Построение линий полного и статического давлений

Для построения линий полного и статического давлений определяем скорость потока и потери давления для каждого участка третьей ветви трубопровода.

Скорости находим по формулам:

.

Определяем соответствующие динамические давления:

Линейные потери давления на участке от разветвления до задвижки определяем по формуле Дарси-Вейсбаха

Потери давления на задвижке

Линейные потери на участке от задвижки до колена

Потери давления в колене

Линейные потери на участке трубопровода от колена до диафрагмы

Потери давления на диафрагме

Линейные потери давления на участке от диафрагмы до внезапного расширения трубопровода

Потери давления при внезапном расширении потока

Линейные потери на участке

Потери давления при внезапном сужении потока

Линейные потери давления на участке

Потери давления в колене

Линейные потери давления на участке трубопровода от колена до разветвления

Суммарные потери давления находим, складывая все потери по длине и на местные сопротивления:

Ранее было найдено (более точное значение, так как число вычислений было меньше). Погрешность расчета менее 0,2 %.

Средний гидравлический уклон для третьей ветви трубопровода определяем по формуле

или 5,3⁰ (arctg 0,093=5,3),

где — общая длина третьей ветви трубопровода.

Для построения линий статического и полного давлений вычерчивается в определенном масштабе третья ветвь трубопровода (рисунок 14) в одну линию с упрощенным изображением местных сопротивлений (например, колено условно изображается в виде дуги).

Вначале строится линия полного давления. Полное давление в нвчале трубопровода равно сумме начального статического давления р и динамического давления , т. е. сомасына тең, яғни

По оси ординат в выбранном масштабе в начале трубопровода откладывается начальное полное давление (поскольку суммарные потери давления , то для увеличения масштаба ординат отсчет ведется от 5 бар).

Полное давление переж задвижкой будет меньше начального на величину потерь на длине , т. е. Откладывая это давление от линии начального полного давления (горизонтальная линия, проходящая через начальное полное давление), по ординате, проходящей через задвижку, получим полное давление перед задвижкой (точка В на рисунке 14). Так как потери по длине прямо пропорциональны длине трубопровода, то, соединив полные давления в точках А и В прямой линией, получим линию полного давления на участке до задвижки.

Местные потери сосредоточены вблизи местных сопротивлений, поэтому для определения полного давления после задвижки из полного давления перед задвижкой (точка В) отнимаем потери давления на задвижке (ВС отрезок) по ординате.

Далее построение аналогично рассмотренному выше. Следует отметить, что при движении жидкости полное давление по длине трубопровода всегда уменьшается и не может возрастать; линии полного давления на отдельных участках трубопровода одинакового диаметра должны быть параллельны, так как потери давления на единицу длины одинаковы (коэффициент гидравлического трения и динамический напор одинаковы для трубопроводов равного диаметра).

Рисунок 14 – Изменение полного и статического давлений вдоль третьей ветви трубопровода

После построения полного давления строится линия статического (динамического) давления. Для её построения надо провести линии, параллельные линиям полного давления на отдельных участках трубопровода между местными сопротивлениями и расположенные ниже их на величину динамического давле­ния р_динj(для каждого диаметра трубопровода будет своё динамическое давление).

Выводы

1 Потери давления при заданном суммарном расходе 40 кг / с через задан­
ный сложный трубопровод оставляют 4,51 бар, что в два раза меньше начального
давления р = 10 бар. Поэтому начальное давление в сети можно уменьшить, либо
увеличить суммарный расход при неизменном начальном давлении.

2 Наименьший расход воды в третьей ветви, что указывает на её повышенное гидравлическое сопротивление по сравнению с первой и второй ветвями, где
расходы приблизительно одинаковы. Поэтому для уменьшения суммарных потерь
сложного трубопровода необходимо, в первую очередь, уменьшать потери в
третьей ветви.

3 Из анализа линии полного давления для третьей ветви видно, что местные
потери незначительны, за исключением потерь на диафрагме и на задвижке, и их
в расчёте можно было бы не учитывать по сравнению с потерями по длине.

4Наименьшие линейные потери имеют место на участке трубопровода l_s,
где диаметр трубопровода равен 100 мм, поэтому потери в третьей ветви можно
было бы снизить, если бы весь трубопровод состоял из трубы диаметром 100 мм.