Перевод объемного расхода в массовый и обратно
Содержание:
- Монтаж систем отопления с применением полипропиленовых труб
- Объемный расход
- История гидравлики. История развития гидравлики. Часть 1. От древней Греции до середины XVIII в.
- Стационарное течение жидкости. Уравнение неразрывности
- Расчет расхода воды по диаметру и другим параметрам
- Методы измерения расхода и их особенности
- Внутренний объем погонного метра трубы в литрах таблица
- Зачем нужен расчет паропровода
- Значение давления и скорости в потоке
- Статическое давление
- Какие факторы принимают в расчет, проводя вычисление расхода воды
- Давление
- Методы расчета
Монтаж систем отопления с применением полипропиленовых труб
Одним из важных этапов установки отопительной системы является решение вопроса со схемой, которой придется придерживаться при выполнении работ. А если говорить об использовании полипропиленовых конструкций, то здесь могут быть задействованы следующие варианты:
- Движение жидкости в отопительной системе самотеком. Такой вариант позволяет владельцу отказаться от использования циркуляционного насоса, поскольку жидкость в системе будет течь естественным путем. Подобную схему можно реализовать в помещениях, которые отличаются нестабильностью подачи электричества, из-за чего очень трудно поддерживать работу насоса в непрерывном режиме.
- Нижняя система розлива в отоплении. Особенностью подобной схемы является использование лучевой разводки, в основе которой лежит применение насоса, обеспечиваемого повышением напора воды, что достигается за счет меньшего диаметра.
- Допустимой является схема, при которой одно- и двухтрубные системы подключаются к радиатору, что реализуется посредством бокового или нижнего вида подключения.
Объемный расход
Объемный расход, соответствующий данному коэффициенту вытеснения, вычислим по формуле для однородной среды, считая, что при появлении вытесняющей жидкости из скважины гравитационную силу можно определять по уь а потери давления на трение — по вязкости вытесняемой жидкости. Такое приближение, видимо, допустимо, так как касательное напряжение достигает максимума на стенке, а при достижении вытесняющей жидкости устья скважины вытесняемая жидкость как бы обволакивает ее на всем протяжении кольцевого пространства.
Объемный расход равен произведению площади сечения на скорость потока. Физические явления, лежащие в основе измерения расхода, могут быть связаны с изменением как скорости движения вещества, так и его количества.
Объемный расход равен произведению площади проходного сечения на скорость потока. Физические явления, лежащие в основе измерения расхода, могут быть связаны с изменением как скорости движения вещества, так и его количества.
Объемный расход через каждый канал вентиляционного тракта равен объемному количеству газа, проходящему в единицу времени через поперечное сечение данного канала.
Объемный расход — объемное количество жидкости или газа, протекающее в единицу времени через поперечное сечение потока; единица измерения в СИ и МКС м / сек, в СГС см3 / сек.
Объемный расход ( количество жидкости, проходящее каждую секунду через поперечное сечение струи) в силу непрерывности потока должен оставаться постоянным на протяжении всей струи.
Объемный расход, обозначаемый через Q0, и массовый расход, обозначаемый через QM, выражают в следующих единицах: кубический метр в секунду ( м3 / с); кубический метр в час ( м3 / ч); литр в час ( л / ч) и килограмм в секунду ( кг / с); килограмм в час ( кг / ч); тонна в час ( т / ч) соответственно.
Объемный расход и температура подаваемой в него реакционной смеси составляют F, м3 / с и Тж, К, а концентрация реагирующего вещества равна QH. К и концентрация реагирующего компонента Q имеют одинаковые значения. Поток из реактора выходит с теми же значениями величин. Плотности р, кг / м3 исходного и прореагировавшего веществ одинаковы. Удельные теплоемкости с, Дж / ( кг-град) продуктов на входе и выходе из реактора равны между собой. Объем реакционной массы V, м3, постоянен.
Объемный расход ( количество циркулирующего) воздуха составляет 60000 м / ч — в единицах СИ 60000 — 278 1Q — 6 16 7 мг / сек.
Объемный расход через лопаточный канал можно разделить на равное число частей, соответствующее желаемому числу линий тока. Тогда получим уточненную картину линий тока в лопаточном канале, которую можно принять за основу для второго расчета.
Объемный расход в измерительных линиях и суммарный по узлу учета.
Объемный расход — физическая величина ( qt), равная отношению объема вещества V, проходящего через поперечное сечение к промежутку времени /, в течение которого объем проходит.
Объемный расход остается неизменным и движение предполагается, ламинарное.
Объемный расход какой-либо из фаз, отнесенный к площади поперечного сечения потока, называется приведенной скоростью этой фазы.
Объемный расход, или производительность, насоса зависит от двух факторов: скорости вращения вала насоса оя и геометрической постоянной ( рабочего объема) Ан. Для оценки насоса пользуются двумя характеристиками: внешней и внутренней. Внешняя характеристика определяется двумя функциональными зависимостями: производительность в функции скорости вращения вала насоса — скоростная характеристика и производительность в функции давления гидравлического потока — нагрузочная характеристика.
История гидравлики. История развития гидравлики. Часть 1. От древней Греции до середины XVIII в.
Зарождение отдельных представлений из области гидравлики следует отнести еще к глубокой древности, ко времени гидротехнических работ, проводившихся древними народами, населявшими Египет, Вавилон, Месопотамию, Индию, Китай и другие страны. Однако прошло много веков и даже тысячелетий, прежде чем начали появляться отдельные, вначале не связанные друг с другом, попытки выполнить научные обобщения тех или других наблюдений, относящихся к гидравлическим явлениям. В далекой древности гидравлика являлась только ремеслом без каких-либо научных основ.
Период Древней Греции. В Греции еще за 250 лет до н. э. начали появляться трактаты, в которых уже выполнялись достаточно серьезные для того времени теоретические обобщения отдельных вопросов механики жидкости. Математик и механик того времени Архимед (ок. 287 — 212 гг. до н.э.) оставил после себя анализ вопросов гидростатики и плавания. За истекшее время к труду Архимеда, посвященному гидростатике, мало что удалось добавить. Представитель древнегреческой школы Ктезибий (II или I век до н.э.) изобрел пожарный насос, водяные часы и некоторые другие гидравлические устройства. Герону Александрийскому (вероятно, I век н.э.) принадлежит описание сифона, водяного органа, автомата для отпуска жидкости и т. п.
Период Древнего Рима. Римляне заимствовали многое у греков. В Древнем Риме строились сложные для того времени гидротехнические сооружения: акведуки, системы водоснабжения и т. п. В своих сочинениях римский инженер-строитель Фронтин (40-103 г. н.э.) указывает, что во времена Траяна в Риме было 9 водопроводов, причем общая длина водопроводных линий составляла 436 км
Можно предполагать, что римляне уже обращали внимание на наличие связи между площадью живого сечения и уклоном дна русла, на сопротивление движению воды в трубах, на неразрывность движения жидкости. Например, Фронтин писал, что количество воды, поступившей в трубу, должно равняться количеству воды, вытекающей из нее
Период Средних веков. Этот период, длившийся после падения Римской империи около тысячи лет, характеризуется, как принято считать, регрессом, в частности, и в области механики жидкости.
Эпоха Возрождения. В течение второй половины XV века и в XVI веке начали развиваться экспериментальные исследования (см. ниже), постепенно опровергавшие схоластические воззрения, поддерживаемые католической церковью. В этот период в Италии появилась гениальная личность — Леонардо да Винчи (1452-1519), который, как известно, вел свои научные (экспериментальные и теоретические) исследования в самых различных областях; в частности, Леонардо изучал принцип работы гидравлического пресса, аэродинамику летательных аппаратов, образование водоворотных областей, отражение и интерференцию волн, истечение жидкости через отверстая и водосливы и другие гидравлические вопросы. Он изобрел центробежный насос, парашют, анемометр. Различные работы Леонардо отражены в сохранившихся 7 тыс. страниц его рукописей, хранящихся в библиотеках Лондона, Виндзора, Парижа, Милана и Турина. По-видимому, справедливо будет признать, что Леонардо да Винчи является основоположником механики жидкости. К периоду Возрождения относятся работы нидерландского математика — инженера Симона Стевина (1548 — 1620), определившего величину гидростатического давления на плоскую фигуру и объяснившего «гидростатический парадокс». В этот период великий итальянский физик, механик и астроном Галилео Галилей (1564-1642) показал, что гидравлические сопротивления возрастают с увеличением скорости и с возрастанием плотности жидкой среды; он разъяснял также вопрос о вакууме.
Период XVII века и начало XVIII века. В это время механика жидкости все еще находилась в зачаточном состоянии. Вместе с тем здесь можно отметить имена следующих ученых, способствовавших ее развитию: Кастелли (1577 -1644) — преподаватель математики в Пизе и Риме — в ясной форме изложивший принцип неразрывности; То’рричелли (1608 — 1647) — выдающийся математик и физик — дал формулу расчета скорости истечения жидкости из отверстия и изобрел ртутный барометр; Паскаль (1623 -1662) — выдающийся французский математик и физик — установивший, что значение гидростатического давления не зависит от ориентировки площадки действия, кроме того, он окончательно решил и обосновал вопрос о вакууме; Ньютон (1643 н. ст.-1727) — гениальный английский физик, механик, астроном и математик-давший наряду с решением ряда гидравлических вопросов приближенное описание законов внутреннего трения жидкости.
Стационарное течение жидкости. Уравнение неразрывности
Рассмотрим случай, когда невязкая жидкость течет по горизонтальной цилиндрической трубе с изменяющимся поперечным сечением.
Течение жидкости называют стационарным, если в каждой точке пространства, занимаемого жидкостью, ее скорость с течением времени не изменяется. При стационарном течении через любое поперечное сечение трубы за равные промежутки времени переносятся одинаковые объемы жидкости.
Жидкости практически несжимаемы, т. е. можно считать, что данная масса жидкости всегда имеет неизменный объем. Поэтому одинаковость объемов жидкости, проходящих через разные сечения трубы, означает, что скорость течения жидкости зависит от сечения трубы.
Пусть скорости стационарного течения жидкости через сечения трубы S1 и S2 равны соответственно v1 и v2. Объем жидкости, протекающей за промежуток времени t через сечение S1, равен V1=S1v1t, а объем жидкости, протекающей за то же время через сечение S2, равен V2=S2v2t. Из равенства V1=V2 следует, что
S1V1=S2V2. (5.10)
Соотношение (5.10) называют уравнением неразрывности. Из него следует, что
v1/v2=S2/S1.
Следовательно, при стационарном течении жидкости скорости движения ее частиц через разные поперечные сечения трубы обратно пропорциональны площадям этих сечений.
Согласно второму закону Ньютона, причиной ускорения является сила. Этой силой в данном случае является разность сил давления, действующих на текущую жидкость в широкой и узкой частях трубы. Следовательно, б широкой части трубы давление жидкости должно быть больше, чем в узкой. Это можно непосредственно наблюдать на опыте. На рис. показано, что на участках разного поперечного сечения S1 и S2 в трубу, по которой течет жидкость, вставлены манометрические трубки.
Как показывают наблюдения, уровень жидкости в манометрической трубке у сечения S1 трубы выше, чем у сечения S2. Следовательно, давление в жидкости, протекающей через сечение с большей площадью S1, выше, чем давление в жидкости, протекающей через сечение с меньшей площадью S2. Следовательно, при стационарном течении жидкости в тех местах, где скорость течения меньше, давление в жидкости больше и, наоборот, там, где скорость течения больше, давление в жидкости меньше. К этому выводу впервые пришел Бернулли, поэтому данный закон называется законом Бернулли.
Закон Бернулли является следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости:
Здесь
ρ — плотность жидкости,
v — скорость потока,
h — высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости,
p — давление.
Константа в правой части обычно называется напором, или полным давлением. Размерность всех слагаемых — единица энергии, приходящейся на единицу объёма жидкости.
Это соотношение называют уравнением Бернулли. Величина в левой части имеет отношение к интегралу Бернулли.
Для горизонтальной трубы h = const и уравнение Бернулли принимает вид .
Согласно закону Бернулли полное давление в установившемся потоке жидкости остается постоянным вдоль этого потока. Полное давление состоит из весового, статического и динамического давления. Из закона Бернулли следует, что при уменьшении сечения потока, из-за возрастания скорости, то есть динамического давления, статическое давление падает. Закон Бернулли справедлив и для ламинарных потоков газа. Явление понижения давления при увеличении скорости потока лежит в основе работы различного рода расходомеров, водо- и пароструйных насосов.
Закон Бернулли справедлив в чистом виде только для жидкостей, вязкость которых равна нулю, то есть таких жидкостей, которые не прилипают к поверхности трубы. На самом деле экспериментально установлено, что скорость жидкости на поверхности твердого тела всегда в точности равна нулю.
Закон Бернулли можно применить к истечению идеальной несжимаемой жидкости через малое отверстие в боковой стенке или дне широкого сосуда.
Согласно закону Бернулли приравняем полные давления на верхней поверхности жидкости и на выходе из отверстия:
,
где
p — атмосферное давление,
h — высота столба жидкости в сосуде,
v — скорость истечения жидкости.
Отсюда: . Это — формула Торричелли. Она показывает, что при истечении идеальной несжимаемой жидкости из отверстия в широком сосуде жидкость приобретает скорость, какую получило бы тело, свободно падающее с высоты h.
Расчет расхода воды по диаметру и другим параметрам
Получение расчетных данных расхода воды позволяет определиться:
- с подбором труб нужного диаметра, который увязывается с предполагаемой пропускной способностью;
- с толщиной их стенок, связанной с предполагаемым внутренним давлением;
- с материалами, которые будут использованы при прокладке трубопровода;
- с технологией монтажа магистрали.
Расчет потребления воды позволяет правильно выбрать тип труб и их диаметр
Рассчитать объем потребляемой воды возможно по несложной формуле:
q= π×d2/4 ×V
В приведенной формуле использованы параметры: d – внутреннего диаметра трубы; V – скорости течения водного потока; q – величина расхода воды.
В безнапорной системе, где вода движется самотеком от водонапорной башни, скорость водного потока находится в пределах от 0,7 м/с до 1,9 м/с (в системе городского водопровода водный поток обычно перемещается со скоростью полтора метра в секунду). При использовании внешнего источника для нагнетания придаваемую им скорость определяют по паспортным данным нагнетателя.
Приведенная формула включает три параметра и позволяет, зная два из них, определить третий.
Методы измерения расхода и их особенности
Объёмный метод измерения расхода
Суть метода основана на измерении объема вытесненной жидкости в соответствующих камерах, устанавливаемых в водопровод. Замеры исчисляются в количестве циклов вытесненной жидкости. Метод может быть действительным при давлении в трубе до 10 МПа, температуры среды, не превышающей 150 градусов по Цельсию, и диаметре трубопровода в 1,5-30 см.
Преимущества:
получение стабильных точных показателей.
Недостатки:
- не подходит для сред, содержащих твердые частицы (нужно устанавливать фильтры для их задержания);
- погрешность показателей растет в процессе износа деталей расходометра.
Погрешность — не более 0,5-1%.
Метод переменного перепада давления
Данная методика основана на сужении (дросселировании) жидкостного или парового потока внутри трубопровода, которое позволяет увеличить его скорость и одновременно снизить потенциальную его энергию. Это приводит к возникновнию перепада давления в точке дросселирования. Расходометром измеряется перепад давления по отношению к скорости потока и, в конечном итоге, расход.
Преимущества:
- простота установки измеряющего устройства;
- возможность измерять расход в широком диапазоне значений;
- доступность применения метода на трубопроводах различного диаметра;
- проведение замеров при больших показателях температуры;
- можно пользоваться методом при измерении расхода агрессивных жидкостей и газов.
Недостатки:
- между перепадом давлений и расходом существует квадратичная зависимость, что ограничивает диапазон измерений;
- на гидравлическом сопротивлении, возникающем при перепаде давления в трубопроводе, требуются большие затраты энергии.
Погрешность — в пределах 1,5-2,5%.
Метод постоянного перепада давления
Данный метод измерений основан на том, как воспринимается напор в трубопроводе в зависимости от расхода среды в нем. Измерения проводятся посредством помещения в трубопровод чувствительного элемента, который будет перемещаться вместе со средой. Так, к примеру, работают ротаметры.
Преимущества:
- можно осуществлять измерения расходов среды в широком диапазоне показателей давления в трубопроводе;
- потери давления минимальны.
Недостатки:
- подходит только для видимого отсчета расхода;
- не может использоваться в трубопроводах при больших показателях вибрации.
Погрешность — от 0,5% до 2,5%.
Электромагнитный метод измерения расхода
В основе данного измерительного метода лежит закон электромагнитной индукции. Измерение зависит от взаимодействия электропроводной жидкости в трубопроводе с магнитным полем.
Преимущества:
- позволяет проводить измерения очень оперативно;
- можно осуществлять измерение расхода в радиоактивных жидкостях, агрессивных средах, сиропах, пульпах и пр.;
- большой диапазон измерений;
- отсутствуют гидравлические потери на приборе;
- стабильность получаемых показаний.
Недостатки:
- для измерений можно использовать электроды только из определенных материалов (либо защищенные талановыми или платиновыми покрытиями), чтобы избежать поляризации;
- обязательное применение компенсирующей цепи или использование источника постоянного тока для точности измерений;
- необходимость экранировки измерительных приборов.
Погрешность — от 0,5% до 1,0%
Внутренний объем погонного метра трубы в литрах таблица
Таблица показывает внутренний объем погонного метра трубы в литрах. То есть сколько потребуется воды, антифриза или другой жидкости (теплоносителя), чтобы заполнить трубопровод. Взят внутренний диаметр труб от 4 до 1000 мм.
| Внутренний диаметр,мм | Внутренний объем 1 м погонного трубы, литров | Внутренний объем 10 м погонных трубы, литров |
| 4 | 0.0126 | 0.1257 |
| 5 | 0.0196 | 0.1963 |
| 6 | 0.0283 | 0.2827 |
| 7 | 0.0385 | 0.3848 |
| 8 | 0.0503 | 0.5027 |
| 9 | 0.0636 | 0.6362 |
| 10 | 0.0785 | 0.7854 |
| 11 | 0.095 | 0.9503 |
| 12 | 0.1131 | 1.131 |
| 13 | 0.1327 | 1.3273 |
| 14 | 0.1539 | 1.5394 |
| 15 | 0.1767 | 1.7671 |
| 16 | 0.2011 | 2.0106 |
| 17 | 0.227 | 2.2698 |
| 18 | 0.2545 | 2.5447 |
| 19 | 0.2835 | 2.8353 |
| 20 | 0.3142 | 3.1416 |
| 21 | 0.3464 | 3.4636 |
| 22 | 0.3801 | 3.8013 |
| 23 | 0.4155 | 4.1548 |
| 24 | 0.4524 | 4.5239 |
| 26 | 0.5309 | 5.3093 |
| 28 | 0.6158 | 6.1575 |
| 30 | 0.7069 | 7.0686 |
| 32 | 0.8042 | 8.0425 |
| 34 | 0.9079 | 9.0792 |
| 36 | 1.0179 | 10.1788 |
| 38 | 1.1341 | 11.3411 |
| 40 | 1.2566 | 12.5664 |
| 42 | 1.3854 | 13.8544 |
| 44 | 1.5205 | 15.2053 |
| 46 | 1.6619 | 16.619 |
| 48 | 1.8096 | 18.0956 |
| 50 | 1.9635 | 19.635 |
| 52 | 2.1237 | 21.2372 |
| 54 | 2.2902 | 22.9022 |
| 56 | 2.463 | 24.6301 |
| 58 | 2.6421 | 26.4208 |
| 60 | 2.8274 | 28.2743 |
| 62 | 3.0191 | 30.1907 |
| 64 | 3.217 | 32.1699 |
| 66 | 3.4212 | 34.2119 |
| 68 | 3.6317 | 36.3168 |
| 70 | 3.8485 | 38.4845 |
| 72 | 4.0715 | 40.715 |
| 74 | 4.3008 | 43.0084 |
| 76 | 4.5365 | 45.3646 |
| 78 | 4.7784 | 47.7836 |
| 80 | 5.0265 | 50.2655 |
| 82 | 5.281 | 52.8102 |
| 84 | 5.5418 | 55.4177 |
| 86 | 5.8088 | 58.088 |
| 88 | 6.0821 | 60.8212 |
| 90 | 6.3617 | 63.6173 |
| 92 | 6.6476 | 66.4761 |
| 94 | 6.9398 | 69.3978 |
| 96 | 7.2382 | 72.3823 |
| 98 | 7.543 | 75.4296 |
| 100 | 7.854 | 78.5398 |
| 105 | 8.659 | 86.5901 |
| 110 | 9.5033 | 95.0332 |
| 115 | 10.3869 | 103.8689 |
| 120 | 11.3097 | 113.0973 |
| 125 | 12.2718 | 122.7185 |
| 130 | 13.2732 | 132.7323 |
| 135 | 14.3139 | 143.1388 |
| 140 | 15.3938 | 153.938 |
| 145 | 16.513 | 165.13 |
| 150 | 17.6715 | 176.7146 |
| 160 | 20.1062 | 201.0619 |
| 170 | 22.698 | 226.9801 |
| 180 | 25.4469 | 254.469 |
| 190 | 28.3529 | 283.5287 |
| 200 | 31.4159 | 314.1593 |
| 210 | 34.6361 | 346.3606 |
| 220 | 38.0133 | 380.1327 |
| 230 | 41.5476 | 415.4756 |
| 240 | 45.2389 | 452.3893 |
| 250 | 49.0874 | 490.8739 |
| 260 | 53.0929 | 530.9292 |
| 270 | 57.2555 | 572.5553 |
| 280 | 61.5752 | 615.7522 |
| 290 | 66.052 | 660.5199 |
| 300 | 70.6858 | 706.8583 |
| 320 | 80.4248 | 804.2477 |
| 340 | 90.792 | 907.9203 |
| 360 | 101.7876 | 1017.876 |
| 380 | 113.4115 | 1134.1149 |
| 400 | 125.6637 | 1256.6371 |
| 420 | 138.5442 | 1385.4424 |
| 440 | 152.0531 | 1520.5308 |
| 460 | 166.1903 | 1661.9025 |
| 480 | 180.9557 | 1809.5574 |
| 500 | 196.3495 | 1963.4954 |
| 520 | 212.3717 | 2123.7166 |
| 540 | 229.0221 | 2290.221 |
| 560 | 246.3009 | 2463.0086 |
| 580 | 264.2079 | 2642.0794 |
| 600 | 282.7433 | 2827.4334 |
| 620 | 301.9071 | 3019.0705 |
| 640 | 321.6991 | 3216.9909 |
| 660 | 342.1194 | 3421.1944 |
| 680 | 363.1681 | 3631.6811 |
| 700 | 384.8451 | 3848.451 |
| 720 | 407.1504 | 4071.5041 |
| 740 | 430.084 | 4300.8403 |
| 760 | 453.646 | 4536.4598 |
| 780 | 477.8362 | 4778.3624 |
| 800 | 502.6548 | 5026.5482 |
| 820 | 528.1017 | 5281.0173 |
| 840 | 554.1769 | 5541.7694 |
| 860 | 580.8805 | 5808.8048 |
| 880 | 608.2123 | 6082.1234 |
| 900 | 636.1725 | 6361.7251 |
| 920 | 664.761 | 6647.6101 |
| 940 | 693.9778 | 6939.7782 |
| 960 | 723.8229 | 7238.2295 |
| 980 | 754.2964 | 7542.964 |
| 1000 | 785.3982 | 7853.9816 |
Если у вас специфическая конструкция или труба, то в формуле выше показано как вычислить точные данные для правильного расхода воды или иного теплоносителя.
Расчет онлайн
https://mozgan.ru/Geometry/VolumeCylinder
Зачем нужен расчет паропровода
Правильный выбор диаметра трубопровода пара обеспечивает корректную и эффективную работу пароконденсатной системы в целом. Если подбирать его размеры «на глазок», можно столкнуться со следующими проблемами:
- Трубопровод пара с малым диаметром спровоцирует значительные потери давления, гораздо ниже расчетных. Повысится скорость пара, что может привести к шумам в паропроводе. Возможно увеличение количества гидроударов, которые также надо компенсировать, а значит придется дополнительно устанавливать предохранительные клапаны.
- Если сделать паропровод слишком большого диаметра, в первую очередь это приведет к повышению общей стоимости трубопровода. Кроме того, это чревато увеличенными потерями тепла в окружающую среду и образованием значительного количества конденсата, а значит потребуется больше конденсатоотводчиков, вентилей, паровых сепараторов и т.д.
Есть два способа расчета диаметра паропровода — метод падения давления и более простой метод скоростей.
Значение давления и скорости в потоке
Давление, которое обычно определяется, как сила на единицу площади, является важной характеристикой потока. Давление, оказываемое жидкостью, газом или паром в трубопроводе
Давление, оказываемое жидкостью, газом или паром в трубопроводе
На рисунке выше показаны два направления, в которых поток жидкости, газа или пара, двигаясь, оказывает давление в трубопроводе в направлении самого потока и на стенки трубопровода. Именно давление во втором направлении чаще всего используют в расходомерных устройствах, в которых на основе показания перепада давления в трубопроводе, определяется расход.
Скорость, с которой течет жидкость, газ или пар в значительной степени влияет на величину давления, оказываемого жидкостью, газом или паром на стенки трубопровода; в результате изменения скорости изменится давление на стенки трубопровода. На рисунке ниже графически изображена взаимосвязь между скоростью потока жидкости, газа или пара и давлением, которое оказывает поток жидкости на стенки трубопровода.
Взаимосвязь между скоростью и давлением
Как видно из рисунка, диаметр трубы в точке «А» больше, чем диаметр трубы в точке «B». Так как количество жидкости, входящей в трубопровод в точке «А», должно равняться количеству жидкости, выходящей из трубопровода в точке «В», скорость, с которой течёт жидкость, проходя более узкую часть трубы, должна увеличиваться. При увеличении скорости жидкости, будет уменьшаться давление, оказываемое жидкостью на стенки трубы.
Для того, чтобы показать, как увеличение скорости расхода текучей среды может приводить к уменьшению величины давления, оказываемого потоком текучей среды на стенки трубопровода, можно воспользоваться математической формулой. В этой формуле учтены только скорость и давление. Другие показатели, такие как: трение или вязкость не учтены
Если не принимать во внимание эти показатели, то упрощенная формула записывается так: PA + K (VA)2 = PB + K (VB)2
Давление, оказываемое текучей средой на стенки трубы, обозначено буквой P. РA — это давление на стенки трубопровода в точке «А» и PB — это давление в точке «B». Скорость текучей среды обозначена буквой V. VA — это скорость текучей среды по трубопроводу в точке «А» и VB — это скорость в точке «B». K — это математическая константа.
Как уже было сформулировано выше, для того, чтобы количество газа, жидкости или пара прошедшее трубопровод в точке «B», равнялось количеству газа, жидкости или пара, вошедшему в трубопровод в точке «А», скорость жидкости, газа или пара в точке «B» должна увеличиваться. Поэтому, если PA + K (VA)2 должно равняться PB + K (VB)2, то при увеличении скорости VB давление РB должно уменьшиться. Таким образом увеличение скорости приводит к уменьшению параметра давления.
Статическое давление
Статическое давление существует в дополнение к любым динамическим факторам, которые также могут присутствовать одновременно. Закон Паскаля гласит:
Это определение касается только жидкостей, находящихся в полном покое или практически недвижимых. Определение справедливо также только для факторов, составляющих статический гидравлический напор.
Очевидно: когда скорость движения становится фактором, в расчёт берётся направление. Сила, привязанная к скорости, также должна иметь направление. Поэтому закон Паскаля, как таковой, не применяется к динамическим факторам мощности потока жидкости.
Скорость движения потока зависит от многих факторов, включая послойное разделение жидкостной массы, а также сопротивление, создаваемое разными факторами Динамические факторы инерции и трения привязаны к статическим факторам. Скоростной напор и потери давления привязаны к гидростатическому напору жидкости. Однако часть скоростного напора всегда может быть преобразована в статический напор.
Сила, которая может быть вызвана давлением или напором при работе с жидкостями, необходима, чтобы начать движение тела, если оно находится в состоянии покоя, и присутствует в той или иной форме, когда движение тела заблокировано.
Поэтому всякий раз, когда задана скорость движения жидкости, часть ее исходного статического напора используется для организации этой скорости, которая в дальнейшем существует уже как напорная скорость.
Какие факторы принимают в расчет, проводя вычисление расхода воды
Определение расхода воды по диаметру трубы позволяет получить данные, весьма приближенные к реальным, но далеко не всегда. На реальном расходе, помимо диаметра трубы, сказывается целый ряд факторов:
- уровень давления. При более высоком давлении в системе трубопровода потребители будут получать больший объем воды. Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению позволяет получить более точные данные, чем при использовании только одного параметра. Опираясь на эти величины, определяется необходимая толщина стенки трубы;
- напор воды в системе зависит от изменения диаметра труб, изгибов и поворотов, разветвлений, наличия запорной арматуры. Чем сложнее конфигурация водопровода, тем сложнее определить реальные показатели расхода воды через трубу при давлении, указанном согласно СНиП;
- силой трения, препятствующей движению водного потока, при большей протяженности системы расход воды через трубу существенно снижается, так как падает скорость движения жидкости;
- шероховатость внутренних стенок водопровода. Современные полимерные конструкции обладают примерно на десять процентов более высокой пропускной способностью, чем самые новые изделия из традиционных материалов – бетона, чугуна и стали;
- при длительной эксплуатации внутреннюю поверхность трубопровода засоряют различные отложения. Изменение внутреннего рельефа вследствие засоренности вряд ли возможно просчитать с помощью математических формул. Так что, точно определить количество проходящей через трубу воды окажется невозможно. Новые полимерные материалы позволяют не принимать фактор постепенной закупорки системы в расчет, так как образование наростов на их внутренней поверхности практически исключается.
Расход воды будет зависеть конфигурации водопровода, а также типа труб, из которых смонтирована сеть
Так что, проводя расчеты давления воды в зависимости от диаметра трубы, не принимая во внимание другие факторы, сказывающиеся на реальном расходе жидкости, можно допустить существенные ошибки
Давление
Как мы знаем, центральный водопровод в прошлом подключали к водонапорной башне. Эта башня формирует в сети водопровода давление. Единицей измерения давления есть атмосфера. Причем, давление не зависит от размера емкости, расположенной наверху башни, а лишь от высоты.
Давление приравнивается к метрам. Одна атмосфера равняется 10 м водяного столба. Рассмотрим пример с пятиэтажным домом. Высота дома – 15 м. Следовательно, высота одного этажа – 3 метра. Пятнадцатиметровая башня создаст давление на первом этаже 1,5 атмосферы. Вычислим давление на втором этаже: 15-3=12 метров водяного столба либо 1.2 атмосферы. Проделав предстоящий расчет, мы заметим, что на 5 этаже давления воды не будет. Значит, дабы обеспечить водой пятый этаж, нужно выстроить башню больше 15 метров. А вдруг это, к примеру – 25 этажный дом? Никто такие башни строить не будет. В современных водопроводах применяют насосы.
Давайте высчитаем давление на выходе глубинного насоса. Имеется глубинный насос, поднимающий воду на 30 метров водяного столба. Значит, он формирует давление – 3 атмосферы на своем выходе. По окончании погружения насоса в скважину на 10 метров, он создаст давление на уровне земли – 2 атмосферы, либо 20 метров водяного столба.
Методы расчета
На коэффициент трения влияет наличие запорных элементов и их количество Чтобы определить проходимость системы водоснабжения, можно воспользоваться тремя расчетными методами:
- Физический способ. Для выяснения показателей применяют формулы. Для исчисления требуется знание нескольких параметров, в частности, размер сечения трубного отрезка и с какой скоростью передвигается вода в магистрали.
- Табличный метод. Он наиболее прост, поскольку подобрав в таблице показатели, можно тут же выяснить нужные данные.
Программа расчета водоснабжения
- Компьютерное программирование. Подобный «софт» просто отыскать и скачать в Интернете. Он создан специально для нахождения проходимости труб любой системы. Чтобы узнать нужный параметр, надо ввести в программу отправные данные: материал, протяженность, качество теплоносителя.
Последний метод, хоть и самый точный, не годится для расчетов обычных бытовых коммуникаций. Он достаточно сложен, и для его применения потребуется знать самые разные показатели. Чтобы рассчитать простую сеть для частного дома стоит прибегнуть к помощи онлайн-калькулятора. Хотя он и не такой точный, но зато бесплатен и не нуждается в установке на компьютер. Достичь более точной информации можно, сверив рассчитанные программой данные с таблицей.
