Výpočet tlaku vody v potrubí. Příklad výpočtu tlaku v potrubí

Statický tlak charakterizuje vlastnosti vody, když je v klidu, tzn. ona se nehýbe. Například, když je zavlažování vypnuto, vytvoří se tlak v hlavním potrubí čerpadlem a čerpadlo se vypne, když je dosaženo nastaveného tlaku. Právě tento tlak bude statický. Hodnota tlaku se v tomto případě mění pouze se změnou výšky vodního sloupce. Statický tlak ukazuje tlakový potenciál, který systém zvládne.

Jakmile otevřeme ventil nebo kohoutek, voda se začne pohybovat a v tomto případě již máme co do činění s dynamickým tlakem. V tomto případě se objevují nové tlakové ztráty, a to tlakové ztráty třením podél potrubí a lokálními ztrátami (armatury, zpětné ventily, solenoidové ventily atd.).

S těmito ztrátami, které někdy dosahují impozantních hodnot, je vždy nutné počítat, abychom se vyhnuli „nerozlitým“ plochám nebo aby došlo k takovému případu, kdy není dostatečný tlak na to, aby sprinklerová tyč stoupala z pouzdra.

Dynamický tlak nebo „pracovní tlak“ se liší od statického tlaku v tom, že závisí na ztrátách spojených s pohybem vody. Přímo souvisí s průtokem nebo množstvím vody, které prochází potrubím nebo v místě místního odporu.

Rýže. 1. Lokální hydraulické ztráty

Se zvyšujícím se množstvím vody protékající potrubím se zvyšuje průtok, čímž se zvyšují tlakové ztráty. Tabulku lokálních tlakových ztrát v závislosti na průtoku naleznete vždy v katalozích výrobců závlahových zařízení pro konkrétní závlahové zařízení.

Rýže. 2. Příklady tlakových ztrát na zařízení (fragment katalogu)

Nyní se podíváme na to, jak určit ztrátu v potrubí.

Pro rychlé určení tlakových ztrát pro různé jednotky průtoku (m3 / h nebo l / min) tento článek poskytuje v příloze „Tabulky ztrát třením v potrubí“ pro trubky HDPE. Ztráty jsou uvedeny v barech na každých 100 m potrubí určitého průměru (mm). Hodnoty ztrát se výrazně liší pro trubky stejného průměru, ale s různými SDR. Tato skutečnost činí každý typ potrubí hydraulicky individuální.

SDR je zkratka pro Standard Dimension Ratio, tedy poměr vnějšího průměru trubky k tloušťce její stěny. Čím nižší je SDR, tím silnější je stěna potrubí a naopak. Čím silnější je stěna potrubí, tím vyšší budou ztráty třením, potrubí bude těžší a dražší, ale vydrží větší tlak.

*Rýže. 3. Část potrubí

Ztráty třením pro tyto tabulky se vypočítají takto:
Vstupní data:
Délka potrubí (100m)
Vnitřní průměr trubky
Koeficient drsnosti potrubí
Průtok (průtok)

1 – určete průtok
2 – určete Reynoldsovo číslo (na základě kinematické viskozity kapaliny, průtoku, průměru,)
3 – Určete hydraulické tření (na základě Re, průměru a drsnosti)
4 – Určete ztráty (na základě hydraulického tření, délky, průměru a rychlosti a také gravitačního zrychlení).

Pro výpočet ztrát třením se používá Darcy-Weisbachova rovnice, která má následující tvar:

Δh – ztráty třením
f – koeficient tření
L – délka trubky
D – průměr trubky (vnitřní)
V – rychlost proudění
g je zrychlení volného pádu.

Pomocí tabulek uvedených v příloze můžete kromě hodnot ztrát určit také rychlost pohybu vody pro zlepšení hydraulických výpočtů.

Rychlost proudění (m/s) je rychlost, kterou se voda pohybuje komponentami potrubí zavlažovacího systému, a je velmi důležitým faktorem při analýze hydraulického návrhu. Čím rychleji se voda potrubím pohybuje, tím vyšší jsou ztráty třením. Příliš vysoký průtok vody může způsobit i další problémy (vodní ráz, porucha uzavíracího zařízení atd.).

Experimentálně a pomocí výpočtů bylo stanoveno, že rychlost proudění 1,5 m/s je optimální pro pohyb vody plastovým potrubím. Další zvýšení průtoku vede k neúměrnému zvýšení tlakové ztráty, někdy i několikanásobku, což může vést k nepříjemným následkům, když v odlehlých oblastech máte tlak, při kterém nebude zavlažování prováděno správně. A také při rychlostech nižších nebo rovných 1,5 m/s se snižuje pravděpodobnost poškození souvisejícího s vodním rázem v systému.

Rýže. 4. Závislost ztrát třením na charakteristikách proudění a potrubí

V této tabulce hodnoty rychlosti ve stínované oblasti přesahují 1,5 m/s. Při výběru průměru zavlažovacích trubek doporučujeme použít hodnoty nad zastíněnou plochou.

Jak používat tabulky ztrát třením.

Rýže. 5. Použití tabulky ztrát

1. Tento řádek označuje typ potrubí a SDR, pro které jsou počítány ztráty
2. Jmenovitý průměr trubky (vnější)
3. Vnitřní průměr trubky
4. Tloušťka stěny potrubí.
5. Tento sloupec udává průtok neboli průtok, při kterém se počítají ztráty v l/min a m3/h
6. Rychlost proudění v m/s
7. Ztráta tlaku v barech.

Dále, když známe průtok v zóně (vypočtený v projektu), podíváme se do tabulky ve sloupci s náklady a najdeme průtok, který potřebujeme.

Příklad:
Musíme vybrat průměr hlavního potrubí. Víme, že maximální průtok v zóně 1 je 63 l/min nebo 3,8 m3/h. Nakreslete vodorovnou čáru odpovídající čáry

Rýže. 6. Použití tabulky ztrát

Vidíme, že pro průměry potrubí 25 mm a 32 mm indikátory rychlosti proudění přesahují 1,5 m/s a jsou v šedé zóně.
Podle toho vybereme nejbližší průměr, ve kterém jsou při daném průtoku indikátory mimo šedou zónu. V našem příkladu se jedná o trubku o průměru 40 mm. Při průtoku 63,3 l/min nebo 3,8 m3/h bude průtok v potrubí 1,16 m/s a tlaková ztráta na 100 metrů 0,45 bar.

V tomto článku vyřešíme problém tlakové ztráty v potrubí. Tento článek vám pomůže pochopit, jak vzniká odpor vůči proudění. Pomocí reálných čísel popíšu algoritmus, jak toho dosáhnout. Používáme základní vzorce.

Podívejme se na jednoduchý příklad s potrubím, jak můžete vidět na obrázku na začátku potrubí je čerpadlo, pak je tam manometr, který umožňuje měřit tlak kapaliny na začátku potrubí. Po určité délce je instalován druhý manometr, který umožňuje měřit tlak na konci potrubí. No a úplně na konci je kohoutek. Toto schéma je poměrně jednoduché a pokusím se uvést příklady. A tak začneme.

Obecně existuje více než jeden způsob, jak zjistit tlakovou ztrátu: Metoda, kdy je znám tlak na začátku a na konci potrubí, můžete vypočítat tlakovou ztrátu pomocí vzorce: M1-M2=Tlak, tedy tento rozdíl mezi dvěma tlakoměry. Řekněme, že máme zhruba 0 MPa, což je jedna atmosféra. To znamená, že naše tlaková ztráta po délce je 1 MPa. Upozorňujeme, že ztrátu tlaku můžeme indikovat ve dvou veličinách, a to hydrostatickým tlakem, který je 0 MPa, a výškou hlavy vodního sloupce v metrech, která je 1 metrů. Jak jsem řekl více než jednou, každých 0 metrů je jedna atmosféra tlaku.

Existuje řada metod pro výpočet tlakové ztráty bez použití tlakoměrů na potrubí. Vědci pro nás připravili úžasné vzorce a obrázky, které se nám budou hodit.

Existuje dobrý vzorec, který umožňuje vypočítat tlakovou ztrátu po délce potrubí.

ztráta h-hlavy se zde měří v metrech. λ-koeficient hydraulického tření se zjistí pomocí doplňkových vzorců, které popíšu níže. L-délka potrubí se měří v metrech. D je vnitřní průměr trubky, to znamená průměr toku tekutiny. Musí být do vzorce vloženo v metrech. V je rychlost průtoku tekutiny. Měřeno v [metr/sekunda]. g-gravitační zrychlení je 9 m/s81

Nyní si povíme něco o koeficientu hydraulického tření.

Vzorec pro zjištění tohoto koeficientu závisí na Reynoldsově čísle a ekvivalentní drsnosti trubky.

Dovolte mi připomenout tento vzorec (platí pouze pro kulaté trubky):

V-Rychlost proudění kapaliny. Měřeno [metr/sekunda]. D-Vnitřní průměr potrubí, to znamená průměr průtoku tekutiny. Musí být do vzorce vloženo v metrech. ν-Kinematická viskozita. To je pro nás obvykle hotový údaj, který se nachází ve speciálních tabulkách.

Dále najdeme vzorec pro zjištění koeficientu hydraulického tření z tabulky:

Zde Δ_э — Ekvivalent drsnosti potrubí. Tato hodnota v tabulkách je uvedena v milimetrech, ale když ji vložíte do vzorce, nezapomeňte ji převést na metry. Obecně nezapomínejte dodržovat úměrnost měrných jednotek a nemíchejte ve vzorcích různé typy [mm] s [m].

d je vnitřní průměr trubky, to znamená průměr toku tekutiny.

Také bych rád poznamenal, že takové hodnoty drsnosti mohou být absolutní a relativní, nebo dokonce mít relativní koeficienty. Proto, když hledáte tabulky s hodnotami, pak by se tato hodnota měla nazývat „ekvivalent drsnosti potrubí“ a nic jiného, ​​jinak bude výsledek chybný. Ekvivalent znamená průměrnou výšku drsnosti.

V některých buňkách tabulky jsou uvedeny dva vzorce, které můžete vypočítat pomocí libovolného vybraného, ​​dávají téměř stejný výsledek.

Obecně, obecně, tyto vzorce ukazují a dokazují, že se zvýšením rychlosti nebo zvýšením průtoku se vždy zvyšuje odpor proti pohybu proudění tekutiny, to znamená, že se zvyšuje tlaková ztráta. Navíc se nezvyšují proporcionálně, ale kvadraticky. To naznačuje, že jednotkové zvýšení průtoku neodpovídá nákladům na tlakovou ztrátu. To znamená, že není ekonomicky proveditelné mít vysoký průtok tekutiny v potrubí. Proto může být levnější zvětšit průměr průtoku. V dalších článcích určitě popíšu, jak vypočítat, jaký průměr potřebujeme.

Tabulka: (ekvivalentní drsnost)

Kdo má zájem vědět (Ekvivalent drsnosti ) pro kovoplast, polypropylen a síťovaný polyethylen, pak to odpovídá a platí pro plasty. To znamená, že v tabulce bude charakteristika: Plast (polyetylen, vinylový plast).

Dále chci upozornit na skutečnost, že se na vnitřních strojích na trubky časem tvoří plak, který zvyšuje drsnost trubek. Mějte tedy na paměti, že tlaková ztráta se časem zvyšuje.

Tabulka: (Kinematická viskozita vody)

Jak je z grafu patrné, s rostoucí teplotou klesá kinematická viskozita, což znamená, že klesá odpor proti pohybu vody. To znamená, že při průtoku horké vody bude „tlaková ztráta“ menší než při průtoku studené vody. Pokud bydlíte v bytových domech, budete-li dávat pozor, rychlost a tlak teplé vody je vždy vyšší než tlak studené vody. Existují výjimky, ale ve většině případů je to pravda. Nyní chápete, proč tomu tak je.

Nyní vyřešme problém:

Najděte tlakovou ztrátu po délce při průtoku vody novým litinovým potrubím D=500 mm při průtoku Q=2 m 3 /s, délce potrubí L=900 m, teplotě t=16°C.

Vzhledem k: D=500mm=0.5m Q=2 m3/s L=900m t = 16 °C Kapalina: H2O Najít: h-?

Řešení: Nejprve najděte průtok v potrubí pomocí vzorce:

Tady ω — plocha průřezu toku. Nalezeno podle vzorce:

V=Q/ω=2/0, 19625=10, 19 m/s

Dále najdeme Reynoldsovo číslo pomocí vzorce:

Re=(V*D)/ν=(10, 19*0.5)/0, 00000116=4 392 241

ν=1*16 -10 =6 Převzato z tabulky. Pro vodu o teplotě 0°C.

Δ_э=0 mm = 25 m. Převzato ze stolu pro novou litinovou trubku.

Dále zkontrolujeme tabulku, kde najdeme vzorec pro zjištění součinitele hydraulického tření.

A = 0, 11 (A_э/D) 0 =25*(0/11) 0 =00025

Odpověď: 156 m = 7 MPa.

Dále chci upozornit na to, že v problému jsme uvažovali potrubí, které má po celé délce vodorovnou polohu.

Podívejme se na příklad, kdy potrubí stoupá pod určitým úhlem.

V tomto případě musíme k obvyklému problému přičíst výšku (v metrech) k tlakové ztrátě. Pokud jde potrubí z kopce, pak je nutné odečíst výšku.

Podívali jsme se na tlakovou ztrátu po délce potrubí, existují také lokální odpory ve formě zúžení a závitů, které také ovlivňují tlakovou ztrátu. Budou popsány v mých dalších článcích. A určitě připravím článek o tom, jak vybrat čerpadlo podle tlaku, aby splňovalo požadavky na průtok kapaliny v závislosti na tlakových ztrátách. Pokud něco není jasné, napište do komentářů, určitě odpovím!

Abychom ručně nepočítali veškerou matematiku, připravil jsem speciální program:

Подписаться на рассылку

Zanechte svůj e-mail a my vám na něj zašleme nové zajímavé články a videa o výpočtech zásobování vodou a vytápění