Расчеты потери давления в металлорукавах стандартных типоразмеров.

Металлические рукава применяются для транспортировки веществ самой различной консистенции (в твердом,жидком, газообразном состоянии). Одним из важных факторов при выборе рукава является величина потери давления, вносимого в магистраль металлорукавом.

Потеря давления из-за гидросопротивления рукава.

При прочих равных условиях потери давления в металлорукавах выше, чем в жестких трубопроводах. Причина кроется в зависимости числа Рейнольдса (главной характеристики потока в рукаве) от внутреннего профиля рукава и его внешней геометрической формы при установке.

В теоретической модели различают три различные состояния потока (характеризуемых числом Рейнольдса) выше зоны ламинарного потока:

зона турбулентности, когда в гофре образуются первичный и вторичный вихри;
переходная зона, когда вихреобразование "садится" на внутренние кромки гофр, что ведёт к уменьшению "эффективного сечения" рукава;
высокоскоростная зона, когда очаги вихреобразования (предыдущий пункт) начинают взаимодействовать вдоль потока между собой (интерферируют).

Для наглядности ниже приведена фотография вихреобразования при течении жидкости в металлорукаве типа РГТС с внутренним диаметром 25 мм и график изменения коэффициента трения в зависимости от числа Рейнольдса.

График разделён на упомянутые выше зоны режимов течения жидкости.

Учёт гидросопротивления имеет смысл для чисел Рейнольдса (безразмерных) 10000 и выше. При меньших значениях чисел Рейнольдса, заметного гидросопротивления металлорукав не вносит.

На графике нанесены границы зон, упомянутых выше, с соответствующими эпюрами распределения скорости потока по сечению рукава.

Потери давления рассчитываются по формуле:

где: Δ - потери давления ( Па = Н / м²= 0.1 кГ/ м²).
λ - коэффициент трения (из графика. Безразмерный).
I - фактическая длина рукава (мм).
d - внутренний диаметр рукава (мм).
b - коэффициент сопротивления в изогнутом состоянии (безразмерный).
ρ - плотность (массовая) вещества (кг/м³).
V - скорость потока (м/сек).

Коэффициент трения λ рассчитывается экспериментальным путём для каждого типа металлорукава для базовых значений ( из типоряда ) внутреннего диаметра и фиксированной длины.

На графиках ниже коэффициеннт ( λ) представлен, как функция числа Рейнольдса (Re).

Такая характеристика описывает состояние потока через геометрию потока, его скорость и вида передаваемой жидкости.

Число Рейнольдса можно рассчитать по следующей формуле:

Где: Re = число Рейнольдса (безразмерное).
ν = кинематическая вязкость (м²/сек).
V = скорость потока (м/сек).
d = внутренний диаметр рукава (мм).

Коэффициент сопротивления формы ( ζ ) учитывает увеличение гидросопротивления из-за изгибов рукава. Изгиб характеризуется отношением радиуса изгиба к внутреннему диаметру трубопровода и углом изгиба по окружности изгиба.

Этот коэффициент рассчитан фирмой-изготовителем экспериментальным путём для:

рукавов с диаметрами из стандартного (для фирмы) типоряда;
для фиксированного угла изгиба в 180˚ ;
как функцию отношения (d/R).

Из графика находится значение коэффициента (ζ) и корректируется в соответствии с реальным углом изгиба по формуле:

Где: ζb = искомый коэффициент сопротивления;
ζ = коэффициент сопротивления при изгибе в 180˚ ;
α = угол изгиба рукава.

Ниже приведены графики для определения значений коэффициентов (l) и (z), входящих в правую часть выражения для (Dp) для металлорукавов конкретных типов и диаметров.

Для поиска значений (l), предварительно определяется значение числа Рейнольдса (Re) и по величине диаметра рукава выбирается соответствующая кривая. На вертикальной оси фиксируется искомое (l).
Для поиска значений (z), предварительно определяется значение отношения (R/d) и из другого графика определяется, так же с учетом диаметра рукава, искомое (z).

Ниже приведены графики для рукава типа РГТС.

В грубом приближении можно допустить, что потеря давления в зонах турбулентности( от вычисления числа Рейнольдса всё равно не отвертеться) гофрированных металлорукавов составляет, примерно, 150% потерь в новых стальных сварных трубопроводах. Т.е., чтобы получить в рукавах такие же потери давления, как и в стальных трубах фиксированного диаметра, необходимо увеличить диаметр рукава на 20%.

Специалисты нашей компании произведут расчет металлорукава по требуемым Вам параметрам. Звоните (347) 294-17-77, WhatsApp: +7 987 254-17-77 или напишите на наш адрес электронной почты Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.