1. Построить гидравлическую характеристику трубопровода Н=f(Q) диаметр d=0,1м, длина l=50м, Q≤10л/с, труба гидравлически гладкая.

2. Построить гидравлическую характеристику трубопровода Н=f(Q), состоящего из двух последовательно соединенных участков с параметрами l₁=100м, d₁=0,1м, l₂=50м, d=0,05м, трубы считать гидравлически гладкими.

3. Построить гидравлическую характеристику трубопровода, состоящего из двух параллельных участков, параметры участков l₁=50м, d₁=0,2м, l₂=60м, d=0,1м, трубы считать гидравлически гладкими.

4. По горизонтальному трубопроводу длиной l=10км необходимо перекачать нефть плотностью ρ=900кг/м³, кинематический коэффициент вязкости v=2∙10^-5м²/с, расход жидкости Q200т/час, падение давления в трубопроводе не превышает ΔР=2,5Мпа. Шероховатость стенок трубопровода е=0,2мм, определить диаметр трубопровода.

5.

6.

Поршень диаметром D=200мм движется равномерно вверх в цилиндре, засасывая воду из открытого резервуара с постоянным уровнем. Диаметр трубопровода d=50мм, длине каждого из трех его участков l=4м, коэффициент сопротивления каждого из колен =0,5; коэффициент сопротивления трения =0,03.

Когда поршень находится выше уровня в резервуаре на n=2, необходимая для его перемещения сила Р=2350М.

Определить скорость подъема поршня . Массой поршня,  трением его о стенки и потерями напора в цилиндре пренебречь.

Гидравлический удар.

При резком изменении скорости движения жидкости в длинных трубопроводах имеет место изменение давление, которое называется гидравлическим ударом. Гидравлические удары делятся на прямые и непрямые. Прямой гидроудар происходит при времени закрытия задвижки t₃

                                          ,                                       (10.1)

с – скорость распространения ударной волны.

Повышение давления при прямом гидроударе может быть определено по формуле

                                          ,                                       (10.2)

где ρ – плотность жидкости,

   с - скорость распространения ударной волны,

  V ₀ - начальная скорость движения жидкости.

Повышение напора в трубопроводе определяется

                                                                                                (10.3)

Скорость распространения ударной волны для трубопровода круглого поперечного сечения

                                    ,                                      (10.4)

где E _ж – модуль объемной упругости жидкости,

   E_t - модуль объемной упругости трубопровода,

    d – диаметр трубопровода,

   е – толщина стенки трубопровода.

Скорость распространения ударной волны, для случая, когда по трубопроводу движется вода

                                                                          (10.5)

Непрямой гидравлический удар имеет место в том случае, если время закрытия задвижки больше фазы удара.

Повышение давления при непрямом гидроударе определяется

                                        .                                    (10.6)

Повышение напора при непрямом гидравлическом ударе

                                        .                                    (10.7)  

Система задач

на тему “Гидравлический удар в трубопроводах”

1. Определить каким будет гидравлический удар в стальном трубопроводе d = 0,2 мм прямым или непрямым, если время закрытия задвижки t₃ = 10 с, длина трубопровода L = 1000 м, жидкость – вода, толщина стенки трубы 5 мм, модуль упругости воды Е_ж = 2 ·10³ МПа, модуль упругости стали Е_ст = 2 ·10⁵ МПа.

2. Вычислить повышение давления в результате гидравлического удара в стальном трубопроводе внутренним диаметром d = 357 мм со стенкой толщиной 12 мм. По трубопроводу движется нефть плотностью ρ = 890 кг/м³ со средней скоростью V = 1,3 м/c. Модуль упругости нефти Е_н = 13500·10⁵ Па, модуль упругости стали Е_ст = 2 ·10¹¹ Па.

3. В чугунном трубопроводе внутренним диаметром d = 100 мм, толщина стенки которого 16 мм, движется жидкость. Расход равен Q = 32 м³/час. Вычислить повышение давления в результате гидравлического удара в этом трубопроводе, когда по нему движется вода и нефть плотностью ρ = 875 кг/м³, модуль упругости для чугуна Е_ч = 1·10¹¹ Па.

4. Сравнить повышения давления в результате прямого гидравлического удара в трех стальных трубопроводах со стенками одинаковой толщины, равной 11 мм, но с различными внутренними диаметрами 50 мм, 100 мм и 250 мм – при движении в этих трубопроводах воды с одинаковыми средними скоростями.

5. Проверить будет ли иметь место прямой гидравлический удар в магистральном нефтепроводе, если за 12 с закрыть задвижку, находящуюся на расстоянии L = 8650 м от воздушного колпака насоса, подающего в трубопровод нефть. Внутренний диаметр трубопровода d = 148 мм, толщина стенок 10 мм, плотность перекачиваемой нефти ρ = 890 кг/м³.