Потери потенциальных напоров Hv в прямых трубопроводах


Для потери потенциальных напоров течения в прямой трубе с круглым сечением, в целом, справедливо

 

Hv = l· · (9)

 

где

λ – коэффициент трения в трубе согласно уравнениям (12) -(14),

L – длина трубы в м,

d- внутренний диаметр трубы в м,

v – скорость потока в м/с ( = 4Q/πd2 с Q в м3/с),

g – ускорение свободного падения 9,81 м/с2.

При не круглоцилиндрических сечениях трубы необходимо установить:

 

D = 4A/U (10),

 

где

А поперечное сечение обтекаемой формы в м2,

U смоченный периметр поперечного сечения обтекаемой формы А в м, причем, в открытом русле свободная поверхность не считается периметром.

Рекомендуемые скорости потока для холодной воды:

всасывающий трубопровод 0,7 – 1,5 м/с,

Потери потенциальных напоров в прямых трубопроводах · Размеры и вес стальных труб
напорный трубопровод 1,0 – 2,0 м/с,

для горячей воды:

всасывающий трубопровод 0,5 – 1,0 м/с,

напорный трубопровод 1,5 – 3,5 м/с.

Коэффициент трения в трубе λ определен экспериментально и изображен на рисунке 10. Он зависит лишь от состояния потока подаваемой жидкости и от относительной шероховатости d/k трубопровода, по которому протекает жидкость. Состояние потока определяется по закону моделирования через число Рейнольдса Re.

Для круглоцилиндрических труб справедливо:

 

Re = v · d/ν (11),

 

где

v скорость потока в м/с (=4Q/πd2 с Q в м3/с),

d внутренний диаметр трубы в м,

ν кинематическая вязкость в м2/с, (для воды при 20 °С равно 1,00·10-6 м2/с).

При не круглоцилиндрических диаметрах труб для вычисления d справедливо уравнение (10).

Для гидравлически гладких труб (например, гладко тянутые металлические трубы или пластмассовые трубы, например, из PE или PVC (поливинилхлорида)) или при ламинарном потоке можно вычислить λ также расчетным путем:

В области ламинарного течения в трубе с Re <2320 независимо от шероховатости

 

l = 64/Re (12)

 

При турбулентном потоке с Re >2320 можно показать связь с эмпирическим уравнением ЕСК в гидравлически гладких трубах (до Re < 108 погрешность меньше 1%):

(13)

Согласно рисунку 10 коэффициент трения в трубе λ зависит еще от следующего безразмерного параметра, от относительной шероховатости внутренней стенки трубы d/k; где
k – усредненная абсолютная шероховатость (зернистость) внутренней стенки трубы, ориентировочные значения указаны в таблице 3. Следует обратить внимание на то, что d как и k указан в одинаковых единицах, например, мм!

Как указано на рисунке 10 в верхней границе кривой λ зависит от относительной шероховатости d/k. По эмпирическому уравнению MOODY в этой области можно установить:

 

λ = 0,0055 + 0,15/ (14)

 

На рисунке 11 для практического использования указаны потери потенциальных напоров Hv на 100 м прямого стального трубопровода зависимые от подачи Q и от внутреннего диаметра d. Значения справедливы лишь для чистой холодной воды или для жидкостей подобной кинематической вязкости при полном заполнении трубопровода и для абсолютной шероховатости внутренней стенки трубы k = 0,05 мм, например, для новой бесшовной стальной трубы или для стальной трубы с продольным швом (обратите внимание на внутренний диаметр в таблице 4).

Влияние увеличенной шероховатости стенки k для часто используемой области показано ниже на рисунке 11 (номинальный внутренний диаметр от 50 до 300, скорость потока от 0,8 до 3,0 м/с), данное сильно разграфленное поле на рисунке 11 соответствует такому же меченому полю на рисунке 10, при абсолютной средней шероховатости k = 0,05 мм. При шероховатости, увеличенной в 6 раз, (слегка покрытая коркой старая стальная труба с
k = 0,30 мм) на рисунке 10 коэффициент трения в трубе λ (пропорционален потерям потенциальных напоров Hv) расположен в слабо разграфленном поле только на 25 – 60 % выше, чем раньше.

 


 

 

Потери потенциальных напоров в прямых трубопроводах · Размеры и вес стальных труб

Таблица 3: Средние повышения шероховатости k (абсолютная шероховатость) трубы по неточной оценке.

Труба из Состояние внутренней стенки            
Сталь новая бесшовная прокатный слой            
      травленная            
      оцинкованная            
    с продольным прокатный слой            
    швом битумированная            
      гальванизированная            
                   
    клепаная              
  старая умеренно ржавая            
    слегка покрытая коркой            
    сильно покрытая коркой            
    после очистки            
Асбестоцемент новая                
Глина (дренаж) новая                
Бетон новая сырая              
    с гладким штрихом            
Центрифугированный бетон новая новая сырая с гладким штрихом            
Железобетон новая с гладким штрихом            
Все бетоны старая с гладким штрихом            
Металлическая труба   гладко тянутая            
Стекло, пластмасса                
Резиновый шланг новая не хрупкий            
Дерево новая                
  после длительного воздействия воды              
Кирпичная кладка                  
k в мм            
                       

 

Таблица 4: Внутренний диаметр d и толщина стенки s в мм и вес стандартной стальной трубы и ее заполнение водой в кг/м по ENV 10220 (ранее DIN ISO 4200). D = внешний диаметр,
s = толщина стенки.

  Все размеры в мм Бесшовная труба вес в кг/м Сварная труба вес в кг/м
    бесшовный сварной
DN D s* d s** d труба вода труба вода
21,3 2,0 17,3 1,8 17,7 0,952 0,235 0,866 0,246
26,9 2,0 22,9 1,8 23,3 1,23 0,412 1,11 0,426
33,7 2,3 29,1 2,0 29,7 1,78 0,665 1,56 0,692
42,4 2,6 37,2 2,3 37,8 2,55 1,09 2,27 1,12
48,3 2,6 43,1 2,3 43,7 2,93 1,46 2,61 1,50
60,3 2,9 54,5 2,3 55,7 4,11 2,33 3,29 2,44
76,1 2,9 70,3 2,6 70,9 4,71 3,88 5,24 3,95
88,9 3,2 82,5 2,9 83,1 6,76 5,34 6,15 5,42
114,3 3,6 107,1 3,2 107,9 9,83 9,00 8,77 9,14
139,7 4,0 131,7 3,6 132,5 13,4 13,6 12,1 13,8
168,3 4,5 159,3 4,0 160,3 18,2 19,9 16,2 20,2
219,1 6,3 206,5 4,5 210,1 33,1 33,5 23,8 34,7
273,0 6,3 260,4 5,0 263,0 41,4 53,2 33,0 54,3
323,9 7,1 309,7 5,6 312,7 55,5 75,3 44,0 76,8
355,6 8,0 339,6 5,6 344,4 68,6 90,5 48,3 93,1
406,4 8,8 388,8 6,3 393,8 86,3 118,7 62,2 121,7
508,0 11,0 486,0 6,3 495,4 185,4 77,9 192,7
610,0 12,5 585,0 6,3 597,4 268,6 93,8 280,2

* от DN 32 идентичен с DIN 2448 ** от DN 25 идентичен с DIN 2458



Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 359;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.009 сек.