Эквивалентный диаметр при расчете трубопроводов

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Эквивалентный диаметр при расчете трубопроводов

Эквивалентный диаметр используется при расчете трубопроводов нецилиндрической формы (овальные, прямоугольные) и соответствует диаметру круглого трубопровода, создающего аналогичные потери на трение, что и имеющийся трубопровод нецилиндрической формы, при одинаковой их длине. Существуют разнообразные формулы расчета эквивалентного диаметра для различных геометрических форм трубопроводов, но в общем случае применяется следующая формула:

dэ = 4F/P

d_э – эквивалентный диаметр трубопровода, м; F – площадь поперечного сечения трубопровода, м; Р – внутренний периметр поперечного сечения трубопровода, м.

Очевидно, что для трубопровода цилиндрической формы эквивалентный и внутренний диаметры будут совпадать. В случае открытых каналов формула расчета эквивалентного диаметра меняется:

d_э = 4F/P_с

d_Э – эквивалентный диаметр канала, м; F – площадь поперечного сечения потока жидкости, м; Р_с – смоченный периметр, м.

Смоченным периметром называют длину линии соприкосновения потока со стенками канала или трубы, ограничивающими этот поток.

Рис. 1.2 Форма смоченного периметра для различных типов каналов

Местные сопротивления создаются различными элементами трубопровода, в которых поток перекачиваемой среды подвергается резким деформациям с изменением направления, скорости или образованием завихрений. Это могут быть задвижки, вентиля, повороты трубопровода, развилки и т.п.

Потери напора в местном сопротивлении рассчитываются следующим образом:

H_мс=ζ_мс·[w²/(2g)]

H_МС – потери напора в местном сопротивлении, м; w²/(2g) – скоростной напор, м; ζ_МС – коэффициент местного сопротивления; w – скорость потока, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с²

Как видно из формулы, потери напора в местном сопротивлении зависят только от скорости и от коэффициента местного сопротивления, значения которого для упрощения расчета сведены в таблицы для различных видов местных сопротивлений.

Коэффициенты местных сопротивлений в подавляющем большинстве случаев не зависят от скорости потока перекачиваемой среды и определяются в зависимости от характеристик самого местного сопротивления.

Начальные и конечные участки трубы

Вход из трубы

Выход из трубы

Острые края

Закругленные края

0,5

0,2

Плавный отвод трубы

Коэффициент сопротивления получается перемножением двух величин K1 и К2

К1 зависит от угла изменения потока

Угол

К1

0,31

0,45

0,60

0,78

1,00

1,13

1,20

1,28

1,40

К2 зависит от радиуса поворота R и внутреннего диаметра трубы d

R/d

K2

0,21

0,15

0,11

0,09

0,06

0,04

0,03

Колено (угол 90°)

Диаметр трубы, мм

12,5

Более 50

Коэффициент местного сопр.

2,2

1,6

1,1

1,1

Нормальный вентиль (полное открытие)

Диаметр трубы, мм

Коэффициент местного сопр.

10,8

8,0

4,9

4,0

4,1

4,4

4,7

5,1

5,5

Прямоточный вентиль (полное открытие)

При Re > 3·105

Диаметр трубы, мм

Коэффициент местного сопр.

1,04

0,85

0,79

0,65

0,6

0,5

0,42

0,36

0,3

При Re < 3·105 (соответствующий коэффициент местного сопротивления помножается на коэффициент k, значение которого зависит от числа Рейнольдса)

Re

5 000

10 000

20 000

50 000

100 000

200 000

k

1,4

1,07

0,94

0,88

0,91

0,93

Внезапное расширение трубопровода

Re

F 1/F2

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

3,1

3,1

3,1

3,1

3,1

3,1

1,7

1,4

1,2

1,1

0,9

0,8

1 000

2,0

1,6

1,3

1,05

0,9

0,6

3 000

1,0

0,7

0,6

0,4

0,3

0,2

3 500 и более

0,81

0,64

0,5

0,36

0,25

0,16

В таблице:
F1 – меньшее из сечений трубопровода
F2 – большее из сечений трубопровода
Re – число Рейнольдса

Внезапное сужение трубопровода

Re

F1/F2

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

1,3

1,2

1,1

1,0

0,9

0,8

1 000

0,64

0,5

0,44

0,35

0,3

0,24

10 000

0,5

0,4

0,35

0,3

0,25

0,2

100 000 и более

0,45

0,4

0,35

0,3

0,25

0,2

В таблице:
F1 – меньшее из сечений трубопровода
F2 – большее из сечений трубопровода
Re – число Рейнольдса

Суммируя приведенные выше уравнения, получаем общее уравнение для расчета напора насоса:

H_об = H_Т+H_МС = (λ·l)/d_э·[w²/(2g)]+∑ζ_МС·[w²/(2g)] = ((λ·l)/d_э+∑ζ_МС)·[w²/(2g)]

∑ζ_МС – сумма всех коэффициентов местных сопротивлений

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?