So berechnen Sie den Druck in einem Rohr

1. Hydrostatischer Druck

Hydrostatischer Druck ist
innere Druckkraft durch
durch die Einwirkung äußerer Kräfte auf
bestimmten Punkt in der Flüssigkeit. So ein Druck
in allen Richtungen ist gleich und abhängig
über die Lage eines Punktes in einer ruhenden Flüssigkeit.

Dimension des hydrostatischen Drucks
im MKGSS-System - kg / cm2 oder t / m2,
im SI-System - N/m2.

Grundeinheitenverhältnisse
Druck:

	kg/cm2	N/m2
technische Atmosphäre	1	98066,5
Millimeter Wassersäule	0,0001	9,80665
Millimeter Quecksilbersäule	0,00136	133,32

In praktischen Berechnungen 1 technisch
Atmosphäre \u003d 1 kg / cm2 \u003d 10 m Wasser. Kunst. =
735 mmHg Kunst. = 98070 N/m2.

Für eine inkompressible Flüssigkeit, das ist
unter Kraft im Gleichgewicht
Schwerkraft, voll hydrostatisch
Punktdruck:

p=p+
h,

wobei p der Druck auf die freie Fläche ist
Flüssigkeitsoberfläche;

h ist das Gewicht (Schwerkraft) der Flüssigkeitssäule
Höhe h mit Fläche

Querschnitt gleich eins;

h - Eintauchtiefe
Punkte;

ist das spezifische Gewicht der Flüssigkeit.

Bei manchen Flüssigkeiten sind die Werte
spezifisches Gewicht beim Lösen verwendet
Aufgaben sind im Anhang (Tab.
P-3).

Der Wert des Überdrucks über
atmosphärisch (s_ein)
genannt manometrisch, oder
Überdruck:

Bleibt der Druck auf der freien Fläche
gleich atmosphärisch, dann Exzess
Druck p_m=
h.

Unterdruck
die Menge heißt Vakuum:

R_wack= p_ein- R.

Die Lösung für die meisten Probleme dieser
Abschnitt bezieht sich auf die Verwendung
die Grundgleichung der Hydrostatik

wobei z die Koordinate ist oder
Punktmarke.

1. Allgemeines zur hydraulischen Berechnung von Rohrleitungen

Beim Rechnen
Rohrleitungen in Betracht gezogen
konstanter, gleichmäßiger Druck
Bewegung irgendeiner Flüssigkeit
turbulentes Regime, in rund-zylindrisch
Rohre. Flüssigkeit in Druckleitungen
steht unter Druck u
ihre Querschnitte sind vollständig
gefüllt. Die Bewegung der Flüssigkeit entlang
Pipeline tritt als Ergebnis auf
die Tatsache, dass der Druck am Anfang größer ist als
Am Ende.

Hydraulisch
die Berechnung wird durchgeführt, um zu bestimmen
Rohrleitungsdurchmesser D
mit einem bekannten
Länge, um das Überspringen zu gewährleisten
eine bestimmte Durchflussmenge Q
oder gründen
bei einem gegebenen Durchmesser und der erforderlichen Länge
Druck und Flüssigkeitsstrom. Rohrleitungen
je nach Länge und Muster ihrer
Standorte sind in einfache unterteilt
und komplex. Zu einfachen Pipelines
enthält Pipelines, die keine haben
Zweige entlang der Länge, mit einer Konstante
der gleiche Aufwand.

Rohrleitungen
bestehen aus Rohren gleichen Durchmessers
über die gesamte Länge oder aus unterschiedlichen Rohrabschnitten
Durchmesser und Längen. Letzter Fall
bezieht sich auf eine serielle Verbindung.

Einfache Rohrleitungen
je nach Länge mit einem Grundstück von lokalen
Widerstände sind in kurze und unterteilt
lang. kurz
Rohrleitungen
sind
Rohrleitungen mit ausreichend kurzer Länge,
in denen lokaler Widerstand
mehr als 10 % der Hydraulik ausmachen
Längenverlust. Dazu gehören zum Beispiel:
Siphonrohre, Absaugung
Rohre von Flügelzellenpumpen, Siphons (Druck
Wasserleitungen unter dem Straßendamm),
Rohrleitungen innerhalb von Gebäuden und Bauwerken
usw.

lang
Rohrleitungen
namens
Rohrleitungen sind relativ groß
Längen, in denen der Kopfverlust entlang der Länge
deutlich in der Überzahl vor Ort
Verluste. Lokale Verluste sind
weniger als 510%
Verluste entlang der Länge der Pipeline und daher
sie können vernachlässigt oder eingeführt werden
hydraulische Berechnungen nehmen zu
Koeffizient gleich 1,051,1.
Lange Rohrleitungen treten in das System ein
Wasserversorgungsnetze, Pumpleitungen
Stationen, Leitungen und Pipelines
Industrieunternehmen u
landwirtschaftlicher Zweck u
etc.

Komplexe Rohrleitungen
haben verschiedene Zweige entlang der Länge,
jene. Pipeline besteht aus einem Netzwerk von Rohren
bestimmte Durchmesser und Längen. Komplex
Rohrleitungen sind unterteilt in
parallel, Sackgasse (verzweigt),
ringförmige (geschlossene) Rohrleitungen,
in das Wasserversorgungsnetz eingebunden.

Hydraulisch
Rohrleitungsberechnung wird als reduziert
normalerweise um drei Hauptprobleme zu lösen:

• Definition
  Rohrleitungsfluss Q,
  wenn bekannt
  Druck h,
  Länge l
  und Durchmesser D
  Pipeline,
  angesichts der Verfügbarkeit bestimmter lokaler
  Widerstände oder in deren Abwesenheit;

• Definition
  erforderlichen Druck h,
  notwendig, um einen Pass zu sichern
  bekannter Ablauf Q
  per Rohrleitung
  lang l
  und Durchmesser D;

• Definition
  Rohrleitungsdurchmesser D
  im Fall von
  bekannte Kopfwerte h,
  Kosten Q
  und Länge l.

Der Flüssigkeitsdurchsatz ist

wobei q > Auslegungsflüssigkeitsdurchfluss, m3/s;

- Fläche des stromführenden Rohrabschnitts, m2.

Der Reibungswiderstandsbeiwert λ wird gemäß den Vorschriften des Regelwerks SP 40-102-2000 „Planung und Installation von Rohrleitungen für Wasserversorgungs- und Abwassersysteme aus Polymerwerkstoffen“ bestimmt. Allgemeine Anforderungen":

wobei b eine Ähnlichkeitszahl von Fluidströmungsregimen ist; für b > 2 wird b = 2 genommen.

wobei Re die tatsächliche Reynolds-Zahl ist.

wobei ν der Koeffizient der kinematischen Viskosität der Flüssigkeit ist, m²/s. Bei der Berechnung von Kaltwasserleitungen wird 1,31 · 10-6 m² / s angenommen - die Viskosität von Wasser bei einer Temperatur von +10 ° C;

Rekv > - Reynolds-Zahl, die dem Beginn des quadratischen Bereichs des hydraulischen Widerstands entspricht.

wobei Ke die hydraulische Rauheit des Rohrmaterials ist, m. Für Rohre aus Polymerwerkstoffen wird Ke = 0,00002 m genommen, wenn der Rohrhersteller keine anderen Rauheitswerte angibt.

In den Strömungsfällen, in denen Re ≥ Rekv ist, wird der berechnete Wert des Parameters b gleich 2, und Formel (4) wird erheblich vereinfacht und verwandelt sich in die bekannte Prandtl-Formel:

Bei Ke = 0,00002 m tritt der quadratische Widerstandsbereich bei einer Wasserströmungsgeschwindigkeit (ν = 1,31 · 10-6 m²/s) gleich 32,75 m/s auf, was in öffentlichen Wasserversorgungssystemen praktisch nicht erreichbar ist.

Für alltägliche Berechnungen werden Nomogramme empfohlen und für genauere Berechnungen - "Tabellen für hydraulische Berechnungen von Rohrleitungen aus Polymerwerkstoffen", Band 1 "Druckleitungen" (A. Ya. Dobromyslov, M., VNIIMP, 2004).

Bei der Berechnung nach Nomogrammen wird das Ergebnis durch eine Überlagerung des Lineals erzielt - Sie sollten den Punkt mit dem Wert des berechneten Durchmessers auf der dp-Skala mit dem Punkt mit dem Wert des berechneten Durchflusses auf der q (l / s) Skala mit einer geraden Linie, diese gerade Linie fortsetzen, bis sie die Skalen der Geschwindigkeit V und der spezifischen Verlusthöhe 1000 i (mm/m) schneidet. Die Schnittpunkte einer Geraden mit diesen Skalen ergeben den Wert V und 1000 i.

Wie Sie wissen, sind die Stromkosten zum Pumpen von Flüssigkeiten direkt proportional zum Wert von H (ceteris paribus). Durch Einsetzen des Ausdrucks (3) in die Formel (2) ist leicht zu erkennen, dass der Wert von i (und folglich H) bis zum fünften Grad umgekehrt proportional zum berechneten Durchmesser dp ist.

Oben wurde gezeigt, dass der Wert von dp von der Dicke der Rohrwand e abhängt: je dünner die Wand, desto höher dp und dementsprechend geringer der Druckverlust durch Reibung und die Stromkosten.

Wenn sich der MRS-Wert des Rohrs aus irgendeinem Grund ändert, müssen dessen Durchmesser und Wandstärke (SDR) neu berechnet werden.

Es ist zu beachten, dass die Verwendung von Rohren mit MRS 10 anstelle von Rohren mit MRS 8, insbesondere von Rohren mit MRS 6,3, in einigen Fällen eine Reduzierung des Rohrleitungsdurchmessers um eine Größe ermöglicht. Daher ermöglicht die Verwendung von Polyethylen PE 80 (MRS 8) und PE 100 (MRS 10) anstelle von Polyethylen PE 63 (MRS 6.3) zur Herstellung von Rohren heutzutage nicht nur die Wandstärke von Rohren, sondern auch ihr Gewicht zu reduzieren und Materialverbrauch, sondern auch zur Reduzierung der Energiekosten für das Fördern von Flüssigkeiten (ceteris paribus).

In den letzten Jahren (nach 2013) wurden Rohre aus PE80-Polyethylen fast vollständig aus der Produktion durch Rohre aus PE100-Polyethylen ersetzt. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die Rohstoffe, aus denen die Rohre hergestellt werden, mit der Marke PE100 aus dem Ausland geliefert werden.Und auch durch die Tatsache, dass die Qualität Polyethylen 100 mehr Festigkeitseigenschaften aufweist, wodurch Rohre mit den gleichen Eigenschaften wie Rohre aus PE80 hergestellt werden, jedoch mit einer dünneren Wand, wodurch der Durchsatz von Polyethylen-Rohrleitungen erhöht wird.

Nomogramm zur Bestimmung von Druckverlusten in Rohren mit Durchmessern von 6, 100 mm.

Nomogramm zur Bestimmung von Druckverlusten in Rohren mit Durchmessern von 100, 1200 mm.

Reynolds-Kriterium

Diese Abhängigkeit wurde von dem englischen Physiker und Ingenieur Osborne Reynolds (1842-1912) herausgearbeitet.

Das Kriterium, das bei der Beantwortung der Frage hilft, ob die Viskosität berücksichtigt werden muss, ist die Reynolds-Zahl Re. Es ist gleich dem Verhältnis der Bewegungsenergie eines Elements einer strömenden Flüssigkeit zur Arbeit der inneren Reibungskräfte.

Betrachten Sie ein kubisches Fluidelement mit der Kantenlänge n. Die kinetische Energie eines Elements ist:

Nach dem Newtonschen Gesetz ist die auf ein Fluidelement wirkende Reibungskraft wie folgt definiert:

Die Arbeit dieser Kraft beim Bewegen eines Fluidelements über eine Strecke n ist

und das Verhältnis der kinetischen Energie des Fluidelements zur Arbeit der Reibungskraft ist

Wir reduzieren und erhalten:

Re wird Reynolds-Zahl genannt.

Somit ist Re eine dimensionslose Größe, die die relative Rolle der viskosen Kräfte charakterisiert.

Sind beispielsweise die Abmessungen des Körpers, mit dem die Flüssigkeit oder das Gas in Kontakt kommt, sehr klein, so ist auch bei niedriger Viskosität Re unbedeutend und Reibungskräfte spielen eine überwiegende Rolle. Im Gegensatz dazu, wenn die Abmessungen des Körpers und die Geschwindigkeit groß sind, dann hat Re >> 1 und sogar eine große Viskosität fast keinen Einfluss auf die Art der Bewegung.

Nicht immer große Reynoldszahlen bedeuten jedoch, dass die Viskosität keine Rolle spielt. Wenn also ein sehr großer Wert (mehrere Zehn- oder Hunderttausende) der Re-Zahl erreicht wird, wird aus einer glatten laminaren (von lateinisch lamina - „Platte“) Strömung eine turbulente (von lateinisch turbulentus - „stürmisch“) , „chaotisch“), begleitet von chaotischen, unsteten Flüssigkeitsbewegungen. Dieser Effekt kann beobachtet werden, wenn Sie einen Wasserhahn allmählich öffnen: Ein dünner Strahl fließt normalerweise gleichmäßig, aber mit zunehmender Wassergeschwindigkeit wird die Gleichmäßigkeit des Flusses gestört. In einem unter hohem Druck ausströmenden Strahl bewegen sich Flüssigkeitspartikel zufällig, oszillierend, jede Bewegung wird von starker Vermischung begleitet.

Das Auftreten von Turbulenzen erhöht den Luftwiderstand erheblich. In einer Rohrleitung ist bei gleichem Druckabfall die turbulente Strömungsgeschwindigkeit kleiner als die laminare Strömungsgeschwindigkeit. Aber Turbulenzen sind nicht immer schlecht. Da die Durchmischung während der Turbulenz sehr stark ist, erfolgt die Wärmeübertragung – Kühlung oder Erwärmung von Aggregaten – viel intensiver; chemische Reaktionen breiten sich schneller aus.

Bernoullis Gleichung der stationären Bewegung

Eine der wichtigsten Gleichungen der Hydromechanik wurde 1738 vom Schweizer Wissenschaftler Daniel Bernoulli (1700-1782) aufgestellt. Es gelang ihm erstmals, die Bewegung einer idealen Flüssigkeit, ausgedrückt in der Bernoulli-Formel, zu beschreiben.

Eine ideale Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, in der es keine Reibungskräfte zwischen den Elementen einer idealen Flüssigkeit sowie zwischen der idealen Flüssigkeit und den Wänden des Gefäßes gibt.

Die Gleichung der stationären Bewegung, die seinen Namen trägt, lautet:

wobei P der Druck der Flüssigkeit ist, ρ ihre Dichte ist, v die Bewegungsgeschwindigkeit ist, g die Beschleunigung des freien Falls ist, h die Höhe ist, in der sich das Element der Flüssigkeit befindet.

Die Bedeutung der Bernoulli-Gleichung ist, dass innerhalb eines mit Flüssigkeit gefüllten Systems (Rohrleitungsabschnitt) die Gesamtenergie jedes Punktes immer unverändert bleibt.

Die Bernoulli-Gleichung hat drei Terme:

• ρ⋅v2/2 - dynamischer Druck - kinetische Energie pro Volumeneinheit des Antriebsfluids;
• ρ⋅g⋅h - Gewichtsdruck - potentielle Energie einer Volumeneinheit Flüssigkeit;
• P - statischer Druck, ist ursprünglich die Arbeit von Druckkräften und stellt keine Reserve einer besonderen Energieart dar („Druckenergie“).

Diese Gleichung erklärt, warum in engen Rohrabschnitten die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt und der Druck auf die Rohrwände abnimmt. Der maximale Druck in den Rohren wird genau dort eingestellt, wo das Rohr den größten Querschnitt hat. Enge Rohrstellen sind in dieser Hinsicht sicher, aber der Druck in ihnen kann so stark abfallen, dass die Flüssigkeit siedet, was zu Kavitation und Zerstörung des Rohrmaterials führen kann.

Navier-Stokes-Gleichung für viskose Flüssigkeiten

In einer strengeren Formulierung wird die lineare Abhängigkeit der viskosen Reibung von der Änderung der Flüssigkeitsgeschwindigkeit als Navier-Stokes-Gleichung bezeichnet. Es berücksichtigt die Kompressibilität von Flüssigkeiten und Gasen und gilt im Gegensatz zum Newtonschen Gesetz nicht nur nahe der Oberfläche eines Festkörpers, sondern an jedem Punkt in der Flüssigkeit (nahe der Oberfläche eines Festkörpers im Falle eines Inkompressiblen). Flüssigkeit, die Navier-Stokes-Gleichung und das Newtonsche Gesetz stimmen überein).

Alle Gase, für die die Bedingung eines kontinuierlichen Mediums erfüllt ist, gehorchen ebenfalls der Navier-Stokes-Gleichung, d.h. sind Newtonsche Flüssigkeiten.

Die Viskosität von Flüssigkeiten und Gasen ist normalerweise bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten signifikant, daher wird manchmal gesagt, dass die Euler-Hydrodynamik ein Sonderfall (Grenzfall) hoher Geschwindigkeiten der Navier-Stokes-Hydrodynamik ist.

Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist gemäß dem Newtonschen Gesetz der viskosen Reibung die Widerstandskraft des Körpers proportional zur Geschwindigkeit. Bei hohen Geschwindigkeiten, wenn die Viskosität keine wesentliche Rolle mehr spielt, ist der Widerstand des Körpers proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit (was zuerst von Newton entdeckt und belegt wurde).

Hydraulische Berechnungssequenz

1.
Der Hauptumlauf ist ausgewählt
Ringheizung (meist
ungünstigerweise in der Hydraulik angeordnet
Beziehung). In Sackgassen-Zweirohr
Systeme ist ein durchgehender Ring
unteres Instrument des entferntesten und
belastete Steigleitung, im Einrohr -
durch die entferntesten und geladen
Steigleitung.

Zum Beispiel,
in einer Zweirohrheizung mit
obere Verkabelung Hauptkreislauf
Der Ring wird vom Wärmepunkt passieren
durch die Hauptsteigleitung, Versorgungsleitung,
durch die am weitesten entfernte Steigleitung, Heizung
Gerät im Erdgeschoss, Rücklauf
zum Heizpunkt.

v
Systeme mit zugehöriger Wasserbewegung in
der Ring wird als Hauptring genommen,
am meisten durch die Mitte gehen
geladener Ständer.

2.
Der Hauptzirkulationsring bricht
in Plots (der Plot ist charakterisiert
konstanter Wasserdurchfluss und so weiter
Durchmesser). Das Diagramm zeigt
Abschnittsnummern, ihre Längen und Thermik
Ladungen. Thermische Belastung der Hauptleitung
Plots wird durch Summieren bestimmt
thermische Lasten, die von diesen bedient werden
Grundstücke. Zur Auswahl des Rohrdurchmessers
Es werden zwei Größen verwendet:

ein)
gegebener Wasserfluss;

B)
ungefähre spezifische Druckverluste
für Reibung im Designkreislauf
Ring R_Heiraten.

Für
Berechnung R_vgl
müssen die Länge des Mains kennen
Zirkulationsring und berechnet
Zirkulationsdruck.

3.
Die berechnete Auflage
Formel Druck

,
(5.1)

wo
—
Druck, der von der Pumpe erzeugt wird, Pa.
Systemdesign-Praxis
Heizung zeigte das am meisten
es ist ratsam, den Druck der Pumpe zu messen,
gleich

,
(5.2)

wo

—
die Summe der Längen der Abschnitte des Hauptumlaufs
Ringe;

—
natürlichen Druck, der auftritt, wenn
Wasserkühlung in Geräten, Pa, möglich
bestimmen wie

,
(5.3)

wo
—
Abstand von der Mitte der Pumpe (Aufzug)
zur Mitte des Geräts der unteren Etage, m.

Bedeutung
Koeffizient möglich
aus Tabelle 5.1 bestimmen.

Tabelle
5.1 - Bedeutung c
abhängig von der Auslegungstemperatur
Wasser in der Heizungsanlage

(),C	, kg/(m3K)
85-65	0,6
95-70	0,64
105-70	0,66
115-70	0,68

—
natürlicher Druck rein
B. durch Wasserkühlung in Rohrleitungen
.

v
Pumpsysteme mit unterer Verkabelung
Größe
kann vernachlässigt werden.

1. Sind bestimmt
   spezifischer Reibungsdruckverlust

,
(5.4)

wo
k=0,65 bestimmt den Anteil der Druckverluste
für Reibung.

5.
Der Wasserfluss in der Umgebung wird durch bestimmt
Formel

(5.5)

wo
Q
- Wärmelast auf der Baustelle, W:

(T_g
- T_Ö)
- Temperaturunterschied des Kühlmittels.

6.
Nach Größenordnung
undStandardrohrgrößen werden ausgewählt
.

6.
Für ausgewählte Rohrleitungsdurchmesser
und der geschätzte Wasserverbrauch wird bestimmt
Kühlmittelgeschwindigkeit v
und die eigentliche spezifische
Reibungsdruckverlust R_F.

Beim
Auswahl an Durchmessern in Bereichen mit kleinen
Kühlmitteldurchflussraten sein können
große Abweichungen zwischen
und.
unterschätzte Verlusteauf der
diese Bereiche werden durch eine Überschätzung kompensiert
Mengenin anderen Bereichen.

7.
Reibungsdruckverluste werden bestimmt
auf der berechneten Fläche, Pa:

.
(5.6)

Ergebnisse
Berechnungen sind in Tabelle 5.2 eingetragen.

8.
Druckverluste in lokalen
Widerstände mit der Formel:

,
(5.7)

wo
- die Summe der lokalen Widerstandsbeiwerte
im Siedlungsgebiet.

Bedeutung ξ
an jedem Standort sind in der Tabelle zusammengefasst. 5.3.

Tabelle 5.3 -
Lokale Widerstandskoeffizienten

Nr. p / p	Namen Sektionen und lokale Widerstände	Werte lokale Widerstandskoeffizienten	Anmerkungen

9.
Bestimmen Sie den Gesamtdruckverlust
in jedem Bereich

.
(5.8)

10. Bestimmen
Gesamtdruckverlust durch Reibung u
hauptsächlich in lokalen Widerständen
Zirkulationsring

.
(5.9)

11. Vergleichen Δp
Mit Δp_R.
Gesamtdruckverlust über den Ring
muss kleiner sein als Δp_R
auf der

.
(5.10)

Vorrat an Einwegartikeln
Druck wird auf unberücksichtigtem in benötigt
Berechnung des hydraulischen Widerstands.

Wenn die Bedingungen nicht sind
durchgeführt werden, ist es bei manchen notwendig
Abschnitte des Rings, um die Durchmesser der Rohre zu ändern.

12. Nach der Berechnung
Hauptzirkulationsring
Machen Sie die Verknüpfung der verbleibenden Ringe. v
jeder neue Ring zählt nur
zusätzliche nicht gemeinsame Bereiche,
mit Abschnitten parallel geschaltet
Hauptring.

Verlust Diskrepanz
Drücke auf parallel geschaltet
Parzellen erlaubt bis zu 15% mit einer Sackgasse
die Bewegung von Wasser und bis zu 5% - mit Passieren.

Tabelle
5.2 - Ergebnisse der hydraulischen Berechnung
für Heizungsanlage

Auf der Rohrleitungsdiagramm

Durch vorläufige Berechnung

Durch Endabrechnung

Nummer Seite? ˅

Thermal- Belastung Q, Di

Verbrauch Kühlmittel g, kg/Std

Länge Seite? ˅ l, m

Durchmesser D, mm

Geschwindigkeit v, Frau

Spezifisch Reibungsdruckverlust R, Pa/m

Verluste Reibungsdruck Δptr, Pa

Summe lokale Widerstandskoeffizienten ∑ξ

Verluste Druck auf lokale Widerstände Z

D, mm

v, Frau

R, Pa/m

Δptr, Pa

∑ξ

Z, Pa

Rl+Z, Pa

Lektion 6

Änderung der Gastemperatur entlang der Länge der Gasleitung

Bei stationärer Gasströmung die Masse
die Strömungsgeschwindigkeit in der Gasleitung ist

. (2.41)

In der Tat die Bewegung von Gas in der Gasleitung
ist immer nicht isotherm. v
Beim Verdichten erwärmt sich das Gas.
Auch nach seiner Abkühlung am COP bleibt die Temperatur
Gas in die Pipeline eindringt
ist etwa 2040С,
das ist viel höher als die Temperatur
Umgebung (T).
In der Praxis wird die Temperatur des Gases
nahe Umgebungstemperatur
nur für Gasleitungen mit kleinem Durchmesser
(Dy0.
Darüber hinaus sollte dies berücksichtigt werden
Pipeline-Gas
ist ein echtes Gas, das inhärent ist
der Joule-Thompson-Effekt, der berücksichtigt
Wärmeaufnahme bei der Gasexpansion.

Wenn sich die Temperatur entlang der Länge ändert
Gasleitung Gasbewegung wird beschrieben
Gleichungssystem:

spezifische Energie,

Kontinuität,

Zustände,

Wärmebilanz.

Betrachten Sie in erster Näherung die Gleichung
Wärmebilanz ohne Berücksichtigung des Effekts
Joule Thompson. Integrieren der Gleichung
Wärmebilanz

,

wir bekommen

, (2.42)

wo;

K_SR- Durchschnitt auf der Website voll
Wärmeübergangskoeffizient von Gas zu
Umgebung;

G ist der Massendurchsatz von Gas;

C_P–
mittlere isobare Wärmekapazität des Gases.

ein Wert_TL heißt dimensionsloses Kriterium
Schuchow

(2.43)

Also die Gastemperatur am Ende
Gasleitung wird

. (2.44)

Im Abstand x vom Anfang
Die Gastemperatur der Gasleitung wird bestimmt
laut Formel

. (2.45)

Temperaturänderung entlang der Länge der Gasleitung
ist exponentiell (Abb.
2.6).

Erwägen
Auswirkung der Gastemperaturänderung auf
Pipeline-Leistung.

Multiplizieren beider Seiten der spezifischen Gleichung
Energie auf 2 und Ausdruck,
wir bekommen

. (2.46)

Wir drücken die Dichte des Gases auf der linken Seite aus
Ausdrücke (2.46) aus der Zustandsgleichung
,
Produktwaus der Kontinuitätsgleichung,dx aus der Thermik
Gleichgewicht.

In diesem Sinne die spezifische Gleichung
Energie nimmt die Form an

(2.47)

oder

. (2.48)

Bezeichnung
und Integrieren der linken Seite der Gleichung
(2.48) von P_hdoP_ZU, und rechts von T_hPunkt_ZU, wir bekommen

. (2.49)

Durch Ersetzen

, (2.50)

wir haben

. (2.51)

Nach der Integration in die angegebene
Grenzen, wir bekommen

. (2.52)

Unter Berücksichtigung von (2.42)

oder

, (2.53)

woist ein Korrekturfaktor, der berücksichtigt
Temperaturänderung entlang der Länge der Gasleitung
(Nicht-Isothermie des Gasstroms).

Unter Berücksichtigung von (2.53) ist die Abhängigkeit zur Bestimmung
Massendurchfluss von Gas wird die Form annehmen

. (2.54)

Wert _himmer größer als eins, also
Massenstrom des Gases beim Wechsel
Temperatur entlang der Länge der Gasleitung
(nicht isothermes Strömungsregime) immer
weniger als im isothermen Modus
(T=idem). Produkt T_hheißt mittleres Integral
Temperatur des Gases in der Pipeline.

Mit den Werten der Shukhov-Zahl Shu4
Gasfluss in der Pipeline
Betrachten Sie fast isotherm
bei T=idem. So eine Temperatur
Modus ist möglich, wenn Gas mit gepumpt wird
niedrige Gasleitungskosten
kleinen (weniger als 500 mm) Durchmesser zu einem erheblichen
Distanz.

Auswirkung der sich ändernden Gastemperatur
manifestiert sich für die Werte der Shukhov-Zahl
Shu

Beim
Gaspumpen das Vorhandensein einer Drosselklappe
Wirkung führt zu einer tieferen
Gaskühlung als nur mit Wärmeaustausch
mit Erde. In diesem Fall die Temperatur
Gas kann sogar unterschritten werden
Temperatur T (Abb.
2.7).

Reis. 2.7. Einfluss des Joule-Thompson-Effekts
auf die Gastemperaturverteilung über
Rohrleitungslänge

1 - ohne Berücksichtigung von Di; 2 - mit
unter Berücksichtigung von Di

Dann unter Berücksichtigung des Joule-Thompson-Koeffizienten
Gesetz der Temperaturänderung entlang der Länge
nimmt die Gestalt an

, (2.55)

5 Hydraulische Verluste

Unterschied
Öldruck in zwei Abschnitten von einem
und die gleiche Pipeline, vorausgesetzt, dass
die erste befindet sich stromaufwärts, und
die zweite - unten, wird bestimmt Gleichung
Bernoulli

,

wo
h₂
- h₁
- Höhenunterschied der Schwerpunkte
Abschnitte aus einem willkürlich gewählten
horizontale Ebene;

v₁,
v₂
– durchschnittliche Ölgeschwindigkeiten in Abschnitten;

g - Kraftbeschleunigung
Schwere;

-Summe
hydraulische Verluste während der Bewegung
Öle vom ersten bis zum zweiten Abschnitt.

Die gleichung
Bernoulli voll im Einsatz
zur Berechnung von Saugleitungen von Pumpen;
in anderen Fällen der erste Term,
normalerweise vernachlässigt und berücksichtigt:

hydraulisch
Verluste werden normalerweise in lokale unterteilt
Verluste und Reibungsverluste über die Länge
Rohrleitungen (linear).

1.5.1
lokale Verluste
Energien sind lokal bedingt
hydraulischer Widerstand,
Strömungsverzerrung verursachen. Lokal
Widerstände sind: Verengungen,
Erweiterung, Verrundung von Rohrleitungen,
Filter, Steuergeräte u
Regulierung usw. Beim Fließen
Flüssigkeiten durch lokale Widerstände
seine Geschwindigkeit ändert sich und normalerweise gibt es
große Wirbel.

Verluste
Druck von lokalen Widerständen
durch die Formel bestimmt Weißbach:

MPa
(oder
Pa),

wo
 (xi) – Luftwiderstandsbeiwert oder
Verlust,

v
ist die mittlere Strömungsgeschwindigkeit über den Querschnitt
in einem Rohr hinter lokalem Widerstand, m/s;

,
Nm3;
g=9,81 m/s2.

Jeder
lokaler Widerstand ist gekennzeichnet
durch seinen Koeffizientenwert
.
Bei turbulenter Strömung werden die Wertehauptsächlich durch die Form der lokalen bestimmt
Widerstand und Änderung sehr wenig
mit einer Änderung der Größe des Abschnitts, Geschwindigkeit
Flüssigkeitsfluss und Viskosität. So
nehmen an, dass sie nicht von der Zahl abhängen
Reynolds Re.

Werte
,
zum Beispiel für Abschläge mit denselben
Kanaldurchmesser werden gleich genommen,
wenn:

Ströme
addieren, divergieren; fließen
Vorbeigehen;

=0,5-0,6

=1,5-2=0,3=1-1,5=0,1=0,05

=0,7

=0,9-1,2=2

beim
Rohrbogen

= 1,5-2 usw.

Werte
für spezifische Widerstände angetroffen
in Hydrauliksystemen von Geräten, entnommen aus
Referenzliteratur.

Beim
laminare Strömung (Re

Verluste
Druck von lokalen Widerständen an
laminare Strömung werden bestimmt durch
Formel:

MPa

wo

_l
= aund laminarer Korrekturfaktor

Mengen
Druckverlust im Standard
hydraulische Geräte für
Nenndurchfluss in der Regel
in ihren technischen Daten aufgeführt.

1.5.2
Verlust an
Längenreibung
ist der auftretende Energieverlust
in geraden Rohren mit konstantem Querschnitt,
jene. mit gleichmäßigem Flüssigkeitsstrom,
und nehmen proportional zur Länge zu
Rohre. Diese Verluste sind intern bedingt
Reibung in einer Flüssigkeit, und daher haben
Platz sowohl in rauen als auch in glatten Rohren.

Verluste
Reibungsdruck der Rohrleitung
wird durch die Formel bestimmt Darcy:

MPa

wo
ist der Reibungskoeffizient in der Rohrleitung;

l
und d
- Länge und Innendurchmesser der Rohrleitung,
mm.

Dies
die Formel gilt sowohl für laminare,
sowie in turbulenter Strömung; Unterschied
besteht nur in den Werten des Koeffizienten

.

Beim
laminare Strömung (Re

Beim
Reibungskoeffizient der turbulenten Strömung
ist nicht nur eine Funktion von Re, sondern
hängt auch von der Rauhigkeit des Innenlebens ab
Rohroberfläche. Für hydraulisch
glatt Rohre,
jene. mit einer Rauheit, die
hat praktisch keinen Einfluss auf seine Widerstandsfähigkeit,
turbulenter Reibungskoeffizient
Modus kann durch die Formel bestimmt werden PC.
Konakova:

Rohr
gilt als hydraulisch glatt, wenn
(d/k)>(Re/20),
wobei k die äquivalente Rauheit ist,
mm. Zum Beispiel für neuen nahtlosen Stahl
Rohre k≈0,03
mm und nach mehrjährigem Betrieb
k≈0,2
mm, für neue nahtlose Rohre aus
Buntmetalle k≈0,005
mm. Diese Rohre werden oft in verwendet
Hydrauliksysteme von Werkzeugmaschinen.

Koeffizient
Reibung im turbulenten Regime sein kann
per Formel bestimmen Altshulya,
universell sein (d.h. anwendbar
auf jeden Fall):

2. Strömungseigenschaften des Pipeline-Strömungsmoduls

Lass uns erinnern
lineare Verlustformel - Darcy-Formel
- Weißbach:
.

äußern
in dieser Formel die Geschwindigkeit V
durch den Strom Q
aus dem Verhältnis
:

.
(6.1)

Für
Rohrleitung mit einem bestimmten Durchmesser
Komplex von Mengen
in Ausdruck (6.1) kann als Größe betrachtet werden
konstant (1/K2),
mit Ausnahme des hydraulischen Koeffizienten
Reibung λ. Basierend auf dem Konzept
durchschnittliche wirtschaftliche Geschwindigkeit V_s.e
zeigen wir, dass der angegebene Koeffizient λ
kann diesem Komplex zugeschrieben werden, weil v
In diesem Fall wird die Reynolds-Zahl sein
eine bestimmte Bedeutung haben:
,
und im Nikuradze-Diagramm der Koeffizient λ in
Dieser Fall wird eine spezifische haben
Bedeutung.

Rechtfertigen
Legitimität der Einführung des Konzepts
durchschnittliche Wirtschaftsgeschwindigkeit wie folgt
Argumentation.

hydraulisch
System, wie Sanitär,
Sie können eine bestimmte Ausgabe überspringen
aus Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern. Beim
Gleichzeitig wird mit zunehmendem Durchmesser d
daher eine Abnahme der Geschwindigkeit V
die Investitionsausgaben werden steigen, und
Betriebskosten werden
Abnahme aufgrund einer Abnahme der Hydraulik
Verluste. Die Geschwindigkeit, mit der die insgesamt
Die Kosten werden minimal sein
wird als durchschnittlicher wirtschaftlicher bezeichnet
Geschwindigkeit v_s.e
= 0,8 ... 1,3 m / s (Abb. 6.1).

Abb.6.1

Dann
die lineare Verlustformel (6.1) nimmt die Form an

,
(6.2)

wo
K - Durchflusscharakteristik der Rohrleitung
(Fließmodul), materialabhängig
Rohrleitung, Durchmesser und Durchfluss. genommen wird
aus Tabellen.