Vandens srauto priklausomybė nuo slėgio ir skersmens. Dujotiekio talpa: apie kompleksą paprasta

Hidraulinis skaičiavimas rengiant dujotiekio projektą, siekiama nustatyti vamzdžio skersmenį ir nešiklio srauto slėgio kritimą. Šios rūšies Skaičiavimas atliekamas atsižvelgiant į linijos gamyboje naudojamos konstrukcinės medžiagos ypatybes, vamzdynų sistemą sudarančių elementų tipą ir skaičių (tiesios atkarpos, jungtys, perėjimai, posūkiai ir kt.), eksploatacines savybes, fizinės ir cheminės savybės darbo aplinka.

Daugiametis Praktinė patirtis vamzdynų sistemų eksploatavimas parodė, kad vamzdžiai, turintys apskrito pjūvio, turi tam tikrų pranašumų, palyginti su vamzdynais, kurie turi skersinis pjūvis bet kokia kita geometrinė figūra:

• minimalus perimetro ir skerspjūvio ploto santykis, t.y. vienodais pajėgumais, užtikrinti nešiklio suvartojimą, izoliacijos išlaidas ir apsauginės medžiagos gaminant vamzdžius, kurių skerspjūvis yra apskritimo formos, bus minimalus;
• apvalus skerspjūvis yra naudingiausias judant skystai ar dujinei terpei hidrodinamikos požiūriu, pasiekiama minimali nešiklio trintis į vamzdžio sieneles;
• apskritimo formos pjūvio forma yra maksimaliai atspari išorinių ir vidinių įtempių poveikiui;
• vamzdžių gamybos procesas apvali forma palyginti paprastas ir prieinamas.

Vamzdžių parinkimas pagal skersmenį ir medžiagą atliekamas remiantis nurodytu dizaino reikalavimaiį konkretų technologinis procesas... Šiuo metu vamzdyno elementai yra standartizuoti ir unifikuoti pagal skersmenį. Apibrėžiamasis parametras renkantis vamzdžio skersmenį yra leistinas darbinis slėgis kuriame bus eksploatuojamas šis dujotiekis.

Pagrindiniai dujotiekį apibūdinantys parametrai yra šie:

• sąlyginis (vardinis) skersmuo - D N;
• vardinis slėgis - P N;
• darbinis leistinas (perteklinis) slėgis;
• vamzdyno medžiaga, linijinis plėtimasis, terminis linijinis plėtimasis;
• darbo aplinkos fizinės ir cheminės savybės;
• įranga vamzdynų sistema(lenkimai, jungtys, plėtimosi kompensavimo elementai ir kt.);
• vamzdynų izoliacinės medžiagos.

Vardinis dujotiekio skersmuo (praėjimas) (D N) Tai sąlyginė bematė vertė, apibūdinanti vamzdžio pralaidumą, maždaug lygi jo vidiniam skersmeniui. Į šį parametrą atsižvelgiama koreguojant susijusius dujotiekio gaminius (vamzdžius, posūkius, jungiamąsias detales ir kt.).

Vardinis skersmuo gali būti nuo 3 iki 4000 ir yra nurodytas: 80 DN.

Nominalus praėjimas pagal skaitmeninį apibrėžimą maždaug atitinka tikrąjį tam tikrų dujotiekio atkarpų skersmenį. Skaitmeniškai jis pasirenkamas taip, kad pralaidumas vamzdis pakyla 60-100% pereinant nuo ankstesnio vardinio dydžio prie kito.Vardinis skersmuo parenkamas pagal vamzdyno vidinio skersmens reikšmę. Tai vertė, kuri yra arčiausiai tikrojo paties vamzdžio skersmens.

Nominalus slėgis (PN) Tai bematė vertė, apibūdinanti maksimalų darbinės terpės slėgį tam tikro skersmens vamzdyje, kuriam esant galimas ilgalaikis dujotiekio veikimas 20 ° C temperatūroje.

Slėgio reitingai buvo nustatyti remiantis ilgamete praktika ir eksploatavimo patirtimi: nuo 1 iki 6300.

Nurodytų charakteristikų vamzdyno vardinis slėgis nustatomas pagal slėgį, artimiausią jame sukurtam faktiniam slėgiui. Tuo pačiu metu visi vamzdynų priedai tam tikros linijos slėgis turi atitikti tą patį slėgį. Vamzdžio sienelės storis apskaičiuojamas atsižvelgiant į vardinio slėgio vertę.

Pagrindiniai hidraulinio skaičiavimo principai

Darbo terpė (skystis, dujos, garai), nešama projektuojamu dujotiekiu, dėl savo specialios fizinės ir cheminės savybės nustato terpės srauto pobūdį tam tikrame dujotiekyje. Vienas iš pagrindinių darbo terpę apibūdinančių rodiklių yra dinaminis klampumas, kuriam būdingas dinaminės klampos koeficientas – μ.

Inžinierius-fizikas Osborne'as Reynoldsas (Airija), tyrinėjęs įvairių terpių srautą, 1880 m. atliko daugybę bandymų, kurių rezultatas buvo Reinoldso kriterijaus (Re) samprata - bedimensis dydis, apibūdinantis prigimtį. skysčio srauto vamzdyje. Šis kriterijus apskaičiuojamas pagal formulę:

Reinoldso kriterijus (Re) suteikia supratimą apie inercinių jėgų ir klampių trinties jėgų santykį skysčio sraute. Kriterijaus reikšmė apibūdina šių jėgų santykio pokytį, o tai, savo ruožtu, turi įtakos nešiklio srauto dujotiekyje pobūdžiui. Priklausomai nuo šio kriterijaus vertės, įprasta išskirti šiuos skystojo nešiklio tekėjimo vamzdyje būdus:

• laminarinis srautas (Re<2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
• pereinamasis režimas (2300
• turbulentinis srautas (Re> 4000) yra stabilus režimas, kai kiekviename atskirame srauto taške keičiasi jo kryptis ir greitis, o tai galiausiai lemia srauto greičio išlyginimą vamzdžio tūryje.

Reynoldso kriterijus priklauso nuo slėgio, su kuriuo siurblys siurbia skystį, nešiklio klampumo darbinėje temperatūroje ir naudojamo vamzdžio geometrinių matmenų (d, ilgis). Šis kriterijus yra skysčio srauto panašumo parametras, todėl jį naudojant galima imituoti realų technologinį procesą sumažintu mastu, kuris patogus bandymams ir eksperimentams.

Atliekant skaičiavimus ir skaičiavimus pagal lygtis, kai kurie iš nurodytų nežinomų dydžių gali būti paimti iš specialių informacinių šaltinių. Profesorius, technikos mokslų daktaras F. A. Ševelevas sukūrė daugybę lentelių, leidžiančių tiksliai apskaičiuoti vamzdžio pralaidumą. Lentelėse pateikiamos parametrų reikšmės, apibūdinančios patį dujotiekį (matmenys, medžiagos), ir jų ryšys su fizikinėmis ir cheminėmis nešiklio savybėmis. Be to, literatūroje yra apytikslių skysčio, garų, dujų srauto įvairių sekcijų vamzdyje greičių verčių lentelė.

Optimalaus vamzdyno skersmens parinkimas

Optimalaus vamzdyno skersmens nustatymas yra sudėtinga gamybos problema, kurios sprendimas priklauso nuo įvairių tarpusavyje susijusių sąlygų (techninių ir ekonominių, darbinės terpės ir vamzdyno medžiagos charakteristikų, technologinių parametrų ir kt.) visumos. Pavyzdžiui, padidėjus siurbiamo srauto greičiui, sumažėja vamzdžio skersmuo, o tai užtikrina proceso sąlygų nurodytą nešiklio srautą, o tai reiškia, kad sumažėja medžiagų sąnaudos, sumažėja sąnaudos. dujotiekio įrengimo ir remonto darbai ir kt. Kita vertus, padidėjus srautui prarandama aukštis, o tai reikalauja papildomų energijos ir finansinių išlaidų tam tikram nešiklio tūriui pumpuoti.

Optimalaus vamzdyno skersmens vertė apskaičiuojama pagal transformuotą srauto tęstinumo lygtį, atsižvelgiant į nurodytą nešiklio srautą:

Hidrauliniame skaičiavime siurbiamo skysčio srautas dažniausiai nustatomas pagal problemos sąlygas. Persiurbiamos terpės debito vertė nustatoma pagal duotosios terpės savybes ir atitinkamus atskaitos duomenis (žr. lentelę).

Transformuota srauto tęstinumo lygtis, skirta vamzdžio darbiniam skersmeniui apskaičiuoti, yra tokia:

Galvos kritimo ir hidraulinio pasipriešinimo skaičiavimas

Į bendrus skysčio slėgio nuostolius įeina nuostoliai, atsirandantys dėl visų kliūčių įveikimo srautu: siurblių, sifonų, vožtuvų, alkūnių, posūkių, lygio skirtumų srauto metu vamzdynu, esančiu kampu, ir kt. Atsižvelgiama į nuostolius dėl vietinio atsparumo dėl naudojamų medžiagų savybių.

Kitas svarbus veiksnys, turintis įtakos slėgio praradimui, yra judančios srovės trintis į dujotiekio sieneles, kuriai būdingas hidraulinio pasipriešinimo koeficientas.

Hidraulinio pasipriešinimo koeficiento λ reikšmė priklauso nuo tekėjimo režimo ir dujotiekio sienelės medžiagos šiurkštumo. Šiurkštumas suprantamas kaip vamzdžio vidinio paviršiaus defektai ir nelygumai. Jis gali būti absoliutus arba santykinis. Šiurkštumas yra skirtingos formos ir netolygus vamzdžio paviršiaus plote. Todėl skaičiavimuose naudojama vidutinio šiurkštumo sąvoka su pataisos koeficientu (k1). Ši charakteristika konkrečiam dujotiekiui priklauso nuo medžiagos, jo eksploatavimo trukmės, įvairių korozijos defektų buvimo ir kitų priežasčių. Aukščiau aptartos vertės yra tik informacinės.

Kiekybinis ryšys tarp trinties koeficiento, Reinoldso skaičiaus ir šiurkštumo nustatomas pagal Mūdio diagramą.

Turbulentinio srauto trinties koeficientui apskaičiuoti taip pat naudojama Colebrook-White lygtis, kurią naudojant galima vizualizuoti grafines priklausomybes, pagal kurias nustatomas trinties koeficientas:

Skaičiavimuose naudojamos kitos lygtys apytiksliai trinties slėgio nuostoliams apskaičiuoti. Viena patogiausių ir dažniausiai naudojamų šiuo atveju yra Darcy-Weisbach formulė. Trinties slėgio nuostoliai yra laikomi skysčio greičio nuo vamzdžio pasipriešinimo iki skysčio judėjimo funkcija, išreikšta vamzdžio sienelės paviršiaus šiurkštumo verte:

Slėgio nuostoliai dėl vandens trinties apskaičiuojami pagal Hazen-Williams formulę:

Slėgio nuostolių skaičiavimas

Darbinis slėgis vamzdyne yra didesnis perteklinis slėgis, kuriam esant užtikrinamas nurodytas technologinio proceso režimas. Apskaičiuojant atstumą tarp terpę siurbiančių siurblių ir gamybinį pajėgumą, lemia minimalios ir didžiausios slėgio reikšmės, taip pat fizikinės ir cheminės darbo terpės savybės.

Slėgio kritimo vamzdyne nuostolių apskaičiavimas atliekamas pagal lygtį:

Dujotiekio hidraulinio skaičiavimo uždavinių pavyzdžiai su sprendimais

1 problema

Vanduo į aparatą pumpuojamas 2,2 baro slėgiu horizontaliu 24 mm efektyvaus skersmens vamzdynu iš atviros saugyklos. Atstumas iki aparato yra 32 m Debitas nustatytas 80 m 3 / val. Bendras aukštis 20 m. Numatomas trinties koeficientas 0,028.

Apskaičiuokite skysčio slėgio nuostolius vietinėms varžoms šiame vamzdyne.

Pradiniai duomenys:

Sąnaudos Q = 80 m 3 / h = 80 1/3600 = 0,022 m 3 / s;

efektyvusis skersmuo d = 24 mm;

vamzdžio ilgis l = 32 m;

trinties koeficientas λ = 0,028;

slėgis aparate P = 2,2 bar = 2,2 · 10 5 Pa;

bendra galva Н = 20 m.

Problemos sprendimas:

Vandens judėjimo srautas dujotiekyje apskaičiuojamas naudojant modifikuotą lygtį:

w = (4 Q) / (π d 2) = ((4 0,022) / (3,14 2)) = 48,66 m / s

Skysčio slėgio trinties praradimas vamzdyne nustatomas pagal lygtį:

H Т = (λ · l) / (d ·) = (0,028 · 32) / (0,024 · 2) / (2 · 9,81) = 0,31 m

Bendras nešiklio galvos nuostolis apskaičiuojamas pagal lygtį ir yra:

h p = H - [(p 2 -p 1) / (ρ · g)] - H g = 20 - [(2,2-1) · 10 5) / (1000 · 9,81)] - 0 = 7,76 m

Vietinio pasipriešinimo galvos nuostolis nustatomas kaip skirtumas:

7,76 - 0,31 = 7,45 m

Atsakymas: vandens slėgio nuostolis vietinėms varžoms yra 7,45 m.

2 užduotis

Vanduo horizontaliu vamzdynu transportuojamas išcentriniu siurbliu. Srautas vamzdyje juda 2,0 m/s greičiu. Bendra galva yra 8 m.

Raskite minimalų tiesaus vamzdyno ilgį su vienu vožtuvu centre. Vanduo imamas iš atviros saugyklos. Iš vamzdžio vanduo gravitacijos būdu pilamas į kitą indą. Darbinis vamzdyno skersmuo 0,1 m Santykinis šiurkštumas imamas lygus 4 · 10 -5.

Pradiniai duomenys:

Skysčio srautas W = 2,0 m / s;

vamzdžio skersmuo d = 100 mm;

bendras aukštis Н = 8 m;

santykinis šiurkštumas 4 · 10 -5.

Problemos sprendimas:

Remiantis etaloniniais duomenimis 0,1 m skersmens vamzdyje, vožtuvo ir išleidimo iš vamzdžio vietinių varžų koeficientai yra atitinkamai 4,1 ir 1.

Greičio galvos vertė nustatoma pagal santykį:

w 2 / (2 g) = 2,0 2 / (2 9,81) = 0,204 m

Vandens slėgio praradimas vietinėms varžoms bus toks:

∑ζ MS · = (4,1 + 1) · 0,204 = 1,04 m

Bendrieji nešiklio slėgio nuostoliai dėl trinties pasipriešinimo ir vietinių varžų apskaičiuojami pagal siurblio bendro slėgio lygtį (geometrinis aukštis Hg pagal uždavinio sąlygas lygus 0):

h p = H - (p 2 -p 1) / (ρ g) - = 8 - ((1-1) 10 5) / (1000 9,81) - 0 = 8 m

Dėl to nešiklio trinties nuostoliai bus tokie:

8-1,04 = 6,96 m

Apskaičiuokime Reinoldso skaičiaus reikšmę pateiktoms tekėjimo sąlygoms (vandens dinaminė klampa 1 · 10 -3 Pa · s, vandens tankis 1000 kg / m 3):

Re = (w d ρ) / μ = (2,0 0,1 1000) / (1 10 -3) = 200 000

Pagal apskaičiuotą Re vertę, be to, 2320 Lt

λ = 0,316 / Re 0,25 = 0,316 / 200 000 0,25 = 0,015

Transformuokime lygtį ir iš trinties slėgio nuostolių skaičiavimo formulės suraskime reikiamą dujotiekio ilgį:

l = (H apie d) / (λ) = (6,96 0,1) / (0,016 0,204) = 213,235 m

Atsakymas: reikalingas vamzdyno ilgis – 213,235 m.

3 problema

Gamyboje vanduo transportuojamas esant 40 ° C darbinei temperatūrai, kai gamybos srautas yra Q = 18 m 3 / val. Tiesus vamzdyno ilgis l = 26 m, medžiaga - plienas. Plieno absoliutus šiurkštumas (ε) yra paimtas pagal atskaitos šaltinius ir yra 50 mikronų. Koks bus plieninio vamzdžio skersmuo, jei slėgio kritimas šioje atkarpoje neviršija Δp = 0,01 MPa (ΔH = 1,2 m vandeniui)? Manoma, kad trinties koeficientas yra 0,026.

Pradiniai duomenys:

Sąnaudos Q = 18 m 3 / val. = 0,005 m 3 / s;

dujotiekio ilgis l = 26 m;

vandeniui ρ = ​​1000 kg / m 3, μ = 653,3 · 10 -6 Pa · s (esant T = 40 ° C);

plieninio vamzdžio šiurkštumas ε = 50 mikronų;

trinties koeficientas λ = 0,026;

Δp = 0,01 MPa;

Problemos sprendimas:

Naudodami tęstinumo lygties W = Q / F formą ir srauto ploto lygtį F = (π · d²) / 4, transformuojame Darcy - Weisbach išraišką:

∆H = λ · l / d · W² / (2 · g) = λ · l / d · Q² / (2 · g · F²) = λ · [(l · Q²) / (2 · d · g · [ (π · d²) / 4] ²)] = = (8 · l · Q²) / (g · π²) · λ / d 5 = (8 · 26 · 0,005²) / (9,81 · 3,14²) · Λ / d 5 = 5,376 · 10 -5 · λ / d 5

Išreikškime skersmenį:

d 5 = (5,376 · 10 -5 · λ) / ∆H = (5,376 · 10 -5 · 0,026) / 1,2 = 1,16 · 10 -6

d = 5 √1,16 · 10 -6 = 0,065 m.

Atsakymas: optimalus dujotiekio skersmuo yra 0,065 m.

4 problema

Netiksliam skysčiui transportuoti projektuojami du vamzdynai, kurių numatoma talpa Q 1 = 18 m 3 / h ir Q 2 = 34 m 3 / h. Abiejų vamzdynų vamzdžiai turi būti vienodo skersmens.

Nustatykite efektyvų vamzdžio skersmenį d, tinkamą šios užduoties sąlygoms.

Pradiniai duomenys:

Q 1 = 18 m 3 / val.;

Q 2 = 34 m 3 / val.

Problemos sprendimas:

Nustatykime galimą optimalių skersmenų diapazoną projektuojamiems vamzdynams naudodami transformuotą srauto lygties formą:

d = √ (4 Q) / (π W)

Optimalaus srauto reikšmes randame iš atskaitos lentelės duomenų. Nesudėtingo skysčio srautas bus 1,5–3,0 m / s.

Pirmojo vamzdyno, kurio srautas Q 1 = 18 m 3 / h, galimi skersmenys:

d 1min = √ (4 18) / (3600 3,14 1,5) = 0,065 m

d 1max = √ (4 18) / (3600 3,14 3,0) = 0,046 m

Vamzdynui, kurio debitas yra 18 m 3 / h, tinka vamzdžiai, kurių skerspjūvio skersmuo yra nuo 0,046 iki 0,065 m.

Panašiai nustatysime galimas antrojo dujotiekio, kurio srautas Q 2 = 34 m 3 / h, optimalaus skersmens vertes:

d 2min = √ (4 34) / (3600 3,14 1,5) = 0,090 m

d 2max = √ (4 34) / (3600 3,14 3) = 0,063 m

Dujotiekio, kurio debitas yra 34 m 3 / h, galimi optimalūs skersmenys gali būti nuo 0,063 iki 0,090 m.

Dviejų optimalių skersmenų sankirta svyruoja nuo 0,063 m iki 0,065 m.

Atsakymas: dviem vamzdynams tinka 0,063–0,065 m skersmens vamzdžiai.

5 problema

Dujotiekyje, kurio skersmuo 0,15 m, esant T = 40 ° C temperatūrai, vandens srautas juda 100 m 3 / val. Nustatykite vandens srauto tekėjimo vamzdyje režimą.

Duota:

vamzdžio skersmuo d = 0,25 m;

debitas Q = 100 m 3 / val.;

μ = 653,3 · 10 -6 Pa · s (pagal lentelę esant T = 40 ° C);

ρ = 992,2 kg / m 3 (pagal lentelę esant T = 40 ° C).

Problemos sprendimas:

Nešiklio srauto srauto režimas nustatomas pagal Reinoldso skaičiaus (Re) reikšmę. Norėdami apskaičiuoti Re, mes nustatome skysčio srauto greitį vamzdyje (W) naudodami srauto lygtį:

W = Q · 4 / (π · d²) = · = 0,57 m / s

Reinoldso skaičiaus reikšmė nustatoma pagal formulę:

Re = (ρ W d) / μ = (992,2 0,57 0,25) / (653,3 10 -6) = 216422

Kriterijaus Re cr kritinė reikšmė pagal pamatinius duomenis yra 4000. Gauta Re reikšmė didesnė už nurodytą kritinę reikšmę, kuri parodo skysčio srauto turbulentinį pobūdį nurodytomis sąlygomis.

Atsakymas: vandens tėkmės režimas neramus.

Vandens slėgio nuostolių vamzdyne skaičiavimas tai labai paprasta, tada mes išsamiai apsvarstysime skaičiavimo galimybes.

Hidrauliniam dujotiekio skaičiavimui galite naudoti vamzdyno hidraulinio skaičiavimo skaičiuoklė.

Ar jums pasisekė išgręžti šulinį prie pat savo namų? Nuostabu! Dabar galėsite aprūpinti save ir savo namą ar vasarnamį švariu vandeniu, kuris nepriklausys nuo centrinio vandentiekio. Tai reiškia, kad nereikia sezoninio vandens išjungimo ir bėgiojimo su kibirais ir baseinais. Jums tereikia sumontuoti siurblį ir viskas! Šiame straipsnyje mes jums padėsime apskaičiuoti vandens slėgio nuostolius vamzdyne, ir jau turėdami šiuos duomenis galite saugiai nusipirkti siurblį ir pagaliau mėgautis vandeniu iš šulinio.

Iš mokyklos fizikos pamokų aišku, kad vamzdžiais tekantis vanduo bet kokiu atveju patiria pasipriešinimą. Šio pasipriešinimo dydis priklauso nuo srauto greičio, vamzdžio skersmens ir jo vidinio paviršiaus lygumo. Kuo mažesnis pasipriešinimas, tuo mažesnis srautas ir didesnis vamzdžio skersmuo bei lygumas. Vamzdžio lygumas priklauso nuo medžiagos, iš kurios jis pagamintas. Polimeriniai vamzdžiai yra lygesni nei plieniniai vamzdžiai, taip pat jie nerūdija ir, kas svarbu, pigesni už kitas medžiagas, tuo pačiu ir ne prastesnės kokybės. Vanduo pasipriešins judėjimui net visiškai horizontaliame vamzdyje. Tačiau kuo ilgesnis pats vamzdis, tuo mažesnis bus galvos praradimas. Na, pereikime prie skaičiavimo.

Galvos praradimas tiesiose vamzdžių atkarpose.

Norėdami apskaičiuoti vandens slėgio nuostolius tiesiose vamzdžių atkarpose, jis naudoja toliau pateiktą paruoštą lentelę. Šioje lentelėje pateiktos vertės taikomos vamzdžiams, pagamintiems iš polipropileno, polietileno ir kitų žodžių, prasidedančių „poli“ (polimerai). Jei ketinate montuoti plieninius vamzdžius, tada lentelėje pateiktas vertes reikia padauginti iš koeficiento 1,5.

Duomenys pateikti 100 metrų vamzdyno, nuostoliai nurodyti metrais vandens stulpelio.

Vartojimas			Vidinis vamzdžio skersmuo, mm

Kaip naudotis lentele: Pavyzdžiui, esant horizontaliam vandens tiekimui, kurio vamzdžio skersmuo yra 50 mm ir debitas 7 m 3 / h, nuostoliai bus 2,1 metro vandens stulpelio polimeriniam vamzdžiui ir 3,15 (2,1 * 1,5) plieniniam vamzdžiui. vamzdis. Kaip matote, viskas yra gana paprasta ir aišku.

Slėgio praradimas vietinėms varžoms.

Deja, vamzdžiai absoliučiai tiesūs tik pasakoje. Realiame gyvenime visada yra įvairių posūkių, sklendių ir vožtuvų, kurių negalima ignoruoti skaičiuojant vandens slėgio nuostolius vamzdyne. Lentelėje pateikiamos galvos nuostolių reikšmės dažniausiai pasitaikančiomis vietinėmis varžomis: 90 laipsnių alkūnė, apvali alkūnė ir vožtuvas.

Nuostoliai nurodomi vandens stulpelio centimetrais vietinio pasipriešinimo vienetui.

Srauto greitis, m/s	90 laipsnių alkūnė	Suapvalintas kelias	Vožtuvas

Norėdami nustatyti v - srauto greitis būtina Q - vandens debitas (m 3 / s), padalintas iš S - skerspjūvio plotas (m 2).

Tie. kurio vamzdžio skersmuo 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1 000 000 = 0,0019625 m 2) ir vandens debitas 7 m 3 / h (Q = 7/3600 = 0,00194 m 3 / s) debitas
v = Q / S = 0,00194 / 0,0019625 = 0,989 m / s

Kaip matote iš aukščiau pateiktų duomenų, galvos praradimas dėl vietinių pasipriešinimų gana nereikšmingas. Pagrindiniai nuostoliai vis dar susidaro horizontaliose vamzdžių atkarpose, todėl norint juos sumažinti, reikėtų atidžiai apsvarstyti vamzdžių medžiagos pasirinkimą ir jų skersmenį. Prisiminkite, kad siekiant sumažinti nuostolius, reikėtų rinktis iš polimerų pagamintus vamzdžius, kurių skersmuo ir paties vamzdžio vidinio paviršiaus lygumas būtų maksimalus.

Daug vandens suvartojama įmonėse, taip pat butuose ir namuose. Skaičiai didžiuliai, bet ar jie gali pasakyti ką nors daugiau nei tam tikrų išlaidų faktas? Taip, jie gali. Būtent vandens srauto greitis gali padėti apskaičiuoti vamzdžio skersmenį. Tai iš pažiūros nesusiję parametrai, bet iš tikrųjų ryšys akivaizdus.

Juk vandens tiekimo sistemos pralaidumas priklauso nuo daugelio faktorių. Svarbią vietą šiame sąraše užima vamzdžių skersmuo, taip pat slėgis sistemoje. Pažvelkime į šią problemą giliau.

Veiksniai, turintys įtakos vandens pralaidumui per vamzdį

Vandens srautas per apskritą vamzdį su skylute priklauso nuo šios skylės dydžio. Taigi, kuo jis didesnis, tuo daugiau vandens per tam tikrą laiką praeis pro vamzdį. Tačiau nepamirškite apie spaudimą. Galima pateikti pavyzdį. Metras stulpas per laiko vienetą išstums vandenį per centimetro skylę daug mažiau nei kelių dešimčių metrų aukščio stulpas. Tai akivaizdu. Todėl vandens suvartojimas pasieks maksimalų didžiausią vidinę gaminio dalį, taip pat esant maksimaliam slėgiui.

Skersmens skaičiavimas

Jei vandens tiekimo sistemos išleidimo angoje reikia gauti tam tikrą vandens srautą, neapskaičiuokite vamzdžio skersmens. Juk šis rodiklis kartu su kitais turi įtakos pralaidumo rodikliui.

Žinoma, internete ir specializuotoje literatūroje yra specialių lentelių, kurios leidžia apeiti skaičiavimus, sutelkiant dėmesį į tam tikrus parametrus. Tačiau iš tokių duomenų nereikėtų tikėtis didelio tikslumo, klaida vis tiek bus, net jei bus atsižvelgta į visus veiksnius. Todėl geriausias būdas gauti tikslius rezultatus yra apskaičiuoti patiems.

Norėdami tai padaryti, jums reikia šių duomenų:

• Vandens suvartojimas.
• Galvos praradimas nuo pradžios iki vartojimo taško.

Nebūtina skaičiuoti vandens suvartojimo – yra skaitmeninis standartas. Galite paimti maišytuvo duomenis, kurie sako, kad per sekundę sunaudojama apie 0,25 litro. Šis skaičius gali būti naudojamas skaičiavimams.

Svarbus parametras norint gauti tikslius duomenis yra galvos praradimas svetainėje. Kaip žinote, standartinių vandens tiekimo stovų galvos slėgis yra nuo 1 iki 0,6 atmosferos. Vidutinis rodiklis yra 1,5-3 atm. Parametras priklauso nuo namo aukštų skaičiaus. Bet tai nereiškia, kad kuo aukštesnis namas, tuo didesnis slėgis sistemoje. Labai aukštuose pastatuose (daugiau nei 16 aukštų) slėgiui normalizuoti kartais naudojamas grindų padalijimas.

Atsižvelgiant į slėgio praradimą, šį skaičių galima apskaičiuoti naudojant slėgio matuoklius pradiniame taške ir prieš vartojimo tašką.

Jei vis dėlto nepakanka žinių ir kantrybės savarankiškai apskaičiuoti, galite naudoti lentelės duomenis. Ir nors jie turi tam tikrų klaidų, duomenys bus pakankamai tikslūs tam tikroms sąlygoms. Ir tada, atsižvelgiant į vandens srautą, bus labai paprasta ir greita gauti vamzdžio skersmenį. Tai reiškia, kad vandens tiekimo sistema bus paskaičiuota teisingai, o tai leis jums gauti tokį skysčio kiekį, kuris patenkins jūsų poreikius.

Norint tinkamai sumontuoti vandentiekio konstrukciją, pradedant sistemos kūrimu ir planavimu, būtina apskaičiuoti vandens srautą per vamzdį.

Pagrindiniai buitinio vandens tiekimo parametrai priklauso nuo gautų duomenų.

Šiame straipsnyje skaitytojai galės susipažinti su pagrindiniais metodais, kurie padės jiems savarankiškai apskaičiuoti vandentiekio sistemą.

Dujotiekio skersmens apskaičiavimo pagal debitą tikslas: Vamzdyno skersmens ir skerspjūvio nustatymas remiantis debito ir išilginio vandens judėjimo greičio duomenimis.

Tokį skaičiavimą atlikti gana sunku. Reikia atsižvelgti į daugybę techninių ir ekonominių duomenų. Šie parametrai yra tarpusavyje susiję. Dujotiekio skersmuo priklauso nuo skysčio, kuris bus pumpuojamas per jį, tipo.

Jei padidinsite srautą, galite sumažinti vamzdžio skersmenį. Medžiagų suvartojimas automatiškai sumažės. Tokią sistemą sumontuoti bus daug lengviau, o darbų kaina sumažės.

Tačiau padidėjus srautui sumažės slėgio nuostoliai, kuriems siurbti reikės papildomos energijos. Jei jį labai sumažinsite, gali atsirasti nepageidaujamų pasekmių.

Projektuojant dujotiekį, daugeliu atvejų iš karto nustatomas vandens srauto kiekis. Du kiekiai lieka nežinomi:

• Vamzdžio skersmuo;
• Srauto greitis.

Labai sunku atlikti visiškai techninį ir ekonominį skaičiavimą. Tam reikia atitinkamų inžinerinių žinių ir daug laiko. Siekiant palengvinti šią užduotį, apskaičiuojant reikiamą vamzdžio skersmenį, naudojamos etaloninės medžiagos. Jie pateikia geriausio srauto, gauto empiriškai, vertes.

Galutinė optimalaus vamzdyno skersmens projektavimo formulė yra tokia:

d = √ (4Q / Πw)
Q - perpumpuoto skysčio srautas, m3 / s
d - vamzdyno skersmuo, m
w - srauto greitis, m / s

Tinkamas skysčio greitis, priklausomai nuo dujotiekio tipo

Visų pirma, atsižvelgiama į minimalias išlaidas, be kurių neįmanoma siurbti skysčio. Be to, reikia atsižvelgti į dujotiekio kainą.

Skaičiuojant visada reikia atsiminti apie judančios terpės greičio ribas. Kai kuriais atvejais magistralinio vamzdyno dydis turi atitikti technologiniame procese nustatytus reikalavimus.

Galimi slėgio šuoliai taip pat turi įtakos dujotiekio matmenims.

Atliekant preliminarius skaičiavimus, į slėgio pokytį neatsižvelgiama. Proceso dujotiekio konstrukcija pagrįsta leistinu greičiu.

Kai projektuojamame vamzdyne pasikeičia judėjimo kryptis, vamzdžio paviršius pradeda patirti didelį slėgį, nukreiptą statmenai tekėjimui.

Šis padidėjimas yra susijęs su keliais rodikliais:

• Skysčio greitis;
• Tankis;
• Pradinis slėgis (galva).

Be to, greitis visada yra atvirkščiai proporcingas vamzdžio skersmeniui. Štai kodėl greitaeigiams skysčiams reikia teisingai pasirinkti konfigūraciją, kompetentingai parinkti dujotiekio matmenis.

Pavyzdžiui, jei siurbiama sieros rūgštis, greitis ribojamas iki tokios vertės, kuri nesukels erozijos ant vamzdžio vingių sienelių. Dėl to vamzdžio struktūra niekada nebus sutrikdyta.

Vandens greitis dujotiekio formulėje

Tūrinis srautas V (60 m³ / h arba 60 / 3600 m³ / s) apskaičiuojamas kaip srauto greičio w ir vamzdžio S skerspjūvio sandauga (o skerspjūvis, savo ruožtu, laikomas S = 3,14 d² / 4): V = 3,14 w d² / 4. Iš to gauname w = 4V / (3,14 d²). Nepamirškite paversti skersmens iš milimetrų į metrus, tai yra, skersmuo bus 0,159 m.

Vandens suvartojimo formulė

Apskritai vandens srauto upėse ir vamzdynuose matavimo metodika yra pagrįsta supaprastinta nesuspaudžiamų skysčių tęstinumo lygties forma:

Vandens tekėjimas per vamzdžių stalą

Srauto prieš slėgį

Tokios skysčio srauto priklausomybės nuo slėgio nėra, bet yra - nuo slėgio kritimo. Formulę lengva išvesti. Yra visuotinai priimta slėgio kritimo lygtis skysčiui tekant vamzdyje Δp = (λL / d) ρw² / 2, λ yra trinties koeficientas (ji ieškoma priklausomai nuo vamzdžio greičio ir skersmens pagal grafikus arba atitinkamą formulės), L – vamzdžio ilgis, d – jo skersmuo, ρ – skysčio tankis, w – greitis. Kita vertus, yra srauto greičio apibrėžimas G = ρwπd² / 4. Iš šios formulės išreiškiame greitį, pakeičiame ją pirmąja lygtimi ir nustatome srauto greičio priklausomybę G = π SQRT (Δp d ^ 5 / λ / L) / 4, SQRT yra kvadratinė šaknis.

Atrankos būdu ieškomas trinties koeficientas. Pirmiausia nustatykite tam tikrą skysčio greičio reikšmę žibintuvėliu ir nustatykite Reinoldso skaičių Re = ρwd / μ, kur μ yra dinaminis skysčio klampumas (nepainiokite su kinematine klampa, tai yra skirtingi dalykai). Pasak Reynoldso, jūs ieškote laminarinio režimo trinties koeficiento λ = 64 / Re ir λ = 1 / (1,82 lgRe - 1,64) ² turbulentiniam režimui (čia lg yra dešimtainis logaritmas). Ir paimkite vertę, kuri yra didesnė. Radus skysčio srautą ir greitį, reikės pakartoti visą skaičiavimą su nauju trinties koeficientu. Ir šis perskaičiavimas kartojamas tol, kol greičio vertė, nurodyta trinties koeficientui nustatyti, tam tikru mastu sutampa su reikšme, kurią rasite iš skaičiavimo.