Curs 9. Calculul hidraulic al conductelor
Conducte simple de secțiune constantă
Conectarea secvențială a conductelor
Conectarea paralelă a conductelor
Conducte cu alimentare cu pompă
Lichidul se deplasează prin conductă datorită faptului că energia sa de la începutul conductei (la sursa de energie hidraulică) este mai mare decât la sfârșitul conductei. Această diferență (diferența) în nivelurile de energie poate fi creată într-un fel sau altul: pompa, datorită diferenței de niveluri de lichid, de presiune a gazului.
Cea mai importantă sarcină care apare atunci când se proiectează un set de hidro-sisteme în diverse scopuri este problema determinării caracteristicilor energetice ale unei surse de energie hidraulică. Astfel de sisteme includ echipamente hidraulice procesare breaslă, mașini de gabarite mobile, alimentare cu apă și a sistemelor de încălzire și altele. Sursele de astfel de energie sunt stații de pompare hidraulice, sistem gaz cilindri, turnuri de apă. Caracteristicile energetice ale sursei de energie - furnizarea (debitul) și presiunea - trebuie să fie astfel încât să asigure debitul necesar și presiunea la ieșirea sistemului - motorul hidraulic, robinet, etc.
Mai puțin frecvent este problema inversă, atunci când, cu caracteristicile energetice cunoscute ale sursei de energie, este necesar să se afle care este debitul și presiunea maximă posibilă la ieșirea sistemului hidraulic.
În inginerie, trebuie să se trateze cel mai adesea cu astfel de conducte, mișcarea fluidului în care este creată prin funcționarea pompei. În domeniul ingineriei hidraulice și alimentării cu apă, precum și a dispozitivelor auxiliare, fluxul de lichid are loc, de regulă, datorită diferenței de niveluri de presiune (diferența de înălțime de nivelare).
Conducte simple. Un simplu (scurt) se numește o conductă prin care lichidul este transportat din alimentator către receptor fără ramuri intermediare ale fluxului. În acest caz, este necesar să se ia în considerare nu doar pierderile de presiune de fricțiune de-a lungul lungimii conductei, ci și capul de mare viteză și pierderile locale de presiune, care în acest caz nu pot fi neglijate.
Inițial în calculul unei conducte simple (Fig.)
este ecuația echilibrului dintre capete (ecuația Bernoulli)
Schema pentru calculul unei conducte scurte
din care rata medie de curgere a lichidului
Introducem notația
Debitul de lichid care trece printr-o conductă scurtă poate fi determinat din formula
P
Se scrie ecuația Bernoulli din secțiunile 1-1 și 2-2
;
În această expresie
Pierderile de rezistență locală în conformitate cu formula Weishbach vor fi
Având în vedere ecuația continuității debitului și constanța diametrului tubului,
Exprimând valoarea
și înlocuind-o cu expresia anterioară
Suma
Având în vedere acest lucru, ajungem
P
Dacă în conductă există dispozitive hidraulice care au propriile rezistențe, ele trebuie adăugate la coeficientul de rezistență al conductei și rezultatul este o rezistență hidraulică totală.
Conducte lungi. Aceste conducte sunt constante de-a lungul lungimii diametrului, în care pierderile principale ale capului sunt de-a lungul lungimii, iar pierderile locale ale capului și ale capului de mare viteză pot fi neglijate.
Se determină pierderea presiunii de-a lungul lungimii conductei
prin formula lui Darcy-Weisbach:
Având în vedere că debitul Q = VδS și viteza de curgere
unde A este rezistența specifică a conductei, determinată de tabelele de referință;
Pentru regiunea de tranziție, rezistivitatea A0 = A * ,
unde este factorul de corecție ținând cont de dependența coeficientului de frecare hidraulică de numărul Reynolds.
În plus față de rezistivitatea A din literatura de specialitate privind hidraulica, este dată o metodă pentru calcularea conductelor lungi pe baza formulei Chezy pentru rezolvarea problemelor.
Parametrii hidraulici utilizați pe scară largă sunt un modul de debit
Conectarea secvențială a conductelor
Conducta de serie constă din mai multe țevi de diferite lungimi și diferite diametre conectate împreună.
Conectarea secvențială a conductelor. Luați în considerare o țeavă formată din țevi conectate în serie n de diferite diametre. Fiecare secțiune a acestei conducte are o lungime l și un diametru d.
Fiecare dintre aceste conducte poate avea propria rezistență locală. Debitul într-un lichid dintr-un astfel de tub respectă următoarele condiții:
fluxul la toate secțiunile conductei este același, adică
pierderea de presiune (capul) în întreaga conductă este egală cu suma pierderilor din fiecare secțiune:
Când lichidul curge prin conducte, întregul cap H va fi folosit pentru a depăși pierderea capului de-a lungul lungimii.
Pierderea totală a presiunii într-o conductă lungă este egală cu suma pierderilor din secțiunile individuale
unde l este lungimea secțiunii, m; A este rezistivitatea site-ului.
.
Ținând cont de acest lucru, nu este dificil să se obțină o ecuație pentru determinarea pierderii totale de presiune, care ia forma
,
unde
Mărimea rezistenței totale, ținând cont de formula obținută anterior pentru conducte simple, va fi.
În cazul general, expresia care descrie rezistența hidraulică totală a conductei complexe va arata ca:
Ecuația rezultată, care determină pierderea totală de presiune, este o caracteristică a unei conducte complexe, care este
.