Енциклопедія сантехніка гідравлічний розрахунок на втрату напору або як розрахувати втрати тиску в

Розберемо простий приклад з трубою, як видно на зображенні на початку труби насос потім йде манометр, який дозволяє виміряти тиск рідини на початку труби. Через певну довжину встановлений другий манометр, який дозволяє виміряти тиск в кінці труби. Ну і в самому кінці стоїть кран. Ця схема досить проста, і я спробую навести приклади. Тож почнемо.

Взагалі існує не один спосіб як дізнатися втрату напору: Спосіб, коли відомо тиск спочатку і в кінці труби. можна обчислити втрату напору за формулою: М1-М2 = Тиск. тобто ця різниця між двома манометрами. Припустимо у нас вийшло, грубо кажучи 0,1 МПа, що становить одну атмосферу. Це означає у нас втрата напору по довжині становить 0,1 МПа. Зверніть увагу, ми можемо вказувати втрату напору по двом величинам, це по гідростатичному тиску, що становить 0,1 МПа і по висоті напору водяного стовпа в метрах, що становить 10 метрів. Як я неодноразово говорив кожні 10 метрів це одна атмосфера тиску.

Існує ряд методів, як розрахувати втрату напору не маючи манометрів на трубах. Вчені дослідники приготували для нашого користування чудові формули і цифри, які нам знадобляться.

Існує гарна формула яка дозволяє обчислити втрату напору по довжині трубопроводу.

h-втрата напору тут вона вимірюється в метрах.
λ-коефіцієнт гідравлічного тертя, знаходиться додатковими формулами про які опишу нижче.
L-довжина трубопроводу вимірюється в метрах.
D-внутрішній діаметр труби. тобто діаметр потоку рідини. Повинен бути вставлений в формулу в метрах.
V-швидкість потоку рідини. Вимірюється [Метр / секунда].
g-прискорення вільного падіння дорівнює 9,81 м / с 2

А тепер поговоримо про коефіцієнт гідравлічного тертя.

Формули знаходження цього коефіцієнта залежить від числа Рейнольдса і еквівалента шорсткості труб.

Нагадаю цю формулу (вона може бути застосована тільки до круглих трубах):

V-Швидкість потоку рідини. Вимірюється [Метр / секунда].
D-Внутрішній діаметр труби. тобто діаметр потоку рідини. Повинен бути вставлений в формулу в метрах.
ν-Кінематична в'язкість. Це зазвичай для нас готова цифра, знаходиться в спеціальних таблицях.

Далі знаходимо формулу для знаходження коефіцієнта гідравлічного тертя по таблиці:

Тут Δе - Еквівалент шорсткості труб. Ця величина в таблицях вказується в міліметрах, але ви коли будете вставляти в формулу обов'язково переводите в метри. Взагалі не забувайте дотримуватися пропорційність одиниць виміру і не змішуйте в формулах різних типи [мм] з [м].

d-внутрішній діаметр труби, тобто діаметр потоку рідини.

Також хочу зазначити, що подібні величини по непорозуміння трапляються абсолютними і відносними або навіть є відносні коефіцієнти. Тому коли якщо будете шукати таблиці з величинами, то величина ця должа називатися "еквівалентом шорсткості труб" і не як інакше, а то результат буде помилковий. Еквівалент означає - середня висота шорсткості.

У деяких осередках таблиці вказані дві формули, ви можете вважати на будь-якій обраній, вони майже дають однаковий результат.

Таблиця: (Еквівалент шорсткості)

Кому цікаво дізнатися (Еквівалент шорсткості) для металопластику, поліпропілену та зшитого поліетилену, то це відповідає і відноситься до пластмас. Тобто в таблиці характеристика буде: Пластмасові (поліетилен, вініпласт).

Так само хочу звернути увагу, на те, що з часом, на внутрішніх верстатах труб, утворюється наліт, що збільшує шорсткість труб. Так що майте на увазі що з часом втрати напору тільки збільшуються.

Таблиця: (Кінематична в'язкість води)

Як видно з графіка, що при підвищенні температури кінематична в'язкість зменшується, а це значить, що і опір руху води зменшується. Це означає, що при потоці гарячої води, "втрати напору" будуть менше ніж при потоці холодної води. Хто живе в багатоквартирних будинках, якщо зверне увагу, то швидкість і натиск гарячої води завжди вище ніж натиск холодної води. Є винятки, але в більшості випадків це так. Тепер ви розумієте, чому це так.

А тепер давайте вирішимо завдання:

Знайти втрату напору по довжині при русі води по чавунної новою трубою D = 500мм при витраті Q = 2 м 3 / с, довжина труби L = 900м, температура t = 16 ° С.

Сдесь ω - площа перетину потоку. Знаходиться за формулою:

ω = πR 2 = π (D 2 /4)=3.14*(0,5 2/4) = 0,19625 м 2

Далі знаходимо число Рейнольдса за формулою:

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

ν = 1,16 * 10 -6 = 0,00000116. Взято з таблиці. Для води при температурі 16 ° С.

Δе = 0,25 мм = 0,00025м. Взято з таблиці, для нової чавунної труби.

Далі звіряємося по таблиці де знаходимо формулу по знаходженню коефіцієнта гідравлічного тертя.

Далі завершуємо формулою:

h = λ * (L * V 2) / (D * 2 * g) = 0,01645 * (900 * 10,19 2) / (0,5 * 2 * 9,81) = 156,7 м.

Відповідь: 156,7 м. = 1,567 МПа.

Також хочу звернути увагу на те, що ми в завданні розглядали трубу яка на всій своїй довжині має горизонтальне положення.

Давайте розглянемо приклад, коли труба йде вгору під певним кутом.

У цьому випадку нам до звичайної задачі потрібно додати висоту (в метрах) до втрати напору. Якщо труба буде йти на спуск в низ, то тут необхідно вічітать висоту.

Щоб в ручну не брати до уваги всю математику я приготував спеціальну програму: