Гидравлический расчёт трубопроводов. Уравнение Бернулли в этом случае имеет вид:

Уравнение Бернулли в этом случае имеет вид:

_.

Потери напора зависят от режима движения жидкости (ламинарный и турбулентный) и делятся на две группы:

1) потери напора, распределенные по длине потока (линейные) , – потери, затрачиваемые на преодоление сопротивления трения, которые определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

;

2) местные потери напора – потери, вызываемые резким изменением конфигурации границ потока и определяемые по формуле Вейсбаха:

.

В некоторых случаях для определения потерь напора используют также формулу Шези:

,

а потери давления на трение по длине находят по формуле:

,

где – эквивалентный диаметр трубопровода.

При ламинарном режиме движения коэффициент гидравлического трения является функцией только числа Рейнольдса и определяется по формуле:

,

а потери по длине могут быть найдены по формуле Пуазейля:

.

Для области гидравлически гладких труб, когда число Рейнольдса удовлетворяет условию

для определения коэффициента можно использовать формулу Кольбрука (формула Конакова):

.

Если число Рейнольдса находится в интервале:

,

то труба работает в переходной области сопротивления. Для указанной области коэффициент Дарси можно вычислить по формуле Альтшуля:

.

Если число Рейнольдса удовлетворяет условию

то в этом случае область сопротивления будет квадратичной и коэффициент гидравлического трения может быть определен по формуле Шифринсона:

,

а для новых стальных и чугунных водопроводных труб можно найти по формуле Шевелёва:

.

Границы областей применения формулы для определения коэффициента гидравлического трения можно найти по следующему графику:

R

Квадратичная зона

Переходная зона

Зона гладкого трения

Рис. 3.1. Зоны гидравлического сопротивления.

Местные сопротивления вызывают изменение величины или направления скорости движения жидкости на отдельных участках трубопровода, что связано с появлением дополнительных потерь напора.

В случае внезапного расширения трубопровода, местные потери напора определяются по формуле:

.

При внезапном сужении трубопровода потери можно определить так:

,

где – коэффициент сжатия струи определяется либо по таблицам, либо по формуле Альтшуля:

,

где – степень сжатия потока.

В случае входа в трубу из резервуара коэффициент местного сопротивления следует принимать:

- при острых входных кромках – ;

- при закругленных кромках – ;

- при весьма плавном входе – .

При выходе жидкости из трубы в резервуар, в реку и так далее коэффициент местного сопротивления принимают равным = 1,0, причем это значение отнесено к средней скорости в сечении перед сопротивлением.

Так как коэффициент местного сопротивления при малых числах Рейнольдса зависит от последнего, то необходимо учитывать это по формуле:

,

где – поправочный коэффициент, зависящий от местного сопротивления (табл. П-23);

– табличное значение коэффициента местного сопротивления для квадратичной зоны.

Основные данные для расчёта местных сопротивлений представлены в приложении, табл. П-28.

При гидравлическом расчёте напорных трубопроводов необходимо различать “короткие” и “длинные” трубопроводы и в случае “длинного” трубопровода потери в местных сопротивлениях можно не учитывать.

Основное уравнение равномерного движения имеет вид:

,

где – коэффициент Шези.

Для определения коэффициента Шези, в частности, можно использовать формулу Манинга:

.

При пропуске постоянного расхода по трубопроводу постоянного поперечного сечения используется формула:

,

где – расходная характеристика.

При последовательном соединении труб напор складывается из суммы потерь напора на отдельных участках:

_.

При параллельном соединении труб расход складывается из сумм расходов на отдельных линиях:

_.