 |
Расчет трубопроводов для чистого воздуха.
|
|
|
|
Главной задачей расчета трубопровода является определение давления в нем. Общая потеря давления в простых трубопроводах определяется последовательным суммированием потерь в отдельных участках.
Общая потеря давления в разветвленных трубопроводах определяется последовательным суммированием потерь давления в тех участках магистрали, которые лежат по пути течения воздуха от любой точки отсасывания до любой точки выпуска. За расчетную обычно принимается наиболее протяженная магистраль.
При этом под участком понимается трубопровод постоянного поперечного сечения с относящимися к нему фасонными частями при постоянном расходе воздуха. При расчете разветвленных трубопроводов необходимо обеспечивать равенство давлений в местах присоединения ответвлений (в узлах), что достигается подбором соответствующий диаметров ответвлений. Диаметры проходных сечений определяют собой при заданном расходе скорость или, наоборот, по заданной скорости и расходу определяется диаметр, т. е.
,
где q – расход в м3/ч;
v – скорость в м/сек;
d – диаметр в мм.
Потери давления в трубопроводах складываются из потерь на трение и потерь в местных сопротивлениях.
Потери на трение определяются для трубопроводов по уравнению:
,
где l - безразмерный коэффициент трения;
l – длина трубопровода;
d – диаметр поперечного сечения трубопровода;
v – средняя скорость воздуха;
g - плотность воздуха;
g – ускорение силы тяжести.
Для некруглого поперечного сечения используется понятие эквивалентного диаметра.
Основой расчета потерь на трение является правильное определение для заданных условий весьма сложного по своей природе коэффициента трения l.
|
|
|
При наличии турбулентного движения и современном состоянии аэродинамики коэффициент трения получается опытным путем и выражается обычно в зависимости от безразмерного числа 
, где n - коэффициент кинематической вязкости (для ''стандартного воздуха'' при температуре t0 = 20 0С, барометрическом давлении В0 = 760 мм рт. ст. и относительной влажности j 0 = 0,5 значение n = 1,49×10-5 м2/сек).
Следует отметить, что во всех без исключения трубопроводах пылесосных установок приходится иметь дело именно с турбулентным движением.
Трубопроводы обычно бывают с шероховатыми внутренними стенками. Различают шероховатость абсолютную и относительную. Абсолютная шероховатость выражается средней высотой выступов h. Относительная шероховатость e определяется отношением абсолютной шероховатости к диаметру (или радиусу) трубопровода:
.
Трубопровод может считаться гладким, если
.
В стальных трубах абсолютная шероховатость h @ 0,1 мм. При минимальном диаметре применяемых труб в 2'' (внутренний диаметр d = 0,05 м), средней скорости транспортирования v = 10 м/сек и коэффициенте кинематической вязкости воздуха n = 1,49×10-5 м2/сек
.
Предел шероховатости, выше которой трубопровод нельзя считать гладким, составляет
м, или 0,24 мм,
т. е. больше фактического (0,1 мм).
Отсюда следует, что выполняемые из стальных труб трубопроводы пылесосных установок можно рассчитывать как гидравлически гладкие.
Существует множество самых разнообразных формул для определения коэффициента трения l при турбулентном движении, которые получены в результате обработки тех или иных опытов.
В настоящее время для расчета потерь давления на трение используются следующие формулы:
для гидравлически гладких труб
,
для гидравлически шероховатых труб
.
Для приближенных расчетов стальных труб часто принимают l = 0,02. Потери на трение в гибких шлангах определяются в зависимости от их шероховатости.
|
|
|
Элементы трубопроводов, в которых потери возникают за счет изменения скорости или направления движения потока, принято называть местными сопротивлениями. В большинстве случаев, в том числе и в пылесосных трубопроводах, на долю потерь в местных сопротивлениях приходится большая часть общих потерь. Коэффициентом местного сопротивления называется отношение потери давления (полного) в местном сопротивлении к динамическому давлению в выбранном сечении.
Потери в местных сопротивлениях
.
Динамические давления, к которым относятся потери в местных сопротивлениях, выбираются в сечениях, не меняющихся или наиболее суженных, но с заданной формой поперечного сечения.
На практике при составлении таблиц и проведении расчета значения большинства безразмерных коэффициентов местных сопротивлений считают не зависящим от геометрической формы, скорости, состояния потока, шероховатости, т. е. не зависящим от Rе, хотя в действительности в силу закона подобия такая зависимость имеет место.
Общая потеря давления в трубопроводе:
.
В соответствии с этой формулой производится гидравлический расчет трубопровода.
|
|
|
