Алгоритм расчета задачи проектирования:

1. Задаемся скоростью жидкости в трубопроводе w

2. Определяем диаметр из уравнения расхода (искомая величина – диаметр)

3. Расчет режима движения жидкости

4. Выбор расчетной формулы для _Г: для гидравлически гладких труб формула Никурадзе или Блазиуса.

5. Расчет _Г по выбранной формуле.

6. Расчет скорости жидкости в трубе.

7.Сопоставление (C) w(_6п) и w(_1п)

если С < 0,1%, то d = d_{(в первом приближении)}

если С > 0,1%, то возвращаемся в первый пункт, при этом используем результат первого приближения по скорости; и т.д.

Наивыгоднейший диаметр трубопровода. Диапазоны рекомендуемых скоростей.

Подход к решению проблемы является общим для многих гидродинамических, тепло- и массообменных процессов. Он базируется на сопоставлении капитальных и эксплуатационных затрат. В основу анализа применительно к трубопроводу используют уравнения расхода и уравнение Дарси-Вейсбаха.

С увеличением диаметра трубопровода возрастают капитальные затраты: пропорционально растет не только диаметр трубы, но и толщина ее стенок. На рисунке изменение капитальных затрат с диаметром описывается кривой К. Но с увеличением диаметра при известных расходах снижается скорость потока, а с ней – энергия, затрачиваемая на преодоление гидравлического сопротивления. Эксплуатационным (энергетическим прежде всего) затратам отвечает кривая Э. Технологов интересует диаметр трубопровода, при котором суммарные затраты (кривая суммы) минимальны. На рисунке минимуму отвечает точка А.

Практика показывает, что этому оптимальному диаметру отвечают скорости потоков: для жидкостей – 0,5 – 3,0 м/с; для газов на порядок выше – 5 – 30 м/с.

Прямолинейный участок трубопровода, эквивалентный сумме местных сопротивлений трубопровода. Длинный трубопровод. Короткий трубопровод.

Короткий трубопровод – это такой трубопровод, потери на местные сопротивления которого соизмеримы с путевыми.

Длинный трубопровод – это такой трубопровод, в котором путевые потери много больше местных.

Поэтому для длинного трубопровода вводят понятие – длина трубопровода, эквивалентная местным сопротивлениям.

где L есть собственно длина трубопровода плюс длина трубопровода эквивалентная местным сопротивлениям.

Возведем в квадрат левую и правую части уравнения:

Расчет разветвленного трубопровода.

Схема разветвленного трубопровода, состоящий из магистрального трубопровода и двух ответвлений, в упрощенном виде.

1 – напорная емкость

2, 3 – приемные емкости;

H₁/H₂/H₃ – гидростатический напор в сечениях 1/2/3;

точка 0 – узловая точка;

H₀ – гидростатический напор в узловой точке.

Исходное уравнение:

Запишем его для каждого участка:

В этой системе из трех уравнений неизвестны четыре величины: d₁, d₂, d₃, H₀. Для решения этой задачи четвертым уравнением будет баланс по объемному расходу жидкости: