Разветвленные трубопроводы

Трубопровод, имеющий общее сечение, в котором разделяются или смыкаются несколько ветвей труб, называется разветвленным.

Представленный на схеме (рис. 5.7) разветвленный трубопровод в сечении В-В расходится на три трубы. По каждой из труб осуществляется подача воды в резервуары на геодезические высоты , , . Трубы имеют различные диаметры , , и длины , , . Общий расход в основном трубопроводе до разветвления - Q. В разветвленных трубах расходы соответственно равны , , .

Рис. 5.7. Схема разветвленного трубопровода

Для разветвленного трубопровода можно написать следующее уравнение:

_. (5.21)

Запишем уравнение Бернулли для сечения В-В и, например, для сечения первого трубопровода 1-1, которое совпадает с уровнем воды в резервуаре. Пусть плоскость сравнения проходит через сечение В-В.

Давление на свободной поверхности в резервуаре - атмосферное, а давление в сечении В-В принимаем равным абсолютному, т.е. :

,

; .

Скоростным напором в сечении В-В пренебрегаем: . Скорость в сечении 1-1 резервуара считаем равной нулю, тогда .

Напор в сечении В-В

. (5.23)

Будем считать трубопровод длинным, тогда и, следовательно, потери в нем можно определить по водопроводной формуле (4.44):

.

Напор в сечении В-В

. (5.24)

Аналогично, рассматривая два других трубопровода, можно получить:

; (5.25)

Таким образом, при расчете простейшей схемы разветвленного трубопровода используются полученные уравнения (5.24) и (5.25), а также уравнение (5.21). Совместное решение этих уравнений позволяет определить все три расхода - , , .

Пример 5.5

Из водонапорной башни в трубопровод (рис. 5.8), состоящий из стальных труб, подается вода расходом м³/с. Длина трубы до разветвления м, диаметр мм. В сечении В-В трубопровод разветвляется на два трубопровода, длины и диаметры которых соответственно равны: м, мм; м, мм.

Определить расходы в каждой ветви трубопровода. Геодезические отметки подачи воды м и м. Расстояние от уровня воды в башне до плоскости 0-0 м. Местными сопротивлениями пренебречь.

Рис. 5.8. К примеру 5.5

Напор в сечении В-В определим, используя уравнение Бернулли, приняв плоскость сравнения 0-0. Первое сечение совпадает со свободной поверхностью воды водонапорной башни, второе сечение - сечение В-В.

Принимаем , , согласно условию примера местные потери равны нулю. Тогда из уравнения Бернулли получим

,

где - гидравлические потери по длине трубопровода до разветвления.

По табл. 5.3 для стальной трубы диаметром м находим удельное сопротивление с²/м⁶. Потери напора по длине в трубопроводе при расходе Q

м.

Напор в сечении В-В

м.

Согласно формуле (5.25) напор в сечении

.

По табл. 5.3 для трубы м находим с²/м⁶; м.

Расход в этом трубопроводе

м³/с.

Расход в трубопроводе диаметром м

; м³/с