Odvisnost pretoka vode od tlaka in premera. Kapaciteta cevovoda: preprosto o kompleksu

Hidravlični izračun pri razvoju projekta cevovoda je namenjen določitvi premera cevi in padca tlaka nosilnega toka. Ta vrsta izračun se izvede ob upoštevanju značilnosti konstrukcijskega materiala, uporabljenega pri izdelavi proge, vrste in števila elementov, ki sestavljajo cevovodni sistem (ravni odseki, povezave, prehodi, ovinke itd.), zmogljivosti, fizično in kemične lastnosti delovno okolje.

Trajen praktične izkušnje delovanje cevovodnih sistemov je pokazalo, da imajo cevi, ki imajo krožni odsek, imajo določene prednosti pred cevovodi, ki imajo prečni prerez katera koli druga geometrijska oblika:

minimalno razmerje med obodom in površino prečnega prereza, t.j. z enako zmogljivostjo, da se zagotovi poraba nosilca, stroški izolacije in zaščitni materiali pri izdelavi cevi s prečnim prerezom v obliki kroga bo minimalna;
krožni prerez je najbolj koristen za premikanje tekočega ali plinastega medija z vidika hidrodinamike, doseže se minimalno trenje nosilca ob stene cevi;
oblika odseka v obliki kroga je maksimalno odporna na učinke zunanjih in notranjih napetosti;
postopek izdelave cevi okrogle oblike razmeroma enostavno in cenovno ugodno.

Izbira cevi po premeru in materialu se izvede na podlagi navedenega oblikovalske zahteve na določeno tehnološki proces... Trenutno so elementi cevovoda standardizirani in poenoteni glede na premer. Opredelitveni parameter pri izbiri premera cevi je dovoljeni delovni tlak na kateri bo ta plinovod obratoval.

Glavni parametri, ki označujejo cevovod, so:

pogojni (nazivni) premer - D N;
nazivni tlak - P N;
delovni dovoljeni (presežni) tlak;
material cevovoda, linearna ekspanzija, toplotna linearna ekspanzija;
fizikalne in kemijske lastnosti delovnega okolja;
opremo cevovodni sistem(upogibi, povezave, elementi za kompenzacijo raztezanja itd.);
cevovodne izolacijske materiale.

Nazivni premer (prehod) cevovoda (D N) Je pogojna vrednost brez dimenzij, ki označuje pretok cevi, približno enak njenemu notranjemu premeru. Ta parameter se upošteva pri prilagajanju povezanih cevovodnih izdelkov (cevi, ovinke, fitingi itd.).

Nazivni premer se lahko giblje od 3 do 4000 in je označen z: DN 80.

Nazivni prehod po številčni definiciji približno ustreza dejanskemu premeru določenih odsekov cevovoda. Številčno je izbrana tako, da pretočnost cev se pri prehodu s prejšnje nazivne velikosti na naslednjo dvigne za 60-100 % Nazivni premer se izbere glede na vrednost notranjega premera cevovoda. To je vrednost, ki je najbližja dejanskemu premeru same cevi.

Nazivni tlak (PN) Je brezdimenzionalna vrednost, ki označuje največji tlak delovnega medija v cevi določenega premera, pri katerem je izvedljivo dolgotrajno delovanje cevovoda pri temperaturi 20 ° C.

Tlačne ocene so bile določene na podlagi dolgoletne prakse in obratovalnih izkušenj: od 1 do 6300.

Nazivni tlak za cevovod z določenimi značilnostmi je določen s tlakom, ki je najbližji dejanskemu tlaku, ustvarjenemu v njem. Hkrati pa vse pribor za cevovode za dani vod mora ustrezati enakemu tlaku. Izračun debeline stene cevi se izvede ob upoštevanju vrednosti nazivnega tlaka.

Osnovna načela hidravličnega izračuna

Delovni medij (tekočina, plin, para), ki ga prenaša projektiran cevovod, zaradi svoje posebne fizikalne in kemijske lastnosti določa naravo toka medija v danem cevovodu. Eden od glavnih kazalnikov, ki označujejo delovni medij, je dinamična viskoznost, za katero je značilen koeficient dinamične viskoznosti - μ.

Inženir-fizik Osborne Reynolds (Irska), ki je preučeval pretok različnih medijev, je leta 1880 izvedel vrsto testov, iz katerih je bil izpeljan koncept Reynoldsovega kriterija (Re) - brezdimenzionalne količine, ki opisuje naravo. pretoka tekočine v cevi. Izračun tega merila se izvede po formuli:

Reynoldsov kriterij (Re) daje predstavo o razmerju med vztrajnostnimi silami in silami viskoznega trenja v toku tekočine. Vrednost merila označuje spremembo razmerja teh sil, kar pa vpliva na naravo toka nosilca v cevovodu. Običajno je razlikovati naslednje načine pretoka tekočega nosilca v cevi, odvisno od vrednosti tega merila:

laminarni tok (Re<2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
prehodni način (2300
turbulentni tok (Re> 4000) je stabilen način, pri katerem se na vsaki ločeni točki toka spremeni njegova smer in hitrost, kar na koncu vodi do izenačitve hitrosti toka vzdolž volumna cevi.

Reynoldsov kriterij je odvisen od višine, s katero črpalka črpa tekočino, viskoznosti nosilca pri delovni temperaturi in geometrijskih dimenzij uporabljene cevi (d, dolžina). To merilo je parameter podobnosti za tok tekočine, zato je z njegovo uporabo mogoče simulirati resnični tehnološki proces v zmanjšanem merilu, kar je priročno za testiranje in eksperimente.

Pri izračunih in izračunih z enačbami lahko nekatere od navedenih neznanih količin vzamemo iz posebnih referenčnih virov. Profesor, doktor tehničnih znanosti F. A. Shevelev je razvil številne tabele za natančen izračun pretoka cevi. Tabele vključujejo vrednosti parametrov, ki označujejo sam cevovod (dimenzije, materiali) in njihovo razmerje s fizikalno-kemijskimi lastnostmi nosilca. Poleg tega literatura vsebuje tabelo približnih vrednosti hitrosti pretoka tekočine, pare, plina v cevi različnih odsekov.

Izbira optimalnega premera cevovoda

Določitev optimalnega premera cevovoda je kompleksen proizvodni problem, katerega rešitev je odvisna od niza različnih medsebojno povezanih pogojev (tehničnih in ekonomskih, značilnosti delovnega medija in materiala cevovoda, tehnoloških parametrov itd.). Na primer, povečanje hitrosti črpanega toka vodi do zmanjšanja premera cevi, kar zagotavlja pretok nosilca, določen s pogoji procesa, kar pomeni zmanjšanje stroškov materiala, zmanjšanje stroškov montaže in popravila cevovoda itd. Po drugi strani pa povečanje pretoka vodi do izgube glave, kar zahteva dodatne energetske in finančne stroške za črpanje določene prostornine nosilca.

Vrednost optimalnega premera cevovoda se izračuna po transformirani enačbi kontinuitete toka ob upoštevanju podane hitrosti pretoka nosilca:

Pri hidravličnem izračunu je pretok črpane tekočine najpogosteje določen s pogoji problema. Vrednost pretoka prečrpanega medija se določi na podlagi lastnosti danega medija in ustreznih referenčnih podatkov (glej tabelo).

Pretvorjena enačba kontinuitete toka za izračun delovnega premera cevi ima obliko:

Izračun padca glave in hidravličnega upora

Skupne izgube tekočine vključujejo izgube zaradi premagovanja vseh ovir s tokom: prisotnost črpalk, sifonov, ventilov, kolen, ovinkov, nivojske razlike med pretokom skozi cevovod, ki je nameščen pod kotom itd. Upoštevane so izgube zaradi lokalne odpornosti zaradi lastnosti uporabljenih materialov.

Drug pomemben dejavnik, ki vpliva na izgubo glave, je trenje gibljivega toka ob stene cevovoda, za katerega je značilen koeficient hidravličnega upora.

Vrednost koeficienta hidravličnega upora λ je odvisna od režima pretoka in hrapavosti materiala stene cevovoda. Pod hrapavostjo se razumejo napake in nepravilnosti notranje površine cevi. Lahko je absolutna ali relativna. Hrapavost je drugačne oblike in neenakomerna po površini cevi. Zato se pri izračunih uporablja koncept povprečne hrapavosti s korekcijskim faktorjem (k1). Ta lastnost za določen cevovod je odvisna od materiala, trajanja njegovega delovanja, prisotnosti različnih korozijskih napak in drugih razlogov. Zgoraj obravnavane vrednosti so samo za referenco.

Kvantitativno razmerje med koeficientom trenja, Reynoldsovim številom in hrapavostjo je določeno z Moodyjevim diagramom.

Za izračun koeficienta trenja turbulentnega toka se uporablja tudi Colebrook-Whiteova enačba, s pomočjo katere je mogoče vizualizirati grafične odvisnosti, s katerimi se določi koeficient trenja:

Pri izračunih se uporabljajo druge enačbe za približen izračun izgub torne glave. Ena najbolj priročnih in pogosto uporabljenih v tem primeru je formula Darcy-Weisbach. Izgube torne glave se obravnavajo kot funkcija hitrosti tekočine od upora cevi do gibanja tekočine, izražene z vrednostjo hrapavosti površine stene cevi:

Izguba tlaka zaradi trenja za vodo se izračuna z uporabo Hazen-Williamsove formule:

Izračun izgub tlaka

Delovni tlak v cevovodu je večji nadtlak, pri katerem je zagotovljen določen način tehnološkega procesa. Najmanjše in največje vrednosti tlaka ter fizikalno-kemijske lastnosti delovnega medija so odločilni parametri pri izračunu razdalje med črpalkami, ki črpajo medij, in proizvodne zmogljivosti.

Izračun izgub za padec tlaka v cevovodu se izvede po enačbi:

Primeri problemov hidravličnega izračuna cevovoda z rešitvami

Problem 1

Voda se črpa v aparat s tlakom 2,2 bara skozi vodoravni cevovod z efektivnim premerom 24 mm iz odprtega skladišča. Razdalja do aparata je 32 m. Pretok je nastavljen na 80 m 3 / uro. Skupna višina je 20 m. Predpostavljeni koeficient trenja je 0,028.

Izračunajte izgubo glave tekočine za lokalne upore v tem cevovodu.

Začetni podatki:

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

efektivni premer d = 24 mm;

dolžina cevi l = 32 m;

koeficient trenja λ = 0,028;

tlak v aparatu P = 2,2 bar = 2,2 · 10 5 Pa;

skupna višina N = 20 m.

Rešitev problema:

Hitrost gibanja vode v cevovodu se izračuna z uporabo spremenjene enačbe:

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

Izguba tlaka tekočine zaradi trenja v cevovodu je določena z enačbo:

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

Skupna izguba glave nosilca se izračuna po enačbi in je:

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

Izguba glave na lokalni upor se določi kot razlika:

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

odgovor: izguba vodnega tlaka na lokalnih uporih je 7,45 m.

2. naloga

Voda se transportira po vodoravnem cevovodu s centrifugalno črpalko. Pretok v cevi se premika s hitrostjo 2,0 m / s. Skupna višina je 8 m.

Poiščite najmanjšo dolžino ravnega cevovoda z enim ventilom v sredini. Voda se vzame iz odprtega skladišča. Iz cevi se voda z gravitacijo vlije v drugo posodo. Delovni premer cevovoda je 0,1 m. Relativna hrapavost je enaka 4 · 10 -5.

Začetni podatki:

Pretok tekočine W = 2,0 m / s;

premer cevi d = 100 mm;

skupna višina N = 8 m;

relativna hrapavost 4 · 10 -5.

Rešitev problema:

Po referenčnih podatkih v cevi s premerom 0,1 m sta koeficienta lokalnih uporov za ventil in izstop iz cevi 4,1 oziroma 1.

Vrednost hitrostne glave je določena z razmerjem:

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

Izguba vodnega tlaka na lokalnih uporih bo:

∑ζ MS · = (4,1 + 1) · 0,204 = 1,04 m

Skupne izgube glave nosilca za torni upor in lokalne upore se izračunajo po enačbi skupne višine za črpalko (geometrijska višina Hg glede na pogoje problema je enaka 0):

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

Posledična izguba zaradi trenja nosilca bo:

8-1,04 = 6,96 m

Izračunajmo vrednost Reynoldsovega števila za dane pogoje pretoka (dinamična viskoznost vode je enaka 1 · 10 -3 Pa · s, gostota vode je 1000 kg / m 3):

Re = (w d ρ) / μ = (2,0 0,1 1000) / (1 10 -3) = 200000

Po izračunani vrednosti Re je poleg tega 2320

λ = 0,316 / Re 0,25 = 0,316 / 200000 0,25 = 0,015

Pretvorimo enačbo in poiščemo zahtevano dolžino cevovoda iz formule za izračun izgube glave zaradi trenja:

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

odgovor: zahtevana dolžina cevovoda je 213,235 m.

Problem 3

V proizvodnji se voda prevaža pri delovni temperaturi 40 °C s proizvodnim pretokom Q = 18 m 3 / uro. Dolžina ravnega cevovoda l = 26 m, material - jeklo. Absolutna hrapavost (ε) je vzeta za jeklo v skladu z referenčnimi viri in je 50 mikronov. Kolikšen bo premer jeklene cevi, če padec tlaka v tem odseku ne presega Δp = 0,01 MPa (ΔH = 1,2 m za vodo)? Predpostavlja se, da je koeficient trenja 0,026.

Začetni podatki:

Poraba Q = 18 m 3 / uro = 0,005 m 3 / s;

dolžina cevovoda l = 26 m;

za vodo ρ = 1000 kg / m 3, μ = 653,3 · 10 -6 Pa · s (pri T = 40 ° C);

hrapavost jeklene cevi ε = 50 mikronov;

koeficient trenja λ = 0,026;

Δp = 0,01 MPa;

Rešitev problema:

Z uporabo oblike enačbe kontinuitete W = Q / F in enačbe pretoka F = (π · d²) / 4 transformiramo Darcy-Weisbachov izraz:

∆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

Izrazimo premer:

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.

odgovor: optimalni premer cevovoda je 0,065 m.

Problem 4

Za transport neviskozne tekočine se načrtujeta dva cevovoda z ocenjeno zmogljivostjo Q 1 = 18 m 3 / h in Q 2 = 34 m 3 / h. Cevi za oba cevovoda morajo biti enakega premera.

Določite učinkovit premer cevi d, primeren za pogoje te naloge.

Začetni podatki:

Q 1 = 18 m 3 / uro;

Q 2 = 34 m 3 / uro.

Rešitev problema:

Določimo možni razpon optimalnih premerov za načrtovane cevovode z uporabo transformirane oblike enačbe toka:

d = √ (4 Q) / (π W)

Vrednosti optimalnega pretoka najdemo iz referenčnih tabel. Za neviscidno tekočino bo pretok 1,5 - 3,0 m / s.

Za prvi cevovod s pretokom Q 1 = 18 m 3 / h so možni premeri:

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

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

Za cevovod s pretokom 18 m 3 / h so primerne cevi s prečnim prerezom od 0,046 do 0,065 m.

Podobno bomo določili možne vrednosti optimalnega premera za drugi cevovod s pretokom Q 2 = 34 m 3 / h:

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

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

Za cevovod s pretokom 34 m 3 / h so možni optimalni premeri od 0,063 do 0,090 m.

Presečišče obeh optimalnih premerov se giblje od 0,063 m do 0,065 m.

odgovor: za dva cevovoda so primerne cevi s premerom 0,063–0,065 m.

Problem 5

V cevovodu s premerom 0,15 m pri temperaturi T = 40 ° C se giblje vodni tok s kapaciteto 100 m 3 / uro. Določite način pretoka toka vode v cevi.

dano:

premer cevi d = 0,25 m;

pretok Q = 100 m 3 / uro;

μ = 653,3 · 10 -6 Pa · s (v skladu s tabelo pri T = 40 ° C);

ρ = 992,2 kg / m 3 (v skladu s tabelo pri T = 40 ° C).

Rešitev problema:

Režim pretoka nosilnega toka je določen z vrednostjo Reynoldsovega števila (Re). Za izračun Re določimo hitrost toka tekočine v cevi (W) z uporabo tokovne enačbe:

W = Q · 4 / (π · d²) = · = 0,57 m / s

Vrednost Reynoldsovega števila se določi s formulo:

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

Kritična vrednost kriterija Re cr po referenčnih podatkih je 4000. Dobljena vrednost Re je večja od navedene kritične vrednosti, kar kaže na turbulentno naravo toka tekočine v danih pogojih.

odgovor: režim pretoka vode je turbulenten.

Izračun izgub tlaka vode v cevovodu je zelo preprosto, potem bomo podrobno preučili možnosti izračuna.

Za hidravlični izračun cevovoda lahko uporabite kalkulator hidravličnega izračuna cevovoda.

Ste imeli srečo, da ste vrtali vrtino tik ob vašem domu? Čudovito! Zdaj boste lahko sebi in svoji hiši ali koči zagotovili čisto vodo, ki ne bo odvisna od centralnega vodovoda. In to ne pomeni sezonskega zapiranja vode in tekanja z vedri in umivalniki. Samo črpalko morate namestiti in končali ste! V tem članku vam bomo pomagali izračunajte izgubo tlaka vode v cevovodu, in že s temi podatki lahko varno kupite črpalko in končno uživate v svoji vodi iz vodnjaka.

Iz šolskih poukov fizike je jasno, da voda, ki teče skozi cevi, v vsakem primeru doživlja upor. Velikost tega upora je odvisna od pretoka, premera cevi in gladkosti njene notranje površine. Manjši kot je upor, nižji je pretok in večji je premer in gladkost cevi. Gladkost cevi odvisno od materiala, iz katerega je izdelan. Polimerne cevi so bolj gladke kot jeklene cevi, poleg tega pa ne rjavijo in, kar je pomembno, so cenejši od drugih materialov, hkrati pa niso slabši v kakovosti. Voda se bo uprla premikanju tudi v popolnoma vodoravni cevi. Vendar, daljša kot je cev sama, manj pomembna bo izguba glave. No, pojdimo k izračunu.

Izguba glave v ravnih odsekih cevi.

Za izračun izgube tlaka vode v ravnih odsekih cevi uporablja spodnjo pripravljeno tabelo. Vrednosti v tej tabeli so za cevi iz polipropilena, polietilena in drugih besed, ki se začnejo s "poli" (polimeri). Če nameravate namestiti jeklene cevi, morate vrednosti, podane v tabeli, pomnožiti s faktorjem 1,5.

Podatki so podani za 100 metrov cevovoda, izgube so navedene v metrih vodnega stolpca.

Poraba			Notranji premer cevi, mm

Kako uporabljati tabelo: Na primer, pri vodoravni oskrbi z vodo s premerom cevi 50 mm in pretokom 7 m 3 / h bodo izgube 2,1 metra vodnega stolpca za polimerno cev in 3,15 (2,1 * 1,5) za jekleno cev. Kot lahko vidite, je vse precej preprosto in jasno.

Izguba pritiska na lokalne upore.

Žal so cevi popolnoma ravne le v pravljici. V resničnem življenju vedno obstajajo različni zavoji, dušilci in ventili, ki jih pri izračunu izgube tlaka vode v cevovodu ni mogoče prezreti. V tabeli so prikazane vrednosti izgub glave pri najpogostejših lokalnih uporih: 90-stopinjski koleno, okroglo koleno in ventil.

Izgube so navedene v centimetrih vodnega stolpca na enoto lokalnega upora.

Hitrost pretoka, m / s	90 stopinjski komolec	Zaobljeno koleno	Ventil

Za določitev v - Pretok potrebno je Q - pretok vode (v m 3 / s), deljen s S - površino prečnega prereza (v m 2).

tiste. s premerom cevi 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1.000.000 = 0,0019625 m 2) in pretokom vode 7 m 3 / h (Q 7/3600 = 0,00194 m 3 / s) pretok
v = Q / S = 0,00194 / 0,0019625 = 0,989 m / s

Kot lahko vidite iz zgornjih podatkov, izguba glave zaradi lokalnih uporov precej nepomemben. Glavne izgube se še vedno pojavljajo v vodoravnih odsekih cevi, zato, da jih zmanjšate, morate skrbno razmisliti o izbiri materiala cevi in njihovem premeru. Spomnimo se, da bi morali zmanjšati izgube, izbrati cevi iz polimerov z največjim premerom in gladkostjo notranje površine same cevi.

Velike količine vode se porabijo v podjetjih, pa tudi v stanovanjih in hišah. Številke so ogromne, a lahko povedo kaj več kot dejstvo določenega izdatka? Ja, lahko. Pretok vode lahko namreč pomaga pri izračunu premera cevi. To so na videz nepovezani parametri, v resnici pa je razmerje očitno.

Konec koncev je prepustnost vodovodnega sistema odvisna od številnih dejavnikov. Pomembno mesto na tem seznamu zavzema premer cevi, pa tudi tlak v sistemu. Oglejmo si to vprašanje globlje.

Dejavniki, ki vplivajo na prepustnost vode skozi cev

Pretok vode skozi krožno cev z luknjo je odvisen od velikosti te luknje. Tako večja kot je, več vode bo v določenem časovnem obdobju prešlo skozi cev. Vendar ne pozabite na pritisk. Lahko se navede primer. Metrski steber bo potisnil vodo skozi centimetrsko luknjo veliko manj na enoto časa kot steber z višino nekaj deset metrov. Očitno je. Zato bo poraba vode dosegla svoj maksimum pri največjem notranjem delu izdelka, pa tudi pri največjem tlaku.

Izračun premera

Če morate na izhodu iz vodovodnega sistema dobiti določen pretok vode, potem ne morete storiti brez izračuna premera cevi. Konec koncev, ta indikator skupaj z drugimi vpliva na kazalnik pretočnosti.

Seveda obstajajo posebne tabele, ki so na spletu in v specializirani literaturi, ki vam omogočajo, da zaobidete izračune in se osredotočite na določene parametre. Vendar od takšnih podatkov ne gre pričakovati visoke natančnosti, napaka bo še vedno prisotna, tudi če se upoštevajo vsi dejavniki. Zato je najboljši način za natančne rezultate, da ga sami izračunate.

Če želite to narediti, potrebujete naslednje podatke:

Poraba porabe vode.
Izguba glave od začetne točke do točke porabe.

Porabe porabe vode ni treba izračunati - obstaja digitalni standard. Podatke lahko vzamete na mešalniku, ki pravi, da se porabi približno 0,25 litra na sekundo. Ta številka se lahko uporabi za izračune.

Pomemben parameter za pridobitev točnih podatkov je izguba glave na mestu. Kot veste, je tlak glave v standardnih dvižnih vodah v območju od 1 do 0,6 atmosfere. Povprečni indikator je 1,5-3 atm. Parameter je odvisen od števila nadstropij v hiši. Toda to ne pomeni, da višja kot je hiša, višji je pritisk v sistemu. V zelo visokih stavbah (visokih več kot 16 nadstropij) se za normalizacijo tlaka včasih uporablja talna pregrada.

V zvezi z izgubo glave lahko to številko izračunamo z uporabo manometerov na začetni točki in pred porabo.

Če kljub temu znanje in potrpežljivost za samoizračun nista dovolj, lahko uporabite tabelarne podatke. In čeprav imajo določene napake, bodo podatki za določene pogoje dovolj točni. In potem bo glede na pretok vode zelo preprosto in hitro pridobiti premer cevi. To pomeni, da bo sistem oskrbe z vodo pravilno izračunan, kar vam bo omogočilo, da dobite takšno količino tekočine, ki bo zadovoljila vaše potrebe.

Za pravilno montažo vodovodne konstrukcije, začetek razvoja in načrtovanja sistema, je treba izračunati pretok vode skozi cev.

Glavni parametri oskrbe z vodo za gospodinjstvo so odvisni od pridobljenih podatkov.

V tem članku se bodo bralci lahko seznanili z osnovnimi tehnikami, ki jim bodo pomagale samostojno izračunati svoj vodovodni sistem.

Namen izračuna premera cevovoda po pretoku: Določanje premera in preseka cevovoda na podlagi podatkov o pretoku in hitrosti vzdolžnega gibanja vode.

Takšen izračun je precej težko izvesti. Upoštevati je treba veliko tehničnih in ekonomskih podatkov. Ti parametri so med seboj povezani. Premer cevovoda je odvisen od vrste tekočine, ki se bo črpala skozenj.

Če povečate pretok, lahko zmanjšate premer cevi. Poraba materiala se bo samodejno zmanjšala. Namestiti tak sistem bo veliko lažje, stroški dela pa bodo padli.

Vendar pa bo povečanje pretoka povzročilo izgube glave, ki zahtevajo dodatno energijo za črpanje. Če ga zelo zmanjšate, se lahko pojavijo neželene posledice.

Pri načrtovanju cevovoda se v večini primerov takoj nastavi količina pretoka vode. Dve količini ostajata neznani:

premer cevi;
Pretok.

Zelo težko je narediti popolnoma tehnični in ekonomski izračun. To zahteva ustrezno inženirsko znanje in veliko časa. Za olajšanje te naloge se pri izračunu potrebnega premera cevi uporabljajo referenčni materiali. Dajejo vrednosti najboljšega pretoka, pridobljene empirično.

Končna formula za optimalni premer cevovoda je naslednja:

d = √ (4Q / Πw)
Q - pretok prečrpane tekočine, m3 / s
d - premer cevovoda, m
w - hitrost pretoka, m / s

Primerna hitrost tekočine, odvisno od vrste cevovoda

Najprej se upoštevajo minimalni stroški, brez katerih ni mogoče črpati tekočine. Poleg tega je treba upoštevati stroške cevovoda.

Pri izračunu je treba vedno spomniti na omejitve hitrosti gibljivega medija. V nekaterih primerih mora velikost glavnega cevovoda izpolnjevati zahteve, določene v tehnološkem procesu.

Morebitni udarci tlaka vplivajo tudi na dimenzije cevovoda.

Pri predhodnih izračunih se sprememba tlaka ne upošteva. Zasnova procesnega cevovoda temelji na dovoljeni hitrosti.

Ko pride do sprememb v smeri gibanja v zasnovanem cevovodu, začne površina cevi doživljati velik pritisk, usmerjen pravokotno na tok.

To povečanje je povezano z več kazalniki:

Hitrost tekočine;
gostota;
Začetni tlak (glava).

Poleg tega je hitrost vedno obratno sorazmerna s premerom cevi. Zato tekočine za visoke hitrosti zahtevajo pravilno izbiro konfiguracije, kompetentno izbiro dimenzij cevovoda.

Na primer, če se črpa žveplova kislina, je hitrost omejena na vrednost, ki ne bo povzročila erozije na stenah cevnih ovinkov. Posledično struktura cevi ne bo nikoli motena.

Formula hitrosti vode v cevovodu

Volumetrični pretok V (60 m³ / h ali 60 / 3600 m³ / s) se izračuna kot zmnožek hitrosti pretoka w in preseka cevi S (prečni prerez pa se šteje kot S = 3,14 d² / 4): V = 3,14 w d² / 4. Iz tega dobimo w = 4V / (3,14 d²). Ne pozabite pretvoriti premera iz milimetrov v metre, to pomeni, da bo premer 0,159 m.

Formula porabe vode

Na splošno metodologija za merjenje pretoka vode v rekah in cevovodih temelji na poenostavljeni obliki enačbe kontinuitete za nestisljive tekočine:

Pretok vode skozi cevno mizo

Pretok proti tlaku

Takšne odvisnosti pretoka tekočine od tlaka ni, obstaja pa - od padca tlaka. Formulo je enostavno razbrati. Obstaja splošno sprejeta enačba za padec tlaka med pretokom tekočine v cevi Δp = (λL / d) ρw² / 2, λ je koeficient trenja (išče se glede na hitrost in premer cevi po grafih ali ustreznih formule), L je dolžina cevi, d je njen premer, ρ je gostota tekočine, w je hitrost. Po drugi strani pa obstaja definicija pretoka G = ρwπd² / 4. Iz te formule izrazimo hitrost, jo nadomestimo v prvo enačbo in najdemo odvisnost od pretoka G = π SQRT (Δp d ^ 5 / λ / L) / 4, SQRT je kvadratni koren.

Koeficient trenja iščemo z izbiro. Najprej nastavite določeno vrednost hitrosti tekočine iz svetilke in določite Reynoldsovo število Re = ρwd / μ, kjer je μ dinamična viskoznost tekočine (ne zamenjujte je s kinematično viskoznostjo, to so različne stvari). Po Reynoldsu iščete vrednosti koeficienta trenja λ = 64 / Re za laminarni režim in λ = 1 / (1,82 lgRe - 1,64)² za turbulentni (tu je lg decimalni logaritem). In vzemite vrednost, ki je višja. Po ugotovitvi pretoka in hitrosti tekočine bo treba celoten izračun znova ponoviti z novim koeficientom trenja. In ta ponovni izračun se ponavlja, dokler vrednost hitrosti, določene za določanje koeficienta trenja, do neke mere sovpada z vrednostjo, ki jo boste našli iz izračuna.