 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Общие сведения. Транспортирование текучих сред (жидкостей и газов) по трубопроводам осуществляется с помощью нагнетательных устройств (насосов
|
|
Транспортирование текучих сред (жидкостей и газов) по трубопроводам осуществляется с помощью нагнетательных устройств (насосов, вентиляторов и т.п.). Для того чтобы перемещать текучую среду, нагнетательное устройство должно затрачивать некоторую энергию. Оказывается, эта энергия зависит не только от физических свойств текучей среды, но и от характеристик трубопроводной системы. Эксплуатационные расходы энергии на транспортирование можно существенно сократить за счет выбора оптимальной геометрии трубопроводной системы, что может быть реализовано только после изучения основных закономерностей течения жидкостей и газов по трубопроводам.
Поток жидкости либо газа можно характеризовать объемным расходом Q (м3/с) и средней по сечению трубы скоростью v (м/с). Расход является одной из основных характеристик потоков жидкости либо газа. Расходом называется количество жидкости или газа, которое перемещается через поперечное сечение трубопровода в единицу времени. Объемный расход и скорость связаны между собой соотношением
 ,
| (3.1) |
где S - площадь поперечного сечения трубы, м2.
При движении реальных жидкостей и газов часть механической энергии движения необратимо превращается в тепловую. Эта часть энергии называется потерей энергии 
. Потери энергии обусловлены существованием сил вязкого трения в жидкостях и газах, т.е. вязкости. С потерями энергии связаны потери давления
 ,
|
и потери напора
 ,
|
где 
– плотность жидкости либо газа, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2.
Потери давления 
измеряются в Па, потери напора 
м.
Существование сил вязкости приводит к затратам энергии на перемещение текучих сред. Часть мощности, затрачиваемая нагнетательным устройством на транспортирование по трубопроводу текучих сред с расходом Q, определяется выражением
 , Вт.
|
Гидравлические потери давления (напора) обычно делят на два вида. Первый вид представляет собой потери давления на трение D ртр при стабилизированном движении жидкости в длинных трубах. Эти потери равномерно распределяются по всей длине трубы. Потери второго вида (D рм) сосредоточены на сравнительно коротких участках трубопроводов и вызываются местными изменениями конфигурации канала. Эти сопротивления называются местными. Примерами местных сопротивлений могут служить участки резкого расширения и сужения трубопровода, места слияния и разделения потоков, различного рода трубопроводная аппаратура (вентили, клапаны, задвижки, дроссели и т.п.). Характерной особенностью движения жидкости через местные сопротивления является образование вихрей в потоке, что вызывает значительные потери энергии (давления, напора).
Таким образом, полные потери давления и напора определяются выражениями:
 ,
| (3.2) |
 ,
|
Потери напора по длине для случая установившегося движения жидкости по трубопроводу круглого сечения определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
 ,
|
где l – коэффициент гидравлического трения (коэффициент потерь напора по длине);
l – длина рассматриваемого участка трубы, м;
d – диаметр трубопровода, м;
v – средняя скорость движения жидкости,м/с.
Из формулы Дарси-Вейсбаха видно, что величина потерь напора на гидравлическое трение по длине возрастает с увеличением скорости потока и длины трубы и уменьшается с увеличением диаметра трубопровода.
Местные потери напора определяются по формуле
 ,
|
где 
– коэффициент местного сопротивления.
Коэффициент гидравлического трения l зависит от режима течения жидкости и шероховатости трубы. Эта зависимость называется законом сопротивления.
Коэффициент местного сопротивления также зависит от режима течения и от вида и конструктивного исполнения местного сопротивления.
Сравнительный анализ различных гидравлических сопротивлений показывает, что потери энергии значительно возрастают при резком изменении диаметра трубы, при резких поворотах и т.п.
Значения коэффициентов сопротивления, как правило, определяются опытным путем и в обобщенном виде содержатся в справочниках в виде эмпирических формул, таблиц, графиков. В приложении к работе приведены некоторые данные по гидравлическим сопротивлениям.
Основные методы снижения потерь энергии при транспортировании жидкостей и газов по сложным трубопроводам:
использование труб с гладкой внутренней поверхностью;
обеспечение плавных поворотов потока;
устройство более плавного изменения поперечного сечения потока жидкости;
устройство плавных входов и выходов из труб;
разогрев при перекачивании высоковязких жидкостей;
введение полимерных добавок в поток жидкости.
Дата публикования: 2014-11-03; Прочитано: 377 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
