что означает термин простой трубопровод

Классификация трубопроводов

Все многообразие трубопроводов делят условно на короткие и длинные простые и сложные.

Короткие и длинные трубопроводы

В коротком трубопроводе потери удельной механической энергии на местных сопротивлениях и по длине соизмеримы.

В длинных трубопроводах потери на местных сопротивлениях малы по сравнению с потерями по длине. При расчете длинных трубопроводов потери в местных сопротивлениях учитывают завышая потери по длине на 5-10%.

Простые и сложные трубопроводы

Простым трубопроводом называют такой, которые не содержит ответвлений и разветвлений и собран из труб одного диаметра. Во всех остальных случаях трубопровод называют сложным.

Получается, что сложным называют трубопровод, состоящий из труб разного диаметра, включающий ответвления.

Различают последовательное и параллельное соединение участков в сложных трубопроводах.

Последовательное соединение

Пример последовательного соединения показан на рисунке.

Такой трубопровод состоит из участков, включенных последовательно друг другу. При отсутствии утечек расход жидкости в каждом из на всем протяжении трубопровода будет постоянен и одинаков.

Параллельное соединение участков

Пример параллельного соединения показан на рисунке.

При параллельном соединении труд расход между ними распределяется таким образом, чтобы потери напора на каждом участке были одинаковы и равнялись концевой разности напора.

Источник

ПРОСТОЙ ТРУБОПРОВОД

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Роль трубопроводных систем в хозяйстве любой страны, отдельной корпорации или просто отдельного хозяйства трудно переоценить. Системы трубопроводов в настоящее время являются самым эффективным, надёжным и экологически чистым транспортом для жидких и газообразных продуктов. Со временем их роль в развитии научно-технического прогресса возрастает. Только с помощью трубопроводов достигается возможность объе­динения стран производителей углеводородного сырья со странами потребителями. Большая доля в перекачке жидкостей и газов по праву принадлежит системам газопрово­дов и нефтепроводов, но значительную роль играют такие системы как водоснабжение и канализация, теплоснабжение и вентиляция, добыча некоторых твёрдых ископаемых и их гидротранспорт. Практически в каждой машине и механизме значительная роль принад­лежит трубопроводам.

По своему назначению трубопроводы принято различать по виду транспортируемой по ним продукции:

По виду движения по ним жидкостей трубопроводы можно разделить на две катего­рии:

безнапорные (самотёчные) трубопроводы.

Также трубопроводы можно подразделить по виду сечения: на трубопроводы круг­лого и не круглого сечения (прямоугольные, квадратные и другого профиля). Трубопро­воды можно разделить и по материалу, из которого они изготовлены: стальные трубопро­воды, бетонные, пластиковые и др.

Дать полную и исчерпывающую классификацию трубопроводов вряд ли удастся из-за многообразия их функций и областей использования. Нас будут интересовать лишь те классификации, которые влияют на принятые методы и способы описания движения по ним жидкостей и газов.

ПРОСТОЙ ТРУБОПРОВОД

При напорном движении жидкости простой трубопровод работает полным сечением

= const.

Размер сечения трубопровода (диаметр или ве­личина гидравлического радиуса), а так­же его протяжённость (длина) трубопровода (/, L) являются основными геометрическими характеристиками трубопровода.

Основными технологическими характеристиками тру­бопровода являются расход жидкости в трубопроводе Q и напор (на головных сооруже­ниях трубопровода, т.е. в его начале). Большинство других характеристик простого тру­бопровода являются, не смотря на их важность, производными характеристиками. По­скольку в простом трубопроводе расход жидкости транзитный (одинаковый в начале и конце трубопровода), то средняя скорость движения жидкости в трубопроводе постоянна . Для установившегося движения жидкости по трубопроводу средняя скорость движения жидкости определяется по формуле Шези:

где: — скоростной коэффициент Шези,

— гидравлический радиус сечения, для круглого сечения при полном заполнении жидкостью

— гидравлический уклон.

Полагая, что весь имеющийся напор на головных сооружениях (в начале) трубопро­вода тратится на преодоление сил трения в трубопроводе (в простом трубопроводе это по­тери напора по длине ), уравнение движения жидкости (Бернулли) примет вид:

Расход жидкости в трубопроводе:

Обозначив: , получим основное уравнение простого трубопровода:

Если на трубопроводе собранном из труб одинакового диаметра имеются местные сопротивления, то такой трубопровод можно привести к простому трубопроводу эквива­лентной длины

Источник

Простые и сложные трубопроводы

В гидравлике различают простые и сложные трубопроводы. Простым называется такой трубопровод, который служит для подачи жидкости из одного резервуара в другой без ответвлений. Простой трубопровод может иметь по всей длине одинаковое сечение, а может состоять из ряда последовательно соединенных труб различного сечения.

Сложными называются трубопроводы, имеющие ответвления или состоящие из нескольких линий. Их расчет значительно сложнее, чем простых. Однако, некоторые задачи, относящиеся к сложным трубопроводам, можно решать, рассматривая отдельные их элементы, как простые.

Расход жидкости может производиться в какой-либо определенной точке трубопровода, например, на его конце. Такой расход называется транзитным. В некоторых трубопроводах, например, в водопроводах, расход жидкости производится во многих точках по длине. В этих случаях расход называется путевым.

В зависимости от характера сопротивлений трубопроводы подразделяют на длинные и короткие. В длинных трубопроводах потери напора по длине во много раз больше потерь от местных сопротивлений, которые составляют 2—5% от общих потерь энергии в трубопроводе.

В так называемых коротких трубопроводах потери напора от местных сопротивлений велики по сравнению с потерями по длине трубопровода. Принятая классификация позволяет в значительной степени упростить гидравлический расчет трубопроводов.

С учетом указанных условий приведены методики расчета напорных, т. е. заполненных по всему сечению трубопроводов, при установившемся равномерном движении жидкости.

Местные гидравлические сопротивления

В производственной практике перемещение жидкости в потоках связано с преодолением сопротивлений по длине потоков, а также и различных местных сопротивлений: поворотов, диафрагм, задвижек, вентилей, кранов, различных ответвлений и т. п.

На преодоление местных сопротивлений затрачивается определенная часть энергии потока, которую часто называют потерей напора на местные сопротивления. Обычно эти потери выражают в долях скоростного напора, соответствующего средней скорости жидкости в трубопроводе до или после местного сопротивления.

Данные о значении коэффициентов различных местных сопротивлений приводятся в соответствующих справочниках, учебниках и различных пособиях по гидравлике в виде отдельных значений, таблиц, эмпирических формул, диаграмм и т. п.

Потери напора при внезапном расширении струи. Теорема Борда.

Исследования потерь энергии (напора), обусловленных различными местными сопротивлениями, ведутся уже более ста лет. В результате экспериментальных исследований, проведенных у нас и за рубежом в различное время, получено огромное количество данных, относящихся к разнообразнейшим местным сопротивлениям для конкретных практических задач.

Что же касается теоретических исследований, то им пока поддаются только некоторые местные сопротивления.

Наиболее полно теоретически исследованы характеристики сопротивлений при внезапном расширении струи.

Общие потери напора

Определение величины потерь по формуле вносит в расчет погрешность тем большую, чем ближе друг от друга расположены отдельные местные сопротивления и чем большие возмущения в жидкости вызываются ими. Это объясняется тем, что величины коэффициентов местных сопротивлений, получаемые из опыта, относятся к условиям стабилизированного потока с обеих сторон каждого из местных сопротивлений, т. е. к условиям, когда до и после каждого из местных сопротивлений имеется достаточно длинный прямой участок трубопровода.

В практике часто встречается, когда местные сопротивления находятся на недостаточно большом удалении друг от друга или расположены даже непосредственно друг за другом. В этих случаях стабилизация потока не происходит и наблюдается взаимное влияние местных сопротивлений.

В результате проведенных исследований установлено, что суммарный коэффициент сопротивления двух или нескольких местных сопротивлений, взаимно влияющих друг на друга, всегда меньше суммы коэффициентов, относящихся к отдельно рассматриваемым местным сопротивлениям.

Поэтому, если вести расчет потерь напора, пренебрегая взаимным влиянием местных сопротивлений, и пользоваться величинами коэффициентов, указанными в справочниках, то результат расчета по формуле дает заведомо завышенные значения потерь напора. В связи с этим на практике при отсутствии данных о взаимном влиянии коэффициенты местных сопротивлений принимаются, как обычно, по справочным данным, т. е. с некоторым запасом.

Для того чтобы взаимным влиянием местных сопротивлений можно было пренебречь, необходимо выбирать расстояние между точками установки этих сопротивлений из определенных условий.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Простой трубопровод

Простой трубопровод имеет постоянный диаметр по всей длине и не имеет никаких отводов. Гидравлический расчет его сводится к определению одного из следующих параметров. [3]

Простым трубопроводом называется трубопровод, не имеющий боковых ответвлений. [6]

Простым трубопроводом называется трубопровод постоянного диаметра без разветвлений и местных сопротивлений. Все остальные трубопроводы называются сложными. Рассмотрим три основных схемы расчета простых трубопроводов. [7]

Простым трубопроводом называют трубопровод, не имеющий ответвлений постоянного или переменного сечения. Сложный трубопровод имеет магистраль и ответвления в различных точках, которые называют узловыми. Различают разветвленные ( тупиковые), замкнутые ( кольцевые) и комбинированные сложные трубопроводы. [9]

Рассмотрим простой трубопровод одинакового по в й длине диаметра. Его гидравлический расчет сводится к решенью трех основных задач. [13]

Если простой трубопровод состоит из труб разных диаметров, то и в этом случае вся разность напора затрачивается на преодоление сопротивления движению. Но общие потери hw Н распределяются неравномерно по длине трубопровода, а пьезометрическая линия представляет собой ломаную линию. Для определения потерь энергии ( напора) на отдельных участках труб, а также в других гидравлических расчетах трубопроводов широко используется понятие о пропускной способности или о расходной характеристике труб. [14]

Источник

Что означает термин простой трубопровод

13. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОСТЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

13.1. Простой трубопровод постоянного сечения.

Общий вид расчетного уравнения простого трубопровода

13.2.Простой трубопровод между двумя резервуарами.

13.3. Простой трубопровод при истечении в атмосферу.

13.4.Сифонный трубопровод. Вакуум на участке трубопровода.

13.5. Использование приблизительных зависимостей при расчете простого трубопровода.

Замена местных сопротивлений.

13.6. Три задачи на расчет простого трубопровода.

13.7 Графики напоров

13.1. Простой трубопровод постоянного сечения

1.Трубопровод называют простым, если жидкость транспортируется по нему от питателя к приемнику без ответвлений потока, но может иметь различные диаметры и включать местные сопротивления.

2.Трубопроводы, содержащие последовательные, параллельные соединения и разветвления простых трубопроводов называются сложными.

Жидкость движется по трубопроводу благодаря тому, что ее энергия в начале трубопровода больше, чем в конце.

Разность в уровнях энергии может быть обеспечена разностью уровней жидкости, работой насоса или давлением газа, например, за счет применения гидроаккумуляторов.

Движение жидкости за счет разности уровней (разности геометрических высот) применяется в гидротехнике и водоснабжении.

На рис.13.1 изображен простой трубопровод постоянного сечения расположенный произвольно в пространстве, состоящий из нескольких участков с длиной l_i и диаметром d_i и содержащий местные сопротивления.

Уравнение Бернулли для сечений «1- 1» и «2 – 2»:

(13.1)

Σ h – сумма потерь на трение по длине и в местных сопротивлениях, а также потерь на входе и выходе из трубопровода.

3. Гидростатическим напором называется сумма геометрического и пьзометрического напора в данном сечении трубопровода.

5. Разность гидростатических напоров называется потребным напором, Нпотр, если величины Н_ГСТ не заданы. Таким образом, разность

(13.2)

может быть располагаемым или потребным напором, в зависимости от исходных данных.

Используя разность гидростатических напоров из уравнения баланса напоров Бернулли, получаем :

6. Общий вид расчетного уравнения простого трубопровода

( 13.3 )

Если площади питателя и приемника или длины трубопроводов велики по сравнению с сечением трубопровода, скоростными напорами можно пренебречь.

Уравнение простого трубопровода принимает вид

(13.4)

В этом случае, потребный напор равен сумме сопротивлений трубопровода, а весь располагаемый напор затрачивается на их преодоление гидравлических сопротивлений. Такое уравнение можно использовать, и когда длина трубопровода велика и скоростные напоры малы по сравнению с потерями на трение по длине.

Правая часть равенства (13.4) называется характеристикой трубопровода. Уравнение баланса напоров можно записать в виде

где Σ h – есть характеристика трубопровода, которая является степенной функцией расхода. Величина К – коэффициент сопротивления трубопровода, а показатель степени m имеет значение, зависящее от режима течения жидкости(ламинарный или турбулентный).

Используя формулу (13.4′) можно построить кривую потребного напора в координатах Н= f ( Q ), т.е. зависимость напора от расхода жидкости в трубопроводе.

13.2.Простой трубопровод между двумя резервуарами.

Используем уравнение располагаемого напора для расчета простого трубопровода, который соединяет два резервуара с постоянными уровнями жидкости и состоит из k последовательных участков длиной l_i и диаметром d_i , а также включает местные сопротивления.

Показанные на рисунке уровни жидкости в резервуарах следует рассматривать, как пьезометрические уровни в питателе и в приемнике, поскольку геометрические напоры в их сечениях равны z ₁ = z ₂.

Выражая потери на трение по длине и в местных сопротивлениях формулами

получим уравнение простого трубопровода в виде:

(13.5)

где λ _i и ξ _i – коэффициент сопротивления трению и суммарный коэффициент местных сопротивлений на каждом участке, Vi – средняя скорость на каждом участке, Vk – скорость потока на выходе из трубопровода в резервуар, α _k V 2 _k /2 g – скоростной напор при выходе из трубопровода в резервуар (потеря напора в выходном сечении трубопровода), α _k = 1 – для турбулентного режима течения, α _k = 2 для ламинарного режима течения.

И используя уравнение неразрывности потоков

получим расчетное уравнение простого трубопровода в виде

где Fk – площадь выходного сечения трубопровода с диаметром d к, Fi – площадь трубопровода с диаметром di .

( 13.7 ),

где Σξ – сумма коэффициентов потерь в местных сопротивлениях.

Откуда можно выразить скорость

(13.8),

13.3. Простой трубопровод при истечении в атмосферу.

При истечении из резервуара в атмосферу (рис.13.3) уравнение Бернулли имеет вид

(13.9)

Так как потери напора при выходе в атмосферу отсутствуют, уравнение (13.9) при подстановке в него потерь переходит в уравнение (13.6),

поэтому уравнение (13.6 ) является общим при истечении под уровень и в атмосферу.

13.4.Сифонный трубопровод. Вакуум на участке трубопровода.

Если часть длины трубопровода находится под вакуумом (например, сифонный трубопровод, область С, рис.13.4),

необходимо проверить наибольший вакуум в опасном сечении С:

(13.10)

13.5. Использование приблизительных зависимостей при расчете простого трубопровода. Замена местных сопротивлений.

При достаточно большой длине трубопровода можно пренебречь скоростным напором V 2 /2 g по сравнению с потерями на трение по длине и использовать для расчета приблизительные зависимости, введя в них, если это необходимо замену коэффициентов местных сопротивлений на потери по длине по соотношению

(13.12)

при такой замене получаем

(13.14)

Для трубопровода, состоящего из k – последовательных участков с различными диаметрами di и длинами Li

(13.15)

13.6 Определение коэффициентов трения

в зависимости от режима течения жидкости.

Расчет трубопроводов связан с выбором коэффициентов ξ местных сопротивлений и коэффициента трения λ.

При подстановке в эту формулу λ=64/ Re потеря на трение в трубопроводе равна

Если скорость определить через расход V = Q / F = 4 Q /(π d 2 ) вторая часть при подстановке расхода

(13.19)

2.Турбулентный режим Re >= 3000.

А.Область гидравлически гладких труб. К-т сопротивления по формуле Канакова

(13.20)

и по формуле Блазуиса

(13.21)

Подставляя формулу Блазиу c а в формулу Дарси с учетом системы СИ

(13.22)

Б. Переходная область. В переходной области λ зависит и от числа Re и от шероховатости.

Значения λ в функции Re и относительной гладкости d /Δ по данным Мурина-теплотехнического института, приведены в справочниках в виде графика и в задачнике.

Можно применять для определения λ формулу Альтшуля во всех областях турбулентного режима.

Средние значения эквивалентной шероховатости для новых труб Δ =0,1мм, для бывших в употреблении Δ = 0,2 мм

(13.23)

В. Область гидравлически шероховатых труб, λ зависит только от шероховатости. Для определения значений λ можно использовать формулу Никурадзе

(13.24 )

Или формулу Шифринсона

( 13.24 )

( 13.24 )

Зависимость λ от d /Δ для квадратичной области дается по таблицам, пример такой таблицы приведен в задачнике на стр.229.

Для труб некруглого сечения

Где D г = 4 F /П, отношение учетверенной площади к периметру, что для круглой трубы совпадает с геометрическим диаметром D г = d .

Модно выделить три основные задачи расчета простого трубопровода, методика которых поясняется на примере трубопровода постоянного диаметра.

13.6. Три задачи на расчет простого трубопровода.

Найти требуемый напор – Н

1.1 При ламинарном режиме, напор определяется по ф-ле

( 13. 2 5 ),

1.2.При турбулентном режиме Н определяется по формулам:

(6) – короткий трубопровод или

Из уравнения располагаемого напора определяются искомые величины

13.7 Построение диаграмм напоров в трубопроводе

При построении диаграмм следует иметь в виду следующие обстоятельства.

1. Надо выделить в трубопроводе участки, в которых происходят изменения сечения или участки с местными сопротивлениями.

2. Начало первого участка диаграммы определяет начало трубопровода и величина напора в питателе. Если начало трубопровода связано с потерями, как например, при входе в трубу, начало участка немнго смещают влево, чтобы показать качественный участок сжатия струи.

График напоров, построение которого дано на рис.13.7 показывает изменение по длине трубопровода полного напора потока и его составляющих.

Линия напора (удельной механической энергии потока ) строится путем последовательного вычитания потерь, нарастающих вдоль потока из начального напора потока (заданного пьезометрическим уровнем в питающем резервуаре).

На участках местной деформации потока, где ход изменения напоров может быть показан только качественно, линии напоров даны штриховой линией).

Построение графика напоров для вертикального трубопровода дано на рис. 13.8.

1. Напоры в каждом сечении откладываются по горизонтали таким образом, чтобы ось трубы являлась началом отсчета пьезометрических напоров.

2.Графики напоров, показывают изменение по длине трубопровода полного напора потока и его составляющих.

2.1. Из начального напора потока (заданного пьезометрическим уровнем в питающем резервуаре) вычитаются потери, нарастающие вдоль трубопровода, таким образом, потеря в конце участка формирует (пьезометрический) уровень напора на следующий участок.

3. Пьезометрическая линия (линия изменения гидростатического напора потока) строится путем вычитания скоростного напора в каждом сечении полного напора потока.

3.1.Пьезометрический напор P и/( ρg ) в каждом сечении ( Ри – избыточное давление) определяется на графике вертикальным расстоянием от центра сечения до пьезометрической линиии;

График напора для длинного трубопровода строится упрощенно (рис.9.6), поскольку малость скоростных напоров позволяет рассматривать линию напора и пьезометрическую линию, как совпадающие.

Источник