Падіння тиску в трубах - це втрата тиску рідини через тертя між частинками рідини та стінками провідника та через перешкоди у проведенні. Переважно падіння тиску в трубах відбувається тоді, коли ми задаємо собі таке питання:

трубах

Чому тиск рідини з однієї точки в іншу падає і падає більше із збільшенням швидкості, або що те саме, чим більший потік, тим більший перепад тиску?

Наприклад, для подачі води на віллу ми йдемо трубою ¾ ", а для будівлі з 30 будинками - 3"

Як у водних системах, так і в системах іншого типу рідини, рідина втрачає енергію через безперервне тертя з трубою та через тертя, яке виникає при проходженні аксесуарів або пристроїв, що буде розглядатися як перешкода при русі. Перешкодами можуть бути сама труба, клапани, виводи, коліна, втулки, перетяжки, зміна напрямку, зміна перетину тощо. Тобто ми маємо на увазі будь-яку перешкоду, яка змінює енергію самої рідини.

Модифікація початкового стану енергії потоку рідини по трубі є втратою енергії, що зазвичай виражається в енергії на одиницю ваги циркулюючої рідини і називається втратою напору.

Перепад тиску в трубі або в гідравлічному елементі трубопроводу - це різниця тисків між двома точками для даного потоку. Якщо рідина не рухається, перепад тиску не може бути.

У наступній статті ми зробимо концептуальний підхід до перепаду тиску в трубах, щоб знати важливість його розрахунку при розмірі водяних установок та різних типах перепаду тиску.

Слід пам’ятати, що перепад тиску пов’язаний із динамічними змінними рідини залежно від типу потоку.

У випадку з горизонтальними трубами падіння тиску виявляється у зменшенні тиску потоку.

Від чого залежить падіння тиску в трубах?

Перепад тиску головним чином залежить від наступних змінних:

Розділ: чим менший переріз, тим більший перепад тиску.

Довжина: чим довша довжина, тим більший перепад тиску.

Потік, який циркулює: чим більший потік, тим більший перепад тиску.

Матеріал: Чим грубіший матеріал, тим більший перепад тиску.

Тип рідини: залежно від рідини та її щільності ми матимемо різні значення.

Види перепадів тиску в трубах

Як ми вже обговорювали раніше, за словами професора Ампаро Лопеса Хіменеса з кафедри гідротехніки та навколишнього середовища Політехнічного університету Валенсії, є дві частини втрат напору: втрати голови через тертя, також відомі як лінійні або постійні втрати, і локалізована втрата голови, відома як одинична або додаткова втрата.

Вираз втрати голови:

  • к.с. втрати: втрата напору
  • hf: постійні втрати
  • hl: локалізовані втрати

Безперервні втрати

Це ті, які виникають внаслідок тертя рідини з трубами і залежать від таких параметрів, як довжина і шорсткість труби, а також швидкість, в’язкість або щільність рідини.

Багато виробників труб мають у своєму розпорядженні таблиці із втратами напору та залежністю між втратами та витратою (виражаються в літрах/годину). Це, безумовно, полегшує роботу щодо встановлення розмірів установки.

Експерти надають великого значення постійним втратам, і якщо локалізовані втрати не перевищують 5% від загальної суми, ними зазвичай нехтують. У наступному пункті ми побачимо основні рівняння, що використовуються для розрахунку втрат.

Локалізовані збитки

Вони спричинені зміною руху, яку відчуває рідина, коли вона змінює напрямок. Вони також відомі як додаткові втрати, випадкові чи одиничні. На відміну від постійних втрат, вони спричинені не тертям, а явищами турбулентності, що виникають у певних точках систем трубопроводів. Такими точками можуть бути: клапани, лікті, зміна напрямку, стики, виводи тощо.

На додаток до лінійних втрат напору (уздовж повітроводів) існують також особливі втрати напору в певних точках, таких як лікті, гілки, клапани тощо.

Вираження локалізованих втрат:

  • hl: локалізована втрата голови
  • k: коефіцієнт, визначений емпірично для кожного типу балів. У клапанах це залежить від ступеня відкриття та типу клапана
  • v: середня швидкість води до або після особливої ​​точки. Це виражається одиницею м/с
  • g: сила тяжіння

Розміри об'єктів: розрахуйте перепад тиску

Інженери, відповідальні за розмірність та розрахунок гідравлічних установок, розглядають три основні аспекти: механічний опір, перепади тиску та бюджет.

Ділянка провідності з більшою довжиною, або з більшими перешкодами, або зміною геометричної висоти буде секцією, яка вважається найбільш несприятливою з контуру. Це буде відправною точкою для визначення розміру та розрахунку перепаду тиску. У водопровідних мережах (в інших мережах це змінюється)

Це так успіх водопроводу має хороший робочий тиск з найменшими витратами енергії завдяки зменшенню до мінімального вираження втрат тиску.

Хоча в системі ми зменшуємо оптимальні втрати тиску, зрозуміло, що циркуляція потоку в трубах існує разом із втратами тиску. Саме вони визначають циркулюючі потоки на основі нерівномірності та варіантів.

Для розрахунку перепаду тиску в трубах історично використовувались різні математичні інструменти. Наступні формули найбільш широко використовуються гідротехнікою для вираження постійних втрат у трубах:

Рівняння Дарсі - Вайсбаха

Це один із найкращих методів, який рекомендується у багатьох спеціалізованих посібниках з цього питання. Загальний вираз рівняння такий:

  • hf: локалізована втрата голови. Це виражається одиницею виміру: мка
  • f: коефіцієнт тертя. Взаємодія трубка-рідина
  • L: довжина трубопроводу. Це виражається одиницею м (метри)
  • D: діаметр труби
  • v: середня швидкість води до або після особливої ​​точки. Це виражається одиницею м/с

Емпірично ми можемо виразити безперервні втрати як функцію потоку:

  • Q: локалізоване падіння тиску. Це виражається одиницею м3/с

Коефіцієнт тертя

Застосовується для розрахунку коефіцієнта втрати напору внаслідок тертя відповідно до режиму потоку: ламінарного або турбулентного. Якщо режим турбулентний, оцінку зробити легко, однак, коли він турбулентний, складно оцінити, тому використовуються інші формули. Серед них - вираз Дарсі, який є одним із найбільш вживаних.

Примхливий абак

Ми можемо зрозуміти цю діаграму як графічний вираз коефіцієнта тертя, і саме там представлені всі значення, щоб визначити її відповідно до числа Рейнольдса та відносної шорсткості. На той час це являє собою великий прогрес для інженерів, щоб мати можливість оцінити коефіцієнт тертя простим способом.

Інструмент EPANET

Програмне забезпечення EPANET є найбільш широко використовуваним інструментом для аналізу систем розподілу води, розробленим Агентством США з охорони навколишнього середовища. Політехнічний університет робить його завантаження доступним безкоштовно. Ми залишаємо вам посилання на інструмент, щоб полегшити розрахунок втрат навантаження.

Коротше кажучи, водна система повинна зазвичай підтримувати тиск рідини, беручи до уваги такі варіанти, як біфуркації, тип провідності, діаметр, аксесуари та ін. Система матиме постійні втрати в регулярних трубопроводах та локалізовані втрати внаслідок особливих обставин. Все це безпосередньо впливає на падіння тиску, що є фундаментальним фактором для розмірів об'єктів.

втрата напору є основною причиною низького тиску уздовж труб і, отже, його значення для успішних водопровідних установок.