Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы

Под действием вентилятора в трубопроводе создается воздушный поток. Важными параметрами воздушного потока являются его скорость, давление, плотность, массовый и объемный расходы воздуха.

  • Расходы воздуха объемный Q, м 3 /с, и массовый М, кг/с, связаны между собой следующим образом:
  • ; , (3)
  • где F – площадь поперечного сечения трубы, м 2 ;
  • v – скорость воздушного потока в заданном сечении, м/с;
  • ρ – плотность воздуха, кг/м 3 .
  • Давление в воздушном потоке различают статическое, динамическое и полное.

Статическим давлением Рст принято называть давление частиц движущегося воздуха друг на друга и на стенки трубопровода. Статическое давление отражает потенциальную энергию воздушного потока в том сечении трубы, в котором оно измерено.

Динамическое давление воздушного потока Рдин, Па, характеризует его кинетическую энергию в сечении трубы, где оно измерено:

Полное давление воздушного потока определяет всю его энергию и равно сумме статического и динамического давлений, измеренных в одном и том же сечении трубы, Па:

Отсчет давлений можно вести либо от абсолютного вакуума, либо относительно атмосферного давления. Если давление отсчитывается от нуля (абсолютного вакуума), то оно называется абсолютным Р. Если давление измерять относительно давления атмосферы, то это будет относительное давление Н.

Атмосферное давление равно разности полных давлений абсолютного и относительного

Давление воздуха измеряют Па (Н/м 2 ), мм водяного столба или мм ртутного столба:

1 мм вод. ст. = 9,81 Па; 1 мм рт. ст. = 133,322 Па. Нормальное состояние атмосферного воздуха соответствует следующим условиям: давление 101325 Па (760 мм рт. ст.) и температура 273К.

Плотность воздуха есть масса единицы объема воздуха. По уравнению Клайперона плотность чистого воздуха при температуре 20ºС

Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы

где R – газовая постоянная, равная для воздуха 286,7 Дж/(кг × К); T – температура по шкале Кельвина.

Уравнение Бернулли. По условию неразрывности воздушного потока расход воздуха постоянен для любого сечения трубы. Для сечений 1, 2 и 3 (рис. 6) это условие можно записать так:

Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы;

Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы

При изменении давления воздуха в пределах до 5000 Па плотность его остается практически постоянной.

В связи с этим:

Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы

Изменение давления воздушного потока по длине трубы подчиняется закону Бернулли. Для сечений 1, 2 можно написать

Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы
Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы

(5)

где Dр1,2 – потери давления, вызванные сопротивлением потока о стенки трубы на участке между сечениями 1 и 2, Па.

С уменьшением площади поперечного сечения 2 трубы скорость воздуха в этом сечении увеличится, так что объемный расход останется неизменным. Но с увеличением v2 возрастет динамическое давление потока. Для того, чтобы равенство (5) выполнялось, статическое давление должно упасть ровно на столько, на сколько увеличится динамическое давление.

  Если фарш получился жидким что добавить

При увеличении площади сечения динамическое давление в сечении упадет, а статическое ровно на столько же увеличится. Полное же давление в сечении останется величиной неизменной.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8432 — | 8045 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock! и обновите страницу (F5)очень нужно

Давление

Давление. Выбор оптимального рабочего давления сжатого воздуха для пневматических устройств и систем является одним из важнейших условий их эффективной эксплуатации.

Повышение уровня давления позволяет уменьшить размер силовых исполнительных устройств при неизменном развиваемом усилии, что в некоторых случаях имеет решающее значение.

Однако, при повышении давления увеличивается расход сжатого воздуха в системах управления и возрастает шум.

На основании опыта эксплуатации и технических характеристик пневматических устройств рекомендуются следующие значения давления на входе: для пневмоприводов различных машин и систем механизации станков, прессов и т. д.

0,6—1 МПа и выше, если размер исполнительных механизмов играет решающую роль (например, у пневмоприводов многоэлектродных сварочных машин); для пневматических систем автоматического управления (построенных на устройствах высокого давления) 0,4—0,6 МПа; для ручного инструмента, трамбовок, вибраторов 0,4—0,6 МПа; для форсунок, пескоструйных аппаратов, краскораспылителей, обдувочных сопел, распушающих устройств 0,2—0,4 МПа.

При значительном количестве потребителей воздуха с разным уровнем давления целесообразно иметь сети высокого 0,7—1 МПа и выше, и низкого 0,2— 0,4 МПа давлений, что дает экономию энергетических затрат на производство сжатого воздуха. Для снабжения потребителей сжатого воздуха давлением свыше 0,8 МПа обычно применяют индивидуальные или дожимающие компрессоры.

При выборе давления необходимо принимать во внимание возможные его колебания в заводской сети при одновременном подключении большого числа потребителей и потери давления при транспортировании воздуха по трубопроводу от компрессорной до потребителя. В правильно построенных пневмосетях предприятий колебания давления обычно не превышают 0,05 МПа, а потери давления 5—10% от рабочего давления.

Расход

Расход. При определении расхода сжатого воздуха обычно применяют следующий порядок расчета. По каталожным или расчетным данным определяют расход воздуха для единицы оборудования каждого типа и размера.

Для практических целей можно пользоваться средними значениями расхода воздуха для различных потребителей, учитывающими увеличение утечек в процессе эксплуатации, которое может привести к увеличению первоначального расхода воздуха на 20—30% и более.

  Десерт в кружке за 5 минут

При определении расхода воздуха для большого числа потребителей, работа которых связана определенной последовательностью в соответствии с заданным циклом, следует найти для каждого потребителя количество воздуха на одно срабатывание и на цикл, а затем суммировать полученные результаты. Подсчитанный таким образом расход за цикл надо умножить на число циклов за определенное время.

Для определения производительности компрессора или диаметра питающих воздухопроводов необходимо знать величину максимального одновременного расхода воздуха для группы снабжаемых потребителей.

К групповому расходу воздуха следует добавить расход на утечки воздуха в магистральных и цеховых воздухопроводах. Утечки воздуха во внешних (магистральных) воздухопроводах обычно невелики и составляют не более 1—2% общего расхода, в цеховых воздухопроводах потери от утечек составляют 8 — 10%.

Энергетические затраты могут быть снижены за счет: замены пневмоцилиндров двухстороннего действия пневмоцилиндрами одностороннего действия с возвратом под действием силы тяжести или пружины; применения пониженного давления в центральной части системы управления и для холостых ходов пневмоцилиндров; организации сетей с различными уровнями давления и др.

Материал из справочника «Пневматические устройства и системы в машиностроении» под ред. Е.В.ГЕРЦ

Под действием вентилятора в трубопроводе создается воздушный поток. Важными параметрами воздушного потока являются его скорость, давление, плотность, массовый и объемный расходы воздуха.

  1. Расходы воздуха объемный Q, м 3 /с, и массовый М, кг/с, связаны между собой следующим образом:
  2. ; , (3)
  3. где F – площадь поперечного сечения трубы, м 2 ;
  4. v – скорость воздушного потока в заданном сечении, м/с;
  5. ρ – плотность воздуха, кг/м 3 .
  6. Давление в воздушном потоке различают статическое, динамическое и полное.

Статическим давлением Рст принято называть давление частиц движущегося воздуха друг на друга и на стенки трубопровода. Статическое давление отражает потенциальную энергию воздушного потока в том сечении трубы, в котором оно измерено.

  • Динамическое давление воздушного потока Рдин, Па, характеризует его кинетическую энергию в сечении трубы, где оно измерено:
  • .
  • Полное давление воздушного потока определяет всю его энергию и равно сумме статического и динамического давлений, измеренных в одном и том же сечении трубы, Па:

  Акварель из шерсти картины

Отсчет давлений можно вести либо от абсолютного вакуума, либо относительно атмосферного давления. Если давление отсчитывается от нуля (абсолютного вакуума), то оно называется абсолютным Р. Если давление измерять относительно давления атмосферы, то это будет относительное давление Н.

Атмосферное давление равно разности полных давлений абсолютного и относительного

Давление воздуха измеряют Па (Н/м 2 ), мм водяного столба или мм ртутного столба:

1 мм вод. ст. = 9,81 Па; 1 мм рт. ст. = 133,322 Па. Нормальное состояние атмосферного воздуха соответствует следующим условиям: давление 101325 Па (760 мм рт. ст.) и температура 273К.

  1. Плотность воздуха есть масса единицы объема воздуха. По уравнению Клайперона плотность чистого воздуха при температуре 20ºС
  2. кг/м 3 .
  3. где R – газовая постоянная, равная для воздуха 286,7 Дж/(кг × К); T – температура по шкале Кельвина.

Уравнение Бернулли. По условию неразрывности воздушного потока расход воздуха постоянен для любого сечения трубы. Для сечений 1, 2 и 3 (рис. 6) это условие можно записать так:

  • ;
  • . (4)
  • При изменении давления воздуха в пределах до 5000 Па плотность его остается практически постоянной.
  • В связи с этим:
  • ;
  • Изменение давления воздушного потока по длине трубы подчиняется закону Бернулли. Для сечений 1, 2 можно написать
  • (5)
  • где Dр1,2 – потери давления, вызванные сопротивлением потока о стенки трубы на участке между сечениями 1 и 2, Па.

С уменьшением площади поперечного сечения 2 трубы скорость воздуха в этом сечении увеличится, так что объемный расход останется неизменным. Но с увеличением v2 возрастет динамическое давление потока. Для того, чтобы равенство (5) выполнялось, статическое давление должно упасть ровно на столько, на сколько увеличится динамическое давление.

При увеличении площади сечения динамическое давление в сечении упадет, а статическое ровно на столько же увеличится. Полное же давление в сечении останется величиной неизменной.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9031 — | 7258 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock! и обновите страницу (F5)очень нужно

Определение диаметра трубопровода

Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.

На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными.

Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам.

Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.

Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке. Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.

Расчёт

В главе далее — Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.

В расчётах диаметров в качестве основной применяется формула:

Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы

  • , где:
  • Q = расход пара, воздуха и воды в м3/с.
  • D = диаметр трубопровода в м.
  • v = допустимая скорость потока в м/с.
  • В практике рекомендуется вести расчет по расходу в м3/ч и по диаметру трубопровода в мм. в этом случае выше приведённая формула расчёта диаметра трубопровода изменяется следующим образом:
Читайте также:  Станок для правки литых дисков: назначение, использование

Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы

  1. , где:
  2. D = диаметр конденсатопровода в мм.
  3. Q = расход в м3/ч.
  4. V = допустимая скорость потока в м/с.

Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м3/ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м3/ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.

Пример:

Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м3/кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м3/ч.

Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м3/кг, а объемный расход 233,7 м3/ч.

Таким образом это означает, что один и тот же паропровод не может одинаково подходить для транспорта одного количества насыщенного и перегретого пара.

Также для случая воздуха и других газов расчет необходимо повторить с учетом давления. Производители компрессорного оборудования указывают производительность компрессоров в м3/ч, под которым понимается объем в м3 при температуре 0 °С.

Если производительность компрессора 600 мп3/ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м3/ч. в этом также заключается основа расчета трубопроводов.

Допустимая скорость потока

Допустимая скорость потока в системе трубопроводов зависит от многих факторов.

  • стоимость установки: низкая скорость потока приводит к выбору большего диаметра.
  • потеря давления: высокая скорость потока позволяет выбрать меньший диаметр, однако вызывает большую потерю давления.
  • износ: особенно в случае конденсата высокая скорость потока приводит к повышенной эрозии.
  • шум: высокая скорость потока увеличивает шумовую нагрузку, напр. Паровой редукционный клапан.

В ниже приведенной таблице представлены данные норм относительно скорости потока для некоторых сред протекания.

Среда Назначение Скорость потока в м/с
пар До 3 бар 10 – 15
3 – 10 бар 15 – 20
10 – 40 бар 20 – 40
Конденсат Заполненный конденсатом 2
Конденсато-паровая смесь 6 – 10
Питательная вода Трубопровод всаса 0,5 – 1
Трубопровод подачи 2
Вода Питьевого качества 0,6
Охлаждение 2
Воздух Воздух под давлением 6 – 10
* Трубопровод всаса насоса питательной воды: из-за низкой скорости потока низкая потеря давления, что препятствует образованию пузырьков пара на всасе питательного насоса.
Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы
Нормы для определения скорости потока
  • Примеры:
  • a) Вода
  • Расчет диаметра трубопровода для воды при 100 м3/ч и скорости потока v = 2 м/с.

D = √ 354*100/2 = 133 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 125 или DN 150.

  1. b) Воздух под давлением
  2. расчет диаметра трубопровода для воздуха при 600 м3/ч, давление 5 бар и скорости потока 8 м/с.
  3. Перерасчет с нормального расхода 600 м3/ч на рабочий м3/ч 600/5 = 120 м3/ч.

D = √ 354*120/8 = 72 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 65 или DN 80.

В зависимости от назначения воды или воздуха выбирается трубопровод DN 65 или DN 80. Необходимо иметь ввиду, что расчет диаметра трубопровода усреднен и не предусматривает случая наступления пиковой нагрузки.

  • c) Насыщенный пар
  • Расчет диаметра трубопровода для насыщенного пара при 1500 кг/ч, давлении 16 бар и скорости потока 15 м/с.
  • В соответствии с таблицей пара удельный объем насыщенного пара при давлении 16 бар составляет v = 0,1237 м3/кг.
  • D = √ 354*1500*0,1237/15 = 66 мм.

И здесь должен быть решен вопрос DN 65 или DN 80 в зависимости от возможной пиковой нагрузки. В случае необходимости предусматривается также возможность расширения установки в будущем.

  1. d) Перегретый пар
  2. Если в нашем примере пар перегреет до температуры 300 °С, то его удельный объем изменяется на v = 0,1585 м3/кг.
  3. D = √ 354*1500*0,1585/15 = 75 мм, выбирается DN 80.

Изображение 4.9 в форме номограммы показывает, как можно произвести выбор трубопровода без проведения расчета. На изображении 4-10 этот процесс представлен для случая насыщенного и перегретого пара.

е) Конденсат

Если речь идёт о расчёте трубопровода для конденсата без примеси пара (от разгрузки), тогда расчёт ведётся как для воды.

Горячий конденсат после конденсатоотводчика, попадая в конденсатопровод, разгружается в нём. В главе 6.0 Работа с конденсатом поясняется, как определить долю пара от разгрузки.

Правило к проведению расчёта:

Доля пара от разгрузки = (температура перед конденсатоотводчиком минус температура пара после конденсатоотводчика) х 0,2. При расчёте конденсатопровода необходимо учитывать объём пара от разгрузки.

  • Объём оставшейся воды в сравнении с объёмом пара от разгрузки настолько мал, что им можно пренебречь.
  • Расчёт диаметра конденсатопровода на расход 1000 кг/ч сконденсированного пара 11 бар (h1 = 781 кДж/кг) и разгруженного до давления 4 бар (h' = 604 кДж/кг,v = 0,4622 м3/кг и r — 2133 кДж/кг).
  • Доля разгруженного пара составляет: 781 – 604/ 100 % = 8,3%

Количество разгруженного пара: 1000 х 0,083 = 83 кг/ч или 83 х 0,4622 -38 м3/ч. Объёмная доля разгруженного пара составляет около 97 %.

  1. Диаметр трубопровода для смеси при скорости потока 8 м/с:
  2. D = √ 354*1000*0,083*0,4622/8 = 40 мм.
  3. Для сети атмосферного конденсата (v“ = 1,694 м3/кг) доля разгруженного пара составляет:
  4. 781 – 418/2258*100 % = 16 % или 160 кг/ч.
  5. В этом случае диаметр трубопровода:
  6. D = √ 354*1000*0,16*1,694/8 = 110 мм.

Источник: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»

Для более верного выбора оборудования можно обратиться на эл. почту: info@nomitech.ru

Таблица пропускной способности труб в зависимости от диаметра: как рассчитать, формула

► Методы определения пропускной способности
► Расчет пропускной способности газовой трубы
► Расчет канализационной трубы
► Расчет водопроводной трубы
► Таблица расчета

Нормальная работа всех инженерных систем здания прежде всего зависит от точности проектирования. Диаметр трубы влияет на ее пропускную способность – объем, который может пропустить сечение в единицу времени. Эту величину не принято вычислять и указывать в литрах для каждого вида продукции, так как при расчетах необходимо учитывать множество факторов.

Если диаметр трубопровода слишком мал, увеличивается внутреннее давление. Это создает аварийную ситуацию: возможны разрывы, протечки, появление засоров может полностью перекрыть поток.

Выбор труб большого сечения решает все эти проблемы, но напор может оказаться недостаточным. Такая система не в состоянии обеспечивать подачу воды или газа в нормальном объеме.

Методы определения пропускной способности

При расчетах инженеры руководствуются строительными нормами СНиП 2.04.01- и СП 402.1325800.2018. Разработку проектов производят с учетом точек разбора и нормативного потребления ресурсов.Как рассчитать пропускную способность трубысамостоятельно? Используют несколько вариантов, но все они дают приблизительный результат:

  • С помощью таблиц;
  • Опираясь на гидравлические формулы;
  • Через онлайн-калькуляторы;
  • С помощью программных продуктов.

 На пропускную способность участка трубы оказывают влияние следующие факторы:

  • Условный проход (Ду или DN);
  • Материал изготовления;
  • Количество колен, переходников, фитингов;
  • Число точек разбора.
  • Длина отрезка;
  • Мощность насосного оборудования или уклон;
  • Характеристики транспортируемой среды.

Условный проход – это средний внутренний диаметр. Понятие было введено для удобства подбора при стыковке элементов разных типоразмеров.

Стальные изделия к концу эксплуатационного срока могут пропускать меньший объем воды из-за формирования отложений и ржавчины.

От гладкости поверхности зависит сопротивление потоку, дополнительно оно создается в местах размещения арматуры. По правилам гидравлики пропускную способность рассчитывают в самом узком месте.

Расчет пропускной способности газовой трубы

Природный газ – особо опасная среда, поэтому проектирование разводок выполняют компании с лицензией, а работоспособность оборудования проверяет инспектор. Свойство газов сжиматься – усложняет вычисления. Кроме этого возможны утечки через микроскопические трещины и зазоры.

Пропускную способность газовой трубы определяют исходя из обеспечения бесперебойных поставок в часы максимального потребления и минимальными потерями напора между участками сети.

  • Кроме этого, характеристики строения должны соответствовать требованиям пожарной безопасности.
  • Упрощенная формула для бытовых газопроводов:
  •  Qmax=0,67 Ду2*р
  • Ду или DN – условный проход;
  • Р – абсолютное давление газа, равное рабочему +0,10 мПа.

Для определения диаметра магистрального или распределительного газопровода применяют более сложную формулу:

 Qmax= 196,386 Ду2*р/ z*to

  •  Z – коэффициент сжимаемости;
  •  to – температура среды.

Например, в летнее время температура воздуха выше. Газ, находящийся в трубопроводе увеличивается в объеме. Если пропускная способностьокажется ниже, возможны утечки и даже взрывы.

Таблица расчета газовой трубы

Pраб.(МПа) Пропускная способность трубопровода (м?/ч), при wгаза=25м/с;z=1;Т=20°С=293°К DN 50 DN 80 DN 100 DN 150 DN 200 DN 300 DN 400 DN 500 0,3

0,6

1,2

1,6

2,5

3,5

5,5

7,5

10,0

670 1715 2680 6030 10720 24120 42880 67000
1170 3000 4690 10550 18760 42210 75040 117000
2175 5570 8710 19595 34840 78390 139360 217500
2845 7290 11390 25625 45560 102510 182240 284500
4355 11145 17420 39195 69680 156780 278720 435500
6030 15435 24120 54270 96480 217080 385920 603000
9380 24010 37520 84420 150080 337680 600320 938000
12730 32585 50920 114570 203680 458280 814720 1273000
16915 43305 67670 152255 270680 609030 108720 1691500

Расчет канализационной трубы

Системы канализации бывают напорные и безнапорные. В безнапорных вещества движутся за счет уклона элементов. В напорных сточные воды перемещаются благодаря действию насосных станций.

Стоки представляют собой разнородную массу. При малых скоростях твердые частицы выпадают на дно и образуют наносы. Для бесперебойной работы необходимо обеспечить скорость самоочищения, она определена для различных Ду.

Для вычисления размера сечения применяют формулу постоянного расхода жидкости:

  • q=a*v ( q ­– расход, a – площадь сечения потока, v – скорость)

 и Шези:

  • v=C√R*i (С – коэффициент Шези, R – гидравлический радиус, i – уклон)

 Гидравлический радиус:

  • R = a/x (a – площадь сечения потока, x – смоченный периметр)

Коэффициент Шези обозначает потери, связанные с трением с учетом длины. Гидравлический радиус тоже введен для вычисления сопротивления, ведь чем шире русло реки, тем большая энергия трения возникает при движении потока. Смоченный периметр – это часть длины окружности, которая соприкасается с жидкостью.

Применение формул чрезвычайно сложно, поэтому для определения Ду внутренних сетей зданий, ливневок, стоков применяют готовые таблицы или программное обеспечение.

Расчет расхода сточных вод

Диаметр, мм Наполнение Принимаемый (оптимальный уклон) Скорость движения сточной воды в трубе, м/с Расход, л/сек
100 0,6 0,02 0,94 4,6
125 0,6 0,016 0,97 7,5
150 0,6 0,013 1,00 11,1
200 0,6 0,01 1,05 20,7
250 0,6 0,008 1,09 33,6
300 0,7 0,0067 1,18 62,1
350 0,7 0,0057 1,21 86,7
400 0,7 0,0050 1,23 115,9
450 0,7 0,0044 1,26 149,4
500 0,7 0,0040 1,28 187,9
600 0,7 0,0033 1,32 278,6
800 0,7 0,0025 1,38 520,0
1000 0,7 0,0020 1,43 842,0
1200 0,7 0,00176 1,48 1250,0

Расчет водопроводной трубы

Водопроводный сортамент применяют для ХВС, ГВС и отопления. Кроме этого, в каждом строении организуют большое число точек водоразбора, например, в среднестатистической квартире их минимум три.

Читайте также:  Кузнечно-прессовое оборудование: классификация, ремонт, наладка

К системе водоснабжения подключают:

  • ванные,
  • душевые кабины,
  • санузлы,
  • кухонные мойки и различные приборы (стиральные и посудомоечные машины, автополив в частных домах).

Иногда гидравлическая схема устроена так, что при работающем душе не хватает напора на кухне.

Принято считать, что скорость потока в водопроводе примерно равна 2 м/с, а за минуту из крана вытекает примерно 6 литров. Согласно СНиП 2.0401-85 допустимое давление холодной воды 0,3 – 6 бар, а горячей 0,3- 4,5 бар (под напором 1 бар вода может подняться на высоту 10 метров). Нормативы также обозначены в Постановлении Правительства № 354.

Владельцы частных домов вынуждены рассчитывать показатели индивидуально. Здесь необходимо учитывать заводские рекомендации для реле насосных установок. Величину 4 бар можно считать оптимальной для нужд жильцов и хозяйства, а фитинги — запорная арматура — способны служить достаточное время без срывов. Но такие технические возможности есть не у каждой системы.

Важным параметром является температура среды. Под действием тепла жидкости расширяются, следовательно, возрастает давление и трение. Дополнительное сопротивление создает каждый изгиб, фитинг, внутренняя поверхность по всей длине участка.

 Гидравлический расчет включает в себя следующие характеристики:

  • Условный проход;
  • Нормативный расход;
  • Номинальное и допустимое избыточное давление;
  • Материал – падение напора на каждом участке;
  • Количество фасонных деталей;
  • Линейное и тепловое расширение;
  • Длина.

Для вычисления зависимостей между расходом и давлением потока жидкости применяются уравнения Бернули (динамическое) и сохранения расхода (кинематическое).

Пропускная способность водопроводной трубы по диаметру наиболее точно определяется по таблице Шевелевых. Производители предусматривают расчетное давление для каждого размера Ду, проводят гидравлические испытания на соответствие. Существует таблица расчетов по теплоте и теплоносителю.

Пропускная способность трубы в зависимости от теплоносителя и отдаваемой теплоты

Диаметр трубы, мм Пропускная способность По теплоте По теплоносителю Вода Пар Вода Пар Гкал/ч т/ч 15

25

38

50

75

100

125

150

200

250

300

350

400

450

500

600

700

800

900

1000

0,011 0,005 0,182 0,009
0,039 0,018 0,650 0,033
0,11 0,05 1,82 0,091
0,24 0,11 4,00 0,20
0,72 0,33 12,0 0,60
1,51 0,69 25,0 1,25
2,70 1,24 45,0 2,25
4,36 2,00 72,8 3,64
9,23 4,24 154 7,70
16,6 7,60 276 13,8
26,6 12,2 444 22,2
40,3 18,5 672 33,6
56,5 26,0 940 47,0
68,3 36,0 1310 65,5
103 47,4 1730 86,5
167 76,5 2780 139
250 115 4160 208
354 162 5900 295
633 291 10500 525
1020 470 17100 855

Пропускная способность трубы в зависимости от давления теплоносителя

Расход Пропускная способность Ду трубы 15 мм 20 мм 25 мм 32 мм 40 мм 50 мм 65 мм 80 мм 100 мм Па/м — мбар/м меньше 0,15 м/с 0,15 м/с 0,3 м/с 90,0 — 0,900

92,5 — 0,925

95,0 — 0,950

97,5 — 0,975

100,0 — 1,000

120,0 — 1,200

140,0 — 1,400

160,0 — 1,600

180,0 — 1,800

200,0 — 2,000

220,0 — 2,200

240,0 — 2,400

260,0 — 2,600

280,0 — 2,800

300,0 — 3,000

173 403 745 1627 2488 4716 9612 14940 30240
176 407 756 1652 2524 4788 9756 15156 30672
176 414 767 1678 2560 4860 9900 15372 31104
180 421 778 1699 2596 4932 10044 15552 31500
184 425 788 1724 2632 5004 10152 15768 31932
202 472 871 1897 2898 5508 11196 17352 35100
220 511 943 2059 3143 5976 12132 18792 38160
234 547 1015 2210 3373 6408 12996 20160 40680
252 583 1080 2354 3589 6804 13824 21420 43200
266 619 1151 2486 3780 7200 14580 22644 45720
281 652 1202 2617 3996 7560 15336 23760 47880
288 680 1256 2740 4176 7920 16056 24876 50400
306 713 1310 2855 4356 8244 16740 25920 52200
317 742 1364 2970 4356 8566 17338 26928 54360
331 767 1415 3076 4680 8892 18000 27900 56160

Практически все водопроводы изготовлены из сталей (за исключением части внутренней разводки МКД). Для трубопроводов общего назначения с высокими механическими или корродирующими нагрузками используется чугун или нелегированные конструкционные стали.

Абсолютную шероховатость поверхностей обозначают знаком ∆ и вычисляют для разных сред после нескольких лет применения (отложения накипи, применение в насосно-компрессорных и системах отопления).

Так как необходим учет большого числа факторов, инженеры выполняют проектирование в специализированных программах. Применение формул требует знаний многих параметров. Это не всегда возможно для специалистов, поэтому в нормативных документах предусматриваются таблицы.

Таблица пропускной способности

Формула расчета расхода воздуха по диаметру трубы

Оцените нашу статью

Расход сжатого воздуха: особенности расчета

При работе с компрессионным оборудованием необходимо иметь представление как исчисляется расход сжатого воздуха, тем более что производительность компрессора и определяется как объем сжимаемого газа в единицу времени.

Конечно, существуют специальные контрольно-измерительные приборы, но в некоторых случаях необходимо быстро произвести расчет расхода воздуха отдельными устройствами.

Необходимо начать с того, что уточнить, в чем измеряется воздух. Объем воздуха измеряется в кубических метрах. Единицы измерения расхода воздуха исчисляются в кубических метрах (для винтовых компрессоров) или литрах (для поршневых компрессоров) потребляемого или производимого воздуха в единицу времени (м3/мин, м3/час, л/мин).

Согласно данным российского ГОСТ 12449-80 нормальными условиями считаются

  • давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст),
  • температура 293 К (20 С),
  • влажность 1,205 кг/м3.

При определении расхода сжатого воздуха при нормальных условиях по ГОСТ 12449-80 перед единицей измерения сжатого воздуха ставят маркировку «н» (15нм3/мин или 165нм3/час и т.д.).

Также существуют две популярные методики расчета расхода воздуха потребляющим оборудованием.

Расчет расхода воздуха через падение давления – универсальный метод для всех видов компрессоров

Где:

  • LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
  • VR — объем резервуара с сжатым воздухом [м³] (1 м³ = 1000 л)
  • pmax — давление на время начала измерений [бар]
  • pmin — давление на время окончания измерений [бар]
  • t — продолжительность измерений [мин]

На начало измерения необходимо знать объем резервуара и давление в нем (показания манометра). Включаем потребляющее оборудование, засекаем время работы. Отключаем оборудование, смотрим показания манометра резервуара. Подставляем данные в формулу.

Расчет расхода через время работы компрессора – метод для компрессоров с постоянной производительностью

jpg» width=»339″>

  • LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
  • Q — производительность компрессора [м³/мин]
  • ∑t — время работы компрессора под нагрузкой за период измерений [мин]
  • T — период измерений = время работы под нагрузкой + на холостом ходу [мин]

На начало измерения нам необходимо знать производительность компрессора, снять показания счетчика общей наработки и счетчика работы под нагрузкой. Включаем потребляющее оборудование, засекаем время работы под нагрузкой при наборе давления до максимального значения, после которого компрессор работает на холостом ходу до начала следующего набора давления. Отключаем оборудование. Подставляем данные в формулу.

Расчёт внутреннего диаметра трубопровода сжатого воздуха при помощи графиков

  • При работе с компрессионным оборудованием необходимо иметь представление как исчисляется расход сжатого воздуха
  • , тем более что производительность компрессора и определяется как объем сжимаемого газа в единицу времени.
  • Конечно, существуют специальные контрольно-измерительные приборы, но в некоторых случаях необходимо быстро произвести расчет расхода воздуха отдельными устройствами.

Необходимо начать с того, что уточнить, в чем измеряется воздух. Объем воздуха измеряется в кубических метрах.

Единицы измерения расхода воздуха исчисляются в кубических метрах (для винтовых компрессоров) или литрах (для поршневых компрессоров) потребляемого или производимого воздуха в единицу времени (м3/мин, м3/час, л/мин).

Согласно данным российского ГОСТ 12449-80 нормальными условиями считаются

  • давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст),
  • температура 293 К (20 С),
  • влажность 1,205 кг/м3.

При определении расхода сжатого воздуха при нормальных условиях по ГОСТ 12449-80 перед единицей измерения сжатого воздуха ставят маркировку «н» (15нм3/мин или 165нм3/час и т.д.).

Также существуют две популярные методики расчета расхода воздуха потребляющим оборудованием.

Пример 1: определение внутреннего диаметра трубы при помощи графика

График, показанный на рис. 1, позволяет определить, каким должен быть внутренний диаметр трубопровода при разных значениях номинальной длины трубопровода, объёмного расхода и перепада давления.

Алгоритм расчёта:

  • На отрезке A отмечают длину трубы, на отрезке B — объёмный расход.
  • Проводят прямую линию, соединяющую точки на отрезках A и B, и продолжают её до пересечения с осью 1.
  • На отрезке E отмечают давление в системе, на отрезке G — допустимый абсолютный перепад.
  • Проводят линию, соединяющую отмеченные точки, при этом она пересечётся с осью 2.
  • Точки пересечения линий с осями 1 и 2 соединяют между собой. Получится отрезок, пересекающий линию D в некой точке. Место пересечения — значение внутреннего диаметра трубы.

Рис. 1. Расчётный график для определения диаметра трубы и абсолютного перепада давления

Расчет диаметра трубопровода для компрессора Этот калькулятор производит расчет внутреннего диаметра трубопровода для компрессора, с учетом объемного расхода сжатого воздуха, длины трубопровода, давления выключения (или перехода на холостой ход) компрессора, а также максимально допустимого падения давления.

Под длиной трубопровода следует понимать не только его собственную длину, но и условную добавку к ней, которая складывается из суммы длин трубы, примерно соответствующих по уровню вызываемого падения давления изменениям направления трубы, сужениям, а также некоторым фитингам.

Примерно эквивалентные элементам трубопровода длины указаны в таблице внизу страницы.

Если неизвестно, сколько на трубопроводе будет сужений/расширений, изгибов, вентилей (что бывает неизвестно довольно часто), или если точный расчет не отвечает стоящим перед Вами целям, мы рекомендуем вместо поправок применять к длине трубопровода поправочный коэффициент 1,6.

Внимание! Пожалуйста, вместо запятой при отделении дробной части чисел используйте точку. В противном случае, расчет диаметра трубопровода не будет работать.

‘); //—> Эквивалентная длина трубопровода

Фитинг Рисунок Длина трубопровода, эквивалентная фитингу с определенным ДУ, м
DN25 DN40 DN50 DN80 DN100 DN125 DN150
Изгиб 90°, резкий 1,5 2,5 3,5 5 7 10 15
Изгиб 90°, R=d 0,3 0,5 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5
Изгиб 90°, R=2d 0,15 0,25 0,3 0,5 0,8 1,0 1,5
Ответвление 2 3 4 7 10 15 20
Сужение d=2d 0,5 0,7 1,0 2,0 2,5 3,5 4,0
Шаровой кран или «бабочка» 0,3 0,5 0,7 1,0 1,5 2,0 2,5
Седловой вентиль 8 10 15 25 30 50 60
  1. Как работает расчет диаметра трубопровода?
  2. Калькулятор работает по этой формуле:
  3. , где di — внутренний диаметр трубопровода [м], V´ — объемный расход сжатого воздуха [м³/с], L — длина трубопровода с поправками на фитинги [м], Δp — допустимое падение давления [бар], pmax — верхнее давление компрессора [бар]

Раздел Компендиума с примером расчета диаметра трубопровода: «Расчет диаметра трубопровода в компрессорной сети», см. также разделы поправки к длине трубопровода на фитинги и условные диаметры труб.

Читайте также:  Аустенитная сталь: особенности и характеристики

Размеры труб по стандарту DIN 2440

Трубы, используемые для построения трубопроводов сжатого воздуха, могут изготавливаться по разным стандартам. Соответственно, на практике, трубы с одинаковым условным диаметром могут отличаться внешним диаметром и толщиной стенок — а значит, и внутренним диаметром, который имеет непосредственное отношение к пропускной способности трубопровода.

Не претендуя на изложение полной информации по различным стандартам изготовления труб на этой странице нашего сайта, мы все же решили привести данные по характеристикам труб, изготавливаемых по стандарту DIN2440. По этому стандарту изготавливаются стальные среднетяжелые трубы, довольно частно используемые в построении трубопроводов для сжатого воздуха.

Номинальный диаметр по DIN 2440 Внешний диаметр, мм Внутренний диаметр, мм Площадь внутреннего сечения, см² Толщина стенки, мм
дюймы Ду, мм
1/8 6 10,2 6,2 0,30 2,00
¼ 8 13,5 8,8 0,61 2,35
3/8 10 17,2 12,5 1,22 2,35
½ 15 21,3 16,0 2,00 2,65
¾ 20 26,9 21,6 3,67 2,65
1 25 33,7 27,2 5,82 3,25
32 42,4 35,9 10,15 3,25
40 48,3 41,8 13,80 3,25
2 50 60,3 53,0 22,10 3,65
65 76,1 68,8 37,20 3,65
3 80 88,9 80,8 50,70 4,05
4 100 114,3 105,3 87,00 4,50
5 125 139,7 130,0 133,50 4,85
6 150 165,1 155,4 190,00 4,85

Пример 2: определение диаметра трубы при помощи упрощённого графика

Предыдущий график может быть сложным в использовании, поэтому иногда применяется другой. Он строится на основе самых важных параметров, и работать с ним проще.

Порядок действий:

  • На левом столбце отмечают расход воздуха, и от этой точки проводят вправо горизонтальную линию.
  • В графе «Длина трубопровода» отмечают соответствующий столбец, и от этой точки проводят вниз вертикальную линию.
  • Точка пересечения двух линий показывает, каким должен быть внутренний диаметр.

Пример:

  • Длина трубопровода составляет 100 м.
  • Расход воздуха равен 1000 л/мин.
  • Необходимый внутренний диаметр трубы = 1”.

Рис. 2. График для расчёта диаметра трубы в зависимости от длины трубопровода и расхода воздуха

При расчётах принимают во внимание арматуру — установленные клапаны, колена, кронштейны и другие элементы. Всё это создаёт дополнительное сопротивление воздушному потоку.

По таблице определяют, какая длина должна быть прибавлена к длине трубопровода.

Пример: установленному отсечному клапану диаметром G ¾ соответствует длина 4 м. Следовательно, необходимо удлинить трубопровод на 4 м.

Расчет расхода воздуха через падение давления – универсальный метод для всех видов компрессоров

Где:

  • LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
  • VR — объем резервуара с сжатым воздухом [м³] (1 м³ = 1000 л)
  • pmax — давление на время начала измерений [бар]
  • pmin — давление на время окончания измерений [бар]
  • t — продолжительность измерений [мин]

На начало измерения необходимо знать объем резервуара и давление в нем (показания манометра). Включаем потребляющее оборудование, засекаем время работы. Отключаем оборудование, смотрим показания манометра резервуара. Подставляем данные в формулу.

3.6.4. Измерение расхода

Размещенные в стратегических пунктах расходомеры позволяют вести внутренний учет и определять ассигнования на использование сжатого воздуха внутри компании.

Сжатый воздух является средством производства и подлежит учету в качестве производственных расходов отдельных подразделений компании. Поэтому все, кого это касается, заинтересованы в уменьшении расходования сжатого воздуха в пределах различных подразделений компании.

Имеющиеся на рынке современные расходомеры предоставляют все возможности — от считывания числовых значений до ввода данных измерений непосредственно в компьютер или в модуль учета. Расходомеры, как правило, монтируются вблизи запорных вентилей.

Измерения в кольцевых трубопроводах предъявляют дополнительные требования, так как расходомер должен быть способен измерять поток, протекающий как вперед, так и назад.

Пособие для ремонтника

9. ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА МАССОВЫЙ РАСХОД И ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Несмотря на то, что в настоящее время вместо поршневых компрессоров предпочитают использовать ротационные (обладающие целым рядом преимуществ), мы будем рассматривать поршневые компрессоры (для простоты изложения), чтобы показать основные явления, которые не зависят от типа применяемого компрессора. Рассмотрим три позиции на рис. 9.1, показывающие ход поршня холодильного компрессора при всасывании.

Поз. 1. Поршень находится в верхней мертвой точке (точка А). Поскольку поршень не должен ударяться в клапанную плиту, в верхней части цилиндра предусмотрено свободное пространство, обеспечиваюшее механическую безопасность (его называют мертвым объемом). В рассматриваемом примере этот объем содержит пары хладагента при давлении 15 бар.

Поскольку низкое давление равно 4 бар, всасывающий клапан закрыт. Поз. 2. По мере опускания поршня в цилиндре пары хладагента, которые были сжаты в мертвом объеме до давления в 15 бар, начинают расширяться и их давление уменьшается.

Всасывающий клапан не сможет открыться до тех пор, пока давление в цилиндре не упадет несколько ниже 4 бар, что произойдет, например, в точке В. Следовательно, ход поршня между точками А и В служит только для расширения паров и в этот период ни одна молекула газа не может проникнуть в цилиндр. Поз. 3.

Поршень приходит в нижнюю мертвую точку (точка С). Цилиндр целиком заполнен парами хладагента при давлении 4 бара, однако в компрессор поступило только то количество газа, которое содержится в пространстве между точками В и С.

Таким образом, в связи с тем, что в цилиндре существует так назы- ваемый мертвый объем, ход поршня между точками А и В является бесполезным ходом и компрессор начинает работать на всасывание только между точками В и С. Теперь рассмотрим ход поршня при сжатии (см. рис. 9.2).

Поз. 4. Поршень находится в нижней мертвой точке (точка С) и в компрессор поступило только то количество газа, которое содержится между точками В и С. Поз. 5.

По мере того, как поршень поднимается, давление в цилиндре возрастает (следовательно, всасывающий клапан закрыт) до тех пор, пока рост давления не приведет к открытию нагнетательного клапана и вытеснению газа при давлении 15 бар в коллектор ВД. Поз. 6. Поршень возвращается в верхнюю мертвую точку.

Вредное пространство цилиндра содержит точно такое лее количество паров при давлении 15 бар, что и в поз. 1 на рис. 9.1. Итак, подведем итог нашим рассуждениям. По мере опускания поршня компрессор всасывает только такое количество паров, которое содержится между точками В и С при давлении 4 бара.

При подъеме поршня компрессор нагнетает только то количество газа, которое предварительно поступило в цилиндр. Следовательно, при нагнетании компрессор вытесняет точно такое же количество паров, которое вошло в него при всасывании.

Посмотрим, что произойдет, если давление всасывания упадет? Если давление всасывания станет, например, равным 2 бар вместо 4 бар, клапан всасывания будет открываться, когда давление в цилиндре при всасывании упадет чуть ниже 2 бар.

Следовательно, поршень должен опуститься гораздо ниже, чтобы газ, заключенный во вредном пространстве при 15 бар, расширился до давления 2 бара. В связи с этим, бесполезный ход поршня, заключенный между точками А и В, будет более значительным, а масса газа, поступающая в компрессор при всасывании, уменьшится.

Таким образом, чем больше падает давление всасывания, тем больше уменьшается масса газа, поступающего в компрессор при всасывании.

А что будет, если возрастет давление нагнетания? Если давление нагнетания станет, например, равным 20 бар вместо 15 бар, газ, заключенный во вредном пространстве при нахождении поршня в верхней мертвой точке, также будет сжат до давления в 20 бар.

Следовательно, чтобы при всасывании давление в цилиндре смогло упасть до величины, не-^i сколько меньшей 4 бар, и открылся клапан всасывания, поршень должен опуститься гораздо ниже. В связи с этим, бесполезный ход поршня между точками А и В также увеличится, а масса газа, поступающая в цилиндр при всасывании, уменьшится.

Итак, чем больше растет давление нагнетания (7), тем больше па-^•vl^ дает масса газа, поступающая в компрессор при всасывании (Ы).

Влияние давления на массовый расход Мы смогли убедиться, что массовый расход хладагента при обращении в контуре зависит от значений давлений всасывания и нагнетания, при которых работает компрессор, и что выход массы газа через вентиль нагнетания точно такой же, как вход через вентиль всасывания.

Следовательно, массовый расход строго одинаковый в любой точке контура и меняется только фазовое состояние хладагента (жидкость или пар). При этом, если давление нагнетания растет 71, то массовый расход падает il, если давление всасывания падает il, то массовый расход также падает X. Влияние на холодопроизводительность В усредненных условиях функционирования небольшого кондиционера массовый расход R22 величиной I кг/ч способен обеспечить поглощение испарителем около 50 Вт (то есть 0,05 кВт) тепла. Если расход составляет 100 кг/ч, холодопроизводительность достигает 100 х 0,05 = 5 кВт. При массовом расходе 80 кг/ч холодопроизводительность падает до 80 х 0,05 = 4 кВт. Следовательно, холодопроизводительность прямо пропорциональна массовому расходу. Если массовый расход падает il, точно так же падает и холодопроизводительность ^1. Поскольку массовый расход зависит от рабочих значений давлений всасывания и нагнетания, от них точно так же зависит и холодопроизводительность Если давление нагнетания растет7, массовый расход падаете их производительность падает. Если давление всасывания падает И, массовый расход падает ^1 и холодопроизводительность падает. Эти изменения холодопроизводительности нельзя не принимать во внимание, поскольку расчеты показывают, что при уменьшении температуры кипения на 1 К потери холодопроизводительности составляют от 3 до 5 %, а при повышении температуры конденсации на 1К теряется около 1 % холодопроизводительности.

В холодильной установке манометр ВД (нагнетание) показывает 16,5 бар, манометр НД (всасывание) — 4,5 бар.

Если та же установка работает при ВД = 15,4 бар (то есть более низком) и НД = 4,2 бар (также более низком), каким будет массовый расход? Повысится ли он (поскольку упало ВД) или уменьшится (поскольку упало НД)? В качестве подсказки учтите, что одним из параметров, определяющих изменение массового расхода, является отношение давлений, то есть отношение ВД/НД (нагнетание/всасывание).

Решение Массовый расход действительно зависит от отношения давлений в компрессоре (доказательство этого не является предметом рассмотрения настоящего учебника). Отношение давлений определяется отношением ВД/НД, причем оба эти значения должны быть выражены в абсолютных величинах (Вспомните ваши старые знания в области холодильной техники!).

Отметим, что манометры проградуированы в относительных (избыточных) величинах. Когда манометр показывает 0 бар относительных (избыточных), это показание означает 0 по отношению к атмосферному давлению. По отношению к абсолютному вакууму абсолютное давление будет равно 1 атмосфере (то есть около 1 бар). Поэтому показанию манометра 4,5 бар избыточных соответствует около 5,5 бар абсолютных.

Следовательно, в первом случае степень сжатия равна: ВДабс / НДабс = 17,5 / 5,5 = 3,18. Во втором случае степень сжатия равна: ВДабс / НДабс = 16,4 / 5,2 = 3,15. Поскольку во втором случае степень сжатия компрессора упала, массовый расход будет возрастать и, следовательно, возрастет холодопроизводительность.

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector