Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения


Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

Рис. 8.Внезапное сужение трубопровода

При внезапном сужении трубы (рис.8) потери энергии определяются  трением потока при входе в трубу меньшего диаметра и вихреобразованием. Поток срывается с угла,  сужается, образует  вихри. Кольцевое пространство вокруг суженной части потока заполнено завихрённой жидкостью. Потеря напора определяется экспериментально по формуле Вейсбаха-Дарси через скорость в узком сечении V2

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения .

При внезапном сужении коэффициент сопротивления находят по формуле Идельчика [1], для скорости в в узком сечении V2 (рис.8)

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

где   ξвн.с. — коэффициент сопротивления внезапного сужения, зависящий  от


Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения  степени сужения.

Потери энергии при входе потока из резервуара в трубу.

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

Рис. 9. Вход в трубу из резервуара — hвх.тр

При входе потока в трубу из резервуара из-за больших размеров резервуара,  при отсутствии закруглений на выходе и  когда S1>>S2  и n= S1/S2→0 . Потери напора определяются через скорость V2 в трубе

.

Потери энергии при постепенном сужении трубы.

Постепенное сужение трубы называется конфузором (рис.10). Течение жидкости в конфузоре сопровождается увеличением скорости и падением давления. Давление жидкости в начале конфузора выше, чем в конце, поэтому причин к возникновению вихреобразований и срывов потока нет и потери маленькие.


Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

Рис.10. Потери энергии при постепенном сужении трубопровода (конфузор).

В конфузоре имеются потери на трение,  но поскольку его длина обычно l/D≈ 3-4, сопротивление конфузора меньше, чем диффузора,   зависит от угла конфузора,  его длины.  Потери находят по формуле Вейсбаха- Дарси

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

для Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения  значения коэффициента ζкон. = 0,06-0,09.

Поворот трубы

8.1.Поворот трубы на произвольный угол без закругления называется  «колено» (рис.11а).  При входе в колено происходит отрыв потока и потери связаны с вихреобразованием, а также с возникновением вторичных движений в потоке, потери увеличиваются при увеличении угла поворота колена δ. Коэффициент сопротивления колена определяют экспериментально(рис.11б), а потери напора определяют по формуле

hкол. = ξкол(V2/2g).

Величина коэффициента сопротивления может быть определена приближённо по формуле                                                            ζкол =1,21*Sin2δ,

где δ – угол поворота в градусах.


Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

Рис.11. Поворот трубы – колено(а), зависимость коэффициента сопротивления колена ζкол=f(δ) от угла поворота (б)

2.Постепенный поворот трубы   называется отводом(рис.12).

Плавность поворота уменьшает вихреобразование, сопротивление отвода меньше, чем сопротивления колена.

При большом значении отношения  R/d , срыв потока устраняется полностью. Коэффициент сопротивления отвода ξотв зависит от отношения R/d, угла δ, а также от формы поперечного сечения трубы. Для круглых труб и угла 90 град – ζ1, для других углов коэффициент находят относительно ζ1 скоэффициента для угла 90 град.

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

Рис.12. Потери при постепенном повороте трубы


Потери напора, определённые  по коэффициентам  ξотв, учитывают только сопротивление, обусловленное кривизной. При расчёте трубопроводов, содержащих отводы, следует длины этих отводов включать в общую длину трубопровода для определения потерь на трение, затем к потере на трение нужно прибавить  потери, определяемые коэффициентом ξотв.

Ниже в таблицу сведены коэффициенты местных сопротивлений различной конфигурации.

Каким должен быть диаметр труб в системах водяного отопления?

Чтобы вычислить ДУ трубопровода, необходимо знать гидравлическое сопротивление и расход теплоносителя:

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

  • S – это расчет площади сечения трубы (внутренний размер);
  • π – константа (3,14);
  • Q – формула расчета расхода воды в м3/с;
  • V – формула скорости течения теплоносителя, м/с.

Данные формулы применимы для жидкостей, но для расчета требуемого сечения трубы отопления удобнее брать формулу:

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

  • D — формула определения диаметра трубы отопления, миллиметры;
  • ∆t° — разница между температурой подачи и обратки, °С;
  • Q — требуемое количество тепла, которое нужно передать, кВт
  • V — скорость движения теплоносителя, м/с.

Для отопления частных домов и небольших коттеджей уместно использовать в расчетах требуемую скорость движения теплоносителя 0,2-1,5 м/с. Оптимальная скорость, обеспечивающая высокое КПД и комфортную эксплуатацию – 0,3–0,7 м/с. Движение ниже указанных величин приводит к образованию и накоплению воздушных пробок, если превысить параметры – возникает кавитационный шум, увеличивается расход электроэнергии для работы насоса.

В гидравлических расчетах заужение диаметра в два раза соответствует эквивалентной длине 0,5 для DN25 мм, 0,7 для DN40, 1,0 для DN50. Для сравнения, эквивалентная длина для угла 90° в том же диаметре составляет 0,3 для DN25 мм, 0,5 для DN40, 0,6 для DN50. Таким образом, заужение диаметра значительно больше влияет на потерю напора, чем изгиб 90° того же диаметра.

Рис.8.8.Внезапное сужение трубопровода

При внезапном сужении трубы (рис.8.8) потери энергии определяются трением потока при входе в трубу меньшего диаметра и вихреобразованием. Поток срывается с угла, сужается, образует вихри. Кольцевое пространство вокруг суженной части потока заполнено завихрённой жидкостью. Потеря напора определяется по формуле Вейсбаха -Дарси

.

Коэффициент сопротивления для внезапного сужения определяется по формуле Идельчика[1], относительно скорости в узком сечении V1

где ξвн.с. — коэффициент сопротивления внезапного сужения, зависящий от степени сужения.

Потери энергии при выходе потока из резервуара в трубу.

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

Рис.8.9 Выход из резервуара в трубу — hвых

При входе потока в трубу из резервуара из-за больших размеров резервуара, при отсутствии закруглений на входе и когда S2>>S1 и n= S1/S2→0 . Потери напора определяются по формуле

где коэффициент сопротивления для входа из резервуара в трубу с использованием формулы Идельчика .

Потери энергии при постепенном сужении трубы.

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

Рис.8.10 Потери энергии при постепенном сужении трубопровода.

Постепенное сужение трубы называется конфузором (рис.8.10). Течение жидкости в конфузоре сопровождается увеличением скорости и падением давления. Давление жидкости в начале конфузора выше, чем в конце, поэтому причин к возникновению вихреобразований и срывов потока нет и потери маленькие.

В конфузоре имеются потери на трение, но поскольку его длина невелика l/D≈ 3-4, сопротивление конфузора меньше, чем диффузора, зависит от угла конфузора, его длины. Потери находят по формуле Вейсбаха- Дарси

где для значения коэффициента ζкон. = 0,06-0,09.

Поворот трубы

1.Поворот трубы на произвольный угол без закругления называется «колено» (рис. 8.11а). При входе в колено происходит отрыв потока и потери связаны с вихреобразованием, а также с возникновением вторичных движений в потоке, потери увеличиваются при увеличении угла поворота колена δ. Коэффициент сопротивления колена определяют экспериментально(рис.8.11б), а потери напора определяют по формуле

hк = ξкол(V2/2g).

Величина коэффициента сопротивления может быть определена приближенно по формуле ζкол =Sin2δ.

Рис.8.11 Поворот трубы – колено(а), зависимость коэффициента сопротивления колена ζкол=f(δ) от угла поворота (б)

2.Постепенный поворот трубы называется отводом(рис.8.12).

Плавность поворота уменьшает вихреобразование, сопротивление отвода меньше, чем сопротивления колена.

При большом значении отношения R/d , срыв потока устраняется полностью. Коэффициент сопротивления отвода ξотв зависит от отношения R/d, угла δ, а также от формы поперечного сечения трубы. Для круглых труб и угла 90 град – ζ1, для других углов коэффициент находят относительно ζ1

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

Рис.8.12 Потери при постепенном повороте трубы

Потери напора, определенные по коэффициентам ξотв, учитывают только сопротивление, обусловленное кривизной. При расчете трубопроводов, содержащих отводы, следует длины этих отводов включать в общую длину трубопровода для определения потерь на трение, затем к потере на трение нужно прибавить потери, определяемые коэффициентом ξотв.


Использованные источники

  1. studopedia.ru/23_22234_vnezapnoe-suzhenie-truboprovoda.html
  2. mash-xxl.info/info/139602/
  3. agpipe.ru/articles/zauzhenie_diametra_truby_otopleniya_i_vodosnabzheniya
  4. cyberpedia.su/13xfcae.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.