Jak vypočítat pokles tlaku v potrubí?

Tlaková ztráta v potrubí je důležitým parametrem při navrhování a provozu systémů zásobování vodou, vytápění, ventilace a dalších inženýrských sítí. Přesné výpočty tlakových ztrát umožňují zajistit efektivní provoz systému, vybrat optimální čerpadla a zařízení a také předejít možným provozním problémům.

Co získáte při výpočtu:

• Tlaková ztráta ((Delta P)): Celková tlaková ztráta v potrubí v důsledku tření a odporu.
• Reynoldsovo číslo ((Re)): Charakteristika režimu proudění tekutin.
• Koeficient tření ((f)): Hodnota koeficientu tření pro zvolený režim proudění.

1. Hodnota výpočtu tlakové ztráty

Ke ztrátě tlaku dochází v důsledku tření kapaliny o stěny potrubí a odporu na různých prvcích systému, jako jsou armatury, ventily a adaptéry. Znalost velikosti tlakové ztráty je nezbytná pro:

• Stanovení požadovaného tlaku na vstupu do systému;
• Výběr vhodných čerpadel a hydraulického zařízení;
• Optimalizace průměrů potrubí;
• Zajištění stabilního a efektivního provozu systému.

2. Základní metody výpočtu tlakové ztráty

2.1. Darcy-Weisbachova metoda

Darcy-Weisbachova metoda je založena na použití Darcy-Weisbachovy rovnice pro výpočet tlakové ztráty v důsledku tření:

• — ztráta tlaku v důsledku tření (m);
• — koeficient tření;
• — délka potrubí (m);
• — průměr potrubí (m);
• — rychlost proudění (m/s);
• — zrychlení volného pádu (9.81 m/s²).

2.2. Hazen-Wentzova metoda

Pro výpočet koeficientu tření pro režimy laminárního a turbulentního proudění se používá Hazen-Wentzova metoda:

kde je Reynoldsovo číslo.

2.3. Tabulkové metody

Pro zjednodušení výpočtů jsou použity tabulky součinitelů tření a tlakových ztrát, vypracované na základě empirických dat.

3. Vzorce pro výpočet tlakové ztráty

3.1. Darcy-Weisbachova rovnice

Kompletní Darcy-Weisbachova rovnice je následující:

• — tlaková ztráta (Pa);
• — hustota kapaliny (kg/m³).

3.2. Reynoldsovo číslo

Reynoldsovo číslo charakterizuje režim proudění tekutiny a vypočítá se podle vzorce:

• — dynamická viskozita kapaliny (Pa s).

4. Příklad výpočtu tlakové ztráty

Úkol: Vypočítejte tlakovou ztrátu ve vodovodním potrubí o délce m a průměru m Rychlost proudění vody je m/s. Koeficient tření. Hustota vody kg/m³.

řešení:

1. Dosaďte známé hodnoty do vzorce:

2. Převedeme tlakové ztráty na pohodlnější jednotky:

Odpověď: Tlaková ztráta v potrubí je 22.5 kPa.

5. Online kalkulačka tlakových ztrát

Použijte naši online kalkulačku pro rychlý a přesný výpočet tlakové ztráty v potrubí. Stačí zadat požadované parametry a výsledek získáte okamžitě.

6. Často kladené otázky

6.1. Jak určit koeficient tření?

Koeficient tření lze určit pomocí empirických vzorců, jako je Darcy-Weisbachův vzorec, nebo pomocí tabulek a grafů založených na experimentálních datech.

6.2. Jak průměr potrubí ovlivňuje tlakovou ztrátu?

Zvětšení průměru potrubí vede ke snížení tlakové ztráty, protože průtok klesá při konstantním průtoku, což snižuje tření.

6.3. Lze tento kalkulátor použít pro výpočet tlakových ztrát v plynovodech?

Ano, ale je nutné vzít v úvahu vlastnosti plynu, jako je stlačitelnost a teplota, které mohou výpočty ovlivnit. Pro přesnější výsledky se doporučuje používat specializované metody a data.

7. Závěr

Přesné výpočty tlakových ztrát v potrubí jsou důležitým krokem při návrhu a provozu systémů. Pomocí poskytnutých vzorců a naší online kalkulačky můžete zajistit, aby váš systém fungoval efektivně a spolehlivě, minimalizoval energetické ztráty a předcházel potenciálním problémům.

Poslední příspěvky

• GOST 32388-2013. Výpočet prvků procesního potrubí
• Výpočet vlnovcových kompenzátorů pro potrubí
• Převod hodnot tvrdosti
• Výpočet teploty tání, kritické body Ac3, Ac1, Mn, C, N ekvivalenty
• Výpočet doby svařování potrubí: základní metody a vzorce

V tomto článku vyřešíme problém tlakové ztráty v potrubí. Tento článek vám pomůže pochopit, jak vzniká odpor vůči proudění. Pomocí reálných čísel popíšu algoritmus, jak toho dosáhnout. Používáme základní vzorce.

Podívejme se na jednoduchý příklad s potrubím, jak můžete vidět na obrázku na začátku potrubí je čerpadlo, pak je tam manometr, který umožňuje měřit tlak kapaliny na začátku potrubí. Po určité délce je instalován druhý manometr, který umožňuje měřit tlak na konci potrubí. No a úplně na konci je kohoutek. Toto schéma je poměrně jednoduché a pokusím se uvést příklady. A tak začneme.

Obecně existuje více než jeden způsob, jak zjistit tlakovou ztrátu: Metoda, kdy je znám tlak na začátku a na konci potrubí, můžete vypočítat tlakovou ztrátu pomocí vzorce: M1-M2=Tlak, tedy tento rozdíl mezi dvěma tlakoměry. Řekněme, že máme zhruba 0 MPa, což je jedna atmosféra. To znamená, že naše tlaková ztráta po délce je 1 MPa. Upozorňujeme, že ztrátu tlaku můžeme indikovat ve dvou veličinách, a to hydrostatickým tlakem, který je 0 MPa, a výškou hlavy vodního sloupce v metrech, která je 1 metrů. Jak jsem řekl více než jednou, každých 0 metrů je jedna atmosféra tlaku.

Existuje řada metod pro výpočet tlakové ztráty bez použití tlakoměrů na potrubí. Vědci pro nás připravili úžasné vzorce a obrázky, které se nám budou hodit.

Existuje dobrý vzorec, který umožňuje vypočítat tlakovou ztrátu po délce potrubí.

Nyní si povíme něco o koeficientu hydraulického tření.

Vzorec pro zjištění tohoto koeficientu závisí na Reynoldsově čísle a ekvivalentní drsnosti trubky.

Dovolte mi připomenout tento vzorec (platí pouze pro kulaté trubky):

Dále najdeme vzorec pro zjištění koeficientu hydraulického tření z tabulky:

Zde Δ_э — Ekvivalent drsnosti potrubí. Tato hodnota v tabulkách je uvedena v milimetrech, ale když ji vložíte do vzorce, nezapomeňte ji převést na metry. Obecně nezapomínejte dodržovat úměrnost měrných jednotek a nemíchejte ve vzorcích různé typy [mm] s [m].

d je vnitřní průměr trubky, to znamená průměr toku tekutiny.

Také bych rád poznamenal, že takové hodnoty drsnosti mohou být absolutní a relativní, nebo dokonce mít relativní koeficienty. Proto, když hledáte tabulky s hodnotami, pak by se tato hodnota měla nazývat „ekvivalent drsnosti potrubí“ a nic jiného, ​​jinak bude výsledek chybný. Ekvivalent znamená průměrnou výšku drsnosti.

V některých buňkách tabulky jsou uvedeny dva vzorce, které můžete vypočítat pomocí libovolného vybraného, ​​dávají téměř stejný výsledek.

Obecně, obecně, tyto vzorce ukazují a dokazují, že se zvýšením rychlosti nebo zvýšením průtoku se vždy zvyšuje odpor proti pohybu proudění tekutiny, to znamená, že se zvyšuje tlaková ztráta. Navíc se nezvyšují proporcionálně, ale kvadraticky. To naznačuje, že jednotkové zvýšení průtoku neodpovídá nákladům na tlakovou ztrátu. To znamená, že není ekonomicky proveditelné mít vysoký průtok tekutiny v potrubí. Proto může být levnější zvětšit průměr průtoku. V dalších článcích určitě popíšu, jak vypočítat, jaký průměr potřebujeme.

Tabulka: (ekvivalentní drsnost)

Kdo má zájem vědět (Ekvivalent drsnosti ) pro kovoplast, polypropylen a síťovaný polyethylen, pak to odpovídá a platí pro plasty. To znamená, že v tabulce bude charakteristika: Plast (polyetylen, vinylový plast).

Dále chci upozornit na skutečnost, že se na vnitřních strojích na trubky časem tvoří plak, který zvyšuje drsnost trubek. Mějte tedy na paměti, že tlaková ztráta se časem zvyšuje.

Tabulka: (Kinematická viskozita vody)

Jak je z grafu patrné, s rostoucí teplotou klesá kinematická viskozita, což znamená, že klesá odpor proti pohybu vody. To znamená, že při průtoku horké vody bude „tlaková ztráta“ menší než při průtoku studené vody. Pokud bydlíte v bytových domech, budete-li dávat pozor, rychlost a tlak teplé vody je vždy vyšší než tlak studené vody. Existují výjimky, ale ve většině případů je to pravda. Nyní chápete, proč tomu tak je.

Nyní vyřešme problém:

Najděte tlakovou ztrátu po délce při průtoku vody novým litinovým potrubím D=500 mm při průtoku Q=2 m 3 /s, délce potrubí L=900 m, teplotě t=16°C.

Řešení: Nejprve najděte průtok v potrubí pomocí vzorce:

Tady ω — plocha průřezu toku. Nalezeno podle vzorce:

V=Q/ω=2/0, 19625=10, 19 m/s

Dále najdeme Reynoldsovo číslo pomocí vzorce:

Re=(V*D)/ν=(10, 19*0.5)/0, 00000116=4 392 241

ν=1*16 -10 =6 Převzato z tabulky. Pro vodu o teplotě 0°C.

Δ_э=0 mm = 25 m. Převzato ze stolu pro novou litinovou trubku.

Dále zkontrolujeme tabulku, kde najdeme vzorec pro zjištění součinitele hydraulického tření.

A = 0, 11 (A_э/D) 0 =25*(0/11) 0 =00025

Odpověď: 156 m = 7 MPa.

Dále chci upozornit na to, že v problému jsme uvažovali potrubí, které má po celé délce vodorovnou polohu.

Podívejme se na příklad, kdy potrubí stoupá pod určitým úhlem.

V tomto případě musíme k obvyklému problému přičíst výšku (v metrech) k tlakové ztrátě. Pokud jde potrubí z kopce, pak je nutné odečíst výšku.

Podívali jsme se na tlakovou ztrátu po délce potrubí, existují také lokální odpory ve formě zúžení a závitů, které také ovlivňují tlakovou ztrátu. Budou popsány v mých dalších článcích. A určitě připravím článek o tom, jak vybrat čerpadlo podle tlaku, aby splňovalo požadavky na průtok kapaliny v závislosti na tlakových ztrátách. Pokud něco není jasné, napište do komentářů, určitě odpovím!

Abychom ručně nepočítali veškerou matematiku, připravil jsem speciální program:

Подписаться на рассылку

Zanechte svůj e-mail a my vám na něj zašleme nové zajímavé články a videa o výpočtech zásobování vodou a vytápění