Потери потенциальных напоров в прямом трубопроводе
|
|
|
Рисунок 11: Потери потенциальных напоров Hv для новой стальной трубы (k = 0,05 мм) (увеличенное изображение см. на стр. 86).
|
|
|
|
|
Потери потенциальных напоров в прямом трубопроводе · Арматура и фасонные детали
При трубах для сточных вод из-за загрязнения необходимо принимать во внимание условную повышенную шероховатость внутренней стенки трубы (см. главу 3.6). При с очень сильными инкрустациями фактическая потеря потенциальных напоров может быть определена только опытным путем. Погрешности расчетного диаметра значительно меняют потерю потенциальных напоров, так как внутренний диаметр трубы с 5-й степенью входит в уравнение (9) (например, на 5 % меньший внутренний диаметр повышает потерю потенциальных напоров уже на 30 %). Поэтому внутренний диаметр при расчете не следует заменить на номинальный внутренний диаметр!
Потери потенциальных напоров Hv в пластмассовых (например, PV или PVC (поливинилхлорид)) или гладкотянутых металлических трубах из-за гладкой трубной поверхности очень низкие, см. рисунок 12. Таким образом найденные потери потенциальных напоров справедливы для воды с температурой 10 °С. При отклонении температуры в пластмассовых трубах из-за повышенного теплового расширения потери потенциальных напоров следует умножить на температурный фактор, указанный на рисунке 12. Для сточных или необработанных вод из-за возможного осадка необходимы добавки 20 – 30 % (см. главу 3.6).
Рисунок 13: Схематическое изображение конструктивных видов арматуры согласно таблице 5.
Потери потенциальных напоров в прямом трубопроводе · Арматура и фасонные детали
3.2.1.2.2 Потери потенциальных напоров Hv в арматуре и фасонных деталях
Для потерь потенциальных напоров Hv в арматуре или фасонных деталях справедливо выражение:
Hv = ζ·v2/2g (15)
где
ζ коэффициент потерь,
v скорость потока в характеристической площади поперечного сечения А (например, в патрубке) для потерь потенциальных напоров в м/с,
g ускорение свободного падения 9,81 м/с2.
Таблицы с 5 по 8 и рисунки с 13 по 15 дают сведенья о единичных коэффициентах потерь ζ в арматурах и фасонных деталях при работе с холодной водой.
Указанные максимальные и минимальные значения в таблице 5 включают в себя численные значения из специальной литературы и справедливы для арматур, которые равномерно обтекаемы и полностью открыты. Для получения значений ζ арматура должна располагаться по ходу потока по длине трубы 12хDN в соответствии с VDI/VDE 2173. В зависимости от условий подводимого или отводимого потока, вариантов конструкций или целей разработки (либо дешевая, либо энергосберегающая) некоторые значения могут очень сильно отличаться.
|
Виды арматуры | Конструк-тивное исполнение | Коэффициент потерь ζ при DN = | Примечание | |||||||||||||||||||||
Запорная арматура | Плоский шибер (dE = DN) | мин макс | 0,1 0,65 | 0,6 | 0,55 | 0,5 | 0,5 | 0,45 | 0,4 | 0,35 | 0,3 | 0,1 0,3 | } | при dE < DN см. сноску 1) | ||||||||||
Круглый шибер (dE = DN) | мин макс | 0,25 0,32 | 0,24 0,31 | 0,23 0,30 | 0,22 0,28 | 0,21 0,26 | 0,19 0,25 | 0,18 0,23 | 0,17 0,22 | 0,16 0,20 | 0,15 0,19 | 0,13 0,18 | 0,12 0,16 | 0,11 0,15 | 0,11 0,14 | |||||||||
Краны (dE = DN) | мин макс | 0,1 0,15 | 0,10 | 0,09 | 0,09 | 0,08 | 0,08 | 0,07 | 0,07 | 0,06 | 0,05 | 0,05 | 0,04 | 0,03 | 0,03 | 0,02 0.15 | при dE < DN ζ = 0,4 до 1,1 | |||||||
Клапаны | PN 2,5 ÷ 10 | мин макс | 0,90 1,20 | 0,59 1,00 | 0,38 0,80 | 0,26 0,70 | 0,20 0,62 | 0,14 0,56 | 0,12 0,50 | 0,09 0,42 | 0,06 0,40 | 0,37 | 0,33 | 0,33 | 0,33 | 0,30 | 0,06 0,28 | |||||||
PN 16 ÷ 25 | мин макс | 2,04 2,50* | 1,80 2,30* | 1,55 2,10* | 1,30 1,90* | 1,08 1,70* | 0,84 1,50* | 0,75 1,30 | 0,56 1,10 | 0,48 0,90 | 0,40 0,83 | 0,76 | 0,71 | 0,67* | 0,63* | * также при PN 40 | ||||||||
Вентили кованные | мин макс | 6,0 6,8 | 6,0 6,8 | |||||||||||||||||||||
Вентили литые | мин макс | 3,0 6,0 | 3,0 6,0 | при установлении оптимального режима достигает ζ = от 2 до 3 | ||||||||||||||||||||
Компактные вентили | мин макс | 0,3 0,3 | 0,4 0,9 | 0,6 1,9 | 0,6 | 1,0 | 1,1 | 1,9 | 2,2 | 2,2 | 2,3 | 2,5 | 1,1 2,5 | |||||||||||
Угловые вентили | мин макс | 2,0 3,1 | 3,1 | 3,4 | 3,8 | 4,1 | 4,4 | 4,7 | 5,0 | 5,3 | 5,7 | 6,0 | 6,3 | 2,0 6,6 | ||||||||||
Вентили с наклонным шпинделем | мин макс | 1,5 2,6 | 1,5 2,6 | |||||||||||||||||||||
Прямоточные вентили | мин макс | 0,6 1,6 | 0,6 1,6 | |||||||||||||||||||||
Мембранные вентили | мин макс | 0,8 2,7 | 0,8 2,7 | |||||||||||||||||||||
Арматура, предотвращающая обратное течение | Обратные клапаны с прямым седлом | мин макс | 3,0 6,0 | 3,0 6,0 | ||||||||||||||||||||
Обратные клапаны осевые | мин макс | 3,2 3,4 | 3,4 | 3,5 | 3,6 | 3,8 | 3,2 4,2 | 3,7 5,0 | 5,0 6,4 | 7,3 8,2 | 4,3 4,6 | 4,3 4,6 | от DN 125 осевые увеличиваются | |||||||||||
Обратные клапаны с наклонным шпинделем | мин макс | 2,5 3,0 | 2,4 | 2,2 | 2,1 | 2,0 | 1,9 | 1,7 | 1,6 | 1,5 | 1,5 3,0 | |||||||||||||
Приемные клапаны | мин макс | 1,0 3,0 | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,4 3,0 | (7,0) | (6,1) | (5,5) | (4,5) | (4,0) | ( ) при групповом порядке | ||||||||
Обратные клапаны | мин макс | 0,5 3,0 | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 0,3 3,0 | Клапаны без рычага и нагрузок 2) | ||||||||||||||||
Гидростоп v = 4 м/с v = 3 м/с v = 2 м/с | 0,9 1,8 5,0 | 3,0 4,0 6,0 | 3,0 4,5 8,0 | 2,5 4,0 7,5 | 2,5 4,0 6,5 | 1,2 1,8 6,0 | 2,2 3,4 7,0 | |||||||||||||||||
Фильтр | 2,8 | 2,8 | В очищенном состоянии | |||||||||||||||||||||
Сетки | 1,0 | 1,0 |
1) Если самый узкий запорный диаметр dE меньше, чем выходной диаметр DN, то коэффициенты лобового сопротивления ζ увеличиваются в (DN/dE)x, где х = от 5 до 6.
2) При частичном открытии (то есть при маленьких скоростях потока) коэффициенты потерь повышаются на максимальные величины.
С повышением скорости потока v (в м/с) коэффициенты потерь падают примерно до соотношения ζ = 3/v.
Конструктивные исполнения см. на рисунке 13.
Потери потенциальных напоров в арматурах и фасонных деталях · Коэффициенты потерь
Таблица 6: Коэффициенты потерь ζ в коленах и отводах
Согнутое колено | α | 15° | 30° | 45° | 60° | 90° | |||||
Поверхность | Поверхность | Поверхность | Поверхность | Поверхность | |||||||
глад-кая | шеро-ховатая | глад-кая | шеро-ховатая | глад-кая | шеро-ховатая | глад-кая | шеро-ховатая | глад-кая | шеро-ховатая | ||
ζ | R =0 | 0,07 | 0,10 | 0,14 | 0,20 | 0,25 | 0,35 | 0,50 | 0,70 | 1,15 | 1,30 |
ζ | R = d | 0,03 | - | 0,07 | - | 0,14 | 0,34 | 0,19 | 0,46 | 0,21 | 0,51 |
ζ | R = 2 d | 0,03 | - | 0,06 | - | 0,09 | 0,19 | 0,12 | 0,26 | 0,14 | 0,30 |
ζ | R ≥ 5 d | 0,03 | - | 0,06 | - | 0,08 | 0,16 | 0,10 | 0,20 | 0,10 | 0,20 |
Сварной отвод | Число кольцевых швов | - | - | - | - | - | - | - | |||
ζ | - | - | - | - | 0,15 | - | 0,20 | - | 0,25 | - |
Таблица 7: Коэффициенты потерь ζ в фасонных деталях
Комбинированные колена и колена трубы |
Не следует удваивать величину ζ простого 90° колена при монтаже составных колен следующего вида, по мере надобности, нужно только умножить на заданный коэффициент, чтобы получить потерю составного колена.
Компенсатор температурного удлинения: |
Гармониковый компенсатор
с/без отводящей трубы ζ ≈ 0,3/2,0
Лирообразная гладкая труба ζ ≈ 0,6 до 0,8
Лирообразная гофрированная
(складчатая) труба ζ ≈ 1,3 до 1,6
Лирообразная волнообразная
труба ζ ≈ 3,2 до 4
Входные элементы: |
Продолжение см. на следующей странице
Потери потенциальных напоров в арматурах и фасонных деталях ·
Коэффициенты потерь в фасонных деталях и приборы, измеряющие поток
Входная кромка
острая ζ ≈ 0,5 3,0 для δ = 75° 60° 45°
обточенная ζ ≈ 0,25 0,55 0,20 0,05 ζ = 0,6 0,7 0,8
Элементы на выходе: |
ζ ≈ 1 на достаточно длинном прямом отрезке трубы при приблизительно равномерной скорости в выходном поперечном сечении;
ζ ≈ 2 при сильно неравномерной скорости, например, непосредственно через колено, арматуру и т.д.
Продолжение см. на следующей странице.
Примечание: При ответвлениях согласно таблице 7 и переходниках согласно таблице 8 следует различать необратимые потери давления (= уменьшение давления)
pv = ξ · ρ · v12/2 (16)
где
pv – потеря давления в Па,
ξ – коэффициент потерь,
ρ – плотность в кг/м3,
v – скорость потока в м/с
с одной стороны и обратимые изменения давления идеального потока согласно уравнению Бернулли (смотрите ниже 3.2.1.1)
p2 – p1 = ρ · (v12 – v22)/2 (17)
с другой стороны. При ускоренных потоках (например, пережимы трубы) p2 – p1 всегда отрицательный, при замедленных потоках (например, расширение трубы) всегда положительный. Если общее изменение давления вычисляется как арифметическая сумма из pv и p2 – p1, то по уравнению 16 найденные потери давления всегда негативные.
Таблица 8: Коэффициенты потерь ξ в переходниках
Расширения | Пережимы | |||||||||
Форма | I | II | III | IV | ||||||
Форма | d/D | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | ||||
I | ξ ≈ | 0,56 | 0,41 | 0,26 | 0,13 | 0,04 | ||||
II для | { | α = 8° | ξ ≈ | 0,07 | 0,05 | 0,03 | 0,02 | 0,01 | ||
α = 15° | ξ ≈ | 0,15 | 0,11 | 0,07 | 0,03 | 0,01 | ||||
α = 20° | ξ ≈ | 0,23 | 0,17 | 0,11 | 0,05 | 0,02 | ||||
III | ξ ≈ | 4,80 | 2,01 | 0,88 | 0,34 | 0,11 | ||||
IV для | 20° < α < 40° | ξ ≈ | 0,21 | 0,10 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | |||
Потери потенциальных напоров в арматурах и фасонных деталях ·
Коэффициенты потерь в фасонных деталях и приборы, измеряющие поток
Таблица 8: Продолжение
Приборы, измеряющие поток: | ||||||||||||||||||||
Короткая трубка Вентури | α = 30° | Стандартная диафрагма | ||||||||||||||||||
ξ относится к скорости v при диаметре D | ||||||||||||||||||||
Отношение диаметров d/D | = 0,30 | 0,40 | 0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,80 | ||||||||||||||
Отношение отверстий m = (d/D)2 | = 0,09 | 0,16 | 0,25 | 0,36 | 0,49 | 0,64 | ||||||||||||||
Короткая трубка Вентури | ξ ≈ 21 | 0,7 | 0,3 | 0,2 | ||||||||||||||||
Стандартная диафрагма | ξ ≈ 300 | 4,5 | ||||||||||||||||||
Водомер (волюмометр) ξ ≈ 10 | ||||||||||||||||||||
При домовом водомере для номинальной нагрузки устанавливается потеря давления максимум 1 бар, которая практически не используется. | ||||||||||||||||||||
Ответвления: (отвод с одинаковым номинальным внутренним диаметром) | ||||||||||||||||||||
Примечание: Коэффициенты потерь ξа для потока в отводе и ξd для протекающего потока Qd = Q - Qa относится к скорости в патрубке суммарного потока Q. Из-за такого определения возможны негативные численные значения для ξа и ξd; они обозначают приращение давления вместо потери давления. Не путать с обратимыми изменениями давления согласно уравнению Бернулли, см. примечание к таблицам 7 и 8. | ||||||||||||||||||||
Qa/Q | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | ||||||||||||||||
ξа ≈ | -0,4 | 0,08 | 0,47 | 0,72 | 0,91 | |||||||||||||||
ξd ≈ | 0,17 | 0,30 | 0,41 | 0,51 | - | |||||||||||||||
ξа ≈ | 0,88 | 0,89 | 0,95 | 1,10 | 1,28 | |||||||||||||||
ξd ≈ | -0,08 | -0,05 | 0,07 | 0,21 | - | |||||||||||||||
ξа ≈ | -0,38 | 0,22 | 0,37 | 0,37 | ||||||||||||||||
ξd ≈ | 0,17 | 0,19 | 0,09 | -0,17 | - | |||||||||||||||
ξа ≈ | 0,68 | 0,50 | 0,38 | 0,35 | 0,48 | |||||||||||||||
ξd ≈ | -0,06 | -0,04 | 0,07 | 0,20 | - | |||||||||||||||
Зачастую так называемая величина kv используется для расчета потерь давления в арматурах при подаче воды вместо коэффициента потерь:
pv = (Q/kv)2 · ρ/1000 (18),
где
Q объемный поток в м3/ч(!),
ρ плотность воды в кг/м3,
pv потеря давления в барах (!).
Величина kv(м3/ч)– тот объемный поток, который устанавливается при протекании холодной воды через запорную или регулирующую арматуру при потере давления pv = 1 бар; она показывает связь между потерей давления pv в барах и объемным потоком Q в м3/ч. В виде kvs данная величина справедлива для полного открытия арматуры.
Пересчет для холодной воды:
ξ » 16 · d4/kv2 (19)
где d исходный диаметр (номинальный внутренний диаметр) арматуры в см (!).
|
|
|
|
|
Рисунок 14: Влияние закругления вогнутой и выпуклой стороны на коэффициент потерь ξ колен с квадратным поперечным сечением.
|
|
Рисунок 15: Коэффициенты потерь ξ дроссельных клапанов, вентилей и шиберов в зависимости от относительного угла открытия или от шкалы открытия (номера позиции указывают на конструктивные виды на рисунке 13).
Потери потенциальных напоров в арматурах и фасонных деталях ·
Характеристические линии установки
|
|
|
|
Рисунок 16: Характеристическая линия установки НА со статической и динамической частью
1.1.4 Характеристические линии установки
Характеристические линии установки – это графическое изображение требуемого напора установки НА через подачу Q в установке. Она состоит из статических и динамических частей (рисунок 16).
Статические части включают в себя подачу независимых частей геодезического напора Hdeo и разность потенциальных напоров (pa–-pe)/(ρ×g)между входным и выходным резервуарами установки. Разность давлений исчезает ,если оба резервуара открыты.
Динамические части состоят из квадратной возрастающей потери потенциального напора Нv с увеличивающейся подачей Q (см. главу 3.2.1.2) и разницы скоростных напоров
(va2 – ve2)/2g в входном и выходном поперечном сечении установки. Для расчета этой параболы нужны точка при и Q = 0 точка при Q > 0.
При последовательно соединенных трубопроводах (последовательное соединение) производятся построения единичных вычисленных характеристичных линий установки НА1, НА2 и т. д. через Q, и действующие напоры суммируются друг с другом в общую характеристическую линию установки HA = f(Q).
При разветвленных трубопроводах характеристические линии установки НА1, НА2 и т.д. единичных трубопроводов рассчитываются от точки разветвления (или до точки ответвления) и построения производятся через Q; от всех параллельно двигающихся ниток для каждого напора НА действующие подачи Q1, Q2 и т.д. суммируются друг с другом в общую характеристическую линию установки HA= =f(Q). Затем оба отрезка до и после точки разветвления должны быть объединены как при последовательном соединении.
Характеристические линии установки ·Суммарное поле QH
|
|
Рисунок 17: Суммарное поле QH конструктивного ряда насосов со спиральным отводом при
n = 2 900 мин-1.
(1. Число = номинальный внутренний диаметр напорного патрубка; 2. Число = номинальный диаметр рабочего колеса).
|
|
|
|
|
|
Рисунок 18: Полные характеристические линии центробежного насоса.
Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 415;