Гідравлічний розрахунок трубопроводів

Параметри системи краплинного зрошення (витрата, тиск, діаметри та кількість труб, вартість) розраховують залежно від розмірів і конфігурації ді-лянки, рельєфу, схеми посадки (висіву) культур, джерела зрошення і режиму керування поливом. Як правило, конструкція системи передбачає кілька мо-дулів. Під модулем при цьому розуміють ділянку краплинного зрошення, що не має водообігу, тобто в межах якої поливи проводять одночасно по всій площі. Модульний принцип краплинного зрошення дає можливість проводи-ти почерговий полив на всій зрошуваній площі, вносити хіммеліоранти з по-ливною водою, а також локалізувати аварійну ситуацію в системі на будь – якому поливному модулі при значних питомих витратах води.

Гідравлічним розрахунком водопровідної мережі визначають довжину і діаметр трубопроводів і втрати напору на всіх її ділянках за відомої витрати води в залежності від похилу місцевості, а також мінімальний тиск на вході в систему [33].

Діаметр трубопроводів ( d , м), визначають за витратою води брутто

d =	4Q_бр	=1,13	^Qбр	,	(3.11)
	π ⋅v		v

де 1,13 – коефіцієнт, що враховує перехід від живого перерізу потоку до діа-метра трубопроводу; Q_бр – розрахункова витрата води на ділянці трубопро-

воду, м³/с; v – швидкість руху води в трубопроводі, м/с.

Швидкість руху води в трубопроводі приймають від 0,9 до 1,9 м/с. Оде-ржані фактичні значення діаметрів труб округлюють до найближчого біль-шого стандартного значення у відповідності з сортаментом.

Після визначення діаметрів трубопроводів встановлюють фактичну швидкість руху води в них: v _f = Q/w, м³/с.

де w – площа живого перерізу трубопроводу, м².

Спочатку встановлюють витрати в поливних, а потім ділянкових, розпо-дільних і магістральних трубопроводах.

В подальших розрахунках діаметри трубопроводів можуть змінюватись

в залежності від того, необхідно зменшити чи збільшити втрати напору, щоб вирівняти тиск по всій мережі.

Напір насосної станції визначають як суму вільного напору, втрат напо-ру в трубопроводах і геодезичної різниці відміток (насосної станції і розра-хункової ділянки)

^ННС ⁼ ^hвільн ⁺ ^hПТ ⁺ ^hДТ ⁺ ^hРТ ⁺ ^hМТ ⁺ ^hгеод^,	(3.12)
де h_вільн– вільний напір в кінці поливного трубопроводу	(мінімально-

допустимий напір на крапельниці), м; h_ПТ – втрати напору в поливному тру-бопроводі, м; h_ДТ – втрати напору в ділянковому трубопроводі, м; h_РТ – втрати напору в розподільному трубопроводі, м; h_МТ – втрати напору в магі-стральному трубопроводі, м; h_геод = z_діл − z _НС – різниця геодезичних від-

міток розрахункової ділянки і насосної станції, м.

Втрати напору в магістральному і розподільному трубопроводах (див. рис. 3.18 і 3.19) знаходять за формулою

h = λ	l ⋅v²	,	(3.13)
d ⋅2g

де l – довжина ділянки трубопроводу, м; v – швидкість руху води в трубі, м/с; d – внутрішній діаметр трубопроводу,м; g – прискорення вільного падіння, g=9,81м/с²;λ-коефіцієнт опору,який залежить від матеріалу труб,швидко-сті руху води і діаметра труб. Для його розрахунку розроблено багато таб-лиць і емпіричних формул [33].

Втрати напору можна знайти через гідравлічний уклон (питомі втрати напору на 1 п. м трубопроводу)

i =	h	= λ	_v2	.	(3.14)
l	2gd

Гідравлічний уклон для різних труб можна знайти за такими емпірич-ними формулами:

- для сталевих труб

при v ≥1,2 м/с,	i =0,00107		v²	,				(3.15)
_d1,3					0,3

при v p1,2 м/с,	i =0,000912		_v2			+	0,861
						;	(3.14)
	_d1,19	v

- для азбестоцементних труб

v²

3,51

0,3

i =0,000561

;

(3.15)

_d1,19

- для залізобетонних труб

v²

при v ≥1,23 м/с,

i =0,00109

(3.16)

_d1,254

0,254

при v <1,23 м/с,

i =0,0008

;

(3.17)

_d1,254

- для пластмасових труб

_v1,774

i =0,000685 _d_1,226;

- для труб із алюмінієвих сплавів зі зварними швами

_v1,351

i =0,000492 _d_1,267.

(3.18)

(3.19)

Швидкість руху води в трубопроводі уточнюють в залежності від прийн-ятого діаметра трубопроводу

v =	4Q_бр	.	(3.20)
π ⋅ d_cт

Місцеві втрати напору в засувках, поворотах, звуженнях, розширеннях, при розділенні потоку в трійниках і хрестовинах визначають за формулою

h_м =ξ	v²	,	(3.21)
2g

де ξ – коефіцієнт місцевих опорів, який визначають за довідниками для гід-

равлічних розрахунків [33].

Втрати напору в ділянкових і поливних трубопроводах визначають по залежностях, що відображають процес руху рідини з перемінної її масою. Розрахункові залежності для цього отримані із розв’ язку системи рівнянь на-пірного руху рідини для випадку, що моделює рух в реальному трубопроводі системи краплинного зрошення. Втрати тиску Р в трубопроводі L з безпе-рервною і рівномірно змінною витратою визначають за формулою

P			L		v
	= ¹	λ		⋅		,	(3.22)
ρ ⋅ g	d	2g

де λ	=	0,302	– коефіцієнт гідравлічного тертя для початкового перерізу

	Re₀	0,226

трубопроводу; Re₀ = ^v⁰_y^⋅ ^d – число Рейнольдса для початкового перерізу; ρ

- щільність води,як правило,приймають ρ=1000кг/м³; v₀–швидкість в по-чатковому перерізі, м/с; y – коефіцієнт кінематичної в’язкості, для води при

20 °С він складає 10^-6.

В реальному поливному чи ділянковому трубопроводі рух води здійсню-ється в умовах, що відрізняються від ідеального випадку, для якого отримана формула (3.13). Для врахування цих особливостей в формулу (3.13) вводять такі поправочні коефіцієнти:

	n +0,5	²
С =				– враховує дискретність зміни витрати по довжині, де n – кі-

	n
лькість точок видачі витрати;
A =	8K ² + 9K	+ 3	– враховує нерівномірність зміни витрати по довжині, де
		5( K +	1)²

K = ^q⁰ – нерівномірність роздачі, що дорівнює відношенню витрат першого q_к

q₀і останнього q_к водовипуску;

В= 1,09 –враховує зміну коефіцієнта гідравлічного тертя по довжині;

m =1+ ξ

– сумарний вплив місцевих опорів, що створюються шту-

⋅

церами водовипусків, де l – відстань між водовипусками;

ξ =

−1

– коефіцієнт місцевого опору;

0,043

f 0,57

1,1 −ϕ

f =1

−

4w_к

– характеристика зменшення поперечного перерізу штуцером

πd ²

водовипуску; w_к – площа проекції штуцера на площину поперечного перерізу.

Після підстановки перелічених коефіцієнтів формула (3.13) набуде ви-гляду

P		B			l		v
	=		A ⋅ m ⋅C ⋅λ	⋅		⋅		.	(3.23)
ρg		d	2g

Об’ єднавши всі множники формули (3.14) крім довжини під терміном „питомі втрати тиску” ( І), отримуємо остаточну формулу для визначення втрат в поливному (ПТ) і ділянковому (ДТ) трубопроводах

P = ρ ⋅ g ⋅l ⋅ I .

(3.24)

<24 25 262728 29 30 >

Дата добавления: 2015-03-20; просмотров: 3245;