Зависимость диаметра трубы от давления: Зависимость напора от диаметра. Как рассчитать давление в трубе

Зависимость диаметра трубы от давления: Зависимость напора от диаметра. Как рассчитать давление в трубе

Содержание

Образование конденсата в трубах. Стартовая конденсатная нагрузка (на холодные трубы в зависимости от диаметра трубы и давления пара). Метрические единицы (СИ). Таблица и диаграмма. Ду 50-600.

Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Технологии и чертежи / / Паровые линии / системы. Конденсатные линии / системы. Паропроводы. Конденсатопроводы.  / / Образование конденсата в трубах. Стартовая конденсатная нагрузка (на холодные трубы в зависимости от диаметра трубы и давления пара). Метрические единицы (СИ). Таблица и диаграмма. Ду 50-600.

Поделиться:   





Образование конденсата в трубах. Стартовая конденсатная нагрузка (на холодные трубы в зависимости от диаметра трубы и давления пара). Метрические единицы (СИ). Таблица и диаграмма. Ду 50-600.

При пуске паровой системы, трубы, обычно, специально не нагревают. При этом, в дополнение к постоянной конденсатной нагрузке, при нагреве будет выделенно заметное (очень) количество конденсата. Естественно, следует побеспокоиться о том как отвести его из паровой линии заранее.

Ниже, предлагаем грубую (но верную) оценку этого дополнительного количества в виде таблицы и диаграммы.

Таблица. Стартовая конденсатная нагрузка (на холодные трубы в зависимости от диаметра трубы и давления пара) в кг/100м паровой линии.




















Условный диаметр паропровода (Ду или DN)
Давление

пара (бар)
50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600
0 9.2 14.4 19 27 37 47 71 101 134 159 208 262 308 309
0.35 10 15.9 20.8 29 40 52 69 112 146 174 227 287 338 470
0.7 11.3 17.8 23.4 33 45 58 88 125 165 196 255 322 379 529
1 12.2 19.5 25.4 36 50 64 96 135 179 212 277 350 412 575
2.5 13.4 21.3 27.8 39 53 70 105 148 195 232 303 383 450 627
4 15.8 25.2 33 47 63 82 123 175 233 276 360 454 535 745
5.5 17.8 28 37 52 71 92 138 196 260 308 402 507 598 832
7 19.3 30.6 40 57 77 100 151 214 284 335 438 553 651 906
8.5 20.1 31.8 42 59 80 104 157 223 293 349 455 574 676 942
10 20.8 33.1 43 62 83 108 162 230 305 361 472 595 700 997
12 22.6 35.8 47 67 90 117 176 250 331 392 513 646 760 1059
14 24.2 38.2 50 71 96 125 189 267 353 418 546 689 811 1130
16 28.1 45 58 83 113 146 219 312 412 489 638 805 947 1320
20 36 55 74 108 150 205 312 463 637 764 981 1228 1503 1700
25 39 59 80 117 162 222 338 502 692 828 1065 1362 1631 2315
30 41.5 64 85 124 173 237 360 534 735 882 1134 1420 1763 2464
40 44.3 68 91 132 184 253 385 570 784 940 1210 1514 1852 2627

Диаграмма. Стартовая конденсатная нагрузка (на холодные трубы в зависимости от диаметра трубы и давления пара).



Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:


Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.

Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.

Коды баннеров проекта DPVA.ru
Начинка: KJR Publisiers

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса.
Free xml sitemap generator

Как выбрать размер трубопровода сжатого воздуха?

Итак, Вам нужно узнать, как подобрать правильный размер трубопроводов сжатого воздуха. Все еще встречаются места, где размер трубы в системе сжатого воздуха слишком мал. Это либо потому, что производство со временем расширилось, и старая система стала слишком маленькой, или просто изначально были установлены неподходящие трубопроводы. В чем проблема со слишком маленькой трубой для сжатого воздуха? Это падение давления. Нужное количество сжатого воздуха попросту не пройде через эту трубу. Результатом будет является перепад давления между началом и концом трубы. Чем плох перепад давления? Это лишние затраты. Если падение давления становится слишком высоким, Вам нужно будет установить компрессор на более высокое давление. Чем оно выше, тем больше электроэнергии (и денег) он будет требовать. Поэтому желательно, чтобы падение давления составляло максимум 0,1 бар.

Что влияет на падение давления?

Конечно, не только сами трубы, но также повороты трубопровода, муфты, гибкие шланги, — все они создают перепады давления. И чем длиннее трубопровод, тем больше будет падение давления. Количество воздуха, проходящего через трубу, также влияет на величину перепада давления. Чем больше воздуха должно проходить через трубу в момент времени, тем больше падение давления. Поэтому падение давления нужно всегда измерять при всех включенных потребителях воздуха.

Ниже приведены величины, необходимые для расчета падения давления:

  • диаметр трубы;
  • длина трубы;
  • количество изгибов, муфт и т. д.;
  • поток воздуха через трубу.

Воздушный поток

Чтобы начать расчет, вам нужно знать, сколько воздуха проходит через вашу систему. Самый простой способ узнать (максимальный) расход воздуха — это посмотреть на характеристики вашего компрессора. Там всегда будет указана максимальная мощность машины в литрах в секунду, м3 в минуту или час. Есть также важная вещь. Производительность компрессора указана для стандартных условий, которые составляют 1 бар, 20 градусов по Цельсию и 0% относительной влажности. Однако производительность компрессора при нормальных условиях и фактическая производительность отличается. Таким образом, на самом деле производительность компрессора при нормальных условиях представляет собой количество воздуха, всасываемого компрессором в единицу времени. Затем воздух сжимается и транспортируется через систему трубопроводов. Таким образом, фактическая производительность компрессора будет ниже, чем производительность при нормальных условиях. Эта разница часто упускается из виду; большинство людей не знают об этом и неправильно пользуются характеристиками компрессорного оборудования.

Таблица размеров труб для сжатого воздуха

Здесь представлена простая таблица, которая ответит на все вопросы по размерам трубопроводов. В левом столбце указана производительность компрессора. Теперь измерьте или рассчитайте общую длину Ваших трубопроводов сжатого воздуха и посмотрите на верхнюю строчку. Таким образом Вы можете узнать нужный диаметр трубы в мм. Эта таблица рассчитана на давление компрессора 7 бар и максимальный перепад давления 0,3 бар. Указанные значения относятся к прямой трубе без каких-либо поворотов, клапанов и т.д. Как рассчитать влияние этих факторов можно узнать из следующего абзаца.

Таблица 1: диаметры трубопроводов сжатого воздуха (в миллиметрах).

Произв., м3/ч 50 м 100 м 150 м 300 м 500 м 750 м 1000 м 2000 м
10 15 15 15 20 20 25 25 25
30 15 15 15 25 25 25 25 40
50 15 25 25 25 40 40 40 40
70 25 25 25 40 40 40 40 40
100 25 25 40 40 40 40 40 63
150 25 40 40 40 40 40 40 63
250 40 40 40 40 63 63 63 63
350 40 40 40 63 63 63 63 80
500 40 40 63 63 63 63 63 80
750 40 63 63 63 63 80 80 100
1000 63 63 63 63 63 80 80 100
1250 63 63 63 63 63 100 100 100
1500 63 63 63 80 80 100 100 125
1750 63 63 80 80 80 100 100 125
2000 63 80 80 80 100 100 100 125
2500 63 80 80 80 100 125 125 125
3000 80 80 76 100 100 125 125 150
3500 80 80 100 100 125 125 125 150
4000 80 100 100 100 125 125 125 150
4500 80 100 100 125 125 125 150 150
5000 80 100 100 125 125 150 150 150

Влияние изгибов, муфт и других составляющих трубопровода на падение давления

Ниже приведена таблица для определения того, как различные составляющие трубопровода влияют на перепад давления. Значение зависит от диаметра трубы. Чтобы узнать эквивалентную длину трубы для клапана или изгиб в вашей системе, просто посмотрите на диаметр трубы Вашей системы сжатого воздуха, чтобы найти эквивалентную длину трубы клапана или изгиб. Например, колено в 25-миллиметровой трубе имеет эквивалентную длину трубы 1,5 метра. Это означает, что это колено создаст такое же падение давления, как и 1,5 метра прямой трубы.

Таблица 2. Эквивалентные длины труб (значения в метрах).

Диаметр трубопровода 25 мм 40 мм 50 мм 80 мм 100 мм 125 мм 150 мм
Изгиб 90° (R=d) 0.3 0.5 0.6 1.0 1.5 2.0 2.5
Bend 90° (R=2d) 0.15 0.25 0.3 0.5 0.8 1.0 1.5
Колено (90°) 1.5 2.5 3.5 5 7 10 15
Т-образное соединение 2 3 4 7 10 15 20
Обратный клапан 8 10 15 25 30 50 60
Диафрагменный клапан 1.2 2.0 3.0 4.5 6 8 10
Задвижка 0.3 0.5 0.7 1.0 1.5 2.0 2.5

Пример расчета требуемого диаметра трубы

Предположим, у нас есть винтовой компрессор мощностью 30 кВт производительностью 250 Нм3/час (4200 Нл/мин. Есть также труба диаметром 40 мм и нам нужно проверить, правильно ли подобран ее диаметр.

Допустим, у нас есть 20 метров трубы с углом 90 градусов (R=2d означает, что радиус изгиба в 2 раза больше диаметра трубы) и обратный клапан, а затем снова 4 метра трубы.

Эквивалентная длина трубы для такого изгиба составляет 0,25 метра. Эквивалентная длина трубы для обратного клапана составляет 10 метров. Общая длина теперь составляет: 20 + 0,25 +10 + 4 = 34,25 метра.

Теперь мы можем найти требуемый диаметр трубы в таблице 1 для длины трубы 34,25 метра и производительности 250 Нм3/час. Получим диаметр трубы 40 мм.

Для новой системы, если Вы не уверены, сколько изгибов, клапанов и т.д будет в системе, умножьте длину трубопровода на 1.7.

Как рассчитать внутренний диаметр трубопровода сжатого воздуха?

Диаметр трубопровода

Диаметры трубопроводов определяются при помощи расчётного графика (см. рис. 1) или вычисляются при помощи приблизительной формулы:

где
d = внутренний диаметр трубы, м
Vэф = общий объёмный расход, м3/сек
L = номинальная длина трубопровода, м
∆Р = перепад давления, бар
Рраб = рабочее давление, бар

Определение внутреннего диаметра трубопровода при помощи расчётного графика

(пример 1):

 

На рис.1 показан расчётный график, при помощи которого может быть определён внутренний диаметр трубопровода.

Использование расчётного графика:
• Отметим длину трубы на линии А, а объёмный расход на линии В;
• Соединим точки прямыми линиями и продолжим их до оси 1;
• Отметим давление в системе на линии Е, а допустимое снижение давления – на линии G;
• Соединим точки прямой линией. Эта линия пересечёт линию D;
• Диаметр трубы соответствует точке пересечения прямых.

Рис.1 Расчётный график для определения внутреннего диаметра трубопровода и перепада давления

Определение внутреннего диаметра трубопровода при помощи расчётного графика

(пример 2):

 

Если расчётный график, изображённый на рис. 1, непонятен для вас или работать с ним слишком трудно, то тогда смотрите рис. 2. Этот расчётный график позволяет определять только самые важные параметры и соответственно является более простым в использовании.

Использование расчетного графика:
• Проведём линию от левого столбца, в соответствии с необходимым расходом воздуха.
• Определим длину трубопровода, отметив соответствующий столбец.
• На пересечении линии и столбца в области между ломаными линиями находится соответствующее
значение диаметра.

Пример:
— Расход воздуха = 1000 л/мин
— Длина трубопровода = 100 м
— Необходимый диаметр трубопровода = 1”

Рис.2 Расчётный график для определения диаметра трубопровода и перепада давления

Дополнительная арматура:

Вся установленная арматура (клапаны, кронштейны, колена и т.д.) является дополнительным сопротивлением для потока и должны учитываться при расчёте.
Длины, которые должны прибавляться к длине трубопровода, приводятся в таблице (см. Рис. №3)

 

Пример: Отсечной клапан диаметра G 3/4 имеет значение длины 4,00; теоретически, трубопровод должен быть удлинён на 4 м.

Рис.3

Таблица зависимости длины от диаметра трубы и арматуры

Теперь, после подбора диаметра трубы и зная расход воздуха можно смело подбирать соответствующий компрессор, при этом размер его подсоединения сжатого воздуха не должен быть больше диаметра трубы. Компрессор подбирается в этом разделе нашего сайта.

Чтобы получить на него коммерческое предложение присылайте запрос на е-мэйл: [email protected], или на факс (812) 458-01-85.

Перейти в раздел

Практическая оценка необходимого размера трубы (трубопровода, паропровода) по расходу и давлению насыщенного пара в диапазоне 0,4-14 бар приборного давления и Ду15-300 мм. Таблица.

Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Технологические понятия и чертежи / / Паровые линии / системы. Конденсатные линии / системы. Паропроводы. Конденсатопроводы.  / / Практическая оценка необходимого размера трубы (трубопровода, паропровода) по расходу и давлению насыщенного пара в диапазоне 0,4-14 бар приборного давления и Ду15-300 мм. Таблица.

Практическая оценка необходимого размера трубы (трубопровода, паропровода) по расходу и давлению насыщенного пара в диапазоне 0,4-14 бар приборного давления и Ду15-300 мм. Таблица.

  1. В целом, спокойной (вполне достаточной) для насыщенного пара является скорость 25 м/с. Максимальные допустимые скорости пара от проекта TehTab.ru
  2. Таблица практически пригодна для любых сортаментов труб, но не любой сортамент пригоден для пара. В целом — пар довольно неприятная рабочая среда, но при этом в большинстве случаев используются трубы из обычной углеродистой стали, хотя нержавеющая сталь тоже часто применяется. Обзор обозначений сталей от проекта TehTab.ru Обзор стандартов стальных труб от проекта TehTab.ru.
Давление приборное (бар) Скорость пара (м/с) Условный (номинальный) диаметр трубы мм
15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300
0.4 15 7 14 24 37 52 99 145 213 394 648 917 1606 2590 3680
25 10 25 40 62 92 162 265 384 675 972 1457 2806 4101 5936
40 17 35 64 102 142 265 403 576 1037 1670 2303 4318 6909 9500
0.7
15 7 16 25 40 59 109 166 250 431 680 1006 1708 2791 3852
25 12 25 45 72 100 182 287 430 716 1145 1575 2816 4629 6204
40 18 37 68 106 167 298 428 630 1108 1715 2417 4532 7251 10323
1
15 8 17 29 43 65 112 182 260 470 694 1020 1864 2814 4045
25 12 26 48 72 100 193 300 445 730 1160 1660 3099 4869 6751
40 19 39 71 112 172 311 465 640 1150 1800 2500 4815 7333 10370
2
15 12 25 45 70 100 182 280 410 715 1125 1580 2814 4545 6277
25 19 43 70 112 162 195 428 656 1215 1755 2520 4815 7425 10575
40 30 64 115 178 275 475 745 1010 1895 2925 4175 7678 11997 16796
3
15 16 37 60 93 127 245 385 535 925 1505 2040 3983 6217 8743
25 26 56 100 152 225 425 632 910 1580 2480 3440 6779 10269 14316
40 41 87 157 250 357 595 1025 1460 2540 4050 5940 10479 16470 22950
4
15 19 42 70 108 156 281 432 635 1166 1685 2460 4618 7121 10358
25 30 63 115 180 270 450 742 1080 1980 2925 4225 7866 12225 17304
40 49 116 197 295 456 796 1247 1825 3120 4940 7050 12661 1963 27816
5
15 22 49 87 128 187 352 526 770 1295 2105 2835 5548 8586 11947
25 36 81 135 211 308 548 885 1265 2110 3540 5150 8865 14268 20051
40 59 131 225 338 495 855 1350 1890 3510 5400 7870 13761 23205 32244
6
15 26 59 105 153 225 425 632 925 1555 2525 3400 6654 10297 14328
25 43 97 162 253 370 658 1065 1520 2530 4250 6175 10629 17108 24042
40 71 157 270 405 595 1025 1620 2270 4210 6475 9445 16515 27849 38697
7
15 29 63 110 165 260 445 705 952 1815 2765 3990 7390 12015 16096
25 49 114 190 288 450 785 1205 1750 3025 4815 6900 12288 19377 27080
40 76 177 303 455 690 1210 1865 2520 4585 7560 10880 19141 30978 43470
8
15 32 70 126 190 285 475 800 1125 1990 3025 4540 8042 12625 17728
25 54 122 205 320 465 810 1260 1870 3240 5220 7120 13140 21600 33210
40 84 192 327 510 730 1370 2065 3120 5135 8395 12470 21247 33669 46858
10
15 41 95 155 250 372 626 1012 1465 2495 3995 5860 9994 16172 22713
25 66 145 257 405 562 990 1530 2205 3825 6295 8995 15966 25860 35890
40 104 216 408 615 910 1635 2545 3600 6230 9880 14390 26621 41011 57560
14
15 50 121 205 310 465 810 1270 1870 3220 5215 7390 12921 20538 29016
25 85 195 331 520 740 1375 2080 3120 5200 8500 12560 21720 34139 47128
40 126 305 555 825 1210 2195 3425 4735 8510 13050 18630 35548 54883 76534

Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу.

TehTab.ru

Реклама, сотрудничество: [email protected]

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

Зависимость между падением давления и расходом в трубопроводе

Изменение давления из-за потери напора

Поскольку потеря напора — это уменьшение общей энергии жидкости, она представляет собой снижение способности жидкости выполнять работу. Потеря напора не снижает скорость жидкости (рассмотрим трубу постоянного диаметра с постоянным массовым расходом) и не будет влиять на высоту напора жидкости (рассмотрим горизонтальную трубу без изменения высоты от входа к выходу).2} {2g}}

где:

  • H L = потеря напора (футы)
  • f = коэффициент трения Дарси (безразмерный)
  • L = длина трубы (футы)
  • D = внутренний диаметр трубы (футы)
  • v = скорость жидкости (фут / сек)
  • g = гравитационная постоянная (32,2 фута / сек 2 )

Коэффициент трения Дарси, f, учитывает шероховатость трубы, диаметр, вязкость жидкости, плотность и скорость сначала рассчитав число Рейнольдса и относительную шероховатость.5} \ bigg)}

где:

  • Q = расход (галлонов в минуту)
  • d = диаметр трубы (дюймы)

На приведенном ниже графике показано результирующее падение давления для воды при 60 F в диапазоне скоростей потока для 100 футовая труба для труб диаметром 4 и 6 дюймов сортамент 40.

Сводка

Чтобы определить полное изменение статического давления жидкости при ее движении по трубопроводу, все три компонента уравнения Бернулли необходимо рассматривать по отдельности и складывать вместе.Изменение высоты может вызвать снижение давления, изменение скорости может привести к его увеличению, а потеря напора может вызвать его уменьшение. Чистый эффект будет зависеть от относительной величины каждого изменения.

Возможно, что статическое давление жидкости на самом деле увеличивается от входа к выходу, если изменение высоты или скорости приводит к увеличению давления больше, чем уменьшение, вызванное потерей напора.

Старая поговорка о том, что «жидкость всегда течет от высокого давления к низкому», не совсем точна.Более точный способ сформулировать это так: «жидкость всегда течет из области с более высокой полной энергией в область с более низкой полной энергией».

Потери давления в трубопроводных системах (коэффициент трения Дарси)

Потери давления в трубах вызваны внутренним трением жидкости (вязкостью) и трением между жидкостью и стенкой. Потери давления также возникают в компонентах.

Введение

Когда жидкость течет по трубам, неизбежны потери энергии.С одной стороны, это происходит из-за трения, которое возникает между стенкой трубы и жидкостью ( трение стенки ). С другой стороны, эффекты трения также возникают внутри жидкости из-за вязкости жидкости (внутреннее трение , ). Чем быстрее течет жидкость, тем больше эффект внутреннего трения (см. Также статью о потоке Пуазейля).

Дополнительные потери потока вызваны турбулентностью в жидкости, особенно в фитингах, которые служат препятствием для потока.Хотя эти турбулентности содержат кинетические энергии, они не переносят их по трубопроводу с макроскопической точки зрения, а, так сказать, остаются на месте.

В статье Эффект Вентури уже было подробно показано, что давление также можно понимать как удельная объемная энергия . В этом контексте давление указывает, сколько энергии на единицу объема содержится в жидкости. Таким образом, если давление означает энергию, то потеря энергии неизбежно означает потерю давления.Таким образом, описанные выше эффекты трения и потока сопровождаются соответствующей потерей давления (перепадом давления).

Рисунок: Потеря давления (падение давления) в трубопроводе

Потеря давления в основном относится к потере статического давления (или потере общего давления). Потери энергии не влияют на динамическое и гидростатическое давление, поскольку они являются только следствием потока, но не его причиной. Гидростатическое давление и динамическое давление предопределяются геометрией трубопровода.Дальнейшие потери давления происходят в отдельных компонентах, например, в клапаны, колена или измерительное оборудование.

Рисунок: (Общее) давление в системе трубопроводов

(Статическая) потеря давления в трубопроводах связана с потерей механической энергии, которая неизбежно происходит, когда жидкость течет через систему трубопроводов.

Далее мы рассматриваем только несжимаемые потоки, такие как жидкости или медленно текущие газы.

Потери давления в трубах (коэффициент трения Дарси)

Независимо от того, является ли поток ламинарным или турбулентным, потеря давления или перепад давления в трубопроводе описывается безразмерным параметром подобия. 2} \ cdot \ frac {d} {L}} ~~~ \ text {трение Дарси коэффициент (коэффициент сопротивления)} \\ [5px]
\ end {align}

В этом уравнении d обозначает внутренний диаметр трубы, а L — длину прямого участка трубы, на котором падение давления составляет Δp l .Коэффициент трения Дарси также называется коэффициентом сопротивления или просто коэффициентом трения .

Скорость потока относится к средней скорости потока жидкости в трубе. Обратите внимание, что как в турбулентном, так и в ламинарном потоках нет равномерного распределения скорости по поперечному сечению трубы, а есть типичный профиль скорости (см. Поток Пуазейля).

Рисунок: Параболический профиль скорости ламинарного потока в трубе

Коэффициент трения Дарси (коэффициент сопротивления) — это безразмерный параметр подобия, описывающий потерю давления в прямых участках трубы!

Определив коэффициент трения как параметр подобия, коэффициент трения можно определить в уменьшенном масштабе модели более поздней системы трубопроводов.2 \ cdot \ frac {L} {d}} ~~~ \ text {потеря давления на прямом участке трубы} \\ [5px]
\ end {align}

Коэффициент трения также можно рассчитать математически на основе геометрии трубы, как будет показано позже.

Обратите внимание, что эта формула применима только к прямым участкам трубы. В коленах труб обычно возникают дополнительные потери из-за перенаправления потока, что приводит к потерям давления. Эти зависящие от компонентов потери давления (отдельные сопротивления) учитываются отдельно с помощью коэффициента малых потерь ζ.5}} ~~~ \ text {потеря давления в прямом участке трубы} \\ [5px]
\ end {align}

Диаметр, очевидно, влияет на потерю давления в пятой степени и, таким образом, имеет решающее значение. Как правило, чем больше диаметр, тем меньше потеря давления! Обратите внимание, что коэффициент трения f, однако, зависит от скорости потока. Скорость потока, в свою очередь, зависит от объемного расхода и, следовательно, от диаметра трубы! Итак, эти переменные обычно влияют друг на друга. {\ cancel {2}}} \ cdot \ frac {\ cancel {d}} {\ cancel {L}} \\ [5px]
& = \ frac {64 ~ \ eta} {d ~ \ rho ~ \ bar v} \\ [5px]
& = \ dfrac {64} {\ color {red} {\ dfrac {d \ rho ~ \ bar v} {\ eta}}} ~~~ \ text {mit} ~~~ \ color {red} {Re = \ frac {d ~ \ rho ~ \ bar v} {\ eta}} \ \ [5px]
\ end {align}

\ begin {align}
\ label {a}
& \ boxed {f_ \ text {lam} = \ dfrac {64} {Re}} ~~~ \ text {Коэффициент трения Дарси для ламинарного потока} \\ [5px ]
\ end {align}

При ламинарном потоке коэффициент трения зависит только от числа Рейнольдса.Чем выше число Рейнольдса, тем меньше коэффициент трения!

Обратите внимание, что хотя коэффициент трения уменьшается с увеличением скорости потока (увеличением числа Рейнольдса), это не означает, что потеря давления уменьшается. Согласно уравнению (\ ref {def}) потеря давления увеличивается со второй степенью скорости потока. Таким образом, потеря давления увеличивается пропорционально скорости потока — см. Уравнение (\ ref {lam})!

Уже было сказано, что трение присутствует не только внутри самой жидкости, но что эффекты трения также возникают в целом между жидкостью и стенкой трубы.Однако, поскольку жидкость все равно прилипает к стенке ( условие прилипания ) и ламинарные слои покрывают шероховатость стены, это не оказывает дополнительного влияния на потерю давления. Таким образом, полная потеря давления определяется только уравнением (\ ref {a}) для ламинарного потока. Иначе обстоит дело с турбулентными потоками, которые будут обсуждаться более подробно в следующем разделе.

Потеря давления при турбулентном потоке

Турбулентность в потоке означает множество вихрей.Они содержат кинетическую энергию, но на самом деле эта энергия не переносится. Вниз по потоку эта энергия, так сказать, не находит своего пути и поэтому технически теряется. Таким образом, помимо потери давления из-за внутреннего трения, вызванного вязкостью жидкости, возникает дополнительная потеря давления из-за турбулентности. Следовательно, потеря давления больше в турбулентном потоке, чем в ламинарном потоке.

Рис.: Распределение скорости в трубе с ламинарным и турбулентным потоком

Вязкий подслой

В турбулентных потоках шероховатость стенки трубы оказывает большое влияние на коэффициент трения.Для этого мы более подробно рассмотрим положение жидкости на шероховатой стенке трубы. Прежде всего, даже в турбулентных потоках частицы жидкости, расположенные непосредственно на стенке, прилипают к ней из-за условия прилипания . Однако в непосредственной близости от стены не может образоваться турбулентность, поскольку стенка препятствует перетеканию (жидкость не может проходить через стенку). По этой причине так называемый ламинарный подслой , также называемый вязким подслоем, образуется непосредственно у стены.

Рис.: Ламинарный (вязкий) подслой

В зависимости от толщины этого вязкого подслоя и степени шероховатости подслой в большей или меньшей степени покрывает шероховатость стенки. Если шероховатости слишком велики, они очень сильно влияют на поток и приводят к повышенной турбулентности. Это, в свою очередь, вызывает относительно большую потерю давления. Если, с другой стороны, шероховатость поверхности, выступающая из вязкого подслоя, относительно мала, то турбулентность и, следовательно, потеря давления ниже.Если, с другой стороны, шероховатости поверхности полностью покрываются вязким подслоем, то потеря давления из-за турбулентности потока минимальна. В этом случае также говорят о гидравлически гладкой трубе .

Анимация: Ламинарный (вязкий) подслой

Труба считается гидравлически гладкой, если вязкий подслой полностью покрывает шероховатость поверхности. В этом случае потеря давления минимальна!

Относительная шероховатость

Шероховатость поверхности обозначается параметром шероховатости k (также обозначается R z ).Этот параметр шероховатости описывает высоту между самой низкой и самой высокой точками шероховатой поверхности, усредненную по нескольким сечениям.

Рисунок: Шероховатость стенки трубы

Однако этот параметр шероховатости как абсолютная мера шероховатости стенки трубы не подходит для характеристики влияния на турбулентный поток. Шероховатость всегда следует учитывать по отношению ко всему поперечному сечению потока, то есть к внутреннему диаметру трубы. Отношение абсолютной шероховатости k и диаметра трубы d также называется относительной шероховатостью ε:

.

\ begin {align}
\ label {e}
& \ boxed {\ varepsilon = \ frac {k} {d}} ~~~ \ text {относительная шероховатость} \\ [5px]
\ end {align}

Относительная шероховатость показывает процент шероховатости от общего диаметра трубы.

Неявное уравнение Колбрука-Уайта

Ученые Колбрук и Уайт вывели следующую неявную функцию для определения коэффициента трения Дарси f tur для турбулентных потоков в трубе, используя эмпирические результаты:

\ begin {align}
\ label {cw}
& \ boxed {\ color {red} {\ frac {1} {\ sqrt {f_ \ text {tur}}}} = — 2 \ cdot \ log_ \ text {10} \ left (\ frac {2.51} {Re} \ cdot \ color {red} {\ frac {1} {\ sqrt {f_ \ text {tur}}}} + \ frac {\ varepsilon} {3.71} \ right)} ~~~ \ text {уравнение Колебрука-Уайта} \\ [5px]
\ end {align}

Термин «неявный» означает, что это уравнение не может быть решено напрямую для коэффициента трения.Напротив, при заданном числе Рейнольдса Re потока и заданной относительной шероховатости ε стенки трубы необходимо найти коэффициент трения, который тогда удовлетворяет этому уравнению. В этом случае найденный коэффициент трения соответствует искомому значению. В следующем разделе Явное уравнение Хааланда итерационное решение этого уравнения описывается более подробно. С помощью так называемой диаграммы Moody коэффициенты трения также можно определить графически.

В случае гидравлически гладких труб вязкий подслой покрывает неровности стены.В этом случае относительная шероховатость ε в уравнении Коулбрука-Уайта должна быть установлена ​​равной нулю, независимо от фактически полученного значения:

\ begin {align}
& \ boxed {\ color {red} {\ frac {1} {\ sqrt {f_ \ text {tur}}}} = — 2 \ cdot \ log_ \ text {10} \ left ( \ frac {2.51} {Re} \ cdot \ color {red} {\ frac {1} {\ sqrt {f_ \ text {tur}}}} \ right)} ~~~ \ text {для гидравлически гладких труб} \ \ [5px]
\ end {align}

Если шероховатость поверхности стенки трубы полностью выходит за пределы вязкого подслоя, коэффициент трения определяется почти исключительно шероховатостью стенки и не зависит от числа Рейнольдса.2} \\ [5px]
\ end {align}

Явное уравнение Хааланда

Не зря уравнение Колебрука-Уайта (\ ref {cw}) приводится в такой несколько странной форме. Это позволяет выполнять итеративную процедуру, так что коэффициент трения может быть определен, начиная с начального значения 1 / √f тур, 0 . Начальное значение может быть определено с помощью явного уравнения, предложенного Haaland :

.

\ begin {align}
& \ boxed {\ color {red} {\ frac {1} {\ sqrt {f_ \ text {tur, 0}}}} = — 1.{1.11} \ right)} ~~~ \ text {уравнение Хааланда} \\ [5px]
\ end {align}

Значение 1 / √f tur, 0 , явно определенное с помощью уравнения Хааланда, теперь может использоваться в правой части уравнения Колебрука-Уайта. Это приводит к новому значению 1 / √f тур, 1 согласно левой части уравнения. Затем это значение можно снова использовать в правой части уравнения. Значение 1 / √f tur, 2 , полученное после двух проходов, обычно с достаточной точностью соответствует искомому значению 1 / √f tur .Наконец, можно определить коэффициент трения трубы f tur .

В качестве альтернативы уравнению Хааланда в качестве начального значения можно использовать значение 1 / √f тур, 0 = 7,5}. Это соответствует результату уравнения Хааланда для гидравлически гладкой трубы (ε = 0) и числу Рейнольдса 10 5 .

Потери мощности

Любая потеря давления в трубопроводе должна компенсироваться мощностью соответствующего насоса. Потери мощности P l из-за потери давления Δp l зависят от объемного расхода V *:

\ begin {align}
\ label {v}
& P_ \ text {l} = \ Delta p_ \ text {l} \ cdot \ dot V \\ [5px]
\ end {align}

Если перепад давления Δp l согласно уравнению (\ ref {volu}) поместить в уравнение (\ ref {v}), то получится следующая формула:

\ begin {align}
\ label {dr}
& \ boxed {P_ \ text {l} = f \ cdot \ frac {8 \ rho ~ L} {\ pi ^ 2} \ cdot \ frac {\ dot { V} ^ 3} {d ^ 5}} ~~~ \ text {применяется в целом} \\ [5px]
\ end {align}

Здесь следует еще раз отметить, что коэффициент трения f зависит от числа Рейнольдса и, следовательно, от скорости потока. 2} ~~~ \ text {потеря давления в отдельных компонентах} \\ [5px]
\ end {align}

Скорость потока в основном относится к скорости жидкости перед фактическим компонентом, а не к скорости потока внутри компонента! Клапан, например, уменьшает поперечное сечение потока и, таким образом, увеличивает скорость потока в компоненте.Однако скорость потока, которую следует принять за основу для потери давления, относится к скорости потока в трубопроводе!

В конечном итоге небольшой коэффициент потерь может быть определен даже для прямого участка трубы. Таким образом, прямые участки трубы также можно рассматривать как единый компонент. В этом случае коэффициент малых потерь связан с коэффициентом трения Дарси f, длиной участка L и внутренним диаметром трубы d следующим образом:

\ begin {align}
& \ boxed {\ zeta_ \ text {p} = \ frac {L} {d} f} ~~~ \ text {незначительный коэффициент потерь прямого участка трубы} \\ [5px]
\ end {align}

И наоборот, для отдельных компонентов может быть указана так называемая эквивалентная длина трубы L e .Затем эти компоненты можно представить как дополнительные участки трубы. В приведенном ниже уравнении коэффициент трения Дарси f соответствует коэффициенту трения реальных труб.

\ begin {align}
& \ boxed {L_ \ text {e} = \ frac {d \ cdot \ zeta} {f}} ~~~ \ text {эквивалентная длина трубы компонентов} \\ [5px]
\ конец

При диаметре трубы d = 1 см, малом коэффициенте потерь ζ = 1 и коэффициенте трения f = 0,02 получается эквивалентная длина трубы всего 0,5 м.Поэтому при очень длинных системах трубопроводов и небольшом количестве отдельных компонентов (что часто бывает) потерей давления из-за установленных компонентов обычно можно пренебречь. По этой причине коэффициент сопротивления для отдельных компонентов называется коэффициентом незначительных потерь . Но обратите внимание: в некоторых случаях коэффициент малых потерь может иметь огромное влияние, особенно для систем с короткими трубопроводами!

Таким образом, обычно применяется следующее: Сумма потерь давления Δp l. 2} \\ [5px]
\ end {align}

Потери давления в фитингах — расширение и уменьшение размера трубы

В этой статье представлены методы расчета K-значения (коэффициента сопротивления) для определения потери давления, вызванной изменениями площади пути потока жидкости.Эти типы перепадов давления сильно зависят от геометрии и обычно не рассматриваются в простых схемах оценки потерь давления (например, единичное значение k, эквивалентная длина и т. Д.)

2
: Внутренний диаметр трубы
: Диаметр входной трубы
: Диаметр выходной трубы
: Коэффициент трения Дарси
: Коэффициент сопротивления

: Указанная длина
: Число Рейнольдса в трубе перед потоком
: Средняя скорость
: Угол указывается в градусах

Изменения расхода область пути, где жидкость может ускоряться и / или замедляться, например, ограничение или соединения, переходники и расширители труб, расходомеры Вентури и т. д.приведет к потере некоторого давления. Есть два компонента потери / увеличения давления из-за изменения площади: постоянная потеря давления и изменение из-за ускорения. Как следует из названия, постоянная потеря давления не подлежит восстановлению, и, как потеря давления через обычные фитинги, такие как колено трубы, она теряется из-за трения, завихрений и шума. Изменения давления из-за ускорения обратимы, например, в системе, где площадь трубы уменьшается, некоторая потенциальная энергия в виде давления преобразуется в кинетическую энергию по мере того, как жидкость ускоряется в меньшей трубе, уменьшая давление жидкости в этой трубе.В идеальной системе, если жидкость затем войдет в трубу большего размера и замедлится, кинетическая энергия жидкости будет преобразована обратно в давление.

Степень постоянной потери давления при изменении размера трубы зависит от геометрии изменения размера. Обычно чем более резкое изменение, тем выше потери, в то время как более постепенные изменения приводят к гораздо меньшим перепадам давления. В разделе 3 представлены уравнения, необходимые для определения потерь давления через различные геометрические формы в терминах значений K.

Значение K можно преобразовать в потерю напора путем умножения на скоростной напор жидкости, как показано в уравнении ниже.

Некоторые методы требуют, чтобы коэффициент трения трубы был известен. Полную информацию о методе расчета коэффициента трения см. В разделе «Потери давления в трубе».

Соотношения К-значения для нескольких распространенных геометрических форм расширения и уменьшения размера трубы приведены ниже. Для расчета потери давления эти значения K следует использовать для скорости на входе (т.е.е. скорость по D 1 ).

Квадратное уменьшение

Для Re 1 <2500,

Для Re 1 > 2500,

Коническое уменьшение

Для 45 ° < <180 °, Умножьте K из «уменьшения квадрата» на:

Для
<45 °, Умножьте K из «уменьшения квадрата» на:

Редуктор закругленной трубы

Тонкое острое отверстие

Для Re 1 <2500,

Для Re 1 > 2500

Толстое отверстие

Для L / D 2 > 5,
используйте уравнения для уменьшения квадрата и расширения квадрата, в противном случае:
Умножьте K для тонкого острого отверстия на,

Квадратное расширение

Для Re 1 <4000

Для Re 1 > 4000

Коническое расширение

Для
> 45 °
Используйте K для квадратного расширения

Для
<45 °
Умножьте K для квадратного расширения на,

Редуктор скругленной трубы (в качестве расширения)

Используйте K для квадратного расширения.

  1. Руководство по расчетам трубопроводов (расчеты McGraw-Hill)
  2. Руководство по трубопроводным системам
  3. Поток жидкости через клапаны, фитинги и трубы (TP-410 (издание для США))

Статья Создана: 2 ноября 2012 г.


Теги статьи

Фактор трения — обзор

Формула Дарси

Генри Дарси в качестве главного инженера департамента Кот-д’Ор во Франции был назначен на должность главного директора по водным ресурсам и тротуарам в Париже. Находясь на этой должности, он смог сосредоточиться на своих исследованиях в области гидравлики.Он установил формулу ламинарного и турбулентного течения жидкости в трубах.

На диаграмме ниже показано, как возникает перепад давления между P1 и P2.

Формулы для коэффициента трения Darcy представляют собой уравнения, основанные на экспериментальных данных и теории, для коэффициента трения Дарси. Коэффициент трения Дарси — это безразмерная величина, используемая в уравнении Дарси-Вейсбаха для описания потерь на трение в потоке в трубе, а также в потоке в открытом канале.

Он также известен как коэффициент трения Дарси-Вайсбаха или коэффициент трения Муди и в четыре раза больше, чем коэффициент трения Фаннинга.

Общее уравнение падения давления, известное как формула Дарси и выраженное в Ньютонах на квадратный метр жидкости, равно

(1) ΔP = ρfLv22D

Дан коэффициент трения Дарси для ламинарного потока (число Рейнольдса меньше 2100). по следующей формуле:

f = 64Re = 64µ′Dvρ = 64µdvρ

, где f — коэффициент трения Дарси, а Re — число Рейнольдса.

Если это количество подставляется в ур.(1) , падение давления в Ньютонах на квадратный метр составляет

ΔP = 32000 мклвд2 Это закон Пуазейля для ламинарного потока

Когда Re > 4000 (то есть число Рейнольдса больше 4000), поток расценен как турбулентный.

Коэффициент трения зависит не только от числа Рейнольдса, но и от относительной шероховатости.

( ɛ / d ) , то есть Шероховатость стенок трубы ( ɛ ) по сравнению с диаметром трубы.

Коэффициент трения для гладких труб (например, латунных труб) уменьшается быстрее с увеличением числа Рейнольдса , чем для труб со сравнительно шероховатыми стенками.

Внутренняя поверхность трубы не зависит от диаметра. Коэффициент трения, вызванный шероховатостью внутренней стенки, в большей степени влияет на коэффициент трения в трубах малых размеров. Это означает, что труба малого диаметра приблизится к своему грубому состоянию и будет иметь более высокий коэффициент трения, чем труба большего диаметра из того же материала.

Ламинарный поток: f = 64ReS Турбулентный поток в гладкой трубе: f = 0,316Re1 / 4 Полностью турбулентный поток: f = 1,14 + 2log10Dɛ − 2 Область перехода: f = −2log10ɛ / D3,7 + 2,51Ref1 / 22

00 915000

000 в трубах

000

На этой странице представлен краткий обзор потерь в трубопроводе, начиная с уравнения Бернулли

.

Основной подход ко всем системам трубопроводов состоит в том, чтобы записать уравнение Бернулли между двумя точками, соединенными линией тока, где условия известны.Например, между поверхностью резервуара и выходом трубы.

Общий напор в точке 0 должен совпадать с общим напором в точке 1 с поправкой на любое увеличение напора из-за насосов, потерь из-за трения трубы и так называемых «малых потерь» из-за входов, выходов, фитингов и т. Д. Напор насоса обычно зависит от расхода в системе, при этом подъем напора уменьшается с увеличением расхода через насос.

Потери на трение в трубах

Потери на трение являются сложной функцией геометрии системы, свойств жидкости и скорости потока в системе.По наблюдениям, потеря напора примерно пропорциональна квадрату расхода в большинстве технических потоков (полностью развитый турбулентный поток в трубе). Это наблюдение приводит к уравнению Дарси-Вейсбаха для потери напора из-за трения:

, который определяет коэффициент трения f. f нечувствителен к умеренным изменениям потока и постоянен для полностью турбулентного потока. Таким образом, часто бывает полезно оценить взаимосвязь, поскольку напор прямо пропорционален квадрату расхода для упрощения расчетов.

Число Рейнольдса — фундаментальная безразмерная группа в вязком потоке. Скорость, умноженная на шкалу длины, деленная на кинематическую вязкость.

Относительная шероховатость связывает высоту типичного элемента шероховатости со шкалой потока, представленной диаметром трубы D.

Поперечное сечение трубы важно, поскольку отклонения от круглого поперечного сечения вызовут вторичные потоки, которые увеличивают падение давления. Некруглые трубы и воздуховоды обычно обрабатываются с использованием гидравлического диаметра

.

вместо диаметра и рассматривая трубу как круглую.

Для ламинарного потока потеря напора пропорциональна скорости, а не квадрату скорости, поэтому коэффициент трения обратно пропорционален скорости.

Материал трубы Шероховатость, ɛ
футов
Тянутая латунь или медь 0.000005
ПВХ труба 0.000005
Техническая сталь

35

15

Промышленная сталь

21 0

0.000150
Чугун с асфальтовым покрытием 0,000400
Оцинкованный чугун 0,000500
Чугун 0,000850
Бетон 0,001–016,01

Коэффициент геометрии k

Квадрат 56,91
2: 1 прямоугольник 62,19
Прямоугольник 5: 1 76,28
Параллельные пластины 96.00

Число Рейнольдса должно основываться на гидравлическом диаметре. Blevins (Справочник по прикладной гидродинамике, таблица 6-2, стр. 43-48) приводит значения k для различных форм. Для турбулентного потока Коулбрук (1939) обнаружил неявную корреляцию для коэффициента трения в круглых трубах. Эта корреляция хорошо сходится за несколько итераций. Сходимость может быть оптимизирована за счет небольшого недостаточного расслабления.

Знакомая диаграмма Муди представляет собой логарифмический график корреляции Коулбрука по осям коэффициента трения и числа Рейнольдса в сочетании с результатом f = 64 / Re для ламинарного потока.

Явное приближение

обеспечивает значения в пределах одного процента от Colebrook в большей части полезного диапазона.

Расчет потери напора для известного расхода

По Q и трубопроводу определяют число Рейнольдса, относительную шероховатость и, следовательно, коэффициент трения. Подставляем в уравнение Дарси-Вайсбаха, чтобы получить потерю напора для данного расхода. Подставьте формулу в уравнение Бернулли, чтобы найти необходимую высоту или напор насоса.

Расчет расхода для известного напора

Получите допустимую потерю напора из уравнения Бернулли, затем начните с определения коэффициента трения.(0,02 — хорошее предположение, если у вас нет ничего лучше.) Рассчитайте скорость по уравнению Дарси-Вайсбаха. Исходя из этой скорости и характеристик трубопровода, рассчитайте число Рейнольдса, относительную шероховатость и, следовательно, коэффициент трения.

Повторяйте расчет с новым коэффициентом трения до тех пор, пока не будет достигнута достаточная сходимость. Q = VA.

Вот видео, в котором обсуждаются три типа проблем трубопроводов:

«Мелкие убытки»

Хотя они часто составляют основную часть потерь напора, особенно в технологических трубопроводах, дополнительные потери из-за входов и выходов, фитингов и клапанов традиционно называют незначительными потерями.Эти потери представляют собой дополнительную диссипацию энергии в потоке, обычно вызываемую вторичными потоками, вызванными кривизной или рециркуляцией. Незначительные потери представляют собой любую имеющуюся потерю напора в дополнение к потере напора для той же длины прямой трубы.

Как и трение в трубе, эти потери примерно пропорциональны квадрату расхода. Определив коэффициент потерь K как

позволяет легко интегрировать небольшие потери в уравнение Дарси-Вайсбаха.K — это сумма всех коэффициентов потерь на длине трубы, каждый из которых вносит свой вклад в общую потерю напора.

Хотя K кажется постоянным коэффициентом, он меняется в зависимости от условий потока. Факторы, влияющие на значение K, включают:

  • точная геометрия рассматриваемого компонента
  • поток Число Рейнольдса
  • близость к другим фитингам и т. Д. (Значения K в таблице приведены для отдельных компонентов — с длинными прямыми участками трубы до и после.)

Некоторые основные сведения о значениях K для различных фитингов включены в эти примечания и в большинство вводных текстов по механике жидкости. Подробнее см., Например, Блевинс, стр. 55-88.

Для расчета потерь в трубопроводных системах как с трением трубы, так и с малыми потерями используйте

вместо уравнения Дарси-Вейсбаха. Процедуры такие же, за исключением того, что значения K также могут изменяться по мере выполнения итерации.

Что такое перепад давления?

Почему имеет значение падение давления?

На самом базовом уровне понимание перепада давления, связанного с конкретной транспортной сетью, позволяет инженерам технологического оборудования определять размер необходимых насосов / двигателей и диаметр технологической трубы, необходимый для перемещения продукта определенного типа через трубопровод. система трубопроводов.

Чем выше перепад давления в линии, тем больше энергии потребляется для поддержания желаемого технологического потока, что требует более мощного двигателя.

И наоборот, чем меньше падение давления в трубопроводной системе, тем меньше потребляется энергии, что дает возможность использовать двигатель с меньшей мощностью. Падение давления также определяет общие требования к напору системы.

Если требуемый напор системы слишком велик из-за необходимости преодолеть большой перепад давления, это может отрицательно сказаться на компонентах внутри системы, включая правильную работу вспомогательного оборудования, преждевременный выход из строя уплотнений и потенциально опасные ситуации избыточного давления.

Влияние падения давления на уплотнения

Уплотнения, используемые в таком оборудовании, как насосы и теплообменники, имеют определенные ограничения по давлению. Когда оборудование работает в подходящем диапазоне (с точки зрения давления, температуры, скорости и т. Д.), У уплотнений будет заранее определенный жизненный цикл.

Когда оборудование выходит за пределы оптимального диапазона из-за таких факторов, как избыточное давление, уплотнения разрушаются или деформируются, вызывая утечки в системе.

Даже после того, как возникновение избыточного давления было устранено, уплотнения будут продолжать протекать, поскольку они больше не подходят должным образом.

Влияние падения давления на безопасность

Ситуации избыточного давления, вызванные падением давления, также могут привести к проблемам с безопасностью. Системы обработки предназначены для безопасной и эффективной работы. Если размер трубопроводов системы меньше размера для конкретного применения, размер насоса должен быть увеличен, чтобы выдержать перепад давления. В этой ситуации оборудование, расположенное рядом с насосом, испытывает давление выше допустимого.

Это может привести к разрывам трубопроводов и подвергнуть персонал перерабатывающего предприятия небезопасным рабочим условиям (например, горячие жидкие продукты, агрессивные чистящие химические вещества и т. Д.)

Что влияет на падение давления?

1. Изделие

При рассмотрении возможности падения давления в конкретной системе обработки жидкости, первое, что необходимо, — это понимание природы продукта, прокачиваемого через нее.

Свойства жидкости, в том числе

  • Плотность
  • Теплоемкость
  • Температура
  • Вязкость

все влияет на падение давления.

Например, на заводе по переработке пищевых продуктов некоторые продукты — , такие как кетчуп — резко изменяют свою вязкость при перекачивании через трубопровод из-за сдвига. Эти типы продуктов станут тоньше из-за трения, вызванного прохождением через насосы и внутренними поверхностями труб.

Это явление называется тиксотропией , которая представляет собой зависящее от времени свойство разжижения при сдвиге.

Напротив, другие продукты, такие как уксус, действуют больше как ньютоновские жидкости в условиях обработки.Ньютоновские жидкости — это жидкости, вязкость которых не изменяется под действием силы сдвига. Продукты, которые демонстрируют ньютоновские характеристики, поэтому могут способствовать более высокому падению давления при перекачивании через трубопровод, поскольку их вязкость существенно не изменяется при прохождении через систему.

2. Механические компоненты

Механические компоненты в системе трубопроводов — , включая клапаны, расходомеры, переходники, муфты и трубки — также могут влиять на падение давления.Помимо насосов, все эти компоненты, обычно присутствующие в системе технологических трубопроводов, будут способствовать падению давления в системе, потому что они удаляют энергию из технологического потока, а не добавляют к нему.

Механический перепад давления также зависит от

  • Площадь поперечного сечения трубы
  • Шероховатость внутренней поверхности трубы
  • Длина трубы
  • Сколько изгибов в системе
  • Геометрическая сложность каждого компонента

Например, изменения в поток или направление потока жидкости — , например, создаваемое путем введения колен под 45 или 90 градусов — может увеличивать трение и падение давления.Кроме того, чем больше расстояние, которое жидкость должна пройти в системе, тем больше площадь поверхности, вызывающей трение.

3. Изменение отметки трубопровода

На падение давления также может существенно повлиять изменение высоты в трубопроводной системе. Если начальная отметка трубы ниже, чем ее конечная отметка, в системе будет дополнительное падение давления, вызванное повышением отметки (измеряется в единицах напора жидкости, что эквивалентно повышению отметки).

И наоборот, , если начальная отметка трубы выше, чем ее конечная отметка, будет дополнительный прирост давления из-за снижения отметки (опять же, измеренный с точки зрения напора жидкости и эквивалентный понижению отметки в Это дело).

Для конкретной системы трубопроводов общее падение давления можно рассчитать с помощью нескольких уравнений. Один пример, используемый для расчета падения давления в технологическом трубопроводе, дается следующим образом:

P (конец) = P (начало) — потери на трение — потери в фитингах — потери компонентов + высота (начало-конец) + напор насоса

Где

  • P (конец) = давление в конце трубы
  • P (начало) = давление в начале трубы
  • Высота (начало-конец) = (высота в начале трубы) — (высота в конец трубы)
  • Напор = 0 (если насос отсутствует)

Таким образом, при проектировании технологической системы для минимизации или устранения перепада давления инженеры-технологи должны сделать следующее:

  1. Убедитесь, что внутренний диаметр технологической трубы и размер насоса (мощность, производительность) соответствуют типу жидкости, которая проходит через систему.Ошибки, допущенные в любом из этих случаев, могут привести либо к чрезмерному падению давления, либо к ситуациям избыточного давления.
  2. Сведите к минимуму количество дополнительных механических компонентов (клапаны, расходомеры, адаптеры и муфты) в технологическом трубопроводе, поскольку все это может усугубить проблемы с падением давления.
  3. Убедитесь, что технологический трубопровод проложен как можно более компактно, сводя к минимуму длину и изгибы труб. Чрезмерная длина трубопровода и изменение направления будут способствовать падению давления.
  4. Убедитесь, что технологические трубопроводы расположены как можно ровнее, в идеале, чтобы начальная и конечная отметки были близки к одинаковой высоте. Как отмечалось выше, изменение высоты трубопровода в системе в целом будет способствовать либо перепаду давления, либо возникновению избыточного давления.

Что такое падение давления? | Alicat Scientific

Падение давления — это величина давления в линии, которая постоянно теряется при прохождении газа через прибор в газовой линии.Эта потеря давления возникает из-за сопротивления трения компонентов, которых соприкасается газ. Каждый прибор и фитинг в линии вызывает некоторое падение давления. Даже стенки трубы могут вызвать небольшие перепады давления из-за трения.

Как рассчитать перепад давления

Перепад давления определяется путем вычисления разницы между давлением газа, когда он входит в прибор и когда он выходит из прибора. Самый простой способ выполнить это измерение — подсоединить вход и выход устройства к манометру дифференциального давления.

При проведении этих измерений важно учитывать следующие соотношения:

  • В условиях ламинарного потока падение давления пропорционально объемному расходу. При удвоении расхода происходит двукратное падение давления.
  • В условиях турбулентного потока падение давления увеличивается пропорционально квадрату объемного расхода. При удвоении расхода происходит четырехкратное падение давления.
  • Падение давления уменьшается по мере увеличения синфазного давления.
  • Падение давления увеличивается с увеличением вязкости газа. Поскольку повышение температуры газа увеличивает его вязкость, падение давления также увеличивается с увеличением температуры газа.

В каждом листе технических характеристик устройства указано максимальное падение давления, указывающее на полный расход прибора при сбросе в атмосферу при стандартных условиях. Другими словами, наша спецификация падения давления определяет минимальное давление на входе для работы прибора при полномасштабном расходе при сбросе в атмосферу.

В каждом листе технических характеристик указывается максимальное падение давления при полномасштабном расходе прибора при сбросе в атмосферу и работе в стандартных условиях. Другими словами, наша спецификация падения давления определяет минимальное давление на входе для работы прибора при полномасштабном расходе при сбросе в атмосферу.

Почему падение давления имеет значение

Для работы любого газового процесса доступное давление в системе должно быть больше, чем полное падение давления компонентов в системе при ожидаемых рабочих расходах и температурах.Если на входе всей системы будет обеспечено слишком низкое давление, давление газа не будет достаточным для прохождения через все компоненты процесса при полномасштабных расходах. Аналогичным образом, если в одном процессе используются несколько газов, падение давления будет самым высоким для наиболее вязкого газа.

Этот принцип является основной движущей силой многих настроек клапана Alicat. Чем шире отверстие клапана, тем меньше перепад давления клапана, когда он полностью открыт. Однако наибольшая точность управления достигается, когда мы используем наибольшую часть рабочего диапазона клапана.Таким образом, наша цель при создании регулятора расхода или давления — выбрать самый маленький клапан, который обеспечит полномасштабные потоки всех газов, используемых в системе.

Когда у клиентов мало доступного давления на входе или, возможно, очень большое противодавление, наша стандартная линейка приборов массового расхода иногда показывает слишком большой перепад давления для достижения полномасштабного расхода.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.