Материал: тема 2
Режимы течения жидкости в трубопроводе.
Число Рейнольдса. Ламинарное и турбулентное течение жидкости
Ламинарное течение (Re ≤ 2300) – слоистое |
Турбулентнное течение (Re ≥10 000) – хаотичное |
течение без перемешивания частиц жидкости и |
течение жидкости с постоянным перемешиванием |
без пульсации скорости и давления. |
ее частиц, пульсацией скорости и давления. |
Re υ d ρ
μ
– скорость течения жидкости, (м/с) d – внутренний диаметр трубы, (м)
– плотность жидкости, (кг/м3)
μ – коэффициент динамической вязкости (кг/м с)– коэффициент кинематической вязкости (м2/с)
Re υ d
ν
Исходя из числа Рейнольдса Re определяется коэффициент гидравлического сопротивления λ величина,
характеризующая потери энергии в трубопроводе
11
Режимы течения жидкости в трубопроводе.
Число Рейнольдса. Ламинарное и турбулентное течение жидкости
Re |
υ d ρ |
|
υ d |
|
|
|
|
||
|
|
|
||
μ |
Re ν |
|||
|
||||
– скорость течения жидкости, (м/с) d – внутренний диаметр трубы, (м)
– плотность жидкости, (кг/м3)
μ – коэффициент динамической вязкости (кг/м с)– коэффициент кинематической вязкости (м2/с)
Внутренний диаметр трубопровода (м):
d D 2
D – наружный (внешний) диаметр (м); δ – толщина стенки трубы (м).
12
Гидравлические аспекты транспорта по трубопроводам Движение жидкости в трубопроводе
Направление перекачки
R
Х
Критерии определения толщины стенки трубопровода :
Несущая способность трубопровода (способность выдержать внутреннее давление)
Компенсация продольных и поперечных напряжений
«Противокоррозионный» запас на внешнюю среду
13
Расчет гидравлического режима магистрального трубопровода. Уравнение Бернулли
Основное уравнение гидравлики – уравнение Бернулли.
Физический смысл: закон сохранения механической энергии для движущейся в трубе жидкости
P1ρ g
|
v2 |
|
|
|
P |
|
v2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
z |
|
|
2 |
|
2 |
z |
|
h |
|
h |
|
h |
|
|
|
|
1 2 |
τ |
м |
||||||||||
|
2g |
1 |
|
|
ρ g |
|
2g |
2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Н – напор в трубопроводе, [м] Р – давление в трубопроводе, [Па]
– скорость потока жидкости, [м/с]
z – геодезическая высотная отметка, [м]
– плотность перекачиваемой жидкости, [кг/м3] g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2) h1-2 – потери напора по длине трубопровода, [м] h – потери напора на трение, [м]
hм – потери напора на местных сопротивлениях, [м]
Основная причина потерь напора по длине трубопровода – трение между перекачиваемой жидкостью и стенками трубопровода
Давление (напор) в трубопроводе определяется исходя из объема транспортируемого продукта, расстояния до потребителя, профиля земной поверхности, несущей способности трубы.
14
Расчет гидравлического режима магистрального трубопровода. Уравнение Бернулли
В уравнении Бернулли сумма в скобках в левой части называется полным напором.
Полный напор состоит из трех составляющих в конкретной точке (сечении) трубопровода: 1. Пьезометрический (избыточный) напор, связанный с действием силы давления):
H пьез p
g
2. Геометрический напор (геодезическая отметка), связанный с действием силы тяжести:
H геом z
3.Скоростной напор, связанный с изменением кинетической энергии движущейся жидкости (при изменении скорости, например, при изменении диаметра):
Hскор v2
2g
15