V tomto článku vyřešíme problém tlakové ztráty v potrubí. Tento článek vám pomůže pochopit, jak funguje odpor proudění. Na reálných číslech popíšu algoritmus, jak na to. Používáme základní vzorce.
Rozeberme si jednoduchý příklad s potrubím, jak vidíte na obrázku na začátku potrubí, čerpadlo pak přejde k manometru, který umožňuje měřit tlak kapaliny na začátku potrubí. Po určité délce je instalován druhý manometr, který umožňuje měřit tlak na konci potrubí. No a úplně na konci je jeřáb. Toto schéma je poměrně jednoduché a pokusím se uvést příklady. Takže, začněme.
Obecně existuje více než jeden způsob, jak zjistit tlakovou ztrátu: Metoda, kdy je znám tlak na začátku a na konci potrubí, můžete vypočítat tlakovou ztrátu pomocí vzorce: M1-M2=Tlak, tedy tento rozdíl mezi dvěma měřidly. Řekněme, že máme zhruba 0 MPa, což je jedna atmosféra. To znamená, že máme ztrátu hlavy po délce 1 MPa. Upozorňujeme, že tlakovou ztrátu můžeme udávat ve dvou hodnotách, jedná se o hydrostatický tlak, který je 0 MPa a výšku vodního sloupce v metrech, která je 1 metrů. Jak jsem řekl více než jednou, každých 0 metrů je jedna atmosféra tlaku.
Existuje řada metod pro výpočet tlakové ztráty bez tlakoměrů na potrubí. Vědečtí výzkumníci pro nás připravili úžasné vzorce a čísla, které se nám budou hodit.
Existuje dobrý vzorec, který umožňuje vypočítat ztrátu hlavy po délce potrubí.
| ztráta h-hlavy se zde měří v metrech. λ-koeficient hydraulického tření, se zjistí pomocí dalších vzorců, které popíšu níže. L-délka potrubí se měří v metrech. D je vnitřní průměr potrubí, to znamená průměr toku tekutiny. Musí být do vzorce vloženo v metrech. V je rychlost průtoku tekutiny. Měřeno v [metr/sekunda]. zrychlení volného pádu g je 9 m/s 81 |
Nyní si povíme něco o koeficientu hydraulického tření.
Vzorec pro zjištění tohoto koeficientu závisí na Reynoldsově čísle a ekvivalentní drsnosti trubky.
Dovolte mi připomenout tento vzorec (platí pouze pro kulaté trubky):
| V-rychlost proudění tekutiny. Měřeno v [metr/sekunda]. D-Vnitřní průměr potrubí, to znamená průměr průtoku tekutiny. Musí být do vzorce vloženo v metrech. ν-Kinematická viskozita. To je pro nás obvykle hotový údaj, umístěný ve speciálních tabulkách. |
Dále najdeme vzorec pro zjištění koeficientu hydraulického tření podle tabulky:
Zde Δэ – Ekvivalent drsnosti potrubí. Tato hodnota v tabulkách je uvedena v milimetrech, ale když ji vložíte do vzorce, nezapomeňte ji převést na metry. Obecně nezapomínejte dodržovat úměrnost měrných jednotek a nemíchejte [mm] s [m] ve vzorcích různých typů.
d je vnitřní průměr potrubí, to znamená průměr toku tekutiny.
Chci také poznamenat, že podobné hodnoty drsnosti jsou absolutní a relativní, nebo dokonce existují relativní koeficienty. Proto, když hledáte tabulky s hodnotami, pak by se tato hodnota měla nazývat „ekvivalent drsnosti potrubí“ a nic jiného, jinak bude výsledek chybný. Ekvivalentní prostředky – průměrná výška drsnosti.
V některých buňkách tabulky jsou uvedeny dva vzorce, můžete počítat s jakýmkoli vybraným, téměř dávají stejný výsledek.
Obecně, obecně, tyto vzorce ukazují a dokazují, že se zvýšením rychlosti nebo zvýšením průtoku se vždy zvyšuje odpor proti pohybu proudění tekutiny, to znamená, že se zvyšují ztráty hlavy. Navíc se nezvyšují proporcionálně, ale kvadraticky. To naznačuje, že jednotka zvýšení průtoku neodpovídá nákladům na tlakovou ztrátu. To znamená, že není ekonomicky proveditelné mít vysoký průtok tekutiny v potrubí. Proto je levnější zvětšit průměr průtoku. V dalších článcích určitě popíšu, jak vypočítat, jaký průměr potřebujeme.
Tabulka: (ekvivalent drsnosti)
Kdo má zájem vědětEkvivalent drsnosti ) pro kovoplast, polypropylen a síťovaný polyethylen, pak to odpovídá a platí pro plasty. To znamená, že v tabulce bude charakteristika: Plast (polyetylen, vinylový plast).
Dále chci upozornit na to, že časem se na vnitřních obráběcích strojích trubek tvoří plak, který zvyšuje drsnost trubek. Mějte tedy na paměti, že v průběhu času se ztráta hlavy pouze zvyšuje.
Stůl: (Kinematická viskozita vody)
Jak je z grafu patrné, se stoupající teplotou klesá kinematická viskozita, což znamená, že klesá i odpor proti pohybu vody. To znamená, že při průtoku horké vody bude „tlaková ztráta“ menší než při průtoku studené vody. Kdo bydlí v bytových domech, když si dáte pozor, tak rychlost a tlak teplé vody je vždy vyšší než tlak studené vody. Existují výjimky, ale ve většině případů tomu tak je. Nyní chápete, proč tomu tak je.
Nyní vyřešme problém:
Najděte tlakovou ztrátu po délce při průtoku vody novým litinovým potrubím D=500 mm při průtoku Q=2 m 3 /s, délce potrubí L=900 m, teplotě t=16°C.
| Vzhledem k: D=500mm=0.5m Q u2d 3 m XNUMX / s L=900m t = 16 °C Kapalina: H2O Najít: h-? |
Řešení: Nejprve najděte rychlost proudění v potrubí pomocí vzorce:
Tady ω je průřezová plocha toku. Nachází se podle vzorce:
ω u2d πR 2 u4d π (D 3.14/0) u5d 2 * (4 0/19625) u2d XNUMX, XNUMX m XNUMX
V=Q/co=2/0, 19625=10 m/s
Dále najdeme Reynoldsovo číslo pomocí vzorce:
Re=(V*D)/ν=(10, 19*0.5)/0, 00000116=4 392 241
ν=1, 16*10 -6 =0, 00000116. Převzato z tabulky. Pro vodu 16°C.
Δэ=0 mm = 25 m. Převzato ze stolu, pro novou litinovou trubku.
Dále zkontrolujeme tabulku, kde najdeme vzorec pro zjištění součinitele hydraulického tření.
A = 0, 11 (Aэ/D) 0=25*(0/11) 0=00025
Odpověď: 156 m = 7 MPa.
Dále chci upozornit na to, že v problému jsme uvažovali potrubí, které má po celé délce vodorovnou polohu.
Podívejme se na příklad, kdy potrubí stoupá pod určitým úhlem.
V tomto případě musíme k obvyklému úkolu přidat výšku (v metrech) ke ztrátě hlavy. Pokud potrubí půjde z kopce, musíte výšku odečíst.
Uvažovali jsme tlakovou ztrátu po délce potrubí, jsou zde i lokální odpory v podobě zúžení a závitů, které také ovlivňují tlakovou ztrátu. Budou popsány v mých dalších článcích. A určitě připravím článek, jak vybrat čerpadlo podle tlaku, aby splňovalo požadavky na průtok kapaliny v závislosti na tlakové ztrátě. Pokud něco není jasné, napište do komentářů, určitě odpovím!
Abychom ručně nepočítali veškerou matematiku, připravil jsem speciální program:
Zanechte svůj e-mail a my vám na něj zašleme nové zajímavé články a videa o výpočtech zásobování vodou a vytápění
