Расчет Гидравлического Сопротивления Трубопровода Программа

1. Сопротивление Цепи
2. Сопротивление Кабеля
3. Расчет Гидравлического Сопротивления Трубопровода Онлайн
4. Программа Расчета Гидравлического Сопротивления Трубопровода

Расчет и подбор трубопроводов. Оптимальный диаметр трубопровода. Трубопроводы для транспортировки различных жидкостей являются неотъемлемой частью агрегатов и установок, в которых осуществляются рабочие процессы, относящиеся к различным областям применения. При выборе труб и конфигурации трубопровода большое значение имеет стоимость как самих труб, так и трубопроводной арматуры. Конечная стоимость перекачки среды по трубопроводу во многом определяется размерами труб (диаметр и длина). Расчет этих величин осуществляется с помощью специально разработанных формул, специфичных для определенных видов эксплуатации. Труба – это полый цилиндр из металла, дерева или другого материала, применяемый для транспортировки жидких, газообразных и сыпучих сред.

Сопротивление Цепи

В качестве перемещаемой среды может выступать вода, природный газ, пар, нефтепродукты и т.д. Трубы используются повсеместно, начиная с различных отраслей промышленности и заканчивая бытовым применением. Для изготовления труб могут использоваться самые разные материалы, такие как сталь, чугун, медь, цемент, пластик, такой как АБС-пластик, поливинилхлорид, хлорированный поливинилхлорид, полибутелен, полиэтилен и пр.

Программа для расчёта. ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЁТА. Расчёта сопротивления. Программы расчетов. Прочностные расчеты трубопроводов, расчет. Гидравлический расчет. Инженерный расчет гидравлического сопротивления. Скачать программу расчета.

Основными размерными показателями трубы являются ее диаметр (наружный, внутренний и т.д.) и толщина стенки, которые измеряются в миллиметрах или дюймах. Также используется такая величина как условный диаметр или условный проход – номинальная величина внутреннего диаметра трубы, также измеряемая в миллиметрах (обозначается Ду) или дюймах (обозначается DN). Величины условных диаметров стандартизированы и являются основным критерием при подборе труб и соединительной арматуры. Соответствие значений условного прохода в мм и дюймах: Ду, мм DN, дюймы Ду, мм DN, дюймы 15 ½ 400 16 20 ¾ 450 18 25 1 500 20 40 1½ 600 24 50 2 650 26 80 3 700 28 100 4 750 30 150 6 800 32 200 8 900 36 2 40 300 12 350 14 Трубе с круглым поперечным сечением отдают предпочтение перед другими геометрическими сечениями по ряду причин:. Круг обладает минимальным соотношением периметра к площади, а применимо к трубе это означает, что при равной пропускной способности расход материала у труб круглой формы будет минимальным в сравнении с трубами другой формы. Отсюда же следует и минимально возможные затраты на изоляцию и защитное покрытие;.

Круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды с гидродинамической точки зрения. Также за счет минимально возможной внутренней площади трубы на единицу ее длины достигается минимизация трения между перемещаемой средой и трубой.

Круглая форма наиболее устойчива к воздействию внутренних и внешних давлений;. Процесс изготовления труб круглой формы достаточно прост и легкоосуществим. Трубы могут сильно отличаться по диаметру и конфигурации в зависимости от назначения и области применения.

Так магистральные трубопроводы для перемещения воды или нефтепродуктов способны достигать почти полуметра в диаметре при достаточно простой конфигурации, а нагревательные змеевики, также представляющие собой трубу, при малом диаметре имеют сложную форму с множеством поворотов. Невозможно представить какую-либо отрасль промышленности без сети трубопроводов. Расчет любой такой сети включает подбор материала труб, составление спецификации, где перечислены данные о толщине, размере труб, маршруте и т.д. Сырье, промежуточный продукт и/или готовый продукт проходят производственные стадии, перемещаясь между различными аппаратами и установками, которые соединяются при помощи трубопроводов и фитингов. Правильный расчет, подбор и монтаж системы трубопроводов необходим для надежного осуществления всего процесса, обеспечения безопасной перекачки сред, а также для герметизации системы и недопущения утечек перекачиваемого вещества в атмосферу.

Не существует единой формулы и правил, которые могли бы быть использованы для подбора трубопровода для любого возможного применения и рабочей среды. В каждой отдельной области применения трубопроводов присутствует ряд факторов, требующих учета и способных оказать значительное влияние на предъявляемые к трубопроводу требования. Так, например, при работе со шламом, трубопровод большого размера не только увеличит стоимость установки, но также создаст рабочие трудности. Обычно трубы подбирают после оптимизации расходов на материал и эксплуатационных расходов.

Руководство по эксплуатации ниссан серена. Чем больше диаметр трубопровода, то есть выше изначальное инвестирование, тем ниже будет перепад давления и соответственно меньше эксплуатационные расходы. И наоборот, малые размеры трубопровода позволят уменьшить первичные затраты на сами трубы и трубную арматуру, но возрастание скорости повлечет за собой увеличение потерь, что приведет к необходимости затрачивать дополнительную энергию на перекачку среды. Нормы по скорости, фиксированные для различных областей применения, базируются на оптимальных расчетных условиях. Размер трубопроводов рассчитывают, используя эти нормы с учетом областей применения. Проектирование трубопроводов При проектировании трубопроводов за основу берутся следующие основные конструктивные параметры:. требуемая производительность;. место входа и место выхода трубопровода;.

состав среды, включая вязкость и удельный вес;. топографические условия маршрута трубопровода;. максимально допустимое рабочее давление;. гидравлический расчет;. диаметр трубопровода, толщина стенок, предел текучести материала стенок при растяжении;. количество насосных станций, расстояние между ними и потребляемая мощность.

Надежность трубопроводов Надежность в конструировании трубопроводов обеспечивается соблюдением надлежащих норм проектирования. Также обучение персонала является ключевым фактором обеспечения длительного срока службы трубопровода и его герметичности и надежности. Постоянный или периодический контроль работы трубопровода может быть осуществлен системами контроля, учёта, управления, регулирования и автоматизации, персональными приборами контроля на производстве, предохранительными устройствами. Дополнительное покрытие трубопровода Коррозионно-стойкое покрытие наносят на наружную часть большинства труб для предотвращения разрушающего действия коррозии со стороны внешней среды. В случае перекачивая коррозионных сред, защитное покрытие может быть нанесено и на внутреннюю поверхность труб. Перед вводом в эксплуатацию все новые трубы, предназначенные для транспортировки опасных жидкостей, проходят проверку на дефекты и протечки.

Основные положения для расчета потока в трубопроводе Характер течения среды в трубопроводе и при обтекании препятствий способен сильно отличаться от жидкости к жидкости. Одним из важных показателей является вязкость среды, характеризуемая таким параметром как коэффициент вязкости. Ирландский инженер-физик Осборн Рейнольдс провел серию опытов в 1880г, по результатам которых ему удалось вывести безразмерную величину, характеризующую характер потока вязкой жидкости, названную критерием Рейнольдса и обозначаемую Re. Re = (vLρ)/μ где: ρ — плотность жидкости; v — скорость потока; L — характерная длина элемента потока; μ – динамический коэффициент вязкости. То есть критерий Рейнольдса характеризует отношение сил инерции к силам вязкого трения в потоке жидкости. Изменение значения этого критерия отображает изменение соотношения этих типов сил, что, в свою очередь, влияет на характер потока жидкости. В связи с этим принято выделять три режима потока в зависимости от значения критерия Рейнольдса.

При Re4000 наблюдается уже устойчивый режим, характеризуемый беспорядочным изменением скорости и направления потока в каждой отдельной его точке, что в сумме дает выравнивание скоростей потока по всему объему. Такой режим называется турбулентным. Число Рейнольдса зависит от задаваемого насосом напора, вязкости среды при рабочей температуре, а также размерами и формой сечения трубы, через которую проходит поток. Профиль скоростей в потоке ламинарный режим переходный режим турбулентный режим Характер течения ламинарный режим переходный режим турбулентный режим Критерий Рейнольдса является критерием подобия для течения вязкой жидкости. То есть с его помощью возможно моделирование реального процесса в уменьшенном размере, удобном для изучения.

Это крайне важно, поскольку зачастую бывает крайне сложно, а иногда и вовсе невозможно изучать характер потоков жидкости в реальных аппаратах из-за их большого размера. Расчет трубопровода. Расчет диаметра трубопровода Если трубопровод не теплоизолированный, то есть возможен обмен тепла между перемещаемой и окружающей средой, то характер потока в нем может изменяться даже при постоянной скорости (расходе). Такое возможно, если на входе перекачиваемая среда имеет достаточно высокую температуру и течет в турбулентном режиме. По длине трубы температура перемещаемой среды будет падать вследствие тепловых потерь в окружающую среду, что может повлечь за собой смену режима потока на ламинарный или переходный. Температура, при которой происходит смена режима, называется критической температурой.

Значение вязкости жидкости напрямую зависит от температуры, поэтому для подобных случаев используют такой параметр как критическая вязкость, соответствующая точке смены режима потока при критическом значении критерия Рейнольдса: v кр = (vD)/Re кр = (4Q)/(πDRe кр) где: ν кр – критическая кинематическая вязкость; Re кр – критическое значение критерия Рейнольдса; D – диаметр трубы; v – скорость потока; Q – расход. Еще одним важным фактором является трение, возникающее между стенками трубы и движущимся потоком. При этом коэффициент трения во многом зависит от шероховатости стенок трубы. Взаимосвязь между коэффициентом трения, критерием Рейнольдса и шероховатостью устанавливается диаграммой Муди, позволяющей определить один из параметров, зная два других. Формула Коулбрука-Уайта также применяется для вычисления коэффициента трения турбулентного потока. На основании этой формулы возможно построение графиков, по которым устанавливается коэффициент трения.

(√ λ) -1 = -2log(2,51/(Re√ λ) + k/(3,71d)) где: k – коэффициент шероховатости трубы; λ – коэффициент трения. Существуют также и другие формулы приблизительного расчета потерь на трение при напорном течении жидкости в трубах. Одним из наиболее часто используемых уравнений в этом случае считается уравнение Дарси-Вейсбаха. Оно основывается на эмпирических данных и используется в основном при моделировании систем. Потери на трение – это функция скорости жидкости и сопротивления трубы движению жидкости, выражаемой через значение шероховатости стенок трубопровода. ∆H = λ L/d v²/(2g) где: ΔH – потери напора; λ – коэффициент трения; L – длина участка трубы; d – диаметр трубы; v – скорость потока; g – ускорение свободного падения.

Потеря давления вследствие трения для воды рассчитывают по формуле Хазена — Вильямса. ∆H = 11,23 L 1/С 1,85 Q 1,85/D 4,87 где: ΔH – потери напора; L – длина участка трубы; С – коэффициент шероховатости Хайзена-Вильямса; Q – расход; D – диаметр трубы.

Давление Рабочее давление трубопровода – это набольшее избыточное давление, обеспечивающее заданный режим работы трубопровода. Решение о размере трубопровода и количестве насосных станций обычно принимается, опираясь на рабочее давление труб, производительность насоса и расходы. Максимальное и минимальное давление трубопровода, а также свойства рабочей среды, определяют расстояние между насосными станциями и требуемую мощность.

Номинальное давление PN – номинальная величина, соответствующая максимальному давлению рабочей среды при 20 °C, при котором возможна продолжительная эксплуатация трубопровода с заданными размерами. При увеличении температуры нагрузочная способность трубы понижается, как и допустимое избыточное давление вследствие этого.

Значение pe,zul показывает максимальное давление (изб) в трубопроводной системе при увеличении рабочей температуры. График допустимых избыточных давлений. Расчет падения давления в трубопроводе Расчет падения давления в трубопроводе производят по формуле: ∆p = λ L/d ρ/2 v² где: Δp – перепад давления на участке трубы; L – длина участка трубы; λ – коэффициент трения; d – диаметр трубы; ρ – плотность перекачиваемой среды; v – скорость потока. Транспортируемые рабочие среды Чаще всего трубы используют для транспортировки воды, но также их могут применять для перемещения шлама, суспензий, пара и т.д. В нефтяной отрасли трубопроводы служат для перекачивания широкого спектра углеводородов и их смесей, сильно отличающихся по химическим и физическим свойствам. Сырая нефть может транспортироваться на больше расстояния от месторождений на суше или нефтяных вышек на шельфе до терминалов, промежуточных точек и НПЗ. Условие: В нефтехимической установке перекачивают параксилол С 6Н 4(СН 3) 2 при Т=30 °С с производительностью Q=20 м 3/час по участку стальной трубы длиной L=30 м.

П-ксилол имеет плотность ρ=858 кг/м 3 и вязкость μ=0,6 сП. Элементы декора для фотошопа png. Абсолютная шероховатость ε для стали взять равной 50 мкм. Исходные данные: Q=20 м 3/час; L=30 м; ρ=858 кг/м 3; μ=0,6 сП; ε=50 мкм; Δp=0,01 мПа; ΔH=1,188 м. Задача: Определить минимальный диаметр трубы, при котором на даном участке перепад давления не будет превышать Δp=0,01 мПа (ΔH=1,188 м столба П-ксилола).

Решение: Скорость потока v и диаметр трубы d неизвестны, поэтому невозможно рассчитать ни число Рейнольдса Re, ни относительную шероховатость ɛ/d. Необходимо взять значение коэффициента трения λ и рассчитать соответствующее значение d, используя уравнение потерь энергии и уравнение неразрывности. Затем на основании значения d будут рассчитаны число Рейнольдса Re и относительная шероховатость ɛ/d. Далее с помощью диаграммы Муди будет получено новое значение f. Таким образом, используя метод последовательных итераций, будет определо искомое значение диаметра d. Условие: По наклонному желобу, имеющему прямоугольный профиль шириной w = 500 мм и высотой h = 300 мм, течет вода, не доставая a = 50 мм до верхней кромки желоба. Расход воды при этом составляет Q = 200 м 3/час.

При расчетах плотность воды принять равной ρ = 1000 кг/м 3, а динамическую вязкость μ = 110 -3 Пас. Исходные данные: w = 500 мм; h = 300 мм; l = 5000 мм; a = 50 мм; Q = 200 м 3/час; ρ = 1000 кг/м 3; μ = 110 -3 Пас.

Сопротивление Кабеля

Задача: Определить величину критерия Рейнольдса. Решение: Поскольку в данном случае движение жидкости происходит по прямоугольному желобу вместо круглой трубы, то для последующих расчетов необходимо найти эквивалентный диаметр канала.

Расчет Гидравлического Сопротивления Трубопровода Онлайн

В общем случае он рассчитывается по формуле: d э = (4F ж)/P c где: F ж – площадь поперечного сечения потока жидкости; P с – смоченный периметр. Очевидно, что ширина потока жидкости совпадает с шириной канала w, в то время как высота потока жидкости будет равна h-a мм. В этом случае получим: P c = w+2(h-a) = 0,5+2(0,3-0,05) = 1 м F ж = w(h-a) = 0,5(0,3-0,05) = 0,125 м 2 Теперь становится возможным определение эквивалентного диаметра потока жидкости: d э = (4F ж)/P c = (40,125)/1 = 0,5 м Далее воспользуемся формулой для расхода, выраженного через скорость потока и его площадь поперечного сечения, и найдем скорость потока: Q = vF ж м/с v = Q/F ж = 200/(36000,125) = 0,45 С помощью найденных ранее значений становится возможным воспользоваться формулой для расчета критерия Рейнольдса: Re = (ρvd э)/μ = (10000,450,5) / (110 -3) = 225000 Задача №6. Расчет и определение величины потери напора в трубопроводе. Условие: Насосом вода подается по трубопроводу круглого сечения, конфигурация которого представлена на рисунке, к конечному потребителю.

Расход воды составляет Q = 7 м 3/час. Диаметр трубы равен d = 50 мм, а абсолютная шероховатость Δ = 0,2 мм. При расчетах плотность воды принять равной ρ = 1000 кг/м 3, а динамическую вязкость μ = 110 -3 Пас.

Программа Расчета Гидравлического Сопротивления Трубопровода

Исходные данные: Q = 7 м 3/час; d = 120 мм; Δ = 0,2 мм; ρ = 1000 кг/м 3; μ = 110 -3Пас. Задача: Рассчитать величину потери напора в трубопроводе (H оп). Решение: Вначале найдем скорость потока в трубопроводе, для чего воспользуемся формулой расхода жидкости: v = (4Q) / (πd²) = (47)/(3,140,05²) 1/3600 = 1 м/с Найденная скорость позволяет определить величину критерия Рейнольдса для данного потока: Re = (wdρ)/μ = (10,051000) / (110 -3) = 50000 Суммарная величина потерь напора складывается из потерь на трение при движении жидкости по трубе (H т) и потерь напора в местных сопротивлениях (H мс). Потери на трение могут быть рассчитаны по следующей формуле: H т = (λl)/d э v²/(2g) где: λ – коэффициент трения; L – общая длина трубопровода; v²/(2g) – скоростной напор потока. Найдем величину скоростного напора потока: v²/(2g) = 1²/(29,81) = 0,051 м Чтобы определить значение коэффициента трения, необходимо выбрать правильную формулу расчета, что зависит от величины критерия Рейнольдса. Для этого найдем величину относительной шероховатости трубы по формуле: e = Δ/d = 0,2/50 = 0,004 Далее рассчитаем две дополнительные величины: 10/e = 10/0,004 = 2500 Найденное ранее значение критерия Рейнольдса попадает в промежуток 10/e.

Условие: В ходе ремонтных работ магистрального трубопровода, по которому перекачивается вода со скоростью v 1 = 2 м/с, с внутренним диаметром d 1 = 0,5 м выяснилось, что замене подлежит участок трубы длиной L = 25 м. Из-за отсутствия трубы для замены того же диаметра на место вышедшего из строя участка установили трубу с внутренним диаметром d 2 = 0,45 м. Абсолютная шероховатость трубы с диаметром 0,5 м составляет Δ 1 = 0,45 мм, а трубы с диаметром 0,45 м — Δ 2 = 0,2 мм. При расчетах плотность воды принять равной ρ = 1000 кг/м 3, а динамическую вязкость μ = 110 -3 Пас.

Исходные данные: d 1 = 0,5 м; d 2 = 0,45 м; L = 25 м; v 1 = 2 м/с; Δ 1 = 0,45 мм; Δ 2 = 0,2 мм; ρ = 1000 кг/м 3; μ = 110 -3 Пас. Задача: Необходимо определить, как изменится гидравлическое сопротивление всего трубопровода. Решение: Поскольку остальная часть трубопровода не подвергалась изменению, то и величина ее гидравлического сопротивления также не изменилась после ремонта, поэтому для решения задачи достаточно будет сравнить гидравлические сопротивления замененного и заменившего участка трубы. Рассчитаем гидравлическое сопротивление участка трубы, подвергшегося замене (H 1). Поскольку какие-либо источники местных сопротивлений на нем отсутствуют, то достаточно будет найти величину потерь на трение (H т1): H т1 = (λ 1l)/d 1 (v 1²)/(2g) где: λ 1 – коэффициент гидравлического сопротивления замененного участка; g – ускорение свободного падения.