Расчет гидравлического сопротивления трубопровода калькулятор: Гидравлический расчёт трубопровода — онлайн-калькулятор в работе

Содержание

Расчет потерь напора по длине. Определение потерь давления

Посмотреть формулы для расчета потерь напора по длине.

Формулы для расчета потерь давления по длине

Данная автоматизированная система позволяет произвести расчет потерь напора по длине online. Расчет производится для трубопровода, круглого сечения, одинакового по всей длине диаметра, с постоянным расходом по всей длине (утечки или подпитки отсутствуют). Расчет производится для указанных жидкостей при температуре 20 град. С. Если вы хотите рассчитать потери напора при другой температуре, или для жидкости отсутствующей в списке, перейдите по указанной выше ссылке — Я задам кинематическую вязкость и эквивалентную шероховатость самостоятельно.

Для получения результата необходимо правильно заполнить форму и нажать кнопку рассчитать. В ходе расчета значения всех величин переводятся в систему СИ. При необходимости полученную величину потерь напора можно перевести в потери давления.

Порядок расчета потерь напора

средней скорости потока

числа Рейнольдса — Re

Определяется режим течения жидкости и выбирается формула для определения коэффициента гидравлического трения.

Для ламинарного течения Re<2000 используются формула Пуазеля.
Для переходного режима 2000<Re<4000 — зависимость:
Для турбулентного течения Re>4000 универсальная формула Альтшуля.

Потери напора по длине трубопровода вычисляются по формуле Дарси — Вейсбаха.

Потери напора и давления связаны зависимостью.

Δp=Δhρg где ρ — плотность, g — ускорение свободного падения.

Потери давления по длине можно вычислить используя формулу Дарси — Вейсбаха.

После получения результатов рекомендуется провести проверочные расчеты. Администрация сайта за результаты онлайн расчетов ответственности не несет.

Как правильно заполнить форму

Правильность заполнения формы определяет верность конечного результата. Заполните все поля, учитывая указанные единицы измерения. Для ввода чисел с десятичной частью используйте точки.

Расчет коэффициента гидравлического сопротивления трения труб

Онлайн калькулятор позволяет произвести расчет коэффициента гидравлического сопротивления трению трубопровода и определить потери давления при движении жидкости по трубопроводу.

Расход жидкости

Коэффициент кинематической вязкости ( для воды тем-рой 10⁰C = 1,3, 20⁰C = 1)

Диаметр трубопровода

Длина трубопровода

Плотность жидкости

Коэффициент шероховатости стенок трубопровода

Выберите тип трубопроводаЦельнотянутые (Латунь-Медь-Сталь)Цельнотянутые (Стальные новые)Цельнотянутые стальные(Б\У)Цельносварные стальныеКлепаные стальныеИз кровельной сталиОценкованые стальныеЧугунные новыеЧугунные водопроводыеЖелезобетонные новыеАсбстоцементныеСтеклянныеЖелезобетонные



Итог
Режим течения

Скорость движения жидкости в трубопроводе, м/c

Число Рейнольдса (Re)

Коэффициент трения (λ)

Коэффициент гидравлического сопротивления (ξ)

Потеря давления (Δp), Па

Возврат к списку

Расчёт падения давления в трубопроводе

Потери давления на преодоление сил трения зависят от параметров и скорости движения жидкости, а также параметров трубопровода.

Расчёт падения давления в трубопроводе

Расход жидкости (куб/час):
Коэффициент кинематической вязкости (м²/с x 10^-6):
Диаметр трубопровода Dy (мм):
Длина трубопровода (м):
Плотность жидкости (кг/м³):
Коэффициент шероховатости:	Цельносварные стальные (0,07)Цельнотянутые стальные (0,05)Цельнотянутые стальные б/у (0,12)»Оцинкованые стальные (0,09)Из нержавеющей стали (0,0025)Цельнотянутые медь (0,005)Пластмассовые (0,002)Стеклянные (0,001)Чугунные новые (0,3)Чугунные водопроводные (1,4)Железобетонные новые (0,3)Железобетонные (3,0)Асбестоцементные (0,1)

Режим течения:
Скорость движения жидкости в трубопроводе (м/c):
Число Рейнольдса (Re):
Коэффициент трения (λ):
Коэффициент гидравлического сопротивления (ξ):
Потеря давления, (кг/см²/ Па):

*Формат ввода — х.хх (разделитель — точка)

Зависимость свойств воды от температуры

Температура,°С	Кинематическая вязкость, (м²/с) x 10^-6	Плотность, кг/м³
0	1,787	999,9
5	1,519	1000
10	1,307	999,7
20	1,004	998,2
30	0,801	995,7
40	0,658	992,2
50	0,658	988,1
60	0,475	983,2
70	0,413	977,8
80	0,365	971,8
90	0,326	965,3
100	0,294	958,4

Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте [email protected]

Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.

ВСЕ РАСЧЁТЫ

Коэффициент гидравлического сопротивления трения труб

Гидравлические потери или гидравлическое сопротивление — безвозвратные потери удельной энергии (переход её в теплоту) на участках гидравлических систем (систем гидропривода, трубопроводах, другом гидрооборудовании), обусловленные наличием вязкого трения.

Калькулятор расчета коэффициента гидравлического сопротивления трения труб

Расход жидкости
Коэффициент кинематической вязкости ( для воды тем-рой 10⁰C = 1,3 , 20⁰C = 1)
Диаметр трубопровода
Длина трубопровода
Плотность жидкости
Коэффициент шероховатости стенок трубопровода
Выберите тип трубопроводаЦельнотянутые (Латунь-Медь-Сталь)Цельнотянутые (Стальные новые)Цельнотянутые стальные(Б\У)Цельносварные стальныеКлепаные стальныеИз кровельной сталиОценкованые стальныеЧугунные новыеЧугунные водопроводыеЖелезобетонные новыеАсбстоцементныеСтеклянныеЖелезобетонные

Режим течения
Скорость движения жидкости в трубопроводе, м/c
Число Рейнольдса (Re)
Коэффициент трения (λ)
Коэффициент гидравлического сопротивления (ξ)
Потеря давления (Δp), Па

Гидравлические потери принято разделять на два вида:

потери на трение по длине — возникают при равномерном течении, в чистом виде — в прямых трубах постоянного сечения, они пропорциональны длине трубы;
местные гидравлические потери — обусловлены т. н. местными гидравлическими сопротивлениями — изменениями формы и размера канала, деформирующими поток. Примером местных потерь могут служить: внезапное расширение трубы, внезапное сужение трубы, поворот, клапан и т. п.

Во многих случаях приближённо можно считать, что потери энергии при протекании жидкости через элемент гидравлической системы пропорциональны квадрату скорости жидкости. По этой причине удобно бывает характеризовать сопротивление безразмерной величиной ζ, которая называется коэффициент потерь или коэффициент местного сопротивления и такова, что

То есть в предположении, что скорость w по всему сечению потока одинакова, ζ=Δp/e_торм, где e_торм = ρw²/2 —энергия торможения единицы объёма потока относительно канала. Реально в потоке скорость жидкости не равномерна, в справочной литературе в данных формулах принимается среднерасходная скорость w=Q/F, где Q — объёмный расход, F — площадь сечения, для которого рассчитывается скорость^[1]. Таким образом, средняя энергия торможения потока обычно несколько больше ρw²/2, см. Среднее квадратическое.

Для линейных потерь обычно пользуются коэффициентом потерь на трение по длине (также коэффициент Дарси) λ, фигурирующего в формуле Дарси — Вейсбаха

где L — длина элемента, d — характерный размер сечения (для круглых труб это диаметр). Иначе в единицах давления

таким образом, для линейного элемента относительной длины L/d коэффициент сопротивления трения ζ_тр=λL/d.

FloEFD: Гидродинамика. Расчет гидравлических потерь

Гидравлические потери в трубопроводных системах обычно разделяют на две составляющие:

линейные потери, возникающие вследствие трения вдоль прямолинейных отрезков труб;
местные потери, возникающие в результате местных сопротивлений (отводов, тройников, различных вентилей, кранов, задвижек и т.д.).
‍

Полные гидравлические потери представляют собой сумму линейных и местных потерь. Потери на трение определяются с помощью формул, полученных в результате теоретических или практических исследований. Определение местных потерь является более сложной задачей, т.к. для этого доступны только экспериментальные данные. Существует большое разнообразие конфигураций трубопроводных систем, следовательно, различны причины возникновения местных сопротивлений. Структура потока также может быть довольно сложной. Поэтому применение экспериментальных данных ограничено. FloEFD предлагает иной подход к решению подобных задач и позволяет с высокой точностью определить потери давления практически на любом участке трубопроводной системы.

‍

Открытие модели

Скопируйте папку B1 — Hydraulic Loss в свою рабочую директорию и убедитесь, что с файлов снят атрибут «только для чтения», т.к. FloEFD будет сохранять в них входные данные.

Кнопка приложения > Открыть. В диалоговом окне Открыть файл перейдите к модели Valve.asm, расположенной в папке B1 — Hydraulic Loss, и кликните Открыть. Убедитесь, что FloEFD for Solid Edge активирован в диалоговом окне Диспетчер надстроек.

Вы можете пропустить создание проекта и запустить на расчет готовый проект FloEFD, созданный в соответствии с этим примером. Для этого Вам необходимо открыть модель Valve.asm, расположенную в папке B1 — Hydraulic Loss\Ready To Run, и запустить на расчет нужные проекты.

‍

Описание модели

Данная модель представляет собой шаровой кран, который открывается и закрывается поворотом рукоятки.

Модель шарового крана

Потери давления в шаровом кране зависят от площади минимального проходного сечения. Проходное сечение, в свою очередь, зависит от угла поворота крана, а также от его геометрических размеров, а именно от соотношения диаметров шарика и трубы:

Сначала необходимо рассчитать величину полных потерь давления, т.е. разность между давлением на входе в местное гидравлическое сопротивление (шаровой кран в данном случае) и давлением на значительном расстоянии от выхода из него, где поток снова становится невозмущенным. Затем, для того, чтобы определить только местные потери давления, необходимо из величины измеренных полных потерь вычесть величину потерь давления на трение.

В данном случае рассчитаем потери давления в шаровом кране при угле его поворота, равном 40o. Такая задача является типичной внутренней задачей FloEFD.

Внутренними являются течения внутри труб, различных емкостей, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и т.д. Поток поступает в модель и выходит из нее через отверстия.

Для решения внутренней задачи все отверстия модели необходимо закрыть крышками, чтобы внутреннее пространство модели было замкнуто. На входах и выходах следует задать соответствующие граничные условия. Крышки представляют собой дополнительные элементы, с помощью которых можно закрыть отверстия. В данном примере крышки для удобства сделаны полупрозрачными.

Убедитесь, что модель полностью замкнута. Для этого выполните Flow Analysis > Инструменты > Проверка геометрии. В группе Тип задачи выберите Внутренняя. Затем, для того, чтобы определить объемы твердого тела и текучей среды, нажмите кнопку Проверить. Если объем текучей среды равен нулю, значит модель не замкнута.
‍

Проверка геометрииПроверка геометрии

Чтобы визуализировать объем, занимаемый текучей средой, нажмите кнопку Показать объем текучей среды.

Закройте диалоговое окно Проверка геометрии.

Опция Проверка геометрии позволяет рассчитать объемы, занимаемые твердыми телами и текучей средой, проверить модель на наличие возможных проблем (т.е. недопустимых контактов) и отобразить области текучей среды и твердого тела в виде отдельных моделей.

Теперь можно приступать к созданию проекта FloEFD.

‍

Создание проекта FloEFD

1. Кликните > Мастер проекта. Мастер проекта поможет Вам по шагам создать новый проект FloEFD.

2. В диалоговом окне Имя проекта введите имя нового проекта: Project 1.

Каждый проект FloEFD связан с объектом семейства Solid Edge. Вы можете поставить проект на текущем объектом семейства Solid Edge или на новом объекте семейства Solid Edge, основанном на текущем.

Создание проекта FloEFD

Кликните Далее.

3. В диалоговом окне Система единиц измерения Вы можете выбрать нужную систему единиц измерения, которая будет использоваться как для входных, так и для выходных данных (результатов). В данном проекте удобно использовать заданную по умолчанию Международную систему единиц SI.

Система единиц измерения

Кликните Далее.

4. В диалоговом окне Тип задачи необходимо выбрать тип задачи: Внутренняя или Внешняя. Для того, чтобы пренебречь внутренними замкнутыми областями, которые не задействованы в данной внутренней задаче, следует выбрать Исключить полости без условий течения. Базовая ось глобальной системы координат (X, Y или Z) используется для того, чтобы данные можно было задать в виде таблиц или формул в цилиндрической системе координат с указанной осью вращения.

В диалоговом окне Тип задачи необходимо выбрать тип задачи: Внутренняя или Внешняя

В качестве типа задачи выберите Внутренняя и, не меняя других настроек, кликните Далее.
‍

5. Текучей средой в данном проекте является вода, поэтому из группы Жидкости выберите.

В Инженерной базе данных хранятся всевозможные справочные данные и технические характеристики:

• характеристики различных газов, жидкостей, материалов, поверхностей радиационного теплообмена, пористых сред и т.д.;

• кривые вентиляторов (зависимости объемного или массового расхода от перепада давления). Количество представленных промышленных вентиляторов довольно велико;

• системы единиц измерения и т.д.
‍
• Вы можете выбрать предопределенные элементы или создать свои собственные (вещества, единицы измерения, кривые вентиляторов, а также пользовательские параметры для отображения).

Выбор текучей среды

Кликните Далее.

6. В данной задаче нет необходимости рассчитывать теплопроводность в твердых телах, и соответствующая опция не была включена. Поэтому тепловое условие, задаваемое в диалоговом окне Условия на стенках по умолчанию, будет относиться ко всем стенкам модели, контактирующим с текучей средой.

В данном проекте корректным является условие Адиабатическая стенка, заданное по умолчанию и означающее, что все стенки модели являются теплоизолированными.

Выбор теплового условия на стенке

Кликните Далее.

7. В диалоговом окне Начальные условия необходимо задать начальные значения параметров течения. Если внутренняя задача является стационарной, то предпочтительнее задавать значения, близкие предполагаемым. Это позволит уменьшить время, необходимое для достижения сходимости.

При решении стационарных задач FloEFD выполняет итерации до тех пор, пока решение не сойдется. Решение нестационарных задач требует ровно столько физического времени, сколько было задано.

Для данного проекта не будем менять заданные по умолчанию значения.
‍

Начальные условия параметров течения

Кликните Завершить.

В дереве анализа FloEFD все входные данные и результаты представлены в удобной форме. Вы также можете использовать дерево анализа FloEFD для изменения или удаления каких-либо элементов FloEFD.

Сразу же после создания проекта в графической области появляется полупрозрачный параллелепипед, обозначающий границы расчетной области.

Расчетная область представляет собой параллелепипед, охватывающий область, внутри которой проводятся расчеты течения и теплообмена.

Полупрозрачный параллелепипед обозначает границы расчетной области

Следующим шагом является задание Граничных условий. Граничные условия необходимы для указания параметров течения на входах и выходах (во внутренней задаче) или на поверхностях модели (во внешней задаче).

‍

Задание граничных условий

1. В дереве анализа FloEFD правой кнопкой мыши кликните по элементу Граничные условия и из контекстного меню выберите Добавить граничное условие.

2. Выберите внутреннюю поверхность крышки на входе (компонент Inlet Lid). Выделенные поверхности появятся в поле Поверхности для задания граничного условия.

Задание граничных условий

‍

3. Из списка Тип граничного условия выберите Скорость на входе.

4. Нажмите Скорость по нормали к поверхности и задайте ее значение равным 1 m/s (введите только значение, единица измерения появится автоматически).

5. Изменения других параметров не требуется.

Выбор граничных условий

Кликните OK.

Это означает, что вода поступает в кран со скоростью 1.0 m/s.

‍

1. Выберите внутреннюю поверхность крышки на выходе (компонент Outlet Lid).

2. Кликните Flow Analysis > Добавить > Граничное условие. Появится диалоговое окно Граничное условие. Выделенная поверхность будет находиться в поле Поверхности для задания граничного условия.

Перед началом расчета FloEFD проверит, корректно ли заданы граничные условия. Должен соблюдаться баланс массового расхода: полный массовый расход на входе должен быть равен полному массовому расходу на выходе. Если это требование не выполняется, значит граничные условия заданы неверно, и в таком случае расчет не начнется. Обратите внимание, что массовый расход рассчитывается в зависимости от заданных значений скорости или объемного расхода. Для того, чтобы ошибок в задании граничных условий не возникало, рекомендуется хотя бы на одном отверстии задать условие Давления. Тогда массовый расход на этом отверстии определится автоматически так, чтобы выполнялся закон сохранения массы.

3. Кликните Давление и в качестве Типа граничного условия выберите Статическое давление.

4. Значения Статического давления «Р» (101325 Pa), Температуры «Т» (293.2 K) и других параметров не требуют изменений.

Задание термодинамических параметров

5. Кликните OK .

Это означает, что давление потока воды на выходе из шарового крана составляет 1 atm.
Гидравлические потери определяются следующим образом:

где ΔP — разность полных давлений между входом и выходом, ρ — плотность среды, а V — скорость течения. Скорость течения известна (ее значение было задано равным 1 m/s), плотность воды при заданной температуре 293.2 K составляет 998.1934 kg/m3. Неизвестным остается только значение полного давления на входе и выходе. Самый простой и быстрый способ определить эти параметры — задать соответствующую расчетную цель.

Для того, чтобы задать поверхностные цели:
1. В дереве анализа FloEFD кликните правой кнопкой мыши кликните по элементу Цели и из контекстного меню выберите Добавить поверхностные цели.

Добавление поверхностных целей

2. Выберите внутренние поверхности крышек на входе и выходе (компоненты Inlet Lid и Oulet Lid). Для этого, удерживая клавишу CTRL, выделите соответствующие граничные условия в дереве анализа FloEFD.

3. Для того, чтобы создать цели на каждой поверхности в отдельности, поставьте галочку Создать цель на каждой поверхности.

4. В таблице Параметр поставьте галочку Ср в поле Полное давление.

5. Не снимайте галочку Исп. для сход., чтобы эта цель использовалась для контроля сходимости.

6. Кликните OK. В дереве анализа FloEFD появятся два элемента ПЦ Ср Полное Давление 1 и ПЦ Ср Полное Давление 2.

Выбор параметров поверхностных целей

Теперь проект FloEFD готов к расчету. FloEFD завершит расчет, когда средние значения полного давления на входе и выходе шарового крана станут установившимися.

Задание настроек сетки

1. В дереве анализа FloEFD дважды кликните правой кнопкой мыши по элементу Cетка > Глобальная сетка.

2. По умолчанию выбран Автоматический режим.

3. В группе Настройки по умолчанию задан Уровень начальной сетки.

4. Нажмите кнопку Минимальный зазор. В поле Минимальный зазор введите значение 0.04 m.

Настройка глобальной сетки

FloEFD определяет минимальный зазор и минимальную толщину стенки, исходя из геометрических размеров модели, расчетной области, а также размеров поверхностей, на которых задаются условия и цели. Однако этого может быть недостаточно для разрешения узких зазоров и тонких стенок. В таких случаях необходимо вручную задать Минимальный зазор и Минимальную толщину стенки.

5. Кликните OK.

Запуск на расчет

1. Кликните Flow Analysis > Расчет> Запустить. Появится диалоговое окно Запустить.

2. Для того, чтобы начать расчет, нажмите кнопку Запустить.

Подготовка геометрии к расчету

FloEFD автоматически сгенерирует расчетную сетку. Вся расчетная область будет разбита на части, которые в дальнейшем будут подразделяться на ячейки. Если возникнет необходимость, ячейки будут дробиться и далее для более подробного разрешения геометрии модели. Вы можете наблюдать за этим процессом в диалоговом окне Генерация сетки.

‍

Наблюдение за расчетом

Вся информация о ходе расчета доступна в Окне монитора. Вы можете отслеживать изменения целей, а также просматривать предварительные результаты.

Просмотр предварительных результатов расчета

На нижней панели окна Текущая информация выводятся сообщения? предупреждающие об ошибках, которые могут привести к неверным результатам. В ходе расчета данной задачи появляется сообщение “Возникновение обратного течения на границе”. Оно предупреждает, что на том отверстии, где было задано граничное условие давления, помимо вытекающего потока, образуется обратное течение. В данной задаче обратное течение проникает и во входящий, и в выходящий потоки. Когда образуется обратное течение, точность получаемых результатов снижается. Более того, в некоторых случаях сходимость целей может быть вообще не достигнута (т.е. значение цели не станет установившимся). В любом случае, когда на границе возникает обратное течение, точность результатов гарантировать нельзя.

Если предупреждение не исчезает, следует остановить расчет. Затем необходимо увеличить длину трубы на выходе шарового крана так, чтобы на границе не возникало обратного течения. Также целесообразно увеличить длину трубы на входе шарового крана. т.к. это позволит избежать распространения возмущения потока от препятствия ко входу.

Т.к. предупреждающее сообщение продолжает существовать, кликните Файл> Закрыть для того, чтобы остановить расчет выйдите из Окна монитора. Вы можете просто увеличить длину труб, подходящих к крану и отходящих от него, изменив для соответствующих элементов расстояния смещения плоскостей. Также можно склонировать проект в предварительно созданный объект семейства 40 degrees — long valve.

‍

Клонирование проекта

1. Кликните Flow Analysis > Проект >Клонировать проект.

2. В поле Имя проекта введите Project 2.

3. В списке Конфигурация, в которую необходимо добавить проект выберите Выбрать.

4. В списке Конфигурации выберите 40 degrees — long valve.

Клонирование проекта

5. Кликните OK.

6. Появятся два предупреждающих сообщения FloEFD о том, что модель была изменена. В каждом из них нажмите Да.

‍

Новый проект FloEFD, соответствующий объекту семейства , имеет такие же настройки, как и предыдущий 40 degrees — short valve.

В дереве анализа FloEFD правой кнопкой мыши кликните по имени проекта Project 2 и из контекстного меню выберите Запустить. Затем, чтобы начать расчет, нажмите кнопку Запустить.

Расчет нового проекта

После завершения расчета закройте Окно монитора.

Теперь исследуем обратное течение, обнаруженное FloEFD в процессе расчета, а также рассчитаем потери полного давления в кране.

Просмотр картин в сечении

1. Правой кнопкой мыши кликните по элементу Картины в сечении и из контекстного меню выберите Добавить. Появится диалоговое окно Картина в сечении.

Просмотр картин в сечении

Картина в сечении позволяет отобразить на плоскости распределение какого-либо параметра. В качестве плоскости отображения можно использовать плоскости или плоские поверхности модели (с дополнительным смещением, если необходимо). Распределение значений параметров может быть представлено в виде заливки, изолиний, векторов или их сочетанием (например, векторов поверх заливки).

2. В дереве Навигатор выберите плоскость Front (xz). Эта плоскость появится в поле Выделите плоскость или плоскую поверхность.

3. В диалоговом окне Картина в сечении в дополнение к Заливке выберите Вектора.

4. В качестве отображаемого параметра в группе Заливка выберите Скорость (X).

5. В группе Вектора значение Расстояние задайте равным 0.012 m, а Размер стрелок — 0.02 m.

6. В диалоговом окне Картина в сечении кликните OK.

Настройка картины в сечении

‍

В дереве анализа FloEFD появится новый элемент Картина в сечении 1.

Чтобы рассмотреть получившуюся картину, необходимо сделать модель полупрозрачной. Для этого кликните Flow Analysis > Результаты > Показать > Геометрия.

‍

1. В дереве анализа FloEFD правой кнопкой мыши кликните по элементу Расчетная область и из контекстного меню выберите Скрыть.

Скрытие расчетной области

Вы увидите картину распределения скорости и вектора скорости.

Картина распределения скорости и вектора скорости

Для лучшей визуализации обратного течения можно изменить масштаб:
‍

1. В дереве анализа FloEFD правой кнопкой мыши кликните по элементу Картина в сечении 1 и из контекстного меню выберите Изменить.

Изменение картины в сечении

2. В группе Вектора нажмите Корректировать минимум и максимум и для Минимума задайте значение 2 m/s.

Настройка визуализации

При изменении значения Минимума меняется диапазон длин векторов. Таким образом можно отобразить вектора, длина которых меньше первоначально заданного значения Минимума. Это позволит более подробно визуализировать области с низкой скоростью.

3. Кликните OK, чтобы сохранить изменения и выйти из диалогового окна Картина в сечении. Картина в сечении сразу же обновится.

Просмотр картины в сечении

Чтобы визуализировать обратное течение, x-компоненту скорости необходимо отобразить на двухцветной палитре. Для цветов следует задать значения, симметричные относительно нуля.
‍

1. В графической области дважды кликните по палитре. Вы также можете кликнуть по ней правой клавишей мыши и из контекстного меню выбрать Изменить.

2. В группе Настройки с помощью ползунка установите Количество уровней равным 3.

3. В поле Максимум введите 1.

4. В поле Минимум введите -1.

Настройка визуализации обратного течения

5. Кликните OK.

Теперь распределение параметра Скорость (X) показано в красно-синей палитре. Красный цвет означает положительные значения скорости, синий- отрицательные. Таким образом, области синего цвета — это зона обратного течения.

Распределение полного давления в кране

Теперь отобразим распределение полного давления в кране.

Настройка списка параметров

Полное давление по умолчанию не включено в список параметров, доступных для отображения. Чтобы сделать какой-либо параметр доступным или недоступным для отображения, следует воспользоваться опцией Настроить список параметров.

1. На палитре кликните в поле с именем отображаемого параметра и из списка выберите Добавить параметр.

Настройка списка параметров

2. В открывшемся диалоговом окне Настроить список параметров раскройте группу Нагрузки и поставьте галочку Полное давление.

Настройка списка параметров

3. Кликните OK, чтобы сохранить изменения.

4. В графической области дважды кликните по палитре. В открывшемся диалоговом окне в качестве параметра выберите Полное давление.

5. В группе Настройки с помощью ползунка установите значение Количества уровней равным 30.

Настройка палитры

6. Кликните OK, чтобы сохранить изменения и выйти из диалогового окна Палитра.

‍

Картина обновится, и Вы увидите распределение полного давления в заданной плоскости крана.

Полное давление в заданной плоскости крана

Итак, картина течения в кране была исследована. Теперь с помощью целей необходимо определить значения полного давления на входе и выходе, и следовательно, рассчитать гидравлические потери.

Просмотр целей

Постпроцессорный элемент Цели позволяет изучить, как значение цели менялось в процессе расчета. FloEFD выводит данные о цели в документ Excel, который создается автоматически. Данные о каждой цели отображаются на отдельном листе. Установившиеся значения цели выводятся на лист Сводный отчет.

В дереве анализа FloEFD в группе Результаты правой кнопкой мыши кликните по элементу Цели и из контекстного меню выберите Добавить. Появится диалоговое окно Цель.
Выберите Все.

Настройка целей

3. Кликните OK. Будет создан документ Excel Цели 1.

‍

С помощью этого документа можно исследовать, как значение цели менялось в процессе расчета. На листе Сводный отчет представлены значения полного давления.

Сводный отчет значений полного давления

Значение гидравлических потерь можно было бы рассчитать с помощью Цели-выражения, задав в качестве выражения разность между давлением на входе и выходе. Но для того, чтобы продемонстрировать широкие возможности FloEFD, рассчитаем гидравлические потери другим способом — с помощью газодинамического Калькулятора.

Калькулятор содержит различные гидродинамические формулы, которые могут быть использованы в инженерных расчетах. Калькулятор является удобным инструментом для приблизительной оценки результатов, а также для расчета различных важных характеристик и характерных величин. Все расчеты в Калькуляторе по умолчанию проводятся в Международной системе единиц SI. Все введенные значения преобразуются в соответствии с этой системой единиц. Единицы измерения, заданные пользователем в проекте FloEFD, в Калькуляторе не действуют.

Работа с калькулятором

1. Кликните Flow Analysis > Инструменты > Калькулятор.

2. В таблице Калькулятора правой кнопкой мыши кликните в ячейке A1 и из контекстного меню выберите Новая формула. Появится диалоговое окно Новая формула.

Работа с калькулятором

3. В дереве Выберите имя новой формулы раскройте группу Давление и температура и поставьте галочку Потери полного давления.

Расчет полного давления при помощи калькулятора

4. Кликните OK. В таблице Калькулятора появятся элементы, необходимые для расчета потерь полного давления.

‍

В столбце Результат (столбец A) находится название формулы, в следующих столбцах (B, C и т.д.) — элементы формулы (переменные и константы). Вы можете ввести значения этих элементов в соответствующие ячейки системе единиц SI или скопировать их из таблицы Целей, построенной в Excel.

‍

1. Задайте значения, как показано ниже:

Плотность = 998.1934 (плотность воды при температуре 293.2 K), Скорость = 1.

Газодинамический калькулятор

2. Откройте документ Excel Цели1 и скопируйте Значение цели ПЦ Ср Полное Давление 1 в буфер обмена.

3. Переключитесь в Калькулятор, кликните в ячейку B2 и нажмите Ctrl+V, чтобы вставить скопированное значение.

4. Вернитесь в Excel, скопируйте Значение цели ПЦ Ср Полное Давление 2. Переключитесь в Калькулятор, кликните в ячейку C2 и нажмите Ctrl+V. Кликните в любую пустую ячейку. В ячейке Результат сразу же появится значение Потерь полного давления.

Газодинамический калькулятор

‍
5. Кликните Файл > Сохранить.

6. В диалоговом окне Сохранить как перейдите в папку, в которой находится используемая в этом примере модель шарового крана, введите имя файла ball valve и кликните Сохранить.

7. Кликните Файл > Выход, чтобы выйти из Калькулятора.

‍

Чтобы рассчитать величину местных потерь, необходимо из полученного значения потерь полного давления вычесть потери на трение в прямой трубе такой же длины и диаметра. Для этого необходимо провести такие же расчеты в модели шарового крана при угле его поворота 0o. Нужная конфигурация уже существует — 00 degrees — long valve.

Условия в объектах семейства 40 degrees — long valve00 degrees — long valve должны быть одинаковы, поэтому необходимо просто скопировать уже существующий проект FloEFD в объект семейства 00 degrees — long valve.

Склонируйте текущий проект в объект семейства 00 degrees — long valve.

‍

Когда угол поворота крана равен нулю, течение воды осуществляется просто через прямую трубу. Поэтому нет необходимости делать Минимальный зазор меньше значения, определенного автоматически (исходя из геометрических размеров поверхностей модели, на которых заданы граничные условия). Обратите внимание, что задание меньшего значения зазора приведет к построению более подробной сетки, и, следовательно, для расчета потребуется больше процессорного времени и памяти. Чтобы решить задачу наиболее эффективным способом, рекомендуется задать оптимальные настройки.

‍

Изменение настроек сетки

Убедитесь в том, что активным является проект Project 3.

1. В дереве анализа FloEFD дважды кликните правой кнопкой мыши по элементу Cетка > Глобальная сетка.

2. Нажмите кнопку Минимальный зазор, чтобы отменить заданное вручную значение.

Изменение настроек сетки

3. Кликните OK.

‍

Кликните Flow Analysis > Расчет> Запустить. Для того, чтобы начать расчет, нажмите кнопку Запустить.

После окончания расчета создайте Цель. Будет создан новый документ Excel Цели 2. Перейдите в Excel, затем выберите обе ячейки в столбце Значение и скопируйте их в буфер обмена.

Расчет потерь полного давления в прямой трубе

Теперь можно рассчитать потери полного давления в прямой трубе.
‍

1. Кликните Flow Analysis > Инструменты > Калькулятор.

2. В меню Калькулятора кликните Файл > Открыть. Перейдите в папку, куда Вы ранее уже сохраняли файл калькулятора для этого примера, и выберите этот файл ball valve.fwc. Кликните Открыть.

3. Кликните в ячейку B4 и на панели инструментов калькулятора нажмите кнопку, чтобы вставить данные из буфера.

4. Сохраните существующее значение потерь полного давления: кликните в ячейку A2, нажмите кнопку, затем кликните в ячейку A7 и нажмите кнопку .

5. Дважды кликните в ячейку Имя 7 и введите 40 градусов.

Расчет потерь полного давления в прямой трубе

6. Правой кнопкой мыши кликните в ячейке Полное давление в точке 1 и из контекстного меню выберите Добавить связь.

Добавление связей

7. Кликните в ячейке B4. Теперь значение полного давления будет извлекаться из ячейки B4.

8. Правой кнопкой мыши кликните в ячейке Полное давление в точке 2 и из контекстного меню выберите Добавить связь.

9. Кликните в ячейке B5. Теперь значение полного давления будет извлекаться из ячейки B5. Сразу же будут рассчитаны потери полного давления.

Значения полного давления

Теперь можно определить местные потери в шаровом кране при угле поворота 40 градусов.

Потери в шаровом кране при угле поворота 40 градусов

‍

Подробнее о FloEFD: http://cad-is.ru/floefd

Гидравлический расчет простых трубопроводов

6.5. Гидравлический удар

Гидравлическим ударом называется резкое повышение давления, возникающее в напорном трубопроводе при внезапном торможении потока рабочей жидкости. Этот процесс является очень быстротечным и характеризуется чередованием резких повышений и понижений давления, которое связано с упругими деформациями жидкости и стенок трубопровода. Гидравлический удар чаще всего возникает при резком открытии или закрытии крана или другого устройства, управляемого потоком.

Пусть в конце трубы, по которой движется жидкость со скоростью υ₀, произведено мгновенное закрытие крана (рис. 6.10, а).

Рис. 6.10. Стадии гидравлического удара

При этом скорость частиц, натолкнувшихся на кран, будет погашена, а их кинетическая энергия перейдет в работу деформации стенок трубы и жидкости. При этом стенки трубы растягиваются, а жидкость сжимается в соответствии с увеличением давления на величину ΔP_уд, которое называется ударным. Область (сечение n — n), в которой происходит увеличение давления, называется ударной волной. Ударная волна распространяется вправо со скоростью c, называемой скоростью ударной волны.

Когда ударная волна переместится до резервуара, жидкость окажется остановленной и сжатой во всей трубе, а стенки трубы — растянутыми. Ударное повышение давления распространится на всю длину трубы (рис. 6.10, б).

Далее под действием перепада давления ΔP_уд частицы жидкости устремятся из трубы в резервуар, причем это течение начнется с сечения, непосредственно прилегающего к резервуару. Теперь сечение n-n перемещается обратно к крану с той же скоростью c, оставляя за собой выровненное давление P₀ (рис. 6.10, в).

Жидкость и стенки трубы предполагаются упругими, поэтому они возвращаются к прежнему состоянию, соответствующему давлению P₀. Работа деформации полностью переходит в кинетическую энергию, и жидкость в трубе приобретает первоначальную скорость υ₀, но направленную теперь в противоположную теперь сторону.

С этой скоростью весь объем жидкости стремится оторваться от крана, в результате возникает отрицательная ударная волна под давлением P₀ — ΔP_уд, которая направляется от крана к резервуару со скоростью c, оставляя за собой сжавшиеся стенки трубы и расширившуюся жидкость, что обусловлено снижением давления (рис. 6.10, д). Кинетическая энергия жидкости вновь переходит в работу деформаций, но противоположного знака.

Состояние трубы в момент прихода отрицательной ударной волны к резервуару показано на рис. 6.10, е. Так же как и для случая, изображенного на рис. 6.10, б, оно не является равновесным. На рис. 6.10, ж, показан процесс выравнивания давления в трубе и резервуаре, сопровождающийся возникновением движения жидкости со скоростью υ₀.

Очевидно, что как только отраженная от резервуара ударная волна под давлением ΔP_уд достигнет крана, возникнет ситуация, уже имевшая место в момент закрытия крана. Весь цикл гидравлического удара повторится.

Протекание гидравлического удара во времени иллюстрируется диаграммой, представленной на рис. 6.11, а и б.

Штриховыми линиями показано теоретическое изменение давления у крана в точке А, а сплошной действительный вид картины изменения давления по времени (рис. 6.11, а). При этом затухание колебаний давления происходит за счет потерь энергии жидкости на преодоление сил трения и ухода энергии в резервуар.

Если давление P₀ невелико (P₀ P_уд), то картина изменения амплитуды давления получается несколько иная, примерно такая, как показано на рис. 6.11, б.

Рис. 6.11. Изменение давления по времени у крана

Повышение давления при гидравлическом ударе можно определить по формуле

ΔP_уд = ρυ₀c

Данное выражение носит название формулы Жуковского. В нем скорость распространения ударной волны c определится по формуле:

где r — радиус трубопровода;
E — модуль упругости материала трубы;
δ — толщина стенки трубопровода;
K — объемный модуль упругости (см. п.1.3)

Если предположить, что труба имеет абсолютно жесткие стенки, т.е. E = , то скорость ударной волны определится из выражения

Для воды эта скорость равна 1435 м/с, для бензина 1116 м/с, для масла 1200 — 1400 м/с.

6.6. Изменение пропускной способности трубопроводов в процессе их эксплуатации

При проектировании напорных трубопроводов следует учитывать, что их пропускная способность в период эксплуатации снижается (например, для водопроводных труб до 50% и даже ниже). Вследствие коррозии и образования отложений в трубах (инкрустации), шероховатость труб увеличивается. Это можно оценить по формуле:

k_t = k₀ + αt

где k₀ — абсолютная шероховатость для новых труб, (мм),
k_t — шероховатость через t лет эксплуатации,
α — коэффициент характеризующий быстроту возрастания шероховатости (мм/год).

Таблица 6.1

Проверить себя ( Тест )

Наверх страницы

REHAU CO – расчет систем отопления

Ваш графический помощник при проектировании систем отопления и холодоснабжения
Программа проводит полный гидравлический расчет, в рамках которого:

подбираются диаметры трубопроводов;
определяются гидравлические сопротивления циркуляционных колец;
определяются потери давления в системе;
анализируется давление в циркуляционных кольцах;
подбираются настройки регулирующей арматуры;
автоматически учитывается требуемый авторитет термостатических вентилей.

Преимущества

Полная документация

Подробные инструкции по использованию программ становятся доступными сразу после установки REHAU CO, REHAU h3O и REHAU OZC. Также помощью при проектировании будет служить реализованная функция справки.

Актуальные артикулы с ценами

В программы заложены актуальные артикулы оборудования различных производителей, в том числе материалов REHAU.
Теперь после расчета систем Вы получаете полную проектную документацию, включая ведомость материалов с действи тельными на текущий момент ценами 100% cовместимость с Excel позволит Вам выгружать результаты проектирования для последующего редактирования.

Постоянно обновляемая база оборудования

Каталоги материалов и оборудования различных производителей могут быть обновлены посредством встроенной функции поиска текущих обновлений. Для этого нужен лишь доступ к сети Интернет.

Расчеты в соответствии с российскими нормами

Программы REHAU CO, REHAU h3O и REHAU OZC в своей методике расчета руководствуются действующими нормативными документами Российской Федерации.

Другие преимущества:

ввод данных в графическом виде;
система автоматических подсказок и диагностика корректного внесения данных;
функции копирования и автоматического создания следующего этажа;
создание блоков из элементов систем;
возможность получения полной проектной документации;
итоги в форме таблиц с возможностью сортировки;
возможность загрузки чертежей из AutoCAD.

Уравнение Дарси-Вайсбаха для давления и большой потери напора

Потери давления

Потери давления (или большие потери) в трубе, трубе или воздуховоде можно рассчитать с помощью уравнения Дарси-Вайсбаха

Δp _{major_loss} = λ (l / d _h) (ρ _f v ²/2) (1)
, где
Δp _{major_loss} = основное (фрикционное) давление потеря потока жидкости (Па (Н / м ²), фунт / фут (фунт / фут ²) )

λ = коэффициент трения Дарси-Вайсбаха
л = длина воздуховода или трубы (м, футы)
v = скорость жидкости (м / с, фут / с)

d _h = гидравлический диаметр (м, футов)
ρ _f = плотность жидкости (кг / м ³, оторочек / фут ³)

Примечание! — имейте в виду, что в литературе представлены два альтернативных коэффициента трения.Один равен 1/4 от другого, и (1) необходимо умножить на четыре, чтобы получить правильный результат. Это важно проверить при выборе коэффициентов трения из диаграмм Moody. Калькулятор коэффициента трения Коулбрука соответствует уравнению (1).

Уравнение Дарси-Вайсбаха справедливо для полностью развитого, установившегося режима и потока несжимаемой жидкости. Коэффициент или коэффициент трения — λ — зависит от потока, будь он ламинарным, переходным или турбулентным (число Рейнольдса), а также от шероховатости трубы или канала.Коэффициент трения можно рассчитать по уравнению Коулбрука или с помощью диаграммы Муди.

Пример — потеря давления в воздуховоде

Воздушные потоки со скоростью 6 м / с в воздуховоде диаметром 315 мм . Плотность воздуха 1,2 кг / м ³ . Коэффициент трения оценивается как 0,019 , а длина воздуховода составляет 1 м . Потери на трение могут быть рассчитаны как

Δp _{major_loss} = 0.019 ((1 м) / (0,315 м)) ((1,2 кг / м ³) (6 м / с) ²/2)

= 1,3 Па

Примечание! — помимо потерь на трение — почти всегда есть незначительные потери в потоке.

Онлайн-калькулятор потери давления

Калькулятор ниже, основанный на формуле (1), можно использовать для расчета потери давления в воздуховоде, трубе или трубе, если известна скорость жидкости. Значения по умолчанию для расхода воздуха 20 ^o C , 1.2 кг / м ³ и 6 м / с — то же, что в примере выше. Коэффициент трения можно рассчитать с помощью уравнения Колебрука.

Этот калькулятор является универсальным и может использоваться с единицами измерения СИ и британской системой мер. Просто замените значения значениями для фактического приложения.

Калькулятор ниже может использоваться, если известен объемный расход

Потери напора

В качестве альтернативы уравнение Дарси-Вайсбаха может выразить потерю напора в виде водяного столба, разделив потерю давления (1) на удельный вес воды

Δh _{major_loss, w} = λ (l / d _h) (ρ _f v ²/2) / γ _w

= λ (l / d _h) (ρ _f v ²/2) / ρ _w g
= λ ( л / д _ч) (ρ _f/ ρ _w) ( v ² / (2 90 008 г)) (2)
где
Δh _{major_loss, w} = большая потеря напора (водяного столба) в расход жидкости (м h3O, ft h3O)
λ = коэффициент трения
л = длина трубы или воздуховода (м, футы)
d _h = гидравлический диаметр (м, фут)
v = скорость жидкости (м / с, фут / с)
γ _w = ρ _w г = удельный вес воды (9807 Н / м ³ , 62.4 л b _f / фут ³ )
ρ _w = плотность воды (1000 кг / м ³ , 62,425 фунт / фут ³)

г = ускорение свободного падения (9,81 м / с ², 32,174 фут / с ² )

Примечание! — в приведенном выше уравнении напор относится к воде в качестве эталонной жидкости.Можно использовать другую эталонную жидкость — например, ртуть Hg — путем замены плотности воды на плотность эталонной жидкости.

Если плотность в потоке жидкости такая же, как в эталонной жидкости — как обычно с потоком воды — ур. (2) можно упростить до

Δh _{major_loss} = λ (l / d _h) ( v v / (2 г)) (2b)

где

Δh _{major_loss} = основная проточной жидкости) (м «жидкость», фут «жидкость»)

Для метрических единиц потерю напора альтернативно можно изменить до

Δh _{major_loss, w (ммч3O)} = λ (л / d _h) (ρ _f/ ρ _w) ( 9001 1 v ² / (2 г)) /1000 (2c)

где

Δh _{1 major_loss w (мм вод.ст.)} = потеря напора (мм вод. ) (ρ _f/ ρ _w) ( v ² / (2 _{2 _{2 g))}} (2d)

где

Δh _{major_loss, w (inh3O)} = потеря напора (дюймы h3O) 9 0011

Уравнение Дарси-Вайсбаха с диаграммой Муди считается наиболее точной моделью для оценки потерь напора на трение при установившемся потоке в трубе.Поскольку этот подход требует итерационного процесса методом проб и ошибок, может оказаться предпочтительным альтернативный менее точный эмпирический расчет потерь напора, который не требует решений методом проб и ошибок, таких как уравнение Хазена-Вильямса.

Онлайн-калькулятор потери напора

Калькулятор ниже, который основан на уравнении. (2) , можно использовать для расчета потери напора в воздуховоде, трубе или трубе. Значения по умолчанию, используемые в калькуляторе, относятся к расходу воздуха 20 ^o C , 1.2 кг / м ³ и 6 м / с . По умолчанию плотность воды, обычно используемой в качестве эталонной жидкости, составляет 1000 кг / м ³ . Коэффициент трения рассчитывается по уравнению Коулбрука.

Калькулятор является универсальным и может использоваться как для единиц СИ, так и для британских единиц. Просто замените значения значениями для фактического приложения.

(PDF) Определение гидравлического сопротивления грубых кольцевых каналов по сопротивлению грубых труб

Материалы данной работы могут использоваться на условиях Creative Commons Attribution 3.0 лицензия. Любое дальнейшее распространение

этой работы должно содержать указание на автора (авторов) и название работы, цитирование журнала и DOI.

Опубликовано по лицензии IOP Publishing Ltd

1234567890

PTPPE-2017 IOP Publishing

IOP Conf. Серия: Физический журнал: конф. Серия 891 (2017) 012067 doi: 10.1088 / 1742-6596 / 891/1/012067

Определение гидравлического сопротивления черновых кольцевых каналов

по сопротивлению черновых труб

А.С. Корсун, М.И. Писаревский, В.Н. Федосеев, М.В. Крепс

Национальный исследовательский ядерный университет «Московский инженерно-физический институт», Россия,

115409, г. Москва, ул.Москва, Каширское шоссе, 31

E-mail: [email protected]

Аннотация. Согласно текущим рекомендациям по расчету турбулентного потока, коэффициент гидравлического сопротивления гладкого кольцевого канала

с эквивалентным гидравлическим диаметром

dh принимается равным коэффициенту гидравлического сопротивления трубы диаметром

dh, умноженному на по коэффициенту пересчета. Значение этого коэффициента преобразования, зависящее от

от числа Рейнольдса и отношения внутреннего диаметра кольцевого канала к внешнему диаметру

, изменяется от 1 до 1.07. То есть гладкий кольцевой канал и гладкая труба при одинаковых гидравлических диаметрах

имеют практически одинаковые коэффициенты гидравлического сопротивления. В этой статье

были проведены эксперименты для проверки возможности такого подхода к каналам с шероховатыми стенками

. По результатам измерений расхода воды и градиента давления были рассчитаны и сопоставлены коэффициенты

гидравлического сопротивления грубого кольцевого канала и трубы с гидравлическими диаметрами dh = 6

мм.На поверхности

, текущие с жидкостью, нанесена искусственная шероховатость трапециевидной формы. Эксперименты проводились на водяном контуре

в диапазоне чисел Рейнольдса от до в режиме полной шероховатости. Полученные экспериментальные результаты

сопоставлены с расчетами коэффициентов гидравлического сопротивления труб

с искусственной шероховатостью согласно существующим рекомендациям. Сделаны выводы

о возможности определения гидравлического сопротивления шероховатых кольцевых каналов

через сопротивление шероховатых труб.

1. Введение

Одним из способов интенсификации теплообмена является создание искусственной шероховатости на теплопередающей поверхности

[1,2]. Таким образом, для теплогидравлических расчетов теплообменников требуется

знаний коэффициентов теплоотдачи и коэффициентов гидравлического сопротивления для конкретной

геометрии каналов. Кольцевые каналы — одна из самых распространенных геометрических форм. В литературе

есть рекомендации по расчету гидравлического сопротивления гладких круглых каналов

с использованием гидравлического сопротивления гладких труб, но надежных указаний по расчету грубых кольцевых каналов

не существует.Поэтому целью данной работы является проверка возможности расчета коэффициента гидравлического сопротивления

грубых кольцевых каналов с использованием коэффициента гидравлического сопротивления

грубых труб по формуле для гладких каналов.

Согласно [3], коэффициенты гидравлического сопротивления гладкого кольцевого канала и гладких труб

одинакового гидравлического диаметра связаны соотношением (1)

Flow of Fluids — Calculators

Калькуляторы TP-410

Найдите символ в последней версии TP410.

Рассчитайте потерю напора из-за трения ньютоновской жидкости по прямой трубе, используя уравнение Дарси. Этот калькулятор также вычисляет число Рейнольдса, коэффициент трения и падение давления в трубе и учитывает ламинарный или турбулентный поток.

Теорию этих расчетов можно найти на страницах с 1-4 по 1-7 в издании TP-410 2009 года. Калькулятор
поддерживает уравнения: 6-3, 6-4, 6-6 и 6-8.

Преобразование между коэффициентом сопротивления (K), коэффициентом расхода США (Cv) или метрическим коэффициентом расхода (Kv).

Теоретические основы этого калькулятора можно найти на страницах 2-6, 2-9 и 3-5 в издании TP-410 2009 года.
Калькулятор учитывает уравнения: 6-23 и 6-40.

Рассчитайте коэффициент бета, число Рейнольдса, коэффициент расхода, массу и объемный расход ньютоновской жидкости через отверстие с угловым, 1D — ½ D или фланцевым расположением отвода.

Теоретические основы этого калькулятора можно найти на страницах с 4-2 по 4-5 в версии TP410 2009 года.
Калькулятор учитывает уравнения 6-29 и 6-31, применяемые к отверстиям.

Этот калькулятор также выполняет расчеты диафрагмы для сжимаемого потока.

Рассчитайте бета-коэффициент, число Рейнольдса, коэффициент расхода, массу и объемный расход ньютоновской жидкости через сопло ISA 1932, Long Radius или сопло Вентури.

Теоретические основы этого калькулятора можно найти на страницах с 4-2 по 4-5 в версии TP-410 2009 г. В калькуляторе
используются уравнения 6-29 и 6-31, применяемые к форсункам.

Этот калькулятор также позволяет рассчитывать сопла для сжимаемого потока.

Расход жидкости через расходомер Вентури

Рассчитайте коэффициент бета, число Рейнольдса, коэффициент расхода, массовый и объемный расход через расходомеры Вентури с конвергентной секцией «как отлито», с механической обработкой или грубой сваркой, как для жидкостей, так и для сжимаемых потоков.

Теоретические основы этого калькулятора можно найти на страницах с 4-2 по 4-5 в версии TP-410 2009 г.
Калькулятор учитывает уравнения 6-29 и 6-31, применяемые к отверстиям.

Рассчитайте мощность жидкости, необходимую для перекачивания жидкости на определенную высоту или напор.При этом не учитываются силы трения внутри трубы.

Теоретические основы этого калькулятора можно найти на стр. 5-4 в версии TP-410 2009 года.
Калькулятор рассчитывает уравнение: B-8.

Этот калькулятор также выполняет расчеты тормоза (вала) и электрической мощности.

Рассчитайте весовую плотность, удельный объем и молярную массу газа по закону идеального газа.

Теоретические основы этого калькулятора можно найти на страницах 1-8 в версии TP-410 2009 года.
Калькулятор учитывает уравнение: 6-52.

Преобразование единиц для любого из следующих значений: динамическая вязкость, коэффициент расхода, длина, масса, массовая плотность, массовый расход, мощность, давление, удельная газовая постоянная, удельный объем, температура, объемный расход или объем.

Crane Co. и ее дочерние компании не могут нести ответственность за возможные ошибки в каталогах, брошюрах, других печатных материалах и информации на веб-сайтах, включая онлайн-калькуляторы и формулы. Crane Co. оставляет за собой право вносить изменения в свою продукцию без предварительного уведомления, включая уже заказанную продукцию, при условии, что такие изменения могут быть внесены без необходимости изменения уже согласованных спецификаций.Все их товарные знаки в этом материале являются собственностью Crane Co. или ее дочерних компаний. Все права защищены.

Как рассчитать гидравлическое сопротивление для жидкостей

Законы Лома о потоке жидкости

Законы Лома предсказывают фактическую производительность жидкостных устройств за пределами определения условий воды при 25 фунтах на квадратный дюйм и 80 ° F. В Liquid Flow должны быть связаны несколько переменных, в том числе:

I = Расход
H = Перепад давления
V = Поправочный коэффициент вязкости.Факторы V компенсируют взаимодействие вязкости и геометрии устройства и уникальны для каждого класса устройств. См. Графики коэффициентов «V» для типичных отверстий Ли. Используйте 1.0 для воды @ 80 ° F

S = Удельный вес. Используйте 1.0 для воды при 80 ° F.
K = Константа для определения единиц измерения. Используйте 20 для фунтов на квадратный дюйм и галлонов в минуту. См. Таблицу ниже для единиц измерения постоянных значений K.

Проведите вправо для получения дополнительной информации о таблице

Закон Лома для потока жидкости:

При испытании с водой при давлении 25 фунтов на кв. Дюйм (= 5), 80 ° F и скорости потока в галлонах в минуту,

Примечания:
1.V и S равны 1 для воды при 80 ° F

Проведите вправо для получения дополнительной информации о таблице

д	=	диаметр отверстия (дюймы)
C _d	=	коэффициент расхода
C _v	=	коэффициент расхода

Для особых требований к потоку компания Lee может определить требуемый рейтинг Lohm.

Следующие формулы представлены для расширения использования законов Лома для многих различных жидкостей, работающих в широком диапазоне
условий давления.

Номенклатура

L = Lohms
H = перепад давления
I = расход жидкости: объемный
S = удельный вес *
V = коэффициент компенсации вязкости **
w = расход жидкости: гравиметрический
K = постоянные единицы измерения — жидкость

* S = 1,0 для воды при 80 ° F.
** V = 1.0 для воды при 80 ° F.

Константа единиц K

Эти формулы вводят поправочные коэффициенты для плотности и вязкости жидкости. Они применимы к любой жидкости с известными свойствами
с минимальными ограничениями по уровням давления или температуре.

Постоянная единица измерения (K) избавляет от необходимости переводить параметры давления и расхода в специальные единицы.

Проведите вправо для получения дополнительной информации о таблице

	Единицы давления
ЕДИНИЦЫ ОБЪЕМНОГО РАСХОДА
Расходомеры	фунтов на кв. Дюйм	бар	кПа
галлонов в минуту	20	76.2	7,62
л / мин	75,7	288	28,8
мл / мин	75700	288000	28800
дюйм ³ / мин	4620	17600	1760

Проведите вправо для получения дополнительной информации о таблице

	Единицы давления
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫ РАСХОДА
Расходомеры	фунтов на кв. Дюйм	бар	кПа
PPH	10000	38100	3810
г / мин	75700	288000	28800

Примеры расчета гидравлического сопротивления жидкостей

Задача 1. Ограничитель необходим для потока 0,1 галлона в минуту смеси этиленгликоль / вода 50/50 (удельный вес = 1,07) при 45 ° F и 6 фунтах на квадратный дюйм. Сколько требуется ломов?

Решение:

Считывание кинематической вязкости; v = 5,0 сс по кривой вязкости.
Используйте v и ΔP, чтобы определить поправочный коэффициент вязкости, V = 0,87, из кривой фактора «V».
Выберите единицу измерения K из таблицы.

Требуется
Compute Lohms.

Проблема 2. Какое падение давления произойдет при расходе 57 мл / мин. смеси этиленгликоль / вода 50/50 (удельный вес = 1,07) при 45 ° F, протекающей через ограничитель на 1000 Ом?

Решение:

Найдите вязкость. v = 5 cs
Используйте знание системы, чтобы принять первоначальное решение.
H = 4 фунта / кв. Дюйм
Используйте предполагаемое значение H для определения V = 0,75 по кривой коэффициента «V».
Выберите постоянную единиц измерения K из таблицы.
Вычислительное испытание ΔP
Проведите необходимые испытания, чтобы найти правильное решение.
H = 2 фунта / кв. Дюйм V = 0,55

Проблема 3 . Какое ограничение позволит пропускать 1 галлон воды в час при ΔP 50 фунтов на кв. Дюйм?

Задача 4. Струя с диаметром отверстия 0,012 дюйма пропускает 18 фунтов / час воды при ΔP 100 фунтов на кв. Дюйм. Сколько Lohms?

Задача 5. Какой ΔP потребуется, чтобы пропустить 20 галлонов в час воды через форсунку 2000 Lohm?

Задача 6. Какой расход воды будет результатом ограничения в 500 Лом и ΔP в 500 фунтов на кв. Дюйм?

Примечание. Для особых требований к потоку компания Lee может определить требуемый рейтинг Lohm.

Проблема 7. Ограничитель необходим для потока 0,15 галлона в минуту гидравлической жидкости MIL-H-83282 при 80 ° F и ΔP 100 фунтов на кв. Какое ограничение требуется?

Решение:

Считайте удельный вес; S = 0,84 по графику.
Считывание вязкости; v = 21cs.из диаграммы.
Используйте вязкость и ΔP, чтобы определить коэффициент компенсации вязкости V = 0,95 по графику.
Выберите константу единиц, K = 20 из таблицы.

Задача 8. Какой перепад давления будет в результате потока смазочного масла SAE № 10 в количестве 5 PPH при 20 ° F, протекающего через ограничитель 1000 Лом?

Решение:

Считайте удельный вес и вязкость.
S = 0,90, v = 600cs.
Используйте знание системы, чтобы принять решение.
H = 50 фунтов на кв. Дюйм.
Используйте предполагаемое ΔP для определения V = 0,18
Выберите константу единиц, K = 10,000 из таблицы
Расчетное испытание ΔP.
Проведите необходимые испытания, чтобы найти правильное решение.
H = 26 фунтов на кв. Дюйм.

Проблема 9. Защитный экран требуется для потока 775 фунтов / час JP4 при 80 ° F с максимальным падением давления 5 фунтов на кв. Дюйм. Какая максимальная скорость Lohm разрешена для экрана безопасности?

Решение:

Найдите удельный вес; S = 0.77 от кривой.
Найдите вязкость; v = 1cs от кривой.
Используйте v и ΔP, чтобы определить коэффициент компенсации вязкости, V = 1.0 по кривой.
Выберите константу единиц, K = 10,000 из таблицы

<< Технические данные

Примеры проблем расчета и выбора трубопровода с решениями

Постановка задачи: При ремонте магистрального трубопровода, имеющего внутренний диаметр d ₁ = 0.5 м и используется для переноса воды со скоростью v ₁ = 2 м / с, стало ясно, что участок трубы длиной L = 25 м необходимо заменить. Поскольку на складе не было трубы того же диаметра для замены вышедшего из строя участка трубопровода, была установлена труба с внутренним диаметром d ₂ = 0,45 м. Абсолютная шероховатость составляет Δ ₁ = 0,45 мм для трубы диаметром 0,5 м и Δ ₂ = 0,2 мм для трубы диаметром 0,45 м. В расчетах принимаем плотность воды ρ = 1000 кг / м ³ и динамическую вязкость μ = 1 · 10 ^-3 Па · с.

Исходные данные: d ₁ = 0,5 м; d ₂ = 0,45 м; L = 25 м; v ₁ = 2 м / с; Δ ₁ = 0,45 мм; Δ ₂ = 0,2 мм; ρ = 1000 кг / м ³; μ = 1 · 10 ^-3 Па · с.

Задача: Определите изменение гидравлического сопротивления для всего трубопровода.

Решение: Поскольку оставшаяся часть трубопровода не менялась, его гидравлическое сопротивление после ремонта также не изменилось; Таким образом, для решения проблемы достаточно будет сравнить гидравлическое сопротивление заменяемого и замененного участков трубы.

Рассчитаем гидравлическое сопротивление замененного участка трубы (H ₁). Поскольку труба не имеет источников местного сопротивления, достаточно найти потери на трение (H _т1):

H _т1 = [(λ ₁ · л) / d ₁] · [(v ₁ ²) / (2 · g)]

где:
λ ₁ — коэффициент гидравлического сопротивления заменяемого участка;
g — ускорение свободного падения.

Для определения λ необходимо предварительно определить относительную шероховатость (e ₁) трубы и критерий Рейнольдса (Re ₁):

e ₁ = Δ ₁ / d ₁ = 0.45/500 = 0,0009

Re ₁ = (v ₁ · d ₁ · ρ) / μ = (2 · 0,5 · 1000) / (1 · 10 ^-3) = 1000000

Выберем формулу расчета для λ ₁:

10 / е ₁ = 10 / 0,0009 = 11111

560 / e ₁ = 560 / 0,0009 = 622222

Так как рассчитанное значение Re ₁> 560 / e ₁, то для нахождения λ ₁:

следует использовать следующую формулу.
λ ₁ = 0.11 · e ₁ ^0,25 = 0,11 · 0,0009 ^0,25 = 0,019
Теперь можно найти падение напора на заменяемом участке трубы:
H ₁ = H _τ1 = (λ ₁ · л) / d ₁ · [(v ₁ ²) / (2 · g)] = (0,019 · 25) /0,5 · 2² /(2·9,81) = 0,194 м
Рассчитаем гидравлическое сопротивление заменяемого участка трубы (H ₂). В этом случае, помимо падения напора на трение (H _т2), возникает падение напора из-за локальных точек сопротивления (H _мc2), т.е.е. резкое сужение трубопровода на входе замененной секции и резкое расширение на выходе замененной секции.
Сначала мы определяем падение напора на трение в заменяемом участке трубы. Поскольку диаметр стал меньше, а скорость потока осталась прежней, необходимо найти новую скорость потока v ₂. Искомое значение находится из равенства потоков, рассчитанных для заменяемого и замещающего участков:
v ₁ · (π · d ₁ ²) / 4 = v ₂ · (π · d ₂ ²) / 4
откуда:
v ₂ = v ₁ · (d ₁ / d ₂) ² = 2 · (500/450) ² = 2.47 м / с
Критерий Рейнольдса для расхода воды на заменяемом участке трубы:
Re ₂ = (v ₂ · d ₂ · ρ) / μ = (2,47 · 0,45 · 1000) / (1 · 10 ^-3) = 1111500
Теперь давайте найдем относительную шероховатость для участка трубы диаметром 450 мм и выберем формулу для расчета коэффициента трения:
e ₂ = Δ ₂ / d ₂ = 0,2 / 450 = 0,00044
10 / e ₂ = 10/0.00044 = 22727
560 / e ₂ = 560 / 0,00044 = 1272727
Полученное значение Re ₂ лежит в интервале между 10 / e ₁ и 560 / e ₁ (22 727 <1 111 500 <1 272 727), поэтому для расчета λ _{будет использована следующая формула. 2}:
λ ₂ = 0,11 · (e ₂ + 68 / Re ₂) ^0,25 = 0,11 · (0,00044 + 68/1111500) ^0,25 = 0,0165
Откуда появляется возможность рассчитать потери на трение в заменяемом участке трубы:
H _т2 = [(λ ₂ · л) / d ₂] · [(v ₂ ²) / (2 · g)] = [(0.0165 · 25) /0,45] · [2,47² / (2 · 9,81)] = 0,285 м
Потери напора в местах локальных сопротивлений складываются из потерь на входе заменяемого участка (резкое сужение канала) и на выходе (резкое расширение канала). Найдем отношение площади замененного участка трубы к площади исходного участка трубы:
F ₂ / F ₁ = (d ₂ ²) / (d ₁ ²) = (0,45 / 0,5) ² = 0,81
Из табличных значений выбираем коэффициенты местного сопротивления: ζ _pc = 0.1 для резкого сужения и ζ _ρρ = 0,04 для резкого расширения. Используя эти данные, рассчитаем общую потерю напора в локальных точках сопротивления:
H _мс2 = ∑ζ _мс · [v² / (2 · г)] = [ζ _рс · (v ₁ ²) / (2 · g)] + [ζ _рр · ( v ₂ ²) / (2 · g)] = [0,1 · 2 ² / (2 · 9,81)] + [0,04 · 2,47 ² / (2 · 9,81)] = 0,032 м
Из вышесказанного следует, что полное падение напора в секции замены составляет:
H ₂ = H _т2 + H _мс2 = 0.285 + 0,032 = 0,317 м
Зная потерю напора в заменяемом участке трубы и на участке заменяемого трубопровода, мы можем определить изменение потери:
∆H = 0,317-0,194 = 0,123 м
Мы обнаружим, что после замены участка трубопровода его общая потеря напора увеличилась на 0,123 м.
Гидравлическое сопротивление
Существует два типа гидравлического сопротивления: сопротивление трению и местное сопротивление.В первом случае гидравлическое сопротивление обусловлено передачей импульса твердым стенкам. В последнем случае сопротивление вызывается рассеянием механической энергии при резком изменении конфигурации или направления потока, образованием вихрей и вторичных потоков в результате отрыва потока, центробежными силами и т. Д. К категории местных сопротивлений мы обычно относим сопротивления переходников, сопел, удлинителей, диафрагм, принадлежностей трубопроводов, поворотных колен, входов в трубы и т. д.
При определении полного сопротивления (потеря давления Δp _f) используется условная суперпозиция
(1)
Сопротивление трению (перепад давления по длине каналов) рассчитывается по эмпирической формуле Дарси
(2)
где — коэффициент трения Муди (в 4 раза больше коэффициента трения Фаннинга — см. Коэффициент трения), 1 и D _H = 4S / P — длина и гидравлический диаметр канала, ρ — плотность жидкости, а u — средняя скорость потока.
Для определения местного гидравлического сопротивления (ΔP ₁) используется формула Вайсбаха.
(3)
где ζ — коэффициент местного сопротивления.
Для потока в гладких каналах коэффициент трения f зависит от условий потока и является функцией только Re = ūD _H / ν. Для ламинарного потока значение для прямых труб определяется по формуле Пуазейля:
(4)
Значения C зависят от формы сечения и приведены в таблице 1.
Мы можем видеть из уравнения. (2) что в ламинарном потоке перепад давления изменяется со средней скоростью движения в первой степени: линейный закон сопротивления (область I, рисунок 1). В турбулентном потоке гидравлическое сопротивление трения резко возрастает (область II). Такое повышение сопротивления происходит из-за больших потерь энергии, связанных с пульсирующим движением турбулентных вихрей в потоке жидкости. Значение в турбулентном потоке в круглой трубе можно рассчитать по формуле Блазиуса для 5 × 10 ³ ≤ Re ≤ 10 ⁵
(5)
и из формулы Никурадзе для 10 ⁵ ≤ Re ≤ 4 × 10 ⁶
(6)
Приведенные выше формулы справедливы для течения в каналах с гладкими стенками с полностью развитыми гидравлическими и тепловыми режимами.Во входной зоне канала (длиной до 20D _H) имеет более высокое значение, чем рассчитанное по формулам. (5) и (6). На коэффициент трения влияют изменения физических свойств жидкости, вызванные изменениями температуры и действием сил плавучести.
В неровных каналах гидравлическое сопротивление увеличивается за счет образования вихрей на элементах шероховатости, приводящих к дополнительным потерям удельной энергии потока. Можно выделить три типа шероховатости:
Естественная шероховатость, образующаяся в результате длительной эксплуатации трубопроводов.
Шероховатость песка, характеризующаяся высокой плотностью и различной формой конкреций.
Искусственная (или регулярная) шероховатость, когда элементы шероховатости имеют определенную геометрическую форму и расположение.
Каждый вид шероховатости имеет свою специфику изменения коэффициента трения сопротивления от Re. В случае шероховатости песка в качестве параметра шероховатости принимается отношение радиуса трубы r ₀ к средней высоте выступа δ _r на поверхности стенки (k = r ₀ / δ _r).До определенного значения Re сопротивление шероховатой трубы изменяется так же, как и у гладкой (рисунок 2) (в ламинарном потоке оно изменяется согласно уравнению (4) (кривая 1) в турбулентном потоке , согласно уравнению (5) (кривая 2). Это связано с тем, что сначала толщина ламинарного подслоя у стенки δlam превышает среднюю высоту выступов шероховатости (δ _lam> δ _r). Re увеличивается далее, δ _r становится больше, чем δ _lam.Это приводит к увеличению сопротивления трению шероховатой трубы по сравнению с гладкой при превышении определенного числа перехода Re _tr, значение которого зависит от параметра шероховатости: Re _tr 100k. При Re> Re _tr (самоподобный поток) наблюдается квадратичный закон сопротивления, когда коэффициент сопротивления трения зависит только от значения параметра k (кривая 3 на рисунке 2):. Значение для труб с промышленной шероховатостью можно оценить по формуле Колебрука-Уайта.
(7)
Здесь k _s — эквивалентная шероховатость песка, которая для новых труб, вытянутых из черных металлов, составляет около 0.01 мм, а для новых стальных труб — около 0,014 мм; после нескольких лет эксплуатации он увеличивается примерно до 0,2 мм. Для старых ржавых труб k _s 1-3 мм и для новых оцинкованных труб 0,5 мм; для новых асбоцементных труб — 0,085 мм.
Таблица 1. Коэффициент, связывающий коэффициент трения и Re ^-1 в уравнении. (4)
Рис. 1. Изменение давления иона в зависимости от средней скорости.
Рисунок 2. Изменение коэффициента трения в зависимости от числа Рейнольдса.
Для искусственной шероховатости из-за ее разнообразия не существует однозначных обобщающих параметров шероховатости. В таком случае для определения гидравлического сопротивления можно использовать специальные процедуры расчета. Значения для типовой арматуры и т. Д. Приведены в книге Идельчика (1992).
В гладких изгибах и в спиральных трубах с R / r ₀ ≥ 3 мы предполагаем, что ΔP ₁ = 0, и влияние центробежных сил учитывается путем подстановки эффективного значения коэффициента сопротивления трения в уравнение.(2): для ламинарного потока
(8)
для турбулентного течения (Re> 10 ⁴)
(9)
где — коэффициент сопротивления трения для прямой трубы; D = 1/2 Re — число Дина, r ₀ — радиус трубы, R — радиус кривизны.
ССЫЛКИ
Идельчик, I, (1992) Справочник по гидравлическому сопротивлению (2-е изд.) Бегелл Хаус, Нью-Йорк.
Шлихтинг, Х. (1979) Теория пограничного слоя , МакГроу Хилл, Нью-Йорк.
Теплообменник, Руководство по проектированию (1983) т. 1 и 2, Hemisphere Publishing Corporation.
Как рассчитать поток жидкости через отверстие в трубе
Обновлено 14 декабря 2020 г.
Автор J.R. Kambak
Распространенной проблемой труб является коррозия. Со временем из-за коррозии в трубе может образоваться дыра, которая приведет к утечке. Расчет потока жидкости через отверстие может быть трудным из-за многих переменных, таких как скорость потока жидкости, давление в трубе и плотность жидкости, и это лишь некоторые из них, но не расстраивайтесь.Вы можете найти нужный ответ, выполнив ряд простых шагов.
Шаг 1: Сбор измерений трубы
Получите измерения: диаметр (D) отверстия в трубе и высота (h) поверхности жидкости над отверстием. Убедитесь, что все измерения указаны в одной стандартной единице. Например, 1 дюйм = 0,0254 метра, поэтому, если вы используете дюймы, конвертируйте ваши измерения в метрические единицы.
Шаг 2: Определите площадь поперечного сечения
Рассчитайте площадь поперечного сечения отверстия (A).2
Результат будет в квадратных единицах длины.
Шаг 3: Найдите скорость жидкости
Используйте уравнение Бернулли, чтобы найти скорость жидкости (v), если оно еще не задано. Если давление жидкости в трубе постоянное (т. Е. Если поток устойчивый), жидкость выходит через отверстие в трубе со скоростью:
v = \ sqrt {2gh}
, где g — ускорение из-за гравитация, 9,8 м / с ².
No related posts.