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,
|
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: 356;