Розрахунок втрат тиску на трасі насос-гідродвигун – бак

При руху реальної (та, що має в'язкість) рідини по трубопроводам гідросистеми відбувається витрата частини енергії потоку. На прямолінійних дільницях трубопроводів постійного перетину енергія витрачається на в'язке тертя частинок рідини між собою і об стінки трубопроводів.

На дільницях, де відбуваються порушення потоку, який встановився на прямолінійній дільниці (згини, зміни перетину, відводи, проточні пристрої та ін. місцеві опори) енергія витрачається також на переміщення частинок та вихроутворення.

Втрати енергії проявляються як втрати напору (тиску) потоку, вони неминучі та їдуть на нагрів трубопроводів і самої рідини. Можна приблизно вважати, що втрати напору на послідовно розміщених опорах складаються арифметично.

Для розрахунків втрат напору між двома будь яким перетинами одного і того ж трубопроводу може бути приведено рівняння Бернуллі для випадку сталого руху потоку:

 

, (3. 13)

 

де – коефіцієнт тертя в трубопроводі (коефіцієнт тертя за довжиною);

– довжина дільниці трубопроводу без місцевих опорів, м;

– коефіцієнт місцевого опору.

– поправочний коефіцієнт, приблизно враховуючий залежність величини

втрат на місцевому опорі від числа Рейнольдса при Re <2300, тобто при ламінарному русі [3, Додаток Ж];

– внутрішній діаметр трубопроводу, мм;

g – прискорення вільного падіння, м/с²;

– втрати тиску на тертя по довжині трубопроводів;

– втрати тиску на місцевих опорах.

Отже втрати тиску знаходяться за залежностями:

- втрати тиску на тертя:

 

, (3. 14)

 

де – коефіцієнт тертя в трубопроводі (коефіцієнт тертя за довжиною);

– довжина дільниці трубопроводу без місцевих опорів, м;

– внутрішній діаметр трубопроводу, м;

V – швидкість руху рідини в трубопроводі, м/с;

g – прискорення вільного падіння, м/с²;

– питома вага робочої рідини, Н/м³;

- втрати тиску на місцевих опорах:

, (3. 15)

 

де – поправочний коефіцієнт, який розраховується за графіком [3, Додаток Ж];

– коефіцієнт місцевих опорів;

V – швидкість руху рідини в трубопроводі, м/с;

g – прискорення вільного падіння, м/с²;

– питома вага робочої рідини, Н/м³;

Наприклад: Визначити втрати тиску на трасі насос-гідродвигун-бак в відповідності до схеми, наведеної на рис. 3.1. Розбиваємо трасу на дільниці. В даному прикладі можна розділити трасу на дільниці наступним чином:

Нагнітаюча магістраль:

№ 1 – магістраль 1 -1, м; гідророзподільник Р;

№2 – магістраль 2-2, м; гідроциліндр.

Зливна магістраль:

№3 – магістраль 3-3, м; гідророзподільник Р;

№4 – магістраль 4-4, м; дросель ДР;

№5 – магістраль 5-5, м; фільтр Ф;

№ 6 – магістраль 6-6, м; гідробак.

Основні типові місцеві опори, які можуть бути присутні в магістралях гідросистем:

а) Вихід вільний з відводу, відігнутого під кутом 90° (при
однакових перетинах відводу та основного трубопроводу).

; кількість 1; м; мм; мм.

б) Поступовий перехід від 10 мм до 5 мм, α=45° конічний дифузор круглого перетину, кількість 1.

в) Раптовий перехід від 10 мм до 5 мм, перехідна кромка гостра
, кількість 1.

г) Коліно з нескругленими кромками, α = 30°, кількість 1.

д) Згини трубопроводу, змійовики, = 20 мм; = 10 мм; α = 15°; кількість 1.

е) Трійник трубопроводів = 10 мм;.