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.
Таблица 4.1 — Исходные данные
| Вариант | l1, м | l2, м | lAB, м | lCD, м |
| 0 | 300 | 400 | 600 | 600 |
Конец таблицы 4.1
| d1, мм | d2, мм | QB, л/с | QС, л/с | QD, л/с | НСB, м |
| 100 | 100 | 7 | 20 | 5 | 10 |
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, 7, 8, 9.
Все задачи из: Елманова В.И. Гидравлика РГОТУПС 2004
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 — Исходные данные
| Вариант | Q, л/с | m | L1, м | d1, м | L2, м | d2, м |
| 1 | 0,32 | 160 | 1,01 | 0,01 | 2,01 | 0,007 |
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, 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.
Таблица 1 — Исходные данные
| L1, м | L2, м | L3, м | d1, м | d2, м | d3, м | М, кгс/см2 | ξз |
| 40 | 70 | 70 | 89 | 45 | 45 | 4,6 | 2,6 |
Ответ: Q1=0,01502 м³/c, Q2=0,007656 м³/c, Q3=0,007364 м³/c.
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, м | l2, м | d1, м | d2, м | р0, МПа | Н, м | t, °С |
| 165 | 80 | 85 | 60 | 0,14 | 6,5 | 35 |
Ответ: Q=1,6 л/c.
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.
Ответ: рм1=831,6 кПа.
11.7 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/мин.
Вид трубы взять из табл.3.1 на с. 24.
Задачу решить методом последовательных приближений либо графоаналитическим методом.
| № вар. | L1, м | d1, мм | L2, м | d2, мм | h, м | n | Вид труб |
| 4-1 | 100 | 50 | 110 | 75 | 10 | 2 | 4 |
Ответ: Q1=0,003897 м³/c=233,8 л/мин, Q2=0,010725 м³/c=643,5 л/мин, Q=0,014622 м³/c=877,3 л/мин.
Варианты задачи: 4-2, 4-3, 4-4, 4-5, 4-6, 4-7, 4-8, 4-9, 4-10, 4-11,
4-12, 4-13, 4-14, 4-15, 4-16, 4-17, 4-18, 4-19, 4-20, 4-21, 4-22, 4-23,
4-24, 4-25, 4-26, 4-27, 4-28, 4-29, 4-30.
Все задачи из: Шейнман Л.Е. Гидравлика ИжГТУ 2007
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.
ТАБЛИЦА 2. Выбор значений элементов заданий.
| Предпоследняя
цифра шифра |
L1, м | L2, м | d1, мм | d2, мм | Q, л/c |
| 0 | 10 | 40 | 75 | 150 | 6,5 |
Ответ: Н = 1,390 м.
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Все задачи из: Лебедева Е.Г. Гидравлика Севмашвтуз 2016
11.9 Из водонапорной башни А с отметкой горизонта воды НА = 24,0 м вода подается в напорный бак В с отметкой горизонта воды НВ = 12,0 м. Система трубопроводов имеет закольцованный участок CD. В узлах разветвления С и D выведены манометры М1 и М2 (рис. 5.21). Диаметры участков трубопроводов: d1 = 200 мм, d2 = 150 мм, d3 = 125 мм, d4 = 150 мм; длины участков l1, l2, l3, l4 соответственно.
Трубы проложены на одном горизонте.
Определить расход воды в системе Q, а также распределение расхода в параллельных участках Q2 и Q3. Рассчитать показания манометра М1 (рман1) и манометра М2 (рман2). Трубы водопроводные нормальные. Потери напора в местных сопротивлениях составляют 10% от потерь напора по длине.
Построить пьезометрическую линию и эпюру потерь напора.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | l1, м | l2, м | l3, м | l4, м |
| а | 450 | 400 | 360 | 300 |
Ответ: Q = 25,3 л/c Q2 = 15,3 л/c, Q3 = 10,0 л/c, рман1 = 2,18 ат, рман2 = 1,86 ат.
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).
Таблица 6
| Вариант | l1, м | l2, м | d1, мм | d2, мм | р0, кПа | Н, м |
| 6 | 2 | 1,5 | 20 | 32 | 35 | 2,5 |
Ответ: Q=1,5 л/c.
