Глава 7. Движение жидкости в напорных трубопроводах Назначение и классификация трубопроводов

Мировая практика и отечественный опыт убедительно свидетель­ствуют о все возрастающем использовании трубопроводов в раз­личных областях современной техники. Сравнительно недавно трубопроводы использовались главным образом для перемещения воды, нефти и нефтепродуктов. Сегодня область применения тру­бопроводов значительно расширилась: это мелиорация (дренажные трубы) и орошение (дождевальные машины), медицина (искусст­венные кровеносные сосуды), теплоэнергетика и др. Трубопроводный транспорт для перемещения различных жидких, газообразных, твердых продуктов и их смесей стал самостоятельной отраслью народного хозяйства. Транспортировка жидкостей по трубопроводам очень экономична и легко поддается количественной и качественной регулировке.

В связи с широким и разнообразным применением трубопро­водов к трубам предъявляются весьма разнообразные, порой про­тиворечивые требования. В качестве материалов для изготовления т руб в зависимости от их назначения ис­пользуются черные и цветные металлы, керамика, пластмассы, бетон, стекло, гра­фит и многие другие. Трубопроводы могут значительно отличаться по диаметру и длине. Наряду с трубопроводами самых незначительных размеров (капилляры), используемыми в лабораторной технике и контрольно-измерительной аппаратуре, применяются трубопроводы диаметром в несколько метров (водоводы гидро­электростанций) и протяженностью в ты­сячи километров (магистральные водо- и нефтепроводы).

В зависимости от рода перекачиваемой жидкости трубопроводы иногда класси­фицируются на водопроводы, мазуто-проводы, нефтепроводы, маслопроводы, бензопроводы и т. п. С маслопроводами и бензопроводами небольшой длины сту­денты обстоятельно знакомятся при изу­чении устройства автомобилей и трак­торов.

Все трубопроводы подразделяются на две категории: простые и сложные. Простой трубопровод не имеет разветвлений на пути движения жидкости от точки забора до точки потребления. Как правило, такие трубопроводы выполнены из труб одного диаметра, но могут представлять собой последовательное соединение труб разного диаметра с поворотами под любым углом и в любой плоскости.

Сложный трубопровод имеет хотя бы одно разветвление или место примыкания труб. Как правило, сложный трубопровод со­стоит из основной (магистральной) трубы и ряда отходящих от нее ответвлений (участков). Отдельные участки труб в целях ра­ционального распределения жидкости по потребителям могут объединяться в сети. Поэтому сложные трубопроводы в свою оче­редь классифицируются на следующие основные виды:

1) разветвленные, в которых жидкость из основной магистрали подается в боковые ответвления и обратно в магистраль не пос­тупает (рис. 1, а);

2) параллельные, в которых к основной магистрали подклю­чены параллельные ей еще один или несколько участков труб (рис. 1,6);

3) кольцевые, представляющие собой замкнутую сеть, питае­мую от одной или нескольких магистралей (рис. 1, в).

Трубопровод первого вида является примером тупиковой или разомкнутой сети. Эта схема имеет ряд недостатков. Например, диаметры труб неравномерны по длине, так как в начальных участках, где расход жидкости больше, диаметры должны быть больше, чем в конечных. Кроме того, при выходе из строя ка­кого-либо участка трубопровода все следующие за ним потреби­тели отключаются от источника питания.

Трубопроводы второго и особенно третьего вида избавлены от последнего недостатка. В случае аварии или при проведении ремонтно-восстановительных работ на каком-либо участке доста­точно отключить этот участок с двух сторон, а снабжение ос­тальных будет продолжаться. Поэтому сети водопровода, особенно в городах, как правило, выполняются кольцевыми.

В сложных трубопроводах различают транзитный и путевой расходы: при транзитном расход жидкости, передаваемой по ма­гистрали, остается постоянным; при путевом часть жидкости от­бирается из магистрали в ряде точек по пути ее движения. Пе­ремещение жидкости по трубопроводам может осуществляться в результате создания искусственного напора насосами или водо­напорными башнями, а также благодаря разности нивелирных высот (уровней) местности. Последний способ чаще использу­ется в гидротехнических сооружениях, при орошении и водоснаб­жении в сельском хозяйстве.