Основные уравнения гидравлического расчета трубопроводов

1.· Объемный расход:

(1)

где W – линейная скорость потока, м/с;

S – площадь поперечного сечения трубы, м².

Для трубопроводов круглого сечения, т.к. S = p*d²/4 = 0,785*d², формула (1) примет вид:

(2)

2.· Массовый расход:

(3)

где r – плотность, кг/м³.

3.· При движении жидкости по трубопроводу различают два вида потерь напора:

где h_тр – потеря напора за счет преодоления сил трения по длине трубопровода;

h_м – потеря напора за счет местных сопротивлений.

4.· При предположении, что Z₁=Z₂ и W₁=W₂, потеря напора и потери давления на пути между сечениями 1 и 2, связаны между собой уравнением:

(4)

5.· Потеря напора на преодоление трения по длине трубопровода круглого сечения h_тр при любом установившемся режиме течения определяется по формуле Дарси-Вейсбаха:

(5)

6.· Если учесть уравнение 4, то можно рассчитать потери давления на преодоление сил трения:

(6)

7.· В наклонном трубопроводе:

(7)

здесь «+» – когда сумма DZ участков подъема больше суммы DZ участков спуска и “-“, когда наоборот.

В формулах использованы обозначения:

L – длина трубопровода, м;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

W – средняя скорость потока, м/с;

r· - плотность жидкости, кг/м³;

Q - объемный расход жидкости, м³/с;

DZ – разность геодезических отметок начала и конца трубопровода, м;

g - ускорение силы тяжести, м/с²;

l· - коэффициент гидравлического сопротивления.

Коэффициент гидравлического сопротивления зависит от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости стенки трубы:

l = ¦(Re, e),

где e = D/d,

D- абсолютная эквивалентная шероховатость, мм.

(8)

Для ламинарного режима течения, Re< Re_кр (2300), l = ¦(Re):

(9)

При турбулентном режиме течения различают три зоны сопротивления.

Зона гидравлически гладких труб l = ¦(Re):

,

формула Блазиуса. (10)

Зона смешанного трения l = ¦(Re, D/d):

формула Альтшуля. (11)

Зона квадратичного закона сопротивления l = ¦(D/d):

формула Шифринсона. (12)