Formula, teoria și ecuațiile calculelor căderii de presiune a țevilor
Când fluidul curge printr-o conductă, va exista o cădere de presiune care apare ca urmare a rezistenței la curgere. De asemenea, poate exista o creștere/pierdere de presiune datorită unei schimbări de altitudine între începutul și sfârșitul conductei. Această diferență generală de presiune în conductă este legată de o serie de factori:
- Fricțiunea dintre fluid și peretele conductei
- Fricțiunea între straturile adiacente ale fluidului în sine
- Pierderea de frecare pe măsură ce fluidul trece prin orice fitinguri, curbe, supape sau componente
- Pierderea de presiune datorată modificării înălțimii fluidului (dacă conducta nu este orizontală)
- Câștig de presiune datorat oricărui cap de fluid care este adăugat de o pompă
Calculul căderii de presiune într-o țeavă
Pentru a calcula pierderea de presiune într-o țeavă este necesar să se calculeze o cădere de presiune, de obicei într-un cap de fluid, pentru fiecare dintre elementele care provoacă o modificare a presiunii. Cu toate acestea, pentru a calcula pierderea de frecare într-o conductă, de exemplu, este necesar să se calculeze factorul de frecare de utilizat în ecuația Darcy-Weisbach care determină pierderea de frecare totală.
Factorul de frecare în sine este dependent de diametrul interior al conductei, de rugozitatea internă a conductei și de numărul Reynold, care la rândul său este calculat din viscozitatea fluidului, densitatea fluidului, viteza fluidului și diametrul interior al conductei.
Prin urmare, există o serie de subcalculări care trebuie să aibă loc pentru a calcula pierderea de frecare totală. Lucrând înapoi trebuie să cunoaștem densitatea fluidului și proprietățile vâscozității, să cunoaștem diametrul țevii și proprietățile de rugozitate, să calculăm numărul Reynold, să folosim acest lucru pentru a calcula factorul de frecare utilizând ecuația Colebrook-White și, în cele din urmă, să conectăm factorul de frecare la Darcy- Ecuația Weisbach pentru a calcula pierderea de frecare în țeavă.
După calcularea pierderii de frecare a țevii, trebuie să luăm în considerare posibilele pierderi de montaj, modificarea altitudinii și orice adăugare a capului pompei. Sumarea acestor pierderi/câștiguri ne va da scăderea de presiune generală în conductă. Următoarele secțiuni iau în calcul fiecare calcul pe rând.
Calculele pierderii prin frecare prin țevi
Acum trebuie să calculăm fiecare dintre elementele necesare pentru a determina pierderea de frecare în țeavă. Linkurile din următoarea listă oferă mai multe detalii despre fiecare calcul specific:
- Densitatea fluidelor
- Vâscozitatea fluidă
- Măsurarea rugozității țevilor
- Numărul lui Reynold - flux laminar sau flux turbulent
- Factori de frecare - Diagrama Moody și ecuația Colebrook-White
- Pierderea prin frecare într-o țeavă - Metoda Darcy-Weisbach
Software-ul nostru Pipe Flow calculează automat pierderea de frecare în țevi utilizând ecuația Darcy-Weisbach, deoarece aceasta este cea mai precisă metodă de calcul pentru fluidele necompresibile și este, de asemenea, acceptată ca industrie precisă pentru debitul compresibil, cu condiția îndeplinirii anumitor condiții.
Calculele pierderilor prin montarea țevilor
Pierderea de energie datorată supapelor, armăturilor și coturilor este cauzată de o întrerupere localizată a debitului. Dispararea energiei pierdute are loc pe o secțiune finită, dar nu neapărat scurtă a conductei, totuși pentru calculele hidraulice este acceptată practica să se ia în considerare întreaga cantitate a acestei pierderi la locația dispozitivului.
Pentru sistemele de țevi cu țevi relativ lungi, este adesea cazul ca pierderile de montaj să fie minore în raport cu pierderea totală de presiune din țeavă. Cu toate acestea, unele pierderi locale, cum ar fi cele produse de o supapă deschisă, sunt adesea foarte semnificative și nu pot fi numite niciodată pierderi minore, iar acestea trebuie să fie întotdeauna incluse.