Как найти эквивалентную длину трубопровода

При монтаже бытовых трубопроводов расчет не делают, поскольку для этих целей используют стандартные трубы, прочности которых достаточно, дабы выдержать давление воды, газа и пр. А вот строить промышленные магистрали без определенного расчета как правило страшно, поскольку это может привести к стремительному выходу из строя системы и другим неприятным последствиям.

В данной статье мы рассмотрим базы того, как выполняется расчет прочности трубы, и некоторых других параметров, каковые нужно знать, перед тем как выстроить конструкцию.

Расчет прочности

Нужно заявить, что расчет прочности трубы нужен не только чтобы магистраль была надежной. Это кроме этого разрешит избежать перерасхода средств, поскольку излишняя прочность приведет к удорожанию строительства. Исходя из этого проектирование есть не меньше серьёзным этапом строительства трубопровода, чем его монтаж.

Итак, этот расчет подразумевает определение нескольких главных параметров:

• Внутренний диаметр трубы в зависимости от скорости потока транспортируемой жидкости,
• Внутренний диаметр в зависимости от гидравлического сопротивления,
• Толщина стенок.

Любой параметр определяется по определенным формулам, с которыми мы ознакомимся ниже.

Расчет внутреннего диаметра

Выяснить оптимальный внутренний диаметр трубы при заданной скорости протекания жидкости в ее расходе и трубопроводе возможно своими руками по формуле – D=4Q3600v?y м, где:

• Q — расход жидкости, измеряется в мг/ч.
• v — скорость протекания жидкости в трубопроводе, измеряется в м/сек.
• y — удельный вес жидкости при заданных параметрах, измеряется в кг/м3. Данное значение принимается по справочникам.

Скорость перемещения различных жидкостей и газов определенны расчетами, и обоснованы практическими опытами. Исходя из этого, при расчетах возможно воспользоваться следующими данными:

Для воды и всевозможных маловязких жидкостей (таких как ацетон, спирт, не сильный растворы кислот и щелочей, бензин и пр.)	15 — 30 м/сек
Для газов большого давления и перегретого пара	30-60 м/сек
Для насыщенного пара и сжатого воздуха	20 — 40 м/сек

Из вышеприведенной формулы направляться, что диаметр сечения трубопровода зависит от скорости протекания жидкости. Чем она выше, тем проходное сечение должно быть меньше, соответственно, ниже будут и затраты на постройку конструкции.

Гидравлическое сопротивление

При перемещении жидкости либо газа по трубопроводу в обязательном порядке появляется сопротивление в следствии трения транспортируемого продукта о стены трубы и всевозможные преграды в системе. Это сопротивление именуют гидравлическим. Чем выше ее протекания плотность и скорость жидкости, тем больше гидравлическое сопротивление.

Диаметр трубопровода возможно выяснить по заданной утрата напора.

Инструкция по исполнению данного расчета выглядит следующим образом – D=?L?p•y•v2g кгс/см2, где:

• ?p = P1-Р2 — заданная или допускаемая утрата давления между начальной и конечной точкой трубопровода, измеряется в кгс/см2.
• L — протяженность магистрали.
• ? — коэффициент гидравлического сопротивления, может составлять 0,02—0,04.
• g — ускорение силы тяжести, которое равняется 9,81м/сек.

Само собой разумеется, этот расчет разрешает выяснить утрату давления в прямой трубе. Что касается определения этого фасонных частей и показателя арматуры, то его находят по утрата давления на прямом участке трубы соответствующего диаметра и с эквивалентной длиной.

Эквивалентной длиной именуют прямой участок трубы, гидравлическое сопротивление которого равняется сопротивлению фасонной части при равных других условиях.

Толщина стены

Главным параметром трубы, который воздействует на прочность, есть толщина стены.

Данный показатель зависит от нескольких факторов:

• Внутреннего и наружного давления, оказываемого на трубу,
• Диаметра трубопровода,
• Материала, из которого выполнена труба и его коррозионной стойкости.

На большая часть трубопроводов воздействует только внутреннее давление. Внешнему же давлению подвержены вакуумные трубопроводы, и системы с рубахами, предназначенные для обогрева паром легко застывающих либо кристаллизирующихся продуктов.

Толщину стенок металлических труб, на каковые воздействует внутреннее избыточное давление, определяют расчетом на прочность и добавкой толщины, которая отводится на износ от коррозии.

Для этого употребляется следующая формула – S= Sp-C,

• Sp — расчетная толщина, измеряемая в мм.
• С — прибавка на коррозию. В большинстве случаев она образовывает 2-5 мм (для среднеагрессивных сред).

Расчетную толщину стены возможно взять по следующей формуле — Sp=pDн230?доп?+P мм, где:

• p —избыточное внутреннее давление в трубе, кгс/см2.
• Dн— наружный диаметр трубопровода.
• ?доп — допустимое напряжение на разрыв, сгс/мм2. Этот показатель возможно выяснить по справочникам, в зависимости от температуры транспортируемой жидкости и марки стали.
• ? — коэффициент прочности сварного шва. В случае если труба бесшовная, то коэффициент ?=1. Для сварных труб данный показатель может составлять 0,6—0,8, в зависимости от типа вида сварки и сварного шва.

Обратите внимание! При монтаже трубопровода, а также в случае его ремонта, нельзя устанавливать отдельные случайные подробности, выполненные из непроверенного либо малоизвестного материала, поскольку это может привести к аварии в системе.

Нужно заявить, что при расчете трубопроводов уделяют внимание не только толщине труб, но и самому материалу. К примеру, в случае если температура, при которой будет эксплуатироваться система, образовывает менее 450 градусов по шкале Цельсия, то применяют трубы, выполненные из стали марки 20.

В случае если температура транспортируемого продукта в системе будет высокой, то выбирают сталь 12Х1МФ. Это разрешает применять трубопровод с более узкими стенками. Соответственно, от толщины стенок сильно зависит и цена конструкции.

Устойчивость трубопровода

При расчете магистралей кроме прочности трубопровода ответственным параметром есть его устойчивость в продольном направлении.

Этот расчет делают из условия — S?mNкр, где

• S — продольное эквивалентное осевое упрочнение в сечении системы.
• m — коэффициент условий работы системы. Данное значение находится в справочниках.
• Nкр – критическое продольное упрочнение, при котором трубопровод теряет продольную устойчивость. Данное значение нужно определять в соответствии с существующим правилам строительной механики, с учетом изначального искривления системы, наличия балласта, который закрепляет трубопровод, и черт грунта. На обводненных участках нужно кроме этого учитывать гидростатическое действие воды.

Обратите внимание! Продольную устойчивость нужно контролировать для криволинейных участков в плоскости изгиба магистрали. На прямолинейных участках продольную устойчивость подземных участков необходимо контролировать в вертикальной плоскости, радиус начальной кривизны наряду с этим принимается равным 5000 м.

Продольное эквивалентное осевое упрочнение направляться определять в зависимости от воздействий и расчётных нагрузок с учетом поперечных и продольных перемещений магистрали.

Выполняется расчет по следующей формуле —

S=100 [(0,5- ?)?кц+?E?t]F

• ? — коэффициент линейного расширения материала трубы,
• E — переменный параметр упругости,
• ?t — температурный расчетный перепад,
• ?кц — кольцевые напряжения от внутреннего расчетного давления,
• F – площадь поперечного сечения трубопроводной магистрали.

Обратите внимание! При определении устойчивости надземных магистралей, нужно произвести расчет анкерных опор, арочных систем, анкерных висячих опор и других элементов конструкции на опрокидывания и возможность сдвига.

Классы прочности металлических труб

Дабы по окончании исполнения всех нужных расчетов прочности трубопровода легче было подобрать подходящие трубы, были введены классы прочности труб. В этом случае прочность изделий оценивается сопротивлением металла при растяжении.

Несколько прочности труб обозначается буквой «К» и нормативным значением в кгс/мм2 от 34 до 65. К примеру, газопроводы в районах средней полосы, с учетом средней температуры воздуха около 0 градусов по шкале Цельсия и рабочего давления в системе в 5,4 МПа, делают из труб класса прочности K52.

В условиях Крайнего Севера, где средняя температура образовывает -20 градусов по шкале Цельсия и рабочее давление в системе планируется в 7,4Мпа, делают газопроводы из труб класса прочности К55-К60.

Расчет массы трубы

Как правило при расчете системы может потребоваться значение массы труб, например, дабы соотнести его с несущей свойством опор либо затраты на транспортировку.

  Обзор линейки циркуляционных насосов wilo star

Действительно, для этого нет необходимости вычислять математическим способом, сколько весит конкретный отрезок той либо другой трубы, поскольку справочная информация содержит правильный вес погонного метра самых различных видов труб.

Достаточно только знать следующую данные:

• Материал трубы,
• Внешний диаметр,
• Толщину стенок и пр.

По окончании того как вес одного погонного метра будет известен, это значение нужно умножить на количество погонных метров.

Площадь внешней поверхности

При монтаже различных магистралей может потребоваться их утепление, гидроизоляция, покраска и пр. Для этого нужно выяснить площадь трубопровода, что разрешит посчитать количество материала. Дабы выполнить этот расчет, нужно длину окружности наружного сечения умножить на длину трубы.

Формула определения окружности выглядит следующим образом — L=?D. Длину отрезка трубы обозначим как H.

При таких условиях площадь наружной окружности трубы будет выглядеть следующим образом — St=?DH м2, где:

• St — площадь поверхности трубы, которая измеряется в метрах квадратных.
• ? — Число «пи», которое постоянно равняется 3,14,
• D — внешний диаметр,
• H — как уже было сообщено выше, обозначает длину трубы в метрах.

К примеру, имеется труба длиной 5 метров и диаметров 30 см. Ее площадь поверхности равняется St=?DH=3,14*0,3*5=4,71 квадратных метров.

На базе приведенных выше формул кроме этого возможно выполнить площадь объема и расчёт трубопровода внутренних его стенок.

Для этого нужно только поменять в расчетах величину внешнего диаметра на величину внутреннего. Все эти параметры смогут потребоваться при монтаже бытового трубопровода.

Вывод

Мы рассмотрели базы того, как выполняется расчет трубопроводов на устойчивость и прочность.

Само собой разумеется, при монтаже промышленных магистралей выполняется значительно более сложное проектирование, которое подразумевает ряд других действий, исходя из этого данную работу делают только специалисты. Но, при устройстве бытовых системы, все нужные значения возможно определить и самостоятельно.

Из видео в данной статье возможно взять дополнительную данные по данной теме.

Виды гидравлических сопротивлений. Режимы движения вязкой жидкости. Сопротивления при относительном движении твердого тела и жидкости, страница 15

Коэффициент
, показывает количество скоростного напора,
затрачиваемого на преодоление какого-либо местного сопротивления. В местном
сопротивлении потери механической энергии при движении потока через него превращаются
в тепловую энергию.

• Коэффициент
  местных сопротивлений зависит:
• · 
  от формы и
  геометрических размеров;
• · 
  шероховатости
  внутренней поверхности сопротивления;
• · 
  режима движения.
• В общем
  виде коэффициент , можно представить в следующем
  виде:

где В — безразмерный
коэффициент, зависящий от вида местного сопротивления при ламинарной и
переходной области сопротивления; Re —
число Рейнольдса;  — коэффициент местных сопротивлений для квадратичной области, т.е. не
зависящий от Re.

1. Для
   квадратичной области сопротивления  Обычно при гидравлических расчетах принимается .
2. Коэффициент
   , находится опытным путем, а значения  для различных местных сопротивлений, В приводятся в гидравлических
   справочниках.
3. Местные
   потери напора можно выразить в виде эквивалентной длины трубы . Местные потери напора принимаются равными
   потерям напора по длине, :

тогда

 и .                                         (4.115)

Потери
напора по длине можно представить через коэффициент сопротивления по длине

.                                                        (4.116)

♦
Пример 4.3

Определить
эквивалентную длину местного сопротивления в трубопроводе диаметром d=100 мм из новых стальных труб. Коэффициент местного
сопротивления вентиля . Расход воды Q=16 л/с при t=20 °С.

Гидравлические
потери по длине трубопровода согласно формуле Вейсбаха-Дарси

• Местные
  потери напора в вентиле
• Потери  равны , тогда
  эквивалентная длина

Средняя
скорость в трубе

Кинематическая
вязкость воды (t=20 °С)  м2/с.

Число
Рейнольдса

Определим
область сопротивления движения воды. Отношение

1. Для
   данной области сопротивления коэффициент гидравлического трения  вычисляется по формуле Альтшуля:
2. .
3. Эквивалентная
   длина
4.  м.

4.12. ВНЕЗАПНОЕ И ПОСТЕПЕННОЕ РАСШИРЕНИЕ ТРУБЫ

Внезапное
расширение

В случае внезапного расширения потока
жидкости местные потери напора и коэффициент сопротивления можно определить
теоретически.

Рассмотрим
случай, когда трубопровод малого поперечного сечения диаметром  резко переходит в большое сечение
диаметром . Ось х потока движущейся жидкости
по горизонтальному трубопроводу соответствует ее оси. Выделим часть потока
между сечениями 1-1 и 2-2 (рис. 4.17).

Первое сечение находится на границе
расширения трубопровода, и в этом сечении движение будем считать плавно
изменяющимся. Второе сечение располагается на некотором расстоянии от первого,
в котором не происходит возмущение движения в результате деформации.

Эпюра
скоростей в сечении 2-2 выравнивается, а поток жидкости будет также плавно
изменяющимся.

Поток
жидкости, выходящий из малого сечения, поступает в виде транзитной струи в
большее сечение трубопровода. В месте внезапного расширения происходит отрыв
потока от стенки. В месте отрыва возникает вихревая, водоворотная область,
имеющая кольцевую форму.

Водоворотная область не участвует в поступательном
движении потока. Между водоворотной областью и струей возникает поверхность
раздела.

Поверхность раздела, в которой происходит интенсивное перемешивание
частиц в результате пульсации и возникновение вихрей, неустойчива.

Рис. 4.17. Внезапное расширение

В
результате вихреобразования на границе поверхности раздела происходит
интенсивный обмен частицами жидкости с транзитной струей. Струя на длине
водоворотной области приобретает вращательно-поступательное движение, т.е.
появляется окружная составляющая скорости . За
водоворотной областью вращательное движение прекращается.

Местные
гидравлические потери напора возникают между выбранными двумя сечениями в
результате отрыва потока от стенок с образованием вихреобразования в виде
водоворотной области.

Эквивалентная длина фитингов — Технический бюллетень Aquatherm 201503B-AQTTB

Данные о потерях на трение для фитингов находятся на страницах каталога непосредственно после данных о потерях на трение для труб. На этих страницах показаны потери на трение для фитингов эквивалентной длине прямой трубы.

Например, 200 мм колено 90 градусов. Колено SDR 17,6 имеет эквивалентную длину 4,2 м. Это означает, что учитывается сопротивление каждого такого фитинга 200 мм 90 градусов. Если у вас есть колено в системе, нужно добавить 14,2 м футов эквивалентной длины трубы к общей длине трубы при расчете общей потери на трение.

Инженеры и проектировщики систем должны знать эквивалентную длину фитингов и общую длину трубы в системе, чтобы определить характеристики циркуляционного насоса и обеспечить надлежащую производительность и давление в трубопроводе.

Рассмотрите эскиз ниже насосной / трубопроводной системы. Это может быть система охлаждения или система отопления, или и то, и другое. Если нам нужно определить характеристики насоса, нужно знать длину трубопроводной системы, результирующее сопротивление фитингов и скорость потока в галлонах в минуту.

Мы можем построить таблицу, которая выглядит следующим образом:

Трубы или фитинги Количество Длина, м Общая длина, м

6” SDR 17.6 Blue Pipe	580	580	580
6” SDR 17.6 90 Elbows	7	11.2	78.4
2” Fusion Outlet	32	2.1	67.2
Итоговая длина системы	725.6

Элемент Скорость потока, GPM

AH-1	30
AH-2	45
AH-3	30
AH-4	30
AH-5	45
AH-6	45
AH-7	20
AH-8	20
AH-9	45
AH-10	30
AH-11	30
AH-12	45
AH-13	30
AH-14	30
AH-15	20
AH-16	30
Общая сумма	525

Определив общую длину трубы системы (725,6 фута) и скорость потока в галлонах в минуту (525 галлонов в минуту), мы можем выбрать насос с необходимыми характеристиками. Используя формулу Хазена-Уильямса, мы находим, что 6-дюймовая труба при 525 галлонах в минуту имеет сопротивление 2,5 фута / 100 футов. Другими словами, на каждые 100 футов трубы мы теряем 2,5 фута потока.

Эквивалентные длины местных сопротивлений

Номер участка	Коэффициенты местных сопротивлений	Эквивалентная длина при , м	Эквивалентная длина на участке , м
задвижка	поворот	тройник	компенсатор

По таблице 7.1 [1] или приложению 4 определяют коэффициенты местных сопротивлений , находят сумму коэффициентов МС на участке . По табл. 7.2 [1] или приложению 5 определяют при , суммарную эквивалентную длину МС на участке

(9)

В окончательном гидравлическом расчёте по уточнённым эквивалентным длинам определяют падение напора по участкам. Окончательный гидравлический расчёт начинают от первого к источнику теплоты участка. Результаты окончательного гидравлического расчёта сводят в таблицу 4.

Таблица 4

Окончательный гидравлический расчёт

Номер участка	, кг/с	, Па/м	мм	, м/с	, м	м	м	Па	м	, м
88 8

Пьезометрический график

Пьезометрический график выполняется в масштабах: вертикальном — 1:500, горизонтальном — 1:5000 или 1:10000. В курсовой работе для закрытых систем теплоснабжения пьезометрический график разрабатывается для отопительного сезона.

Пьезометрический график строится для статического и динамического режимов системы теплоснабжения.

При статическом режиме циркуляция отсутствует и система теплоснабжения заполнена водой с температурой до 100 оС. Этот режим обеспечивается работой подпиточного насоса, который компенсирует утечки теплоносителя.

Напор при статическом режиме принимают равным высоте самого высокого здания плюс запас 3-5 м. График давлений сети при этом режиме изображается прямой горизонтальной линией. Все здания должны быть под заливом. Максимальный статический напор не должен превышать 60м.

При разработке пьезометрического графика следует стремиться к установлению единого уровня статического давления для всей системы теплоснабжения.

Когда это условие выполнить невозможно (при сложном рельефе местности и значительной разности геодезических отметок земли), систему теплоснабжения разделяют на две статические зоны или присоединяют потребителей по независимой схеме.

При динамическом режиме теплоноситель циркулирует в трубопроводах от источника теплоты к потребителям и от потребителей к источнику теплоты. Графики напоров при динамическом режиме начинают строить с графика пьезометрических напоров в обратной линии (линия АБ на рис. 9).

В закрытых системах падение давления в подающих и обратных трубопроводах на участках одинаковое. В открытых системах при расчётном режиме (отсутствует водоразбор на горячее водоснабжение) падение давления в трубопроводах тоже одинаковое.

Напор на всасывающем патрубке сетевого насоса принимают равным высоте ближнего к ИТ здания плюс запас 5 м (0,05 МПа). Используя данные таблицы 4, строят графики напоров в подающей и обратной линиях магистрали. Располагаемый напор у конечного абонента в закрытых системах теплоснабжения принимают Наб =15÷25 м, для открытых систем Наб = 25 м.

Потери напора в подогревательных установках ИТ равны Нит = 10 ÷ 20 м.

При построении графиков напоров для подающей и обратной линий учитывают следующие требования: напоры в обратной трубе при статическом и динамическом режимах должны обеспечить залив всех систем отопления зданий; напоры при статическом и динамическом режимах не должны превышать предельно допустимые напоры в оборудовании источника теплоты, водяных тепловых сетях, оборудовании тепловых пунктов и системах отопления; при работе сетевых насосов напор в подающих трубопроводах должен приниматься исходя из условий невскипания воды. Условия невскипания определяют в зависимости от расчётной температуры воды [5, С.179]:

Расчётная температура сетевой воды, оС

Максимальный напор, м

Это требование относится лишь к динамическому режиму, так как при переходе на статический режим перед остановкой циркуляционных насосов можно снизить температуру теплоносителя.

На пьезометрическом графике от напоров в магистрали в точке присоединения ответвления проводят горизонтали, на них откладывают длины участков ответвления и по данным таблицы 4 строят графики напоров ответвления.

Пример построения пьезометрического графика дан [1, 4, 9] и на рис. 9.

Рис. 9. Пьезометрический график двухтрубной тепловой сети:

АБ – потери напора в обратном трубопроводе в условиях динамического режима со значениями напора по отношению к уровню пола источника тепла, м; ВГ – линия напора в подающем трубопроводе в условиях динамического режима; ДГ – потери напора в источнике тепла, Нит = 15 м; ВБ – потери напора в абонентском узле ввода (в рассматриваемом случае Наб =25 м); Нсн – ( ДА) – разность напоров, создаваемая сетевыми насосами, м; – ( ГА) – суммарные потери напора в наружных тепловых сетях, ТП и в местных системах потребителей тепла, м; SS – график напоров при статическом режиме; – напор, создаваемый подпиточными насосами в условиях статического режима, м; Нк – (ЕО) – напор вскипания воды, Нк=40 м – для расчётной температуры теплоносителя оС; ЕЖ – линия невскипания, м; НТ – нейтральная точка системы

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Эквивалентная длина трубопровода включает РІСЃСЋ горизонтальную Рё вертикальную длину трубопровода, Р° также соответствующий РґРѕРїСѓСЃРє, предусматриваемый РЅР° вентили Рё фитинги.  [1]

Эквивалентная длина трубопровода, РїРѕ которой вычисляют местные потери напора, может быть выражена через некоторое число диаметров прямолинейной трубы. Р’ табл. 4.1 приведены значения k Рё эквивалентные длины труб для различных фитингов Рё клапанов.  [3]

Эквивалентной длиной трубопровода диаметра dp называют длину lg некоторого фиктивного трубопровода заданного диаметра da, РїСЂРё которой напор, теряемый РЅР° трение жидкости РІ фиктивном трубопроводе, равен напору, теряемому РЅР° действительной длине Zp реального трубопровода.  [4]

Значения эквивалентных длин трубопроводов для наиболее часто встречающихся РІ практике случаев приведены ниже.  [5]

Зная эквивалентную длину трубопровода и гидравлический уклон, пропускную способность находим по номограмме как для трубопровода с одним диаметром. В табл.

16 приводится ориентировочная пропускная способность трубопроводов в зависимости от их диаметра. Как видно �з табл.

16, пропускная способность нефтепровода диаметром 800 мм в 40 раз выше, чем нефтепровода диаметром 200 мм.

Следовательно, чтобы обеспечить РїСЂРѕРїСѓСЃРєРЅСѓСЋ способность РїРѕ перекачке нефти РІ количестве 24 млн. С‚ / РіРѕРґ, необходимо построить или РѕРґРёРЅ трубопровод диаметром 800 РјРј, или 40 трубопроводов диаметром 200 РјРј.  [6]

• Зная эквивалентную длину трубопровода Рё гидравлический уклон, РїСЂРѕРїСѓСЃРєРЅСѓСЋ способность находим РїРѕ номограмме, как для трубопроводов СЃ РѕРґРЅРёРј диаметром.  [7]
• РљР’ — эквивалентная длина трубопровода РІ Рј, которая складывается РёР· сопротивлений прямых труб Рё местных сопротивлений.  [8]
• Практикой установлено, что эквивалентная длина трубопровода, вызванная местными потерями, составляет РїРѕСЂСЏРґРєР° 20 % реальной длины.  [9]
• Зная полную проводимость системы РџСЃ Рё эквивалентную длину трубопровода / СЌРєРІ, можно легко рассчитать РІРѕРґРѕРїСЂРѕРІРѕРґ.  [10]

Эти потери в справочниках обычно приведены к эквивалентной длине трубопровода.

РџСЂРё расчете всасывающего трубопровода, РєРѕРіРґР° приходится считаться СЃ небольшим располагаемым напором, СЃСѓРјРјР° местных потерь имеет существенное значение.  [11]

Как известно, местные сопротивления можно заменить эквивалентными длинами трубопровода РѕРґРЅРѕРіРѕ диаметра.  [12]

Потери давления РѕС‚ местных сопротивлений рекомендуется определять РїРѕ методу Эквивалентных длин трубопровода.  [13]

Пользуясь таблицей местных сопротивлений Рё конструктивной схемой всасывающего трубопровода, определяют эквивалентную длину трубопровода, сопротивление которого движению жидкости равновелико СЃСѓРјРјРµ местных сопротивлений. РџРѕ формуле (11.57) определяют сопротивление РІРѕ всасывающем трубопроводе.  [14]

Пользуясь таблицей местных сопротивлений Рё конструктивной схемой всасывающего трубопровода, определяют эквивалентную длину трубопровода, сопротивление которого движению жидкости равновелико СЃСѓРјРјРµ местных сопротивлений.  [15]

Страницы:      1    2

34. Эквивалентная длина

• Эквивалентной
  длиной
  называют
  такую длину прямого участка трубопровода
  данного диаметра, потери напора в котором
  при пропуске данного расхода равны
  рассматриваемым местным потерям.
• , получаем .
• Эквивалентной
  длинойданного
  местного сопротивления
  называют такую длину прямого отрезка
  трубы, которая создает гидравлическое
  сопротивление, равное сопротивлению
  детали трубопровода, обусловившей
  потери напора.

35. Режимы движения жидкости. Основные понятия. Критерий Рейнольдса

1)
Ламинарнымназывается
слоистое течение без перемешивания
частиц жидкости и без пульсации скорости
и давления. При таком течении все линии
тока жидкости вполне определяются
формой русла.

При ламинарном течении в
трубе все линии тока направлены
параллельно оси трубы. Ламинарное
течение является упорядоченным при
постоянном напоре строго установившегося
течения.

Ламинарный режим наблюдается
преимущественно при движении вязких
жидкостей (нефти, смазочных масел и
т.п.), и менее вязких жидкостей при их
течении с небольшими скоростями.

2)
Турбулентнымназывается
течение, сопровождающееся интенсивным
перемешиванием жидкости и пульсацией
скоростей и давления. Движение отдельных
частиц оказывается хаотичным,
беспорядочным. Наряду с осевым перемещением
наблюдается вращательное и поперечное
перемещение отдельных объемов жидкости.
Этим и объясняются пульсации скоростей
и давления.

—
Безразмерный комплекс величин ,
значение которого позволяет судить о
режиме движения жидкости, называется
критериемРейнольдса(Re)

Если
жидкость движется по трубе круглого
сечения, то в формулу (чуть выше)
подставляют внутренний диаметр трубы .
Если жидкость движется по каналу
некруглого сечения, то подставляют, так
называемый, эквивалентный диаметр

ZqOp/img-Sa5qAE.png» width=»29″>,
равный отношению учетверённой площади
сечения потока
к
смоченному периметру
канала:
dэ=
4F
/ П.

36. Основное уравнение равномерного движения

Рассмотрим прямолинейное равномерное
движение жидкости. Живые сечения в этом
случае могут быть произвольной формы,
но не должны изменяться по всей длине
рассматриваемого участка. В таком потоке
потери напора определяются лишь потерями
по длине.

1. Выделим из потока участок
   жидкости длиной l
   и запишем уравнение Бернулли для сечений
   1 и 2( рис. 32 )
3. где z1
   , z2
   — ординаты центра тяжести сечений 1,2; p1 ,
   p2 —
   давление в центрах тяжести этих сечений,
4. v1
   , v2
   — средние скорости в этих сечениях, h1-2
   — потери напора по длине.
5. Так как движение равномерное,
   то v1
   =v2
   и уравнение можно переписать так: .
6. Для вычисления этой разности
   напишем сумму проекций на ось А-А
   всех сил, действующих на участке 1-2. Эти
   силы следующие:

2) силы давления на плоские
сечения , , ,

где t
— сила трения на единицу площади
смачиваемой поверхности русла, c —
смоченный периметр,

4) силы давления стенок на
жидкость ( эти силы не подсчитываем, так
как они параллельны оси А-Аи,
следовательно, их проекции на ось А-А
равны нулю ). Спроектируем все эти силы
на ось А-А: Из рисунка .

Разделим обе части этого
равенства на ,
имеем

Сравнивая выражения, находим ,
откуда .
Отношение площади живого сечения S
к смоченному периметру
c
называется гидравлическим
радиусом

. Величина

png» width=»41″>
обозначается через i
и называется гидравлическим
уклоном. Получаем

png» width=»83″>
— Это уравнение называется основным
уравнением равномерного движения.

Гидравлический расчет

Гидравлический расчет будем выполнять по методике составленной специально для установок газового пожаротушения [10].

Суммарная площадь проходных сечений насадков определяется по формуле:

• где Мр — масса газового состава, необходимая для создания в защищаемом помещение нормативной огнетушащей концентрации, кг;
• J- приведенный расход газового состава, принимаем равным 10000 кг/м2*с;
• — коэффициент расхода насдков, определяемый по справочным данным для конкретного типа насадков или экспериментальным путем (для многоструйных насадков принимают равным 0,6);
• tн — нормативное время подачи газового состава, с.
• Далее из каталога изготовителя [28] выбираем конкретный тип насадка С-Р-В-500-G1/2.
• Общее число насадков на установке равно:

1. где Fн — площадь проходных сечений одного насадка, м2;
2. Уточним суммарный массовый расход газового состава по формуле:
3. Далее выбираем длину рядка Lр, исходя из аксонометрической схемы. Определяем шаг между рядками:

где nр — количество насадков на рядке.

Площадь поперечного сечения рядка, на котором установлены насадки определяется по формуле:

• где Ар — коэффициент принимаемы равным от 1,1 до 1,25;
• Fн — площадь проходного сечения насадка, м2;
• ni — количество насадков, расположенных на одном рядке.
• Площадь магистрального трубопровода определяется по формуле:

где Am — коэффициент, принимаемый равным от 1,0 до 1,1;

?Fр — суммарная площадь поперечного сечения всех распределительных трубопроводов (рядков) в установке, м2.

Диаметры проходного сечения распределительного и магистрального трубопроводов определяются по формулам:

1. Определяем эквивалентную длину магистрального трубопровода по формуле:
2. где Lб,Lm,Lмс — соответственно, эквивалентная длина баллона, геометрическая длина магистрального трубопровода и эквивалентная длина местных сопротивлений.
3. Найдем эквивалентную длину баллона по формуле:
4. где о — коэффициент сопротивления баллона равен 7.
5. Найдем эквивалентную длину местных сопротивлений по формуле:
6. где опов — коэффициент гидравлического сопротивления поворотов трубопровода на угол 90о;
7. nпов — количество поворотов магистрального трубопровода.
8. Определяем эквивалентную длину распределительного трубопровода по формуле:
9. где Lр, Lтрэ, Lпов — соответственно, геометрическая длина распределительного трубопровода, эквивалентная длина тройника при входе магистрального трубопровода в распределительную сеть, эквивалентная длина поворотов в распределительной сети.
10. Найдем эквивалентную длину тройника по формуле:

где отр — коэффициент гидравлического сопротивлений тройника, отр=1,3.

Найдем эквивалентную длину поворотов в распределительной сети по формуле:

• где опов — коэффициент гидравлического сопротивления поворотов трубопровода на угол 90о, отр=1,1;
• nпов — количество поворотов распределительного трубопровода.
• Определим гидравлическую характеристику для каждого насадка в помещении по формуле:

1. где Ni — число насадков в помещении;
2. Dj, Ljэ — внутренний диаметр и эквивалентная длина распределительного трубопровода или рядка по пути к конкретному насадку, м;
3. nj — число насадков, питаемых по j-му участку;
4. Dm, Lmэ — внутренний диаметр и эквивалентная длина магистрального трубопровода, м.
5. Определим величину К по формуле:

• где µ — коэффициент расхода насадков (для много струйных насдков принимают значение µ = 0,6);
• Fн — площадь поперечного сечения насадка, м2.
• Определим реальное значение приведенного расхода по формуле:

Определим массовый расход через оба насадка по формуле:

Расчетное время истечения составит: