Расчет скорости движения жидкости в трубопроводе: Рассчитать расход воды в трубопроводе по формуле СНиП онлайн калькулятор

Содержание

Калькулятор скорости воды в трубе (газа, жидкости)

Главная » Онлайн калькуляторы

На чтение 3 мин. Просмотров 3.4k. Обновлено

Содержание:

  1. Онлайн калькулятор скорости воды в трубе
  2. Зачем нужен расчет
  3. Влияние различных факторов на работу водопроводной сети

Предлагаем определить с помощью нашего калькулятора скорости воды в трубе или трубопроводе. Расчет может будет необходим в том случае, если Вы решили провести канализацию, отопительную или водопроводную систему своими руками в частном доме или квартире. Результат расчета поможет определиться в выборе диаметра трубы, его протяженности или количестве поворотов трубопровода.

Онлайн калькулятор скорости воды в трубе

Выберите форму поперечного сечения трубы
 Круглая  Квадратная  Прямоугольная

Введите параметры для расчёта

Диаметр D или сторона A,мм
Сторона B (для прям. ),мм
Толщина стенки S,мм
Расход по трубе,м3/час




Рассчитать все параметры перемещения жидкости в водопроводной системе, вопреки кажущейся простоте, представляет собой сложную задачу, поскольку на поток воды действует одновременно множество разноречивых факторов.

Зачем нужен расчет

Каковы основные направления использования воды в здании? Их несколько:

  1. Потребление для санитарных, а также бытовых нужд.
  2. Устройство отопления с водяным теплоносителем.
  3. Водопровод системы пожаротушения.
  4. Система канализации стоков.

Каждое направление имеет свои особенности и характеристики по условиям эксплуатации. При недостаточной мощности трубопроводной системы возможно критично резкое снижение давления, а вероятность получения слабой струйки из пожарного шланга испортит настроение любому.

Скорость течения стоков по системе канализации также имеет особое значение, поскольку малейший просчет в угле наклона отрицательно сказывается  на работе такого водопровода и его долговечности. Недостаточный угол предполагает возможность остановки действия, а излишний приводит к ускоренному засорению канала.

Влияние различных факторов на работу водопроводной сети

На первый взгляд механизм простой – есть магистраль с определенным диаметром и чем большего оно размера, тем больше пройдет по ней жидкости при определенном давлении.

Безусловно, это действенные факторы, влияющие на расход воды и интенсивность ее перемещения по водопроводной сети. Но это только начало длинного перечня, поскольку кроме них существуют и другие воздействия:

  1. Длина трубы. По мере перемещения жидкость испытывает обратное направлению потока воздействие от трения о стенки трубы. Величина сопротивления такова, что пренебречь ею невозможно. Разумеется, на консоли через сливное отверстие скорость истечения зависит только от давления. Но вытекшую жидкость нужно заместить, а быстрота ввиду сопротивления недостаточна.
  2. Прямое воздействие на скорость течения жидкости оказывает диаметр внутреннего сечения трубопровода. Чем он меньше, тем более сильное сопротивление потоку оказывается, поскольку площадь контакта по отношению к объему протекающей воды увеличивается. То есть, между этими параметрами существует обратно пропорциональная зависимость.
  3. Материал, из которого изготовлена круглая труба, также оказывает существенное влияние. Внутренняя поверхность пластиковых изделий, изготовленных из сшитого полиэтилена, более гладкая, чем у аналогичных из металла. Она оказывает гораздо меньшее сопротивление потоку. Более того, при расчете скорости жидкости в трубопроводе, изготовленном из металла, следует понимать, что он справедлив только для новой системы. Такие системы очень быстро засоряются известковыми отложениями на внутренних стенках и продуктами окисления металла. Учесть такие воздействия невозможно, поскольку интенсивность их накопления во многом зависит от качества воды. Величина сопротивления в новой трубе и засоренной может возрастать до 200 раз.
  4. Скорость движения жидкости в трубопроводной системе во многом зависит от ее сложность. Каждый поворот, каждый фитинг – это потеря скорости, причем степень влияния не ограничивается статистической погрешностью, а снижает проходимость многократно.

Учитывая сказанное, очевидно, что достоверно определить основные параметры действия водопровода гидравлическим расчетом практически невозможно. Тем не менее, расчет скорости воды в трубопроводе необходим для определения первичных данных по его основным характеристикам и делать его нужно с использованием калькулятора, используя  режим online.

Поделиться

Оцените автора

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Расчет параметров потока газов

Проводимость канала определяет его способность транспортировать газ. Она выражается в единицах объема газа, проходящего через данное сечение в единицу времени. Зависимости для расчета проводимости элемента, работающего в различных условиях, являются весьма сложными и зависят от режима течения, а также от геометрических параметров канала и свойств его поверхности. Расчеты проводимости и потока газа при турбулентном режиме течения трудно трактовать аналитически. Количественное определение параметров вязкостного потока также представляет трудности, поскольку зависит не только от формы канала, но и от давления газа. Однако при тех диапазонах давлений, которые имеют место в условиях высокого вакуума, поток является молекулярным, а не вязкостным.

Уравнения для расчета параметров вязкостного потока

В общем случае уравнения для расчета проводимости и потока газа при вязкостном режиме течения получены для трубопроводов и каналов, имеющих сечение простой геометрической формы — круглое или прямоугольное. Эти выражения используются, например, для расчета времени, необходимого для откачки сосуда через трубопровод, имеющий круглое или прямоугольное поперечное сечение.

Течение в трубопроводах круглого сечения

Поток газа по прямому трубопроводу круглого сечения в условиях вязкостного режима определяется уравнением Пуазейля:

$$\frac{Q}{P_{1}-P_{2}}=K \frac{d^{4}P}{\eta L}, (60)$$

где d — диаметр трубы; L — длина трубопровода; η — динамическая вязкость газа; р — среднее давление в трубопроводе; р1 и р2 — давления на противоположных концах трубы. {4}}{L}, (62)$$

Течение в прямоугольных каналах

Уравнение Пуазейля для потока воздуха при 20 °С, текущего по прямоугольному каналу с большей стороной сечения а и меньшей b, имеет следующий вид, л/с:

$$C= \frac{30a2b2KP}{L}, (63)$$

где К — это коэффициент формы, значение которого зависит от b/а.

Как можно видеть, проводимость прямоугольной диафрагмы (отверстия) быстро увеличивается при переходе сечения от прямоугольной щели к квадрату. Так же, как и в случае круглого трубопровода, выражение для С позволяет получить соотношение для объемного потока газа в зависимости от перепада давлений в канале.

$$C= \frac{pK}{\Delta p}, (64)$$

где

$$F= \frac{Cp}{\Delta p}, (64)$$

Таким образом,

$$K= \frac{30a_{2}b_{2}K}{L} \cdot \Delta p, (65)$$

л/с.

Общие данные.

При расчете пропускной способности надземных газопроводов учитывают максимально допустимый уровень шума, создаваемого движением газа, по ГОСТ 12.1.003-2014 «Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности».

Скорость движения газа рассчитывается по формуле п.7.1.6. ГОСТ Р 55472-2019 «Системы газораспределительные. Сети газораспределения природного газа. Часть 0. Общие положения». Формула учитывает коэффициент сжимаемости газа, температуру и давление газа. Формула составлена на базе уравнения идеального газа.

Коэффициент сжимаемости в случае необходимости определяется в соответствии с:

  • ГОСТ 30319.2-2015 «Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о плотности при стандартных условиях и содержании азота и диоксида углерода»;
  • ГОСТ 30319.3-2015 «Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе».

При этом следует учесть, что для газопроводов с давление газа до 1,2 МПа коэффициент сжимаемости лежит в пределах от 0,98÷1,0, поэтому в методике гидравлического расчета он не учитывается. В данном расчете по умолчанию принят коэффициент равный Z=1. Калькулятор позволяется менять значение коэффициента.

ГОСТ Р 55472-2019 предусматривает расчет абсолютного давления газа по формуле: Pa=Pи+0.1012. Калькулятор рассчитывает абсолютное давление газа по классической формуле: Pa=Pи+0.101325.

Действующими НТД (ГОСТ Р 55472-2019, СП 42-101-2003) скорость движения газа рекомендуется принимать для газопроводов:

  • низкого давления — не более 7 м/с;
  • среднего давления — не более 15 м/с;
  • высокого давления — не более 25 м/с.

Заданные скорости газа в трубе не являются основным критериям для выбора диаметра газопровода. Диаметры газопроводов определяются в ходе полного гидравлического расчета систем газораспределения и газопотребления.

Уравнения для расчета параметров молекулярного потока

При низких значениях давления межмолекулярные столкновения происходят реже, чем столкновения со стенкой, поэтому последние определяют параметры газового потока по каналу. {0}A, (66)$$

если молекулы имеют распределение скоростей по Максвеллу. Значения проводимости зависят от молекулярной массы и кинетической энергии. Случай, когда столкновения молекул со стенками трубопровода являются более важными, чем проводимость отверстия, рассмотрен ниже.

Расчет скорости природного газа

Калькулятор позволяет определить скорость природного газа в трубе согласно ГОСТ Р 55472-2019 «Системы газораспределительные. Сети газораспределения природного газа. Часть 0. Общие положения».

Введите объемный расход газа при нормальных условиях (Qv1)
Введите температуру газа (t1)
Введите коэффициент сжимаемости (Z1)
Введите избыточное давление газа (P1)
Введите внутренний диаметр газопровода (d1)
Формула расчета :
Формула расчета скорости :

Формула Кнутсена

Проводимость СΥотрезка длинной трубы длиной L с переменной площадью сечения А и периметром Н была рассчитана Кнудсеном и составляет:

$$C_{\Upsilon} = \frac{4}{3} \sqrt{ \frac{H( \delta)}{A^{2} L} \cdot de }. (67)$$

Были приняты следующие допущения:

  1. Длина трубопровода значительно больше диаметра.
  2. Направление движения отскочивших молекул после столкновения со стенками не зависит от направления их движения до столкновения.
  3. Угловое распределение отскочивших молекул подчиняется закону косинуса.

Допущение 1 предполагает, что влияние отверстия является незначительным, а величина проводимости, получаемая из уравнения (67), относится к молекулам внутри трубы, удаленным от отверстия. Для получения приближенных выражений для проводимости всей трубы нужно включить последовательную проводимость отверстий. Карлсон приводит формулу для трубопровода с периметром Н, площадью Л и длиной L:

$$C_{a}=1+ \frac{3}{16} \cdot 9 \frac{LH}{A}). (58)$$

Зачем нужен расчет

Каковы основные направления использования воды в здании? Их несколько:

  1. Потребление для санитарных, а также бытовых нужд.
  2. Устройство отопления с водяным теплоносителем.
  3. Водопровод системы пожаротушения.
  4. Система канализации стоков.

Каждое направление имеет свои особенности и характеристики по условиям эксплуатации. При недостаточной мощности трубопроводной системы возможно критично резкое снижение давления, а вероятность получения слабой струйки из пожарного шланга испортит настроение любому.

Скорость течения стоков по системе канализации также имеет особое значение, поскольку малейший просчет в угле наклона отрицательно сказывается на работе такого водопровода и его долговечности. Недостаточный угол предполагает возможность остановки действия, а излишний приводит к ускоренному засорению канала.

Влияние на расход газа


На расход газа влияет мощность котла и качество смеси
Потребление газа зависит от различных факторов. В больших домах ставятся котлы, которые расходуют больше топливной смеси, чем агрегаты в маленьких строениях или квартирах.

На расход топлива влияет:

  • мощность котла;
  • температура на улице;
  • качество газовой смеси.

Некоторые газораспределительные компании подают в трубопровод неосушенные газовые смеси, которые содержат влагу и примеси. Калорийность снижается и увеличивается потребляемый объем.

Уменьшение потребления газа

Экономия газа напрямую связана с уменьшением потерь тепла. Ограждающие конструкции, такие как стены, потолок, пол в доме обязательно защищаются от влияния холодного воздуха или грунта. Применяется автоматическая регулировка работы отопительного оборудования для результативного взаимодействия наружного климата и интенсивности работы газового котла.

Утепление стен, кровли, потолков


Уменьшить расход газа можно с помощью утепления стен
Наружный теплозащитный слой создает преграду для охлаждения поверхностей, чтобы потребить наименьшее количество топлива.

Статистика показывает, что часть нагретого воздуха уходит через конструкции:

  • крыша — 35 – 45%;
  • неутепленные оконные проемы — 10 – 30%;
  • тонкие стены — 25 – 45%;
  • входные двери — 5 – 15%.

Полы защищаются материалом, который имеет допустимую влагопроницаемость по норме, т. к. при намокании теряются теплоизоляционные характеристики. Стены лучше изолировать снаружи, потолок утепляется со стороны чердака.

Замена окон


Пластиковые окна пропускают меньше тепла зимой
Современные металлопластиковые рамы с двух- и трехконтурными стеклопакетами не пропускают воздушных потоков и препятствуют сквознякам. Это ведет к уменьшению потерь через щели, которые были в старых деревянных рамах. Для проветривания предусматриваются поворотно-откидные механизмы створок, способствующие экономному расходованию внутреннего тепла.

Стекла в конструкциях оклеиваются специальной энергосберегающей пленкой, которая пропускает внутрь ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, но препятствует обратному их проникновению. Стекла снабжаются сетью элементов, подогревающих площадь для оттаивания снега и льда. Существующие конструкции рам дополнительно утепляются полиэтиленовой пленкой снаружи или используются плотные шторы.

Другие способы

Выгодно применять современные конденсационные котлы на газовом топливе и ставить автоматизированную координационную систему. На все радиаторы устанавливаются термоголовки, а на обвязке агрегата монтируется гидрострелка, что экономит 15 – 20% тепла.

В отопительной системе ставятся детекторы, регуляторы температуры, которые регулируют мощность котла в зависимости от состояния наружного климата. Если на улице теплая погода, результативнее и экономичнее перейти на отопление кондиционерами.

Влияние различных факторов на работу водопроводной сети

На первый взгляд механизм простой – есть магистраль с определенным диаметром и чем большего оно размера, тем больше пройдет по ней жидкости при определенном давлении.

Безусловно, это действенные факторы, влияющие на расход воды и интенсивность ее перемещения по водопроводной сети. Но это только начало длинного перечня, поскольку кроме них существуют и другие воздействия:

  1. Длина трубы. По мере перемещения жидкость испытывает обратное направлению потока воздействие от трения о стенки трубы. Величина сопротивления такова, что пренебречь ею невозможно. Разумеется, на консоли через сливное отверстие скорость истечения зависит только от давления. Но вытекшую жидкость нужно заместить, а быстрота ввиду сопротивления недостаточна.
  2. Прямое воздействие на скорость течения жидкости оказывает диаметр внутреннего сечения трубопровода. Чем он меньше, тем более сильное сопротивление потоку оказывается, поскольку площадь контакта по отношению к объему протекающей воды увеличивается. То есть, между этими параметрами существует обратно пропорциональная зависимость.
  3. Материал, из которого изготовлена круглая труба, также оказывает существенное влияние. Внутренняя поверхность пластиковых изделий, изготовленных из сшитого полиэтилена, более гладкая, чем у аналогичных из металла. Она оказывает гораздо меньшее сопротивление потоку. Более того, при расчете скорости жидкости в трубопроводе, изготовленном из металла, следует понимать, что он справедлив только для новой системы. Такие системы очень быстро засоряются известковыми отложениями на внутренних стенках и продуктами окисления металла. Учесть такие воздействия невозможно, поскольку интенсивность их накопления во многом зависит от качества воды. Величина сопротивления в новой трубе и засоренной может возрастать до 200 раз.
  4. Скорость движения жидкости в трубопроводной системе во многом зависит от ее сложность. Каждый поворот, каждый фитинг – это потеря скорости, причем степень влияния не ограничивается статистической погрешностью, а снижает проходимость многократно.

Учитывая сказанное, очевидно, что достоверно определить основные параметры действия водопровода гидравлическим расчетом практически невозможно. Тем не менее, расчет скорости воды в трубопроводе необходим для определения первичных данных по его основным характеристикам и делать его нужно с использованием калькулятора, используя режим online.

14.5 Гидродинамика – Университетская физика Том 1

14 Гидромеханика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Описывать характеристики потока
  • Рассчитать расход
  • Опишите взаимосвязь между расходом и скоростью
  • Объясните следствия уравнения неразрывности для сохранения массы

Первая часть этой главы посвящена статике жидкости, изучению покоящихся жидкостей. Остальная часть этой главы посвящена гидродинамике, изучению движения жидкостей. Даже самые простые формы движения жидкости могут быть довольно сложными. По этой причине мы ограничим наше исследование идеальной жидкостью s во многих примерах. Идеальная жидкость — это жидкость с незначительной вязкостью. Вязкость — мера внутреннего трения в жидкости; мы рассмотрим его более подробно в разделе «Вязкость и турбулентность». В нескольких примерах мы исследуем несжимаемую жидкость, для изменения объема которой требуется чрезвычайно большая сила, поскольку плотность в несжимаемой жидкости постоянна на всем протяжении.

Характеристики потока

Векторы скорости часто используются для иллюстрации движения жидкости в таких приложениях, как метеорология. Например, ветер — текучее движение воздуха в атмосфере — может быть представлен векторами, указывающими скорость и направление ветра в любой заданной точке на карте. На рисунке показаны векторы скорости, описывающие ветры во время урагана Артур в 2014 г.

Рисунок 14.24 Векторы скорости показывают направление ветра во время урагана Артур. Обратите внимание на циркуляцию ветра вокруг глаза урагана. Скорость ветра максимальна вблизи глаз. Цвета представляют относительную завихренность, меру вращения или вращения воздуха.

Другим методом представления движения жидкости является линия тока . Линия тока представляет собой путь небольшого объема жидкости при ее течении. Скорость всегда тангенциальна к линии тока. Диаграммы на рисунке используют линии тока для иллюстрации двух примеров движения жидкости по трубе. Первая жидкость демонстрирует ламинарный поток (иногда описываемый как установившийся поток), представленный гладкими параллельными линиями тока. Обратите внимание, что в примере, показанном в части (а), скорость жидкости максимальна в центре и уменьшается у стенок трубы из-за вязкости жидкости и трения между стенками трубы и жидкостью. Это частный случай ламинарный поток , при котором трение между трубой и жидкостью велико, известное как граничные условия отсутствия проскальзывания. Вторая диаграмма представляет турбулентный поток, в котором линии тока нерегулярны и меняются со временем. В
турбулентном потоке
пути потока жидкости нерегулярны, поскольку различные части жидкости смешиваются друг с другом или образуют небольшие круглые области, напоминающие водовороты. Это может произойти, когда скорость жидкости достигает определенной критической скорости.

Рисунок 14.25 (a) Ламинарный поток можно представить себе как слои жидкости, движущиеся параллельными, правильными путями. (b) В турбулентном потоке области жидкости движутся нерегулярными, встречными путями, что приводит к перемешиванию и завихрению.

Расход и его отношение к скорости

Объем жидкости, проходящей через заданное место через площадь в течение определенного периода времени, называется расходом Q или, точнее, объемным расходом . В символах это записывается как

[латекс]Q=\frac{dV}{dt}[/latex]

, где V — объем, а t — прошедшее время. {3}\текст{/с,}[/латекс], но несколько других единиц для 9{3}).[/latex]

Расход и скорость являются связанными, но совершенно разными физическими величинами. Чтобы прояснить различие, рассмотрим скорость течения реки. Чем больше скорость воды, тем больше расход реки. Но скорость течения также зависит от размера и формы реки. Быстрый горный поток несет гораздо меньше воды, чем, например, река Амазонка в Бразилии. На рисунке показан объемный расход. Объемный расход равен [latex]Q=\frac{dV}{dt}=Av,[/latex], где [latex]A[/latex] — площадь поперечного сечения трубы, а v — величина скорости.

Точное соотношение между расходом Q и средней скоростью v составляет латекс] — средняя скорость. Соотношение говорит нам, что скорость потока прямо пропорциональна как средней скорости жидкости, так и площади поперечного сечения реки, трубы или другого трубопровода. Чем больше трубопровод, тем больше его площадь поперечного сечения. На рисунке показано, как получается это соотношение. Заштрихованный цилиндр имеет объем [латекс]V=Ad[/латекс], который течет за точку P в раз т . Разделив обе части этого отношения на t , мы получим

[латекс]\frac{V}{t}=\frac{Ad}{t}.[/latex]

. Заметим, что [латекс]Q=V\ text{/}t[/latex], а средняя скорость равна [latex]v\text{ }=d/t[/latex]. Таким образом, уравнение принимает вид [латекс]Q=Av[/латекс].

На рисунке показано течение несжимаемой жидкости по трубе с уменьшающимся радиусом. Поскольку жидкость несжимаема, через любую точку трубки за заданное время должно пройти одинаковое количество жидкости, чтобы обеспечить непрерывность потока. Поток является непрерывным, потому что они не являются источниками или поглотителями, которые добавляют или удаляют массу, поэтому масса, втекающая в трубу, должна быть равна массе, вытекающей из трубы. В этом случае, поскольку площадь поперечного сечения трубы уменьшается, скорость обязательно должна увеличиваться. Эту логику можно расширить, чтобы сказать, что скорость потока должна быть одинаковой во всех точках трубы. В частности, для произвольных точек 1 и 2

[латекс]\begin{array}{ccc}\hfill {Q}_{1}& =\hfill & {Q}_{2},\hfill \\ \hfill {A}_{1}{v }_{1}& =\hfill & {A}_{2}{v}_{2}.\hfill \end{array}[/latex]

Это называется уравнением непрерывности и является действительным для любой несжимаемой жидкости (с постоянной плотностью). Следствия уравнения неразрывности можно наблюдать, когда вода течет из шланга в узкую форсунку: она вытекает с большой скоростью — в этом назначение форсунки. И наоборот, когда река впадает в один конец водохранилища, вода значительно замедляется и, возможно, снова набирает скорость, когда выходит из другого конца водоема. Другими словами, скорость увеличивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается, и скорость уменьшается, когда площадь поперечного сечения увеличивается.

Рисунок 14.27 Когда трубка сужается, тот же объем занимает большую длину. Чтобы один и тот же объем прошел точки 1 и 2 за заданное время, скорость должна быть больше в точке 2. Процесс точно обратим. Если жидкость течет в противоположном направлении, ее скорость уменьшается, когда трубка расширяется. (Обратите внимание, что относительные объемы двух цилиндров и соответствующие стрелки вектора скорости нарисованы не в масштабе.)

Поскольку жидкости практически несжимаемы, уравнение неразрывности справедливо для всех жидкостей. Однако газы сжимаемы, поэтому уравнение следует применять с осторожностью к газам, если они подвергаются сжатию или расширению.

Пример

 

Расчет скорости жидкости через насадку

Насадку диаметром 0,500 см присоединяют к садовому шлангу радиусом 0,900 см. Скорость потока через шланг и сопло составляет 0,500 л/с. Рассчитайте скорость воды (а) в шланге и (б) в насадке.

Стратегия

Мы можем использовать соотношение между расходом и скоростью, чтобы найти обе скорости. Мы используем нижний индекс 1 для шланга и 2 для насадки.

Решение 9{2}}\,1,96\,\текст{м/с}=25,5\,\текст{м/с}\текст{.
}[/латекс]

Значение

Скорость 1,96 м/с соответствует воде, вытекающей из шланга без насадки. Форсунка создает значительно более быстрый поток, просто сужая поток в более узкую трубку.

Решение последней части примера показывает, что скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса трубы, что приводит к большим эффектам при изменении радиуса. Мы можем задуть свечу на довольно большом расстоянии, например, сжав губы, тогда как задувание свечи с широко открытым ртом совершенно неэффективно.

Сохранение массы

Скорость потока жидкости также может быть описана массовым расходом или массовым расходом. Это скорость, с которой масса жидкости движется мимо точки. Обратитесь еще раз к рисунку, но на этот раз рассмотрите массу в заштрихованном объеме. Массу можно определить по плотности и объему:

[латекс]m=\rho V=\rho Ax.[/latex]

Тогда массовый расход равен

[латекс]\frac{dm}{ dt}=\frac{d}{dt}(\rho Ax)=\rho A\frac{dx}{dt}=\rho Av,[/latex]

, где [латекс]\ро[/латекс] — плотность, A — площадь поперечного сечения, а v — величина скорости. Массовый расход является важной величиной в гидродинамике и может использоваться для решения многих задач. Рассмотрите рисунок. Труба на рисунке начинается на входе с площадью поперечного сечения [латекс]{A}_{1}[/латекс] и сужается к выходу с меньшей площадью поперечного сечения [латекс]{A}_{2. }[/латекс]. Масса жидкости, поступающей в трубу, должна быть равна массе жидкости, выходящей из трубы. По этой причине скорость на выходе [латекс]({v}_{2})[/латекс] больше, чем скорость на входе [латекс]({v}_{1})[/латекс]. Используя тот факт, что масса жидкости, поступающей в трубу, должна быть равна массе жидкости, выходящей из трубы, можно найти связь между скоростью и площадью поперечного сечения, взяв скорость изменения массы в и массу аут:

[латекс]\begin{array}{ccc}\hfill {(\frac{dm}{dt})}_{1}& =\hfill & {(\frac{dm}{dt})}_{ 2} \ hfill \\ \ hfill {\ rho} _ {1} {A} _ {1} {v} _ {1} & = \ hfill & {\ rho } _ {2} {A} _ {2} {v}_{2}.\hfill \end{array}[/latex]

Рисунок также известен как уравнение неразрывности в общем виде.

Если плотность жидкости остается постоянной из-за сужения, т. е. жидкость несжимаема, то плотность сокращается из уравнения неразрывности,

[латекс]{A}_{1}{v}_{1}={ А}_{2}{v}_{2}.[/латекс]

Уравнение сокращается, чтобы показать, что объемный расход в трубе равен объемному расходу на выходе из трубы.

Рисунок 14.28 Геометрия для вывода уравнения неразрывности. Количество жидкости, поступающей в площадь поперечного сечения (заштриховано), должно равняться количеству жидкости, выходящей из площади поперечного сечения, если жидкость несжимаема.

Сводка

  • Скорость потока Q определяется как объем V , протекающий в определенный момент времени 9{3}\text{/s,}[/latex], но можно использовать и другие скорости, например л/мин.
  • Расход и скорость связаны соотношением [латекс]Q=Av[/латекс], где
    A
    — площадь поперечного сечения потока, а v — его средняя скорость.
  • Уравнение неразрывности утверждает, что для несжимаемой жидкости масса, втекающая в трубу, должна равняться массе, вытекающей из трубы.

Концептуальные вопросы

На многих рисунках в тексте показаны линии потока. Объясните, почему скорость жидкости наибольшая там, где линии тока расположены ближе всего друг к другу. ( Подсказка: Рассмотрите связь между скоростью жидкости и площадью поперечного сечения, через которое протекает жидкость.)

Покажите решение

Рассмотрим две разные трубы, соединенные с одной трубой меньшего диаметра, при этом жидкость течет из двух труб в труба меньшего размера. Поскольку жидкость проходит через меньшую площадь поперечного сечения, она должна двигаться быстрее, поскольку линии потока становятся ближе друг к другу. Точно так же, если труба с большим радиусом входит в трубу с малым радиусом, линии тока сблизятся, и жидкость будет двигаться быстрее. 9{3}\текст{/s}[/латекс]?

Водопад Хука на реке Вайкато — одна из самых посещаемых природных достопримечательностей Новой Зеландии. Средний расход реки составляет около 300 000 л/с. В ущелье река сужается до 20 м в ширину и достигает в среднем 20 м глубины. а) Какова средняя скорость течения реки в ущелье? б) Какова средняя скорость воды в реке ниже по течению от водопада, когда она расширяется до 60 м, а ее глубина увеличивается в среднем до 40 м?

Показать раствор

а. 0,75 м/с; б. 0,13 м/с 9{3}\text{/s}[/латекс]; в. Нет, расход и скорость не зависят от плотности жидкости.

Вода движется со скоростью 2,00 м/с по шлангу с внутренним диаметром 1,60 см. а) Какова скорость потока в литрах в секунду? (b) Скорость жидкости в насадке этого шланга составляет 15,0 м/с. Какой внутренний диаметр сопла?

Докажите, что скорость движения несжимаемой жидкости через сужение, например, в трубе Вентури, увеличивается в кратном размере, равном квадрату множителя, в котором диаметр уменьшается. (Обратное верно для вытекания из сужения в область большего диаметра.) 9{3}\текст{/s}[/латекс]? б) Каков диаметр ручья на 0,200 м ниже крана? Эффектами поверхностного натяжения пренебречь.

Глоссарий

расход
, сокращенно Q , это объем V , который проходит через определенную точку за время t , или [latex]Q=dV\text{/}dt[/latex]
идеальная жидкость
жидкость с незначительной вязкостью
ламинарный поток
тип течения жидкости, при котором слои не смешиваются
турбулентный поток
тип потока жидкости, при котором слои смешиваются друг с другом посредством водоворотов и завихрений
вязкость
мера внутреннего трения в жидкости

Как рассчитать скорость воды в трубе? / Расчет скорости воды – lceted LCETED INSTITUTE FOR INGINENIES

Как рассчитать скорость воды в трубе? / Скорость воды Расчет

 

Скорость воды – это мера скорости воды, протекающей через закрытую трубная система. Скорость воды можно определить по простой формуле:

В = Q/A

Где,

V = скорость

Q = скорость потока

A = площадь поперечного сечения трубы

 

 

 

При использовании этой формулы все единицы должны быть одинаковыми.

1) Если скорость потока измеряется в кубических метрах в секунду, то площадь должно быть в квадратных метрах

2) если скорость потока измеряется в кубических футах в секунду, площадь должна быть в квадратных футах.

 

Площадь поперечного сечения трубы можно определить с помощью формула:

 

А = πr²

 

Площадь A равна π, умноженной на радиус r в квадрате.

Например, заданные данные

найдем скорость воды, зная расход 25 кубических футов в секунду и Труба диаметром 1 ½ дюйма .

Шаг – 1: найти площадь поперечного сечения трубы.

Чтобы преобразовать дюймы в футы = разделить на 12

Диаметр в футах = 1 ½″ ÷ 12 = 0,125′


Радиус = 0,125′ ÷ 2 = 0,0625′

Площадь = πr 2

Площадь = π × 0,0625²


А = π × 0,003


Площадь = 0,0122718463 кв/фут

 

Шаг 2: Рассчитайте скорость.

 

V = 25/0,0122718463


В = 2037,18 ЦФТ/с

 

Альтернативный метод определения скорости

Приведенная выше формула лучше всего работает, когда скорость потока измеряется в виде кубическая форма стандартной единицы длины. Но все немного сложнее, когда скорость потока измеряется в галлонах в минуту или литрах в минуту.

В этом случае начните с преобразования скорости потока в кубические футы в секунду или кубических метров в секунду.

В качестве альтернативы, если скорость потока измеряется в галлонах в минуту, Для расчета скорости воды можно использовать следующую формулу.

ПРИМЕЧАНИЕ: 1 галлон равен 3,785411784 литра.

 

В = 0,408 × QD²

Следовательно, скорость v равна 0,408-кратному расходу галлона на во-вторых, диаметр трубы делится на D в дюймах в квадрате.

Например, заданные данные

найдем скорость воды при расходе 20 литров в минуту и труба диаметром 1 ½″.

 

Площадь поперечного сечения трубы.

V = (0,408 × 20)/1,5²
V = (0,408 × 20)/2,25
V = 3,6267 фут/с

Итак, скорость воды внутри 1,5-дюймовой трубы при расходе 20 галлонов в минуту равно 3,62 фута/с.

 

Максимальная скорость потока в водных системах

Скорость воды в трубах и трубках не должна превышать определенной ограничение

Скорость потока жидкости в водных системах не должна превышать определенных пределов, чтобы во избежание шума и поломки труб и фитингов. Таблица ниже можно использовать в качестве ориентира для максимальных скоростей:

Заявка

Максимальная скорость

 

(фут/с)

(м/с)

Генеральная служба водоснабжения

3 — 8

0,9 — 2,4

Водопроводная вода (низкий уровень шума)

1,6 — 2,3

0,5 — 0,7

Водопроводная вода

3,3 — 8,2

1,0 — 2,5

Охлаждающая вода

4,9 — 8,2

1,5 — 2,5

Питательная вода всасывающего котла

1,6 — 3,3

0,5 — 1,0

Сброс питательной воды котла

4,9 — 8,2

1,5 — 2,5

Конденсат

3,3 — 6,5

1,0 — 2,0

Техническая вода

5 — 10

1,5 — 3

Нагнетание насоса

5 — 10

1,5 — 3

Всасывание насоса

3 — 8

0,9 — 2,4

Циркуляция отопления

3,3 — 9,8

1,0 — 3,0

ТАКЖЕ ЧИТАЙТЕ: Как рассчитать расход воды в трубе / Расчет воды Выпуск в трубу  

Если ты найдешь

Эта информация полезна, пожалуйста, поделитесь ею.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *