Потери давления по длине трубопровода

Содержание

Потеря давления по длине и высоте трубопровода

Потери давления по длине трубопровода

Данная автоматизированная система позволяет произвести расчет потерь напора по длине online. Расчет производится для трубопровода, круглого сечения, одинакового по всей длине диаметра, с постоянным расходом по всей длине (утечки или подпитки отсутствуют).

Расчет производится для указанных жидкостей при температуре 20 град. С.

Если вы хотите рассчитать потери напора при другой температуре, или для жидкости отсутствующей в списке, перейдите по указанной выше ссылке — Я задам кинематическую вязкость и эквивалентную шероховатость самостоятельно.

Для получения результата необходимо правильно заполнить форму и нажать кнопку рассчитать. В ходе расчета значения всех величин переводятся в систему СИ. При необходимости полученную величину потерь напора можно перевести в потери давления.

Порядок расчета потерь напора

    Вычисляются значения:

  • средней скорости потока где Q — расход жидкости через трубопровод, A — площадь живого сечения, A=πd 2 /4, d — внутренний диаметр трубы, м
  • числа Рейнольдса — Re где V — средняя скорость течения жидкости, м/с, d — диаметр живого сечения, м, ν — кинематический коэффициент вязкости, кв.м/с, Rг — гидравлический радиус, для круглой трубы Rг=d/4, d — внутренний диаметр трубы, м

Определяется режим течения жидкости и выбирается формула для определения коэффициента гидравлического трения.

  • Для ламинарного течения Re
  • Для переходного режима 2000
  • Для турбулентного течения Re>4000 универсальная формула Альтшуля. где к=Δ/d, Δ — абсолютная эквивалентная шероховатость.

Потери напора по длине трубопровода вычисляются по формуле Дарси — Вейсбаха.

Потери напора и давления связаны зависимостью.

Потери давления по длине можно вычислить используя формулу Дарси — Вейсбаха.

После получения результатов рекомендуется провести проверочные расчеты. Администрация сайта за результаты онлайн расчетов ответственности не несет.

Как правильно заполнить форму

Правильность заполнения формы определяет верность конечного результата. Заполните все поля, учитывая указанные единицы измерения. Для ввода чисел с десятичной частью используйте точки.

Источник

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

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

Вообще существует не один способ как узнать потерю напора: Способ, когда известно давление вначале и в конце трубы, можно вычислить потерю напора по формуле: М1-М2=Давление, то есть эта разница между двумя манометрами. Допустим у нас получилось, грубо говоря 0,1 МПа, что составляет одну атмосферу.

Это значит у нас потеря напора по длине составляет 0,1 МПа. Обратите внимание, мы можем указывать потерю напора по двум величинам, это по гидростатическому давлению, что составляет 0,1 МПа и по высоте напора водного столба в метрах, что составляет 10 метров.

Как я не однократно говорил каждые 10 метров это одна атмосфера давления.

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

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

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

А теперь поговорим о коэффициенте гидравлического трения.

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

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

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

Далее находим формулу для нахождения коэффициента гидравлического трения по таблице:

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

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

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

Потери давления по всей длине трубопровода

Потери давления по длине трубопровода

Данная автоматизированная система позволяет произвести расчет потерь напора по длине online. Расчет производится для трубопровода, круглого сечения, одинакового по всей длине диаметра, с постоянным расходом по всей длине (утечки или подпитки отсутствуют).

Расчет производится для указанных жидкостей при температуре 20 град. С.

Если вы хотите рассчитать потери напора при другой температуре, или для жидкости отсутствующей в списке, перейдите по указанной выше ссылке — Я задам кинематическую вязкость и эквивалентную шероховатость самостоятельно.

Для получения результата необходимо правильно заполнить форму и нажать кнопку рассчитать. В ходе расчета значения всех величин переводятся в систему СИ. При необходимости полученную величину потерь напора можно перевести в потери давления.

Что такое потери напора?

Третья статья в цикле статей по теоретическим основам гидравлики посвящена определению потерь напора.

Как рассказывалось ранее, при своем движении жидкость испытывает сопротивление, что выражается затратами ее энергии, т.е. затратами ее напора, что называют потерями напора.

Потери напора принципиально делятся на два типа:

  1. Местные (на рисунке обведены красным)
  2. Потери по длине (на рисунке подчеркнуты зеленым)

Местные потери конкретно на данном рисунке: поворот, задвижка (условное обозначение по ГОСТ – «бантик»), еще один поворот и внезапное (т.е. не плавное) расширение.

1. Местные потери напора (говорят также потери напора на местные сопротивления) – это потери напора, которые происходят в основном из-за вихреобразования в конкретных местах трубопровода (потому и «местные»).

Любое препятствие на пути движения потока жидкости является местным сопротивление. Чем сильнее деформируется поток, тем больше будет потеря напора. Например, на рисунке ниже показано внезапное сужение трубопровода.

Хорошо видны 4 вихревые зоны до и после сужения.

(говорят также потери напора на местные сопротивления) – это потери напора, которые происходят в основном из-за вихреобразования в конкретных местах трубопровода (потому и «местные»).

Любое препятствие на пути движения потока жидкости является местным сопротивление. Чем сильнее деформируется поток, тем больше будет потеря напора. Например, на рисунке ниже показано внезапное сужение трубопровода.

Хорошо видны 4 вихревые зоны до и после сужения.

Местную потерю напора можно определить, зная коэффициент сопротивления для данного сопротивления (обозначается буквой дзэта ζ, не имеет размерности) и среднюю скорость потока в сопротивлении V.

(g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с 2 , для быстрых подсчетов можно округлить до 10 м/с 2 )

Пример. Определить потерю напора в вентиле, установленном на трубе внутренним диаметром d = 51 мм, при расходе Q = 2 л/с.

Сначала по уравнению неразрывности (ссылка на статью 2) определим среднюю скорость движения жидкости.

V = Q / ω = 4 · Q / 3,14 · d² = 4 · 0,002 / 3,14 · 0,051² = 0,98 м/с

Теперь необходим коэффициент сопротивления вентиля. Такие данные берут из гидравлических справочников или у производителей конкретной арматуры. По справочным данным находим, что коэффициент местного сопротивления вентиля равен 6.

Тогда потеря напора на вентиле: hвент = ζ · V²/ 2 · g = 6 · 0,98² / 2 · 10 = 0,29 м.

Иллюстрация местных потерь напора

При расчете трубопроводных систем (внутренний водопровод здания, наружная водопроводная сеть и т.п.

) обычно высчитывают не все сопротивления (так как их может быть очень много), а только самые существенные, создающие наибольшие сопротивления: например, счетчик воды.

Потеря напора на остальных местных сопротивлениях учитывается коэффициентом, на который умножается значение потерь напора по длине (1,05 – 1,15 для наружных сетей, 1,1 – 1,3 для внутренних сетей здания).

2. Потери напора по длине – потери напора на участках трубопровода. Возникают из-за работы сил трения. (сила трения возникает между слоями движущейся жидкости). Величина потерь напора, также, как и местных потерь, напрямую зависит от скорости движения жидкости. При достаточно высокой скорости усиливается влияние шероховатости стенок трубы.

Потерю напора по длине можно увидеть по разнице в уровнях воды между двумя пьезометрами

Точное определение потерь напора по длине является довольно сложной задачей, для этого необходимо устанавливать режим движения жидкости (бывает ламинарный и турбулентный), подбирать расчетную формулу для коэффициента гидравлического трения в зависимости от числа Рейнольдса Re, характеризующего степень турбулизации потока. Это изучается студентами в рамках курса механики жидкости.

При этом для быстрого расчета потерь напора были составлены специальные таблицы для инженеров, позволяющие, зная материал трубы и ее диаметр, а также расход воды, быстро определить так называемые удельные потери напора (сколько напора теряется на 1 м трубы).

Эта величина называется 1000i, значение 1000i = 254 означает, что поток, проходя 1 м такой трубы теряет 254 мм (миллиметра) напора, т.е. 0,254 метра. Это значение также называется «гидравлический уклон», и это нельзя путать с геодезическим, т.е. просто с физическим уклоном (наклоном) самой трубы.

Для расчета стальных труб используют таблицы Шевелева

Фрагмент этих таблиц представлен на рисунке ниже.

Например, из данного фрагмента видно, что если вода с расходом 1,50 л/с пойдет по трубе диаметром 50 мм, то скорость в этой трубе будет 0,47 м/с, а 1000i составит 9,69 мм на метр (на каждом метре трубы теряется 9,69 миллиметров напора).

Расчет и подбор трубопроводов. Оптимальный диаметр трубопровода

Потери давления по длине трубопровода

Трубопроводы для транспортировки различных жидкостей являются неотъемлемой частью агрегатов и установок, в которых осуществляются рабочие процессы, относящиеся к различным областям применения.

При выборе труб и конфигурации трубопровода большое значение имеет стоимость как самих труб, так и трубопроводной арматуры. Конечная стоимость перекачки среды по трубопроводу во многом определяется размерами труб (диаметр и длина).

Расчет этих величин осуществляется с помощью специально разработанных формул, специфичных для определенных видов эксплуатации.

Труба – это полый цилиндр из металла, дерева или другого материала, применяемый для транспортировки жидких, газообразных и сыпучих сред. В качестве перемещаемой среды может выступать вода, природный газ, пар, нефтепродукты и т.д. Трубы используются повсеместно, начиная с различных отраслей промышленности и заканчивая бытовым применением.

Для изготовления труб могут использоваться самые разные материалы, такие как сталь, чугун, медь, цемент, пластик, такой как АБС-пластик, поливинилхлорид, хлорированный поливинилхлорид, полибутелен, полиэтилен и пр.

Основными размерными показателями трубы являются ее диаметр (наружный, внутренний и т.д.) и толщина стенки, которые измеряются в миллиметрах или дюймах.

Также используется такая величина как условный диаметр или условный проход – номинальная величина внутреннего диаметра трубы, также измеряемая в миллиметрах (обозначается Ду) или дюймах (обозначается DN).

Величины условных диаметров стандартизированы и являются основным критерием при подборе труб и соединительной арматуры.

Соответствие значений условного прохода в мм и дюймах:

Трубе с круглым поперечным сечением отдают предпочтение перед другими геометрическими сечениями по ряду причин:

  • Круг обладает минимальным соотношением периметра к площади, а применимо к трубе это означает, что при равной пропускной способности расход материала у труб круглой формы будет минимальным в сравнении с трубами другой формы. Отсюда же следует и минимально возможные затраты на изоляцию и защитное покрытие;
  • Круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды с гидродинамической точки зрения. Также за счет минимально возможной внутренней площади трубы на единицу ее длины достигается минимизация трения между перемещаемой средой и трубой.
  • Круглая форма наиболее устойчива к воздействию внутренних и внешних давлений;
  • Процесс изготовления труб круглой формы достаточно прост и легкоосуществим.

Трубы могут сильно отличаться по диаметру и конфигурации в зависимости от назначения и области применения. Так магистральные трубопроводы для перемещения воды или нефтепродуктов способны достигать почти полуметра в диаметре при достаточно простой конфигурации, а нагревательные змеевики, также представляющие собой трубу, при малом диаметре имеют сложную форму с множеством поворотов.

Невозможно представить какую-либо отрасль промышленности без сети трубопроводов. Расчет любой такой сети включает подбор материала труб, составление спецификации, где перечислены данные о толщине, размере труб, маршруте и т.д.

Сырье, промежуточный продукт и/или готовый продукт проходят производственные стадии, перемещаясь между различными аппаратами и установками, которые соединяются при помощи трубопроводов и фитингов.

Правильный расчет, подбор и монтаж системы трубопроводов необходим для надежного осуществления всего процесса, обеспечения безопасной перекачки сред, а также для герметизации системы и недопущения утечек перекачиваемого вещества в атмосферу.

Не существует единой формулы и правил, которые могли бы быть использованы для подбора трубопровода для любого возможного применения и рабочей среды.

В каждой отдельной области применения трубопроводов присутствует ряд факторов, требующих учета и способных оказать значительное влияние на предъявляемые к трубопроводу требования.

Так, например, при работе со шламом, трубопровод большого размера не только увеличит стоимость установки, но также создаст рабочие трудности.

Обычно трубы подбирают после оптимизации расходов на материал и эксплуатационных расходов. Чем больше диаметр трубопровода, то есть выше изначальное инвестирование, тем ниже будет перепад давления и соответственно меньше эксплуатационные расходы.

И наоборот, малые размеры трубопровода позволят уменьшить первичные затраты на сами трубы и трубную арматуру, но возрастание скорости повлечет за собой увеличение потерь, что приведет к необходимости затрачивать дополнительную энергию на перекачку среды.

Нормы по скорости, фиксированные для различных областей применения, базируются на оптимальных расчетных условиях. Размер трубопроводов рассчитывают, используя эти нормы с учетом областей применения.

Проектирование трубопроводов

При проектировании трубопроводов за основу берутся следующие основные конструктивные параметры:

  • требуемая производительность;
  • место входа и место выхода трубопровода;
  • состав среды, включая вязкость и удельный вес;
  • топографические условия маршрута трубопровода;
  • максимально допустимое рабочее давление;
  • гидравлический расчет;
  • диаметр трубопровода, толщина стенок, предел текучести материала стенок при растяжении;
  • количество насосных станций, расстояние между ними и потребляемая мощность.

Надежность трубопроводов

Надежность в конструировании трубопроводов обеспечивается соблюдением надлежащих норм проектирования.

Также обучение персонала является ключевым фактором обеспечения длительного срока службы трубопровода и его герметичности и надежности.

Постоянный или периодический контроль работы трубопровода может быть осуществлен системами контроля, учёта, управления, регулирования и автоматизации, персональными приборами контроля на производстве, предохранительными устройствами.

Дополнительное покрытие трубопровода

Коррозионно-стойкое покрытие наносят на наружную часть большинства труб для предотвращения разрушающего действия коррозии со стороны внешней среды.

В случае перекачивая коррозионных сред, защитное покрытие может быть нанесено и на внутреннюю поверхность труб.

Перед вводом в эксплуатацию все новые трубы, предназначенные для транспортировки опасных жидкостей, проходят проверку на дефекты и протечки.

Основные положения для расчета потока в трубопроводе

Характер течения среды в трубопроводе и при обтекании препятствий способен сильно отличаться от жидкости к жидкости. Одним из важных показателей является вязкость среды, характеризуемая таким параметром как коэффициент вязкости.

Ирландский инженер-физик Осборн Рейнольдс провел серию опытов в 1880г, по результатам которых ему удалось вывести безразмерную величину, характеризующую характер потока вязкой жидкости, названную критерием Рейнольдса и обозначаемую Re.

Re = (v·L·ρ)/μ

где: ρ — плотность жидкости; v — скорость потока; L — характерная длина элемента потока;

μ – динамический коэффициент вязкости.

То есть критерий Рейнольдса характеризует отношение сил инерции к силам вязкого трения в потоке жидкости. Изменение значения этого критерия отображает изменение соотношения этих типов сил, что, в свою очередь, влияет на характер потока жидкости. В связи с этим принято выделять три режима потока в зависимости от значения критерия Рейнольдса. При Re

Как определяют потери давления в системе трубопроводов сжатого воздуха

Потери давления по длине трубопровода

Что такое распределительные и разводящие трубы, какие факторы влияют на потерю давления в системе сжатого воздуха, из каких материалов делают трубы для пневмосети – узнайте в нашей новой статье.

1О трубопроводах сжатого воздуха: разница между распределительными и разводящими трубами

Правильно спроектированная трубная магистраль является важной составляющей системы подготовки и распределения сжатого воздуха. Без этого компонента транспортировка рабочей среды от компрессора к потребителю будет энергозатратной и малоэффективной.

Чтобы определить точные значения рабочего давления и производительности оборудования, на этапе проектирования пневмосети создают подробную схему и чертеж расположения рабочих компонентов (компрессора, фильтров, осушителей и тд) и точек потребления.

В такой логической цепочке указываются:

  • вертикальная труба подачи сжатого воздуха от компрессорной централи до зоны потребления;
  • распределительная труба – питается от вертикальной трубы и распределяет сжатый воздух по потребителям. Данная магистраль может быть поделена на несколько составных частей;
  • соединительная арматура – связывает между собой распределительную и разводящую трубы;
  • разводящие трубы – подают рабочую среду непосредственно к пневматическому оборудованию

На Рисунке №1 представлена схема подачи и распределения сжатого воздуха через систему трубопроводов для промышленного предприятия или химической лаборатории:

На схеме видно, что компрессор с другим энергетическим оборудованием (ресивер, осушители, маслоотделитель, фильтры и т.д.) расположены на нижнем этаже. Подготовленный сжатый воздух транспортируется на верхний уровень по вертикальной трубе. Далее рабочая среда движется по распределительному трубопроводу, и через соединительные и разводящие трубы подается непосредственно к точкам потребления.

Для малых или средних систем сжатого воздуха (например, подготовка и подача сжатого воздуха для накачивания шин) подробная схема пневмосети может и не составляться. В данном случае один и тот же трубопровод может быть и вертикальной и распределительной магистралью.

2Как определяют потери давления в трубопроводе?

Как хорошо видно на Рисунке №1 сжатый воздух в процессе движения от компрессора к потребителю встречает много препятствий, что неизменно приводит к потере рабочего давления.

Основные факторы, влияющие на падение давления в воздушной сети, это:

  • длина трубной магистрали,
  • внутренний диаметр труб,
  • количество изгибов, муфт, клапанов,
  • скорость воздушного потока,
  • производительность компрессора, рабочее давление и т.д.

В небольших или средних системах сжатого воздуха потери давления могут рассчитываться по специальной формуле (без учета количества клапанов, муфт, поворотов труби и т.д.):

где:

  • qv – производительность компрессора, л/сек
  • d – внутренний диаметр трубы, мм
  • l – длина магистрали, м
  • p – входное абсолютное давление, бар.

Как видно из формулы, для определения потерь рабочего давления в пневмосети используют два важных параметра трубопровода: его протяженность и величину внутреннего диаметра. Эти две характеристики имеют решающее значение, и вот почему:

Если диаметр трубопровода окажется мал, это неизбежно приведет к снижению скорости воздушного потока. В результате компоненты пневмосети «не дополучают» сжатый воздух, работают не на полную силу, и в сети падает давление.

При подборе диаметра трубы ошибочно полагаться на размер выходного отверстия компрессора, производительность, рабочее давление и расстояние. Специалисты рекомендуют использовать трубы бОльшего диаметра.

Это несколько увеличит расходы на стоимость материалов, но значительно снизит (или исключит) падение рабочего давления в магистрали, и поможет сэкономить на энергоресурсах.

Если система подготовки и распределения сжатого воздуха достаточно сложная и протяженная (например, как на Рисунке №1), то на этапе формирования схемы пневмосети проектировщики учитывают значения потерь давления, которые приходятся на различные участки трубопровода.

В Таблице №1 приведены такие значения:

Падение давления на следующих участках трубопровода:Значение, бар
Распределительная труба 0,05
Разводящие трубы 0,03
Вертикальные трубы 0,02
Вся магистраль 0,1

То есть к данным, которые были получены по вышеуказанной формуле, прибавляются потери давления, приходящиеся на различные участки трубопровода.

Влияние изгибов, муфт и других составляющих трубопровода на падение давления

Рассчитывая потери давления в пневмосети, обязательно стоит учесть потери, которые приходятся на различные клапаны, изгибы, задвижки, соединения, вентили и т.д.

Определить такую взаимосвязь можно, воспользовавшись данными из Таблицы №2, где показано, как значение падения давления зависит от диаметра трубопровода и его конкретного участка.

Например, падение давления в Т-образном соединении 25-ти миллиметровой трубе эквивалентно падению давления в двухметровой прямой трубе.

Таблица №2 Эквивалентные длины труб (в метрах):

Диаметр трубопровода25 мм40 мм50 мм80 мм100 мм125 мм150 мм
Изгиб 90° (R=d) 0,3 0,5 0,6 1 1,5 2 2,5
Bend 90° (R=2d) 0,15 0,25 0,3 0,5 0,8 1 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 3 4,5 6 8 10
Задвижка 0,3 0,5 0,7 1 1,5 2 2,5

Как подобрать диаметр трубы для сети распределения сжатого воздуха с давлением 7 бар?

В Таблице №3 указана взаимосвязь между производительностью компрессора и длиной трубной магистрали. Зная эти два показателя, можно легко подобрать требуемый диаметр трубной магистрали. Данные Таблицы рассчитаны на максимальный перепад давления 0,3 бар.

Указанные значения относятся к прямой трубе без каких-либо поворотов, клапанов и т.д. Например, данные таблицы можно использовать для расчета потерь давления в деревообрабатывающем цеху, где от компрессора идет одна распределительная (разводящая) труба.

Таблица №3:

Производительность, м3/ч50 м100 м150 м300 м500 м750 м1000 м2000 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

Любые расчеты, касающиеся подбора оборудования или построения схемы подготовки и распределения сжатого воздуха, требуют опыта и навыков их проведения. Первоначально специалисты проводят технический аудит на производстве, делают замеры, проводят предварительные расчеты, используют специальное программное обеспечение.

Также не стоит забывать о возможных расширениях предприятия и будущих потребностях в сжатом воздухе! Выбор протяженности системы трубопроводов и диаметра труб, основанный исключительно на текущих требованиях к потоку, может быть большой ошибкой. Некоторые дополнительные затраты и предусмотрительность сейчас могут принести серьезные дивиденды в будущем.

3Как выбрать материал для трубопровода сжатого воздуха?

Для производства труб системы подготовки и распределения сжатого воздуха используют несколько материалов.

Выбор того или иного зависит от нескольких факторов:

  • условия эксплуатации (улица, помещение),
  • качество сжатого воздуха,
  • перепады давления,
  • протяженности трубопровода,
  • требуемого диаметра трубы,
  • стоимости,
  • рабочего давления и производительности компрессора,
  • износостойкости.

Чаще всего в сетях распределения сжатого воздуха устанавливают трубы, изготовленные из следующих материалов:

  1. Сталь. К основным преимуществам данного вида труб относятся: бесшовность соединения, наличие резьбовых соединений, разнообразие видов и форм, разнообразие номинальных диаметров, коррозионная стойкость, низкое сопротивление воздушному потоку.

    Ограничения к выбору данного вида трубопровода: гальванизированное покрытие увеличивает сопротивление воздушному потоку. Также, трубы из нержавеющей стали достаточно дорогие и имеют значительный вес, по сравнению с пластиковыми трубами.

  2. Медь.

    Для многих предприятий медный трубопровод для системы распределения сжатого воздуха достаточно дорогостоящий вариант и требует привлечения сторонних специалистов по монтажу высокого технического уровня. Чаще всего такой вид труб используют в медицине или в лабораториях. Медные трубы имеют низкое сопротивление движению потока, устойчивы к коррозии.

  3. Пластик. Для производства труб используют следующие виды пластика: полипропилен (РPR), полиамид (РА), полиэтилен (РЕ), акрилнитрил-бутадиен-стиролполимер (ABS). Готовые изделия из них не подвержены коррозии, имеют множество форм и соединений, обладают низкой эластичностью, просты в монтаже и обслуживании.

    Максимальное расчетное давление каждого вида трубы производители указывают в ее спецификации (обозначение PN и далее величина давления в бар, например PN16).

Наиболее распространенным материалом для прокладки пневмопроводов является полипропиленовые трубы. Они просты в установке, имеют приемлемую стоимость и выдерживают давление сжатого воздуха до 20 бар.

Внешние диаметры полипропиленовых труб: 20 мм, 25 мм, 32 мм, 40 мм, 50 мм, 63 мм.

Внутренние диаметры зависят от максимального давления, на которое они рассчитаны и соответственно зависят от толщины стенок труб, поэтому при выборе материалов пневмопровода нужно внимательно ознакомиться с характеристиками выбранной для монтажа PPR-трубы.

Обращаем ваше внимание, что для правильного подбора компрессорной техники наши специалисты предлагают заполнить Опросный Лист, в котором отражаются все наиболее важные нюансы при выборе агрегатов.

Также, вы можете обратиться к нашим специалистам за консультацией любым удобным способом:

  • По телефону: 8 800 555 95 28 (звонок бесплатный)
  • По электронной почте: to@novatecs.ru
  • Заполнив заявку в нашем онлайн-чате.

11. Потери напора по длине. Порядок определения коэффициента трения

Потери давления по длине трубопровода

Потеринапора по длине иначе называют потеряминапора на трение, возникают в гладкихпрямых трубах с постоянным сечениемпри равномерном течении.

Такие потериобусловленны внутренним трением вжидкости и поэтому происходит и вшероховатых трубах, и в гладких.

Основнойрасчетной формулой для потерь напорапри ламинарном и турбулентном режимедвижения в круглых трубах являетсяформулаВейсбаха-Дарси

V-средняя скорость движения

Коэффициенттрения зависит от числа Рейнольдса иот безразмерного геометрическогофактора- относительной шероховатости(-абсолютное значение эквивалентнойшероховатости )

Коэффициенттрения при ламинарном режиме движенияжидкости

Областьтурбулентного и переходного режимовразбиваются на 3 области :

1)область гидравлически гладких труб

2)область доквадратического сопротивленияшероховатых труб

3)область квадратичного сопротивленияшероховатых труб f

Притурбулентном режиме движения жидкостикоэффициент движения определяется пографику Мурина и по формуле Альтшуля

относительнаяшероховатость трубопровода

относительнаягладкость трубопровода

Величинуабсолютной эквивалентной шероховатостипри расчетах берут из справочника взависимости от материала труб и состоянияего внутренней поверхности.

12.Местные гидравлические сопротивления. Потери напора на местных сопротивлениях

Местныесопротивленияэто такие участки трубопровода, накоторых происходит деформация потока,т.е. происходит изменения скоростипотока или по величине или по направлению.

Кместным сопротивлениям относятся: входи выход потока из трубы, внезапныесужения и расширения труб, плавныесужения и расширения труб колена, отводы,тройники, диафрагмы, регулирующиеустройства (краны, вентили, задвижки ит.д)

Протекаячерез местное сопротивление, потокдеформируется, возникают пульсациискоростей и давлений, образуются вихревыезоны с обратными токами вследствиеотрыва потока от стенок трубопровода.На эти процессы смешения и вихреобразованиятратится часть полной энергии потока,которая превращается в тепло и рассеиваетсяв окружающее пространство.

Различаютчетыре вида местных сопротивлений

  1. Местные сопротивления на которых происходит изменение скорости по величине (рис.25 на стр.52)

  2. Местные сопротивления связанные с изменением направления движения жидкости (рис. 26 на стр.52)

  3. Местные сопротивления на которых происходит смешение или разделение потока(рис.27 на стр. 53)

  4. Трубопроводная арматура(краны, вентили, задвижки, расходомеры и т.п.)

Потеринапора на местном сопротивлениирассчитываются в долях от величиныскоростного напора:

где-коэффициентместного сопротивления,

v-скоростьдвижения жидкости, м/с

g-ускорениесвободного падения, м/с2

13.Виды потерь напора(давлений) в трубопроводах. Расчетные формулы

Потеринапора по длине потока.Иначе их называют потерями напора натрение, возникают в гладких прямыхтрубах с постоянным сечение приравномерном течении. Такие потериобусловлены внутренним трением вжидкости и поэтому происходят вшероховатых трубах, и в гладких.

где-коэффициент гидравлического трения,

l-длинатрубопровода, м;

d-диаметртрубопровода, м;

v-средняяскорость движения жидкости, м/с;

g-ускорениесвободного падения, м/с2;

коэффициенттрения зависит от числа РейнольдсаRe(режимадвижения жидкости) и от безразмерногогеометрического фактора-относительнойшероховатости (или-абсолютноезначение эквивалентной шероховатости)

коэффициенттрения при ламинарном режиме движенияжидкости рассчитывается по формуле:

Напрактике при турбулентном режимедвижения коэффициент трения может бытьопределен по графику Г.А.Мурина илирассчитан по формуле А.Д.Альтшуля:

ГдеRe-критерийРейнольдса;

-коэффициенттрения;

-абсолютноезначение эквивалентной шероховатости,м;

d-диаметр трубопровода, м;

Потеринапорана местное сопротивления.

Потеринапора на местном сопротивлениирассчитываются в долях от величиныскоростного напора:

где-коэффициентместного сопротивления,

v-скоростьдвижения жидкости, м/с

g-ускорениесвободного падения, м/с2

Принципсложения потерь напора.

Какправило, трубопроводы имеют прямыеучастки и множество местных сопротивлений.Принцип сложения потерь напора заключаетсяв том, что потери напора по длине и потеринапора на местных сопротивленияхскладываются, т.е общие потери напора:

т.е

гдегде-коэффициентгидравлического трения,

l-длинатрубопровода, м;

d-диаметртрубопровода, м;

v-средняяскорость движения жидкости, м/с;

g-ускорениесвободного падения, м/с2;

-суммакоэффициентов местных сопротивлений.

Частов расчетах требуется определить потерюдавления .

Потерядавления в трубопроводе на трение(дляучастка прямого трубопровода, длинноготрубопровода), вычисляется по формуле

Гидравлический расчет трубопроводов онлайн калькулятор

Потери давления по длине трубопровода

Монтируя в своем доме систему отопления или водоснабжения, главное, чтобы она в процессе эксплуатации эффективно работала и справлялась с поставленной задачей. Согласитесь, нет желания находится в доме с некомфортной температурой помещений или слабым напором воды в кране.

Для нормального функционирования трубопроводных систем необходимо правильно рассчитать диаметр труб. С этой проблемой легко справиться, если применить гидравлический расчет трубопроводов. Методика подробно описана в СНиПе 2.04.02-84.

Существует более быстрый вариант определения диаметров трубопроводов – это онлайн метод при помощи специального гидравлического калькулятора. Чтобы рассчитать какой-либо участок трубопровода и разбить его на диаметры, следует ввести исходные данные: длину, материал трубы, значения давления в начальной и конечной точках.

Используя введенные данные, компьютерная программа быстро выполнит вычисления и выдаст результат, в котором будут указаны диаметры труб, потери на участках, расход.

Онлайн калькулятор гидравлического расчета трубопроводов

Данная методика вычислений на этапе проектирования трубопроводной системы позволяет определить диаметр внутренней части трубы, потери давления в случае максимальной пропускной способности трубы. В ней всегда можно найти информацию о решении той или иной проблемы.

Для тех, кто по своему профилю работы не сталкивается с выполнением расчета гидравлики трубопроводных систем, существует онлайн калькулятор в интернете. Подставляя известные значения длин проектируемых участков, а также давление в начальной и конечной точке, можно легко определить соответствующие диаметры труб.

Используя данный метод, пользователь имеет полное представление о потерях напора по длине трубопровода, возможных расходах жидкости.

Совет. При заполнении онлайн методики расчета, нужно обращать внимание на единицы измерения, а также материал труб.
Данный калькулятор рекомендуется применять только для прямолинейных участков трубопроводных систем.

Если рассчитывать сложное разветвление труб, то лучше использовать онлайн способ на каждом обособленном прямом участке. На результат расчета будут оказывать воздействие гидравлическое сопротивление труб, соединительные стыки, запорная арматура.

Об этом тоже не стоит забывать.

Основные принципы гидравлического расчета

На эффективность работы трубопровода оказывает влияние носитель, в роли которого может выступать жидкость, газообразное топливо или пар. Главной составляющей рабочей среды является ее динамическая вязкость. Она характеризуется соответствующим коэффициентом – μ.

Существует еще одна величина (Re) – критерий Рейнольдса, названная в честь физика из Ирландии, который вывел эту безразмерную величину, указывающую на характеристику рабочего потока внутри трубы. На критерий Re также оказывают свое воздействие скорость, с которой движется поток и плотность жидкой фазы.

Эти величины учитываются при подсчете значения Re. В зависимости от критерия определяется режим движения внутренней среды:

  • ламинарный – значение менее 2300 единиц, при этом жидкая фаза будет передвигаться определенными пластами, которые не смешиваются между собой;
  • промежуточный – критерий находится в пределах от 2300 до 4000 единиц. Поток будет нестабильным, слои которого перемешиваются между собой;
  • турбулентный – отличается повышенной величиной, превышающей порог в 4000 единиц. Поток имеет одинаковую скорость в любой точке по объему трубопровода.

Критерий Рейнольдса позволяет смоделировать ситуацию до определенного технологического уровня. С его помощью можно проследить, как будет работать система в будущем. Для выполнения более точного расчета, применяют специальные таблицы, которые содержат данные по составу и размерности труб.

Подбор подходящего диаметра трубы

Решить этот вопрос не совсем просто. Конечный результат зависит от многих факторов:

  1. технико-экономические показатели трубопроводной системы;
  2. состав рабочей среды;
  3. из какого материала произведена монтажная труба;
  4. технология строительных операций;
  5. проектируемое давление в системе.

Важно! Увеличение давления в конечной точке трубопровода требует постепенного уменьшения диаметра участков, из которых состоит трубопроводная система.

Расчет диаметра начинается с использования формулы равномерного движения жидкости (уравнение неразрывности). Согласно СНиПу значение диаметра труб определяется по формуле:

Отсюда d = √4*Q/W*π

Расчет падения напора и гидравлического сопротивления

Уменьшение напора зависит не только от длины трубопроводной развязки, но и от различных препятствий, которые встречаются на пути носителя, например, нагнетающие насосы, вентили, поворотные участки, отводы, соединительные детали, а также шероховатость внутренней полости труб, используемых в строительстве. От быстрого движения носителя возникает трение о стенки трубопровода, которое характеризуется коэффициентом гидравлического сопротивления. Обычно в расчетах он принимается единице.

Потерю напора определяют по формуле:

  • первый множитель – коэффициент сопротивления;
  • вторая скобка – соотношение длины расчитываемого участка трубопровода и его диаметра;
  • третий множитель (скобка) – определяет скоростной напор.

Определение потери давления

Под рабочим давлением понимают избыточную силу, которая обеспечивает оптимальный рабочий режим трубопровода.

Наименьшая и наибольшая величина напора, параметры рабочей среды являются основными составляющими при определении места установки нагнетающего оборудования, которое перекачивает жидкость.

Очень важно, правильно рассчитать требуемую мощность оборудования, чтобы система труб работала эффективно. Для этого пользуются расчетом потерь на давление в трубе:

Конечная цель расчета – это определить значение напора внутри трубопроводной системы. Полученные данные позволяют правильно подобрать соответствующее оборудование. Расчет можно выполнить, как при помощи онлайн-калькулятора, так ручным способом с использованием формул.

Источник : https://postroimka-dom.ru/pogreb-i-podval/gidravlicheskij-raschet-truboprovodov.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.