Când fluidul curge printr-o conductă, va exista o cădere de presiune care apare ca urmare a rezistenței la curgere. De asemenea, poate exista o creștere/pierdere de presiune datorită unei schimbări de altitudine între începutul și sfârșitul conductei. Această diferență generală de presiune în conductă este legată de o serie de factori:

calculelor

  • Fricțiunea dintre fluid și peretele conductei
  • Fricțiunea între straturile adiacente ale fluidului în sine
  • Pierderea de frecare pe măsură ce fluidul trece prin orice fitinguri, curbe, supape sau componente
  • Pierderea de presiune datorată modificării înălțimii fluidului (dacă conducta nu este orizontală)
  • Câștig de presiune datorat oricărui cap de fluid care este adăugat de o pompă


Calculul căderii de presiune într-o țeavă

Pentru a calcula pierderea de presiune într-o țeavă este necesar să se calculeze o cădere de presiune, de obicei într-un cap de fluid, pentru fiecare dintre elementele care provoacă o modificare a presiunii. Cu toate acestea, pentru a calcula pierderea de frecare într-o conductă, de exemplu, este necesar să se calculeze factorul de frecare de utilizat în ecuația Darcy-Weisbach care determină pierderea de frecare totală.

Factorul de frecare în sine este dependent de diametrul interior al conductei, de rugozitatea internă a conductei și de numărul Reynold, care la rândul său este calculat din viscozitatea fluidului, densitatea fluidului, viteza fluidului și diametrul interior al conductei.

Prin urmare, există o serie de subcalculări care trebuie să aibă loc pentru a calcula pierderea de frecare totală. Lucrând înapoi trebuie să cunoaștem densitatea fluidului și proprietățile vâscozității, să cunoaștem diametrul țevii și proprietățile de rugozitate, să calculăm numărul Reynold, să folosim acest lucru pentru a calcula factorul de frecare utilizând ecuația Colebrook-White și, în cele din urmă, să conectăm factorul de frecare la Darcy- Ecuația Weisbach pentru a calcula pierderea de frecare în țeavă.

După calcularea pierderii de frecare a țevii, trebuie să luăm în considerare posibilele pierderi de montaj, modificarea altitudinii și orice adăugare a capului pompei. Sumarea acestor pierderi/câștiguri ne va da scăderea de presiune generală în conductă. Următoarele secțiuni iau în calcul fiecare calcul pe rând.

Calculele pierderii prin frecare prin țevi

Acum trebuie să calculăm fiecare dintre elementele necesare pentru a determina pierderea de frecare în țeavă. Linkurile din următoarea listă oferă mai multe detalii despre fiecare calcul specific:

  • Densitatea fluidelor
  • Vâscozitatea fluidă
  • Măsurarea rugozității țevilor
  • Numărul lui Reynold - flux laminar sau flux turbulent
  • Factori de frecare - Diagrama Moody și ecuația Colebrook-White
  • Pierderea prin frecare într-o țeavă - Metoda Darcy-Weisbach

Software-ul nostru Pipe Flow calculează automat pierderea de frecare în țevi utilizând ecuația Darcy-Weisbach, deoarece aceasta este cea mai precisă metodă de calcul pentru fluidele necompresibile și este, de asemenea, acceptată ca industrie precisă pentru debitul compresibil, cu condiția îndeplinirii anumitor condiții.

Calculele pierderilor prin montarea țevilor

Pierderea de energie datorată supapelor, armăturilor și coturilor este cauzată de o întrerupere localizată a debitului. Dispararea energiei pierdute are loc pe o secțiune finită, dar nu neapărat scurtă a conductei, totuși pentru calculele hidraulice este acceptată practica să se ia în considerare întreaga cantitate a acestei pierderi la locația dispozitivului.

Pentru sistemele de țevi cu țevi relativ lungi, este adesea cazul ca pierderile de montaj să fie minore în raport cu pierderea totală de presiune din țeavă. Cu toate acestea, unele pierderi locale, cum ar fi cele produse de o supapă deschisă, sunt adesea foarte semnificative și nu pot fi numite niciodată pierderi minore, iar acestea trebuie să fie întotdeauna incluse.

Pierderea pe care o introduce o armătură specifică o țeavă este măsurată folosind date experimentale din lumea reală și aceasta este apoi analizată pentru a determina un factor K (un coeficient de pierdere local) care poate fi utilizat pentru a calcula pierderea de montare deoarece variază cu viteza de trecere a fluidului prin ea.

Programele noastre Pipe Flow Software facilitează includerea automată a pierderilor de montaj și a altor pierderi locale în calculul căderii de presiune, deoarece acestea vin cu o bază de date de armături preîncărcate care conține mulți factori standard K din industrie pentru diferite supape și armături diferite, la diferite dimensiuni diferite.

Tot ce trebuie să facă utilizatorul este să selecteze armătura sau supapa corespunzătoare, apoi să selecteze „Salvare” pentru a adăuga aceasta la conductă și să o includă în calculul pierderii de presiune a conductei.

Calculele pierderii componentelor conductelor

Există adesea multe tipuri diferite de componente care trebuie modelate într-un sistem de conducte, cum ar fi un schimbător de căldură sau un răcitor. Unele componente pot introduce o pierdere de presiune fixă ​​cunoscută, totuși este mai probabil ca scăderea de presiune să varieze cu debitul care trece prin componentă.

Majoritatea producătorilor vor furniza o curbă de performanță a componentelor care descrie caracteristicile pierderii de cap a fluxului verus ale produsului lor. Aceste date sunt apoi utilizate pentru a calcula pierderea de presiune cauzată de componentă pentru un debit specificat, dar debitul în sine va fi, de asemenea, dependent de pierderea de presiune din aval de componentă și, prin urmare, este foarte dificil să se modeleze performanța pierderii de cap a componentelor fără utilizarea software-ului adecvat, cum ar fi Pipe Flow Expert.

Pierderea de presiune datorată modificării cotei

Curge într-o țeavă în creștere

Dacă cota de pornire a unei țevi este mai mică decât cota de capăt, atunci pe lângă frecare și alte pierderi, va exista o pierdere de presiune suplimentară cauzată de creșterea cotei, care măsurată în capul fluidului este pur și simplu echivalentă cu creșterea cotei.

adică la o înălțime mai mare a fluidului se adaugă mai puțină presiune datorită adâncimii și greutății reduse a fluidului peste acest punct.

Curge într-o țeavă care cade

Dacă cota de pornire a unei țevi este mai mare decât cota de capăt atunci, precum și frecarea și alte pierderi, va exista un câștig suplimentar de presiune cauzat de scăderea cotei, care măsurată în capul fluidului este pur și simplu echivalentă cu căderea cotei.

adică la o înălțime mai mică a fluidului, se adaugă mai multă presiune datorită adâncimii și greutății crescute a fluidului peste acest punct.

Energie și linii hidraulice

Cota unui fluid în interiorul unei conducte, împreună cu presiunea din conductă într-un anumit punct și viteza capului fluidului, pot fi însumate pentru a calcula ceea ce este cunoscut sub numele de linia de grad energetic.

Linia de grad hidraulic poate fi calculată prin scăderea vitezei fluidului din EGL (linia de grad energetic) sau pur și simplu prin însumarea numai a înălțimii fluidului și a presiunii din conductă în acel punct.

Calculele capului pompei

În cadrul unui sistem de conducte există adesea o pompă care adaugă presiune suplimentară (cunoscută sub numele de „cap de pompă”) pentru a depăși pierderile de frecare și alte rezistențe. Performanța unei pompe este de obicei disponibilă de la producător, în ceea ce privește curba de performanță a pompei, care prezintă un grafic al debitului în raport cu capul produs de pompă pentru o gamă de valori ale debitului.

Deoarece capul produs de pompă variază în funcție de debit, găsirea punctului de funcționare pe curba de performanță a pompei nu este întotdeauna o sarcină ușoară. Dacă ghiciți un debit și apoi calculați capul pompei adăugat, acesta la rândul său va afecta diferența de presiune din conductă, care în sine afectează de fapt debitul care ar avea loc.

Desigur, dacă utilizați software-ul nostru Pipe Flow Expert, atunci acesta va găsi punctul de operare exact pe curba pompei pentru dvs., asigurându-vă că debitele și presiunile se echilibrează în întregul sistem pentru a oferi o soluție exactă proiectarea conductelor dvs.

Cu toate acestea, calculați capul pompei adăugat în conducta dvs., acest cap suplimentar de fluid trebuie adăugat înapoi la orice cădere de presiune care a avut loc în conductă.

Calcul general al căderii de presiune a țevilor

Prin urmare, presiunea de la capătul țevii luate în considerare este dată de următoarea ecuație (unde toate articolele sunt specificate în m Cap de fluid):

P [sfârșit] = P [început] - Pierderea prin frecare - Pierderea accesoriilor - Pierderea componentelor + Elevația [start-final] + Capul pompei


P [capăt] = Presiune la capătul conductei
P [start] = Presiunea la începutul conductei
Elevation [start-end] = (Cota la începutul conductei) - (Cota la capătul conductei)
Capul pompei = 0 dacă nu există pompă

Scăderea de presiune sau mai degrabă diferența de presiune dP (ar putea fi un câștig) între începutul și sfârșitul unei conducte este, prin urmare, dată de această ecuație:

dP = Pierderea prin frecare + Pierderea accesoriilor + Pierderea componentelor - Altitudine [start-sfârșit] - Capul pompei


P [capăt] = Presiune la capătul conductei
P [start] = Presiunea la începutul conductei
Elevation [start-end] = (Cota la începutul conductei) - (Cota la capătul conductei)
Capul pompei = 0 dacă nu există pompă

Notă dP este specificată în mod normal ca o valoare pozitivă referitoare la cădere brusca în presiune. O valoare negativă ar indica un câștig de presiune.