Гидравлические характеристики трубопроводов.

При гидравлическом расчете трубопроводов весьма широко используют графические методы расчета. Применение графических методов значительно облегчает и упрощает решение некоторых сложных задач, а в отдельных случаях является практически единственно возможным приемом, позволяющим получить искомое решение.

Предположим, что в простейшем случае имеется трубопровод диметром d и длиной L, и по нему перекачивается жидкость, кинематическая вязкость которой (при заданной температуре перекачки) известна.

Потеря напора в данном трубопроводе представляет собой функцию только расхода жидкости .

Изобразим эту зависимость графически. Для этого, произвольно задаваясь рядом значений Q, находим соответствующие им значения напора Н. Отложим (в масштабе) по оси абсцисс значения Q, а по оси ординат – вычисленные значения . Соединив полученные точки плавной линией, построим кривую изменения потери напора в трубопроводе в зависимости от пропускаемого расхода. Эта кривая называется характеристической кривой, или гидравлической характеристикой трубопровода.

В общем случае, характеристическая кривая трубопровода состоит из отдельных участков разной формы – некоторого небольшого прямолинейного участка для ламинарного режима (при малых Q), и параболической кривой для турбулентного режима (в области больших Q), в свою очередь состоящей из участков различной крутизны (т.е. парабол с различными показателями степени) в разных зонах этого режима.

Практически, за исключением особых случаев, рабочий участок характеристики находится в области турбулентного режима. Поэтому обычно характеристики принято изображать в виде параболических кривых.

Рассмотрим построение характеристик для некоторых сложных трубопроводов. Для простоты будем считать их лежащими в одной горизонтальной плоскости.

В случае последовательного соединения трубопроводов предварительно строят характеристики отдельных последовательно включенных участков трубопровода.

I – характеристика участка 1;

II - участка 2;

III - участка 3.

Поскольку при последовательном соединении потери напора суммируются, сложим кривые I, II, III по вертикали.

Для этого проведем ряд прямых, параллельных оси ординат, каждая их которых пересекает все три кривые, и сложим ординаты точек пересечений этих прямых с кривыми. Получим ряд точек а, в, и с, принадлежащих новой кривой I+II+III, которая представляет собой искомую суммарную характеристику всего рассматриваемого трубопровода.

При параллельном соединении участков, так же, прежде всего, следует построить характеристики отдельных параллельно включенных участков. Пусть кривые II, III и IV такие характеристики участков 2, 3, 4. Как уже указывалось, при параллельном соединении общий расход определяется как сумма расходов в отдельных параллельно включенных участках. Потери напора в этих участков одинаковы, и полная потеря напора определяется как потеря в одном из них. Поэтому для построения суммарной характеристики необходимо провести ряд горизонтальных прямых, параллельных оси абсцисс, и сложить при постоянных ординатах абсциссы точек их пересечения с характеристиками отдельных участков. В результате, получим ряд точек а, в, и с, определяющих – суммарную характеристику II+III+IV трубопровода при параллельном соединении.

Таким образом, для построения суммарной характеристики сложного трубопровода необходимо сложить характеристики отдельных участков при параллельном соединении по горизонтали, а при последовательном по вертикали.