Calcul hidraulic al conductelor

Prin condițiile de proiectare și hidraulice, conductele sunt împărțite în simple și complexe, hidraulice lungi și scurte.

O țeavă este pur și simplu numită o țeavă formată din unul sau mai multe diametre în serie, fără ramuri, dar un flux constant pe întreaga lungime a țevii. Toate celelalte conducte sunt complexe, de exemplu, inele paralele ramificate și conducte cu debit variabil de fluid de-a lungul lungimii.







Conducte lungi sunt considerate a fi cele în care, pe întreaga perioadă, principalele pierderi de presiune sunt pierderea capului pentru a depăși frecare. Presiunile locale de presiune sunt mici, ele nu constituie mai mult de 5-10% din pierderile totale. Prin urmare, atunci când se calculează lungimea țevilor sau a pierderilor locale sunt neglijate, fie la Registrul lor aproximativă produce o creștere a pierderilor datorită lungimii echivalente suplimentare, adică lungimea conductei este estimată la 5-10% mai activ.

Conducte lungi, în special, include conducte de rețea de alimentare cu apă, conducte de petrol, conducte de gaze și alte conducte care au o lungime considerabilă.

În conductele scurte, pierderile locale de presiune reprezintă o parte semnificativă din pierderile totale - mai mult de 10%. Prin urmare, în calculul conductelor scurte, împreună cu pierderile la frecare, calculul și pierderile locale de presiune sunt supuse calculului. Conducte scurte includ conducte de aspirație a pompelor, conducte de sifon, linii de combustibil, linii de conducte hidraulice și conducte de sisteme hidraulice de motoare ale mașinilor-unelte, mecanisme și linii tehnologice.

Luați în considerare problema calculului conductei simple hidraulic constând din țeavă de același diametru (ris.3.19) în cazul în care lichidul din cauza diferenței de niveluri în rezervoare egale cu H. curge din rezervor la rezervor I II cu un anumit debit Q.

1. Determinați capul necesar H. furnizând un debit dat Q pentru tuburile cunoscute de dimensiuni l și d. Pentru a face acest lucru, vom formula ecuația Bernoulli cu privire la secțiunile 1-1 și 2-2. Presupunând că V1 = V2 și p1 = p = p2 = parm. obținem z1 = z2 + hw,

Aceasta înseamnă că întreaga presiune disponibilă este complet diferită pentru a depăși rezistența hidraulică din conductă. Acest cap H va consta în pierderi de frecare (pierderi de traiectorie) și pierderi locale ale capului

2. Definiți debitul Q pentru diametrele cunoscute, lungimile țevilor și capul H. În această problemă, folosind (3.118), găsim viteza

Apoi debitul inițial se găsește din expresie

3. Determinați diametrul conductei dtr la un debit dat, cap și alți parametri. Acest obiectiv este realizat prin aproximări succesive care sunt date o valoare arbitrară a d și formula (3.120) definesc Q. debitului La diferență constatată valoarea consumului cu o ia o altă valoare predeterminată d și calculul se repetă. Soluția problemei poate fi accelerată cu ajutorul unui grafic (Figura 3.20). Pe baza a cel puțin patru încercări de calcul, se construiește o curbă. Diametrul necesar al conductei dtr poate fi găsit grafic. Dacă pierderile locale din conductă sunt neglijabile și pot fi neglijate, atunci dacă există tabele de referință cu valori ale caracteristicilor de consum, toate cele trei sarcini sunt rezolvate mult mai rapid.







3.15 Impact hidraulic în țevi

Un șoc hidraulic reprezintă o schimbare bruscă a presiunii în conductă cauzată de o schimbare bruscă a vitezei fluidului din el. Distingeți între șocurile hidraulice pozitive și negative. Un impact pozitiv apare atunci când viteza fluidului scade brusc. În acest caz, presiunea din conductă crește.

Un impact negativ este caracterizat de o scădere a presiunii în conductă. În spatele procesului de dezvoltare, fenomenul șocului hidrostatic poate fi urmărit pe conducta, schema fiind prezentată în figura 3.21. Din rezervor, lichidul se deplasează de-a lungul

Fig.3.21 conducta în lateral

zăvoare b. Ca urmare a închiderii bruște a supapei, va exista o inhibare puternică a mișcării lichidului, dar oprirea întregii mase de lichid nu va avea loc imediat. În primul moment, stratul de lichid care se apropie direct de supapă se va opri. Restul masei lichide, încercând să mențină direcția inițială de mișcare, va exercita o presiune asupra frontului, stratului deja oprit etc., până la rezervorul de presiune a. În același timp, cu creșterea presiunii lichidului, va exista o creștere a presiunii în conductă.

Astfel, la începutul impactului, zona de creștere a presiunii sub formă de val va propaga prin conducte la o anumită viteză c în direcția opusă presiunii lichidului.

Viteza c este numită viteza propagării undelor de șoc. Pentru majoritatea conductelor, valoarea acestei viteze este foarte mare și atinge o valoare de 1000 m / s sau mai mult. Prin urmare, acest proces se desfășoară foarte rapid.

O creștere a presiunii interne în conductă determină, la rândul său, extinderea pereților săi, prin urmare, împreună cu deplasarea undelor de șoc, există o zonă de mișcare și de deformare a conductei.

Când presiunea maximă a lichidului ajunge la poartă, lichidul se întoarce înapoi în rezervor sub forma unui val de șoc cu aceeași viteză c. Acest ciclu se repetă de mai multe ori. În cele din urmă, datorită energiei consumate pe comprimarea lichidului și a deformării pereților conductelor, procesul se stinge.

Prezentăm o diagramă a schimbării presiunii în timp în timpul dezvoltării unui șoc hidraulic.

Se poate observa din diagrama (figura 3.22) că cea mai mare presiune din conductă nu este observată chiar la începutul impactului, ci mai târziu. Acest lucru se datorează faptului că fenomenul de impact apare într-un mediu elastic.

Fenomenul șocului hidraulic a fost descoperit și inițial experimentat și teoretic investigat de profesorul NE Sh. Zhukovsky în 1898

Distingeți drepte (cu închiderea rapidă a supapei) și nu o șoc hidraulic direct (cu o închidere lentă a supapei).

Cu un impact direct, timpul de închidere al supapei este mult mai scurt decât timpul pentru revenirea undei de șoc, adică T3 <

Pentru a determina creșterea presiunii # 916; p pentru un profesor șoc hidraulic direct Zhukovsky a derivat pentru prima dată următoarea formulă

unde V este magnitudinea vitezei pierdute.

Viteza de propagare a undelor de șoc este de asemenea determinată de formula lui Zhukovsky:

unde E0 este modulul elastic al fluidului; E este modulul de elasticitate al materialului pereților conductei; d este diametrul țevii; # 948; - grosimea pereților conductei.

Numerotul cu formula (3.122) este formula Newton cunoscută în fizică pentru a determina viteza sunetului într-un mediu lichid neîngrădit. Pentru apă, această viteză este de 1425 m / s

Rețineți că pentru conductele de apă convenționale din oțel și fontă de aplicație generală, viteza de propagare a undei de șoc este de aproximativ 1000 până la 1300 m / s. Aceasta înseamnă că fiecare metru pierdut al vitezei apei, conform formulei (3.121), determină o creștere a presiunii în conductă cu 10-13 atmosfere.

Conducte elastice cu module elastice mici (de ex. Furtunuri de cauciuc) dau valori foarte scăzute ale vitezei c. și, prin urmare, o presiune crescută în ele atunci când obturatorul este închis brusc este mic.

Cu un impact indirect, timpul de închidere al supapei depășește durata fazei de șoc hidraulic, adică T3> T. În acest caz, creșterea presiunii poate fi calculată din formula

Șocul hidraulic este un fenomen foarte nedorit în funcționarea sistemelor de conducte. Un șoc hidraulic direct poate duce la distrugerea conductei. Prin urmare, în calculul și proiectarea sistemelor de conducte trebuie luate în considerare măsuri de reducere sau eliminare a impactului hidraulic.

Principala măsură a luptei împotriva atacului hidrostatic este creșterea timpului de închidere al supapei (închideri de tip valve).

Cu oprirea bruscă a pompelor, a turbinelor etc. pe conducte se instalează o armătură specială sub forma unor supape de siguranță, supape de amortizare și alte dispozitive care reduc efectul șocului hidraulic.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: