Гидравлический расчет: Самостоятельный гидравлический расчет трубопровода

Гидравлический расчет трубопроводов

Гидравлический расчет трубопроводов

№ п/п	Наименование параметра	Обозначение	Значение	Размерность
Исходные данные
1	Теплоноситель	среда	вода	—
2	Температура теплоносителя (подача)	t1		oC
3	Температура теплоносителя (обратка)	t2		oC
4	Тепловая мощность	Q		кВт
5	Длина участка (подача + обратка)	L		м
6	Сумма местных сопротивлений	ξ
7	Диаметр трубопровода	Dn	1012152025324050658090100125150	мм
8	Тип трубопровода	Бесшовные стальные трубыСтальные сварные трубыЧугунные трубыАсбестоцементныеЖелезобетонныеПластиковыеСтеклянныеАлюминиевые
Результаты вычислений
1	Средняя температура теплоносителя	tср		oC
2	Плотность теплоносителя при средней температуре	ρ		кг/м3
3	Кинематический коэффициент вязкости	ν		м2/с х 10-6
4	Расход теплоносителя	G		кг/ч
5	Скорость теплоносителя в трубопроводе	v		м/с
6	Критерий Рейнольдса	Re
7	Гидродинамическое давление	ρϑ2/2		кПа
8	Коэффициент гидравлического трения	λ
9	Линейные потери давления на трение	RL		кПа
10	Потери давления на местные сопротивления	Z		кПа
11	Суммарные потери давления	ΔP		кПа
12	Объем системы	V		л

Гидравлический расчет трубопровода | Онлайн калькулятор

Гидравлический расчет трубопроводов является важной частью проектирования систем. Он позволяет определить динамический характер движения жидкости, диаметр сечения трубопровода, мощность и подачу насоса, а так же потери давления в системе. Гидродинамический расчет потока несжимаемой жидкости сводится к решению уравнения Бернулли для двух последовательных сечений:

ρgh₁ + P₁ + α₁×w₁²ρ / 2 = ρgh₂ + P₂ + α₂×w₂²ρ / 2 + ΔP_пот., где:

• h₁, h₂ — высота начальной и конечной точки трубопровода;
• w₁, w₂ — скорости потока в начальной и конечной точки трубопровода;
• P₁, P₂ — гидростатические давления;
• α₁, α₂ — коэффициенты Кориолиса, учитывающие неравномерность распределения скоростей по сечению;
• ΔP_пот. — потери давления на преодоление сопротивления.

Представленный в этом разделе гидравлический онлайн расчет позволяет вычислить характеристики потока несжимаемой жидкости, а так же потока сжимаемой жидкости или газа высокого давления. Оба расчета выполняются для неразветвленного трубопровода.

При решении подобных задач методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS крайне важно, чтобы размер ячеек сетки в пристеночном слое трубопровода не превышал определенных значений в радиальном направлении. Алгоритмы в данном разделе рассчитывают минимальный рекомендованный разработчиками размер первой ячейки при значении пристеночной функции Y

+ = 30. В общем случае, значение пристеночной функции должно лежать в пределах 30 +

Гидродинамический расчет трубопровода несжимаемой жидкости

Расход потока Q, л/c

Плотность жидкости ρ, кг/м³

Динамическая вязкость жидкости μ, Па*с

Перепад высот трубопровода ΔH, м

Внутренний диаметр трубопровода D, мм

Длина трубопровода L, м

Суммарный коэффициент местных сопротивлений ΣK

i

Абсолютная шероховатость трубы Δ, мм

Статическое давление на входе P_с, Па

Динамическое давление P_д, Па

Полное давление на входе P, Па

Потери давления от трения ΔP, Па

Скорость потока W, м/с

Число Рейнольдса Re

Коэффициент трения λ

Толщина ламинарного подслоя δ_л, мм

Размер первой ячейки пристеночного слоя, мм

www. caetec.ru

©Copyright Кайтек 2020

• Число Рейнольдса:
  Re = W×D×ρ / μ;
• Толщина ламинарного подслоя вдоль внутренней поверхности трубы:
  δ = 68,4×Re^-0.875×D / 2
• Коэффициент трения в зависимости от величины шероховатости Δ внутренней поверхности трубы:
  
  λ = 0,316×Re ^-0.25 при δ > Δ
  λ = 0,11(Δ / D + 68 / Re) ^0.25 при δ
• Потеря давления на прямых участках:
  ΔP = λ×(L / D)×(W²ρ / 2)
• Потеря давления на местных сопротивлениях:
  ΔP = ΣK_i×(W²ρ / 2)

©ООО»Кайтек», 2020. Любое использование либо копирование материалов или подборки материалов сайта, может осуществляться лишь с разрешения автора (правообладателя) и только при наличии ссылки на сайт www. caetec.ru

Гидравлические расчеты и формулы — Гидравлика онлайн

Поделиться этой публикацией

07 октября 7 октября 2019 г.

Харпер Дженни2021-10-12T10:16:52+01:00

По Харпер Дженни Центр технических знаний Комментарии отключены на Гидравлические расчеты и формулы

Нужна помощь с гидравлическими расчетами? Наши опытные технические инженеры могут помочь с подробным расчетом для вашего конкретного проекта и приложения. Для начала мы подготовили для вас краткий обзор.

Есть много гидравлических расчетов. Например, расчет выходной мощности. Гидравлическая мощность определяется как произведение потока на давление. Гидравлическая мощность, обеспечиваемая насосом:

Пример: если насос подает 180 литров в минуту и ​​давление 250 бар, то гидравлический расчет мощности первичного двигателя насоса:

Мощность = (250 x 180 ) ÷ 600 = 75 кВт **

** при КПД 100%; Эффективность 90% будет равняться 75 ÷ 0,9= 83,3кВт. Это всегда будет зависеть от типа используемого насоса, т. е. шестеренчатого, лопастного или поршневого и т. д.

Общий КПД насоса, ηtotal, необходимо учитывать при расчете потребляемой мощности насоса. Этот КПД является произведением объемного КПД ηvol и гидромеханического КПД ηhm. Потребляемая мощность = Выходная мощность ÷ ηобщ. В среднем для аксиально-поршневых насосов ηобщ = 0,87.

Кроме того, источник энергии (например, дизельный двигатель или электродвигатель) должен иметь мощность не менее 75 ÷ 0,87 = 86 [кВт].

Гидравлические двигатели и цилиндры, которые насос снабжает гидравлической энергией, также имеют КПД. А общий КПД системы (без учета перепада давления в гидротрубах и клапанах) в итоге составит примерно 0,75.

Цилиндры обычно имеют общий КПД около 0,95. А гидравлические аксиально-поршневые моторы и насосы имеют 0,87. Кроме того, общие потери мощности в гидравлической передаче энергии составляют около 25% и более при идеальном диапазоне вязкости 25–35 [сСт].

Выполните следующие 3 шага, чтобы рассчитать требуемую максимальную выходную мощность дизельного двигателя.

ЭТАП 1

Сначала проверьте точку максимальной мощности, т. е. точку, в которой соотношение давления и расхода достигает своего максимального значения. Базовая оценка будет следующей:

Где:

Qtot = теоретический расход насоса для потребителей, не включая утечки, в точке максимальной мощности.
Pmax = фактическое давление насоса в точке максимальной мощности.
Примечание: η — общий КПД = (выходная механическая мощность ÷ входная механическая мощность). Для приблизительных оценок η = 0,75, хотя обычно вы можете добавить 10-20% в зависимости от приложения к этому значению мощности.

ЭТАП 2

Рассчитайте требуемый рабочий объем насоса по требуемой максимальной сумме расхода для потребителей в наихудшем сценарии и оборотах дизельного двигателя в этой точке. Максимальный расход может отличаться от расхода, используемого для расчета мощности дизельного двигателя.

Средний объемный КПД насоса, поршневые насосы: ηvol= 0,93

ЭТАП 3

Расчет производительности предварительного охладителя: Отвод тепла от баков гидравлического масла, клапанов, труб и гидравлических компонентов составляет менее нескольких процентов в стандартном мобильном оборудовании и мощность кулера должна включать в себя некоторые запасы. Минимальная производительность охладителя, Ecooler = 0,25Ediesel

Не менее 25 % потребляемой мощности должно рассеиваться охладителем при длительном использовании пиковой мощности. Однако в обычном случае пиковая мощность используется только в течение коротких периодов, поэтому фактическая требуемая мощность охладителя может быть значительно меньше. Объем масла в гидравлическом баке также действует как аккумулятор тепла при использовании пиковой мощности.

Эффективность системы очень сильно зависит от типа гидравлического рабочего оборудования, используемых гидравлических насосов и двигателей, а также от потребляемой мощности гидравлики. Каждая цепь должна быть оценена, а цикл нагрузки оценен. Новые или модифицированные системы всегда должны быть проверены на практике, охватывая все возможные циклы нагрузки.

Простой способ измерения фактических средних потерь мощности в системе состоит в том, чтобы оборудовать машину испытательным охладителем и измерить температуру масла на входе в охладитель, температуру масла на выходе из охладителя и расход масла через охладитель, когда машина находится в нормальном рабочем режиме. По этим цифрам можно рассчитать рассеиваемую мощность тестового кулера, которая равна потерям мощности при стабилизации температуры. По результатам этого теста можно рассчитать фактический требуемый охладитель для достижения заданной температуры масла в масляном баке. Одной из проблем может быть сборка измерительного оборудования в линию, особенно расходомера масла.

Гидростатика и гидравлические расчеты

Гидравлические расчеты для инженеров пожарной охраны

Гидростатика — раздел гидравлики, изучающий покоящиеся жидкости. Как упоминалось ранее, вода является наиболее важным компонентом противопожарной защиты и гидравлических расчетов, поэтому в этом разделе рассматривается вода в состоянии покоя.

 Основные принципы

1. Давление в точке жидкости одинаково во всех направлениях.
2. Давление, прикладываемое внешним источником к замкнутой жидкости, будет передаваться во всех направлениях по всей жидкости без уменьшения величины.
3. Давление, создаваемое жидкостью в открытом контейнере, прямо пропорционально глубине жидкости.
4. Давление, создаваемое жидкостью в открытом сосуде, прямо пропорционально плотности жидкости.
5. Форма или объем жидкости не влияют на давление, создаваемое жидкостью.

Распространенным заблуждением является то, что давление всегда действует в направлении загрузки. Это заблуждение вызвано пониманием того, что давление связано с весом. Принцип 1, известный как закон Паскаля, указывает на то, что давление действует во всех направлениях, как показано на рисунке 1. Четыре манометра расположены в разных ориентациях, но при измерении давления в одной и той же точке все четыре манометра будут показывать одинаковое давление.

Второй принцип имеет очевидные практические ограничения. Идея неизменной передачи давления через замкнутую жидкость была бы легче принята, если бы более полно была понята несжимаемая природа жидкостей. Газы будут уменьшаться в объеме под давлением, тогда как жидкости сохранят свой объем под давлением. Поскольку объем не уменьшается, увеличение давления распространяется по всей жидкости во всех направлениях без падения величины.

Третий принцип является неотъемлемой частью гидравлики пожаротушения. Давление, создаваемое столбом жидкости, прямо пропорционально глубине жидкости. Вода имеет плотность 1000 кг/м ³ . Следовательно, один кубический метр воды будет весить 1000 кг.

 

Четвертый принцип тесно связан с третьим в том смысле, что давление, создаваемое жидкостью, также прямо пропорционально плотности. Ртуть, например, имеет плотность, которая в 13,6 раз больше плотности воды, поэтому давление, создаваемое 1 метром ртути, будет в 13,6 раз больше, чем давление, создаваемое 1 метром воды. Оба принципа три и четыре можно резюмировать следующим соотношением:

P=w.h

Где:

• P = Давление (бар)
• w = удельный вес жидкости в кг/м3.
• h = высота столба жидкости в метрах.

Пятый принцип обычно труднее всего понять. Развиваемое давление не связано с размером или формой сосуда, а только с глубиной и плотностью жидкости. Пятый принцип относится к давлению, а не к силе. Водяной столб имеет одинаковое давление повсюду, но будет иметь разный вес в зависимости от того, где берется показание давления. Давление зависит только от глубины жидкости и не зависит от формы или объема сосуда.

НАПОР ВОДЫ

Специалисты по противопожарной защите часто говорят о напоре воды. Напор – это давление, выраженное в метрах водяного столба, а не в барах, и может быть выражено в общей форме:

h= P/w

Где:

• h = напор в метрах.
• P = давление (бар).
• w = удельный вес в кг/м3.

 

Плавучесть

Плавучесть – это когда объект плавает на поверхности жидкости. Чтобы объект сделал это, сила, направленная вниз, должна быть уравновешена силой, направленной вверх. Сила, действующая вниз, будет равна весовой плотности материала, умноженной на объем объекта.

F ₁ =w.V

Чтобы объект оставался неподвижным, F ₁ также должно равняться w.V . Количество материала, которое прилипает к поверхности жидкости, и будет ли объект плавать, зависит от соотношения между плотностью веса объектов и жидкости. Твердое тело будет плавать в жидкости только в том случае, если его весовая плотность меньше или равна плотности жидкости. Доля плавучего объекта, которая опустится ниже поверхности жидкости, будет зависеть от того, сколько жидкости будет равно весу объекта.

 

Потенциальная энергия

Важно понимать ту роль, которую гидростатическое давление играет в энергетическом составе гидравлической системы.