Как определить эквивалентную длину трубы

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.

Как определить эквивалентную длину трубы

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.

Как определить эквивалентную длину трубы

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.

Как определить эквивалентную длину трубы

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.

Как определить эквивалентную длину трубы

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.

Как определить эквивалентную длину трубы

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.

Как определить эквивалентную длину трубы

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.

Как определить эквивалентную длину трубы

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.

Читайте также:  Виды опалубки: для фундамента, монолитного строительства

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.

Как определить эквивалентную длину трубы

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.

  Семь ангелов трубят в трубыКак определить эквивалентную длину трубы

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.

Самостоятельный гидравлический расчет трубопровода

  • Содержание: [Скрыть]

Постановка задачи

Гидравлический расчёт при разработке проекта трубопровода направлен на определение диаметра трубы и падения напора потока носителя.

Данный вид расчёта проводится с учетом характеристик конструкционного материала, используемого при изготовлении магистрали, вида и количества элементов, составляющих систему трубопроводов(прямые участки, соединения, переходы, отводы и т. д.), производительности,физических и химических свойств рабочей среды.

Как определить эквивалентную длину трубы

  • минимальное соотношением периметра к площади сечения, т.е. при равной способности, обеспечивать расход носителя, затраты на изолирующие и защитные материалы при изготовлении труб с сечением в виде круга, будут минимальными;
  • круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды сточки зрения гидродинамики, достигается минимальное трение носителя о стенки трубы;
  • форма сечения в виде круга максимально устойчива к воздействию внешних и внутренних напряжений;
  • процесс изготовления труб круглой формы относительно простой и доступный.

Подбор труб по диаметру и материалу проводится на основании заданных конструктивных требований к конкретному технологическому процессу. В настоящее время элементы трубопровода стандартизированы и унифицированы по диаметру. Определяющим параметром при выборе диаметра трубы является допустимое рабочее давление, при котором будет эксплуатироваться данный трубопровод.

Основными параметрами, характеризующими трубопровод являются:

  • условный (номинальный) диаметр – DN;
  • давление номинальное – PN;
  • рабочее допустимое (избыточное) давление;
  • материал трубопровода, линейное расширение, тепловое линейное расширение;
  • физико-химические свойства рабочей среды;
  • комплектация трубопроводной системы (отводы, соединения, элементы компенсации расширения и т.д.);
  • изоляционные материалы трубопровода.

Как определить эквивалентную длину трубыУсловный диаметр (проход) трубопровода (DN) – это условная  безразмерная величина, характеризующая проходную способность трубы, приблизительно равная ее внутреннему диаметру. Данный параметр учитывается при осуществлении подгонки сопутствующих изделий трубопровода (трубы, отводы, фитинги и др.).

Условный диаметр может иметь значения от 3 до 4000 и обозначается: DN 80.

Условный проход по числовому определению примерно соответствует реальному диаметру определенных отрезков трубопровода.

Численно он выбран таким образом, что пропускная способность трубы повышается на 60-100% при переходе от предыдущего условного прохода к последующему.

Номинальный диаметр выбирается по значению внутреннего диаметра трубопровода. Это то значение, которое наиболее близко к реальному диаметру непосредственно трубы.

Давление номинальное (PN) – это безразмерная величина, характеризующая максимальное давление рабочего носителя в трубе заданного диаметра, при котором осуществима длительная эксплуатация трубопровода при температуре 20°C.

Значения номинального давления были установлены на основании продолжительной практики и опыта эксплуатации: от 1 до 6300.

Номинальное давление для трубопровода с заданными характеристиками определяется по ближайшему к реально создаваемому в нем давлению. При этом,вся трубопроводная арматура для данной магистрали должна соответствовать тому же давлению. Расчет толщины стенок трубы проводится с учетом значения номинального давления.

Основные положения гидравлического расчета

Рабочий носитель (жидкость, газ, пар), переносимый проектируемым трубопроводом, в силу своих особых физико-химических свойств определяет характер течения среды в данном трубопроводе. Одним из основных показателей характеризующих рабочий носитель, является динамическая вязкость, характеризуемая коэффициентом динамической вязкости – μ.

Инженер-физик Осборн Рейнольдс (Ирландия), занимавшийся изучением течения различных сред, в 1880 году провел серию испытаний,  по результату которых было выведено понятие критерия Рейнолдса (Re) – безразмерной величины, описывающей характер потока жидкости в трубе. Расчет данного критерия проводится по формуле:

Как определить эквивалентную длину трубы

Критерий Рейнольдса (Re) дает понятие о соотношении сил инерции к силам вязкого трения в потоке жидкости. Значение критерия характеризует изменение соотношения указанных сил, что, в свою очередь, влияет на характер потока носителя в трубопроводе. Принято выделять следующие режимы потока жидкого носителя в трубе в зависимости от значения данного критерия:

  • ламинарный поток (Re

Гидравлическое сопротивление

Опубликовано 24 Июн 2018Рубрика: Теплотехника | 26 комментариев

Как определить эквивалентную длину трубы

В одной из ранних статей на блоге рассмотрен простой пример расчета трубопровода с параллельными участками с использованием понятия «характеристика сопротивления». В конце статьи я анонсировал: «Можно существенно  повысить точность метода…». Под этой фразой подразумевалось учесть зависимость характеристик сопротивления от расхода более точно.

В том расчете характеристики сопротивлений выбирались из таблиц по диаметру трубы и по предполагаемому расходу. Полковов Вячеслав Леонидович написал взамен таблиц пользовательские функции в Excel для более точного вычисления гидравлических сопротивлений, которые любезно предоставил для печати.

Термины «характеристика сопротивления» и «гидравлическое сопротивление» обозначают одно и то же.

Краткая теория

В упомянутой выше статье теория вкратце рассматривалась. Освежим в памяти основные моменты.

  • Движение жидкостей по трубам и каналам сопровождается потерей давления, которая складывается из потерь на трение по длине трубопровода и потерь в местных сопротивлениях – в изгибах, отводах, сужениях, тройниках, запорной арматуре и других элементах.
  • В гидравлике в общем случае потери давления вычисляются по формуле Вейсбаха:
  • ∆Р=ζ·ρ·w²/2, Па, где:
  • ζ – безразмерный коэффициент местного сопротивления;
  • ρ – объёмная плотность жидкости, кг/м3;
  • w – скорость потока жидкости, м/с.
Читайте также:  Сетчато трубчатые повязки размеры

Если с плотностью и скоростью всё более или менее понятно, то определение коэффициентов местных сопротивлений – достаточно непростая задача!

Как было отмечено выше, в гидравлических расчетах принято разделять два вида потерь давления в сетях трубопроводов.

  1. В первом случае «местным сопротивлением» считается трение по длине прямого участка трубопровода. Перепад давления для потока в круглой трубе рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха:

∆Ртр=ζтр·ρ·w²/2=λ·L·ρ·w²/(2·D), Па, где:

  • L – длина трубы, м;
  • D – внутренний диаметр трубы, м;
  • λ – безразмерный коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси).

Таким образом, при учете сопротивления трению коэффициент потерь – коэффициент местного сопротивления – и коэффициент гидравлического трения связаны для круглых труб зависимостью:

ζтр=λ·L/D

  1. Во втором случае потери давления в местных сопротивлениях вычисляются по классической формуле Вейсбаха:
  1. ∆Рм=ζм·ρ·w²/2, Па
  2. Коэффициенты местных сопротивлений определяются для каждого вида «препятствия» по индивидуальным эмпирическим формулам, полученным из практических опытов.
  3. Выполним ряд математических преобразований. Для начала выразим скорость потока через массовый расход жидкости:
  4. w=G/(ρ·π·D²/4), м/с, где:
  • G – расход жидкости, кг/с;
  • π – число Пи.
  • Тогда:
  • ∆Ртр=8·λ·L·G²/(ρ·π²·D5), Па;
  • ∆Рм=8·ζм·G²/(ρ·π²·D4), Па.
  • Введем понятие гидравлических сопротивлений:
  • Sтр=λ·L·/(ρ·π²·D5), Па/(кг/с)²;
  • Sм=8·ζм·/(ρ·π²·D4), Па/(кг/с)².
  • И получим удобные простые формулы для вычисления потерь давления при прохождении жидкости в количестве G через эти гидравлические сопротивления:
  • ∆Ртр=Sтр·G², Па;
  • ∆Рм=Sм·G², Па.
  • Размерность гидравлического сопротивления (Па/(кг/с)²) определена массовой скоростью (кг/с) движения жидкости, а физические процессы в транспортных системах зависят от её объёмной скорости (м3/с), что учтено в формулах присутствием объёмной плотности ρ транспортируемой жидкости.
  • Для удобства последующих расчётов целесообразно введение понятия «гидравлическая проводимость» — а.
  • Для последовательного и параллельного соединений гидравлических сопротивлений справедливы формулы:
  • Sпосл=S1+S2+…+Sn, Па/(кг/с)²;
  • Sпар=1/(а1+a2+…+an, Па/(кг/с)²;
  • ai=(1/Si)0,5, (кг/с)/Па0,5.

Коэффициент гидравлического трения

Для определения гидравлического сопротивления от трения о стенки трубы Sтр необходимо знать параметр Дарси λ – коэффициент гидравлического трения по длине.

В технической литературе приводится значительное количество формул разных авторов, по которым выполняется вычисление коэффициента гидравлического трения в различных диапазонах значений числа Рейнольдса.

Как определить эквивалентную длину трубы

Обозначения в таблице:

  • Re – число Рейнольдса;
  • k – эквивалентная шероховатость внутренней стенки трубы (средняя высота выступов), м.
  1. В [1] приведена еще одна интересная формула расчета коэффициента гидравлического трения:
  2. λ=0,11·[(68/Re+k/D+(1904/Re)14)/(115·(1904/Re)10+1)]0,25
  3. Вячеслав Леонидович выполнил проверочные расчеты и выявил, что вышеприведенная формула является наиболее универсальной в широком диапазоне чисел Рейнольдса!
  4. Значения, полученные по этой формуле чрезвычайно близки значениям:
  • функции λ=64/Re для зоны ламинарного характера потока в диапазоне 10

Местные сопротивления. Эквивалентная длина

Виды местных сопротивлений. Конструктивные элементы в тру­бопроводах, вызывающие местные гидравлические потери, называются местными сопротивлениями. К ним относятся задвижки (рис. 4.8, а), диафрагмы (рис. 4.8, б), колена (изгибы) (рис. 4.8, в), вентили (рис. 4.8, г), расширения, сужения (как внезапные, так и постепенные) и т.п.

Рис. 4.8. Схемы местных гидравлических сопротивлений: а — задвижка; б — диафрагма; в — колено; г — вентиль

При протекании жидкости через местные гидравлические со­противления поток деформируется, отрывается от стенок, возникают вихри. Местные потери удельной энергии (напора) определяются формулой Вейсбаха (4.1). Если диаметр трубопровода переменный, то за расчетную скорость, подставляемую в (4.1), принимают скорость, соответствующую его меньшему диаметру.

При ламинарном течении коэффициент местных сопротивлений зависит от числа Re и геометрии конструкции, т. е. от вида местного сопротивления, при турбулентном течении — только от вида местного сопротивления. В случае резких переходов ζм перестает зависеть от Re при Re ≥ 3000, а при плавных переходах — при Re ≥ 105.

Значения коэффициентов местных сопротивлений определяются экспериментально для конкретных видов местных сопротивлений. Для некоторых из них ζм получены теоретически.

Рассмотрим некоторые виды местных сопротивлений.

Внезапное расширение канала (трубы). Потери напора при внезапном расширении канала (рис. 4.9) по теореме Борда равны скоростному напору, определенному по разности скоростей в сечениях канала:

. (4.22)

  • Согласно теореме о неразрывности струи
  • (4.23)
  • откуда
  • (4.24)
  • Тогда
  • (4.26)

Из сравнения (4.23) с формулой Вейсбаха (4.1) следует:

  1. (4.25)
  2. (4.27)
  3. откуда
  4. , (4.28)

где — коэффициенты местного сопротивления при внезапном расширении, когда в качестве расчетной принята скорость в сечении площадью соответственно ω1 и ω2 . Таким образом при определении ко­эффициентов местных сопротивлений необходимо учитывать, в каком сечении скорость принимается в качестве расчетной.

Рис. 4.9. Внезапное расширение канала

Постепенное расширение канала диффузор. Течение жидкости в диффузоре (рис. 4.10) сопровождается уменьшением скорости и соответственным увеличением давления, т. е. преобразованием кинетической энергии в энергию давления. У стенок уменьшение кинетической энергии жидкости может привести к тому, что слои жидкости оказываются не способными преодолеть повышение давления.

Рис. 4.10. Постепенное расширение канала — диффузор

Эти слои останавливаются или начинают двигаться в обратную сторону, что вызывает отрыв потока от стенки и вихреобразование.

Отрыв и вихреобразование возрастают с увеличением угла расширения диффузора, и вместе с этим растут гидравлические потери на вихреобразование.

Максимальный угол расширения диффузора αдиф, обеспечивающий безотрывность потока, составляет 8…10°. Наиболее выгодным (оптимальным) является αдиф = 6° (рис. 4.11).

  • Коэффициент сопротивления можно выразить через долю потерь напора при внезапном расширении
  • (4.29)
  • где — коэффициент, учитывающий уменьшение потерь напора при постепенном расширении по сравнению с потерями напора при внезапном расширении с тем же соотношением сечений.

Рис. 4.11. Зависимость коэффициента сопротивления от угла расширения αдиф

  1. Зависит от угла расширения диффузора:
  2. при αдиф < 50° = sin αдиф ; при αдиф > 50° = 1.
  3. При αдиф , равном 4, 8, 12°, соответственно равен 0,12; 0,14; 0,23.

Внезапное сужение канала. Такое сужение каналов приводит к сжатию струи (рис. 4.12), ее площадь сечения уменьшается до ωс. Потери напора обусловливаются ее первоначальным сжатием от ω1, до ωс, а затем расширением до ω2. С учетом того, что потери напора вызываются в основном расширением струи от ωс до ω2 , коэффициент можно определить по формуле (4.26):

(4.30)

Рис. 4.12. Внезапное сужение канала

Как определить эквивалентную длину трубы

  • Если обозначить степень сжатия струи через ε
  • (4.31)
  • то

. (4.32)

Для практических расчетов можно пользоваться формулой И. Е. Идельчика:

, (4.33)

где п — степень сжатия потока ( ).

Потери энергии при внезапном сужении потока рассчитываются по установившейся скорости v2 в сечении ω2 за местным сопротивлением. Коэффициент сжатия ε зависит от степени сжатия потока п и может быть определен по формуле А.Д. Альтшуля:

(4.34)

Для уменьшения сжатия закругляют кромку сужающего канала.

Постепенное сужение канала — конфузор. Для конфузора (рис. 4.13) коэффициент можно выразить через долю потерь напора при внезапном сужении [см. формулу (4.26)].

, (4.35)

где коэффициент, учитывающий уменьшение потерь напора при постепенном сужении по сравнению с потерями напора при внезапном сужении с тем же соотношением сечений. Он зависит от угла сходимости конфузора αк. Эта зависимость приведена на рис. 4.14.

Читайте также:  Профиля обжима пресс фитингов
Рис. 4.14. Зависимость коэффициента от сходимости конфузора αк

Внезапный поворот канала. Внезапный поворот трубы или колено без закругления (рис. 4.15) вызывают значительные потери энергии в связи с отрывом потока и вихреобразованием. Эти потери тем больше, чем больше угол поворота русла 8. Потери напора рассчитывают по формуле

(4.36)

Зависимость коэффициента сопротивления колена от угла δ приведена на рис. 4.16. При δ = 90° ζкол = 1.

Рис. 4.15. Колено без закругления  

Постепенный поворот канала. Постепенный поворот трубы или закругленное колено называются отводом (рис. 4.17). Плавность поворота уменьшает вихреобразование, в результате чего сопротивление оказывается ниже по сравнению с коленом без закругления. Коэффициент сопротивления отвода . (4.37)

При углах δ < 70°

. (4.39)

Формулы (4.37) —(4.39) учитывают только дополнительное сопротивление, обусловленное кривизной русла. Поэтому при расчетах трубопроводов следует включать длины отводов в общую длину при определении потерь на трение и добавлять потери на кривизну.

Диафрагма. При установке диафрагмы в трубе постоянного сечения (рис. 4.18) коэффициент сопротивления

, (4.40)

где ; ωд, d — соответственно площадь отверстия и диаметр отверстия диафрагмы; , ω, D — соответственно площадь сечения и диаметр трубы; — коэффициент сжатия струи; — площадь сечения сжатой струи.

Рис. 4.18. Схема потока при прохождении через диафрагму  

Задвижка. Коэффициент сопротивления задвижки (рис. 4.19) при различной степени ее открытия определяется отношением h/d:

h/d 7/8 3/4 5/8 1/2 3/8 1/4 1/8
ζз 0,07 0,26 0,81 2,06 3,52 17,0 97,8
Рис. 4.19. Задвижка в трубе

Значения коэффициентов других местных сопротивлений можно найти в специальных справочниках.

Эквивалентная длина. Местные потери напора часто заменяют потерями напора на трение по длине трубопровода, вводя понятие эквивалентной длины. Эквивалентной длиной называется длина трубопровода данного диаметра, на которой сопротивление на трение по длине эквивалентно местным сопротивлениям

  1. (4.40)
  2. где d — диаметр трубопровода; λ— коэффициент потерь на трение по длине (Дарси); — коэффициент местного i-ro сопротивления; п — число местных сопротивлений.
  3. Для определения суммарных потерь напора h можно применять формулу Вейсбаха—Дарси, вводя в нее вместо действительной длины трубопровода расчетную (приведенную) длину:
  4. (4.41)
  5. Расчетная длина трубопровода определяется по формуле
  6. , (4.42)
  7. где lфакт — фактическая длина трубопровода.

Для упрощения расчетов в формулу (4.42) целесообразно подставлять значение скорости на каком-то основном участке трубопровода в зависимости от условий задачи. Например, выбрана скорость на первом участке. Тогда, учитывая постоянство расхода, можно записать:

  • , , (4.43)
  • где — коэффициент сопротивления трубопровода.
  • Коэффициент сопротивления трубопровода определяется по формуле
  • , (4.44)
  • где l1,… lk— длины участков трубопровода диаметрами d1…dk; k — число участков трубопровода с различными диаметрами; λi коэффициент Дарси i-го участка; ω1, ωi, ωj — площади живых сечений соответственно 1, i и j-го участков трубопровода; ζ1…ζnкоэффициенты местных сопротивлений; п — число местных сопротивлений.

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

Справка по гидравлическому диаметру (эквивалентному диаметру). Калькуляторы гидравлического диаметра (эквивалентных диаметра)

Гидравлический диаметр (эквивалентный диаметр) —
это отношение учетверенной площади живого сечения потока к смоченному периметру.

Общие сведения

Гидравлический диаметр (эквивалентный диаметр) обычно обозначается — , dh, Dг. Широко применяется при гидравлических и аэродинамических расчетах различных систем, где формой сечения каналов не является окружность.  Гидравлический (эквивалентный) диаметр может служит мерой эффективности системы в пропускании потока жидкости или газа.

Формулы расчет гидравлического диаметра (эквивалентного диаметра). Калькуляторы гидравлического диаметра (эквивалентного диаметра)

Классическая формула гидравлического диаметра (эквивалентного диаметра)

Dг=(4*S)/P,

где S— площадь поперечного сечения потока жидкости или газа; P — смоченный периметр поперечного сечения потока.

Скачать результат расчета длины гидравлического диаметра (эквивалентного диаметра): Поделится ссылкой на расчет длины:

Гидравлический диаметр (эквивалентный диаметр) круглого сечения (например: воздуховоды, трубы, дымоходы и т.п)

Совпадает с геометрическим диметром, т.е. Dг=Dвн, где Dвн — внутренний диаметр круглого сечения воздуховода, трубы и т.п.

Гидравлический диаметр (эквивалентный диаметр) сечения в виде кольца (например: труба в трубе и т.п.)

Dг=2(r2-r3),

где r2— внутренний радиус внешней трубы, воздуховода и т.п.; r3 — внешний радиус внутренний трубы, воздуховода и т.п.

Скачать результат расчета длины гидравлического диаметра (эквивалентного диаметра): Поделится ссылкой на расчет длины:

Гидравлический диаметр (эквивалентный диаметр) прямоугольного сечения (например: трубы квадратного сечения,  дымоходы и т.п.)

  • Dг=2*a*b/(a+b),
  • где a— первая сторона прямоугольного сечения; b — вторая сторона прямоугольного сечения.

Скачать результат расчета длины гидравлического диаметра (эквивалентного диаметра): Поделится ссылкой на расчет длины:

Видеоматериал по теме «Гидравлический диаметр (эквивалентный диаметр)»

Примечание

Смоченный периметр —
длина части границы канала, касающейся жидкости.

Поделиться ссылкой:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector