11 Расчет сложных трубопроводов

11.1 Трубопровод состоит их трех последовательно соединенных участков труб, внутренние диаметры которых d1=52 мм, d2=76 мм, d3=82 мм. Первый участок расположен выше третьего на 0,5 м. Определить: а) средние скорости течения воды (t=20ºС) на участках, если объемный расход в трубопроводе равен Q=48 л/мин; б) режим течения воды; в) перепад давления между первым и третьим участком.

Ответ: 1) режим течения турбулентный; 2) Δр=26,4 Па.


11.2 Горизонтальный трубопровод из стальных труб, схема которого показана на рис.1, имеет участок с параллельным соединением труб, состоящим из двух линий длиной l1 и l2 и диаметром d1 и d2. В точках B, C и D заданы расходы воды QB, QC и QD.

Требуется:

1 Установить диаметры труб на участках AB и CD по предельным расходам.

2 Определить распределение расходов по 1-й и 2-й линиям параллельного соединения трубопроводов.

3 Определить необходимый напор в точке A для обеспечения заданных расходов QB, QC и QD при заданном свободном напоре (превышении пьезометрической линии над поверхностью земли) в конце трубопроводаHCB, если известны длины участков AB и CD.

4 Построить пьезометрическую линию по длине трубопровода.Горизонтальный трубопровод из стальных труб, схема которого показана на рис.1, имеет участок с параллельным соединением труб, состоящим из двух линий длиной l1 и l2 и диаметром d1 и d2. В точках B, C и D заданы расходы воды QB, QC и QD. Требуется: 1 Установить диаметры труб на участках AB и CD по предельным расходам. 2 Определить распределение расходов по 1-й и 2-й линиям параллельного соединения трубопроводов. 3 Определить необходимый напор в точке A для обеспечения заданных расходов QB, QC и QD при заданном свободном напоре (превышении пьезометрической линии над поверхностью земли) в конце трубопроводаHCB, если известны длины участков AB и CD. 4 Построить пьезометрическую линию по длине трубопровода.

Таблица 4.1 — Исходные данные

Вариантl1, мl2, мlAB, мlCD, м
0300400600600

Конец таблицы 4.1

d1, ммd2, ммQB, л/сQС, л/сQD, л/сНСB, м
100100720510

Ответ: dAB=200 мм, dCD=100 мм, Q1=0,022 м³/с, Q2=0,003 м³/с, НА=19,1 м.

Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 78, 9.

Методические указания


11.3 Трубопровод с расходом жидкости Q в точке M разветвляется на два трубопровода (рис.1): первый имеет дину L1 и внутренний диаметр d1, второй — L2, d2. В точке N трубопроводы 1 и 2 соединяются. Во втором трубопроводе установлен фильтр Ф, сопротивление которого эквивалентно трубе длиной Lэ=md2.  Определить расход Q и потерю давления Δрпот в каждом трубопроводе, если плотность жидкости ρ=900 кг/м³, кинематическая вязкость жидкости v=1 Ст=104 м²/с.

Таблица 1.1 — Исходные данные

ВариантQ, л/сmL1, мd1, мL2, мd2, м
120,301801,020,0112,020,007
Трубопровод с расходом жидкости Q в точке M разветвляется на два трубопровода (рис.1): первый имеет дину L1 и внутренний диаметр d1, второй — L2, d2. В точке N трубопроводы 1 и 2 соединяются. Во втором трубопроводе установлен фильтр Ф, сопротивление которого эквивалентно трубе длиной Lэ=md2. Определить расход Q и потерю давления Δрпот в каждом трубопроводе, если плотность жидкости ρ=900 кг/м³, кинематическая вязкость жидкости v=1 Ст=104 м²/с.

Ответ:  Q1=0,28·10-3 м³/с, Q2=0,04·10-3 м³/с, Δрпот=0,106 МПа.

Варианты задачи: 13, 6.


11.4 (Вариант 12) Питание резервуаров A и B с постоянными и одинаковыми отметками уровней 5 м осуществляется подачей воды из магистрального трубопровода длиной L1, внутренним диаметром d1 в распределительные трубы с параметрами L2, d2 и L3, d3 с местным сопротивлением ξз (рис.1). Материал труб — сталь сварная новая. Потерями в поворотах пренебречь. Коэффициенты гидравлического трения принять равными: λ1=0,025, λ23=0,02.

Определить расходы Q1 и Q2, поступающие в резервуары, если давление в магистральном трубопроводе по манометру на уровне нулевой отметки равно M.

Таблица 1 — Исходные данные

L1, мL2, мL3, мd1, мd2, мd3, мМ, кгс/см2ξз
4070708945454,62,6
Питание резервуаров A и B с постоянными и одинаковыми отметками уровней 5 м осуществляется подачей воды из магистрального трубопровода длиной L1, внутренним диаметром d1 в распределительные трубы с параметрами L2, d2 и L3, d3 с местным сопротивлением ξз (рис.1). Материал труб — сталь сварная новая. Потерями в поворотах пренебречь. Коэффициенты гидравлического трения принять равными: λ1=0,025, λ2=λ3=0,02. Определить расходы Q1 и Q2, поступающие в резервуары, если давление в магистральном трубопроводе по манометру на уровне нулевой отметки равно M.

Ответ: Q1=0,01502 м³/c, Q2=0,007656 м³/c, Q3=0,007364 м³/c.

Варианты задачи: 13, 6.


11.5 (Вариант 4) По трубопроводу переменного сечения длиной l1 и l2 соответственно диаметрами d1 и d2 вода с температурой t,ºC вытекает в атмосферу из закрытого резервуара A. Выходное сечение трубопровода расположено выше уровня жидкости в резервуаре на высоту H. Труба стальная новая. Определить расход жидкости Q при избыточном давлении на свободной поверхности жидкости p0. В конце трубопровода установлен вентиль (рис.14).

Таблица 7

l1, мl2, мd1, мd2, мр0, МПаН, мt, °С
1658085600,146,535
По трубопроводу переменного сечения длиной l1 и l2 соответственно диаметрами d1 и d2 вода с температурой t,ºC вытекает в атмосферу из закрытого резервуара A. Выходное сечение трубопровода расположено выше уровня жидкости в резервуаре на высоту H. Труба стальная новая. Определить расход жидкости Q при избыточном давлении на свободной поверхности жидкости p0. В конце трубопровода установлен вентиль (рис.14).

Ответ: Q=1,6 л/c.

Варианты задачи: 3, 6.


11.6 Определить давление рм1 на поверхности жидкости в закрытом резервуаре (рис.24), из которого жидкость по системе с кольцевым соединением груб поступает в другой резервуар с давлением на поверхности рм2=50 кПа. Общий расход жидкости в системе Q=0,06 м³/с. Трубы водопроводные, нормальные. Диаметры труб: d1=0,25 м, d2=0,15 м, d3=0,1 м, d4=0,2 м. Длины труб: l1=400 м, l2=320 м, l3=300 м, l4=500 м. Разность уровней жидкости в резервуарах Н=4 м. Местные потери принять равными 10% от потерь по длине.Определить давление рм1 на поверхности жидкости в закрытом резервуаре (рис.24), из которого жидкость по системе с кольцевым соединением груб поступает в другой резервуар с давлением на поверхности рм2=50 кПа. Общий расход жидкости в системе Q=0,06 м³/с. Трубы водопроводные, нормальные. Диаметры труб: d1=0,25 м, d2=0,15 м, d3=0,1 м, d4=0,2 м. Длины труб: l1=400 м, l2=320 м, l3=300 м, l4=500 м. Разность уровней жидкости в резервуарах Н=4 м. Местные потери принять равными 10% от потерь по длине.

Ответ: рм1=831,6 кПа.


11.7 (Вариант 4-1) Найти суммарный расход, а также распределение расхода по ветвям воды (ρ=1000 кг/м³, v=10-6 м²/c), вытекающий самотеком из верхнего бака в нижний.

Материалы труб и число плавных поворотов ветвей одинаковы (n1=n2=n). Полученные значения расходов Q, Q1 и Q2 выразить в м³/c и л/c.

Вид трубы взять из табл.3.1.

Задачу решить методом последовательных приближений либо графоаналитическим методом.Найти суммарный расход, а также распределение расхода по ветвям воды (ρ=1000 кг/м³, v=10-6 м²/c), вытекающий самотеком из верхнего бака в нижний. Материалы труб и число плавных поворотов ветвей одинаковы (n1=n2=n). Полученные значения расходов Q, Q1 и Q2 выразить в м³/c и л/c.

Таблица — Исходные данные

L1, мd1, ммL2, мd2, ммh, мnВид труб
10050110751024

Ответ: Q1=10,846 л/c, Q2=0,01084 л/c, Q=14,77 л/c.


11.8 Для системы, показанной на рис.20, определить напор Н, обеспечивающий пропуск воды расходом Q. Длины участков труб и диаметры: L1, d1 и L2, d2. Расширение выполнено под углом 30º. Уровни в резервуарах постоянные: h1=4,5 м и а=0,5 м. Скоростным напором в резервуаре пренебречь.Для системы, показанной на рис.20, определить напор Н, обеспечивающий пропуск воды расходом Q. Длины участков труб и диаметры: L1, d1 и L2, d2. Расширение выполнено под углом 30º. Уровни в резервуарах постоянные: h1=4,5 м и а=0,5 м. Скоростным напором в резервуаре пренебречь.

Таблица 1

ВариантL, мL2, мd1, ммd2, ммQ, л/c
41020701107,0

Ответ: Н=1,195 м.

Варианты задачи: 3.


11.9 (Вариант 1) Расчет тупиковой сети с резервуаром по путиРасчет тупиковой сети с резервуаром по пути

Таблица 1 — Исходные данные

Наименование элементов сетиЗначение
УчастокДлина, l, м
1 - А65
2 - А40
А - В150
3 - В60
В - С200
4 - С90
С - ВБ350
НС - ВБ1000
ТочкаГеодезическая отметка, z, м
1170
2172
3170
4180
ВБ184
НС152
ТочкаСосредоточенные расходы, q, л/c
112
28
36
47
Точка
120
218
312
415

Варианты задачи: 6, 4.


11.10 В среду с атмосферным давлением вытекает вода из резервуара с поверхностным давлением р0 и высотой Н. Заданы диаметры труб d1, d2 и длины l1, l2. Трубы бесшовные стальные после нескольких лет эксплуатации. Определить расход воды при истечении в атмосферу (рис.16).В среду с атмосферным давлением вытекает вода из резервуара с поверхностным давлением р0 и высотой Н. Заданы диаметры труб d1, d2 и длины l1, l2. Трубы бесшовные стальные после нескольких лет эксплуатации. Определить расход воды при истечении в атмосферу (рис.16).

Таблица 6

Вариантl1, мl2, мd1, ммd2, ммр0, кПаН, м
621,52032352,5

Ответ: Q=1,5 л/c.