Файл: Рабинович, Е. З. Гидравлика учебник.pdf

Глава шестая

ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В НАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ

§66. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Всовременной технике применяются трубопроводы различного назначения, служащие для перемещения разнообразных жидкостей (вода, нефть, глинистые растворы и т. д.) и изготовляемые из разных материалов (металл, бетон, дерево). Наряду с трубопроводами самых незначительных размеров (капилляры), используемыми в лабора­ торной технике и контрольно-измерительной аппаратуре, имеются

трубопроводы протяжением в сотни километров (магистральные

нефтепроводы) и диаметром в несколько метров (трубопроводы

не имеющий разветвлений на пути движения жидкости от точки забора до точки потребления, с л о ж н ы м — трубопровод, представля­ ющий собой сеть труб, состоящую из основной магистральной грубы и ряда отходящих от нее ответвлений. С л о ж н ы е т р у б о п р о ­ в о д ы делятся на следующие основные виды:

а) п а р а л л е л ь н о е с о е д и н е н и е , когда к основной магистрали М подключены параллельно ей еще одна или несколько

2 1 5

б) путевой (или попутный), отбираемый из магистрали в ряде промежуточных точек по пути движения жидкости.

При этом расход называется сосредоточенным, если точки отбора располагаются на значительном расстоянии друг от друга, и непре­ рывным, если эти точки расположены очень близко одна от другой.

§ 67. ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДОВ

Исходным уравнением для расчета трубопроводов является уравнение Бернулли (см. § 27), из которого, как известно, следует, что разность значений напора Н 1 в сечении 1—1 и Н 2 в сечении 2—2 затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости на участке между этими сечениями. Таким об­ разом,

АЯ = Я 1- Я а= 2 А 1. 2,

где

2 ^1 -2 ~ Ал. п Д"2 А«. п-

При этом потери напора на трение по длине определяются по формуле Дарси — Вейсбаха (4.45)

влений £ устанавливаются в зависимости от вида сопротивления на основании данных, приведенных в § 50.

В дальнейшем мы встретимся с различными видоизменениями расчетных формул, преследующими цель упрощения приемов рас­ чета.

Вспомним выражения для коэффициента к, данные в § 47,

216

при турбулентном режиме для гладких труб, и то обстоятельство, что при больших значениях Re (т. е. в области «вполне шерохова­ тых» труб при турбулентном режиме) коэффициент Я не зависит от Re; сохраняя для Я общую зависимость вида (6.3)—(6.4), следует в этом случае показатель степени у Re принять равным нулю.

Таким образом, общее выражение для коэффициента Я при любых режимах движения жидкости может быть представлено в виде

из (6.6) получим следующее общее выражение для потерь напора (формула Л. С. Лейбензона):

Если выражать все входящие в эту формулу величины в техниче­ ской системе единиц (кгс, м, с), то коэффициент А и показатели сте­ пени т, п и к будут иметь следующие значения (табл. 43).

Таблица 43

g

Для непосредственного определения расхода из выражения (6.7) получаем

2 1 7

где приняты обозначения

Значения коэффициента В и показателей г и р в этой формуле

Следовательно, при квадратичном законе сопротивления формула (6.8) может быть переписана таким образом:

Величина К в этой формуле называется модулем расхода. Формула (6.10) очень проста и поэтому часто применяется для

практических расчетов в области турбулентного режима при квадра­ тичном законе сопротивления. Последний же соответствует движе­ нию жидкости при больших значениях числа Рейнольдса, что прак­ тически обычно имеет место в водопроводах. Ввиду этого указанную формулу часто называют «водопроводной формулой».

При г = 1 из формулы (6.10) следует

Q= K.

Таким образом, модуль расхода представляет собой расход жид­ кости при уклоне, равном единице.

иь

Исходя из формулы Шези (4.43), для расхода можно получить также следующее выражение:

219