Cách tính áp suất trong đường ống

1. Áp suất thủy tĩnh

Áp suất thủy tĩnh là
nội lực nén do
bởi tác động của các lực bên ngoài tác dụng lên
điểm đã cho trong chất lỏng. Áp lực như vậy
theo mọi hướng đều giống nhau và phụ thuộc
vào vị trí của một điểm trong chất lỏng ở trạng thái nghỉ.

Thứ nguyên của áp suất thủy tĩnh
trong hệ thống MKGSS - kg / cm2 hoặc t / m2,
trong hệ SI - N / m2.

Tỷ lệ đơn vị cơ bản
sức ép:

	kg / cm2	N / m2
bầu không khí kỹ thuật	1	98066,5
milimet cột nước	0,0001	9,80665
milimét thủy ngân	0,00136	133,32

Trong tính toán thực tế, 1 kỹ thuật
khí quyển \ u003d 1 kg / cm2 \ u003d 10 m nước. Biệt tài. =
735 mmHg Biệt tài. = 98070 N / m2.

Đối với một chất lỏng không thể nén được
cân bằng dưới lực
trọng lực, thủy tĩnh hoàn toàn
áp suất điểm:

p = p +
h,

trong đó p là áp suất trên phần tự do
bề mặt chất lỏng;

h là trọng lượng (trọng lực) của cột chất lỏng
chiều cao h với diện tích

tiết diện bằng một;

h - độ sâu ngâm
điểm;

là trọng lượng riêng của chất lỏng.

Đối với một số chất lỏng, các giá trị
trọng lượng riêng được sử dụng trong việc giải quyết
nhiệm vụ được đưa ra trong phụ lục (tab.
P-3).

Giá trị của áp suất vượt quá
khí quyển (p_Một)
được gọi là manometric, hoặc
quá áp:

Nếu áp lực trên bề mặt tự do
bằng khí quyển, sau đó dư thừa
áp suất p_m=
h.

Áp suất dưới khí quyển
đại lượng được gọi là chân không:

R_wack= p_Một- R.

Giải pháp cho hầu hết các vấn đề này
phần có liên quan đến việc sử dụng
phương trình cơ bản của thủy tĩnh

trong đó z là tọa độ hoặc
dấu điểm.

1. Thông tin chung về tính toán thủy lực của đường ống

Khi tính toán
đường ống đang được xem xét
áp suất ổn định, đồng đều
chuyển động của bất kỳ chất lỏng nào
chế độ hỗn loạn, trong hình trụ tròn
đường ống. Chất lỏng trong đường ống áp lực
đang bị áp lực và
mặt cắt của chúng hoàn toàn
điền. Sự chuyển động của chất lỏng dọc theo
kết quả là đường ống dẫn
thực tế là áp suất ở đầu nó lớn hơn
đến cuối cùng.

Thủy lực
tính toán được thực hiện để xác định
đường kính đường ống d
với một người đã biết
độ dài để đảm bảo bỏ qua
một tốc độ dòng chảy nhất định Q
hoặc thành lập
ở một đường kính nhất định và chiều dài theo yêu cầu
áp suất và lưu lượng chất lỏng. Đường ống
tùy thuộc vào độ dài và mẫu của chúng
các địa điểm được chia thành đơn giản
và phức tạp. Để các đường ống đơn giản
bao gồm các đường ống không có
các nhánh dọc theo chiều dài, với một hằng số
cùng một khoản chi.

Đường ống
bao gồm các đường ống có cùng đường kính
dọc theo toàn bộ chiều dài hoặc từ các đoạn ống khác nhau
đường kính và chiều dài. Vụ cuối cùng
đề cập đến một kết nối nối tiếp.

Đường ống đơn giản
tùy thuộc vào độ dài với một lô của địa phương
điện trở được chia thành ngắn và
Dài. ngắn ngủi
đường ống
Chúng tôi
đường ống có độ dài đủ ngắn,
trong đó địa phương kháng chiến
chiếm hơn 10% thủy lực
độ dài mất mát. Ví dụ, chúng bao gồm:
ống xi phông, hút
đường ống của máy bơm cánh gạt, xi phông (áp suất
ống dẫn nước dưới nền đường đắp),
đường ống bên trong các tòa nhà và công trình
Vân vân.

Dài
đường ống
triệu tập
đường ống tương đối lớn
độ dài trong đó phần đầu bị mất dọc theo chiều dài
đông hơn đáng kể ở địa phương
lỗ vốn. Tổn thất cục bộ là
ít hơn 510%
tổn thất dọc theo chiều dài của đường ống, và do đó
họ có thể bị bỏ quên hoặc được giới thiệu tại
tính toán thủy lực ngày càng tăng
hệ số bằng 1,051,1.
Đường ống dài đi vào hệ thống
mạng lưới cấp nước, ống dẫn bơm
trạm, ống dẫn và đường ống
doanh nghiệp công nghiệp và
mục đích nông nghiệp và
Vân vân.

Đường ống phức tạp
có các nhánh khác nhau dọc theo chiều dài,
những thứ kia. đường ống bao gồm một mạng lưới các đường ống
đường kính và chiều dài nhất định. Phức tạp
đường ống được chia thành
song song, kết thúc cụt (phân nhánh),
đường ống vòng (đóng),
bao gồm trong mạng lưới cấp nước.

Thủy lực
tính toán đường ống được giảm xuống như
thường để giải quyết ba vấn đề chính:

• Định nghĩa
  dòng chảy đường ống Q,
  Nêu biêt được
  sức ép H,
  chiều dài l
  và đường kính d
  đường ống,
  dựa trên sự sẵn có của một số địa phương
  các kháng cự hoặc khi không có chúng;

• Định nghĩa
  áp lực cần thiết H,
  cần thiết để đảm bảo một tấm vé
  dòng chảy đã biết Q
  bằng đường ống
  Dài l
  và đường kính d;

• Định nghĩa
  đường kính đường ống d
  khi nào
  giá trị đầu đã biết H,
  chi phí Q
  và chiều dài l.

Tốc độ dòng chất lỏng là

trong đó q> lưu lượng chất lỏng thiết kế, m3 / s;

- diện tích phần trực tiếp của ống, m2.

Hệ số cản ma sát λ được xác định theo quy định của bộ quy phạm SP 40-102-2000 “Thiết kế và lắp đặt đường ống cho hệ thống cấp thoát nước bằng vật liệu polyme. Yêu câu chung":

trong đó b là một số giống nhau của chế độ dòng chất lỏng; với b> 2 thì lấy b = 2.

trong đó Re là số Reynolds thực tế.

trong đó ν là hệ số độ nhớt động học của chất lỏng, m² / s. Khi tính toán đường ống nước lạnh, nó được lấy bằng 1,31 10-6 m² / s - độ nhớt của nước ở nhiệt độ +10 ° C;

Rekv> - Số Reynolds tương ứng với đầu của vùng bậc hai của lực cản thủy lực.

Trong đó Ke là độ nhám thủy lực của vật liệu làm ống, m. Đối với ống làm bằng vật liệu polyme, Ke = 0,00002 m được lấy nếu nhà sản xuất ống không đưa ra các giá trị độ nhám khác.

Trong những trường hợp lưu lượng khi Re ≥ Rekv, giá trị tính toán của tham số b trở thành bằng 2 và công thức (4) được đơn giản hóa đáng kể, chuyển thành công thức Prandtl nổi tiếng:

Tại Ke = 0,00002 m, vùng cản bậc hai xảy ra với tốc độ dòng nước (ν = 1,31 10-6 m² / s) bằng 32,75 m / s, điều này thực tế không thể đạt được trong các hệ thống cấp nước công cộng.

Đối với các tính toán hàng ngày, nên dùng nomogram, và để tính toán chính xác hơn - "Các bảng tính toán thủy lực của đường ống làm bằng vật liệu polyme", tập 1 "Đường ống áp lực" (A.Ya. Dobromyslov, M., VNIIMP, 2004).

Khi tính toán theo nomogram, kết quả đạt được bằng một lớp phủ của thước - bạn nên nối điểm có giá trị của đường kính tính toán trên thang đo dp với điểm có giá trị của tốc độ dòng tính toán trên q (l / s) chia độ với một đường thẳng, tiếp tục đường thẳng này cho đến khi nó giao với các thang đo vận tốc V và tổn hao riêng 1000 i (mm / m). Các giao điểm của một đường thẳng với các thang đo này cho giá trị V và 1000 i.

Như bạn đã biết, chi phí điện để bơm chất lỏng tỷ lệ thuận với giá trị của H (ceteris paribus). Thay biểu thức (3) vào công thức (2), dễ dàng thấy rằng giá trị của i (và do đó, H) tỷ lệ nghịch với đường kính tính được dp đến bậc năm.

Ở trên ta thấy giá trị của dp phụ thuộc vào độ dày của thành ống e: thành ống càng mỏng thì dp càng cao và theo đó, tổn thất áp suất do ma sát và chi phí điện năng càng giảm.

Nếu giá trị MRS của đường ống thay đổi vì bất kỳ lý do gì, thì đường kính và độ dày thành ống (SDR) của nó phải được tính toán lại.

Cần lưu ý rằng trong một số trường hợp, việc sử dụng đường ống có MRS 10 thay vì đường ống có MRS 8, đặc biệt là đường ống có MRS 6.3, có thể làm giảm một kích thước đường kính của đường ống. Do đó, trong thời đại của chúng ta, việc sử dụng polyethylene PE 80 (MRS 8) và PE 100 (MRS 10) thay vì polyethylene PE 63 (MRS 6.3) để sản xuất ống không chỉ cho phép giảm độ dày thành ống, trọng lượng của chúng. và tiêu thụ vật liệu, mà còn để giảm chi phí năng lượng cho việc bơm chất lỏng (ceteris paribus).

Trong những năm gần đây (sau năm 2013), ống làm bằng polyetylen PE80 hầu như đã được thay thế hoàn toàn từ sản xuất bằng ống làm bằng polyetylen cấp PE100. Điều này được giải thích là do nguyên liệu sản xuất ống được cung cấp từ nước ngoài với nhãn hiệu PE100.Và thực tế là lớp polyethylene 100 có nhiều đặc tính bền hơn, do đó ống được sản xuất với các đặc điểm giống như ống làm bằng PE80, nhưng có thành mỏng hơn, do đó làm tăng thông lượng của đường ống polyethylene.

Biểu đồ xác định tổn thất áp suất trong đường ống có đường kính 6, 100 mm.

Biểu đồ xác định tổn thất áp suất trong đường ống có đường kính 100, 1200 mm.

Tiêu chí Reynolds

Sự phụ thuộc này được đưa ra bởi nhà vật lý và kỹ sư người Anh Osborne Reynolds (1842-1912).

Tiêu chí giúp trả lời câu hỏi có cần quan tâm đến độ nhớt hay không chính là số Reynolds Re. Nó bằng tỉ số giữa năng lượng chuyển động của một phần tử của chất lỏng chảy với công của lực ma sát trong.

Xét một phần tử chất lỏng lập phương có độ dài cạnh n. Động năng của một phần tử là:

Theo định luật Newton, lực ma sát tác dụng lên một phần tử chất lưu được xác định như sau:

Công của lực này khi di chuyển một phần tử chất lỏng trên một quãng đường n là

và tỉ số giữa động năng của phần tử chất lưu với công của lực ma sát là

Chúng tôi giảm và nhận được:

Re được gọi là số Reynolds.

Như vậy, Re là đại lượng không thứ nguyên đặc trưng cho vai trò tương đối của lực nhớt.

Ví dụ, nếu kích thước của vật thể mà chất lỏng hoặc chất khí tiếp xúc là rất nhỏ, thì ngay cả khi có độ nhớt thấp, Re sẽ không đáng kể và lực ma sát đóng vai trò chủ yếu. Ngược lại, nếu kích thước của vật và tốc độ lớn, thì Re >> 1 và thậm chí độ nhớt lớn sẽ hầu như không ảnh hưởng đến bản chất của chuyển động.

Tuy nhiên, không phải lúc nào số Reynolds lớn có nghĩa là độ nhớt không đóng bất kỳ vai trò nào. Vì vậy, khi đạt đến một giá trị rất lớn (vài chục hoặc hàng trăm nghìn) của số Re, một dòng chảy lớp mịn (từ lamina tiếng Latinh - “tấm”) sẽ biến thành một dòng chảy hỗn loạn (từ tiếng Latinh turbulentus - “bão tố” , "Hỗn loạn"), kèm theo chất lỏng chuyển động hỗn loạn, không ổn định. Hiệu ứng này có thể được quan sát nếu bạn mở dần một vòi nước: một dòng chảy mỏng thường chảy êm đềm, nhưng khi tốc độ nước tăng lên, độ êm dịu của dòng chảy bị xáo trộn. Trong một phản lực chảy ra dưới áp suất cao, các hạt chất lỏng chuyển động ngẫu nhiên, dao động, mọi chuyển động đều kèm theo sự trộn lẫn mạnh.

Sự xuất hiện của nhiễu động làm tăng đáng kể lực cản. Trong đường ống, tốc độ dòng chảy rối nhỏ hơn tốc độ dòng chảy tầng ở cùng một lần giảm áp suất. Nhưng sóng gió không phải lúc nào cũng xấu. Do sự trộn lẫn trong quá trình hỗn loạn là rất đáng kể, nên quá trình truyền nhiệt - làm mát hoặc làm nóng cốt liệu - xảy ra mạnh hơn nhiều; phản ứng hóa học lan truyền nhanh hơn.

Phương trình chuyển động tĩnh của Bernoulli

Một trong những phương trình quan trọng nhất của thủy cơ học được nhà khoa học người Thụy Sĩ Daniel Bernoulli (1700-1782) thu được vào năm 1738. Đầu tiên, ông đã mô tả chuyển động của một chất lỏng lý tưởng, được biểu thị trong công thức Bernoulli.

Chất lỏng lý tưởng là chất lỏng trong đó không có lực ma sát giữa các phần tử của chất lỏng lý tưởng, cũng như giữa chất lỏng lý tưởng và thành bình.

Phương trình của chuyển động đứng yên mang tên ông là:

trong đó P là áp suất của chất lỏng, ρ là khối lượng riêng của nó, v là tốc độ chuyển động, g là gia tốc rơi tự do, h là độ cao mà phần tử của chất lỏng nằm ở đó.

Ý nghĩa của phương trình Bernoulli là bên trong một hệ thống chứa đầy chất lỏng (đoạn ống dẫn), tổng năng lượng của mỗi điểm luôn không đổi.

Phương trình Bernoulli có ba số hạng:

• ρ⋅v2 / 2 - áp suất động - động năng trên một đơn vị thể tích của chất lỏng truyền động;
• ρ⋅g⋅h - áp suất trọng lượng - thế năng trên một đơn vị thể tích chất lỏng;
• P - áp suất tĩnh, về nguồn gốc của nó là công của lực ép và không đại diện cho dự trữ của bất kỳ dạng năng lượng đặc biệt nào (“năng lượng áp suất”).

Phương trình này giải thích tại sao trong các đoạn hẹp của đường ống, vận tốc dòng chảy tăng lên và áp suất lên thành ống giảm. Áp suất tối đa trong các đường ống được đặt chính xác ở nơi đường ống có tiết diện lớn nhất. Về mặt này, các bộ phận hẹp của đường ống là an toàn, nhưng áp suất trong chúng có thể giảm đến mức chất lỏng sôi, có thể dẫn đến xâm thực và phá hủy vật liệu làm ống.

Phương trình Navier-Stokes cho chất lỏng nhớt

Trong một công thức nghiêm ngặt hơn, sự phụ thuộc tuyến tính của ma sát nhớt vào sự thay đổi vận tốc chất lỏng được gọi là phương trình Navier-Stokes. Nó tính đến khả năng nén của chất lỏng và khí và, không giống như định luật Newton, không chỉ có giá trị ở gần bề mặt của vật rắn, mà còn có giá trị ở mọi điểm trong chất lỏng (gần bề mặt của vật rắn trong trường hợp vật thể không nén được. chất lỏng, phương trình Navier-Stokes và định luật Newton trùng khớp).

Bất kỳ khí nào thỏa mãn điều kiện của môi trường liên tục cũng tuân theo phương trình Navier-Stokes, tức là là chất lỏng Newton.

Độ nhớt của chất lỏng và khí thường đáng kể ở vận tốc tương đối thấp, do đó, đôi khi người ta nói rằng thủy động lực học Euler là một trường hợp đặc biệt (giới hạn) của vận tốc cao của thủy động lực học Navier-Stokes.

Ở tốc độ thấp, theo định luật ma sát nhớt của Newton, lực cản của vật thể tỷ lệ thuận với tốc độ. Ở tốc độ cao, khi độ nhớt không còn đóng một vai trò quan trọng nào nữa, lực cản của vật thể tỷ lệ với bình phương tốc độ (được Newton phát hiện và chứng minh lần đầu tiên).

Trình tự tính toán thủy lực

1.
Vòng tuần hoàn chính được chọn
hệ thống sưởi vòng (hầu hết
bất lợi nằm trong thủy lực
quan hệ). Trong hai đường ống cụt
hệ thống là một vòng đi qua
công cụ thấp hơn của xa nhất và
riser nạp, trong một đường ống -
thông qua điều khiển từ xa nhất và được tải
ống đứng.

Ví dụ,
trong hệ thống sưởi hai ống với
tuần hoàn chính hệ thống dây điện trên
chiếc nhẫn sẽ đi qua điểm nhiệt
thông qua riser chính, đường cung cấp,
thông qua thiết bị nâng cao từ xa nhất, hệ thống sưởi
thiết bị ở tầng dưới, đường trở lại
đến điểm phát nhiệt.

V
hệ thống có chuyển động nước liên quan trong
chiếc nhẫn được lấy làm chính,
đi qua giữa hầu hết
giá đỡ tải.

2.
Vòng tuần hoàn chính bị vỡ
thành các lô (cốt truyện được đặc trưng
dòng nước không đổi và như nhau
đường kính). Sơ đồ cho thấy
số phần, độ dài của chúng và nhiệt
tải trọng. Tải nhiệt của chính
các lô được xác định bằng cách tính tổng
tải nhiệt được phục vụ bởi những
những âm mưu. Để chọn đường kính ống
hai đại lượng được sử dụng:

Một)
lưu lượng nước đã cho;

b)
tổn thất áp suất cụ thể gần đúng
để ma sát trong quá trình lưu thông thiết kế
vòng R_{Thứ Tư}.

Vì
phép tính R_cp
cần biết chiều dài của chính
vòng tuần hoàn và tính toán
áp suất tuần hoàn.

3.
Sự lưu thông được tính toán
áp suất công thức

,
(5.1)

ở đâu
—
áp suất do bơm tạo ra, Pa.
Thực hành thiết kế hệ thống
sưởi ấm cho thấy rằng nhiều nhất
nên lấy áp suất của máy bơm,
bình đẳng

,
(5.2)

ở đâu

—
tổng chiều dài của các phần của vòng tuần hoàn chính
Nhẫn;

—
áp suất tự nhiên xảy ra khi
nước làm mát trong các thiết bị, Pa, có thể
xác định làm thế nào

,
(5.3)

ở đâu
—
khoảng cách từ tâm của máy bơm (thang máy)
đến tâm của thiết bị của tầng dưới, m.

Nghĩa
hệ số Đáng tin cậy
xác định từ Bảng 5.1.

bàn
5.1 - Ý nghĩa c
tùy thuộc vào nhiệt độ thiết kế
nước trong hệ thống sưởi

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

—
áp suất tự nhiên trong
do làm mát nước trong đường ống
.

V
hệ thống bơm với hệ thống dây điện phía dưới
kích cỡ
có thể được bỏ qua.

1. Được xác định
   mất áp suất ma sát cụ thể

,
(5.4)

ở đâu
k = 0,65 xác định tỷ lệ tổn thất áp suất
để xảy ra xích mích.

5.
Mức tiêu thụ nước tại khu vực được xác định bởi
công thức

(5.5)

ở đâu
Q
- tải nhiệt trên trang web, W:

(t_G
- t_O)
- chênh lệch nhiệt độ của chất làm mát.

6.
Theo độ lớn
vàkích thước ống tiêu chuẩn được chọn
.

6.
Đối với các đường kính đường ống đã chọn
và lượng nước tiêu thụ ước tính được xác định
tốc độ nước làm mát v
và thực tế cụ thể
mất áp suất ma sát R_f.

Tại
lựa chọn đường kính trong các khu vực nhỏ
tốc độ dòng chảy chất làm mát có thể là
sự khác biệt lớn giữa
và.
tổn thất đánh giá thấptrên
những khu vực này được bù đắp bởi sự đánh giá quá cao
số lượngtrong các lĩnh vực khác.

7.
Tổn thất áp suất ma sát được xác định
trên khu vực được tính toán, Pa:

.
(5.6)

các kết quả
tính toán được nhập trong Bảng 5.2.

8.
Tổn thất áp lực tại địa phương
điện trở bằng cách sử dụng công thức:

,
(5.7)

ở đâu
- tổng các hệ số trở lực cục bộ
trong khu định cư.

Nghĩa ξ
tại mỗi trang web được tóm tắt trong bảng. 5.3.

Bảng 5.3 -
Hệ số kháng cục bộ

Không p / p	Tên phần và điện trở cục bộ	Giá trị hệ số kháng cục bộ	Ghi chú

9.
Xác định tổng tổn thất áp suất
trong mọi lĩnh vực

.
(5.8)

10. Xác định
tổng áp suất mất mát do ma sát và
trong các điện trở cục bộ trong chính
vòng tuần hoàn

.
(5.9)

11. So sánh Δp
Với Δp_R.
Tổng tổn thất áp suất trên vòng
Phải nhỏ hơn Δp_R
trên

.
(5.10)

kho dùng một lần
áp lực là cần thiết đối với không tính đến trong
tính toán sức cản thủy lực.

Nếu điều kiện không
được thực hiện, nó là cần thiết trên một số
các phần của vòng để thay đổi đường kính của các đường ống.

12. Sau khi tính toán
vòng tuần hoàn chính
thực hiện liên kết của các vòng còn lại. V
mỗi chiếc nhẫn mới chỉ được tính
các khu vực không phổ biến bổ sung,
kết nối song song với các phần
vòng chính.

Chênh lệch mất mát
áp lực trên kết nối song song
các lô đất được phép lên đến 15% với đường cụt
sự chuyển động của nước và lên đến 5% - khi đi qua.

bàn
5.2 - Kết quả tính toán thủy lực
cho hệ thống sưởi ấm

Trên sơ đồ đường ống

Qua tính toán sơ bộ

Qua quyết toán cuối cùng

Số Địa điểm

Nhiệt trọng tải Q, Thứ ba

Sự tiêu thụ chất làm mát G, kg / giờ

Chiều dài Địa điểm l, m

Đường kính d, mm

Tốc độ, vận tốc v, bệnh đa xơ cứng

Riêng biệt mất áp suất ma sát R, Pa / m

Lỗ vốn áp lực ma sát Δptr, Bố

Tổng hệ số kháng cục bộ ∑ξ

Lỗ vốn áp lực trong điện trở cục bộ Z

d, mm

v, bệnh đa xơ cứng

R, Pa / m

Δptr, Bố

∑ξ

Z, Bố

Rl+Z, Bố

Bài 6

Thay đổi nhiệt độ khí dọc theo chiều dài của đường ống dẫn khí

Trong dòng khí đứng yên, khối lượng
tốc độ dòng chảy trong đường ống dẫn khí là

. (2.41)

Trên thực tế, sự chuyển động của khí trong đường ống dẫn khí
luôn luôn không đẳng nhiệt. V
Trong quá trình nén, chất khí nóng lên.
Ngay cả sau khi làm mát ở COP, nhiệt độ
khí đi vào đường ống
là khoảng 2040С,
cao hơn nhiều so với nhiệt độ
môi trường (T).
Trong thực tế, nhiệt độ của khí trở thành
gần với nhiệt độ môi trường xung quanh
chỉ dành cho đường ống dẫn khí đốt có đường kính nhỏ
(Dy0.
Hơn nữa, cần lưu ý rằng
khí pipelined
là khí thực, vốn là
hiệu ứng Joule-Thompson, có tính đến
sự hấp thụ nhiệt trong quá trình khí nở.

Khi nhiệt độ thay đổi theo chiều dài
đường ống dẫn khí chuyển động khí được mô tả
hệ phương trình:

năng lượng cụ thể,

liên tục,

Những trạng thái,

cân bằng nhiệt.

Hãy xem xét, trong phép gần đúng đầu tiên, phương trình
cân bằng nhiệt mà không tính đến hiệu ứng
Joule Thompson. Tích phân phương trình
cân bằng nhiệt

,

chúng tôi nhận được

, (2.42)

ở đâu;

K_SR- trung bình trên trang web đầy đủ
hệ số truyền nhiệt từ khí sang
môi trường;

G là tốc độ dòng chảy của chất khí;

C_P–
nhiệt dung đẳng tích trung bình của chất khí.

một giá trị_tL được gọi là tiêu chí không thứ nguyên
Shukhov

(2.43)

Vậy nhiệt độ khí cuối
đường ống dẫn khí sẽ được

. (2.44)

Ở khoảng cách x so với thời điểm ban đầu
nhiệt độ đường ống dẫn khí được xác định
theo công thức

. (2.45)

Thay đổi nhiệt độ dọc theo chiều dài của đường ống dẫn khí
là hàm mũ (Hình.
2.6).

Coi như
ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ khí lên
hiệu suất đường ống.

Nhân cả hai vế của phương trình cụ thể
năng lượng trên 2 và biểu thị,
chúng tôi nhận được

. (2.46)

Chúng tôi biểu thị khối lượng riêng của khí ở phía bên trái
biểu thức (2.46) từ phương trình trạng thái
,
producttừ phương trình liên tục, dx từ nhiệt
thăng bằng.

Với điều này trong tâm trí, phương trình cụ thể
năng lượng có dạng

(2.47)

hoặc là

. (2.48)

Denoting
và tích phân vế trái của phương trình
(2.48) từ P_HdoP_ĐẾN, và ở bên phải từ T_HdoT_ĐẾN, chúng tôi nhận được

. (2.49)

Bằng cách thay thế

, (2.50)

chúng ta có

. (2.51)

Sau khi tích hợp trong
giới hạn, chúng tôi nhận được

. (2.52)

Tính đến (2.42)

hoặc là

, (2.53)

ở đâulà một yếu tố hiệu chỉnh có tính đến
sự thay đổi nhiệt độ dọc theo chiều dài của đường ống dẫn khí
(đẳng nhiệt của dòng khí).

Tính đến (2.53), sự phụ thuộc để xác định
tốc độ dòng chảy của khí sẽ có dạng

. (2.54)

Giá trị _Hluôn luôn lớn hơn một, vì vậy
tốc độ dòng chảy của chất khí khi thay đổi
nhiệt độ dọc theo chiều dài của đường ống dẫn khí
(chế độ dòng chảy không đẳng nhiệt) luôn luôn
ít hơn ở chế độ đẳng nhiệt
(T = idem). Sản phẩm T_Hđược gọi là tích phân trung bình
nhiệt độ của khí trong đường ống.

Với các giá trị của số Shukhov Shu4
dòng khí trong đường ống
coi gần như đẳng nhiệt
tại T = idem. Nhiệt độ như vậy
có thể sử dụng chế độ khi bơm khí với
chi phí đường ống dẫn khí đốt thấp
đường kính nhỏ (dưới 500 mm) đến đáng kể
khoảng cách.

Ảnh hưởng của việc thay đổi nhiệt độ khí
tự hiển thị cho các giá trị của số Shukhov
Shu

Tại
bơm xăng khi có van tiết lưu
hiệu ứng dẫn đến một
khí làm mát hơn chỉ với trao đổi nhiệt
với đất. Trong trường hợp này, nhiệt độ
khí thậm chí có thể giảm xuống dưới
nhiệt độ T (Hình.
2.7).

Cơm. 2.7. Ảnh hưởng của hiệu ứng Joule-Thompson
về sự phân bố nhiệt độ khí trên
chiều dài đường ống

1 - không tính đến Di; 2 - với
tính đến Di

Sau đó, tính đến hệ số Joule-Thompson
quy luật thay đổi nhiệt độ dọc theo chiều dài
có hình thức

, (2.55)

5 Tổn thất thủy lực

Sự khác biệt
áp suất dầu trong hai phần của một
và cùng một đường ống, miễn là
đầu tiên nằm ở thượng nguồn, và
thứ hai - bên dưới, được xác định phương trình
Bernoulli

,

ở đâu
h₂
- h₁
- sự khác biệt về độ cao của các trọng tâm
các phần từ một lựa chọn tùy ý
mức ngang;

v₁,
v₂
- tốc độ trung bình của dầu trong các phần;

g - gia tốc lực
Trọng lực;

-Tổng
tổn thất thủy lực trong quá trình chuyển động
dầu từ phần đầu tiên đến phần thứ hai.

Phương trình
Bernoulli được sử dụng đầy đủ
để tính toán đường hút của máy bơm;
trong các trường hợp khác, học kỳ đầu tiên,
thường bị bỏ qua và xem xét:

thủy lực
tổn thất thường được chia thành cục bộ
tổn thất và tổn thất ma sát dọc theo chiều dài
đường ống (tuyến tính).

1.5.1
tổn thất cục bộ
năng lượng là do địa phương
kháng thủy lực,
gây biến dạng dòng chảy. Địa phương
điện trở là: hằng số,
mở rộng, làm tròn đường ống,
bộ lọc, thiết bị điều khiển và
quy định, v.v. Khi chảy
chất lỏng thông qua các điện trở cục bộ
tốc độ của nó thay đổi và thường có
xoáy lớn.

Lỗ vốn
áp lực từ các lực cản cục bộ
được xác định bởi công thức Weisbach:

MPa
(hoặc là
Pa),

ở đâu
 (xi) - hệ số cản hoặc
thua,

v
là vận tốc dòng chảy trung bình trên mặt cắt ngang
trong một đường ống phía sau điện trở cục bộ, m / s;

,
N / m3;
g = 9,81 m / s2.

Mỗi
đặc điểm là địa phương kháng chiến
bằng giá trị hệ số của nó
.
Với dòng chảy hỗn loạn, các giá trịđược xác định chủ yếu bởi hình thức địa phương
kháng cự và thay đổi rất ít
với sự thay đổi về kích thước của phần, tốc độ
lưu lượng và độ nhớt của chất lỏng. Cho nên
giả định rằng chúng không phụ thuộc vào số lượng
Reynolds Re.

Giá trị
,
ví dụ, đối với các tees giống nhau
đường kính kênh được lấy bằng nhau,
nếu như:

dòng
cộng lại, phân kỳ; lưu lượng
đi qua;

=0,5-0,6

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

=0,7

=0,9-1,2=2

tại
uốn ống

= 1,5-2, v.v.

Giá trị
đối với các điện trở cụ thể gặp phải
trong hệ thống thủy lực của thiết bị, lấy từ
tài liệu tham khảo.

Tại
dòng chảy tầng (Re

Lỗ vốn
áp lực từ các điện trở cục bộ tại
dòng chảy tầng được xác định bởi
công thức:

MPa

ở đâu

_l
= avà hệ số hiệu chỉnh lớp

Số lượng
mất áp suất trong tiêu chuẩn
thiết bị thủy lực cho
tốc độ dòng chảy danh nghĩa thường
được liệt kê trong thông số kỹ thuật của họ.

1.5.2
Mất trên
độ dài ma sát
là sự mất mát năng lượng xảy ra
trong các ống thẳng có tiết diện không đổi,
những thứ kia. với dòng chất lỏng đồng nhất,
và tăng tỷ lệ với chiều dài
đường ống. Những tổn thất này là do nội bộ
ma sát trong chất lỏng, và do đó có
đặt trong cả đường ống thô và trơn.

Lỗ vốn
áp suất ma sát đường ống
được xác định bởi công thức Darcy:

MPa

ở đâu
là hệ số ma sát trong đường ống;

l
và d
- chiều dài và đường kính trong của đường ống,
mm.

Điều này
công thức có thể áp dụng cho cả lớp mỏng,
cũng như trong dòng chảy hỗn loạn; sự khác biệt
chỉ bao gồm các giá trị của hệ số

.

Tại
dòng chảy tầng (Re

Tại
hệ số ma sát dòng chảy rối
không chỉ là một chức năng của Re, mà
cũng phụ thuộc vào độ nhám của bên trong
bề mặt ống. Vì thủy lực
trơn tru đường ống,
những thứ kia. với một độ nhám
thực tế không ảnh hưởng đến sức đề kháng của nó,
hệ số ma sát hỗn loạn
chế độ có thể được xác định bằng công thức MÁY TÍNH.
Konakova:

đường ống
được coi là trơn tru về mặt thủy lực nếu
(d / k)> (Re / 20),
trong đó k là độ nhám tương đương,
mm. Ví dụ, đối với thép liền khối mới
ống k≈0.03
mm, và sau vài năm hoạt động
k≈0,2
mm, đối với các đường ống liền mạch mới làm bằng
kim loại màu k≈0,005
mm. Những đường ống này thường được sử dụng trong
hệ thống thủy lực của máy công cụ.

Hệ số
ma sát trong chế độ hỗn loạn có thể
xác định bằng công thức Altshulya,
phổ biến (tức là có thể áp dụng
trong bất kỳ trường hợp nào):

2. Đặc tính dòng chảy của mô-đun dòng chảy đường ống

Xin hãy nhớ
công thức tổn thất tuyến tính - công thức Darcy
- Weisbach:
.

thể hiện
trong công thức này, tốc độ V
qua dòng chảy Q
từ tỷ lệ
:

.
(6.1)

Vì
đường ống dẫn có đường kính nhất định
số lượng phức tạp
trong biểu thức (6.1) có thể được coi là đại lượng
hằng số (1 / K2),
ngoại trừ hệ số thủy lực
ma sát λ. Dựa trên khái niệm
tốc độ kinh tế trung bình V_s.e
hãy để chúng tôi chỉ ra rằng hệ số được chỉ định λ
có thể được quy cho phức hợp này, bởi vì v
Trong trường hợp này, số Reynolds sẽ là
có một ý nghĩa cụ thể:
,
và trên biểu đồ Nikuradze, hệ số λ trong
trường hợp này sẽ có một cụ thể
Ý nghĩa.

Căn đều
tính hợp pháp của việc đưa ra khái niệm
tốc độ kinh tế trung bình như sau
lý luận.

thủy lực
hệ thống, chẳng hạn như hệ thống ống nước,
bạn có thể bỏ qua một khoản chi phí nhất định
được làm từ các đường ống có đường kính khác nhau. Tại
Đồng thời, với sự gia tăng đường kính d,
do đó, giảm tốc độ V
chi tiêu vốn sẽ tăng lên, và
chi phí hoạt động sẽ
giảm do giảm thủy lực
lỗ vốn. Tốc độ mà tổng
chi phí sẽ tối thiểu
sẽ được gọi là nền kinh tế trung bình
tốc độ V_s.e
= 0,8 ... 1,3 m / s (Hình 6.1).

Hình 6.1

sau đó
công thức tổn thất tuyến tính (6.1) có dạng

,
(6.2)

ở đâu
K - đặc tính dòng chảy của đường ống
(mô đun dòng chảy), phụ thuộc vào vật liệu
đường ống, đường kính và lưu lượng. được lấy
từ các bảng.