Определение характеристик участка трубопровода

Общие сведения

Наружная водопроводная сеть является составной частью системы водоснабжения. Ее стоимость в отдельных случаях достигает 60 % от стоимости всего комплекса водоснабжения, поэтому ее проектированию и расчету должно уделяться повышенное внимание.

Расчет отдельных участков водопроводной сети сводится, как правило, к определению диаметров трубопроводов или потерь напора при пропуске по ним расчетных расходов воды.

При гидравлическом расчете простых и сложных трубопроводов часто используются графические методы, которые значительно облегчают и упрощают решение некоторых сложных задач. Эти методы основаны на построении характеристик трубопроводов.

Назовем характеристикой трубопровода график зависимости потерь напора в нем от расхода.

Потери напора на любом участке водопроводной сети Л, м, определяются по формуле

где к — поправочный коэффициент; А — удельное сопротивление трубопровода, (с/м3)2; I — длина трубопровода, м; д — расход воды в трубопроводе, м3/с.

Коэффициент к учитывает изменение удельного сопротивления трубопровода (из любого материала), работающего при различных гидравлических условиях. Например, этот коэффициент вводится для трубопроводов из металлических труб, бывших в употреблении, при скоростях V < 1,2 м/с, а для новых металлических — при у 1 м/с.

Отношение потерь напора к длине рассматриваемого трубопровода, называется гидравлическим уклоном (удельными потерями напора). Гидравлический уклон определяется по формуле

Графическая зависимость гидравлического уклона от расхода позволяет ускорить расчет системы трубопроводов, имеющих одинаковые диаметры, но разные длины.

Описание установки

Лабораторная установка для определения характеристики трубопровода, схема которой представлена, на рис. 7.1 (фото 7.1), включает в себя следующие основные элементы: систему трубопроводов, водосчетчик, бак с водой, бак постоянного расхода, запорную арматуру (шаровые краны), экспериментальный участок трубопровода и центробежный насос.

Фото 7.1. Стенд для определения характеристик участка трубопровода

Схема лабораторной установки

Рис. 7.1. Схема лабораторной установки:

  • 1 бак с водой; 2,7,9 — клапан запорный; 3,6 — шкалы пьезометров;
  • 4, 5 — пьезометры; 8 — водосчетчик; 10 — насос центробежный;
  • 11 напорный трубопровод; 12 — переливной трубопровод;
  • 13 бак постоянного напора

Вода из бака с водой 1 подается по трубе 11 центробежным насосом 10 в бак постоянного напора 13. Из бака 13 вода поступает в экспериментальный участок, а ее излишки по переливной трубе 12 транспортируются в бак 1.

Изменение расходов воды, протекающих по экспериментальному участку, осуществляется при изменении степени открытия клапанов запорных 2 и 7. Определение фактических потерь на участке осуществляется по шкалам 3 и 6 пьезометров 4 и 5.

Для определения расхода воды, протекающего по экспериментальному участку, используется водосчетчик 8 и секундомер.

Порядок выполнения работы

Перед началом проведения лабораторной работы все клапаны запорные должны быть закрыты.

Проведение данной лабораторной работы следует выполнять в следующей последовательности.

  • 1. Заполнить бак 1 водой.
  • 2. Включить центробежный насос, открыть клапан запорный 9.
  • 3. Открыть клапаны запорные 2 и 7 (через некоторое время уровни воды в баке постоянного напора и в пьезометрах 4 и 5 установятся на одном уровне).
  • 4. Открыть клапан запорный 2 на некоторую степень (степень открытия должна быть небольшой).
  • 5. Замерить объем воды, протекающей по экспериментальному участку, с помощью водосчетчика 8 за определенный промежуток времени. Одновременно зафиксировать показания пьезометров 4 и 5).
  • 6. Повторить А—5 раз пункты 5 при других степенях открытия клапана запорного 2.
  • 7. Закрыть клапан запорный 9.
  • 8. Выключить насос.
  • 9. Данные экспериментов занести в табл. 7.1.

Таблица 7.7

Экспериментальные величины

№ опыта

Объем воды Ж, л (дм3)

Продолжительность опыта і, с

Расход воды на участке л/с

Пьезометрические отметки

Потери напора 7гэ, м

Гидравлический уклон /экс

в начале гн, м

в конце гк, м

1

2

3

4

5

Обработка опытных данных

  • 1. Контрольный объем воды IV, л, определяется как разница показаний водосчетчика в начале и в конце каждого опыта.
  • 2. Расход воды /), л/с, отбираемый в узле (проходящий по исследуемому участку), вычисляется по зависимости

где Т — продолжительность опыта, с.

3. Экспериментальные потери напора 71э, м, определяются по зависимости

где 2Н и 2К — пьезометрические отметки в начале и конце участка, м.

4. Экспериментальный гидравлический уклон определяется по формуле

где I — длина участка, м.

Данные занести в табл. 7.1. По данным таблицы строится экспериментальная зависимости гэкс =/(

По формулам 7.1 и 7.2 определяются значения потерь напора /?теор и гидравлического уклона 1теор на расчетном участке. Значение удельного сопротивления трубопровода пластмассовых труб А при наружном диаметре 20 мм, выполненных по ГОСТ 18599—2001 составляет 2 695 000 при скорости 1 м/с [1]. Поправочные значения К к значениям А для пластмассовых труб приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2

V, м/с

К

V, м/с

К

V, м/с

К

V, м/с

К

0,2

1,439

0,45

1,198

0,7

1,084

1,0

1,о

0,25

1,368

0,5

1,17

0,75

1,067

1,1

0,981

0,3

1,313

0,55

1,145

0,8

1,052

1,2

0,960

0,35

1,268

0,6

1,123

0,85

1,043

1,3

0,943

0,4

1,23

0,65

1,102

0,9

1,024

1,4

0,926

В тех же координатных осях, в которых была построена экспериментальная характеристика ?экс = /(д), построить теоретическую характеристику 1теор =/(д).

Контрольные вопросы

  • 1. Что такое характеристика трубопровода?
  • 2. По каким формулам определяются теоретические значения потерь напора и гидравлического уклона?
  • 3. Как изменяются потери напора на участке при увеличении в нем расхода?
  • 4. Как определяются потери напора на участке трубопровода в данной работе?
  • 5. Как определяется расход в данной работе?
  • 6. Постройте характеристику трубопровода с последовательным соединением участков.
  • 7. Постройте характеристику трубопровода с параллельным соединением участков.

Тема 8

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >