Спадът на налягането в тръбите е загуба на налягане на течността поради триене между частиците течност и стените на проводника и поради препятствия в проводимостта. Основно спадът на налягането в тръбите се случва, когато си зададем следния въпрос:

загубата

Защо налягането на течността от една точка в друга пада и спада повече с увеличаване на скоростта или какво е същото, колкото по-голям е потокът, толкова по-голям е спадът на налягането?

Например, за да доставим вода до хижа, отиваме с ¾ "тръба и да снабдим сграда с 30 къщи с 3" тръба

Както във водните системи, така и в системите от друг тип течност, течността губи енергия поради непрекъснатото триене с тръбата и поради триенето, което възниква при преминаването на аксесоари или устройства, което ще се разглежда като препятствия при шофиране. Препятствия могат да бъдат самата тръба, клапани, отводи, колена, ръкави, стеснения, промени в посоката, промени в сечението и т.н. Тоест, ние се позоваваме на всяко препятствие, което променя енергията на самата течност.

Модификацията на първоначалното енергийно състояние на потока на течност през тръбата представлява загуба на енергия, което обикновено се изразява като енергия на единица тегло на циркулиращата течност и се нарича загуба на глава.

Спадът на налягането в тръба или в хидравличен елемент на тръбопровод е разликата в налягането между две точки за даден поток. Ако няма движеща се течност, не може да има спад на налягането.

В следващата статия ще направим концептуален подход към спада на налягането в тръбите, за да знаем значението на изчисляването му при оразмеряване на водни инсталации и различните видове спадане на налягането.

Трябва да имаме предвид, че спадът на налягането е свързан с динамичните променливи на флуида според вида на потока.

При хоризонталните тръби спадът на налягането се проявява в намаляването на налягането в потока.

От какво зависи спада на налягането в тръбите?

Спадът на налягането зависи главно от следните променливи:

Разделът: колкото по-малък е участъкът, толкова по-голям е спадът на налягането.

Дължината: колкото по-дълга е дължината, толкова по-голям е спадът на налягането.

Потокът, който циркулира: колкото по-голям е дебитът, толкова по-голям е спадът на налягането.

Материалът: Колкото по-груб е материалът, толкова по-голям е спадът на налягането.

Видът на течността: в зависимост от течността и нейната плътност ще имаме различни стойности.

Видове спада на налягането в тръбите

Както обсъждахме по-рано, според професор Ампаро Лопес Хименес от Катедрата по хидротехника и околна среда на Политехническия университет във Валенсия има две части на загубите на глава: загуба на глава поради триене, известна също като линейна или непрекъсната загуба, и локализирана загуба на главата, известна като единична или допълнителна загуба.

Израз на загуба на главата:

  • к.с. загуби: спад на налягането
  • hf: непрекъснати загуби
  • hl: локализирани загуби

Непрекъснати загуби

Те са тези, които възникват поради триене на флуида с тръбите и зависят от параметри като дължина и грапавост на тръбата, както и от скоростта, вискозитета или плътността на флуида.

Много производители на тръби имат на разположение таблици с загубите на напора и връзката между загубите и дебита (изразени в литри/час). Със сигурност улеснява работата по оразмеряване на инсталацията.

Експертите отдават по-голямо значение на непрекъснатите загуби и ако локализираните загуби не надвишават 5% от общите, те обикновено се пренебрегват. В следващата точка ще видим основните уравнения, използвани за изчисляване на загубите.

Локализирани загуби

Те са причинени от промяната в движението, което течността изпитва, когато променя посоката си. Те са известни също като допълнителни загуби, случайни или единични. За разлика от непрекъснатите загуби, те не се причиняват от триене, а от феномени на турбулентност, възникващи в определени точки на тръбните системи. Тези точки могат да бъдат: клапани, колена, смяна на посоката, съединения, изводи и др.

В допълнение към линейните загуби на глава (по каналите), единични загуби на глава също се появяват в специфични точки като лакти, клони, клапани и т.н.

Изразяване на локализирани загуби:

  • hl: локализирана загуба на главата
  • k: коефициент, определен емпирично за всеки тип точка. При клапаните това зависи от степента на отваряне и вида на клапана
  • v: средна скорост на водата, преди или след единичната точка. Изразява се с единица m/s
  • g: гравитация

Оразмеряване на съоръженията: изчислете спада на налягането

Инженерите, отговарящи за оразмеряването и изчисляването на хидравличните инсталации, обмислят три основни аспекта: механично съпротивление, спадане на налягането и бюджет.

Участъкът на проводимост с по-голяма дължина или с по-големи препятствия или изменение на геометричната височина ще бъде участъкът, считан за най-неблагоприятен от веригата. Това ще бъде началната точка за оразмеряване и изчисляване на спада на налягането. Във водоснабдителните мрежи (в други мрежи се променя)

Е така успехът на водна инсталация има добро обслужващо налягане с най-ниски разходи за енергия благодарение на намаляването до минимален израз на загубите на налягане.

Въпреки че в системата намаляваме оптималната загуба на налягане, разбира се, че циркулацията на потока в тръбите съществува заедно със загубите на налягане. Това са тези, които определят циркулиращите потоци въз основа на неравностите и вариантите.

За изчисляване на спада на налягането в тръбите в миналото са били използвани различни математически инструменти. Следните формули са най-използваните от хидротехниката за изразяване на непрекъснатите загуби в тръбите:

Уравнение на Дарси - Вайсбах

Той е един от най-добре работещите и се препоръчва в много специализирани ръководства по темата. Общият израз на уравнението е следният:

  • hf: локализирана загуба на главата. Изразява се с мерната единица: mca
  • f: коефициент на триене. Взаимодействие между тръба и течност
  • L: дължина на тръбата. Изразява се с единица m (метри)
  • D: диаметър на тръбата
  • v: средна скорост на водата, преди или след единичната точка. Изразява се с единица m/s

Емпирично можем да изразим непрекъснатата загуба като функция на потока:

  • В: локализиран спад на налягането. Изразява се с единица m3/s

Коефициент на триене

Използва се за изчисляване на коефициента на загуба на глава поради триене според режима на потока: ламинарен или турбулентен. Ако режимът е турбулентен, оценката е лесна за извършване, но когато е турбулентна е трудно да се направи оценка, затова се използват други формули. Сред тях е изразът на Дарси, който е един от най-използваните.

Мрачен сметало

Можем да разберем тази диаграма като графичен израз на коефициента на триене и там са представени всички стойности, за да я определим според броя на Рейнолдс и относителната грапавост. По това време това представлява голям напредък за инженерите да могат да оценят коефициента на триене по прост начин.

Инструмент EPANET

Софтуерът EPANET е най-широко използваният инструмент за анализ на водоразпределителните системи, разработен от Агенцията за опазване на околната среда на САЩ. Политехническият университет предоставя безплатно изтеглянето си. Оставяме ви връзката на инструмента, за да улесним изчисляването на загубите на натоварване.

Накратко, водната система обикновено трябва да поддържа налягане на течността, като се вземат предвид варианти като бифуркации, тип проводимост, диаметър, аксесоари и др. Системата ще има непрекъснати загуби в редовните канали и локализирани загуби поради определени обстоятелства. Всичко това пряко влияе върху спада на налягането, основен фактор за оразмеряването на съоръженията.

The загубата на глава е основната причина за ниско налягане по тръбите и оттам значението му за успешните водни инсталации.