V tomto článku vyřešíme problém tlakové ztráty v potrubí. Tento článek vám pomůže pochopit, jak vzniká odpor vůči proudění. Pomocí reálných čísel popíšu algoritmus, jak toho dosáhnout. Používáme základní vzorce.
Podívejme se na jednoduchý příklad s potrubím, jak můžete vidět na obrázku na začátku potrubí je čerpadlo, pak je tam manometr, 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 kohoutek. Toto schéma je poměrně jednoduché a pokusím se uvést příklady. A tak začneme.
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 tlakoměry. Řekněme, že máme zhruba 0 MPa, což je jedna atmosféra. To znamená, že naše tlaková ztráta po délce je 1 MPa. Upozorňujeme, že ztrátu tlaku můžeme indikovat ve dvou veličinách, a to hydrostatickým tlakem, který je 0 MPa, a výškou hlavy 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 použití tlakoměrů na potrubí. Vědci pro nás připravili úžasné vzorce a obrázky, které se nám budou hodit.
Existuje dobrý vzorec, který umožňuje vypočítat tlakovou ztrátu po délce potrubí.
| ztráta h-hlavy se zde měří v metrech. λ-koeficient hydraulického tření se zjistí pomocí doplňkových vzorců, které popíšu níže. L-délka potrubí se měří v metrech. D je vnitřní průměr trubky, to znamená průměr toku tekutiny. Musí být do vzorce vloženo v metrech. V je rychlost průtoku tekutiny. Měřeno v [metr/sekunda]. g-gravitační zrychlení je 9 m/s81 |
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 kapaliny. Měřeno [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, který se nachází ve speciálních tabulkách. |
Dále najdeme vzorec pro zjištění koeficientu hydraulického tření z 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 ve vzorcích různé typy [mm] s [m].
d je vnitřní průměr trubky, to znamená průměr toku tekutiny.
Také bych rád poznamenal, že takové hodnoty drsnosti mohou být absolutní a relativní, nebo dokonce mít 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. Ekvivalent znamená průměrnou výšku drsnosti.
V některých buňkách tabulky jsou uvedeny dva vzorce, které můžete vypočítat pomocí libovolného vybraného, dávají téměř 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 zvyšuje tlaková ztráta. Navíc se nezvyšují proporcionálně, ale kvadraticky. To naznačuje, že jednotkové zvýšení průtoku neodpovídá nákladům na tlakovou ztrátu. To znamená, že není ekonomicky proveditelné mít vysoký průtok tekutiny v potrubí. Proto může být levnější zvětšit průměr průtoku. V dalších článcích určitě popíšu, jak vypočítat, jaký průměr potřebujeme.
Tabulka: (ekvivalentní drsnost)
Kdo má zájem vědět (Ekvivalent 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 skutečnost, že se na vnitřních strojích na trubky časem tvoří plak, který zvyšuje drsnost trubek. Mějte tedy na paměti, že tlaková ztráta se časem zvyšuje.
Tabulka: (Kinematická viskozita vody)
Jak je z grafu patrné, s rostoucí teplotou klesá kinematická viskozita, což znamená, že klesá odpor proti pohybu vody. To znamená, že při průtoku horké vody bude „tlaková ztráta“ menší než při průtoku studené vody. Pokud bydlíte v bytových domech, budete-li dávat pozor, rychlost a tlak teplé vody je vždy vyšší než tlak studené vody. Existují výjimky, ale ve většině případů je to pravda. 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=2 m3/s L=900m t = 16 °C Kapalina: H2O Najít: h-? |
Řešení: Nejprve najděte průtok v potrubí pomocí vzorce:
Tady ω — plocha průřezu toku. Nalezeno podle vzorce:
V=Q/ω=2/0, 19625=10, 19 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 Převzato z tabulky. Pro vodu o teplotě 0°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 problému přičíst výšku (v metrech) k tlakové ztrátě. Pokud jde potrubí z kopce, pak je nutné odečíst výšku.
Podívali jsme se na tlakovou ztrátu po délce potrubí, existují také lokální odpory ve formě zúžení a závitů, které také ovlivňují tlakovou ztrátu. Budou popsány v mých dalších článcích. A určitě připravím článek o tom, jak vybrat čerpadlo podle tlaku, aby splňovalo požadavky na průtok kapaliny v závislosti na tlakových ztrátách. Pokud něco není jasné, napište do komentářů, určitě odpovím!
Abychom ručně nepočítali veškerou matematiku, připravil jsem speciální program:
Подписаться на рассылку
Zanechte svůj e-mail a my vám na něj zašleme nové zajímavé články a videa o výpočtech zásobování vodou a vytápění
