Потери на трение: Ошибка 404. Запрашиваемая страница не найдена

Содержание

Потери напора на трение по длине трубопровода.

Содержание:

Потери напора на трение по длине трубопровода

Потери напора на трение по длине трубопровода. В этих случаях наблюдается равномерное движение жидкости Если живое сечение вдоль длины потока является постоянным (например В напорных трубах определенного диаметра). Потеря давления в трубе из-за равномерного движения в трубе По длине ны, с обеих турбулентности и ламинарно потока Движение определяется для круглых труб по формуле Дарси- Способ yobach: — λ д. Ϋ2 2 грамма А для труб любой формы поперечного сечения по формуле (3. 1).

Смотрите также:

В некоторых случаях используются также Формулы. D2 kjl = С2 Р Л (3. 3 Потеря давления трения по длине определяется формой Мул Я. .ΔρΛ=λ ρρτ — (3-4 В этом выражении: λ-коэффициент гидравлического трения Измеренный ; I, d и R1 ds-длина участка трубы или канала соответственно Диаметр трубы, средняя подача, направляющий выступ Равный радиус и эквивалентный диаметр .C-коэффициент клина, связанный с модулем Гидравлического трения λ зависимость: C = / 8 г / λ; I = 8 г / ca Размеры коэффициентов шизы составляют m 1 2 / с .

Смотрите также:

  1. Примеры.
Во многих случаях приближённо можно считать, что потери энергии при протекании жидкости через элемент гидравлической системы пропорциональны квадрату скорости жидкости. Людмила Фирмаль

Соотношение между коэффициентами Коэффициенты λ и C приведены в приложении 14 .Коэффициент гидравлического трения λ рассмотрим эффект На потерю давления по длине влияют все факторы, которые не претерпели Выражения (3 .1) и  (3 .4) являются отражениями, но имеют важное значение для принятия решений Разделение гидравлического сопротивления .Самые важные из них Фактором является вязкость жидкости и состояние стенок трубы 55 .

Смотрите также:

Распределение скоростей по сечению потока.

Таблица 3 .1 Материал И тип трубы условие трубы&e, mm * Штабелированные трубы ла и цветной металл новые, технически гладкие 0-0, 0020, 001 Бесшовный .Труба .Сталь Новый и чистый, тщательный Сложенный вверх Через несколько лет оригинала Риторический 0, 01-0, 02 0 .14 .0 .15-0 .3 0 .2 .Сварка стальных труб Нью-Йорк .Новые и красивые Незначительная коррозия После очистки Средняя ржавчина Старый ржавый Он довольно ржавый .Большой объем депозитов.

Заклепки Труба .Стальные заклепки Тяжелые заклепки 0, 5-3 До 9 лет Оцинкованные сальники Труба .Новые и красивые Через несколько лет оригинала Риторический 0, 1-0, 2 0 .15 0 .4-0 .7 0, 5 .Чугунная труба Новый асфальт Без нового покрытия Вторая рука Очень старый .0-0 .Шестнадцать 0 .12 .0 .2-0 .5 0 .3 0 .5-1 .5 1 .До 3-х 56 .Продолжение таблицы . 3 .1 .Материал И тип трубы состояние трубы К3, мм * Деревянная труба Деревянная трость, с плавником Накладка плотно Из обычных деревьев .

Заклепки От не-простой доски П . Г . П .Иди .Джу 5 .0 .3-1 .0, 5 .1-2 .5 .Два 0 .02-0 .05 Фанерная труба новая 0, 03 .Асбестоцемент 0С 1р 0, 085 .Новые возможности от pre-0 до 0 .05 Напряжение бетона 0, 03 0 .15-0 .3 Бетонная труба новая центробежная 0, 2 Используется 0 Иди .Около 1 О .0, 5 .Необработанный бетон 1-3 вещи *Под линией находится среднее значение .Вы можете сделать следующее: Для турбулентного и l-Аминного потока !Различные формулы для определения гидравлического фактора Разногласия .

Турбулентный поток давления Круговой коэффициент трубопровода !Гидравлический Коэффициент трения λ, включенный в Формулу Дарси-Вайсбаха, зависит Сито из 2 безразмерных параметров: число Рейнольдса Re = = vd / v и относительная шероховатость kB / d, т . е .λ= / (R e; K9 Id), (3 .5 Где A3-абсолютное значение эквивалентного равномерного размера зерна Шероховатость .Под равной равномерной шероховатостью зерна Понимание высоты шероховатости выступов, состоящих из Песчинки одинакового размера .

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. Людмила Фирмаль
  • Формула (3 .6) равна шероховатости заданной величины Ну да ладно .Значение A3 можно найти в таблице . 3 .1 .57 .pipeline напорный трубопровод Формула: 1) уравнение Колбрука W = 1 / 2 .5-2, г(- 2) Формула А . Д .Альтшуллера ипихт .Невероятное зло !Ст !Koeffi Гидра; вл1 Число Рейнольдса стали Труба (Г . А . Мурин . 1-гладкий трубопровод Рисунок 3 .1 .Дано .Зависимость коэффициента λ Число Рейнольдса и диаметр Новые стальные счетчики Труба .

Как определить коэффициент Процентов гидравлический 乱流 при турбулентной температуре Рекомендуется следующее Ре г%3, 7 + д λ = 0, 11 (k3 / d + 68 / Re) 0, 25 (3 .6 (3 .7) Формулы (3 .6) и (3 .7) являются полуэмпирическими Теория турбулентного течения[1]и все-эффективная Однородная ньютоновская жидкость .Разногласия между Формулы (3 .6) и (3 .7) фактически не превышают 2-3% .Величина λ, рассчитанная по формуле (3 .7), равна Вешалка . 3 .2 .

Величина λ, рассчитанная по формуле (3 .7), равна Это было также найдено в фотографиях номографа . 3 .2, и для стального воздуха Согласно приложению 15-Ховодов .Нохмограмма легкая на рисунке 3 .3 Расчет трубопровода по формуле (3 .7) .οβ эта номограмма Λ= 1, 46 ч .А . Д . По словам Альтшула, значение зоны отсчета Турбулентность Вновь К3 / д = В Кэ / ч> 500 (3 .8 Формула (3 .6) сводится к формуле Прандтля-Никурадзе. Окончательное выражение обоих так называемых Очень грубые трубы с независимым сопротивлением

Расчет потерь напора по длине. Определение потерь давления

Посмотреть формулы для расчета потерь напора по длине.

Формулы для расчета потерь давления по длине

Данная автоматизированная система позволяет произвести расчет потерь напора по длине online. Расчет производится для трубопровода, круглого сечения, одинакового по всей длине диаметра, с постоянным расходом по всей длине (утечки или подпитки отсутствуют). Расчет производится для указанных жидкостей при температуре 20 град. С. Если вы хотите рассчитать потери напора при другой температуре, или для жидкости отсутствующей в списке, перейдите по указанной выше ссылке - Я задам кинематическую вязкость и эквивалентную шероховатость самостоятельно.

Для получения результата необходимо правильно заполнить форму и нажать кнопку рассчитать. В ходе расчета значения всех величин переводятся в систему СИ. При необходимости полученную величину потерь напора можно перевести в потери давления.

Порядок расчета потерь напора

    Вычисляются значения:
  • средней скорости потока
  • где Q - расход жидкости через трубопровод, A - площадь живого сечения, A=πd2/4, d - внутренний диаметр трубы, м
  • числа Рейнольдса - Re
  • где V - средняя скорость течения жидкости, м/с, d - диаметр живого сечения, м, ν - кинематический коэффициент вязкости, кв.м/с, Rг - гидравлический радиус, для круглой трубы Rг=d/4, d - внутренний диаметр трубы, м

Определяется режим течения жидкости и выбирается формула для определения коэффициента гидравлического трения.

  • Для ламинарного течения Re<2000 используются формула Пуазеля.
  • Для переходного режима 2000<Re<4000 - зависимость:
  • Для турбулентного течения Re>4000 универсальная формула Альтшуля.
  • где к=Δ/d, Δ - абсолютная эквивалентная шероховатость.

Потери напора по длине трубопровода вычисляются по формуле Дарси — Вейсбаха.

Потери напора и давления связаны зависимостью.

Δp=Δhρg где ρ - плотность, g - ускорение свободного падения.

Потери давления по длине можно вычислить используя формулу Дарси — Вейсбаха.

После получения результатов рекомендуется провести проверочные расчеты. Администрация сайта за результаты онлайн расчетов ответственности не несет

.

Как правильно заполнить форму

Правильность заполнения формы определяет верность конечного результата. Заполните все поля, учитывая указанные единицы измерения. Для ввода чисел с десятичной частью используйте точки.

фрагмент № 7г потери энергии жидкости по длине

Жидкость, при своём движении по трубопроводам (см. Фрагмент № 20Г) теряет часть энергии, которую сообщил ей насос. Общие потери складываются из потерь напора по длине  и потерь в местных сопротивлениях (см. Фрагмент № 8Г).

Потери напора на трение по длине в чистом виде возникают в прямолинейных участках трубопровода постоянного диаметра, то есть при равномерном течении, и возрастают пропорционально длине трубы. Теряемая механическая энергия потока переходит в теплоту, которая рассеивается в окружающее пространство.

Как показывают опыты, при установившемся движении жидкости, величина потерь напора по длине зависит от длины трубопровода l, внутреннего диаметра d, шероховатости внутренней поверхности трубопровода Δ, вязкости жидкости ν и ее средней скорости движения

V.

Величину потерь напора по длине hl можно вычислить по формуле:

 

где λ – безразмерный коэффициент потерь на трение;

       g – ускорение свободного падения, м/с2.

Эта формула применима как при ламинарном, так и при турбулентном режимах течения (см. Фрагмент № 9Г). Различие заключается лишь в значениях коэффициента λ.

Для количественной оценки шероховатости введено понятие абсолютной шероховатости Δ, под которой понимают среднюю высоту неровностей (выступов) на внутренней поверхности трубы. Однако опыты показывают, что при одной и той же величине абсолютной шероховатости, влияние ее на величину гидравлического сопротивления различно в зависимости от диаметра трубы. Поэтому в гидравлических расчетах исходят не из абсолютной, а из относительной шероховатости, определяемой делением абсолютной шероховатости на диаметр трубы, то есть величиной  Δ/d.

Исследования показывают, что для ламинарного режима коэффициент λ вполне определяется числом Рейнольдса (см. Фрагмент № 9Г) и может быть подсчитан по формуле:  λ = 64/Re.

При турбулентном режиме течения коэффициент λ зависит еще и от шероховатости внутренней поверхности трубы и может быть найден по одной из эмпирических формул, например, по формуле Альтшуля:

Таким образом, коэффициент потерь на трение λ в общем случае может зависеть от двух безразмерных параметров – числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости Δ/d. Характер влияния этих параметров на коэффициент λ можно видеть из приведенного на рис. 1 графика, на котором в логарифмических координатах даны результаты опытов по изучению сопротивления течению жидкости в трубах с различной относительной шероховатостью.

График включает в себя ряд кривых λ = f(Re), каждая из которых соответствует определенной относительной шероховатости, и прямую ламинарного режима.

 

Гидравлические потери - это... Что такое 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.

Коэффициенты потерь

Основная статья: Формула Дарси — Вейсбаха

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.

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.

См. также

Ссылки

Примечания

  1. 1 2 Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1992. — C. 10
  2. 1 2 3 4 Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др.. — 2-е изд., перераб.. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 48—50, 84, 88.
  3. В гидродинамике жидкостью называется любая текучая среда, как капельная жидкость, так и газ.
  4. Также применяется обозначение ξ; буквы часто путают, иногда применяют для различения того, во входном или выходном сечении элемента измерялась скорость в формуле (для расширяющихся или сужающихся элементов).

Гидравлические потери по длине

Потери напора по длине, иначе их называют потерями напора на трение , в чистом виде, т.е. так, что нет никаких других потерь, возникают в гладких прямых трубах с постоянным сечением при равномерном течении. Такие потери обусловлены внутренним трением в жидкости и поэтому происходят и в шероховатых трубах, и в гладких. Величина этих потерь выражается зависимостью

,

где - коэффициент сопротивления, обусловленный трением по длине.

При равномерном движении жидкости на участке трубопровода постоянного диаметра d длиной l этот коэффициент сопротивления прямо пропорционален длине и обратно пропорционален диаметру трубы

,

где коэффициент гидравлического трения (иначе его называют коэффициент потерь на трение или коэффициент сопротивления трения).

Из этого выражения нетрудно видеть, что значение - коэффициент трения участка круглой трубы, длина которого равна её диаметру.

С учетом последнего выражения для коэффициента сопротивления потери напора по длине выражаются формулой Дарси

.

Эту формулу можно применять не только для цилиндрических трубопроводов, но тогда надо выразить диаметр трубопровода d через гидравлический радиус потока

или

где, напомним, ω – площадь живого сечения потока,

χ - смоченный периметр.

Гидравлический радиус можно вычислить для потока с любой формой сечения, и тогда формула Дарси принимает вид

.

Эта формула справедлива как для ламинарного, так и для турбулентного режимов движения жидкости, однако коэффициент трения по длине λ не является величиной постоянной.

Для определения физического смысла коэффициентаλ рассмотрим объём жидкости длиной l, который равномерно движется в трубе диаметром d со скоростью V. На этот объём действуют силы давления P1и P2, причём P1 > P2, и силы трения рассматриваемого объёма о стенки трубы, которые определяются напряжением трения на стенке трубы τ0. Условием равномерного движения под действием сказанных сил будет следующее равенство:

.

Если учесть, что

, то,

и подставить эту величину в уравнение сил, действующих на рассматриваемый объём, получим:

.

Сократив последнее выражение, получим . Выразив из негоλ, окончательно будем иметь

.

Из полученного выражения следует, что коэффициент гидравлического трения есть величина, пропорциональная отношению напряжения трения на стенке трубы к гидродинамическому давлению, посчитанному по средней скорости потока. Приведённые выше рассуждения и полученные в результате них формулы справедливы как для ламинарного, так и для турбулентного потоков. Однако коэффициент λ не является величиной постоянной и зависит от многих факторов. Для выяснения его величины, и связанных с ним потерь энергии необходимо подробно проанализировать режимы движения жидкости.

Ламинарное течение жидкости

Используя значение скорости u, определим величину расхода через кольцевую площадь c шириной dr, находящуюся на расстоянии r от центра трубы. Выше было отмечено, что скорость в любой точке этого кольца одинакова, и тогда

.

Проинтегрировав dQ по всей площади трубы (т.е. от r = 0 до r = r0), получим

Средняя скорость в таком потоке будет

Заметим, что средняя скорость потока с параболическим распределением скоростей вдвое меньше максимальной.

Из последнего выражения легко получить закон сопротивления потоку, т.е. зависимость потерь энергии от размеров и параметров движения жидкости:

Заменив в этом выражении динамический коэффициент вязкостикинематическим и выразив радиус трубыr0 через диаметр d, получим

Полученное выражение носит название закона Пуазейля и применяется для расчета потерь энергии с ламинарным течением.

Эту же величину потерь на трение ранее мы выразили формулой Дарси. Если приравнять правые части формулы Дарси и закона Пуазейля, получится:

Заменим расход произведением и подставим в последнее равенство

.

Искусственно умножим и разделим числитель и знаменатель на V:

Очевидно, что в этом случае

.

Это выражение для коэффициента гидравлического трения при ламинарном движении жидкости хорошо подтверждается экспериментом и используется на практике для определения потерь энергии в потоке при ламинарном течении. Иногда этот коэффициент обозначается .

Глобальные потери от трения в автобусах и грузовиках — цифры завораживают / Хабр

Недавно, несколько ведущих мировых специалистов в области трибологии опубликовали отчет под названием «

Global energy consumption due to friction in trucks and buses

», что в вольном переводе звучит как «Глобальные потери энергии в результате трения в автобусах и грузовиках». Основные моменты:


  • В 2012 году, при эксплуатации мирового парка грузовиков и автобусов, 180 000 миллионов литра топлива расходуется только на преодоление сил трения.
  • «Новая трибология“ может сохранить 105 000 миллионов евро и 75 000 миллионов литров топлива ежегодно, при этом ожидается сокращение выбросов СО2 на 200 миллионов тонн.

В отчете были проанализированы потери в результате трения в двигателях, трансмиссиях, шинах, вспомогательном оборудовании и тормозах. Авторы изучили четыре основные категории транспортных средств (далее ТС): одиночные грузовики, различные комбинации тягачей с прицепами, городские и туристические автобусы. Потери на трение анализировались на основании ранее опубликованных данных. Коэффициенты трения оценивались для следующих случаев:


  1. Среднестатистическое современное ТС;
  2. ТС, построенное с использованием лучших коммерческих технологий, доступных в настоящее время;
  3. ТС, в котором используются наиболее продвинутые технологии, известные сегодня;
  4. ТС которое может быть построено с использованием новых технологий, которые будут созданы в ближайшие 12 лет.

Последний пункт, в какой-то мере, является результатом фантазий, но исходя из авторитета авторов, его можно использовать в качестве вероятной оценки ближайшего будущего. (прим. мое).
Схема основных энергетических потерь выглядит следующим образом:

Как мы видим, 33% топлива расходуется на преодоление трения в двигателе, трансмиссии и шинах. При этом на собственно перемещение автомобиля уходит всего 34% процента топлива, остальное просто отапливает атмосферу. Электрификация городских автобусов не только выгодна в плане повышения КПД, но также позволяет снизить и косвенные потери за счет трения — по оценке, такие потери в электрических ТС примерно вдвое меньше по сравнению с аналогичными дизельными.

Но даже если не перевести все автобусы на электротягу прямо сейчас, снижение трения в механизмах позволит экономить огромные объемы топлива. Внедрение уже известных и разработка новых механизмов снижения трения, по оценке, может снизить потери на 14% в краткосрочной перспективе (от 4 до 8 лет) и на 37% — в долгосрочной (от 8 до 12 лет). В данный момент речь идет о следующих направлениях:

  • Дальнейшее улучшение смазочных масел (экстенсивный путь).
  • Разработка и внедрение покрытий с низким коэффициентом трения (алмазоподобные пленки, многослойные покрытия, графен и т.п.).
  • Модификация трущихся поверхностей (текстурирование металла, оптимизация шин для уменьшения трения качения).

Хорошая новость состоит в том, что все эти направления можно развивать параллельно, объединяя их сильные стороны и нивелируя недостатки. Так что, с моей точки зрения, прогноз «37% за 12 лет» выглядит весьма реалистичным.

______________________


Текст подготовлен в Редакторе Блогов от © SoftCoder.ru

Потери на трение в цилиндропоршневой группе и подшипниках

Автор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
9913 0

Наибольшие потери в двигателе вызваны трением поршня в цилиндре [2]. Условия смазки стенок цилиндра являются далеко неудовлетворительными. Слой масла на стенке цилиндра при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) находится под действием горячих отработавших газов. Для уменьшения расхода масла маслосъёмное кольцо снимает часть его со стенки цилиндра при движении поршня к НМТ, однако слой смазки между юбкой поршня и цилиндром сохраняется.

Наибольшее трение вызывает первое компрессионное кольцо. При движении поршня к верхней мёртвой точке (ВМТ) это кольцо опирается на нижнюю поверхность поршневой канавки поршня и давление, возникающее при сжатии, а затем сгорании рабочей смеси, прижимает его к стенке цилиндра. Поскольку режим смазывания поршневого кольца наименее благоприятен вследствие наличия сухого трения и высокой температуры, то потери на трение здесь являются самыми высокими. Режим смазывания второго компрессионного кольца является более благоприятным, но трение остается значительным. Поэтому число поршневых колец также оказывает влияние на величину потерь трения цилиндропоршневой группы.

Другой неблагоприятный фактор – прижатие поршня вблизи ВМТ к стенке цилиндра давлением газов и силами инерции возвратно-поступательно движущихся масс. У высокооборотных автомобильных двигателей инерционные силы имеют большую величину, чем газовые. Поэтому наибольшую нагрузку шатунные подшипники имеют в ВМТ такта выпуска, когда шатун растянут инерционными силами, приложенными к его верхней и нижней головкам.

Сила, действующая вдоль шатуна, раскладывается на силы, направленные по оси цилиндра и нормально к его стенке.

Подшипники качения в двигателе выгодно использовать при больших действующих на них усилиях. Целесообразно, например, размещать коромысла клапанов на игольчатых подшипниках. В качестве подшипников поршневого пальца в шатуне раньше также применяли роликовые подшипники, особенно в двухтактных двигателях большой мощности. Поршень и подшипник поршневого пальца двухтактного двигателя в большинстве случаев подвергаются нагрузке только в одном направлении, поэтому в подшипнике скольжения не может образовываться требуемая масляная пленка. Для хорошего смазывания подшипника скольжения в верхней головке шатуна на всей длине его втулки в этом случае выполняются поперечные смазочные канавки, расположенные на таком расстоянии друг от друга, чтобы при качании в этом месте могла образоваться масляная пленка.

Для получения малых потерь на трение в цилиндропоршневой группе необходимо иметь поршни, обладающие небольшой массой, малое число поршневых колец и защитный слой на юбке поршня, предохраняющий поршень от задира и заклинивания.

Последнее обновление 11.04.2011
Опубликовано 04.04.2011

Читайте также

  • Природные заменители нефтяных топлив

    Постоянный рост потребности в бензине и дизельном топливе, а также данные исследований о запасах нефти привели к выводу, что уже в ближайшем, будущем спрос на нефть будет превышать ее добычу и возможно возникновение критической ситуации.

Сноски

  1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. 2 * L / 100
    69.2 * 200/100

    Ответ: Потери на трение 69,75 фунтов на квадратный дюйм для шланга длиной 200 футов 1,75 дюйма с расходом 150 галлонов в минуту.

    Ответ подтвержден в калькуляторе потерь на трение

    Таблица коэффициентов
    Диаметр Коэффициент
    0,75 дюйма 1100
    1 дюйм 150
    1 ¼ дюйма 80
    1 ½ дюйма 24
    1 ¾ дюйма 15.5
    2 дюйма 8
    2 ½ дюйма 2
    3 дюйма 0,677
    3 ½ дюйма 0,34
    4 дюйма 0,2
    4 ½ дюйма 0,1
    5 дюймов 0,08
    6 дюймов 0,05

    Потери на трение возникают, когда вода проходит через шланг.Длина шланга, диаметр и галлон в минуту (объем) влияют на потери на трение. Когда вода проходит через шланг, трение между водой и внутренней поверхностью шланга вызывает турбулентность, которая замедляет движение воды. Результатом является падение PSI (потеря давления) на другом конце шланга. Чем больше галлонов в минуту, проходящих через шланг, тем больше будет потеря турбулентности и трения.

    ПОТЕРЯ НА ТРЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМЫ ТРУБОПРОВОДОВ

    Потери на трение в промышленных системах трубопроводов могут снизить эффективность работы и производительность - и в конечном итоге привести к простою и дорогостоящему ремонту.Потери на трение влияют на скорость потока и давление жидкости в системе трубопроводов и должны учитываться при проектировании системы.

    Фитинги, отводы, клапаны, компенсаторы и любое изменение направления также могут создавать трение, которое вызывает потерю давления и может привести к эксплуатационным проблемам.

    Коррозия и образование накипи

    Коррозия возникает, когда заряженные ионы в жидкости взаимодействуют или «разъедают» металлические материалы, вызывая точечную коррозию на поверхности трубопровода или в соединениях, что влияет на поток жидкости.Во многих промышленных процессах используется кислая среда, жесткая вода, минералы или другие вещества, которые могут вызвать коррозию металлических трубопроводов. Шлам и другие абразивные среды также разъедают внутренние стены.

    Это взаимодействие или коррозия могут привести к образованию накипи, которая также сужает поток жидкости и увеличивает падение давления в системе трубопроводов. Образование накипи происходит, когда ионы, притягиваемые к металлическим поверхностям, вступают в реакцию и образуют частицы, которые накапливаются вдоль системы, обычно вокруг швов, фланцев или шероховатых внутренних поверхностей.

    Corzan ® Системы ХПВХ - это специально разработанный термопласт с гладкой поверхностью, устойчивый к коррозии, окалине и загрязнению в большинстве установок. Он также устойчив к большинству кислот, щелочей и солей, что снижает вероятность коррозии при использовании с большинством химикатов.

    Инженеры, проектирующие систему трубопроводов, должны проверить совместимость материала трубопровода с типом воды или химикатов, используемых в производственных процессах, что поможет предотвратить внутреннюю коррозию и продлить срок службы системы трубопроводов.Таблица химической стойкости Corzan CPVC показывает, как Corzan CPVC был протестирован с более чем 400 химическими веществами.

    Образование биопленки

    Рост бактерий в трубопроводных системах может повлиять на качество воды. Формирование биопленки начинается, когда микроорганизмы в воде или других веществах находят приют и «прикрепляются» к поверхности, обычно шероховатой или изрезанной. Как только эта связь возникает, биопленка разрастается и создает питательную среду для размножения бактерий.

    Совершенно гладкая внутренняя поверхность трубопроводной системы вряд ли будет способствовать росту бактерий, в то время как неровная поверхность будет способствовать этому.Риск образования биопленки увеличивается при использовании пластифицированных материалов, таких как добавки пластификатора, которые облегчают переработку смеси в трубопроводы, фитинги и другие продукты. Трубопроводы Corzan из ХПВХ не пластифицированы, и испытания показали, что ХПВХ является одной из самых устойчивых поверхностей, препятствующих образованию биопленки.

    Формула Хазена-Уильямса

    Формула Хазена-Вильямса является общепринятым методом расчета потерь напора на трение в трубопроводных системах.Формула сравнивает гладкость материала системы трубопроводов, и чем выше значение, тем более гладкая поверхность материала. Например, при установке трубопровод из ХПВХ имеет коэффициент C, равный 150, и это значение обычно остается постоянным на протяжении всего срока службы системы.

    Значения в следующей таблице расхода жидкости основаны на этой формуле и постоянной шероховатости поверхности C = 150 для трубопровода Corzan из ХПВХ.

    f = 0,2083 x (100) 1,852 г 1,852

    С d4.8655

    , где f = высота трения в футах водяного столба на 100 футов

    трубы

    d = внутренний диаметр трубы в дюймах

    г = расход в галлонах в минуту

    C = постоянная шероховатости поверхности трубы

    Константы шероховатости поверхности для других материалов трубопроводов приведены ниже:

    Потери на трение в фитингах труб

    Потери на трение в трубе также возникают в системной арматуре.Эти потери через фитинги рассчитываются в соответствии с эквивалентной длиной прямой трубы, которая дает такие же потери на трение в жидкости. Эквивалентная длина трубы Corzan из ХПВХ для обычных фитингов:

    Размер трубы в этой таблице составляет 12 дюймов. От некоторых производителей доступны трубы диаметром до 24 дюймов.

    * Данные в этой таблице приведены только для справки. Вы можете обратиться к руководству по проектированию трубопроводов Corzan CPVC для промышленных трубопроводных систем. Для получения дополнительной информации всегда сверяйтесь с литературой производителя.

    Оптимизация трубопроводных систем для промышленного использования

    Потери на трение в трубе на 100 футов являются ключевым фактором при правильном выборе размеров трубопроводной системы. Чтобы компенсировать это, инженеры компенсируют трение, которое может снизить давление в трубопроводе и нарушить поток жидкости, путем увеличения размеров трубопроводных систем или увеличения скорости потока в конструкции.

    Но разработчик системы должен учитывать факторы, которые могут со временем повлиять на систему. Например, в системе металлических трубопроводов диаметр трубопровода может быть больше, чем первоначально планировалось, из-за трения материала, коррозии и / или образования накипи.Некоторые инженеры прибегли к увеличению скорости потока в системе, чтобы использовать трубы меньшего диаметра. Это можно сделать, но это увеличит требования к размеру и мощности большинства насосов, что приведет к увеличению стоимости владения в течение всего срока службы системы, не говоря уже о влиянии на скорость коррозии металлических систем.

    Промышленное предприятие, использующее трубы Corzan CPVC, может устранить эти проблемы и позволить проектировщику выбрать более узкую трубу. Трубопроводы из ХПВХ имеют один из лучших С-факторов Хазена-Вильямса среди всех материалов для трубопроводов, представленных на рынке, и поддерживают этот коэффициент на протяжении всего срока службы.Кроме того, трубопроводы из ХПВХ устойчивы к коррозии и не допускают масштабирования для получения более прочной и надежной системы, превышающей ожидаемые характеристики.

    Промышленные трубопроводные системы Corzan уже более 60 лет успешно применяются в широком спектре промышленных приложений по всему миру. Свяжитесь с нами для получения бесплатной консультации по вопросам пригодности и технической поддержки.

    Некоторые подробности в этом блоге были взяты из статей Lubrizol «Как правильный выбор материала трубопровода может уменьшить образование вредной биопленки», «Как оптимизировать промышленную систему трубопроводов с точки зрения потери давления» и «Характеристики работы с жидкостями для труб Corzan».

    Потери на трение - обзор

    Мощность

    Мощность, необходимую для приведения в действие поршневого компрессора, можно разделить на три части: адиабатические, клапанные потери и трение, каждая из которых будет рассмотрена отдельно.

    Мощность, необходимая для сжатия объема газа, представлена ​​областью, ограниченной диаграммой P - V , или:

    Работа = ∫PdV

    События сжатия и расширения моделируются термодинамически как адиабатические процессы, Это означает, что предполагается, что во время этих событий тепло не передается газу или от него.Адиабатический термодинамический процесс - это изэнтропический (с постоянной энтропией) процесс. Область диаграммы P - V на рис. 5.24, ограниченная 1-2-3-4-1, представляет собой адиабатическую мощность.

    Рис. 5.24. Диаграмма давление-объем, показывающая мощность потерь на всасывающем и нагнетательном клапане.

    Предоставлено Ariel Corporation.

    Насколько справедливо предположение, что события сжатия и расширения являются адиабатическими? Для компрессора со скоростью вращения 300 об / мин (низкая скорость вращения) один цикл P - V занимает всего 0.2 с для завершения. Предположим, что каждое из четырех событий цикла P - V занимает одинаковое время, то есть 0,05 с (или 50 мс) на событие. Это не так уж много времени для передачи какого-либо значительного количества тепла, что подтверждает достоверность адиабатического предположения. Да, газ действительно нагревается при сжатии, но не из-за передачи тепла газу. Это тепло - это тепло сжатия.

    Неэффективность на диаграмме P - V - это падение давления, возникающее при перемещении газа от входного фланца цилиндра в камеру сжатия и при перемещении газа из камеры сжатия к выходному фланцу.Преодоление этого падения давления требует энергии. Эта энергия представлена ​​областями 1-4-4A-1 (мощность потерь всасывающего клапана (VLP)) и 2-2A-3-2 (VLP нагнетания) на рис. 5.24. Следует отметить, что в этом начальном обсуждении потерь идеального клапана предполагается, что газ на фланце цилиндра находится под постоянным давлением, и что потери давления в баллоне и диафрагме не учитываются. Эти (вполне реальные) дополнительные потери обсуждаются ниже.

    Этот VLP отражает большую часть неэффективности на диаграмме P - V .Дополнительные небольшие потери включают протечки поршневого кольца и клапана, особенно на машинах без смазки. Другие потери могут возникнуть, если температура газа в начале сжатия (точка 1) выше, чем температура поступающего газа, или если происходит значительный теплообмен между стенками цилиндра и газом. Трение - это оставшаяся неэффективность, о которой мы поговорим позже. VLP может быть выражено следующим соотношением:

    VLP≈MWPVERPABORE3S × RPM3ZTN × AVLVPKT2

    , где:

    MW = вес моля газа

    P = давление, эффективность всасывания или нагнетания

    VE = объем R P = коэффициент сопротивления

    A ОТВЕРСТИЕ = площадь поперечного сечения отверстия цилиндра

    S = ход

    RPM = частота вращения, об / мин

    Z = коэффициент сжимаемости на всасывании или нагнетание

    T = температура всасывания или нагнетания

    N = количество всасывающих или нагнетательных клапанов, питающих камеру сжатия головки или кривошипа

    A VLV PKT = площадь поперечного сечения отверстия клапана

    S × об / мин = скорость поршня, фут / мин.В данном соотношении используется средняя скорость поршня в течение времени открытия клапана.

    Это соотношение в еще более простой форме

    V≈ABORES × RPMN × AVLVPKT

    обсуждается довольно подробно.

    Первая переменная справа - это падение давления. Падение давления составляет:

    ΔP≈ρV2

    , где

    ρ = плотность

    V = скорость

    Плотность для газа.

    ρ≈PMWZT, где

    P = давление

    МВт = мольный вес

    Z = коэффициент сжимаемости

    T = температура

    Используемая здесь скорость представляет собой среднюю скорость движения газа. через отверстия клапанов, как если бы клапаны не устанавливались.Получается:

    ΔP = PMWABORE2S × RPM2ZTN × AVLVPKT2

    Подставив это соотношение для скорости в уравнение для перепада давления:

    ΔP = PMWRPABORE2S × RPM2ZTN × перепад AVLVPKT2

    соотношение давления представляет собой соотношение среднего давления компрессора

    . отверстия в корпусе цилиндра - как если бы клапаны не были установлены, а отверстия клапанов были простыми отверстиями. Конечно, нужен перепад давления через клапан компрессора. Добавление члена коэффициента сопротивления ( R P ) дает следующее:

    ΔP≈PMWRPABORE2S × RPM2ZTNAVLVPKT2

    Коэффициент сопротивления определяется как отношение измеренного перепада давления на клапане компрессора к перепаду давления, которое может быть предсказано при протекании. одинаковое количество того же газа при идентичных предварительных условиях давления и температуры через круглое отверстие (отверстие), имеющее коэффициент расхода, равный единице, и площадь, равную отверстию гнезда клапана.Типичные коэффициенты сопротивления находятся в диапазоне от 30 до 200. Это означает, что клапан компрессора может иметь в 30–200 раз больше перепада давления, чем отверстие того же диаметра, что и клапан компрессора. Обратите внимание, что коэффициент сопротивления - это безразмерное число, так как это давление, деленное на давление. Таким образом, коэффициент сопротивления равен:

    RP = CompressorValveΔPOrificeΔP

    Другой термин, используемый таким же образом, - это эквивалентная площадь клапана (VEA). VEA имеет единицы площади. VEA - это площадь отверстия, необходимая для создания такого же перепада давления, что и падение давления через клапан компрессора при пропускании того же количества одного и того же газа при одинаковом давлении и температуре.Производители компрессоров и клапанов компрессора будут использовать любой термин (коэффициент сопротивления или VEA) для описания относительной эффективности клапана компрессора. Одно можно преобразовать в другое:

    VEA = AVLVPKTRPorRP = AVLVPKT2VEA2

    Требуется дальнейшее обсуждение термина « S × RPM» в приведенных выше отношениях. Этот термин обычно известен как скорость поршня или средняя линейная скорость, с которой поршень перемещается на длину одного хода. Средняя скорость поршня в футах в минуту рассчитывается по формуле:

    PS = 2 × S × RPM12, илиPS = S × RPM6

    , где

    PS = скорость поршня, футы в минуту

    S = ход, дюйм

    RPM = частота вращения, об / мин

    Рис.5.25 представляет собой график зависимости мгновенной и средней скорости поршня от угла поворота коленчатого вала:

    Рис. 5.25. График зависимости скорости поршня (в процентах от среднего) от вращения коленчатого вала.

    Предоставлено Ariel Corporation.

    Мгновенная скорость поршня достигает максимума около середины хода, но не точно в середине (90 градусов вращения). Обратите внимание, что максимальная скорость поршня примерно на 60% больше средней.

    Но скорость, используемая в приведенных выше соотношениях для перепада давления клапана и VLP, является средней скоростью поршня в течение времени, когда клапаны компрессора (всасывания или нагнетания) открыты, как показано на рис.5.26.

    Рис. 5.26. График зависимости скорости поршня от времени открытия клапана компрессора.

    Предоставлено Ariel Corporation.

    Например, если всасывающий клапан открыт на 40% хода, средняя скорость поршня будет около 87% от средней скорости полного хода.

    Если вышеуказанные соотношения подставить обратно в уравнение VLP, будут получены следующие результаты:

    VLP≈PMWVERPABORE3S × RPM3VEZTN × AVLVPKT2

    VLP и трение представляют собой всю неэффективность поршневого компрессора (без учета падения давления при получении газ к компрессору и от него и возможные потери эффективности из-за искажения диаграммы P - V из-за пульсации газа).Величина типичной силы трения составляет ~ 5%, что означает, что большая часть неэффективности связана с VLP. Некоторые комментарии о VLP:

    VLP варьируется в зависимости от ( S × об / мин) 3 . Это большое количество, поэтому оно существенно влияет на VLP.

    VLP зависит от хода и скорости вращения, а не только от скорости вращения. Иногда делают комментарии, что «высокоскоростные компрессоры неэффективны». Это не так.Более точное утверждение: «Компрессоры с высокой скоростью поршня относительно неэффективны». В следующей таблице перечислены несколько комбинаций хода и скорости вращения, которые приводят к одинаковой скорости поршня:

    8
    Ход (дюйм) Скорость вращения (об / мин) Скорость поршня (фут / мин)
    21,0 257 900
    19,5 277 900
    18.0 300 900
    16,5 327 900
    15,0 360 900
    13,5 400 900 900
    12,0
    450 900
    10,5 514 900
    9,0 600 900
    7,5 720 900
    6.0 900 900
    4,5 1200 900
    3,0 1800 900

    При прочих равных (правда, очень сложно) все эти комбинации будут иметь та же относительная эффективность сжатия.

    VLP напрямую зависит от MW. Например, водородный компрессор (MW = 2) будет иметь VLP на 89% меньше по сравнению с тем же компрессором для сжатия природного газа (MW = 18) просто из-за очень низкого MW.

    Самая основная взаимосвязь между диаметром отверстия цилиндра (ABORE3) и количеством и размером клапанов компрессора (N × AVLVPKT2) определяет базовую эффективность данного цилиндра. Проще говоря, чем больше клапаны для данного диаметра цилиндра, тем выше эффективность.

    По мере увеличения диаметра отверстия цилиндра относительный КПД снижается. Это является результатом простой геометрии:

    Площадь отверстия увеличивается на диаметр отверстия во второй степени, но окружность, которая представляет собой пространство, доступное для размещения клапанов компрессора (представлена ​​прямоугольниками на рис.5.27), увеличивается только на диаметр отверстия в первой степени.

    Рис. 5.27. Чертеж, показывающий пространство, доступное для клапанов компрессора в типовой конструкции цилиндра компрессора.

    Предоставлено Ariel Corporation.

    По сути, цилиндр компрессора становится более эффективным за счет использования более крупных клапанов компрессора для данного диаметра отверстия цилиндра (при прочих равных). Но происходит еще кое-что, когда клапаны компрессора становятся больше - фиксированный зазор становится больше. Чем больше фиксированный зазор, тем ниже VE, что означает меньшую пропускную способность.Данный диаметр цилиндра с большим количеством и / или более крупными клапанами компрессора будет сжимать меньше газа, но сжимать этот газ с большей энергоэффективностью (меньшая мощность на производительность).

    Разработчик цилиндра должен найти компромисс между эффективностью сжатия и VE путем оптимизации проходного сечения клапана и зазора. Зазор цилиндра - это отношение фиксированного зазора к рабочему объему. Большая часть фиксированного зазора приходится на клапаны и клапанный зазор C . Рабочий объем составляет π D 2 S /4, и результирующее отношение составляет 4 C / π D 2 S , поэтому процентный зазор пропорционален инверсии хода.Например, цилиндр диаметром 10 дюймов на 6-тактной машине может иметь зазор 20% и работать со скоростью 900 об / мин. Однако цилиндр того же диаметра с такими же клапанами при 12-дюймовом такте будет работать со скоростью 450 об / мин и будет иметь удвоенный рабочий объем за такт, но такое же смещение в минуту. Клиренс будет только половиной или 10%. Однако на практике разработчик цилиндров делает короткоходную машину нелинейной, что значительно снижает зазор. На длинноходных цилиндрах с малым отверстием доступна большая гибкость для максимального использования клапанов.

    Расчет потерь на трение труб

    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 для разработки различных формул, по которым можно 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 быть рассчитаны 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-Вейсбаха, как его обычно называют, теперь принята как наиболее точная формула потерь на трение в трубе, и, хотя ее труднее 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-Вайсбаха, для расчета потерь на трение в трубе.2 / 2г)

    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 была проблема, которую 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-Вейсбаха 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 трубка130
    Деревянный клепок 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.

    Что такое потери на трение

    При проектировании системы шлангов необходимо учитывать множество различных элементов. Одним из важных аспектов процесса планирования является понимание возможностей насосов и ограничений системы шлангов. Ограничение, о котором мы говорим, - это процесс переноса жидкости, называемый потерями на трение - знание того, какие коэффициенты потерь на трение позволяют операторам определить наилучший подход к преодолению этого ограничения.

    Так что же такое потери на трение?

    По сути, потери на трение - это форма потребления энергии за счет взаимодействия между текущей жидкостью и материалом, через который она движется.

    Более конкретно, когда жидкость протекает через шлангопровод, между жидкостью и внутренней стенкой шланга возникает трение. Это трение вызывает напряжения жидкости (в зависимости от ее вязкости) и турбулентность. Наличие турбулентности в потоке замедляет жидкость и приводит к падению PSI (потери давления) на конце шланга.

    Поскольку шланги потребляют поток и давление, диаметр шланга дает возможность смягчить некоторые проблемы, связанные с потерями на трение.Шланги большего диаметра обеспечивают более высокую скорость потока, а при фиксированной скорости можно преодолеть большее расстояние с использованием того же количества насосов, чем с помощью шланга малого диаметра (см. Рисунок 1). Однако, хотя аппликаторы хотят достичь этих заданных скоростей потока, чем больше количество галлонов в минуту, проходящих через шланг, тем больше турбулентность и потери на трение.

    Высота также влияет на потерю давления в шланге. Подъем жидкости вверх приведет к увеличению потерь давления, в то время как перемещение жидкости вниз приведет к увеличению давления.Этот фактор следует учитывать при установке шлангов. Величина потери давления в шланге составляет около 0,43 фунтов на квадратный дюйм на каждый фут на высоте.

    Несмотря на то, что это может показаться не так уж и много, его можно очень быстро подсчитать. Например, если вы перекачиваете жидкость на холм высотой 100 футов, одно только повышение приведет к потере 43 фунтов на квадратный дюйм на другом конце шланга.

    Fiction loss - это то, почему мы используем систему насосов, чтобы убедиться, что мы можем продолжать создавать давление и поток в шлангах из точки A в точку B.Но для того, чтобы аппликаторы сделали это правильно, необходимо спланировать, каковы возможности ваших насосов и сколько шланга вам понадобится для выполнения работы.

    Как рассчитать потери на трение трубы / шланга

    Существует несколько различных способов расчета потери давления из-за трения. Формула, на которую мы указываем нашим клиентам, называется формулой Хейзена-Вильямса. Для британских единиц это уравнение:

    hf = 0,002083 x l x (100 / c) 1.852 x (q 1,852 / d 4,8655 )

    Где:

    hf = потеря напора без воды
    l = длина шланга
    c = константа шероховатости материала трубы по формуле Хазена-Вильямса (160 для плоских шлангов)
    q = объемный расход (галлон / мин)
    d = внутренний гидравлический диаметр (дюймы) )

    Например, давайте посмотрим, какими будут потери на трение для плоского плоского шланга длиной 660 футов и диаметром 7 дюймов с заданной скоростью потока 2500 галлонов в минуту.


    hf = 0,002083 x l x (100 / c) 1,852 x (q1,852 / d4,8655)
    hf = 0,002083 x 660 x (100/160) 1,852 x (2,5001,852 / 74,8655)
    hf = 0,002083 x 660 x 0,419 x (1 963 291,99 / 12 936,73)
    hf = 0,002083 x 660 x 0,419 x (1 963 291,99 / 12 936,73)
    hf = 0,002083 х 660 х 0,419 х 151,76
    hf = 87,42 фута потери жидкости в верхней части шланга


    Для более быстрых расчетов мы составили диаграмму, которая служит в качестве быстрого справочника для оценки величины потерь на трение для шланга определенной длины (660 футов) с учетом диаметра шланга и скорости потока (в галлонах в минуту. ).

    Если мы отследим переменные, используемые в нашем примере уравнения на диаграмме, вы увидите, что на пересечении 7-дюймового шланга (ось y) и расхода 2500 галлонов в минуту (ось x) у нас есть напор. (давление) потеря 87 футов. Это близко соответствует результатам, полученным в нашем примере формулы выше. Диаграмма также позволяет определить потерю PSI в шлангопроводе и скорость жидкости. Когда мы смотрим на сценарий потери напора 87 футов, мы также можем видеть, что потеря напора PSI будет 38 фунтов на квадратный дюйм, а потеря скорости будет 21 фут в секунду.

    С помощью этих расчетов вы можете определить, сколько насосов вам понадобится, чтобы преодолеть потери на трение.

    Если вы покопаетесь в Интернете, вы можете найти несколько бесплатных онлайн-инструментов для расчета потерь на трение. Один сайт, который может помочь вам определить эти факторы, - это Engineering Toolbox.

    Для получения технической поддержки по теме, затронутой в этой статье, или по любому другому вопросу, команда Puck готова помочь вам с обученными специалистами. Вы можете связаться со службой технической поддержки Puck по телефону 712.481.9097 или отправьте запрос на сайте Puck.com/Customer Service.

    Как уменьшить потери на трение в трубных системах

    Жидкость, протекающая по вашим трубопроводам, - не единственное, что имеет ценность в ваших трубах. Вместе с ним катится драгоценная энергия.

    К сожалению, потеря на трение может остановить энергию, создать дополнительную нагрузку на вашу систему и стоить вам больше денег.

    В этой статье мы исследуем проблему потерь на трение и определим способы предотвращения потерь на трение в ваших трубных системах.

    Что такое потери на трение?

    Потери на трение - это мера количества энергии, которую ваша трубопроводная система теряет из-за того, что жидкости испытывают сопротивление. Когда жидкость течет по вашим трубам, она несет с собой энергию. К сожалению, всякий раз, когда есть сопротивление потоку, он отводит жидкости и уходит энергия. Эти противодействующие силы вызывают потери на трение в трубах.

    Как потеря на трение вредит вашей системе трубопроводов?

    Это может быть неочевидно, но потеря трения может стоить вам времени, денег и эффективности.Вот несколько способов, которыми потери на трение выводят деньги из вашей трубопроводной системы:

    Energy Loss

    Когда происходит потеря на трение, это означает, что энергия уходит из вашей системы. Поскольку ваша система трубопроводов должна работать усерднее, чтобы преодолеть сопротивление жидкости, она сжигает больше энергии. В конечном счете, эта потеря энергии приводит к тому, что из вашего кармана больше денег.

    Изношенные трубы и фитинги

    Когда жидкости должны удаляться от остатков или перемещаться через препятствия, они в конечном итоге ударяются о стенки труб.В то же время, когда коридоры закрываются, давление может возрасти и привести к повреждению фурнитуры. Суть? Если вы не обеспечиваете стабильный поток в трубопроводе, вы можете подвергнуть свою трубопроводную систему дополнительной нагрузке.

    Поврежденные насосы

    Если у вас слишком большие потери на трение, это может привести к износу вашего насоса или поршневого компрессора. Трение заставляет ваши насосы работать сильнее, проталкивая жидкости через забитые трубы. Эти дополнительные усилия означают, что ваша ценная технология производства энергии может переутомиться и быстрее выйти из строя.

    Нежелательное движение трубы

    Когда жидкость неестественно разбрызгивается по стенкам труб, это может привести к смещению труб и царапанию о твердые поверхности. В свою очередь, трубы могут изнашиваться, быстрее подвергаться коррозии и разрываться.

    Что вызывает потери на трение?

    Любые вещи могут вызывать потери на трение, но есть несколько факторов трения, которые имеют тенденцию влиять на поток в вашей трубе больше всего. Вот более подробный анализ распространенных причин потерь на трение:

    • Вязкость: Вязкость транспортируемой жидкости может способствовать потере трения.Проще говоря, вязкость описывает толщину жидкости, которую транспортируют ваши трубы. Жидкости с более высокой вязкостью будут более подвержены сопротивлению, чем жидкости с низкой вязкостью. Например, вода с большей вероятностью хлынет без сопротивления по трубам, чем более густые жидкости, такие как нефть.
    • Внутренний диаметр трубы: По сути, чем меньше поверхность, по которой должна проходить жидкость, тем меньше вероятность потери на трение. Вот почему трубы с меньшим диаметром обычно имеют большие потери на трение.
    • Внутренняя шероховатость трубы: Чем грубее внутренние поверхности ваших труб, тем более твердые жидкости должны работать, чтобы скользить по ним или по ним. Вот почему внутренняя коррозия и отложения могут вызвать сопротивление и потерю на трение.
    • Изменения уклона трубы: Если ваши трубы меняют высоту, это может заставить жидкости работать против силы тяжести, и вы можете терять энергию по пути. Вот почему неровные или провисающие участки труб могут лишать вашу систему энергии.
    • Длина трубы: Чем дальше должны проходить жидкости, тем тяжелее они должны работать.Более длинные участки труб, естественно, имеют более высокий потенциал потерь на трение, чем более короткие участки.
    • Клапаны и фитинги: Внутренние стенки трубы - не единственное, что способствует потерям на трение. Клапаны и фитинги также могут препятствовать потоку и вызывать большее трение.

    Как уменьшить потери на трение в трубах

    Предотвращая потери на трение при каждом проходе, вы повысите эффективность своей трубопроводной системы, улучшите производство и сэкономите деньги. Вот несколько способов снизить потери на трение и обеспечить стабильный поток в трубе:

    Уменьшите внутреннюю шероховатость

    Сглаживая внутренние поверхности труб, вы проложите более чистый путь для протекания жидкостей.Это означает тщательную очистку труб и защиту их от мусора.

    Это также требует активного подхода к борьбе с коррозией труб. Коррозия труб вызывает дорогостоящие провалы и засоры. Вот почему так важно не допускать проникновения коррозии на поверхности труб и разъедания металла.

    Увеличьте диаметр трубы

    Увеличивая диаметр трубы, вы гарантируете, что жидкости не будут работать так тяжело, чтобы протискиваться через трубы. В свою очередь, вы уменьшите гидравлическое сопротивление и потери на трение в трубах.Просто убедитесь, что вы поддерживаете трубы большего диаметра с помощью прочных и эффективных опор для труб.

    Уменьшите количество оборотов

    Выпрямляя участки и очищая путь трубы, вы можете избежать потерь на трение. Для этого по возможности снимайте тройники, фитинги и другие крутые повороты.

    Старайтесь работать в пологих изгибах, которые способствуют более естественному течению. Иногда вам придется придумывать творческие решения и работать с производителем опор для труб, чтобы построить индивидуальные опоры.

    Найдите индивидуальное решение для вашей трубопроводной системы

    Если вы хотите снизить потери на трение в трубах и повысить производительность трубопроводной системы, возможно, вам придется мыслить нестандартно. Но вам не нужно браться за следующий проект трубопровода в одиночку.

    Запросите коммерческое предложение, и мы поможем вам найти правильное решение для повышения производительности вашей трубопроводной системы.

    Потери на трение

    Этот калькулятор может помочь вам оценить величину давления, которое должен создать ваш насос, чтобы обеспечить желаемую скорость потока в пункте назначения.Также помните, что различные типы труб имеют максимальные уровни давления, с которыми они могут работать без разрывов. Этот калькулятор также вычисляет общее сопротивление для системы с двумя различными типами труб.

    Требуемый расход

    галлонов в минуту

    Трубка №1

    Размер

    1/23/411 1/41 1/222 1/234568101214161820 дюймов

    Материал

    Стальная труба (новая) Полиэтилен ПВХ Стальная труба (10 лет)

    600 макс. Фунтов на кв. Дюйм

    Потери на трение Головка Ножки 01020304050607080 Потери на трение: 0 футов, 0 фунтов на кв. Дюйм Скорость: 0 F / S, 0 M / S

    Труба №2

    Размер

    1/23/411 1/41 1/222 1/234568101214161820 дюймов

    Материал

    Стальная труба (новая) Полиэтилен ПВХ Стальная труба (10 лет)

    600 макс. Фунтов на кв. Дюйм

    Потери на трение Головка Ножки 01020304050607080 Потери на трение: 0 футов, 0 фунтов на кв.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *