Obliczenia średnic rurociągów komunikacyjnych ujęcia wody przeprowadza się na podstawie wartości dopuszczalnych prędkości w normalnych warunkach pracy ujęcia wody. Dla rur grawitacyjnych prędkość powinna mieścić się w przedziale od 1 do 1,5. Średnicę rur grawitacyjnych przyjmuje się zgodnie z tablicami Sheveleva.

Akceptujemy dwie linie grawitacyjne. Akceptujemy 700 mm =1,23 m/s.

Określenie strat w liniach grawitacyjnych powstających podczas eksploatacji:

, Gdzie

L jest długością linii grawitacji. Długość linii grawitacyjnej wyznacza się na podstawie profilu dna rzeki. Jest to pozioma odległość od zewnętrznej ściany ujęcia wody (mierzona w odległości 5 m od krawędzi wody na poziomie wody) do położenia głowicy, L = 43,5 m.

V – prędkość przepływu wody w rurze,
=1,23 m/s;

=2,45 m/s;

 - sumę współczynników oporu lokalnego, przyjmujemy według:

= zbiornik wydechowy=

3*0,25+0,1+0,97+1,0=3,57 m

Tryb normalny:

0,47 m

Tryb awaryjny:

Q av. = Q oblicz = 961,22 l/s;

1,65 m

7. System mycia filtrów kasetowych, głowic i rur grawitacyjnych

Ryc.5. System do mycia filtrów kasetowych, głowic i rur grawitacyjnych.

Kiedy różnica poziomów w rzece oraz w jednej lub obu komorach studni osiągnie wartość krytyczną, należy przystąpić do płukania kaset filtrów i rur grawitacyjnych. Różnica poziomów jest określana na podstawie odczytów czujnika. Najpierw myte są pulsacyjnie filtry jednej z głowic. Jeżeli po 3-4 pulsacyjnym płukaniu filtrów i rurociągów grawitacyjnych różnica poziomów nie powróci do normalnych wartości, należy rozpocząć płukanie ciśnieniowe. Rurociągi doprowadzające wodę do płukania linii grawitacyjnych i filtrów przyłącza się w komorze rozdzielczej do przewodu wody ciśnieniowej. Średnicę rurociągów zasilających określa się w następujący sposób:

Prędkość wody podczas płukania wstecznego musi spełniać następujący warunek:

,

Gdzie - prędkość wody w linii prania, przyjąć 1,5 m/s;

- prędkość wody w linii grawitacyjnej, m/s

W takim przypadku zużycie wody do przepłukania linii grawitacyjnej określa się według wzoru:

,

Gdzie - średnica linii grawitacyjnej, m

SM

m 3 /s

Akceptujemy w zależności od średnicy rur doprowadzających wodę do mycia
Średnica 4 m/s
mm.

Obliczanie płukania pulsacyjnego

Ryż. 6. Obliczanie mycia impulsowego.

Obliczenie pulsacyjnego płukania kaset ochrony ryb zalanych ujęć wody polega na wyznaczeniu maksymalnej prędkości przepływu wody w przewodzie grawitacyjnym podczas mycia. Na podstawie tej prędkości można pośrednio ocenić skuteczność jej wykorzystania (np. w porównaniu z możliwie osiągalną prędkością przepływu podczas płukania wstecznego wodą). Maksymalna prędkość przepływu wody w przewodzie grawitacyjnym
m/s, dla niektórych akceptowanych wartości , L, D i d są określone przez wzór

Gdzie I - półamplituda wahań poziomu cieczy w pionie podciśnieniowym, m;

, - czas trwania pierwszego półcyklu wahań poziomu cieczy w pionie podciśnieniowym

gdzie F i ω są powierzchniami czynnego przekroju odpowiednio rury podciśnieniowej i grawitacyjnego przewodu wodnego.
przy F=ω

Długość linii grawitacyjnej L

Ѳ- charakterystykę głównego oporu hydraulicznego określa wzór:

W tym przypadku współczynnik ѱ wyznacza się za pomocą wzoru:

Gdzie λ jest współczynnikiem tarcia hydraulicznego;

L i Dc - długość i średnica grawitacyjnego przewodu wodnego, m;

∑ζ - suma współczynników lokalnego oporu, gdy woda przemieszcza się ze źródła wody do włącznie.

h – strata ciśnienia w kasecie filtra, h = 0,3;

V to prędkość wody w kasecie filtra, określona wzorem:

,SM

Gdzie,
- prędkość przepływu wody do kasety

Ρ=50% - porowatość obciążająca kasetę

SM

Charakterystykę dodatkowego oporu oblicza się za pomocą wzoru

gdzie Du d jest odpowiednio średnicą rury podciśnieniowej i zaworu wlotu powietrza. D=700 mm; d=100 mm;

Definiujemy - wysokość podniesienia wody w pionie podciśnieniowym

akceptowane 3-8 m

Na podstawie harmonogramu obliczeń mycia pulsacyjnego ustalamy

;
SM

Wybierzmy sekcję 1-1 wg wolna powierzchnia ciecz w zbiorniku A, przekrój 2-2 - wzdłuż swobodnej powierzchni cieczy w zbiorniku B (rys. 7). Płaszczyzna porównania jest zgodna z sekcją 2-2.

Rysunek 7 - Schemat obliczania średnicy rurociągu grawitacyjnego

Utwórzmy równanie Bernoulliego dla odcinków 1-1 i 2-2:

W tym przypadku:

Ponieważ poziomy w zbiornikach A i B są stałe, ciśnienia prędkości są równe zeru.

Podstawiając wszystkie wartości do równania Bernoulliego (7.1), otrzymujemy:

Utrata głowy:

W warunkach ustalonych poziomy w zbiornikach są stałe, wówczas przepływ cieczy rurociągiem grawitacyjnym jest równy. Dlatego średnia prędkość płynu w rurociągu grawitacyjnym:

Podstawiając wyrażenie (7.3) uwzględniające (7.4) do (7.2) otrzymujemy:

Równanie (7.5) rozwiązujemy metodą graficzno-analityczną. Mając wartość średnicy rurociągu grawitacyjnego, skonstruujemy wykres zależności wymaganego ciśnienia

Liczba Reynoldsa:

W rezultacie reżim przepływu jest turbulentny. Następnie współczynnik strat tarcia na długości wyznacza się za pomocą wzoru Altschula:

gdzie: - chropowatość rur żeliwnych (używanych).

Obliczmy ze wzoru (7.5) ciśnienie wymagane do przekroczenia natężenia przepływu przy wartości średnicy rurociągu grawitacyjnego:

Ponieważ otrzymaną wartość uzyskuje się, kolejne wartości średnicy należy zmniejszać.

Podobne obliczenia przeprowadzimy dla szeregu innych wartości średnicy. Wyniki obliczeń podsumowujemy w tabeli 2.

Tabela 2 - Wyniki obliczenia wymaganego ciśnienia

Na podstawie danych zawartych w tabeli 2 konstruujemy wykres zależności (rys. 8) i na podstawie tej wartości wyznaczamy średnicę rurociągu grawitacyjnego.

Rysunek 8 – Wykres zależności

Dostajemy zgodnie z harmonogramem.

BUDOWA CHARAKTERYSTYKI SIECI

W ustalonych warunkach pracy instalacji, gdy natężenie przepływu w systemie rurociągów nie zmienia się w czasie, ciśnienie wytworzone przez pompę jest równe wymaganemu ciśnieniu instalacji

Następnie, zgodnie ze wzorem (4.2), wymagane ciśnienie instalacyjne wynosi:

Ciśnienie sieciowe:

Skonstruujmy charakterystykę sieci, korzystając z zależności (8.1) i (8.2) oraz metody wyznaczania strat ciśnienia opisanej w paragrafie 2.

Pomyślmy o wydatku.

Określmy średnie prędkości, reżim przepływu i współczynniki oporu tarcia dla każdego odcinka rurociągu.

Dla średnicy przewodu ssawnego:

Liczba Reynoldsa:

W rezultacie reżim przepływu w przewodzie ssącym jest turbulentny.

Dla średnicy rurociągu:

średnia prędkość płynu:

Liczba Reynoldsa:

Dla średnicy rurociągu:

średnia prędkość płynu:

Liczba Reynoldsa:

W rezultacie reżim przepływu w rurociągu o średnicy jest turbulentny.

Dla średnicy rurociągu:

średnia prędkość płynu:

Liczba Reynoldsa:

W rezultacie reżim przepływu w rurociągu o średnicy jest turbulentny.

Strata ciśnienia w przewodzie ssawnym

gdzie: - strata ciśnienia na skutek tarcia wzdłużnego;

Lokalne straty ciśnienia;

i - odpowiednio współczynnik oporu tarcia i suma współczynników lokalnego oporu w linii ssawnej.

Wyznaczmy współczynnik oporu hydraulicznego za pomocą wzoru Altschula:

Dla lokalnych oporów linii ssawnej:

skrzynka ssąca z zaworem zwrotnym o współczynniku oporu;

zawór (przy pełnym otwarciu).

Otrzymujemy:

Obliczmy stratę ciśnienia w przewodzie ssawnym:

W podobny sposób wyznaczamy stratę ciśnienia w przewodzie tłocznym:

Ponieważ reżim przepływu w rurociągu tłocznym jest turbulentny na wszystkich odcinkach, a obszar oporu hydraulicznego jest przejściowy, współczynniki oporu tarcia określimy za pomocą wzoru Altschula:

Lokalny opór linii tłocznej:

dwa kolana obrotowe o współczynniku oporu

zawór regulacyjny ze współczynnikiem oporu

kolano obrotowe ze współczynnikiem oporu

na odcinku rurociągu o średnicy:

kolano obrotowe ze współczynnikiem oporu

na odcinku rurociągu o średnicy:

kolano obrotowe ze współczynnikiem oporu

Przepływomierz Venturiego ze współczynnikiem oporu

Obliczmy stratę ciśnienia w przewodzie tłocznym:

Całkowite straty ciśnienia w rurociągu:

Wymagane ciśnienie instalacyjne:

Ciśnienie sieciowe:

Przeprowadźmy obliczenia dla innych prędkości przepływu. Wyniki obliczeń podsumowujemy w tabeli 3.

zbiornik pompy rurociągu ciśnieniowego

Tabela 3 – Wyniki obliczeń do konstruowania charakterystyk sieci

W miarę przemieszczania się oleju ciśnienie w nim spada, a im większa prędkość ruchu, tym większa strata ciśnienia na jednostkę długości rurociągu. Jeśli bezwzględne ciśnienie oleju P jednocześnie osiąga w danej temperaturze wartość równą DNP P S, wówczas w tym miejscu przepływu następuje intensywne parowanie i wydzielanie gazów, co może prowadzić do procesów kawitacyjnych lub zakłócenia ciągłości przepływu. Przepływ cieczy w opisywanym przypadku może być warstwowy grawitacyjny lub mieć bardziej złożoną strukturę (korek), w której porcje cieczy występują naprzemiennie z pęcherzykami pary i gazu.

Przepływ warstwowy grawitacyjny to rodzaj przepływu swobodnego, w którym ciecz porusza się w niepełnym przekroju pod wpływem siły ciężkości, a pozostałą część przekroju rury zajmują pary tej cieczy. Obszary, w których występują te prądy, nazywane są przepływami grawitacyjnymi. Jednocześnie ciśnienie we wnęce parowo-gazowej sekcji grawitacyjnej pozostaje prawie stałe i równe DNP oleju. Stacjonarne sekcje grawitacyjne mogą występować wyłącznie na dalszych odcinkach rurociągu. Początek każdego odcinka grawitacyjnego, który zawsze pokrywa się z jednym z wierzchołków profilu, nazywany jest punktem przejścia i takich punktów może być kilka. Zwracamy jednak uwagę, że nie zawsze najwyższym punktem trasy jest przełęcz (patrz ryc. 5.3).

Ryż. 5.3. Punkt przecięcia i szacunkowa długość rurociągu naftowego

Z ryc. 5.3. można zauważyć, że przyczyną pojawienia się odcinków grawitacyjnych może być spadek natężenia przepływu w rurociągu, spowodowany spadkiem ciśnienia na odcinku początkowym przy P” N Do P N(przejście do trybu zmniejszonego pompowania). Jednak po powrocie do poprzedniego ciśnienia nie jest możliwe osiągnięcie poprzedniego natężenia przepływu, ponieważ powstałe nagromadzenia pary i gazu tworzą dodatkowy opór, a proces ich rozpuszczania trwa długo. Tym samym powrót do dotychczasowej konsumpcji nastąpi w dość długim okresie czasu.

Rozpuszczenie nagromadzonych par i gazów następuje wówczas, gdy prędkość przepływu jest wystarczająca do oddzielenia i usunięcia pęcherzyków pary i gazu z dolnej części wnęki gazowej znajdującej się poniżej, natomiast w miarę oddalania się od części grawitacyjnej ciśnienie cieczy wzrasta, a pęcherzyki zapadać się, powodując kawitację. Może to prowadzić do znacznych wibracji rurociągu i towarzyszyć mu zwiększony poziom hałasu. W miarę dalszego zwiększania prędkości przepływu do określonej wartości, akumulacja jest wypierana i odprowadzana przez strumień w całości (w jednym korku) i może dotrzeć do zbiornika w końcowym punkcie rurociągu naftowego. Uderzenie wodne towarzyszące temu zjawisku prowadzi do uszkodzeń zbiorników i ich wyposażenia.

Obecność odcinków grawitacyjnych powoduje wzrost ciśnienia na początku rurociągu i dlatego wymaga wyższych kosztów energii do pompowania. Jeśli przedłużymy hydrauliczną linię nachylenia poza sekcję grawitacyjną do sekcji początkowej, możemy to ustalić P’ N, co jest niezbędne do pompowania ropy naftowej przy tym samym natężeniu przepływu rurociągiem o tej samej długości i średnicy, ale bez odcinków grawitacyjnych. Z ryc. 2.3. to jasne P’ N < P N .

Pompowanie z tą samą wydajnością, ale bez sekcji grawitacyjnych, można zorganizować, zwiększając ciśnienie na końcu rurociągu do P F. Różnicę między ciśnieniem użytecznym a wymaganym można wykorzystać np. do napędu małej elektrowni (projekt takiej elektrowni opracowano dla ropociągu Tichoretsk-Noworosyjsk na terenie składu ropy Gruszowaja).

W przypadku pojawienia się odcinka grawitacyjnego pomiędzy pompowniami pośrednimi, odcinki głównego rurociągu przed i za punktem przejścia przestają być połączone hydraulicznie. Jeżeli z jakiegoś powodu wydajność odcinka za punktem przeładunkowym wzrośnie, ale na odcinku początkowym pozostanie na tym samym poziomie, ciśnienie ssania przepompowni obok punktu przeładunkowego zacznie spadać i może osiągnąć dolną dopuszczalną granicę.

Zwiększona zawartość związków siarki w oleju może powodować przyspieszone procesy korozyjne na wewnętrznej powierzchni ścianki rury powyżej swobodnej powierzchni cieczy.

Podczas hydraulicznego obliczania rurociągu z sekcjami grawitacyjnymi równanie (5.11) przekształca się do następującej postaci

, (5.15)

Gdzie L R– szacunkową długość MT, przez którą przyjmuje się odległość od punktu początkowego do najbliższego punktu przesiadkowego, m;

z’ =(z P –z N) – różnica znaków geodezyjnych punktu przejścia i punktu początkowego, m;

P y =(P S –P A) – prężność pary oleju, która może być dodatnia lub ujemna, Pa. Jednak z reguły w przypadku olejów (z P y <0) согласно третьим членом в уравнении (5.15) пренебрегают.

Rozważmy przepływ płynu poza punktem siodłowym (ryc. 5.4).

Ryż. 5.4. Przepływ płynu poza punkt przejścia

Hydrauliczna linia spadku na odcinku grawitacyjnym przebiega w pewnej odległości równolegle do profilu rurociągu P y /( G), z czego wynika, że ​​nachylenie hydrauliczne na odcinku grawitacyjnym jest równe tangensowi kąta nachylenia profilu rurociągu do horyzontu I=tg α N .

Ponieważ zgodnie z równaniem (5.1)

następnie prędkość ruchu płynu w sekcji grawitacyjnej w większa prędkość przepływu płynu w wypełnionych odcinkach rurociągu w 0, ponieważ przy tym samym natężeniu przepływu obszar S zajmowana przez ciecz w sekcji grawitacyjnej jest mniejsza niż całkowite pole przekroju poprzecznego rury S 0. Stosunek wskazanych obszarów

nazywany jest stopniem napełnienia odcinka rurociągu, który zależy od stosunku nachylenia hydraulicznego całkowicie wypełnionego odcinka do nachylenia hydraulicznego odcinka grawitacyjnego

można wyznaczyć za pomocą jednej z poniższych zależności przybliżonych podanych w tabeli 5.3.

Tabela 5.3

Długość przekroju grawitacyjnego można wyznaczyć graficznie lub wyrażając ją z równania Bernoulliego dla przekroju AK (patrz rys. 5.4)

Geodezyjny znak końca odcinka grawitacyjnego z A można określić wiedząc z P i współrzędne najbliższego punktu trasy X I z X, z prostych zależności geometrycznych

Podstawienie równania (5.17) do (5.16) i wyrażenie l su dostajemy

. (5.18)

Aby znaleźć punkt siodłowy, wystarczy wyznaczyć nadciśnienie w każdym wierzchołku profilu, zaczynając od końca: jeśli P<P y, wówczas wierzchołek jest początkiem odcinka grawitacyjnego, biorąc to pod uwagę, w kolejnych wierzchołkach stwierdza się nadciśnienia. Punktem przejścia będzie szczyt położony najbliżej początku rurociągu naftowego, będący początkiem odcinka grawitacyjnego.

Obliczenia hydrauliczne rurociągów o swobodnym przepływie (grawitacyjnym) opierają się na warunku utrzymania równomiernego ruchu wody w rurach według dwóch podstawowych wzorów:

• wzór na ciągłość przepływu

• Swietna formuła

gdzie q to przepływ cieczy, m 3 /s; ω – powierzchnia przekroju wolnego, m2; V – prędkość płynu, m/s; R – promień hydrauliczny, m; i jest nachyleniem hydraulicznym (równym nachyleniu rury przy stałym ruchu jednostajnym); C jest współczynnikiem Chezy'ego, zależnym od promienia hydraulicznego i chropowatości zwilżonej powierzchni rurociągu, m 0,5 / s.

Główną trudnością w przeprowadzaniu obliczeń hydraulicznych jest określenie współczynnika Chezy’ego.

Wielu badaczy zaproponowało własne uniwersalne wzory (zależności empiryczne lub półempiryczne), które w mniejszym lub większym stopniu opisują zależność współczynnika Chezy'ego od promienia hydraulicznego, chropowatości ścian rurociągu i innych czynników:

• wzór N, N. Pawłowskiego:

gdzie n jest względną chropowatością ścianki rury; do określenia wykładnika y stosuje się wzór

y=2,5·√n-0,13-0,75·√R·(√n-0,1)

• A. Wzór Manninga:

• wzór A.D. Altshula i V.A. Ludova na określenie y.

y=0,57-0,22 lgC

• formuła A. A. Karpińskiego:

y=0,29-0,0021·C.

Na podstawie tych i innych podobnych zależności skonstruowano tablice i nomogramy obliczeń hydraulicznych, które umożliwiają projektantom wykonanie obliczeń hydraulicznych sieci i kanałów grawitacyjnych wykonanych z różnych materiałów. Zaleca się obliczanie rurociągów o swobodnym przepływie grawitacyjnym przy użyciu znanego wzoru Darcy’ego-Weisbacha:

i=λ/4R V2 /2g

gdzie λ jest współczynnikiem tarcia hydraulicznego; g – przyspieszenie ziemskie, m/s 2 .

Współczynnik Chezy'ego można zdefiniować jako:

Spośród wcześniej odnotowanych wzorów uzyskanych przez krajowych badaczy najbardziej przetestowanymi i najlepiej zgodnymi z danymi eksperymentalnymi są formuły N. N. Pawłowskiego. Trafność tych wzorów została potwierdzona i sprawdzona w praktyce inżynierskiej i nie ma wątpliwości co do możliwości ich dalszego wykorzystania do obliczeń hydraulicznych sieci o swobodnym przepływie wykonanych z ceramiki, betonu i cegły, czyli takich materiałów, dla których współczynnik chropowatości n jest rzędu 0,013-0,014, a polimerowe mają pewne współczynniki korygujące.

Obecne trendy powszechnego stosowania nowych rur wykonanych z różnych materiałów (w tym polimerów) podczas napraw i przebudowy starych sieci powodują, że sieć kanalizacyjna miast z roku na rok staje się coraz bardziej niejednorodna, co wpływa na trudności ocena wskaźników hydraulicznych, a także trudność obsługi, ponieważ dla każdego różniącego się odcinka rurociągu należy zastosować odpowiednie metody konserwacji (na przykład czyszczenie itp.).

W przypadku rurociągów wykonanych z nowych materiałów nie ma obecnie ścisłych zależności hydraulicznych dla zmian współczynników C i λ. Ponadto każdy producent nowych typów rur publikuje własne, czasami stronnicze, kryteria oceny kompatybilności hydraulicznej rur wykonanych z różnych materiałów. . Zadanie staje się jeszcze trudniejsze, gdy takich materiałów jest wiele i każdy z nich znajduje swoje miejsce podczas naprawy sieci. W rezultacie pojawia się rodzaj sieci z „łatkami”. Nie wyklucza to nierównowagi hydraulicznej, czyli ewentualnych negatywnych tendencji związanych z zalaniem na skrzyżowaniach rur lub w określonych odległościach od skrzyżowań.

Zatem dla każdego rodzaju materiału rurociągu lub powłoki ochronnej pożądane jest, aby projektant miał ujednolicone zależności na zmiany właściwości hydraulicznych, czyli wyniki pełnowymiarowych eksperymentów w celu określenia współczynników Chezy'ego, Darcy'ego i innych parametrów wykonanych rur z różnych materiałów. Podsumowując, należy stwierdzić wagę prowadzenia doświadczalnych badań hydraulicznych. Eksperymentalne wartości współczynnika Chezy'ego uzyskane podczas eksperymentów na jednej średnicy mogą stanowić kryterium przybliżonego podobieństwa hydraulicznego przy przejściu na inne średnice.

Rurociągi służą jako kanały, którymi pompowane są ciecze. Ciecz przepływa przez rurociąg, ponieważ jej energia na początku rurociągu jest większa niż na końcu. Ta różnica energii jest z reguły wytwarzana przez pompę, a czasami z powodu różnicy wysokości między początkiem i końcem rury. W przemyśle wydobywczym mamy do czynienia głównie z rurociągami, w których ruch cieczy powodowany jest pracą pomp.

Przy obliczaniu rurociągów ciśnieniowych głównym zadaniem jest albo określenie przepustowości (natężenia przepływu), albo straty ciśnienia na danym odcinku, a także na całej długości, lub średnicy rurociągu przy danym natężeniu przepływu i stracie ciśnienia .

W praktyce rurociągi dzielą się na krótki I długi. Do pierwszych zalicza się wszystkie rurociągi, w których lokalne straty ciśnienia przekraczają 5...10% strat ciśnienia na całej długości. Przy obliczaniu takich rurociągów należy wziąć pod uwagę straty ciśnienia w lokalnych oporach. Należą do nich na przykład rurociągi naftowe przekładni wolumetrycznych.

Do drugiej kategorii zalicza się rurociągi, w których straty lokalne na całej długości wynoszą mniej niż 5...10% strat ciśnienia. Ich obliczenia przeprowadza się bez uwzględnienia strat lokalnych. Do takich rurociągów zaliczają się na przykład główne rurociągi wodne i rurociągi naftowe.

Biorąc pod uwagę schemat hydrauliczny działania długich rurociągów, można je również podzielić prosty I złożony. Proste nazywane są rurociągami połączonymi szeregowo o tych samych lub różnych odcinkach, które nie mają żadnych odgałęzień. Złożone rurociągi obejmują systemy rur z jednym lub większą liczbą odgałęzień, odgałęzień równoległych itp. Złożone są także tak zwane rurociągi pierścieniowe.

Klasyfikacja rurociągów

1) Według materiału ścianki rury rurociągi mogą być stalowe, żeliwne, żelbetowe, plastikowe, azbestocementowe, węże gumowe itp.

2) Według rodzaju pompowanej cieczy- rurociągi wodne, rurociągi naftowe, rurociągi naftowe itp.

3) Według konfiguracji:

a) proste- są to rurociągi, które nie mają odgałęzień;

b) złożone- są to rurociągi posiadające co najmniej jedno odgałęzienie.

Prosty rurociąg o stałym przekroju

Niech prosty rurociąg o stałym przekroju będzie dowolnie umiejscowiony w przestrzeni (rysunek 69), będzie miał długość całkowitą , średnicę d = const i będzie zawierał pewną liczbę lokalnych oporów, na przykład zasuwę, filtr i zawór zwrotny. W początkowym odcinku 1 - 1 wysokość geometryczna jest równa z 1, a nadciśnienie wynosi p 1, a w końcowym odcinku 2 - 2 odpowiednio z 2 i p 2.

Ze względu na stałą średnicę rury prędkość przepływu na tych odcinkach jest jednakowa i równa u .

Napiszmy równanie Bernoulliego dla odcinków 1-1 i 2-2, biorąc pod uwagę a 1 = a 2 = 1 (jak w reżimie turbulentnym) i wykluczając ciśnienia prędkości ze względu na równość prędkości:

(91)

Wysokość piezometryczną po lewej stronie równania (91) nazwiemy wymaganym ciśnieniem

oznaczamy różnicę wysokości między początkiem i końcem rurociągu

Następnie równanie (91):

(92)

Biorąc pod uwagę, że całkowitą stratę ciśnienia w postaci funkcji mocy natężenia przepływu można zapisać jako

równość (92) można zapisać:

(93)

Gdzie opór rurociągu.

Wzory (92) i (93) są podstawą obliczeń prostych rurociągów o stałym przekroju.

Rurociąg grawitacyjny

Rurociąg grawitacyjny to prosty rurociąg o stałym przekroju, w którym przepływ cieczy następuje wyłącznie na skutek różnicy wysokości pomiędzy początkiem i końcem rurociągu (ryc. 70).

Rysunek 70 - Schemat rurociągu grawitacyjnego

Dla prostego rurociągu o stałym przekroju obowiązuje otrzymana wcześniej równość (92):

(94)

W tym przypadku

P 2 = P atm,

Wtedy równość (94) przyjmie postać:

lub po redukcji

(95)

Korzystając z tej równości, oblicza się rurociąg grawitacyjny, który pokazuje, że całe dostępne ciśnienie jest wykorzystywane do pokonania oporu hydraulicznego h p.

W danych okolicznościach równość (95) zostanie zapisana:

skąd pochodzi przepływ płynu w rurociągu grawitacyjnym:

gdzie a jest oporem rurociągu obliczonym ze wzoru otrzymanego powyżej:

Rurociąg syfonowy

Rurociąg syfonowy to prosty rurociąg o stałym przekroju, którego część znajduje się nad zasilającym go zbiornikiem (Rys. 71) .

Aby rurociąg syfonowy zaczął działać, należy go napełnić cieczą, usuwając powietrze. Można to osiągnąć poprzez chwilowe podniesienie poziomu zbiornika (lub ciśnienia na początku rury) powyżej najwyższego punktu syfonu (poziom z) lub poprzez zasysanie powietrza z syfonu w najwyższym punkcie, dzięki czemu rurociąg będzie być napełnione cieczą pod ciśnieniem atmosferycznym na poziomach I-I i II-II. Na koniec można zamknąć końcówki syfonu i napełnić go cieczą od góry, gdzie jednocześnie zostaje wypuszczone powietrze wypełniające rurę. Po całkowitym napełnieniu syfonu cieczą zaczyna działać jak zwykła rura. Obliczenia zwykle określają przepustowość syfonu i maksymalną wartość wysokości z.

Ponieważ rurociąg syfonowy jest prostym rurociągiem o stałym przekroju, obowiązuje dla niego wzór (93):

(96)

Przeanalizujmy ten wzór dla odcinków I – I i III – III (płaszczyzna porównania przechodzi przez odcinek III – III):

Wtedy wzór (96) przyjmie postać:

lub po skurczach

gdzie można znaleźć natężenie przepływu Q przez rurociąg syfonowy:

Gdzie A- opór rurociągu obliczony ze wzoru otrzymanego powyżej:

Aby określić wysokość z, do którego ciecz może podnosić się rurociągiem syfonowym, ułożymy równanie Bernoulliego dla odcinków I - I i II - II:

(97)

Jeżeli płaszczyzna porównania 0 - 0 pokrywa się z powierzchnią cieczy w zbiorniku 1, to z 1 = 0; P1 = Pa; u 1 » 0; a I = a II = 1 (zakładamy, że tryb ruchu płynu jest turbulentny); z II = z; p II > p n.p. - ciśnienie w sekcji II - II musi być większe niż ciśnienie pary nasyconej cieczy p n.p. . - ciśnienie, pod jakim ciecz wrze w danej temperaturze, w przeciwnym razie obserwuje się zjawisko kawitacja- samozagotowanie cieczy w zamkniętej objętości i powstające pęcherzyki pary prowadzą do przerwania rurociągu syfonu.