Падение напора в трубопроводе что это

Гидравлическое сопротивление

Гидравлическое сопротивление или гидравлические потери – это суммарные потери при движении жидкости по водопроводящим каналам. Их условно можно разделить на две категории:

Потери трения – возникают при движении жидкости в трубах, каналах или проточной части насоса.

Потери на вихреобразование – возникают при обтекании потоком жидкости различных элементов. Например, внезапное расширение трубы, внезапное сужение трубы, поворот, клапан и т. п. Такие потери принято называть местными гидравлическими сопротивлениями.

Содержание статьи

Коэффициент гидравлического сопротивления

Гидравлические потери выражают либо в потерях напора Δh в линейных единицах столба среды, либо в единицах давления ΔP:

где ρ — плотность среды, g — ускорение свободного падения.

В производственной практике перемещение жидкости в потоках связано с необходимостью преодолеть гидравлическое сопротивление трубы по длине потока, а также различные местные сопротивления:
Поворотов
Диафрагм
Задвижек
Вентилей
Кранов
Различных ответвлений и тому подобного

На преодоление местных сопротивлений затрачивается определенная часть энергии потока, которую часто называют потерей напора на местные сопротивления. Обычно эти потери выражают в долях скоростного напора, соответствующего средней скорости жидкости в трубопроводе до или после местного сопротивления.

Аналитически потери напора на местные гидравлические сопротивления выражаются в виде.

где ξ – коэффициент местного сопротивления (обычно определяется опытным путем).

Данные о значении коэффициентов различных местных сопротивлений приводятся в соответствующих справочниках, учебниках и различных пособиях по гидравлике в виде отдельных значений коэффициента гидравлического сопротивления, таблиц, эмпирических формул, диаграмм и т.д.

Исследование потерь энергии (потери напора насоса), обусловленных различными местными сопротивлениями, ведутся уже более ста лет. В результате экспериментальных исследований, проведенных в России и за рубежом в различное время, получено огромное количество данных, относящихся к разнообразнейшим местным сопротивлениям для конкретных задач. Что же касается теоретических исследований, то им пока поддаются только некоторые местные сопротивления.

В этой статье будут рассмотрены некоторые характерные местные сопротивления, часто встречающиеся на практике.

Местные гидравлические сопротивления

Как уже было написано выше, потери напора во многих случаях определяются опытным путем. При этом любое местное сопротивление похоже на сопротивление при внезапном расширении струи. Для этого имеется достаточно оснований, если учесть, что поведение потока в момент преодоления им любого местного сопротивления связано с расширением или сужением сечения.

Гидравлические потери на внезапное сужение трубы

Сопротивление при внезапном сужении трубы сопровождается образованием в месте сужения водоворотной области и уменьшения струи до размеров меньших, чем сечение малой трубы. Пройдя участок сужения, струя расширяется до размеров внутреннего сечения трубопровода. Значение коэффициента местного сопротивления при внезапном сужении трубы можно определить по формуле.

Значение коэффициента ξвн. суж от значения отношения (F2/F1)) можно найти в соответствующем справочнике по гидравлике.

Гидравлические потери при изменении направления трубопровода под некоторым углом

В этом случае вначале происходит сжатие, а затем расширение струи вследствие того, что в месте поворота поток по инерции как бы отжимается от стенок трубопровода. Коэффициент местного сопротивления в этом случае определяется по справочным таблицам или по формуле

ξ поворот = 0,946sin(α/2) + 2.047sin(α/2) 2

где α – угол поворота трубопровода.

Местные гидравлические сопротивления при входе в трубу

В частном случае вход в трубу может иметь острую или закругленную кромку входа. Труба, в которую входит жидкость, может быть расположена под некоторым углом α к горизонтали. Наконец, в сечении входа может стоять диафрагма, сужающая сечение. Но для всех этих случаев характерно начальное сжатие струи, а затем её расширение. Таким образом и местное сопротивление при входе в трубу может быть сведено к внезапному расширению струи.

Читайте также:
Окна со встроенными жалюзи

Если жидкость входит в цилиндрическую трубу с острой кромкой входа и труба наклонена к горизонту под углом α, то величину коэффициента местного сопротивления можно определить по формуле Вейсбаха:

ξвх = 0,505 + 0,303sin α + 0,223 sin α 2

Местные гидравлические сопротивления задвижки

На практике часто встречается задача расчета местных сопротивлений, создаваемых запорной арматурой, например, задвижками, вентилями, дросселями, кранами, клапанами и т.д. В этих случаях проточная часть, образуемая разными запорными приспособлениями, может иметь совершенно различные геометрические формы, но гидравлическая сущность течения при преодолении этих сопротивлений одинакова.

Гидравлическое сопротивление полностью открытой запорной арматуры равно

ξвентиля = от 2,9 до 4,5

Величины коэффициентов местных гидравлических сопротивлений для каждого вида запорной арматуры можно определить по справочникам.

Гидравлические потери диафрагмы

Процессы, происходящие в запорных устройствах, во многом похожи на процессы при истечении жидкости через диафрагмы, установленные в трубе. В этом случае также происходит сужение струи и последующее её расширение. Степень сужения и расширения струи зависит от ряда условий:
режима движения жидкости
отношения диаметров отверстия диафрагмы и трубы
конструктивных особенностей диафрагмы.

Для диафрагмы с острыми краями:

Местные гидравлические сопротивления при входе струи под уровень жидкости

Преодоление местного сопротивления при входе струи под уровень жидкости в достаточно большой резервуар или в среду, не заполненную жидкостью, связано с потерей кинетической энергии. Следовательно, коэффициент сопротивления в этом случае равен единице.

Видео о гидравлическом сопротивлении

На преодоление гидравлических потерь затрачивается работа различных устройств (насосов и гидравлических машин)

Для снижения влияния гидравлических потерь рекомендуется в конструкции трассы избегать использования узлов способствующих резким изменениям направления потока и стараться применять в конструкции тела обтекаемой формы.

Даже применяя абсолютно гладкие трубы приходится сталкиваться с потерями: при ламинарном режиме течения(по Рейнольдсу) шероховатость стенок не оказывает большого влияния, но при переходе к турбулентному режиму течения как правило возрастает и гидравлическое сопротивление трубы.

Как определяют потери давления в системе трубопроводов сжатого воздуха

1 О трубопроводах сжатого воздуха: разница между распределительными и разводящими трубами

Правильно спроектированная трубная магистраль является важной составляющей системы подготовки и распределения сжатого воздуха. Без этого компонента транспортировка рабочей среды от компрессора к потребителю будет энергозатратной и малоэффективной.

Чтобы определить точные значения рабочего давления и производительности оборудования, на этапе проектирования пневмосети создают подробную схему и чертеж расположения рабочих компонентов (компрессора, фильтров, осушителей и тд) и точек потребления. В такой логической цепочке указываются:

  • вертикальная труба подачи сжатого воздуха от компрессорной централи до зоны потребления;
  • распределительная труба – питается от вертикальной трубы и распределяет сжатый воздух по потребителям. Данная магистраль может быть поделена на несколько составных частей;
  • соединительная арматура – связывает между собой распределительную и разводящую трубы;
  • разводящие трубы – подают рабочую среду непосредственно к пневматическому оборудованию

На Рисунке №1 представлена схема подачи и распределения сжатого воздуха через систему трубопроводов для промышленного предприятия или химической лаборатории:

Читайте также:
Система хранения детских игрушек - отличная идея для порядка в комнате

На схеме видно, что компрессор с другим энергетическим оборудованием (ресивер, осушители, маслоотделитель, фильтры и т.д.) расположены на нижнем этаже. Подготовленный сжатый воздух транспортируется на верхний уровень по вертикальной трубе. Далее рабочая среда движется по распределительному трубопроводу, и через соединительные и разводящие трубы подается непосредственно к точкам потребления.

Для малых или средних систем сжатого воздуха (например, подготовка и подача сжатого воздуха для накачивания шин) подробная схема пневмосети может и не составляться. В данном случае один и тот же трубопровод может быть и вертикальной и распределительной магистралью.

2 Как определяют потери давления в трубопроводе?

Как хорошо видно на Рисунке №1 сжатый воздух в процессе движения от компрессора к потребителю встречает много препятствий, что неизменно приводит к потере рабочего давления. Основные факторы, влияющие на падение давления в воздушной сети, это:

  • длина трубной магистрали,
  • внутренний диаметр труб,
  • количество изгибов, муфт, клапанов,
  • скорость воздушного потока,
  • производительность компрессора, рабочее давление и т.д.

В небольших или средних системах сжатого воздуха потери давления могут рассчитываться по специальной формуле (без учета количества клапанов, муфт, поворотов труби и т.д.):

где:

  • qv – производительность компрессора, л/сек
  • d – внутренний диаметр трубы, мм
  • l – длина магистрали, м
  • p – входное абсолютное давление, бар.

Как видно из формулы, для определения потерь рабочего давления в пневмосети используют два важных параметра трубопровода: его протяженность и величину внутреннего диаметра. Эти две характеристики имеют решающее значение, и вот почему:

Если диаметр трубопровода окажется мал, это неизбежно приведет к снижению скорости воздушного потока. В результате компоненты пневмосети «не дополучают» сжатый воздух, работают не на полную силу, и в сети падает давление. При подборе диаметра трубы ошибочно полагаться на размер выходного отверстия компрессора, производительность, рабочее давление и расстояние. Специалисты рекомендуют использовать трубы бОльшего диаметра. Это несколько увеличит расходы на стоимость материалов, но значительно снизит (или исключит) падение рабочего давления в магистрали, и поможет сэкономить на энергоресурсах.

Если система подготовки и распределения сжатого воздуха достаточно сложная и протяженная (например, как на Рисунке №1), то на этапе формирования схемы пневмосети проектировщики учитывают значения потерь давления, которые приходятся на различные участки трубопровода. В Таблице №1 приведены такие значения:

То есть к данным, которые были получены по вышеуказанной формуле, прибавляются потери давления, приходящиеся на различные участки трубопровода.

Влияние изгибов, муфт и других составляющих трубопровода на падение давления

Рассчитывая потери давления в пневмосети, обязательно стоит учесть потери, которые приходятся на различные клапаны, изгибы, задвижки, соединения, вентили и т.д. Определить такую взаимосвязь можно, воспользовавшись данными из Таблицы №2, где показано, как значение падения давления зависит от диаметра трубопровода и его конкретного участка. Например, падение давления в Т-образном соединении 25-ти миллиметровой трубе эквивалентно падению давления в двухметровой прямой трубе.

Таблица №2 Эквивалентные длины труб (в метрах):

Как подобрать диаметр трубы для сети распределения сжатого воздуха с давлением 7 бар?

В Таблице №3 указана взаимосвязь между производительностью компрессора и длиной трубной магистрали. Зная эти два показателя, можно легко подобрать требуемый диаметр трубной магистрали. Данные Таблицы рассчитаны на максимальный перепад давления 0,3 бар. Указанные значения относятся к прямой трубе без каких-либо поворотов, клапанов и т.д. Например, данные таблицы можно использовать для расчета потерь давления в деревообрабатывающем цеху, где от компрессора идет одна распределительная (разводящая) труба.

Читайте также:
Подготовка окон к зиме

Любые расчеты, касающиеся подбора оборудования или построения схемы подготовки и распределения сжатого воздуха, требуют опыта и навыков их проведения. Первоначально специалисты проводят технический аудит на производстве, делают замеры, проводят предварительные расчеты, используют специальное программное обеспечение.

Также не стоит забывать о возможных расширениях предприятия и будущих потребностях в сжатом воздухе! Выбор протяженности системы трубопроводов и диаметра труб, основанный исключительно на текущих требованиях к потоку, может быть большой ошибкой. Некоторые дополнительные затраты и предусмотрительность сейчас могут принести серьезные дивиденды в будущем.

3 Как выбрать материал для трубопровода сжатого воздуха?

Для производства труб системы подготовки и распределения сжатого воздуха используют несколько материалов. Выбор того или иного зависит от нескольких факторов:

  • условия эксплуатации (улица, помещение),
  • качество сжатого воздуха,
  • перепады давления,
  • протяженности трубопровода,
  • требуемого диаметра трубы,
  • стоимости,
  • рабочего давления и производительности компрессора,
  • износостойкости.

Чаще всего в сетях распределения сжатого воздуха устанавливают трубы, изготовленные из следующих материалов:

  1. Сталь. К основным преимуществам данного вида труб относятся: бесшовность соединения, наличие резьбовых соединений, разнообразие видов и форм, разнообразие номинальных диаметров, коррозионная стойкость, низкое сопротивление воздушному потоку. Ограничения к выбору данного вида трубопровода: гальванизированное покрытие увеличивает сопротивление воздушному потоку. Также, трубы из нержавеющей стали достаточно дорогие и имеют значительный вес, по сравнению с пластиковыми трубами.
  2. Медь. Для многих предприятий медный трубопровод для системы распределения сжатого воздуха достаточно дорогостоящий вариант и требует привлечения сторонних специалистов по монтажу высокого технического уровня. Чаще всего такой вид труб используют в медицине или в лабораториях. Медные трубы имеют низкое сопротивление движению потока, устойчивы к коррозии.
  3. Пластик. Для производства труб используют следующие виды пластика: полипропилен (РPR), полиамид (РА), полиэтилен (РЕ), акрилнитрил-бутадиен-стиролполимер (ABS). Готовые изделия из них не подвержены коррозии, имеют множество форм и соединений, обладают низкой эластичностью, просты в монтаже и обслуживании. Максимальное расчетное давление каждого вида трубы производители указывают в ее спецификации (обозначение PN и далее величина давления в бар, например PN16).

Наиболее распространенным материалом для прокладки пневмопроводов является полипропиленовые трубы. Они просты в установке, имеют приемлемую стоимость и выдерживают давление сжатого воздуха до 20 бар. Внешние диаметры полипропиленовых труб: 20 мм, 25 мм, 32 мм, 40 мм, 50 мм, 63 мм. Внутренние диаметры зависят от максимального давления, на которое они рассчитаны и соответственно зависят от толщины стенок труб, поэтому при выборе материалов пневмопровода нужно внимательно ознакомиться с характеристиками выбранной для монтажа PPR-трубы.

Потери напора в трубе

Еще много лет назад инженерами были разработаны таблицы для быстрого расчета потерь давления воды. Такие таблицы часто называются таблицами потери гидравлического давления. Для создания таких таблиц – инженеры произвели «константы» (числа, которые вы используете, чтобы помочь в вычислении), которые делают расчет потери давления воды в трубе довольно простой.
То, что вам нужно знать, – это несколько вещей: внутренний диаметр трубы, шероховатость внутренней трубы, а также скорость потока воды – из этих параметров рассчитывается сопротивление воды.
Рассмотрим потери напора воды на прямом участке трубы. Для этого возьмем уже готовые значения из ниже представленной таблицы для определения потери напора. В данной таблицы приведены значения для пластиковых труб, если же вы используете в своей системе водоснабжения металлические трубы, то вам необходимо будет данные значения умножить на коэффициент 1,5.
Указанные значения были приведены из расчета на 100 метров трубы.

Читайте также:
Простая приспособа для чистки дымоходной трубы
Расход Внутренний диаметр трубы, мм
м 3 л/мин л/сек 14 19 25 32 38 50 63 75 89
0.5 8.33 0.14 8.9 2.1 0.6
0.8 13.33 0.22 20.2 4.7 1.3 0.4
1 16.67 0.28 29.8 7 1.9 0.6
1.5 25 0.42 14.2 3.9 1.2 0.5
2 33.33 0.56 23.5 6.4 2 0.9
2.5 41.67 0.69 9.4 2.9 1.3 0.4
3 50 8.33 13 4 1.8 0.5 0.2
3.5 58.33 0.97 17 5.3 2.3 0.6 0.2
4 66.67 1.11 21.5 6.6 2.9 0.8 0.3 0.1
4.5 75 1.25 8.2 3.6 1 0.3 0.1
5 83.33 1.39 9.8 4.3 1.2 0.4 0.2
5.5 91.67 1.53 11.6 5.1 1.4 0.5 0.2
6 100 1.67 13.5 6 1.6 0.5 0.2
6.5 108.3 1.81 15.5 6.9 1.9 0.6 0.3
7 116.7 1.94 17.7 7.8 2.1 0.7 0.3
8 133.3 2.22 22.4 9.9 2.7 0.9 0.4 0.2

Таблица потери напора на прямых участках трубы

Рассмотрим пример потери напора на прямом участке трубы: возьмем горизонтальную пластиковую трубу с диаметром 32 мм и расходом 3,5 м3 в час, исходя из таблицы в данной ситуации мы получаем потери напора 5,3 метра. Если же вы возьмете металлическую трубу с этими же параметрами, то это значение просто умножаете на 1.5 и получается, что потери для металлической трубы диаметром 32 мм и расходом 3,5 м3 в час составит 7,95 метра.
Однако рассмотренный пример скорее из ряда фантастики, так как исключительно прямого трубопровода в принципе не бывает, на протяжении всего трубопровода у нас встречаются изгибы, различные фитинги, клапаны и т.д., которые также влияют на сопротивление воды в системе водоснабжения. Однако и тут инженеры решили проблему с расчетом потери напора воды – создав очередную таблицу, облегчающую расчет потери давления воды в трубопроводе с учетом изгибов и клапанов.

Скорость потока, м/с Колено 90 градусов Скруглённое колено Клапан
0.4 1.2 0.11 31
0.5 1.9 0.18 32
0.6 2.8 0.25 32
0.7 3.9 0.34 32
0.8 4.8 0.45 33
0.9 6.2 0.57 34
1 7.6 0.7 35
1.5 17 1.6 40
2 31 2.8 48
2.5 48 4.4 58
3 70 6.3 71
3.5 93 8.5 85
4 120 11 100
4.5 160 14 120
5 190 18 140

Таблица потери напора на местных сопротивлениях

Для начала необходимо рассчитать скорость потока воды в трубопроводной системе. Для этого берем наш расход воды (Q) и делим на площадь поперечного сечения (S).
Например, возьмем трубу диаметром 38 мм (π*R 2 =3.14*(38/2) 2 =1 133.54 мм 2 ; S=1 133.54/1 000 000 = 0,00113354) и расход 6 м 3 (Q = 6/3600 = 0.00166 м 3 /с), для этих показателей скорость потока составит V=Q/S= 0.00166 /0,00113354= 1.47032 м/с.
Исходя из таблицы, имея величину скорости потока, мы можем определить местное сопротивление: при скорости потока 1,47 сопротивление в колене 90 градусов составит – 17, в скругленном колене – 1,6, в клапане – 40 сантиметров одного столба.

Исходя из приведенных данных, мы видим, что основные потери напора воды происходят все же на горизонтальных участках трубопровода, однако несмотря на то, что потери напора на всевозможных фитингах, клапанах и изгибах незначительный, его все же стоит брать в расчет. Суммирование этих потерь даст нам общее представление о потери напора воды в трубе.

Читайте также:
Расчет диаметра газопровода: пример расчета и особенности прокладки газовой сети

Гидравлические потери

Гидравлические потери или гидравлическое сопротивление — безвозвратные потери удельной энергии (переход её в теплоту) на участках гидравлических систем (систем гидропривода, трубопроводах, другом гидрооборудовании), обусловленные наличием вязкого трения [1] [2] . Хотя потеря полной энергии — существенно положительная величина, разность полных энергий на концах участка течения может быть и отрицательной (например, при эжекционном эффекте).

Гидравлические потери принято разделять на два вида:

  • потери на трение по длине — возникают при равномерном течении, в чистом виде — в прямых трубах постоянного сечения, они пропорциональны длине трубы;
  • местные гидравлические потери — обусловлены т. н. местными гидравлическими сопротивлениями — изменениями формы и размера канала, деформирующими поток. Примером местных потерь могут служить: внезапное расширение трубы, внезапное сужение трубы, поворот, клапан и т. п.

Гидравлические потери выражают либо в потерях напора в линейных единицах столба среды, либо в единицах давления : , где — плотность среды, g — ускорение свободного падения.

Содержание

Коэффициенты потерь

Во многих случаях приближённо можно считать, что потери энергии при протекании жидкости [3] через элемент гидравлической системы пропорциональны квадрату скорости жидкости [2] . По этой причине удобно бывает характеризовать сопротивление безразмерной величиной ζ [4] , которая называется коэффициент потерь или коэффициент местного сопротивления и такова, что

То есть в предположении, что скорость w по всему сечению потока одинакова, ζ=Δp/eторм, где eторм = ρw²/2 — энергия торможения единицы объёма потока относительно канала. Реально в потоке скорость жидкости не равномерна, в справочной литературе в данных формулах принимается среднерасходная скорость w=Q/F, где Q — объёмный расход, F — площадь сечения, для которого рассчитывается скорость [1] . Таким образом, средняя энергия торможения потока обычно несколько больше ρw²/2, см. Среднее квадратическое.

Для линейных потерь обычно пользуются коэффициентом потерь на трение по длине (также коэффициент Дарси) λ, фигурирующего в формуле Дарси — Вейсбаха [2]

,

где L – длина элемента, d – характерный размер сечения (для круглых труб это диаметр). Иначе в единицах давления

;

таким образом, для линейного элемента относительной длины L/d коэффициент сопротивления трения ζтрL/d.

Влияние режима течения в трубах на гидравлические потери

Поскольку при турбулентном режиме течения происходит расход энергии потока на преодоление вязкости при турбулентных колебаниях, гидравлические потери при ламинарном режиме течения жидкости значительно меньше, чем при турбулентном. Так, например, если бы в системах водоснабжения и отопления при существующих скоростях движения жидкостей возможно было бы поддерживать ламинарный режим течения, то напор насосов можно было бы уменьшить в 5—10 раз [источник не указан 183 дня] . Изменение режима течения с ламинарного на турбулентный вызывает скачкообразное увеличение сопротивления (при некоторых скоростях, т.е. в некотором диапазоне чисел Рейнольдса, ламинарное течение неустойчиво, но в определённых условиях может существовать). В то же время коэффициент гидравлического сопротивления при ламинарном режиме обычно получается больше, чем при турбулентном, поскольку для ламинарных режимов характерны более низкие скорости. При ламинарном режиме сопротивление примерно линейно зависит от скорости (соответственно, коэффициент примерно линейно падает, например, в круглых трубах ). При турбулентном режиме в гидравлически гладких трубах (при небольших шероховатостях и небольших Re) зависимость имеет иной характер (для круглых труб ) и во всех практически реализуемых случаях лежит выше зависимости для ламинарного режима; при бо́льших числах Рейнольдса под влиянием шероховатости график λ претерпевает сложный изгиб, и начиная с некоторого критического значения при Re>Reкр (область автомодельности) λ зависит только от шероховатости.

Читайте также:
Особенности проектов гаражей из газобетона – на что обращать внимание

Значение в технике

На преодоление гидравлических потерь в различных технических системах затрачивается работа таких устройств, как насосы, воздуходувки.

Для уменьшения гидравлических потерь рекомендуется в конструкциях гидроборудования избегать применения деталей, способствующих резкому изменению направления потока — например, заменять внезапное расширение трубы постепенным расширением (диффузор), придавать телам, движущимся в жидкостях, обтекаемую форму и др. Даже в абсолютно гладких трубах имеются гидравлические потери [2] ; при ламинарном режиме шероховатость мало на них влияет, однако при обычных в технике турбулентных режимах её увеличение, как правило, вызывает рост гидродинамического сопротивления.

Иногда, напротив, требуется ввести гидравлическое сопротивление в поток. Для этого применяются дроссельные шайбы, редукционные установки, регулирующие клапана. По измерению давления на некотором элементе, график коэффициента гидравлического сопротивления которого известен, можно узнать скорость потока в некоторых распространённых типах расходомеров.

Падение напора в трубопроводе что это

В данном посте опишу теорию гидравлики простыми словами, чтобы понимать принципы поведения воды в трубе.
Как показала практика, многие работающие с системами автоматического полива люди, имеют ошибочное представление о поведении воды в трубопроводе. Так что опытным монтажникам думаю так же будет полезна данная статья.

Гидравлика изучает поведение жидкости, как в положении покоя, так и при ее движении. Грамотно спроектированная система трубопровода, значительно снижает количество проблем в течение всего жизненного цикла работы системы полива. Поддерживая скорость потока в определенных пределах, вы сможете увеличить значительно срок службы всей системы в целом.
Неверно спроектированная система с неправильными расчетами может привезти к поломке трубопровода, в случаях гидроудара и наводнению на участке.
Грамотный проектировщик учтет же при расчете все факторы, которые будут так или иначе влиять на работу системы, что позволит избежать аварий и существенных поломок в будущем.
Вдобавок неправильное проектное решение по поливу, заставит вас тратить излишнюю воду, а, следовательно, и деньги. Гидравлический анализ системы важен для уменьшения финансовых рисков, увеличения эффективности проекта и для того чтобы избавиться от излишних затрат.
Вода, подчиняясь законам гравитации, стекает в самые низкие точки поверхности и создает на этой поверхности давление. Давление -сила тяжести объема воды на данную площадь.

где Р- давление килограмм на квадратный сантиметр,
F- сила в килограммах,
А- площадь в квадратных сантиметрах
Сила давления в измеряемой точке создается столбом воды находящимся выше этой точки. Для примера на площади равной 1 см2, сила будет просто зависеть от высоты водного столба. Чем больше высота столба воды, больше веса воды действующего на дно, больше сила а, следовательно, и давление. Давление выражается, из выше сказанного, как килограмм на сантиметр квадратный или кг/см2 равный 1 бару.
Пример: На дне сосуда с 1 см2 площадью в основании и высотой водяного столба 50 см- давление будет равно:

Эта связь между давлением и изменением высоты водяного столба известно как напор в метрах. Используя эту закономерность, мы в дальнейшем сможем легко определять статическое (покоя) давление в любом месте трубопровода.

Читайте также:
Раскладной стол-скамья: как выбрать

Статическое давление
Статическое давление- характеризует свойства воды когда она в покое т.е она не движется.
Динамическое давление- свойство воды, характеризующее ее при ее движении в заданном направлении по трубопроводу для обеспечения, например полива. Параметры двигающейся воды, с которыми мы будем в дальнейшем иметь дело это расход и давление.
Итак, статическое давление воды мы имеем в закрытой системе (перекрытые клапана) при неподвижном потоке воды. Значения давления в этом случае меняются только с изменением высоты водного уровня. Статическое давление показывает потенциал давления, с которым система сможет работать.
Следует запомнить, что значение статического давления на плоской местности остается постоянным и действующим с одинаковой силой во всех направлениях. Перепады высот оказывают влияние на его значение. Повышение высоты снижает, а снижение высоты повышает уровень статического давления.
Как только мы открываем, клапан или кран, вода начинает двигаться и, в этом случае, мы уже имеем дело с динамическим давлением. В этом случае появляются новые потери давления, а именно потери давления на трение по трубопроводу и местные потери (фитинги, обратные клапана, электромагнитные клапана и т.д.). Шероховатость стенок трубы, турбулентность — вот лишь та малая часть явлений, которые отрицательным образом сказываются на значении давления в трубопроводе при движении воды от магистрали к дождевателям.

Динамическое давление
Динамическое давление или «рабочее давление» отличается от статического тем, что оно зависит от потерь связанных с движением воды, и его необходимо также учитывать, как и изменение статического давления связанного с изменением высоты. Динамическое давление непосредственно связанно с расходом или тем количеством воды, которое проходит по трубе или в месте местного сопротивления.

С увеличением количества воды протекающего по трубопроводу, увеличивается скорость движения потока, увеличивая потери в давлении. Можно найти ряд таблиц с потерями на трение, учитывающих диаметры трубопровода, его материал и скорость потока воды. А также вы всегда сможете найти таблицу местных потерь давления в зависимости от расхода в каталогах производителей поливочного оборудования.

ВАЖНО!!
Самое частое заблуждение и стереотип даже у опытных людей, много лет работающих с системами автоматического полива- это святая вера в то, что ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ ЗАУЖЕНИЕМ ДИАМЕТРА ТРУБОПРОВОДА- СОХРАНЯЕТСЯ ИЛИ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ ДАВЛЕНИЕ. Это не ТАК.
Увеличение скорости течения жидкости при переходе из участка трубы с большей площадью поперечного сечения в участок трубы с меньшей площадью поперечного сечения означает, что жидкость движется с ускорением.
Согласно второму закону Ньютона, причиной ускорения является сила. Этой силой в данном случае является разность сил давления, действующих на текущую жидкость в широкой и узкой частях трубы. Следовательно, в широкой части трубы давление жидкости должно быть больше, чем в узкой.
Закон Бернулли

Скорость потока (м3/ч, л/с), значение с которым вода двигается через компоненты трубопровода системы полива, очень важный фактор в анализе гидравлического расчета. Чем быстрее вода движется по трубе, тем выше потери на трение. Слишком большие скорости потока воды могут, также быть причинами других проблем (гидравлические удары, выход из строя запорного оборудования и т.д.).
Опытным путем и с помощью расчетов установлено, что скорость потока равная 1,5 м/с, является оптимальной для движения воды по пластиковым трубам. Дальнейшее увеличение скорости потока, приводит к непропорциональному увеличению значения потерь давления, порой в разы, что может привести к неприятным последствиям, когда на отдаленных зонах вы будете иметь давление, при котором полив осуществляться будет некорректно. А также, при скоростях меньших или равных 1,5 м/с, в системе снижается вероятность появления повреждений, связанных с гидравлическим ударом.

Читайте также:
Паркетная доска под теплый пол: видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности водяной системы, маркировка, какое покрытие лучше, цена, фото

Напомню, что в сервисе по проектированию систем автоматического полива IRRISketch весь гидравлический расчёт делается автоматически, но знать азы всё равно полезно даже опытным работникам.

Расчет потерь напора в трубопроводах

В процессе течения нефтепродуктов имеют место потери напора на трение hτ и местные сопротивления hMC.

Потери напора на трение

Потери напора на трение при течении ньютоновских жидкостей в круглых трубах определяются по формуле Дарси—Вейсбаха

где λ — коэффициент гидравлического сопротивления; L, D — соответственно длина и внутренний диаметр трубопровода; W — средняя скорость перекачки; g — ускорение силы тяжести.

Величина коэффициента гидравлического сопротивления λ в общем случае зависит от числа Рейнольдса Re = W • D/v и относительной шероховатости труб ε = kэ/D (здесь v — кинематическая вязкость нефтепродукта при температуре перекачки; кэ — эквивалентная шероховатость стенки трубы).

При ламинарном режиме перекачки (Re = ReKp) расчет λ выполняется по формуле Стокса

В переходной зоне (ReKp -4

Эквивалентная шероховатость kэ стальных труб

С незначительной коррозией после очистки

После нескольких лет эксплуатации

Сильно заржавленные или с большими отложениями

В зоне гидравлически гладких труб турбулентного режима (ReKp ReII) расчет λ обычно ведут по формуле Шифринсона

Нетрудно видеть, что формулы Стокса, Блазиуса и Шифринсона могут быть представлены зависимостью одного вида

где А, т — коэффициенты, величина которых для каждой зоны трения неизменна.

Однако формула Альтшуля к этому виду не приводится. Это исключает возможность решения гидравлических задач в общем виде.

Ту же задачу можно было решить следующим образом. При Re = ReI еще справедлива формула Блазиуса, а при Re = RеI уже можно пользоваться формулой Шифринсона. Учитывая, что переходные числа Рейнольдса Альтшулем рекомендовано находить по формулам:

для зоны смешанного трения получаем:

Поделив почленно получим:

Различие в выражениях для расчета коэффициента А объясняется тем, что в первом случае не было сделано необходимое алгебраическое преобразование

Среднеквадратичная погрешность аппроксимации В.ДБелоусова по сравнению с формулой Альтшуля составляет около 5%. Связано это, в частности, с тем, что ее автор не стремился сделать погрешность вычислений минимальной, а исходил из условия равенства коэффициентов X на границах зоны смешанного трения и соседних зон.

Автору совместно с аспиранткой Н.В. Морозовой удалось свести уравнение Альтшуля к виду со среднеквадратичной погрешностью 2,6%. Это было сделано следующим образом.

Представим формулу Альтшуля в виде

Недостатком данной записи является то, что расчетный коэффициент 0,11(68 + ε · Re) °- 25 является функцией числа Рейнольдса. Вместе с тем из формул следует, что в зоне смешанного трения справедливо неравенство

10 0 ’ 26 , а затем, используя метод наименьших квадратов, заново описали полученные точки выражением 0,206( ε · Re) 0 ’ 15 .

Подставив его получили искомую зависимость

Из нее видно, что в зоне смешанного трения турбулентного режима величины коэффициентов А и т равны 0,206 • е 0,15 и 0,1 соответственно. Среднеквадратичная погрешность расчетов по формуле относительно формулы Альтшуля — менее 3%, что меньше, чем по другим известным аппроксимациям.

Читайте также:
Плазменная сварка

Следует подчеркнуть, что учет наличия переходной зоны приводит к изменению критического числа Рейнольдса. Кроме того, А.Д. Альтшуль, строго говоря, для переходных чисел Рейнольдса рекомендует диапазоны

Чтобы уточнить величины Re кр , ReI ReII и найти величину Re.x,, воспользуемся следующим способом. При Re = ReKp еще справедлива формула Стокса» но в то же время уже справедлива формула Гипротрубопровода. То есть можно составить уравнение

Освобождаясь от знаменателя, получаем квадратное уравнение 0,16-10 -4 · Reкр-13 · 10 -4 · Reкp-64 = 0, единственным положительным корнем которого является Reкp

Рассуждая аналогично, можно найти все остальные характерные числа Рейнольдса. Приравняв формулы Гипротрубопровода и Блазиуса, получаем Reкp = 2800. Из равенства правых частей формулы Блазиуса и формулы находим, что ReI = 17,5/ε. Наконец, приравняв правые части формулы и формулы Шифринсона, несложно найти, что ReII = 531/ε.

В тех случаях, когда необходимо, чтобы зависимость потерь напора на трение от расхода Q была выражена в явном виде, удобно использовать обобщенную формулу Лейбензона

где β – расчетный коэффициент, равный

Формула получается подстановкой выражения в формулу Дарси—Вейсбаха .

Учитывая, что формулу Гипротрубопровода можно привести к виду

Рекомендуемые величины коэффициентов А, β и m

Штукатурка фасада дома

Штукатурка, нанесенная на фасад дома или здания, не только выравнивает его, но и защищает от влаги и выветривания, высоких и низких температур. Отделочный слой повышает сопротивление теплопередаче, уменьшает звукопроводность и воздухопроницаемость. Правильно оштукатуренный фасад долговечен, он радует глаз и создает хорошее настроение.

Лучшей поверхностью для оштукатуривания считается стена из керамзитобетона с шероховатой поверхностью. Такие работы также можно выполнять на стенах из кирпича, легкого и обычного бетона. Раньше в качестве основания использовали плиты из арболита, сейчас их применяют, раскладывая поверх кладки или закрепляя на деревянный каркас.

В деревянных домах штукатурка наносится на изоляционные плиты из ячеистого пластика или минеральной ваты. Декоративная штукатурка позволяет получить различную структуру поверхности: от гладкой (чистовая штукатурка) до неровной (штукатурка набрызом), с различными рисунками. При обработке известковым раствором на кирпичную стену наносят тонкий слой штукатурки, через которую проступает кладка или даже могут просвечивать кирпичи.

Растворы для оштукатуривания

Если вы планируете окрашивать фасад, оштукатуривание выполняется с помощью обычных растворов: известковых, известково-гипсовых, цементно-известковых или цементных. Все растворы, за исключением известково-гипсовых, используют для оштукатуривания кирпичных и бетонных поверхностей, деревянные обрабатывают известково-гипсовыми. Оштукатуренный фасад красят известково-цементной краской. Использование латексной или синтетической краски может вызвать отслоение штукатурки.

Известковый раствор – влагопроницаемый, упругий, медленнее твердеет, цементный – более прочный. Эти растворы нельзя использовать совместно! Сегодня более распространена известково-цементная штукатурка – в ней совмещены лучшие качества обоих материалов.

В состав декоративных штукатурок входят уже окрашенные растворы с различными добавками. В качестве заполнителей используют мраморную, гранитную крошку или из красного кирпича, песок крупных фракций.

Штукатурные и подготовительные работы

Штукатурные работы требуют специальных знаний. Очень важно все сделать правильно: подобрать нужный раствор, тщательно смешать компоненты, предварительно подготовить поверхности и быстро выполнить работы.

Читайте также:
Окно между ванной и кухней, что с ним сделать?

До оштукатуривания устраивают наружную гидроизоляцию и кровлю с деталями и примыканиями, устанавливают и закрепляют все металлические обрамления архитектурных элементов на фасадах зданий, монтируют крепежные устройства для водосточных труб, очищают фасад от грязи, пыли, грязи, битумных, жировых, солевых пятен. На бетонных поверхностях выполняют (при необходимости) нарезку, насечку, огрунтовку 7%-м раствором поливинилацетатной эмульсии, промывают 10%-м раствором технической соляной кислоты, исправляют все дефекты.

Оштукатуривание обычно осуществляют по маякам, а затирку делают вразгонку, поскольку при окрашивании следы от затирки вкруговую могут быть заметны. Цоколь штукатурят только цементным раствором в соотношении 1:3 или 1:4, углубляя отделочный слой в землю ниже уровня тротуара на 5-6 см.

Пористую поверхность армируют нержавеющей сеткой. Штукатурку кладут в несколько приемов: сначала обрызгивают, затем грунтуют слоем толщиной примерно 10 мм, после чего делают накрывочный слой толщиной до 2 мм для штукатурного покрытия и до 7 мм – для слоя декоративной отделки. Затирку накрывочного слоя осуществляют через 30-40 мин.

Уход и ремонт оштукатуренного фасада

Со временем на оштукатуренных фасадах могут появляться трещины и отслаивания, что немало беспокоит домовладельцев. Крупные осадочные трещины, которые обычно появляются по диагонали, необходимо заделывать, поскольку в них проникает влага, вызывая различные повреждения. Трещины от усушки (волосные) можно не трогать, они не вызывают проблем.

Причинами отслоения штукатурки может быть проникновение в нее влаги из-за плохо проведенных штукатурных работ, протечек в карнизном свесе крыши, низкого качества металлической облицовки подоконников и других покрытий, и т.п.

Небольшие участки отслоившейся штукатурки можно заделать самостоятельно, но если весь слой непрочен, необходим общий ремонт фасада с использованием растворов, совместимых со старой штукатуркой.

Штукатурный фасад дома из газосиликата

Участник форума «Дом и дача» dmitry0876 представил свой отчет по оштукатуренному фасаду дома из газосиликатных блоков. Общая площадь под штукатурку (без дверей и окон) составила 235 метров квадратных. Выбор пал на «Церезит».

Также были куплены такие материалы:

  • штукатурка СТ24 – 50 мешков весом 25 кг;
  • грунтовка СТ17 – 10 ведер объемом 10 л;
  • грунтовка СТ16 – столько же;
  • штукатурка СТ175 – 35 ведер по 25 кг, из которых 21 ведро – желтого цвета и 14 – красного;
  • для углов дома и оконных откосов – уголки с приклеенной сеткой – 110 м.;
  • скотч и пенопласт на откосы.

dmitry0876 предупреждает, что скотч очень плохо клеится к СТ175, но по утверждению штукатуров, с СТ64 этой проблемы быть не должно.

После всех работ осталось 2 ведра СТ17, столько же – грунтовки СТ16 , 9 мешков штукатурки СТ24 и 4 ведра штукатурки СТ175 (желтой и красной поровну), около 20 метров уголка. Цвета для оштукатуривания были выбраны ARIZONA 3и COLORADO 3. Оставшиеся материалы форумчанин надеется использовать в следующем году для крыльца и веранды. Проблемы возникли с поиском хороших специалистов для оштукатуривания.

Обратите внимание на правильное устройство лесов и определение мест их креплений. Леса следует крепить в местах, которые по завершении работ можно будет аккуратно заделать.

По материалам участников форума “Дом и Дача”

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: