Падение напора в трубопроводе что это?

Падение напора в трубопроводе что это?

Гидравлические сопротивления в трубопроводе

Трудно найти область деятельности человека, не связанную с перемещением жидкости. Это технологические системы в химической промышленности, трубопроводы тепловых, атомных и гидроэлектростанций, автоматизированные гидравлические системы самолетов, гидравлические приводы горных машин, крепи шахт и многие гидравлические системы других производств.

Трубы и каналы, предназначенные для перемещения жидкостей, состоят из прямых участков постоянного сечения и коротких вставок между ними, сложной геометрической формы. Любое движение реальных сил всегда сопровождается потерями энергии. Это относится и к движению жидкости. Часть энергии тратится на преодоление сопротивлений по длине потока, другая часть — на преодоление местных сопротивлений — расширений, сужений, поворотов потока и разнообразных их сочетаний.

Это регулирующая и запорная, предохранительная и монтажная арматура трубопроводов. Часть механической энергии потока, перешедшая в тепло на этих участках, называют местными потерями энергии или потерями напора.

Физика явления: Основные понятия.

Важнейшим фактором, определяющим потери напора, являются особенности кинематики потока. Преграда на пути движения жидкости искривляет линии тока. Изменяются скорости по величине и направлению, появляются отрывы потока. Момент их образования определяется величиной скорости. Увеличим расход жидкости — деформация потока растет.

При обтекании потоком преграды, можно выделить транзитную струю и водоворотные или циркуляционные зоны. Граница транзитной струи и водоворотной зоны — поверхность раздела. Поверхность раздела неустойчива, она распадается на вихри. Процесс возникновения и распада поверхности раздела, при налегании потока на ребро происходит так — в начальный момент рост скорости приводит к отрыву от преграды граничной линии тока, возникает вихрь.

Образовавшаяся поверхность раздела распадаются на отдельные вихри, которые уносятся потоком. Образование все более мелких структур при дроблении вихрей, доводит их до такого масштаба, когда превалирует сила вязкостного трения. Происходит переход механической энергии вихрей в тепло.

Процесс вихреобразования в неустойчивом потоке.

При слиянии двух потоков, двигающихся со значительной разностью скоростей, также возникает поверхность раздела и вихри. Достаточно случайного возмущения, чтобы вызвать искривление поверхности раздела. Рост искривления — следствие действия центробежных сил. Жидкость перетекает из области повышенного давления в зону пониженного. Это приводит к распаду поверхности раздела на беспорядочные вихри.

Периодическое возникновение и снос вихрей, повышает интенсивность турбулентности и сопровождается значительными потерями энергии. Следствием отрыва потока и вихреобразования, всегда является деформация поля скоростей. Близ преграды находится участок резкой деформации потока со значительными изменениями эпюр соединённых скоростей. Чем резче деформация, тем больше потери напора. В водоворотной области генерируется повышенная пульсация скоростей и давлений, которая затухает вниз по течению.

Уровень пульсации потока и эпюры скоростей приобретают вид характерный для равномерного движения. Чем выше пульсация, тем больше потери энергии.

Итак, повторим особенности кинематики потока — отрыв, образование водоворотных зон, искривление линий тока, интенсивная турбулентность. Изменение всего поля скоростей обуславливает увеличение потерь энергии в местных сопротивлениях.

Для определения величины потерь на местном сопротивлении, необходимо выявить разность удельных энергий в двух граничных сечениях. Если из суммарного напора вычесть падения по длине потока, получим потери энергии на преодоление местного гидравлического сопротивления.

Часто ее определяют упрощённо, на участке резко изменяющегося движения. Безразмерный коэффициент Z — коэффициент местного гидравлического сопротивления. Выявленные особенности течения, позволяют перейти к инженерной реализации, рассмотрению основных типов местных сопротивлений.

Течение с уменьшением средней скорости потока.

При внезапном расширении сечения, струя под действием сил инерции не может внезапно расшириться. Вокруг струи образуется водоворотная область, резко повышается турбулентность. Теоретически, падение энергии равно скоростному напору потерянной скорости.

Затраты энергии идут на перераспределение поля скоростей.

Высокое сопротивление внезапного расширения используют в лабиринтных уплотнениях, для снижения утечек жидкости в гидравлических машинах. Чтобы уменьшить потери энергии, делают расширение постепенным. В диффузоре плавное расширение струи ведет к снижению скорости и росту давления. Вследствие тормозящего влияния скорости потока и силы инерции вдоль стенок, меньше, чем в центральной части потока.

У стенок образуются обратные течения. Они — основная причина потерь энергии. Уменьшение угла расширения диффузора приводит к исчезновению водоворотных зон и к уменьшению потерь. Если в коротком диффузоре с большим углом расширения, поток разделить на несколько струй, гидравлическое сопротивление уменьшится.

Течение с увеличением средней скорости потока.

При внезапном сужении трубопровода, транзитная струя сжимается, образуя сжатое сечение. Повышается устойчивость потока. Водоворотные зоны, уровень пульсации и потери энергии меньше, чем при внезапном расширении. Согласно уравнению Бернулли, рост скоростей на участке сжатия сопровождается падением давления. Для уменьшения потерь применяют конфузоры, в которых возможность вихреобразования еще меньше.

Сопротивление конфузора можно свести к минимуму, плавным переходом от большего сечения к меньшему.

Течение с изменением направления потока.

Участок поворота потока характеризуется сложной кинематикой. Главные причины этих деформаций — разница в центробежных силах отдельных строек. Этот фактор определяет увеличение давления жидкости у внешней стенки и понижение — у внутренний. Перераспределение скоростей имеет противоположный характер. Ниже поворота возникает диффузорный эффект с образованием водоворотных зон.

Дополнительные потери вызывают вторичные течения поперечной циркуляции. За изгибом образуется два винтовых потока, что приводит к росту потери энергии. Изменяя плавность поворота, можно снизить значение коэффициента сопротивления до семи раз. Если необходимо сохранить компактность поворота, образование водоворотных зон можно уменьшить установкой направляющих лопаток.

Поток отклоняется к внутренней стенке, водоворотная зона становится меньше, потери уменьшаются в 6-8 раз.

Течение со слиянием потоков или делением потока.

Участок с соединением одного, или более потоков — один из видов местных сопротивлений. При слиянии потоков с различными скоростями, основные потери энергии возникают в результате перемешивания струй. При этом возникают потери на поворот, и поджатие потока с последующим его расширением.

При делении потока, структура его в значительной степени определяется соотношением расходов. При таком соотношении расходов, в ответвлении образуется отрывное течение. Этому способствует диффузорный эффект.

При обратном соотношении расходов, образуется интенсивный вихрь на прямом участке. Если в отводящем канале расход равен 0, образующийся в нем вихрь представляет местное сопротивление. Потери энергии оказываются больше, чем при отсутствии ответвления.

Если участок поворота очертить пограничной линией тока, гидравлическое сопротивление уменьшится.

Взаимное влияние местных сопротивлений

Участок искажения потока за сопротивлением — зона стабилизации. Поэтому общие потери энергии напора системы, зависят от взаимного расположения местных сопротивлений. Сопротивления можно приближённо считать независимыми, при взаимном их удалении порядка 50 диаметров. Если же сопротивление находится ближе, то они влияют друг на друга, образуя новые, более сложные сопротивления. По последним исследованиям, участок стабилизации потока сильно зависит от внутренней шероховатости трубопровода.

Мы ограничились рассмотрением основных типов сопротивления. Инженерная практика отличается большим разнообразием местных сопротивлений и высокой насыщенностью ими многих систем. Понимание этого раздела гидравлики, помогает выбрать оптимальную форму сложных элементов и правильно их рассчитать для снижения энергетических затрат

Расчет потерь напора воды в трубопроводе

Чтобы выбрать насос для скважины, необходимо сделать расчёт потребного напора, а одна из частей определения потребного напора – это расчёт потерь напора в трубопроводе. Именно этой части вопроса посвящена данная статья.

Потеря напора в трубопроводе связана с тем, что поток воды, протекающий внутри трубы, испытывает сопротивление. Его величина зависит от:

  1. диаметра трубы – чем меньше диаметр, тем больше сопротивление
  2. скорости потока – чем больше скорость потока, тем больше сопротивление
  3. гладкости внутренней поверхности трубы.

Даже двигаясь по прямой, горизонтальной трубе, поток воды испытывает сопротивление, пусть и небольшое. При большой протяженности трубопровода суммарное сопротивление может оказаться значительным.

Расчёт потерь напора на прямых участках трубопровода

Чтобы не вдаваться в глубокие теоретические расчеты, можно воспользоваться уже готовыми таблицами с вычисленными данными для всех основных диаметров труб и расходов воды. Сейчас повсеместно используются полимерные трубопроводы – из полипропилена, полиэтилена низкого или высокого давления и других полимеров. Такие трубы имеют массу преимуществ перед стальными трубами: они легче, проще в монтаже, не подвержены коррозии, дешевле, более гладкие, и как следствие в них меньше потери напора.

В этой таблице приведены значения потери напора на 100 м трубопровода. Потеря напора указана в метрах водного столба.

РасходВнутренний диаметр трубы, мм
м 3 /чл/минл/с141925323850637589
0,58,330,148,92,10,6
0,813,330,2220,24,71,30,4
116,670,2829,871,90,6
1,5250,4214,23,91,20,5
233,330,5623,56,420,9
2,541,670,699,42,91,30,4
305008,331341,80,50,2
3,558,330,97175,32,30,60,2
466,671,1121,56,62,90,80,30,1
4,5751,258,23,610,30,1
583,331,399,84,31,20,40,2
5,591,671,5311,65,11,40,50,2
61001,6713,561,60,50,2
6,5108,31,8115,56,91,90,60,3
7116,71,9417,77,82,10,70,3
8133,32,2222,49,92,70,90,40,2

Для стальных труб можно использовать эти же значения, умножив их на коэффициент 1,5.

Например, при расходе воды 0,5 м 3 /ч в трубопроводе с внутренним диаметром 19 мм и длиной 100 м потеря напора составляет 2,1 м.

Расчёт потери напора на местных сопротивлениях

Кроме того, потеря напора происходит в местных сопротивлениях: поворотах, изгибах, вентилях, заслонках, в разветвлениях трубопровода и в местах его сужения или расширения. Потери напора воды в них зависят от скорости потока и формы местного сопротивления.

Ниже в таблице приведены потери напора в основных местных сопротивлениях:

Потеря местного сопротивления указана в сантиметрах водного столба.

Скорость
потока, м/с
Колено 90 градусов
Скругленное колено
Клапан
0,41,20,1131
0,51,90,1832
0,62,80,2532
0,73,90,3432
0,84,80,4533
0,96,20,5734
17,60,735
1,5171,640
2312,848
2,5484,458
3706,371
3,5938,585
412011100
4,516014120
519018140

Расход воды соотносится со скоростью потока так:

где Q – это расход воды (в м 3 /с), S – площадь поперечного сечения (в м 2 ), v – скорость потока (в м/с). Площадь поперечного сечения для трубы S = π*D2/4, где D – внутренний диаметр трубы.

Например, при расходе воды 0,5 м 3 /ч (0,000138889 м 3 /с) в трубопроводе с внутренним диаметром 19 мм (S = 0,000283385 м 2 ), скорость потока составит

v = Q / S = 0,000138889 / 0,000283385 = 0,49 м/с

Местное сопротивление колена при этом будет 1,9 см, а клапана 32 см.

Как видно, потери напора на местных сопротивлениях – это самая малая часть потерь во всём трубопроводе. Они могут быть значительными только при больших скоростях потока, т.е. когда через тонкую трубу проходит большой объем воды. Использования более толстых труб, диаметр, которых, соответствует расходу воды, практически снимает проблему местных сопротивлений. При расчете потерь напора воды (и дальнейшем выборе насоса для скважины) достаточно заложить на местные сопротивления несколько метров напора, с небольшим запасом для верности – от 2 до 4 м.

Вместе с потерями напора воды в прямых участках трубопровода, эта цифра для небольшого загородного дома может уложиться в 5 м.

Для того, чтобы правильно выбрать насос для своей скважины, необходимо знать, потребный напор – т.е. напор, который необходим для водопроводной системы дома. В этой статье речь пойдёт о расчете потребного напора и расчете потерь напора в трубах водопровода на примере небольшого загородного дома.

В этой статье речь пойдет о характеристиках насосов и скважин, и о том, как правильно выбрать для своей скважины насос, исходя из имеющихся нужд.

Экология СПРАВОЧНИК

Расчет водораспределительной системы включает в себя определение расхода воды и потерь напора в различных трубопроводах, а также вычисление результирующих остаточных давлений. Расчеты относительно большой водопроводной сети часто могут быть упрощены, если ряд трубопроводов с различными диаметрами заменить трубами эквивалентного диаметра. Эквивалентная труба — это воображаемый трубопровод, который заменяет часть реальной системы таким образом, что потери напора в двух системах идентичны для данного расхода воды. Например, трубы различных диаметров, соединенные последовательно, могут быть заменены эквивалентной трубой одного диаметра. Расчет проводят следующим образом: исходя из принятого расчетного расхода воды определяют потери напора в пределах каждого участка трубопровода, а затем, используя сумму потерь напора на участках и величину расчетного расхода воды, по соответствующей номограмме находят эквивалентный диаметр трубы. При параллельно расположенных трубопроводах принимают некоторую величину потерь напора и исходя из нее вычисляют расход воды в каждой трубе. Затем по сумме расходов и принятым потерям напора определяют диаметр эквивалентной трубы.[ . ]

Потери напора на входе воздуха в горелку следует учитывать при расчете сопротивления воздушного тракта установки.[ . ]

Потери напора до наиболее удаленного спринклера определяем в соответствии с расчетными расходами на участках, расчет сводим в таблицу.[ . ]

Расчет дроссельных водомеров сводится к выбору предельного перепада механического дифманометра, определению диаметра отверстия сужающего устройства, вычислению потерь напора при пропуске расчетных расходов и определению вероятных погрешностей водомера. Методика расчета приведена в соответствующих правилах и литературе.[ . ]

Потери напора в сооружениях определяются гидравлическим расчетом. Для ориентировочных расчетов потери в решетках и прудах-отстойниках могут быть приняты по аналогии с решетками и горизонтальными отстойниками, применяемыми для очистки городских сточных вод. Потери напора в фильтрах сооружений закрытого типа следует принимать в пределах 0,25—0,5 м.[ . ]

Расчет воздухопроводов и потерь напора по длине и на местные сопротивления производится по таблицам или формулам, приведенным ниже, в разделе расчета воздухопроводов аэротен-ков. Потерю напора на проход загрузки фильтра высотой 4 м принимают 25—30 мм вод. ст.[ . ]

Расчет ершовых смесителей сводится к определению ширины щелей (расстояние между стенкой и торцом перегородки) и потери напора в них.[ . ]

Потери напора на местные сопротивления при ориентировочных расчетах могут приниматься в пределах 10—15% от потери по длине трубопровода.[ . ]

Потери напора при входе воды в песколовку и яри выходе из нее определяются специальным расчетом; в среднем для горизонтальной песколовки они составляют 10— 15 см.[ . ]

Расчет сети, определение потери напора производят на максимальный расход, имеющий йесто в начальный момент работы дозирующего бассейна.[ . ]

Расчеты по определению всех потерь напора на очистной станции и высотной установке очистных сооружений заносят в специальную расчетную ведомость, на основании которой строят продольные профили движения сточных вод и движения осадков по сооружениям. Для выявления максимальных потерь напора профили строят по самому длинному пути. Для наглядности профили строят в искаженном масштабе: горизонтальный принимают такой же, как и масштаб генерального плана очистной станции, а вертикальный — в 10 раз меньше, т. е. 1 : 20; 1 : 50 или 1 : 100.[ . ]

Расчет воздуховодов состоит в подборе диаметров трубопроводов и в определении потерь напора в них. В целях экономии металла необходимо стремиться к уменьшению диаметров труб, но в то же время потери напора в них не должны быть слишком большими во избежание излишнего расхода электроэнергии.[ . ]

Расчет потерь напора при промывке контактного осветлителя и-ределение расчетного напора насосов для подачи промывной во-производится аналогично изложенному в § 26.[ . ]

Расчет потери напора и производительность фильтра для промысловых условий в зависимости от площади фильтрующего элемента приведены в табл. 3.[ . ]

По расчету и проектированию илопроводов опубликован ряд работ, в том числе книга [16], изданная НКХ РСФСР в 1962 г. В 1981 г. во втором издании справочника по канализации помещена таблица для определения потерь напора в илопроводах диаметром 150, 200, 250, 300 и 400 мм (составлена инж.[ . ]

Для расчета могут быть использованы таблицы единичных потерь напора, приведенные в справочниках по вентиляции, с последующим пересчетом на расчетную величину .[ . ]

При расчете диаметров газопроводов метантенков не следует принимать больших скоростей ввиду возможности скопления конденсата и попадания в газопроводы частиц осадка. Коэффициенты неравномерности выхода газа из метантенков при расчете назначаются от 1,5 до 2,0. Потери напора в счетчике принимаются 10 мм вод. ст., в регуляторе давления 10 — 20 мм вод. ст., в предохранительном клапане 5 мм.[ . ]

При расчете принимается: гидравлическая крупность частиц нефти 0,15 мм/с; толщина слоя всплывших нефтепродуктов 0,1 м; расстояние между полками 50 мм; угол наклона полок 45°; ширина полочного блока 0,65—0,75 м; высота полочного блока 1,5—1,6 м; ширина нефтеловушки 2—3 м; потери напора 0,5—0,6 м.[ . ]

Для расчета илопровОдов необходимо определить потери напора на трение и местные сопротивления.[ . ]

Для расчета воздуховодов используют таблицы потерь напора в вентиляционных трубопроводах при температуре воздуха 20° С и давлении 0,1 МПа (1 атм) (табл. 3.10).[ . ]

Общие потери напора на входе воды в барабан, в сетках и на водосливе должны быть не более 0,5—0,6 м. Потери напора в подводящих и отводящих коммуникациях определяются расчетом в зависимости от компоновочных решений блока сетчатых барабанных фильтров в целом.[ . ]

Расчет дюкеров сводится к подбору необходимого диаметра трубы по заданной скорости и последующему определению потерь напора на вход и .выход, на трение по длине труб и в фасонных частях. Определение потерь напора производится по формулам, приведенным в главе IX.[ . ]

Местные потери напора определяются по формулам и таблицам [13]. Коэффициенты местных сопротивлений для приближенных расчетов даны в приложении 2.[ . ]

В связи с тем, что потери напора в коммуникациях станций зависят от числа включенных насосов, принято [14, 25] для упрощения расчета сложных систем применять метод «исправления» характеристик насосов, вычитая из них потери напора во внутренней коммуникации станции. Характеристика напорного водовода в этом случае строится без учета потерь в пределах станции.[ . ]

Для ориентировочных расчетов потери напора в отдельных сооружениях без учета гидравлических сопротивлений в подводящих и отводящих коммуникациях можно принять по данным табл. 22.2.[ . ]

Наиболее удобным для приближенного расчета аэродинамического сопротивления циклонных реакторов для огневого обезвреживания сточных вод является метод вихревого стока [98]. Полная потеря напора в циклонном реакторе условно разделяется на три составляющие: потери на входе, потери на создание крутки потока, потери на выходе из реактора. При расчете используются эмпирические коэффициенты, полученные в результате испытаний циклонных топок.[ . ]

В то же время в каждое уравнение входит относительно небольшое число величин д1 (или Ад,), относящихся к участкам данного кольца /. Расход каждого участка входит в одно или в два уравнения. Ниже будем учитывать эту особенность.[ . ]

При пневматической системе аэрации необходимо произвести расчет воздуховодов, который состоит в подборе диаметров трубопроводов и определении потерь напора в них. Скорость движения воздуха в общем и распределительном воздуховодах обычно принимают равной 10—15 м/с; в воздуховодах небольшого диаметра— 4—5 м/с. Суммарная величина потерь напора за счет местных сопротивлений и сопротивления на трение в воздуховодах не должна превышать 0,3—0,35 м. При определении общего напора воздуходувки расчетную величину потерь напора в аэраторах с учетом увеличения сопротивления во время эксплуатации следует принимать: для мелкопузырчатых аэраторов не более 0,7 м; для среднепузырчатых (располагаемых на глубине более 3 м) 0,15 м; в системах низконапорной аэрации при скорости выхода воздуха из отверстия 5—10 м/с — 0,02—0,05 м.[ . ]

При нагрузке 2 мй!м2 в минуту или 0,18 м3 на одну пластину в минуту потери напора в пластине равны 225 — 275 мм вод. ст. Нагрузка менее 2 мъ!час на одну пластину не допускается. При работе аэротенков сопротивление фильтрос-кых пластин постепенно увеличивается, поэтому при расчетах его следует принимать 300—400 мм.[ . ]

Величины С или С» получены в результате замеров действительных потерь напора в линиях труб разных типов и с разной шероховатостью стенок. Формула эта неквадратичная, но используется для практических расчетов труб при работе их в любой области.[ . ]

Вода для промывки подается из напорного бака или насосом. Необходимый напор насоса или высоту расположения бака определяют гидравлическим расчетом с учетом потерь напора в фильтрах и коммуникациях.[ . ]

Несовершенные в фильтрационном отношении речные русла характеризуются значительными потерями напора при поступлении поверхностного стока в подземный поток. Это может быть обусловлено существенным искривлением линий тока под руслом реки из-за малой ее ширины и слабого заглубления в водоносный пласт, а также наличием неоднородных включений в подрусловых отложениях или кольматацией и заиливанием отложений дна реки в естественных, ненарушенных условиях или при эксплуатации береговых водозаборных сооружений. Строгая оценка каждого из указанных факторов, определяющих несовершенство реки, весьма сложна. Поэтому для практических расчетов поступают следующим образом [9, 112]. Между дном реки и водоносным пластом помещается некоторый слабопроницаемый слой, гидравлическое сопротивление которого (коэффициент фильтрации 0 и мощность ш0) устанавливается таким образом, чтобы потери напора при фильтрации через него были равны потерям напора за счет несовершенства реки. Обобщенные параметры слоя могут быть найдены по данным опытной откачки.[ . ]

Читайте также  Чем замазывают швы в панельных домах снаружи?

Большим препятствием для осуществления перекачки осадков; до недавнего времени являлось незнание расчета и проектирования илопроводов. Распространенным было мнение о больших потерях напора в трубах при передвижении осадков, в десятки раз; превышающих потери при движении воды.[ . ]

При пользовании табл. 12, составленной для трех различных схем технологической обработки воды, нужно иметь в виду, что указанные в ней потери напора являются ориентировочными и подлежат уточнению после проверки гидравлическим расчетом действительных потерь напора.[ . ]

В последнее время на основе ранее проведенных экспериментальных работ Шюльце—Грюнова [136] были предложены новые прогрессивные способы расчета мощности привода дисковых мельниц, основанные на определении касательных напряжений, возникающих в дисках, а также на определении потерь напора при трении жидкости в трубопроводах [137].[ . ]

При проектировании аэротенков необходимо рассчитывать воздуховоды и подбирать компрессоры или воздуходувки в соответствии с расходом воздуха и необходимым давлением. Расчет воздуховодов состоит в подборе диаметров труб и определении потерь напора в них. Разработаны типовые проекты станций биологической очистки сточных вод в аэротенках разной производительности.[ . ]

Основная причина этого заключается в особых свойствах илов, которые обладают качествами, присущими коллоидным жидкостям, т. е. имеют константы 0 — предельное напряжение сдвига или предел текучести пластичного тела и г), аналогичную вязкости в уравнении Ньютона для вязких жидкостей. Гидравлический расчет потерь напора при движении канализационных илов по трубам следует производить по формулам и экспериментальным графикам с учетом режима движения, физических свойств и особенностей состава осадков.[ . ]

Другая расчетная схема базируется на постулате инвариантности модуля сопротивления русла, сформулированного H.H. Павловским, но при этом перепад свободной поверхности определяется на участке между сечениями, ограничивающими узел разветвления по приверху и ухвостью острова, что является допущением, которое приводит к существенным погрешностям в расчете расходов воды на участках с разной протяженностью рукавов. В этом случае потери напора по длине и местные потери (на деление и слияние) имеют одни порядок. Использование схемы по проектному состоянию на участке разветвления с использованием расчетных сечений, расположенных выше и ниже узла разветвления, невозможно, поскольку не выдерживаются физические условия для определения модуля сопротивления русла на участке разделения и слияния потоков.[ . ]

В экспериментах на стендовом циклонном реакторе МЭИ сопоставляли его аэродинамическое сопротивление при сжигании постоянного количества природного газа с впрыском и без впрыска водопроводной воды. Оказалось, что сопротивление реактора в этих опытах практически не изменялось. Это объясняется, по-видимому, тем, что основной составляющей полного сопротивления реактора являются потери напора на входе, которые в опытах были постоянны. Кроме того, уменьшение потерь напора вследствие падения крутки газового потока при впрыске воды компенсируется увеличением потерь напора на выходе из реактора в связи с увеличением объема дымовых газов из-за испарения воды. Опыты подтвердили возможность использования для расчета аэродинамического сопротивления циклонных реакторов метода вихревого стока, который был предложен для расчета циклонных топок без учета влияния твердой или жидкой фазы в газовом потоке на их аэродинамическое сопротивление.[ . ]

Падение напора в трубопроводе что это?

В этой статье мы решим задачку на потерю напора в трубопроводе. Данная статья поможет вам понять, как идет сопротивление движению потока. На реальных цифрах, опишу алгоритм как это делать. Используем основные формулы.

Разберем простой пример с трубой, как видно на изображении в начале трубы насос потом идет манометр, который позволяет измерить давление жидкости в начале трубы. Через определенную длину установлен второй манометр, который позволяет измерить давление в конце трубы. Ну и в самом конце стоит кран. Эта схема достаточно проста, и я попытаюсь привести примеры. И так начнем.

Вообще существует не один способ как узнать потерю напора: Способ, когда известно давление вначале и в конце трубы, можно вычислить потерю напора по формуле: М1-М2=Давление, то есть эта разница между двумя манометрами. Допустим у нас получилось, грубо говоря 0,1 МПа, что составляет одну атмосферу. Это значит у нас потеря напора по длине составляет 0,1 МПа. Обратите внимание, мы можем указывать потерю напора по двум величинам, это по гидростатическому давлению, что составляет 0,1 МПа и по высоте напора водного столба в метрах, что составляет 10 метров. Как я не однократно говорил каждые 10 метров это одна атмосфера давления.

Существует ряд методов, как рассчитать потерю напора не имея манометров на трубах. Ученые исследователи приготовили для нашего пользования замечательные формулы и цифры, которые нам пригодятся.

Существует хорошая формула которая позволяет вычислить потерю напора по длине трубопровода.

h-потеря напора здесь она измеряется в метрах.
λ-коеффициент гидравлического трения, находится дополнительными формулами о которых опишу ниже.
L-длина трубопровода измеряется в метрах.
D-внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости. Должен быть вставлен в формулу в метрах.
V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с 2

А теперь поговорим о коэффициенте гидравлического трения.

Формулы нахождения этого коэффициента зависит от числа Рейнольдса и эквивалента шероховатости труб.

Напомню эту формулу (она применима только к круглым трубам):

V-Скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
D-Внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости. Должен быть вставлен в формулу в метрах.
ν-Кинематическая вязкость. Это обычно для нас готовая цифра, находится в специальных таблицах.

Далее находим формулу для нахождения коэффициента гидравлического трения по таблице:

Здесь Δэ — Эквивалент шероховатости труб. Эта величина в таблицах указывается в милиметрах, но вы когда будете вставлять в формулу обязательно переводите в метры. Вообще не забывайте соблюдать пропорциональность единиц измерения и не смешивайте в формулах разных типа [мм] с [м].

d-внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости.

Также хочу подметить, что подобные величины по шероховатости бывают абсолютными и относительными или даже есть относительные коэффициенты. Поэтому когда если будете искать таблицы с величинами, то величина эта должа называться «эквивалентом шероховатости труб» и не как иначе, а то результат будет ошибочный. Эквивалент означает — средняя высота шероховатости.

В некоторых ячейках таблицы указаны две формулы, вы можете считать на любой выбранной, они почти дают одинаковый результат.

Таблица: (Эквивалент шероховатости)

Таблица: (Кинематическая вязкость воды)

А теперь давайте решим задачу:

Найти потерю напора по длине при движении воды по чугунной новой трубе D=500мм при расходе Q=2 м 3 /с, длина трубы L=900м, температура t=16°С.

Дано:
D=500мм=0.5м
Q=2 м 3 /с
L=900м
t=16°С
Жидкость: H2O
Найти: h-?

Решение: Для начала найдем скорость потока в трубе по формуле:

Сдесь ω — площадь сечения потока. Находится по формуле:

ω=πR 2 =π(D 2 /4)=3.14*(0,5 2 /4)=0,19625 м 2

V=Q/ω=2/0,19625=10,19 м/с

Далее находим число Рейнольдса по формуле:

Re=(V*D)/ν=(10,19*0.5)/0,00000116=4 392 241

ν=1,16*10 -6 =0,00000116. Взято из таблицы. Для воды при температуре 16°С.

Δэ=0,25мм=0,00025м. Взято из таблицы, для новой чугунной трубы.

Далее сверяемся по таблице где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

λ=0,11(Δэ/D) 0,25 =0,11*(0,00025/0,5) 0,25 =0,01645

Далее завершаем формулой:

h=λ*(L*V 2 )/(D*2*g)=0,01645*(900*10,19 2 )/(0,5*2*9,81)=156,7 м.

Ответ: 156,7 м. = 1,567 МПа.

Давайте рассмотрим пример, когда труба идет вверх под определенным углом.

В этом случае нам к обычной задаче нужно прибавить высоту(в метрах) к потери напора. Если труба будет идти на спуск в низ, то тут необходимо вичитать высоту.

Чтобы в ручную не считать всю математику я приготовил специальную программу:

Падение напора в трубопроводе что это?

Группа: Участники форума
Сообщений: 30
Регистрация: 26.11.2013
Пользователь №: 214479

Добрый день всем,
Засели у меня в голове два вопроса по гидралике, нигде не смог найти ответ на них, подскажите если не затруднит(не ругайте если было, не нашел в поиске)

1. При расчете потерь напора в трубопроводе на вертикальных участках трубы всегда брал высоту в качестве потерь и много где об этом говорится, что якобы так и должно быть, но что-то меня в этом смущает, например если взять две трубы разного диаметра, но одной высоты и пустить по ним одинаковый расход разве потери будут одинаковыми?

2. Представим насос с каким-то расходом и напором 30 метров, он качает воду по трубе высотой 50 метров, водоразбора с нее нет, просто труба 50 метров высотой без каких либо запорных устройств на конце, вода встанет на уровне 30 метров и дальше не пойдет? И что в этом случае будет происходить с насосом?

Смит

Просмотр профиля

Группа: Участники форума
Сообщений: 649
Регистрация: 25.2.2011
Пользователь №: 95959

Видимо, какой-то забавный у Вас расчёт.

У насоса напор 30 метров при нулевом расходе?
Да, вода встанет на высоте 30 метров. Для центробежного насоса этот режим — холостой ход. Вода в улитке будет нагреваться.

Сообщение отредактировал Смит — 15.5.2017, 19:22

Смит

Просмотр профиля

Группа: Участники форума
Сообщений: 649
Регистрация: 25.2.2011
Пользователь №: 95959

Dima_UA

Просмотр профиля

Группа: Участники форума
Сообщений: 3014
Регистрация: 2.1.2009
Из: Львов Украина
Пользователь №: 27322

Добрый день всем,
Засели у меня в голове два вопроса по гидралике, нигде не смог найти ответ на них, подскажите если не затруднит(не ругайте если было, не нашел в поиске)

1. При расчете потерь напора в трубопроводе на вертикальных участках трубы всегда брал высоту в качестве потерь и много где об этом говорится, что якобы так и должно быть, но что-то меня в этом смущает, например если взять две трубы разного диаметра, но одной высоты и пустить по ним одинаковый расход разве потери будут одинаковыми?

2. Представим насос с каким-то расходом и напором 30 метров, он качает воду по трубе высотой 50 метров, водоразбора с нее нет, просто труба 50 метров высотой без каких либо запорных устройств на конце, вода встанет на уровне 30 метров и дальше не пойдет? И что в этом случае будет происходить с насосом?

Водяной

Просмотр профиля

Группа: Участники форума
Сообщений: 5079
Регистрация: 10.8.2006
Из: Тула
Пользователь №: 3646

Вода будет крутиться в улитке насоса, он не сможет вытолкнуть воду в трубу, где давление больше его возможностей. Т.е. выйдет из рабочего графика своего, точка сдвинется вверх и насос уйдёт в перегрев.

makaveli123

Просмотр профиля

Группа: Участники форума
Сообщений: 30
Регистрация: 26.11.2013
Пользователь №: 214479

Спасибо всем за ответы, по второму вопросу все понятно, вот с первым не до конца еще.

Понятно, что они бывают по длине, я так выразился потому что не понимаю почему берется высота подъема воды без каких-либо потерь по длине трубы(или берется?) просто везде где ни смотрел описано, что суммарные потери напора на участке трубопровода находятся суммой потерь по длине плюс высота, но не уточняется по какой длине(длина в плане или общая длина трубы вместе с вертикальными участками) в универе учили, что в вертикальных участках потери по длине не учитываются, вот отсюда весь вопрос и возникает (: (поздно об этом задумался, согласен)

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector