Меню

Гидравлические сопротивления гидравлический расчет трубопровода презентация



GIDRA Гидравлический расчет трубопроводов 113534 Москва, ул. Янгеля 8–72 (007)(095) 386-8029 Fax(007)(095) 386-5370 e-mailOptsim@online.ru. — презентация

Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемwww.optsim-k.com

Похожие презентации

Презентация на тему: » GIDRA Гидравлический расчет трубопроводов 113534 Москва, ул. Янгеля 8–72 (007)(095) 386-8029 Fax(007)(095) 386-5370 e-mailOptsim@online.ru.» — Транскрипт:

1 GIDRA Гидравлический расчет трубопроводов Москва, ул. Янгеля 8–72 (007)(095) Fax(007)(095)

2 Программа «Gidra» — это простая в обращении и в то же время гибкая, быстродействующая и чрезвычайно эффективная программа для инженеров, проектирующих и эксплуатирующих системы трубопроводов. Удобный графический диалог позволяет в кратчайшие сроки составить расчетную схему любой системы трубопроводов, быстро вносить в неё изменения, рассчитать широкий спектр возможных вариантов и выбрать наилучший. Программа предназначена для выполнения гидравлических расчетов трубопроводов, в которых рабочими средами являются вода, пароводяная смесь, сухой насыщенный и перегретый пар как при до критическом, так и при сверхкритическом давлении. Программа внедрена и широко используется в институте «Теплоэлектропроект». Особенности программы

3 Типы расчетов 2.Расчет перепада давлений при заданных расходе, давлении и энтальпии среды на входе в трубопровод. 1.Определение максимальной пропускной способности трубопровода при заданных давлении и энтальпии среды на входе и давлении на выходе (в приемном сосуде или при атмосферном давлении). Предусмотрено 2 типа расчетов: «Задание расхода» и «Расчет расхода». Оба выполняются с учетом возможного критического истечения в любом элементе расчетной схемы. Диалог выбора варианта расчета

4 Применяемые методики расчета В программе применяются общепринятые апробированные методики, изложенные в следующих источниках: 1. Гидравлический расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). Энергия, Руководящие указания по проектированию станционных трубопроводов. Выпуск 1 Гидравлические расчеты, ЛО ТЭП, РТМ 34, Расчет трубопроводов, том3, Оборудование теплообменное АЭС. Расчет тепловой и гидравлический. РТМ Арматура энергетическая. Методы определения пропускной способности регулирующих органов и выбор оптимальной расходной характеристики, РТМ Измерительные диафрагмы и сопла, ГОСТ Выбор пускосбросного и пароприемного оборудования блоков атомных электростанций с кипящим реактором, РТМ Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, Рудомино Б.В., Ремжин Ю.Н. Проектирование трубопроводов тепловых электростанций. Энергия, Л.Г.Лойцянский.Механика жидкости и газа (монография). Наука. М1970 (стр ). 11. Расчет защиты расширителя непрерывной продувки барабанных котлов от превышения давления ВТИ,ТЭП (к И.С.3ЦПК 130-Т,1986).

5 Элементы гидравлических схем В программе предусмотрены средства, позволяющие пользователю с минимальными трудозатратами собирать расчетные схемы. Для этого необходимо выбрать нужные элементы путем последовательного нажатия кнопок с их пиктограммами, разместить выбранные пиктограммы на экране, соединить их связями по ходу среды и задать исходные данные для каждого элемента. Гидравлическая схема Трубопровод Местное сопротивление произвольного типа с заданием коэф. сопротивления Местное сопротивление с заданием перепада давления Отводы гнутые (повороты) плавные, крутозагнутые, секторные Подпорные и ограничительные шайбы Регулирующие клапаны и задвижки Элементы, изменяющие проходное сечение (диффузор, конфузор) Выход (давление в приемном сосуде или атмосферное давление) Тройник смесительный. Тройник разделительный Смешение потоков Разделение потоков Измерительные диафрагмы и сопла

6 Особенности расчетных схем трубопроводов 1. Расчетная схема может содержать неограниченное количество элементов. 2. В специальном диалоге обязательно должен быть указан первый элемент. 3. Последним элементом расчетной схемы является элемент «Выход». 4. В случае изменения внутреннего диаметра трубопровода должен быть вставлен специальный элемент (диффузор или конфузор). Р барН кДж/кг Д кг/сТ град С

7 Расчет распределения расходов между параллельными потоками В ходе расчетов определяются расходы среды во всех параллельных потоках (ветках схемы), обеспечивающие равенство давлений среды на выходе из каждой ветки. При этом, в отличие от аналогичных программ, расчет осуществляется по точным формулам ( без линеаризации зависимости перепада давления в трубопроводе от расхода). Далее представлены особенности расчета отдельных элементов. Р барН кД/кг Д кг/сТ град С

8 3 Расчет трубопроводов Р барI кДж/кг Д кг/сТ град С Р барIкД/кг Д кг/cТ град С Для повышения точности расчетов трубопроводы разделяются по длине на достаточно малые участки — «зоны». Особенно важно разделение на зоны трубопроводов с 2-х фазной средой и/или при расходах, близких к критическим. Изменение статического давления по длине трубопровода

9 Расчет регулирующей и запорной арматуры Гидравлическое сопротивление регулирующих клапанов и задвижек вычисляется по алгоритму, разработанному согласно РТМ , который содержит 18 типов регулирующих клапанов. В настоящее время отсутствует нормативная методика расчета арматуры на двухфазной среде. В этом случае в программе арматура рассчитывается как дроссельные шайбы с заданным коэффициентом сопротивления или пропускной способностью (Кv). Степень открытия регулирующих клапанов можно менять в ходе расчета с помощью соответствующего диалога. Изменение степени открытия клапана на небольшие величины Диалог управления клапаном

10 Расчет подпорных шайб 2. Внутренний диаметр подпорных шайб можно менять непосредственно в ходе расчета. Для этого предусмотрен специальный клапан, изменяя степень открытия которого можно подобрать диаметр шайбы, обеспечивающий требуемый расход или перепад давления. Это особенно удобно в случае последовательной установки нескольких шайб (шайбового набора). Если клапан открыт полностью, то дросселирование на шайбе отсутствует. Это дает возможность определить оптимальное число шайб в наборе и перепад давления на каждой из них. Признак изменения диаметра шайбы 1. В программе разработана оригинальная методика определения критического расхода двухфазной среды в дроссельных шайбах

11 Повороты В настоящей версии рассчитываются 5 видов поворотов: §плавнозагнутые; §крутозагнутые; §сварные с углом 45 градусов; §сварные с углом 60 градусов; §сварные с углом 90 градусов. Расчет поворотов каждого типа проводится по общепринятым методикам. Выбор типа поворота (отвода ) Коэффициент сопротивления поворотов определяется в соответствии с рекомендациями справочника по гидравлическим сопротивлениям (автор Идельчик И.Е.).

12 Задание исходных данных Предусмотрено несколько способов задания исходных данных элементов: §в таблице элемента; §в дереве элемента; §с помощью табличных отчетов. Пользователь имеет возможность выбрать любой способ задания, что создает дополнительные удобства Задание исходных данных в таблице элемента Задание исходных данных в дереве элемента Задание исходных данных в таблице отчета. В этом случае в таблицу выводятся все элементы расчетной схемы данного типа, например, трубопроводы

13 Дополнительные возможности программы §Установка размерностей параметров. Программа позволяет устанавливать любые размерности для каждого параметра с помощью команды «Размерность», доступной из меню «Настройки».Сохранить информацию о размерности можно как в текущем сеансе (команда «Временное хранение»), так и для последующих сеансов (команда «Постоянное хранение»). §Печать результатов расчета. Результаты расчета и исходные данные печатаются в таблицах. Пользователь может воспользоваться готовой формой таблиц или при при желании создать новые формы таблиц вывода информации. §Экспорт в Excel. Данные, содержащиеся в таблице, можно экспортировать в Еxcel для дальнейшей обработки. Возможна также передача данных из файла Excel в программу

14 Координаты для связи (007)(095) (007)(095)

Источник

Тема 8 «ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ И РУКАВНЫХ СИСТЕМ» Лекция 8.1 «ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ» Вопрос 1. Классификация трубопроводов и. — презентация

Презентация была опубликована 2 года назад пользователемАндрей Петров

Похожие презентации

Презентация на тему: » Тема 8 «ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ И РУКАВНЫХ СИСТЕМ» Лекция 8.1 «ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ» Вопрос 1. Классификация трубопроводов и.» — Транскрипт:

1 Тема 8 «ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ И РУКАВНЫХ СИСТЕМ» Лекция 8.1 «ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ» Вопрос 1. Классификация трубопроводов и рукавных систем

Читайте также:  Кухонный гарнитур из пластиковых труб

2 Цели занятия: образовательная – сформировать представление у курсантов о проведении гидравлического расчета трубопроводов, видах трубопроводов по способу соединения, определению рабочей точки насоса; воспитательная – воспитание профессиональной ответственности за результаты служебной деятельности; развивающая – развитие потребности и мотивации в самостоятельном освоении профессиональных знаний, повышение профессионального уровня.

3 Литература 1. Ухин Б.В. Гидравлика: учебное пособие. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, С , Изучаемые вопросы: — Классификация трубопроводов и рукавных систем. — Основные задачи гидравлического расчета.

4 Вопрос 1. Классификация трубопроводов и рукавных систем

5 При гидравлическом расчете трубопроводов в зависимости от соотношения в них местных и линейных потерь напора различают короткие и длинные трубопроводы. К первым относятся все трубопроводы, в которых местные потери напора превышают 10 % потерь напора по длине. Ко вторым относятся трубопроводы, в которых местные потери меньше 10% потерь напора по длине.

6 К коротким трубопроводам относятся всасывающие линии водоприемников, внутренние хозяйственно-бытовые трубопроводы, маслопроводы объемных передач. К длинным трубопроводам относятся наружные водопроводные сети, магистральные водоводы, нефтепроводы.

7 При расчете коротких трубопроводов, учитывают как потери по длине, так и местные потери напора. При расчете длинных трубопроводов местные потери можно не рассчитывать, а потери по длине увеличивать на 5-15%

8 Учитывая гидравлическую схему работы длинных трубопроводов, их можно разделить также на простые и сложные. Простыми называются последовательно соединенные трубопроводы одного сечения, не имеющих никаких ответвлений. К сложным трубопроводам относятся системы труб с одним или несколькими ответвлениями, параллельными ветвями, состоящие из труб различных сечение и т.д.

9 По способу соединения сложные трубопроводы могут быть последовательно соединенные, параллельно соединенные, разветвленные и кольцевые.

10 Последовательное соединение. Возьмем несколько труб различной длины, разного диаметра и содержащих разные местные сопротивления, и соединим их последовательно

12 При подаче жидкости по такому составному трубопроводу от точки М к точке N расход жидкости Q во всех последовательно соединенных трубах 1, 2 и 3 будет одинаков, а полная потеря напора между точками М и N равна сумме потерь напора во всех последовательно соединенных трубах. Таким образом, для последовательного соединения имеем следующие основные уравнения:

13 Q 1 = Q 2 = Q 3 = Q Σh M-N = Σh 1 + Σh 2 + Σh 3

14 Выражение в скобках представляет собой сопротивление всей системы при последовательном соединении S_c=(S_1+S_2+ S_n)

15 Параллельное соединение. Такое соединение показано на рисунке ниже. Трубопроводы 1, 2 и 3 расположены горизонтально.

17 Очевидно, что расход жидкости в основной магистрали Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 Выразим потери напора в каждом из трубопроводов через полные напоры в точках М и N : Σh 1 = H M — H N ; Σh 2 = H M — H N ; Σh 3 = H M – H N Отсюда делаем вывод, что Σh 1 = Σh 2 = Σh 3 = h c т.е. потери напора в параллельных трубопроводах равны между собой.

18 Для каждого из параллельных участков справедлива зависимость: С учетом, что потери в параллельных участках равны между собой и равны потерям системы, получим формулы расходов

19 Общий расход рассчитывается как сумма расходов по линиям Отсюда потери напора в системе составят В этом выражении дробь представляет В этом выражении дробь представляет собой сопротивление системы при параллельном соединении участков

20 При параллельном соединении равноценных участков (S 1 =S 2 =…=S n ) общее сопротивление системы будет в n 2 раз меньше сопротивления одного участка Таким образом, параллельное сопротивление линий значительно снижает общее сопротивление по сравнению с сопротивлением одной линии.

21 Разветвленное соединение. Разветвленным соединением называется совокупность нескольких простых трубопроводов, имеющих одно общее сечение — место разветвления (или смыкания) труб. баб Разветвленный трубопровод

22 Пусть основной трубопровод имеет разветвление в сечении М-М, от которого отходят, например, три трубы 1, 2 и 3 разных диаметров, содержащие различные местные сопротивления (рис. а). Геометрические высоты z 1, z 2 и z 3 конечных сечений и давления P 1, P 2 и P 3 в них будут также различны. Так же как и для параллельных трубопроводов, общий расход в основном трубопроводе будет равен сумме расходов в каждом трубопроводе: Q = Q 1 + Q 2 + Q 3,, Записав уравнение Бернулли для сечения М-М и конечного сечения, например первого трубопровода, получим (пренебрегая разностью скоростных высот)

23 Обозначив сумму первых двух членов через H ст и выражая третий член через расход (как это делалось в п.1), получаем H M = H ст 1 + KQ 1 m Аналогично для двух других трубопроводов можно записать H M = H ст 2 + KQ 2 m H M = H ст 3 + KQ 3 m Таким образом, получаем систему четырех уравнений с четырьмя неизвестными: Q 1, Q 2 и Q 3 и H M. Построение кривой потребного напора для разветвленного трубопровода выполняется сложением кривых потребных напоров для ветвей по правилу сложения характеристик параллельных трубопроводов (рис. б) — сложением абсцисс (Q) при одинаковых ординатах (H M ). Кривые потребных напоров для ветвей отмечены цифрами 1, 2 и 3, а суммарная кривая потребного напора для всего разветвления обозначена буквами ABCD. Из графика видно, что условием подачи жидкости во все ветви является неравенство H M > H ст 1. H ст 1.»>

24 Сложные трубопроводы. Сложный трубопровод в общем случае составлен из простых трубопроводов с последовательным и параллельным их соединением (рис. а) или с разветвлениями (рис. б). Рис. Схемы сложных трубопроводов Рассмотрим разомкнутый сложный трубопровод (рис. б). магистральный трубопровод разветвляется в точках А и С. Жидкость подается к точкам (сечениям) B, D и E с расходами Q B и Q D и Q E. Пусть известны размеры магистралей и всех ветвей (простых трубопроводов), заданы все местные сопротивления, а также геометрические высоты конечных точек, отсчитываемые от плоскости M — N и избыточные давления в конечных точках P B и P D и P E. Для этого случая возможны два вида задач:

27 Сложный кольцевой трубопровод. Представляет собой систему смежных замкнутых контуров, с отбором жидкости в узловых точках или с непрерывной раздачей жидкости на отдельных участках (рис.). Задачи для таких трубопроводов решают аналогичным методом с применением электро-аналогий (закон Кирхгофа). При этом основываются на двух обязательных условиях. Первое условие — баланс расходов, т.е. равенство притока и оттока жидкости для каждой узловой точки. Второе условие — баланс напоров, т.е. равенство нулю алгебраической суммы потерь напора для каждого кольца (контура) при подсчете по направлению движения часовой стрелки или против нее. Для расчета таких трубопроводов типичной является следующая задача. Дан максимальный напор в начальной точке, т.е. в точке 0, минимальный напор в наиболее удаленной точке Е, расходы во всех шести узлах и длины семи участков. Требуется определить диаметры трубопроводов на всех участках.

29 Трубопроводы с насосной подачей жидкостей. Как уже отмечалось выше, перепад уровней энергии, за счет которого жидкость течет по трубопроводу, может создаваться работой насоса, что широко применяется в машиностроении. Рассмотрим совместную работу трубопровода с насосом и принцип расчета трубопровода с насосной подачей жидкости. Трубопровод с насосной подачей жидкости может быть разомкнутым, т.е. по которому жидкость перекачивается из одной емкости в другую (рис. а), или замкнутым (кольцевым), в котором циркулирует одно и то же количество жидкости (рис. б).

30 Рассмотрим трубопровод, по которому перекачивают жидкость из нижнего резервуара с давлением P 0 в другой резервуар с давлением P 3 (рис. а). Высота расположения оси насоса H 1 называется геометрической высотой всасывания, а трубопровод, по которому жидкость поступает к насосу, всасывающим трубопроводом или линией всасывания. Высота расположения конечного сечения трубопровода H 2 называется геометрической высотой нагнетания, а трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, напорным или линией нагнетания. Составим уравнением Бернулли для потока рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе, т.е. для сечений 0-0 и 1-1 (принимая α = 1): Это уравнение является основным для расчета всасывающих трубопроводов.

Читайте также:  Трубы отопления в проколе

35 Характеристикой насоса называется зависимость напора, создаваемого насосом, от его подачи (расхода жидкости) при постоянной частоте вращения вала насоса. На рис. дано два варианта графика: а — для турбулентного режима; б — для ламинарного режима. Точка пересечения кривой потребного напора с характеристикой насоса называется рабочей точкой. Чтобы получить другую рабочую точку, необходимо изменить открытие регулировочного крана (изменить характеристику трубопровода) или изменить частоту вращения вала насоса.

38 Задание на самоподготовку: 1. Ухин Б.В. Гидравлика: учебное пособие. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, С ,

Источник

Раздел 4. Гидравлические сопротивления 4.1. Виды гидравлических сопротивлений При движении жидкости в трубе между нею и стенками трубы возникают дополнительные. — презентация

Презентация была опубликована 7 лет назад пользователем77.41.237.66

Похожие презентации

Презентация на тему: » Раздел 4. Гидравлические сопротивления 4.1. Виды гидравлических сопротивлений При движении жидкости в трубе между нею и стенками трубы возникают дополнительные.» — Транскрипт:

1 Раздел 4. Гидравлические сопротивления 4.1. Виды гидравлических сопротивлений При движении жидкости в трубе между нею и стенками трубы возникают дополнительные силы сопротивления, в результате чего частицы жидкости, прилегающие к поверхности трубы, тормозятся. Это торможение благодаря вязкости жидкости передается следующим слоям, причем скорость движения частиц по мере удаления их от оси трубы постепенно уменьшается. Равнодействующая сил сопротивления Т направлена в сторону, противоположную движению, и параллельна направлению движения. Это и есть силы гидравлического трения (сопротивления гидравлического трения).

2 Для преодоления сопротивления трения и поддержания равномерного поступательного движения жидкости необходимо, чтобы на жидкость действовала сила, направленная в сторону ее движения и равная силе сопротивления, т.е. необходимо затрачивать энергию. Энергию или напор, необходимые для преодоления сил сопротивления, называют потерянной энергией или потерянным напором. Потери напора, затрачиваемые на преодоление сопротивления трения, носят название потерь напора на трение или потерь напора по длине потока (линейные потери напора) и обозначаются через h тр.

3 Однако трение является не единственной возможной причиной, вызывающей потери напора; резкие изменения сечения также оказывают сопротивление движению жидкости (так называемое сопротивление формы) и вызывают потери энергии. Существуют и другие причины, вызывающие потери напора, например внезапное изменение направления движения жидкости. Потери напора, вызываемые резким изменением конфигурации границ потока (затрачиваемые на преодоление сопротивления формы), называют местными потерями напора или потерями напора на местные сопротивления и обозначают через h м. Таким образом, потери напора при движении жидкости складываются из потерь напора на трение и потерь на местные сопротивления, т.е. h ω = h тр + h м

4 Режимы движения жидкостей. Критерий О. Рейнольдса Наблюдения показывают, что в природе существуют два различных вида движения жидкости: слоистое, упорядоченное или ламинарное движение, при котором отдельные слои жидкости скользят друг относительно друга, не смешиваясь между собой, Ламинарный режим для воды и воздуха возможен лишь при их движении в трубах очень малого диаметра. Более вязкие жидкости, например масла, могут двигаться ламинарно даже в трубах значительного диаметра. неупорядоченное, так называемое турбулентное движение, когда частицы жидкости движутся по сложным, все время изменяющимся траекториям и в жидкости происходит интенсивное перемешивание. Уже давно было известно, что вязкие жидкости (масла) движутся большей частью упорядоченно, а маловязкие жидкости (вода, воздух) почти всегда неупорядоченно. Ясность в вопрос о том, как именно будет происходить движение жидкости в тех или иных условиях, была внесена в 1883 г. в результате опытов английского физика О. Рейнольдса.

5 О. Рейнольдс установил общие условия, при которых возможны существование ламинарного и турбулентного режима движения жидкости и переход от одного режима к другому. Оказалось, что состояние (режим) потока жидкости в трубе зависит от величины безразмерного числа, которое учитывает основные факторы, определяющие это движение: среднюю скорость v, диаметр трубы d, плотность жидкости ρ и ее абсолютную вязкость μ. Это число (позже ему было присвоено название числа Рейнольдса) имеет вид:

6 Величина d в числе Рейнольдса может быть заменена любым линейным параметром, связанным с условиями течения или обтекания (диаметр трубы, диаметр падающего в жидкости шара, длина обтекаемой жидкостью пластинки и др.). Значение числа Рейнольдса, при котором происходит переход от ламинарного движения к турбулентному, называют критическим числом Рейнольдса и обозначают Rе кр.

Rе кр режим движения является турбулентным, при Rе Rе кр режим движения является турбулентным, при Rе 7 При Rе > Rе кр режим движения является турбулентным, при Rе Rе кр режим движения является турбулентным, при Rе Rе кр режим движения является турбулентным, при Rе Rе кр режим движения является турбулентным, при Rе Rе кр режим движения является турбулентным, при Rе

8 Вопрос о неустойчивости ламинарного движения и его переходе в турбулентное, а также о величине критического числа Рейнольдса подвергся тщательному теоретическому и экспериментальному изучению, но до сих пор еще уточняется. Наиболее часто в расчетах принимают для критического числа Рейнольдса значение Rе кр = 2300, отвечающее переходу движения жидкости из турбулентного в ламинарное; при переходе движения из ламинарного в турбулентное критическое число Рейнольдса имеет большую величину (для хорошо закругленного плавного входа оно может быть доведено до ).

9 Проведенные исследования показывают также, что критическое значение числа Рейнольдса увеличивается в сужающихся трубах и уменьшается в расширяющихся. Это можно объяснить тем, что при ускорении движения частиц жидкости в сужающихся трубах их тенденция к поперечному перемешиванию уменьшается, а при замедленном течении в расширяющихся трубах усиливается. По критическому значению числа Рейнольдса легко можно найти также критическую скорость, т.е. скорость, ниже которой всегда будет иметь место ламинарное движения жидкости:

10 Общее выражение для потерь напора на трение при равномерном движении жидкости в трубах Найдем общее выражение для потерь напора на трение при равномерном движении жидкости в трубах, справедливое как для ламинарного, так и для турбулентного режимов. Рассмотрим равномерное течение жидкости в трубе постоянного диаметра. Выделим два сечения 1 и 2. Потерю напора между этими сечениями определим из уравнения Бернулли: Из этого уравнения найдем величину потерянной энергии h тр Выражение называют уравнением равномерного движения жидкости в трубопроводах.

11 Турбулентное равномерное движение жидкости в трубах. При равномерном движении в трубах потери напора на трение по длине h л как при турбулентном, так и при ламинарном движении определяют для круглых труб по формуле Дарси- Вейсбаха: для труб любой формы сечения по формуле где λ – коэффициент гидравлического трения (безразмерный)

12 Рис. 1. График Никурадзе: I — линия ламинарного движения; II – линия гидравлически гладких труб; III – линии вполне шероховатых труб

13 Трубы, в которых коэффициент гидравличес- кого трения λ не зависит от вязкости жидкости (числа Рейнольдса), а зависит только от относительной шероховатости, называют вполне шероховатыми. Трубы же, в которых коэффициент λ вовсе не зависит от шероховатости стенок, а зависит только от числа Рейнольдса, называют гидравлически гладкими. Из графика Никурадзе видно, что одна и та же труба в одних условиях может быть гидравлически гладкой, а в других – вполне шероховатой. Область движения, в которой λ зависит и от Rе, и от k/d, называют переходной (область смешанного трения).

Читайте также:  Эскизы скамеек из профильной трубы

14 Полученным результатам можно дать следующее физическое истолкование. При малых числах Рейнольдса жидкость обтекает выступы шероховатости без образования и отрыва вихрей благодаря значительному влиянию вязкости жидкости; свойства поверхности стенок труб не оказывают при этом влияния на сопротивление и кривые λ = f (Rе) совпадают с прямой II (для гладких труб). Когда же с увеличением скорости (т.е. числа Рейнольдса) от бугорков шероховатости начинают отрываться вихри, то свойства поверхности уже оказывают влияние на сопротивление и кривые λ = f (Rе) отклоняются от линии гладкого трения.

15 В результате опытов сопротивлений трубопроводов были предложены различные эмпирические формулы для определения коэффициента гидравлического трения λ. Для гидравлически гладких труб широкое распространение получила формула Блазиуса

16 Для полиэтиленовых водопроводных труб, обычно работающих в области гидравлически гладких труб, применяют формулу Ф.А. Шевелева Для вполне шероховатых труб применяют формулу Б.Л. Шифринсона:

17 Ламинарное течение. При ламинарном течении в круглых трубах коэффициент гидравлического трения вычисляют по формуле λ = 64 / Rе для труб любой формы сечения – λ = А / Rе где А – коэффициент, численное значение которого зависит от формы поперечного сечения трубы.

18 число Рейнольдса дляламинарного режима определяется по формуле где Значения коэффициента формы А и эквивалентного диаметра d э для труб с различной формой поперечного сечения справочные данные. зависимость для определения потерь напора по длине при ламинарном движении в круглых трубах в виде Эта формула получила название формулы Пуазейля

19 Местные гидравлические сопротивления Местные потери напора обусловливаются преодолением местных сопротивлений, создаваемых фасонными частями, арматурой и прочим оборудованием трубопроводных сетей. Местные сопротивления вызывают изменение величины или направления скорости движения жидкости на отдельных участках трубопровода, что связано с появлением дополнительных потерь напора. Движение в трубопроводе при наличии местных сопротивлений является неравномерным. Потери напора в местных сопротивлениях h м (местные потери напора) вычисляют по формуле Вейсбаха: где v – средняя скорость в сечении, как правило, расположенном ниже по течению за данным сопротивлением; ζ – безразмерный коэффициент местного сопротивления.

20 Потери давления Δр м : Значения коэффициентов местных сопротивлений зависят от конфигурации местного сопротивления и режима потока, подходящего к сопротивлению; этот режим определяется коэффициентом гидравлического трения λ подходящего потока, т.е. числом Рейнольдса и относительной шероховатостью.

21 Внезапное расширение трубопровода Потери напора при внезапном расширении трубопровода находят по формуле Борда: где v 1 и v 2 – средние скорости течения соответственно до и после расширения. Коэффициенты местного сопротивления определяются выражениями (справочные даны): где ω 1 и ω 2 – площади сечений трубопровода соответственно до и после расширения.

22 Внезапное сужение трубопровода Коэффициент местного сопротивления при внезапном сужении где ε – коэффициент сжатия струи, представляющий собой отношение площади сечения сжатой струи в узком трубопроводе ω сж к площади сечения узкой трубы ω 2 ε = ω сж / ω 2 Коэффициент сжатия струи ε зависит от степени сжатия потока n = ω 2 / ω 1 и может быть найден по формуле А.Д. Альтшуля:

23 Диафрагма на трубопроводе Коэффициент местного сопротивления диафрагмы, расположенной внутри трубы постоянного сечения (отнесенный к сечению трубопровода), где n диафр = ω 0 / ω – отношение площади отверстия диафрагмы ω0 к площади сечения трубы ω Для диафрагмы, расположенной на выходе в трубопровод другого диаметра, коэффициент сопротивления, отнесенный к сечению узкого трубопровода где m = ω 2 / ω 1, n диафр = ω 0 / ω 1

24 Вход в трубу из резервуара Для коэффициента сопротивления следует принимать следующие значения: при острых кромках ξ вх = 0,4 – 0,5; при закругленных кромках ξ вх = 0,2; при весьма плавном входе ξ вх = 0,05.

25 Выход из трубы Коэффициент сопротивления ξ вых, отнесенный к сечению трубы При выходе из трубы через диафрагму в конце трубопровода

26 Сварные стыки на трубопроводах Коэффициент сопротивления стыка определяется как: где δ – эквивалентная высота сварного стыка: для стыков с подкладными кольцами δ = 5 мм; для стыков электродуговой и контактной сварки δ = 3 мм. Возрастание сопротивления, вызываемое стыками, можно определить по формуле где К = λ 1 / λ – относительное увеличение сопротивления трубопровода (отношение сопротивления трубопровода со стыками к сопротивлению трубопровода без стыков); l – расстояние между стыками (длина труб).

27 Потери напора при изменении направления потока Постепенное расширение трубопровода Коэффициент сопротивления для конически расходящихся переходных конусов (диффузоров) зависит от угла конусности и соотношения диаметров. Для коротких конусов коэффициент сопротивления, отнесенный к более широкому сечению, можно найти по формуле: где Кп.р – коэффициент смягчения при постепенном расширении, зависящий от угла конусности α Для длинных конусов нужно учитывать также потери по длине.

28 Постепенное сужение трубопровода Коэффициент сопротивления для сходящихся переходных конусов (конфузоров) зависит от угла конусности и соотношения диаметров. Для коротких конусов где К пс – коэффициент смягчения при постепенном сужении, зависящий от угла конусности α;

29 Резкий поворот трубы круглого поперечного сечения на угол α. Коэффициент сопротивления можно найти по формуле: где ξ 90 – значение коэффициента сопротивления для угла 90˚

30 Плавный поворот трубы круглого поперечного сечения (закругленное колено, отвод). Коэффициент сопротивления Коэффициент ξ 90 определяется по формуле А.Д. Альтшуля: где d – диаметр трубопровода; R – радиус закругления.

31 Потери напора в запорных устройствах трубопроводов Теоретические значения коэффициента сопротивления для задвижки где ω 0 – площадь сечения, не стесненная запорным приспособлением; ω – площадь сечения трубы. Значения коэффициентов местных сопротивлений для некоторых запорных устройств (задвижка, вентиль, дроссель, кран и др.) приведены в справочных данных.

32 Местные потери в трубах при малых числах Рейнольдса Приведенные выше формулы относятся к турбулентному течению с большими числами Рейнольдса, когда влияние вязкости жидкости проявляет себя лишь в слабой степени. При движении жидкости с малыми числами Рейнольдса коэффициенты местных сопротивлений зависят не только от геометрических характеристик сопротивления, но и от числа Рейнольдса и могут быть при ориентировочных расчетах найдены по формуле А.Д. Альтшуля: где ξкв – значение коэффициента местного сопротивления в квадратичной области; Rе – число Рейнольдса, отнесенное к нестесненному сечению трубопровода. Значения параметров А и ξкв для местных сопротивлений табличные значения.

33 Задачи 1. Горизонтальная труба диаметром d 1 = 0,1 м внезапно переходит в трубу диаметром d 2 = 0,15 м. Проходящий расход воды Q = 0,03 м3/с. Требуется определить: а) потери напора при внезапном расширении трубы; б) разность давлений в обеих трубах; в) потери напора и разность давлений для случая, когда вода будет течь в противоположном направлении (т.е. из широкой трубы в узкую); г) разность давлений при постепенном расширении трубы (считая потери напора пренебрежимо малыми).

Источник

Adblock
detector