Течност во цевката: прашања и одговори

Темата на овој напис е течност во цевката. Треба да се запознаеме со физичките закони и формули кои го опишуваат неговото движење, брзина и волумен. Ние ќе се обидеме да не одиме во дивините на сложените пресметки: нашата задача е да ги опишеме оние обрасци кои ќе бидат разбирливи и достапни за пресметување на лице далеку од хидродинамиката.

Па, да почнеме.

Димензии

Дијаметар

Во случај на вода и гас цевки, ние се занимаваат со не сосема обичен систем за мерење. За соодветните нафтоводи, како главен параметар се користи невообичаениот концепт на условен премин, или номинален дијаметар (DU). Се мери во двата инчи и во милиметри; истата VGP цевка може да се продаде како 1 1/4 инчи или DU32 милиметри.

Суд: како мерка за должина во овој случај, се користи британскиот инч, еднаков на 2,54 сантиметри. При конвертирање на инчи во милиметри, треба да се земе во предвид чекорот на номиналните дијаметри предвидени со GOST; така, во горниот случај, едноставна пресметка од 1 1/4 инчи во милиметри нема да даде 32, туку 1,25x2,54 = 31,75 милиметри.

Ние ги даваме димензиите на водоводните и гасните цевки утврдени со ГОСТ 3262-75.

Бидејќи дебелината на ѕидот варира во иста големина (цевки се лесни, обични и засилени), можеме да кажеме дека ДУ е генерално блиску до внатрешниот дијаметар, но, како по правило, не е еднакво на него.

Дел

Во изградбата на водоводните цевки се користат, со ретки исклучоци, кружни цевки.

Постојат две многу добри причини за ова.

1. Тркалезна цевка има минимална ѕидна површина со максимална површина на пресек.. Затоа, цената на метар нафтовод со фиксна дебелина на ѕидот ќе биде минимална - едноставно поради намалената потрошувачка на материјал.
2. Кружен дел за максимална затегнувачка цврстина. Факт е дека силата со која внатрешната средина со прекумерен притисок притиска врз ѕидовите е директно пропорционална на нивната површина; и областа, како што веќе откривме, е минимална само на тркалезната цевка.

Внатрешната површина на пресекот се пресметува со помош на формулата S = Pi * R ^ 2, каде што S е саканата вредност на областа, Pi е бројот pi, приближно еднаков на 3.14159265, а R е радиус (половина од внатрешниот дијаметар). На пример, за цевка со внатрешен дијаметар од 200 mm, делот ќе биде 3.14159265x (0.1 ^ 2) = 0.031 m2.

Бидејќи протокот на течност во кружна цевка не е секогаш поврзан со полнењето на целиот нејзин волумен, концептот на жива секција често се користи во пресметките. Така се нарекува проток област. На пример, при полнење цевка точно половина, тоа ќе биде еднакво на (Pi * R ^ 2) / 2 (во примерот погоре, 0.031 / 2 = 0.00155 м2).

Volume

Ајде да дознаеме што е волуменот на течност во цевката. Во однос на геометријата, секоја цевка е цилиндар. Неговиот волумен се пресметува како производ на пресечната област и должина.

Значи, со површина од 0,031 м2, волуменот на течноста во целосно пополнет гасовод со должина од 8 метри ќе биде еднаков на 0.031x8 = 0.248 м3.

За делумно пополнета цевка, за пресметување се користи просечниот жив дел. Со постојан наклон и проток, движењето на течноста низ цевките ќе биде униформно; според тоа, живиот дел ќе биде ист во сите делови на гасоводот без притисок.

Потрошувачка

Ние ќе разбереме како изгледа пресметувањето на протокот на течноста низ цевката. Задачата има голема практична вредност: таа е директно поврзана со пресметките на водоводни цевководи со познат број на водоводни тела.

Мора да бидеш тажен со фактот дека не постои едноставен и универзален метод за пресметка. Зошто?

Само затоа што кога правиш целосна хидродинамичка пресметка со свои раце треба да земете во предвид голем број фактори:

• Коефициент на триење на внатрешната површина на цевката. Очигледно, груб челик со обвивка од седимент ќе обезбеди многу поголема отпорност на движењето на водата од мазниот полипропилен.

• Должината на гасоводот. Колку е поголемо растојанието да поминува низ течноста, толку е поголемо падот на притисокот поради забавувањето на протокот на ѕидовите, толку е поголемо намалувањето на потрошувачката.
• Дијаметарот на цевководот влијае на протокот на слатка течност преку цевки на многу покомплициран начин отколку што може да изгледа. Колку е помал пресекот, толку е поголем отпорот на цевката. Причината е тоа што со намалувањето на дијаметарот, се менува односот на неговиот внатрешен волумен и површината на ѕидот.

Обрни внимание! Во дебелиот нафтовод, делот од потокот најблиску до ѕидовите делува како еден вид лубрикант за неговата внатрешност. Во тенок слој, дебелината на овој лубрикант е недоволна.

• Конечно, секој чекор на гасоводот, преминот на дијаметарот, секој елемент од затворачкиот вентил, исто така, влијае на протокот во него, забавувајќи го протокот.

Треба да се сфати дека сите овие фактори не влијаат на резултатот за неколку проценти: на пример, за нова челична цевка со полирана внатрешна површина и за обраснати депозити (дури и без да се земе предвид падот на луменот), хидродинамичниот отпор се разликува за повеќе од 200 пати.

За професионалци, сите потребни за хидрауличната пресметка на нафтоводот, земајќи ја предвид неговата целосна конфигурација, материјал и возраст, се дадени во табелите Ф.А. Шевелева. Врз основа на овие табели, создадени се многу онлајн калкулатори кои ви овозможуваат да извршите пресметки со различен степен на доверба.

Меѓутоа, постои една дупка што ви овозможува значително поедноставување на независни пресметки. При протокот на течност низ дупката, занемарлив во споредба со цевката за снабдување со вода за пиење (која, всушност, ја гледаме кога работиме со повеќето водоводи), се применува законот на Торичели.

Според овој закон, во опишаниот случај, формулата V ^ 2 = 2gH, каде V е брзината на протокот во дупката, g е забрзувањето на гравитацијата (9.78 m * s ^ 2), а H е висината на колоната над дупката или нешто исто, притисок пред него.

Референца: 1 атмосфера (1 kgf / cm2) одговара на притисокот на водена колона од 10 метри.

Како стапката на проток во дупката корелира со протокот? Во нашиот случај, инструкцијата за пресметка е едноставна: обемот на течноста еднаква на производот S и брзината на проток V ќе помине низ дупката со површина со попречен пресек S

Дозволете ни, како пример, да го пресметаме протокот на вода низ дупка со дијаметар од 2 сантиметри под притисок од 10 метри, што одговара на една атмосфера на вишок на притисок.

1. V ^ 2 = 2 x 9,78 * 10 = 195,6
2. V е еднаков на квадратен корен од 195.6. Резултатот (13.985706 m / s) за олеснување на пресметката е заокружен до 14 m / s.
3. Попречниот пресек на дупката со дијаметар од два сантиметри според горната формула е 3.14159265 * 0.01 ^ 2 = 0.000314159265 m2.
4. Трошокот, според тоа, ќе биде еднаков на 0.000314159265 * 14 = 0.00439822971 m3 / s. За погодност, ќе го преведеме во литри: бидејќи 1 кубен метар е еднаков на 1000 литри, во сув остаток ќе има резултат од 4,4 литри во секунда.

За комплетност, ние ги презентираме некои референтни податоци.

Проток

Која е пресметката на протокот на течност во цевката? Во случај на негово истекување низ дупка со мал дијаметар, се применува законот за Torricelli.

Меѓутоа, во повеќето случаи, протокот на течноста во цевката се пресметува за долг гасовод чија хидраулична отпорност не може да се занемари. Ако е така - се соочуваме со истите проблеми: премногу фактори влијаат на брзината со постојана разлика во делот.

Ситуацијата е многу поедноставена ако го знаеме трошокот. За некомпресивните течности важи една поедноставена формула за равенката за континуитет: Q = Av, каде што Q е протокот на вода во метри во секунда, A е област на целосен или жив дел, v е просечната брзина на течноста во цевка од кружен дел или било која друга форма.

Познавањето на горните референтни податоци за потрошувачката на вода од санитарна опрема, лесно е да се пресмета брзината на протокот во водовод со познат дијаметар.

Како пример, ајде да дознаеме колку брзо ќе се движи во цевката за снабдување со ладна вода со внатрешен дијаметар од 15 mm (0,015 m) при полнење на резервоарот за одвод, користејќи машина за миење садови и мијалник.

1. Вкупната потрошувачка на вода на уредите, според табелата погоре, ќе биде 0.1 + 0.3 + 0.12 = 0.52 l / s или 0.00052 m3 / s.
2. Пресечната површина на цевката е 3.14159265 x 0.0075 m ^ 2 = 0.000176714865625 м2.
3. Брзина на проток во метри во секунда е 0.00052 / 0.000176714865625 = 2.96.

За референца, даваме некои вредности на брзината на водата во цевките за различни цели.

Корисно: проток до 1,5 m / s се смета за удобно и не предизвикува забрзување на абразивната ерозија на ѕидовите на гасоводот. Привремено зголемување на брзината до 2,5 m / s е прифатливо.

Дијаметар и притисок

Друг интересен аспект на однесувањето на течност во цевката е односот помеѓу брзината на проток и статичкиот притисок во него. Таа е опишана со Законот Бернули: статичкиот притисок е обратно пропорционален на брзината на протокот.

Практичната примена на овој закон е отелотворена во многу современи механизми.

Еве само неколку примери:

• Пневматскиот пиштол за распрскување функционира токму поради релаксацијата создадена во воздушниот млаз, кој буквално ја зацврстува бојата од резервоарот и го претвора во пренослив аеросол на бојата на површината.
• Во единицата на лифтот на куќа поврзана со грејната мрежа, вакуумот во млазот на вода создаден од млазницата од цевководот на напојување се влече низ вшмукачкиот дел од водата од враќањето во повторениот циклус на циркулација.

Заклучок

Се надеваме дека читателот не наш мала екскурзија во основите на физиката, геометријата и хидродинамиката премногу заморен. Како и обично, дополнителни дополнителни информации можат да се најдат во видеото во овој напис (погледнете и Оџаци: Инсталација и одржување).

Успеси!