6 РІНЯННЯ БЕРНУЛЛІ, РОЗРАХУНОК ПРОСТИХ ТРУБОПРОВОДІВ

6.2 Прості трубопроводи: короткі і довгі

При гідравлічних розрахунках розглядається декілька видів трубопроводів.
Прості – трубопроводи, котрі не мають в собі розгалужень. Вони можуть бути з’єднані так, що утворюють послідовні, паралельні з’єднання, або розгалужений трудопровід. (рис. 6.1 і рис. 6.2)

Рисунок 6.1 – Схема простого трубопроводу

Якщо трубопровід має декілька труб, які виходять із одного місця, то він називається розгалуженим.

Короткі і довгі трубопроводи
В основі розрахунків трубопроводів лежать формула Дарсі для визначення втрат напору на тертя по довжині і формула Вейсбаха для місцевих втрат.
При ламінарному режимі зручно користуватись законом Пуазейля
(6.6)
або (6.7)
Турбулентна течія
Формула Дарсі через витрати
(6.8)
Для визначення коефіцієнта тертя по довжині труби застосовується універсальна формула Альтшуля
(6.9)
Для гладких труб при малих – формула Блаузіуса
(6.10)
При великих квадратична область –
(6.11)
Сумарна втрата напору в простому трубопроводі складається із втрат на тертя по довжині і місцевих втрат:
(6.12)
Формула (6.12) в принципі справедлива для обох режимів течії, однак при ламінарному режимі частіше використовують формулу (6.6) із заміною в ній фактичної довжини трубопроводу розрахунковою, яка дорівнює – довжина, еквівалентна всім гідравлічним опорам в трубопроводі.
Розрахунок простих трубопроводів проводиться із застосуванням рівняння Бернуллі. Нижче наводяться залежності, які одержані із застосуванням рівняння Бернуллі.
Якщо в трубопроводі необхідно забезпечити витрати рідини Q, то потрібний для цього напір Нпотр, тобто п’єзометрична висота в початковому перерізі Р1/(??g), визначається за формулою

(6.13)
де – сумарні втрати напору на опір в трубопроводі;
– статичний напір який включає геометричну висоту , на котру необхідно підняти рідину в процесі її руху по трубопроводу, і п’єзометричну висоту в кінцевому перерзі трубопроводу тобто
(6.14))
Звичайно втрати виражають через витрати, і тоді формула (6.13) приймає вигляд
(6.15)
З достатньою ступеню точності можна прийняти:
– для ламінарного режиму течії
(6.16)
– для турбулентного режиму течії
(6.17)
– для розвиненого турбулентного режиму течії (квадратична область)
(6.18)
Згідно формулам (6.16) і (6.18), характеристики необхідного напору і трубопроводів при ламінарній течії – прямі лінії, а при турбулентній – параболи 2-го ступеня.