Давление в трубе формула: Как вычислить давление в трубе

Содержание

Гидравлический расчет простых трубопроводов

6.5. Гидравлический удар

Гидравлическим ударом называется резкое повышение давления, возникающее в напорном трубопроводе при
внезапном торможении потока рабочей жидкости. Этот процесс является очень быстротечным и характеризуется
чередованием резких повышений и понижений давления, которое связано с упругими деформациями жидкости и
стенок трубопровода. Гидравлический удар чаще всего возникает при резком открытии или закрытии крана или
другого устройства, управляемого потоком.

Пусть в конце трубы, по которой движется жидкость со скоростью υ0, произведено
мгновенное закрытие крана (рис. 6.10, а).

Рис. 6.10. Стадии гидравлического удара

При этом скорость частиц, натолкнувшихся на кран, будет погашена, а их кинетическая энергия перейдет в
работу деформации стенок трубы и жидкости. При этом стенки трубы растягиваются, а жидкость сжимается в
соответствии с увеличением давления на величину ΔPуд, которое называется
ударным. Область (сечение n — n), в которой происходит увеличение давления, называется ударной волной.
Ударная волна распространяется вправо со скоростью c, называемой скоростью ударной волны.

Когда ударная волна переместится до резервуара, жидкость окажется остановленной и сжатой во всей трубе,
а стенки трубы — растянутыми. Ударное повышение давления распространится на всю длину трубы (рис. 6.10, б).

Далее под действием перепада давления ΔPуд частицы жидкости устремятся
из трубы в резервуар, причем это течение начнется с сечения, непосредственно прилегающего к резервуару. Теперь
сечение n-n перемещается обратно к крану с той же скоростью c, оставляя за собой выровненное
давление P0 (рис. 6.10, в).

Жидкость и стенки трубы предполагаются упругими, поэтому они возвращаются к прежнему состоянию,
соответствующему давлению P0. Работа деформации полностью переходит в кинетическую энергию,
и жидкость в трубе приобретает первоначальную скорость υ0, но направленную теперь
в противоположную теперь сторону.

С этой скоростью весь объем жидкости стремится оторваться от крана, в результате возникает отрицательная
ударная волна под давлением P0 — ΔPуд, которая
направляется от крана к резервуару со скоростью c, оставляя за собой сжавшиеся стенки трубы и
расширившуюся жидкость, что обусловлено снижением давления (рис. 6.10, д). Кинетическая энергия жидкости
вновь переходит в работу деформаций, но противоположного знака.

Состояние трубы в момент прихода отрицательной ударной волны к резервуару показано на рис. 6.10, е. Так же
как и для случая, изображенного на рис. 6.10, б, оно не является равновесным. На рис. 6.10, ж, показан процесс
выравнивания давления в трубе и резервуаре, сопровождающийся возникновением движения жидкости со
скоростью υ0.

Очевидно, что как только отраженная от резервуара ударная волна под давлением ΔP
уд
достигнет крана, возникнет ситуация, уже имевшая место в момент закрытия крана. Весь цикл
гидравлического удара повторится.

Протекание гидравлического удара во времени иллюстрируется диаграммой, представленной на рис. 6.11, а и б.

Штриховыми линиями показано теоретическое изменение давления у крана в точке А, а сплошной
действительный вид картины изменения давления по времени (рис. 6.11, а). При этом затухание колебаний
давления происходит за счет потерь энергии жидкости на преодоление сил трения и ухода энергии в резервуар.

Если давление P0 невелико (P0 P
уд
), то картина изменения амплитуды давления получается несколько иная, примерно такая, как
показано на рис. 6.11, б.

Рис. 6.11. Изменение давления по времени у крана

Повышение давления при гидравлическом ударе можно определить по формуле

ΔPуд = ρυ0c

Данное выражение носит название формулы Жуковского. В нем скорость распространения ударной волны c
определится по формуле:

где r — радиус трубопровода;
E — модуль упругости материала трубы;
δ — толщина стенки трубопровода;
K — объемный модуль упругости (см. п.1.3)

Если предположить, что труба имеет абсолютно жесткие стенки, т.е. E = , то скорость
ударной волны определится из выражения

Для воды эта скорость равна 1435 м/с, для бензина 1116 м/с, для масла 1200 — 1400 м/с.

6.6. Изменение пропускной способности трубопроводов в процессе их
эксплуатации

При проектировании напорных трубопроводов следует учитывать, что их пропускная способность в период
эксплуатации снижается (например, для водопроводных труб до 50% и даже ниже). Вследствие коррозии и
образования отложений в трубах (инкрустации), шероховатость труб увеличивается. Это можно оценить по
формуле:

kt = k0 + αt

где k0 — абсолютная шероховатость для новых труб, (мм),
kt — шероховатость через t лет эксплуатации,
α — коэффициент характеризующий быстроту возрастания шероховатости (мм/год).

Таблица 6.1

Проверить себя ( Тест )

Наверх страницы

калькулятор, формула и таблица СНИП 2.04.01-85


На чтение 7 мин.
Обновлено

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход.

Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять расчет пропускной способности трубы в зависимости от ее диаметра рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода. Полученные данные определяют ключевые параметры не только домашней, но и промышленной магистрали. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора

Чтобы правильно посчитать, необходимо обратить внимание, что 1кгс/см2 = 1 атмосфере; 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм; 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д. Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)

Введите параметры для расчёта:

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

  1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

фото - Скорость потока воды в трубопроводе

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера. Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Внешний объем трубного сортамента (мм)

Примерное количество воды, которое получают в литрах за минуту

Примерное количество воды, исчисляемое в м3 за час

20

15

0,9

25

30

1,8

32

50

3

40

80

4,8

50

120

7,2

63

190

11,4

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V

В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами.  d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.

фото: водоснабжения питается от водонапорной башни

Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления. Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.

фото: внутренний просвет водопроводной трубы

А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться  после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Видео – как посчитать расход воды

Расход воды через трубу при заданном давлении

Содержание статьи

Основная задача расчёта объёма потребления воды в трубе по её сечению (диаметру) – это подобрать трубы так, чтобы водорасход не был слишком большой, а напор оставался хороший. При этом необходимо учесть:

Что бы расчитать расход, необходимо знать ее диаметр

  • диаметры (ДУ внутреннего сечения),
  • потери напора на рассчитываемом участке,
  • скорость гидропотока,
  • максимальное давление,
  • влияние поворотов и затворов в системе,
  • материал (характеристики стенок трубопровода) и длину и т.д..

Подбор диаметра трубы по расходу воды с помощью таблицы считается более простым, но менее точным способом, чем измерение и расчёт по давлению, скорости воды и прочим параметрам в трубопроводе, сделанный по месту.

Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам

Для определения расчётного максимального расхода воды через трубу приводится таблица для 9 самых распространённых диаметров при различных показателях давления.

Что бы расчитать расход, необходимо знать ее диаметр

Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер. Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока. Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.

Изменение характеристик проходимости крана с помощью регуляторов водорасхода, экономителей, аналогичных WaterSave (http://water-save.com/), в таблицах не фиксируются и при расчёте расхода воды на (по) трубе, как правило, не учитываются.

Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода

С помощью нижеприведённых формул можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода воды.

Что бы рассчитать расход, необходимо знать ее диаметр

В данной формуле водорасхода:

  • под q принимается расход в л/с,
  • V –  определяет скорость гидропотока в м/с,
  • d – внутреннее сечение (диаметр в см).

Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.

Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:

Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость

Для вычисления необходимо дополнительно установить:

  • длину трубопровода (L),
  • коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
  • вязкость жидкости (ρ).

Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой. 

Расчёт расхода воды через трубу с учётом падения давления можно проводить с помощью онлайн-калькуляторов

Для технического обоснования также строят графики зависимости эксплуатационных и капитальных затрат с определением оптимального значения D, которое устанавливается в точке пересечения кривых эксплуатационных и капитальных затрат.

Расчёт расхода воды через трубу с учётом падения давления можно проводить с помощью онлайн-калькуляторов (например: http://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda.html). Для гидравлического расчёта, как и в формуле, нужно учесть коэффициент потерь, что предполагает выбор:

  1. способа расчёта сопротивления,
  2. материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии,
  3. внутреннего диаметры,
  4. длины участка,
  5. падения напора на каждый метр трубопровода.

В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:

  • новые или не новые с битумным покрытием или без внутреннего защитного покрытия,
  • с внешним пластиковым или полимерцементным покрытием,
  • с внешним цементно-песчаным покрытием, нанесённым разными методами и др.

Читайте далее

Оставьте комментарий и вступите в дискуссию

Падение напора в трубопроводе. Энциклопедия сантехника гидравлический расчет на потерю напора или как рассчитать потери давления в трубе

Пропускная способность трубы для воды – один из базовых параметров для расчета и проектирования трубопроводных систем, предназначенных для транспортировки горячей или холодной воды в системе водоснабжения, отопления и водоотведения. Она представляет собой метрическую величину, показывающую, сколько воды может протечь по трубе за заданный промежуток времени.

Основным показателем, от которого зависит пропускная способность трубы, является ее диаметр: чем он больше, тем соответственно больше воды может пройти через нее за секунду, минуту или час. Вторым по значимости параметром, влияющим на количество и скорость прохождения воды – это давление рабочей среды: оно также прямо пропорционально пропускной способности трубопровода.

Какие еще показатели определяют пропускную способность трубопровода?

Два эти базовые параметры – основные, но не единственные величины, от которых зависит пропускная способность. Учитываются и другие прямые и косвенные условия, которые влияют или могут потенциально влиять на скорость прохождения рабочей среды по трубе. Например, материал, из которого изготовлена труба, а также характер, температура и качество рабочей среды также влияют на то, сколько воды может пройти по трубе за определенный промежуток времени.

Некоторые из них являются устойчивыми показателями, а другие учитываются в зависимости от срока и продолжительности эксплуатации трубопровода. Например, если речь идет о пластиковом трубопроводе, то скорость и количество прохождения воды остается постоянной в течение всего срока эксплуатации. Но для металлических труб, по которым протекает вода, этот показатель со временем снижается по ряду объективных причин.

Как материал трубы влияет на ее пропускную способность?

Во-первых, коррозийные процессы, которые всегда происходят в металлических трубопроводах, способствуют образованию стойкого налета ржавчины, который уменьшает диаметр трубы. Во-вторых, плохое качество воды, особенно в системе отопления, также существенно влияет на поток воды, его скорость и объем.

В горячей воде в центральных системах отопления содержится большое количество нерастворимых примесей, которые имеют свойства оседать на поверхности трубы. Со временем это приводит к появлению твердого осадка солей жесткости, которые быстро уменьшают просвет трубопровода и уменьшают пропускную способность труб (примеры быстрого зарастания труб вы могли часто видеть на фото в Интернете).

Длина контура и другие показатели, которые нужно учитывать при расчете

Еще один важный пункт, который следует учитывать при расчете пропускной способности трубы – длина контура и количество фасонных изделий (муфт, запорных кранов, фланцевых деталей) и других препятствий на пути у рабочей среды. В зависимости от количества углов и изгибов, которые преодолевает вода на пути к выходу, пропускная способность трубопровода также имеет свойство увеличиваться или уменьшаться. Непосредственно длина трубопровода также оказывает влияние на этот базовый параметр: чем дольше рабочая среда движется по трубам, тем ниже давление воды и, соответственно, ниже пропускная способность.

Как рассчитывается пропускная способность труб сегодня?

Все эти значения могут быть правильно использованы во время

Расчет диаметра трубопровода по расходу, зависимость расхода от давления

Расчет диаметра трубопровода по расходуДля того чтобы правильно смонтировать конструкцию водопровода, начиная разработку и планирование системы, необходимо рассчитать расход воды через трубу.

От полученных данных зависят основные параметры домашнего водовода.

В этой статье читатели смогут познакомиться с основными методиками, которые помогут им самостоятельно выполнить расчет своей водопроводной системы.

Как рассчитать необходимый диаметр трубы

Цель расчета диаметра трубопровода по расходу: Определение диаметра и сечения трубопровода на основе данных о расходе и скорости продольного перемещения воды.

Выполнить такой расчет достаточно сложно. Нужно учесть очень много нюансов, связанных с техническими и экономическими данными. Эти параметры взаимосвязаны между собой. Диаметр трубопровода зависит от вида жидкости, которая будет по нему перекачиваться.

Если увеличить скорость движения потока можно уменьшить диаметр трубы. Автоматически снизится материалоемкость. Смонтировать такую систему будет намного проще, упадет стоимость работ.

Однако увеличение движения потока вызовет потери напора, которые требуют создание дополнительной энергии, для перекачки. Если очень сильно ее уменьшить, могут появиться нежелательные последствия.

С помощью формул ниже можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода жидкости.

Когда выполняется проектирование трубопровода, в большинстве случаев, сразу задается величина расхода воды. Неизвестными остаются две величины:

  •  Диаметр трубы;
  • Скорость потока.

Сделать полностью технико-экономический расчет очень сложно. Для этого нужны соответствующие инженерные знания и много времени. Чтобы облегчить такую задачу при расчете нужного диаметра трубы, пользуются справочными материалами. В них даются значения наилучшей скорости потока, полученные опытным путем.

Расчет необходимого диаметра трубы

Итоговая расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода выглядит следующим образом:

d = √(4Q/Πw)
Q – расход перекачиваемой жидкости, м3/с
d – диаметр трубопровода, м
w – скорость потока, м/с

Подходящая скорость жидкости, в зависимости от вида трубопровода

Прежде всего учитываются минимальные затраты, без которых невозможно перекачивать жидкость. Кроме того, обязательно рассматривается стоимость трубопровода.

При расчете, нужно всегда помнить об ограничениях скорости двигающейся среды. В некоторых случаях, размер магистрального трубопровода должен отвечать требованиям, заложенным в технологический процесс.

На габариты трубопровода влияют также возможные скачки давления.

Когда делаются предварительные расчеты, изменение давление в расчет не берется. За основу проектирования технологического трубопровода берется допустимая скорость.

Когда в проектируемом трубопроводе существуют изменения направления движения, поверхность трубы начинает испытывать большое давление, направленное перпендикулярно движению потока.

Такое увеличение связано с несколькими показателями:

  • Скорость жидкости;
  • Плотность;
  • Исходное давление (напор).

Причем скорость всегда находится в обратной пропорции к диаметру трубы. Именно поэтому для высокоскоростных жидкостей требуется правильный выбор конфигурации, грамотный подбор габаритов трубопровода.

К примеру, если перекачивается серная кислота, значение скорости ограничивается до величины, которая не станет причиной появления эрозия на стенках трубных колен. В результате структура трубы никогда не будет нарушена.

Скорость воды в трубопроводе формула

Объёмный расход V (60м³/час или 60/3600м³/сек) рассчитывается как произведение скорости потока w на поперечное сечение трубы S (а поперечное сечение в свою очередь считается как S=3.14 d²/4): V = 3.14 w d²/4. Отсюда получаем w = 4V/(3.14 d²). Не забудьте перевести диаметр из миллиметров в метры, то есть диаметр будет 0.159 м.

Формула расхода воды

В общем случае методология измерения расхода воды в реках и трубопроводах основана на упрощённой форме уравнения непрерывности, для несжимаемых жидкостей:

Расход воды через трубу таблица

Расход через трубу

Зависимость расхода от давления

Нет такой зависимости расхода жидкости от давления, а есть — от перепада давления. Формула выводится просто. Имеется общепринятое уравнение перепада давления при течении жидкости в трубе Δp = (λL/d) ρw²/2, λ — коэффициент трения (ищется в зависимости от скорости и диаметра трубы по графикам или соответствующим формулам), L — длина трубы, d — ее диаметр, ρ -плотность жидкости, w — скорость. С другой стороны, есть определение расхода G = ρwπd²/4. Выражаем из этой формулы скорость, подставляем ее в первое уравнение и находим зависимость расхода G = π SQRT(Δp d^5/λ/L)/4, SQRT — квадратный корень.

Коэффициент трения ищется подбором. Вначале задаете от фонаря некоторое значение скорости жидкости и определяете число Рейнольдса Re=ρwd/μ, где μ — динамическая вязкость жидкости (не путайте с кинематической вязкостью, это разные вещи). По Рейнольдсу ищете значения коэффициента трения λ = 64/Re для ламинарного режима и λ = 1/(1.82 lgRe — 1.64)² для турбулентного (здесь lg — десятичный логарифм). И берете то значение, которое выше. После того, как найдете расход жидкости и скорость, надо будет повторить весь расчет заново с новым коэффициентом трения. И такой перерасчет повторяете до тех пор, пока задаваемое для определения коэффициента трения значение скорости не совпадет до некоторой погрешности с тем значением, что вы найдете из расчета.

Похожие статьи:

Т. Движение жидкостей — PhysBook

Зависимость давления жидкости от скорости ее течения

В предыдущих параграфах были рассмотрены законы равновесия жидкостей и газов. Теперь рассмотрим некоторые явления, связанные с их движением.

Движение жидкости называют течением, а совокупность частиц движущейся жидкости потоком. При описании движения жидкости определяют скорости, с которыми частицы жидкости проходят через данную точку пространства. Если в каждой точке пространства, заполненного движущейся жидкостью, скорость не изменяется со временем, то такое движение называется установившимся, или стационарным. При стационарном течении любая частица жидкости проходит через данную точку пространства с одним и тем же значением скорости. Мы будем рассматривать только стационарное течение идеальной несжимаемой жидкости. Идеальной называют жидкость, в которой отсутствуют силы трения.

Как известно, неподвижная жидкость в сосуде, согласно закону Паскаля, передает внешнее давление ко всем точкам жидкости без изменения. Но когда жидкость течет без трения по трубе переменного поперечного сечения, давление в разных местах трубы неодинаково. Оценить распределение давлений в трубе, по которой течет жидкость, можно с помощью установки, схематически изображенной на рисунке 1. Вдоль трубы впаивают вертикальные открытые трубки-манометры. Если жидкость в трубе находится под давлением, то в манометрической трубке жидкость поднимается на некоторую высоту, зависящую от давления в данном месте трубы. Опыт показывает, что в узких местах трубы высота столбика жидкости меньше, чем в широких. Это значит, что в этих узких местах давление меньше. Чем это объясняется?

Рис. 1

Предположим, что несжимаемая жидкость течет по горизонтальной трубе с переменным сечением (рис. 1). Выделим мысленно несколько сечений в трубе, площади которых обозначим S1 и S2. При стационар ном течении через любое поперечное сечение трубы за равные промежутки времени переносятся одинаковые объемы жидкости.

Пусть υ1 — скорость жидкости через сечение S1, υ2 — скорость жидкости через сечение S2. За время Δt объемы жидкостей, протекающих через эти сечения, будут равны:

\(~\begin{matrix} \Delta V_1 = l_1S_1 = \upsilon_1 \Delta t_1 \cdot S_1 ; \\ \Delta V_2 = l_2S_2 = \upsilon_2 \Delta t_2 \cdot S_2 . \end{matrix}\)

Так как жидкость несжимаема, то ΔV1 = ΔV2. Следовательно, υ1S1 = υ2S2 или υS = const для несжимаемой жидкости. Это соотношение называется уравнением неразрывности.

Из этого уравнения \(~\frac{\upsilon_1}{\upsilon_2} = \frac{S_2}{S_1}\) , т.е. скорости жидкости в двух любых сечениях обратно пропорциональны площадям сечений. Это значит, что частицы жидкости при переходе из широкой части трубы в узкую ускоряются. Следовательно, на жидкость, поступающую в более узкую часть трубы, действует со стороны жидкости, еще находящейся в широкой части трубы, некоторая сила. Такая сила может возникнуть только за счет разности давлений в различных частях жидкости. Так как сила направлена в сторону узкой части трубы, то в широком участке трубы давление должно быть больше, чем в узком. Учитывая уравнение неразрывности, можно сделать вывод: при стационарном течении жидкости давление меньше в тех местах, где больше скорость течения, и, наоборот, больше в тех местах, где скорость течения меньше.

К этому выводу впервые пришел Д. Бернулли, поэтому данный закон называют законом Бернулли.

Применение закона сохранения энергии к потоку движущейся жидкости позволяет получить уравнение, выражающее закон Бернулли (приводим без вывода)\[~p_1 + \frac{\rho \upsilon^2_1}{2} = p_2 + \frac{\rho \upsilon^2_2}{2}\] — уравнение Бернулли для горизонтальной трубки.

Здесь p1 и p2 — статические давления, ρ — плотность жидкости. Статическое давление равно отношению силы давления одной части жидкости на другую к площади соприкосновения, когда скорость их относительного движения равна нулю. Такое давление измерил бы манометр, движущийся вместе с потоком. Неподвижная монометрическая трубка с отверстием, обращенным навстречу потоку, измерит давление \(~p = p_1 + \frac{\rho \upsilon^2_1}{2}\).

Слагаемые \(~\frac{\rho \upsilon^2_1}{2}\) и \(~\frac{\rho \upsilon^2_2}{2}\) имеют, с одной стороны, размерность давления, с другой — размерность объемной плотности энергии, т. е. энергии, приходящейся на единицу объема. Действительно, \(~W_k = \frac{m \upsilon^2}{2}\), масса жидкости m = ρV. Если V = 1 м3, то \(~W_k = \frac{\rho \upsilon^2}{2}\). Поэтому \(~\frac{\rho \upsilon^2}{2}\) — называют динамическим давлением. Это кинетическая энергия потока в единичном объеме жидкости (объемная плотность энергии).

Если трубка не горизонтальная, то надо учитывать и гидростатическое давление жидкости. Уравнение Бернулли будет иметь вид:

\(~p_1 + \rho gh_1 + \frac{\rho \upsilon^2_1}{2} = p_2 + \rho gh_2 + \frac{\rho \upsilon^2_2}{2},\)

где h1 и h2 — высоты, на которых находятся сечения S1 и S2.

Закон Бернулли лежит в основе принципа действия многих технических устройств и приборов: водоструйного насоса, пульверизатора, форсунки карбюратора. Закон Бернулли позволяет объяснить возникновение подъемной силы крыла самолета.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 106-108.

Формула, теория и уравнения для расчета падения давления в трубе

Pipe Pressure Drop Calculator
Когда жидкость течет по трубе, возникает падение давления из-за сопротивления потоку. Также может наблюдаться прирост / потеря давления из-за изменения высоты между началом и концом трубы. Этот общий перепад давления в трубе связан с рядом факторов:

  • Трение между жидкостью и стенкой трубы
  • Трение между соседними слоями самой жидкости
  • Потери на трение при прохождении жидкости через фитинги, изгибы, клапаны или компоненты трубопровода
  • Потеря давления из-за изменения высоты жидкости (если труба не горизонтальна)
  • Прирост давления из-за любого напора жидкости, добавляемого насосом

Расчет падения давления в трубе

Чтобы вычислить потерю давления в трубе, необходимо вычислить падение давления, обычно в напоре жидкости, для каждого из элементов, вызывающих изменение давления.Однако для расчета потерь на трение, например, в трубе, необходимо вычислить коэффициент трения, который будет использоваться в уравнении Дарси-Вайсбаха, которое определяет общие потери на трение.

Friction Factor
Сам коэффициент трения зависит от внутреннего диаметра трубы, внутренней шероховатости трубы и числа Рейнольдса, которое, в свою очередь, рассчитывается на основе вязкости жидкости, плотности жидкости, скорости жидкости и внутреннего диаметра трубы.

Таким образом, для расчета общих потерь на трение необходимо выполнить ряд дополнительных расчетов.Работая в обратном направлении, мы должны знать плотность и вязкость жидкости, диаметр трубы и свойства шероховатости, вычислить число Рейнольдса, использовать его для расчета коэффициента трения с использованием уравнения Колебрука-Уайта и, наконец, ввести коэффициент трения в коэффициент Дарси. Уравнение Вайсбаха для расчета потерь на трение в трубе.

После расчета потерь на трение в трубе нам необходимо рассмотреть возможные потери в фитингах, изменение высоты и любой добавленный напор насоса.Суммирование этих потерь / прибылей даст нам общее падение давления в трубе. В следующих разделах каждый расчет рассматривается по очереди.

Расчет потерь на трение труб

Теперь нам нужно рассчитать каждый из элементов, необходимых для определения потерь на трение в трубе. Ссылки в следующем списке предоставляют более подробную информацию о каждом конкретном расчете:

Pipe Friction Loss Calculations

Наше программное обеспечение Pipe Flow автоматически рассчитывает потери на трение в трубах с использованием уравнения Дарси-Вайсбаха, поскольку это наиболее точный метод расчета для несжимаемых жидкостей, и он также признан в отрасли точным для сжимаемого потока при соблюдении определенных условий.

Расчет потерь в трубной арматуре

Потери энергии из-за клапанов, фитингов и изгибов вызваны некоторым локальным нарушением потока. Рассеяние потерянной энергии происходит на конечном, но не обязательно коротком участке трубопровода, однако для гидравлических расчетов принято учитывать всю сумму этих потерь в месте нахождения устройства.

Для трубопроводных систем с относительно длинными трубами часто бывает так, что потери в фитингах будут незначительными по сравнению с общей потерей давления в трубе.Однако некоторые местные потери, например, вызванные частично открытым клапаном, часто бывают очень значительными и никогда не могут быть названы незначительными потерями, и их всегда следует учитывать.

Потери, создаваемые конкретным трубопроводным фитингом, измеряются с использованием реальных экспериментальных данных, а затем анализируются для определения K-фактора (местного коэффициента потерь), который можно использовать для расчета потерь фитинга, поскольку он изменяется в зависимости от скорости проходящей жидкости. через это.

Наши программы для измерения расхода в трубах позволяют легко автоматически включать потери в фитингах и другие локальные потери в расчет падения давления, поскольку они поставляются с предварительно загруженной базой данных по фитингам, которая содержит множество отраслевых стандартных коэффициентов K для различных клапанов и фитингов различных размеров. ,
Pipe Fitting friction Coefficients and K Factors
Все, что нужно сделать пользователю, — это выбрать соответствующий фитинг или клапан, а затем выбрать «Сохранить», чтобы добавить его к трубе и включить его в расчет потери давления в трубе.

По этой ссылке можно получить дополнительную информацию о коэффициентах K фитинга и уравнении потерь в фитингах.

Расчет потерь компонентов труб

Часто существует множество различных типов компонентов, которые необходимо моделировать в системе трубопроводов, например, теплообменник или чиллер.Некоторые компоненты могут создавать известную фиксированную потерю давления, однако более вероятно, что падение давления будет изменяться в зависимости от скорости потока, проходящего через компонент.

Большинство производителей предоставляют кривую производительности компонентов, которая описывает характеристики потока по сравнению с потерями напора их продукта. Эти данные затем используются для расчета потери давления, вызванной компонентом для заданного расхода, но сама скорость потока также будет зависеть от потери давления после компонента, поэтому очень сложно смоделировать характеристики потери напора компонента без использование соответствующего программного обеспечения, такого как Pipe Flow Expert.

Потеря давления из-за изменения отметки

Расход в восходящей трубе

Если начальная отметка трубы ниже, чем конечная отметка, то помимо трения и других потерь будет дополнительная потеря давления, вызванная повышением отметки, которая, измеренная в напоре жидкости, просто эквивалентна повышению отметки.

то есть на более высоком уровне жидкости добавляется меньшее давление из-за уменьшения глубины и веса жидкости выше этой точки.

Расход в падающей трубе

Если начальная отметка трубы выше, чем конечная отметка, то, наряду с трением и другими потерями, будет дополнительный прирост давления, вызванный понижением отметки, которое, измеренное в напоре жидкости, просто эквивалентно понижению отметки.

то есть при более низкой отметке жидкости добавляется большее давление из-за увеличения глубины и веса жидкости выше этой точки.

Энергетические и гидравлические марки

Высота жидкости в трубе вместе с давлением в трубе в определенной точке и скоростным напором жидкости может быть суммирована для расчета так называемой линии оценки энергии.

График гидравлического уклона может быть рассчитан путем вычитания скоростного напора жидкости из EGL (линия энергетического уклона) или просто путем суммирования только подъема жидкости и давления в трубе в этой точке.

Расчет напора насоса

Внутри трубопроводной системы часто находится насос, который добавляет дополнительное давление (известное как «напор насоса») для преодоления потерь на трение и других сопротивлений. Производительность насоса обычно предоставляется производителем в виде кривой производительности насоса, которая представляет собой график зависимости расхода от напора, создаваемого насосом для диапазона значений расхода.
Example Pump Curve showing flow versus head operating point

Поскольку напор, создаваемый насосом, зависит от расхода, определение рабочей точки на кривой производительности насоса не всегда является легкой задачей. Если вы угадываете расход, а затем рассчитываете добавленный напор насоса, это, в свою очередь, повлияет на перепад давления в трубе, что само по себе фактически влияет на скорость потока, который может возникнуть.

Конечно, если вы используете наше программное обеспечение Pipe Flow Expert, оно найдет для вас точную рабочую точку на кривой насоса, гарантируя, что потоки и давления сбалансированы по всей вашей системе, чтобы дать точное решение для вашей конструкции трубопровода.

Как бы вы ни рассчитали напор насоса, добавленный в трубе, этот дополнительный напор жидкости необходимо добавить обратно к любому перепаду давления, которое произошло в трубе.

Расчет общего падения давления в трубе

Следовательно, давление на конце рассматриваемой трубы определяется следующим уравнением (где все значения указаны в м напора жидкости):

P [конец] = P [начало] — Потери на трение — Потери в фитингах — Потери в компонентах + Высота [начало-конец] + Напор насоса

где


P [end] = Давление на конце трубы

P [начало] = Давление в начале трубы

Отметка [начало-конец] = (Отметка в начале трубы) — (Высота в конце трубы)

Напор = 0, если насос отсутствует

Следовательно, перепад давления или, скорее, перепад давления dP (это может быть прирост) между началом и концом трубы определяется следующим уравнением:

dP = потери на трение + потери в фитингах + потери в компонентах — высота [начало-конец] — напор насоса

где


P [end] = Давление на конце трубы

P [начало] = Давление в начале трубы

Отметка [начало-конец] = (Отметка в начале трубы) — (Высота в конце трубы)

Напор = 0, если насос отсутствует

Примечание. DP обычно указывается как положительное значение, относящееся к падению давления.Отрицательное значение указывает на усиление давления.

,

Калькулятор формул Барлоу — Допустимое давление внутри трубы

Формула

Барлоу — это расчет, используемый для отображения взаимосвязи между внутренним давлением, допустимым напряжением (также известным как кольцевое напряжение), номинальной толщиной и диаметром. Это помогает определить максимальное давление, которое труба может выдержать.

Формула выражается как P = 2St / D , где:

п.
давление, фунт / кв. Дюйм изб.
т
номинальная толщина стенки в дюймах (т.е.е. .375)
D
Внешний диаметр в дюймах
S
Допустимое напряжение в фунтах на квадратный дюйм, которое зависит от давления, определяемого с использованием предела текучести или растяжения, в зависимости от того, что пытаются определить

В частности, по формуле Барлоу можно определить:

  • Внутреннее давление при минимальной текучести:
    S = SMYS — минимальная текучесть для марки трубы
  • Предельное давление разрыва:
    S = SMTS — минимальная прочность на разрыв для трубы марки
  • Максимально допустимое рабочее давление:
    S = SMYS — уменьшено на расчетный коэффициент
  • Гидростатическое испытательное давление мельницы:
    S = SMYS — уменьшено на расчетный коэффициент в зависимости от наружного диаметра и марки

Хотя этот калькулятор полезен при планировании проекта трубопровода, мы рекомендуем вам связаться с нами, если вам потребуется дополнительная информация или у вас есть необычные или специальные приложения.

Введите только 3 числовых значения.

График внутреннего разрывного давления

ГРАФИК 5S ГРАФИК 10S ГРАФИК 40S ГРАФИК 80S
Номинальный I.P.S.
(дюймы)
Номинальный внешний диаметр
(дюйм)
Стенка
(дюйм)
Давление
(фунт / дюйм)
Стенка
(дюйм)
Давление
(фунт / дюйм)
Стенка
(дюйм.)
Давление
(фунт / кв. Дюйм)
Стенка
(дюйм)
Давление
(фунт / кв. Дюйм)
1/8 0,405 0,049 18150 0,068 25175 0,095 35175
1/4 0,54 0,065 18050 0.088 24450 0,119 33050
3/8 0,675 0,065 14450 0,091 20225 0,126 28000
1/2 0,84 0,065 11600 0,083 14825 0.109 19475 0,147 26250
3/4 1,05 0,065 9275 0,083 11850 0,113 16150 154 2200
1 1,315 0,065 7425 0,109 12450 0.133 15175 0,179 20425
1 1/4 1,66 0,065 5875 0,109 9850 0,14 12650 0,191 17250
1 1/2 1,9 0,065 5125 0,109 8600 0.145 11450 0,2 15800
2 2,375 0,065 4100 0,109 6875 0,154 9750 0,218 13775
2 1/2 2,875 0,083 4325 0,12 6250 0.203 10600 0,276 14400
3 3,5 0,083 3550 0,12 5150 0,216 9250
3 1/2 4 0,083 3100 0,12 4500 0.226 8475
4 4,5 0,083 2750 0,12 4000 0,237 7900
5 5,563 0,109 2950 0,134 3625 0,258 6950
6 6.625 0,109 2475 0,134 3050 0,28 6350
8 8,625 0,109 1900 0,148 2575 322 5600
10 1,75 0.134 1875 0,165 2300 0,365 5100
12 12,75 0,156 1825 0,18 2125 0,375 4400
14 14 0,156 1675 0.188 2025
16 16 0,165 1550 0,188 1775
18 18 0,165 1375 0,188 1575
20 20 0.188 1400 0,218 1625
24 24 0,218 1375 0,25 1550
30 30 0,25 1250 0.312 1550

* Давление разрыва рассчитано по формуле Барлоу: P = 2ST / D

S = 75000 фунтов на кв. Дюйм, напряжение волокна

T = номинальная стенка

D = номинальный наружный диаметр = внешний диаметр

I.P.S. = внутренний размер трубы

Скачать версию для печати

Часто задаваемые вопросы о формуле Барлоу

Что определяет формула Барлоу?

Формула

Барлоу — это уравнение, которое определяет соотношение внутреннего давления, допустимого напряжения, номинальной толщины и диаметра трубных изделий.

Для какого типа продукта используется калькулятор формулы Барлоу?

Калькулятор формул

Барлоу может использоваться для определения максимального давления в трубопроводе. Worldwide pipe предлагает линейные трубы для широкого круга отраслей.

Что такое напряжение обруча?

Напряжение кольца, также известное как допустимое напряжение, представляет собой напряжение в стенке трубы. Это окружная сила на единицу площади (фунт / кв. Дюйм) в стенке трубы, вызванная внутренним давлением.

Какова формула напряжения кольца для трубы?

Стандартное уравнение для кольцевого напряжения: H = PD м / 2t.В этом уравнении H — допустимое или кольцевое напряжение, P — давление, t — толщина трубы, а D — диаметр трубы.

  

,

Расчет потерь на трение труб

pipe friction loss through shear stress and turbulence
Потоку жидкости через трубу препятствуют вязкие напряжения сдвига внутри жидкости и турбулентность, возникающая вдоль внутренней стенки трубы, которая зависит от шероховатости материала трубы.

Это сопротивление называется трением в трубе и обычно измеряется в футах или метрах напора жидкости, поэтому его также называют потерей напора из-за трения трубы.

Потеря напора в трубе

На протяжении многих лет было проведено большое количество исследований, направленных на создание различных формул, позволяющих рассчитать потерю напора в трубе.Большая часть этой работы была разработана на основе экспериментальных данных.

На общую потерю напора в трубе влияет ряд факторов, в том числе вязкость жидкости,
размер внутреннего диаметра трубы, внутренняя шероховатость внутренней поверхности трубы, изменение
высота между концами трубы и длина трубы, по которой движется жидкость.

Клапаны и фитинги на трубе также способствуют возникновению общих потерь напора, однако они должны рассчитываться отдельно от потерь на трение стенки трубы, используя метод моделирования потерь в фитингах труб с коэффициентами k.

Формула Дарси Вайсбаха

Формула Дарси или уравнение Дарси-Вайсбаха, как его обычно называют, теперь принята как наиболее точная формула потерь на трение в трубе, и, хотя ее сложнее рассчитать и использовать, чем другие формулы потерь на трение, с появлением компьютеров она теперь стало стандартным уравнением для инженеров-гидротехников.

Вайсбах первым предложил соотношение, которое мы теперь знаем как уравнение Дарси-Вайсбаха или формула Дарси-Вейсбаха, для расчета потерь на трение в трубе.2 / 2g)

где:

hf = потеря напора (м)

f = коэффициент трения

L = длина трубопровода (м)

d = внутренний диаметр трубопровода (м)

v = скорость жидкости (м / с)

g = ускорение свободного падения (м / с²)

или:

hf = потеря напора (фут)

f = коэффициент трения

L = длина трубопровода (футы)

d = внутренний диаметр трубопровода (футы)

v = скорость жидкости (фут / с)

g = ускорение свободного падения (фут / с²)

Однако установление коэффициентов трения все еще оставалось нерешенным, и это действительно был вопрос, который
потребовалась дальнейшая работа для разработки решения, такого как решение, полученное по формуле Коулбрука-Уайта и данных, представленных в диаграмме Moody.

Диаграмма Moody

Диаграмма Moody Chart, наконец, предоставила метод определения точного коэффициента трения, и это побудило использовать уравнение Дарси-Вайсбаха, которое быстро стало методом выбора для инженеров-гидротехников.

Внедрение персонального компьютера с 1980-х годов сократило время
требуется для расчета коэффициента трения и потери напора в трубе. Это само по себе расширило использование формулы Дарси-Вайсбаха до такой степени, что большинство других уравнений больше не используются.

Формула Хазена-Уильямса

До появления персональных компьютеров формула Хазена-Вильямса была чрезвычайно популярна среди инженеров по трубопроводам из-за ее относительно простых расчетных свойств.

Однако результаты Хазена-Вильямса основаны на значении коэффициента трения C hw, который используется в формуле, и значение C может значительно варьироваться, примерно от 80 до 130 и выше, в зависимости от материала трубы, размера трубы. и скорость жидкости.4,8655)

где:

hf = потеря напора в футах водяного столба

L = длина трубы в футах

C = коэффициент трения

галлонов в минуту = галлоны в минуту (галлоны США, а не британские галлоны)

d = внутренний диаметр трубы в дюймах

Эмпирический характер коэффициента трения C hw означает, что формула Хазена-Вильямса не подходит для точного прогнозирования потери напора. Результаты по потерям на трение действительны только для жидкостей с кинематической вязкостью 1.13 сантистоксов, при скорости потока менее 10 футов в секунду и при диаметре трубы более 2 дюймов.

Примечания: Вода при температуре 60 ° F (15,5 ° C) имеет кинематическую вязкость 1,13 сантистокс.

Общие значения коэффициента трения C hw, используемые для целей проектирования:

Асбестоцемент 140

Латунная трубка 130

Труба чугунная 100

Бетонная труба 110

Медная трубка 130

Гофрированная стальная труба 60

Труба оцинкованная 120

Стеклянная трубка 130

Свинцовый трубопровод 130

Пластиковая труба 140

Труба ПВХ 150

Трубы гладкие общего назначения 140

Труба стальная 120

Трубы стальные клепаные 100

Трубка чугунная, покрытая гудроном 100

Жестяная трубка 130

Деревянный брус 110

Эти значения C hw обеспечивают некоторую поправку на изменения шероховатости внутренней поверхности трубы из-за точечной коррозии стенки трубы во время длительных периодов использования и накопления других отложений.

,Формула

Барлоу — внутреннее, допустимое и разрывное давление

Формула Барлоу используется для определения

  • внутреннего давления при минимальном выходе
  • предельное давление разрыва
  • максимальное допустимое давление

внутреннее давление при минимальном выходе

Формула Барлоу может быть используется для расчета « Внутреннее давление » при минимальном выходе

P y = 2 S y т / день o (1)

где

P y = внутреннее давление при минимальной текучести (psig, МПа)

S y = предел текучести (psi, МПа)

t = толщина стенки (дюйм, мм)

d o = внешний диаметр (дюймы, мм)

Примечание! — в кодах типа ASME B31.3 модифицированные версии формулы Барлоу, такие как формула Бордмана и формула Ламе, используются для расчета разрывного и допустимого давления и минимальной толщины стенки.

Пример — Внутреннее давление при минимальном выходе

Внутреннее давление для жидкостного трубопровода 8 дюймов с внешним диаметром 8,625 дюйма и толщиной стенки 0,5 дюйма с пределом текучести 30000 фунтов на кв. Дюйм можно рассчитать как

P y = 2 (30000 фунтов на кв. Дюйм) (0.5 дюймов) / (8,625 дюйма)

= 3478 фунтов на кв. Дюйм

Пример — полиэтиленовая труба из полиэтилена

Предел текучести полиэтиленовой трубы диаметром 110 мм составляет 22,1 МПа . Минимальная толщина стенки для давления 2 0 бар (2 МПа) может быть рассчитана путем перестановки ур. От 1 до

t = P y d o / (2 S y )

= (2 МПа) (110 мм) / (2 (22 ,1 МПа))

= 5 мм

Предельное давление разрыва

Формулу Барлоу можно использовать для расчета «предельного давления разрыва » при предельном (растягивающем) сопротивлении как

P t = 2 S т т / д o (2)

где

P t = предельное давление разрыва (фунт / кв. Дюйм)

S t = предел прочности (на разрыв) (psi)

Пример — предельное давление разрыва

Предельное давление для трубы, использованной в приведенном выше примере, с пределом прочности (на растяжение) 48000 psi можно рассчитать как

P t = 2 (48000 фунт / кв. дюйм) (0.5 дюймов) / (8,625 дюйма)

= 5565 фунтов на кв. Дюйм

Рабочее давление или максимально допустимое давление

Рабочее давление — это термин, используемый для описания максимально допустимого давления, которому труба может подвергаться во время эксплуатации. Формулу Барлоу можно использовать для расчета максимально допустимого давления с использованием расчетных коэффициентов:

P a = 2 S y F d F e F t t / d o (3)

, где

P a = максимально допустимое расчетное давление (фунт / кв. Дюйм)

S y = предел текучести (фунт / кв. Дюйм)

F d = расчетный коэффициент

F e = коэффициент продольного соединения

F t = коэффициент температурного снижения

Типичные конструктивные коэффициенты — F d
  • трубопроводы жидкости: 0.72
  • газопроводы — класс 1: 0,72
  • газопроводы — класс 2: 0.60
  • газопроводы — класс 3: 0,50
  • газопроводы — класс 4: 0,40
Пример — Максимально допустимое давление

«Максимально допустимое давление » для жидкостного трубопровода, используемого в приведенных выше примерах, с F d = 0,72, F e = 1 и F t = 1 — можно рассчитать как

P a = 2 (30000 psi) 0.72 1 1 (0,5 дюйма) / (8,625 дюйма)

= 2504 фунтов на кв. Дюйм

Формула Барлоу основана на идеальных условиях и комнатной температуре.

Давление испытания стана

«Давление испытания стана » относится к гидростатическому (водяному) давлению, приложенному к трубе на стане, чтобы гарантировать целостность тела трубы и сварного шва.

P т = 2 S т т / д o (4)

где

P т = испытательное давление (фунт / кв. Дюйм)

S t = указанный предел текучести материала — часто 60% от предела текучести (psi)

Толщина стенки

Формула Барлоу может быть полезна для расчета необходимой толщины стенки трубы, если рабочее давление, предел текучести и наружный диаметр трубы известен.Формула Барлоу изменена:

t мин = P i d o / (2 S y ) (5)

где

t min = минимальная толщина стенки (дюйм )

P i = Внутреннее давление в трубе (psi)

Пример — Минимальная толщина стенки

Минимальная толщина стенки для трубы с таким же внешним диаметром — из того же материала с тем же пределом текучести, что и в приведенных выше примерах — и при внутреннем давлении 6000 psi — можно рассчитать как

t = (6000 psi) (8.625 дюймов) / (2 (30000 фунтов на кв. Дюйм))

= 0,863 дюйма

Из таблицы — можно использовать трубу 8 дюймов Sch 160 с толщиной стенки 0,906 дюйма .

Прочность материала

Прочность материала определяется испытанием на растяжение, при котором измеряется сила растяжения и деформация испытываемого образца.

  • напряжение, которое вызывает остаточную деформацию 0,2%, называется пределом текучести
  • напряжение, вызывающее разрыв, называется пределом прочности или пределом прочности на растяжение

Типичная прочность некоторых распространенных материалов:

  • 1 фунт / дюйм (фунт / дюйм 2 ) = 6 894.8 Па (Н / м 2 ) = 6,895×10 -2 бар
  • 1 МПа = 10 6 Па

Калькулятор давления Барлоу

Калькулятор формул Барлоу можно использовать для оценки

  • внутреннее давление при минимальной текучести
  • предельное давление разрыва
  • максимально допустимое давление

Внешний диаметр (дюйм)

Толщина стенки (дюйм)

Предел текучести (фунт / кв. Дюйм)

предельное значение (растяжение) прочность (psi)

Общий проектный коэффициент

Калькулятор толщины стенки Барлоу

Калькулятор формулы Барлоу можно использовать для оценки минимальной толщины стенки трубы.

Внешний диаметр (дюйм, мм)

Предел текучести (фунт / кв. Дюйм, МПа)

Внутреннее давление (фунт / кв. Дюйм, мм)

Пример — Стандартная бесшовная и сварная труба A53 — Давление разрыва

Давление разрыва рассчитано по формуле Барлоу (2) для бесшовных и сварных стандартных труб A53 класса A с пределом прочности (на растяжение) 48000 psi . Размеры трубы — наружный диаметр и толщина стенки согласно ANSI B36.10.

  • 1 дюйм (дюйм) = 25,4 мм
  • 1 МПа = 10 3 кПа = 10 6 Па

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о