![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Методика гидравлического расчета трубопроводов
При движении теплоносителя по горизонтальным трубопроводам наблюдается падение давления от начала до конца трубопровода, которое складывается из линейного падения давления (DpЛ) и потерь давления в местных сопротивлениях (DpМ)
Линейное падение давления происходит по длине трубопровода на прямолинейных участках. Падение давления в местных сопротивлениях понимается как падение давления в арматуре, коленах, переходах диаметров, тройниках, крестовинах и всех деталях трубопровода. Линейная потеря давления (Па) в трубопроводе постоянного диаметра определяется по формуле:
где RЛ - удельное линейное падение давления на единицу длины трубопровода, Па/м; l - длина трубопровода, м.
Удельное линейное падение давления (Па/м) определяется по уравнению Дарси:
где l - коэффициент гидравлического трения; w - скорость теплоносителя, м/с; r - плотность теплоносителя, кг/м3; d - внутренний диаметр трубопровода, м.
Использовав зависимость скорости теплоносителя от массового расхода (G, кг/с), определяем скорость (м/с) по формуле:
В результате получаем уравнение (5.3) в зависимости от расхода теплоносителя (G):
Коэффициент трения (l) определяется по формулам для турбулентного движения жидкости по трубам. Его значение зависит от состояния внутренней поверхности трубопроводов (гладкая или шероховатая труба) и режима движения жидкости (ламинарное или турбулентное). Коэффициент трения определен многими учеными по материалам экспериментальных исследований. В табл. 5.1 приведены формулы для расчета коэффициента трения гладких труб в зависимости от критерия Рейнольдса -
Таблица 5.1 Значения коэффициента трения
В практике эксплуатации в подавляющем большинстве случаев встречаются трубы с шероховатой внутренней поверхностью - шероховатые стальные трубы. Абсолютная шероховатость(k) определяется величиной выступов отклонений коррозии и накипи труб. В зависимости от условий эксплуатации она изменяется от 0, 2 до 2-3 мм. Относительная шероховатость определяется отношением абсолютной шероховатости к радиусу трубы (k/r). Так как выступы на внутренней поверхности трубы не бывают одной высоты, вводят понятие эквивалентной относительной шероховатости трубы (kЭ), усредняющей шероховатость; коэффициент трения при этом такой же, как и у реальной трубы. Коэффициент трения для шероховатых труб определяется по формуле:
На основе материалов гидравлических испытаний тепловых сетей (СНиП 2.04.07-86) для новых труб при расчетах принимают kЭ (м): Для водяных сетей……………0, 5× 10-3 Для паропроводов…………….0, 2× 10-3 Для конденсатопроводов…….1, 0× 10-3 Для трубопроводов, бывших в эксплуатации, kЭ определяется гидравлическими испытаниями. По данным проф. Б.Н. Лобаева [1] можно определить области гладких и шероховатых труб: для гладких труб
для области шероховатых труб
Для практического пользования по формуле (5.5) составлены номограммы и таблицы для расчетов водяных или паровых сетей [1]. В практических расчетах формулы (5.3), (5.5) для линейного падения давления в квадратичной области можно привести к виду, более удобному. Удельное падение давления (Па/м)
Rл = AR • G2 / (r • d5, 25). (5.9)
Диаметр трубопровода (м)
d = Ad • G0, 38 / (Rл • r)0, 19. (5.10)
Пропускная способность трубопровода (кг/с)
G = AG • (Rл × r)0, 5 • d2, 625. (5.11)
При транспортировке жидкости, и в частности воды, то есть при r = const, формулы (5.9)-(5.11) можно использовать в следующем виде:
Rл = ARВ • G2 / (r • d5, 25); (5.12)
d = AdВ • G0, 38 / (Rл • r)0, 19; (5.13)
G = AGВ • (Rл • r)0, 5 • d2, 625. (5.14)
Падение давления (Па) в местных сопротивлениях определяется по формуле:
где å x - сумма коэффициентов местных сопротивлений для рассчитываемого трубопровода (x - безразмерная величина, зависящая от характера сопротивления [2]).
Можно представить падение давления в местных сопротивлениях как падение давления в прямолинейном трубопроводе того же диаметра вполне определенной длины. Эта длина называется эквивалентной (lЭ), и рассчитываемый трубопровод как бы удлиняется на ее величину. Суммарная приведенная длина трубопровода в этом случае lПР = l + lЭ, (5.16)
где l - истинная длина трубопровода, м.
Местное падение давления
Применив формулы (5.15) и (5.16), получим:
откуда
При постановке в (5.18) коэффициента гидравлического трения по Шифринсону формула для эквивалентной длины местных сопротивлений приводится к виду:
Коэффициенты местных сопротивлений арматуры и фасонных частей x приведены в приложении 13. Коэффициенты местных сопротивлений задвижек и клапанов можно определить по формуле:
где n - степень сжатия сечения, то есть отношение сжатого сечения потока к площади поперечного сечения трубопровода:
Отношение падения давления в местных сопротивлениях трубопровода к линейному падению в этом трубопроводе (lЭ / l) называется коэффициентом местных потерь (a) a = DpМ / DpЛ = lЭ / l. (5.21)
Для предварительных расчетов его принимают приближенно по формуле проф. Б.Л. Шифринсона:
где G - расход теплоносителя магистрали, кг/с.
Для воды z = 0, 19; для пара z = 0, 95¸ 1, 9. В пределах изменения a от 0 до 1 с погрешностью ±6 % можно принять
При транспортировке жидкости, в частности воды,
Как видно из (5.23), (5.24), доля местных потерь возрастает при увеличении суммы коэффициентов местных сопротивлений на единицу длины трубопровода, а также при снижении располагаемого удельного перепада давления на единицу длины трубопровода. Суммарное падение давления
Удельное линейное падение давления
Значения коэффициентов А и АВ приведены в табл. 5.2. В приложении 10 приведены основные физические свойства воды при температуре 0-200 оС.
Таблица 5.2
Значения коэффициентов А в формулах (5.9)-(5.14), (5.23), (5.24) [1]
|