматики учеб. пособие.pdf

§5. УСТАНОВИВШЕЕСЯ ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ

ИГАЗОВ В ТРУБОПРОВОДАХ

Трубопроводы различного назначения могут быть простыми и сложными. Простым называется трубопровод, состоящий из одной линии труб с одним и тем же расходом по пути. Остальные трубо­ проводы считаются сложными. В зависимости от величины местных потерь напора в общем балансе потерь напора в трубопроводе раз­ личают: а) г и д р а в л и ч е с к и д л и н н ы е трубопроводы, при расчете которых принимаются во внимание только потери на­ пора по длине; б) г и д р а в л и ч е с к и к о р о т к и е трубопро­ воды, при расчете которых учитываются все потери напора, причем местные потери напора составляют более 5% от суммарных потерь;

Трубопроводы, составляющие гидравлические и пневматические системы, большей частью относятся к гидравлически коротким тру­ бопроводам. Расчет таких трубопроводов рассматривается ниже.

При расчете трубопроводов решаются следующие' основные за­ дачи:

1.Определение напора (или давления). Дано: расход, длины и диаметры труб, эквивалентная шероховатость, вязкость и удель­ ный вес жидкости.

2.Определение расхода. Дано: напор (давление), длины и диа­ метры труб, эквивалентная шероховатость, вязкость и удельный весжидкости.

3.Определение диаметра труб. Дано: напор (давление), расход, длины труб, эквивалентная шероховатость, вязкость и удельный вес жидкости.

Пр и м е ч а л и е. При расчете гидравлически коротких и весьма ко­ ротких трубопроводов в число исходных данных входят также характери­ стики местных сопротивлений.

Во всех трех типах задач основным этапом решения является определение потерь напора, а также выбор коэффициентов сопро­ тивления и в особенности коэффициента гидравлического трения. Расчет параметров установившегося течения несжимаемой жидко­ сти в трубопроводах основан на совместном решении уравнения Бернулли (25), уравнения неразрывности (21) и формул потерь на­ пора (28), и (29).

Первая задача (определение напора) легко решается определе­ нием коэффициентов X и £ непосредственно из таблиц или с помощью

Решение второго и третьего типа задач чаще всего производится способом подбора (метод последовательных приближений). Можно задаваться различными значениями коэффициентов X и £, находить приближенное значение средней скорости v. По этому значению v

41

вычисляется приближенное значение числа Рейнольдса и далее с помощью таблиц и графиков уточняются значения % и £. Операции повторяются до тех пор, пока следующие друг за другом значения найденных коэффициентов не совпадут.

Можно задаваться также различными значениями средней ско­ рости v и вести расчет графоаналитическим способом.

В качестве примера рассмотрим задачу определения расхода несжимае­ мой жидкости, поступающей по трубопроводу из аккумулирующей емкости в резервуар, где поддерживается заданное постоянное манометрическое дав­ ление р (рис. 14). Геометрический напор Я и поверхностное (манометриче­ ское) давление в аккумуляторе р0 ' являются также заданными постоянными величинами. В исходных данных указаны материал труб, их длины и диа­ метры, удельный вес и вязкость жидкости.

личин, входящих в уравнение Бернулли, так как по этому уравнению рас­

С учетом этого уравнение упростится:

У У 2g

* Считается, что площадь поверхности по сечению К—К во много раз больше площади сечения трубопровода.

42

В полученном уравнении неизвестны величины vt и кш. Для определения потери напора hw составим сумму всех видов потерь, включая местные по­ тери и потери напора по длине.

Лд1 = А1 -^——— — потеря напора по длине в трубе У;

1 4

/'в = £п — — местная потеря напора в вентиле;

4

После подстановки выражении потерь напора в уравнение (б) с учетом последнего замечания получаем

43