10.2 Методы гидравлического расчета трубопроводов

1. Метод удельных потерь на трение

В этом случае формула (10.7) представляется в следующем виде:

р_уч= R l + Z,(10.10)

где R– удельная потеря давления на трение, Па/м;

Z– потери давления в местных сопротивлениях, Па.

При последовательном соединении участков:

р = (R l + Z)_i, (10.11)

при параллельном соединении двух участков:

р_i = р_j. (10.12)

Этот способ расчета раскрывает картину распределения сопротивлений в системе и дает равные перепады температуры воды во всех стояках и ветвях, но выполняется с невязками в смежных циркуляционных кольцах.

2. Метод расчета по характеристикам сопротивления и проводимости

Если в уравнении (10.7) скорость потока выразить через расход, используя уравнение неразрывности, по которому G = 3600 w  d²/4, то получим:

р = ( l/d_экв+ ) (16G²/ (2*3600² ²d⁴))=А( l/d_экв+ ) G²= =S G²=(G/)², (10.13)

где А– удельное гидродинамическое давление на участке, принимаемое постоянным при допущении, что = const, возникающее при расходе воды 1 кг/ч, Па/(кг/ч)²;

S– характеристика сопротивления участка, выражающая потери давления на участке при единичном расходе 1 кг/ч, Па/(кг/ч)²;

 = –проводимость участка, выражающая расход теплоносителя на участке, вызывающий падение давления 1 Па.

Общая характеристика последовательно соединенных участков:

S=S_i,(10.14)

а общая характеристика параллельно соединенных участков (характеристика узла):

. (10.15)

Этот способ применяется при повышенных значениях скорости теплоносителя в системе, когда  и  можно считать постоянными. При расчете систем водяного отопления устанавливается требуемое распределение потоков в циркуляционных кольцах системы, но получаются неравные перепады температур воды в ветвях и стояках.

3. Метод расчета по динамическим давлениям

В этом случае потери давления по длине трубопровода заменяют эквивалентными потерями в местных сопротивлениях, т. е. Rl=Z_эквили

 (l/d_экв) (w²_ср/2)=_экв Р_д, откуда_экв=l ( /d_экв).

Потеря давления на расчетном участке:

р=(+_экв)Р_д = _прив Р_д. (10.16)

Способ динамических давлений целесообразно применять для расчета систем с короткими участками и многочисленными местными сопротивлениями.

4. Метод расчета по приведенным длинам

Расчеты способом приведенных длин удобно производить в тех случаях, когда основными потерями давления является потери на трение. Тогда потери в местных сопротивлениях заменяют равными по величине потерями на трение, т. е. Z=R l_эквилиР_д=l_экв ( /d)Р_д. Тогдаl_экв=( /d).

Общая потеря давления на участке:

р=(l+l_экв) ( /d )Р_д = l_прив Р_д.(10.17)

10.3 Основы пневмотранспорта

1. Движение частицы в вертикальном трубопроводе

Скорость воздуха, при которой твердая частица повисает в потоке, называется скоростью витания.

Очевидно, что скорость витания определяется при условии, что сила лобового сопротивления равна весу тела (рисунок 10.1):

R_x=K_x F(w²_в/2) = mg,(10.18)

учитывая, что К_х=f_x(Re), получимf_x(Re)F(w²_в/2)=mg,т. е., если известна зависимость коэффициента сопротивления от критерияRe, то можно определить скорость витания.

Для частиц не шарообразной формы определяется эквивалентный диаметр и условное значение критерия Re_у, через критерий Архимеда:

(10.19)

где – соответственно, плотности продукта, воздуха и кинематическая вязкость воздуха;

10.20)

Если скорость воздуха больше скорости витания (WW_в), то тело будет двигаться вверх со скоростьюW_п, определяемой уравнением:

K_x F/2 (w-w_п)² - mg = m (dw_п/dt), (10.21)

а Re=(w-w_п)d/.