Материал: 2199

где ω – табличная величина, учитывающая погрешность; с – скорость звука в жидкости.

Таблица 1

Значение ω в зависимости от числа сегментов (при погрешности не более 5%)

В модели приняты следующие допущения:

– поток жидкости считать равномерным по всему трубопроводу. Pipe internal diameter – внутренний диаметр трубопровода. Pipe length – геометрическая длина трубопровода.

Number of segments – число сегментов трубопровода.

Aggregate equivalent length of local resistances – общая длина местных сопротивлений. Этот параметр отражает падение давления, вызванное местными сопротивлениями (изгибами, присоединениями, арматурой и т.д.).

Internal surface roughness height – величина (высота) шероховатостей на внутренней поверхности трубы. Этот параметр приводится в справочной литературе или данных изготовителя.

Laminar flow upper margin – максимальное число Рейнольдса в ламинарном потоке, при котором ламинарный режим потока начинает преобразовываться в турбулентный.

Turbulent flow lower margin – минимальное число Рейнольдса в турбулентном потоке, при котором поток становится окончательно турбулентным.

Pipe wall type – тип стенок трубопровода. Параметр доступен только для трубопроводов круглого сечения и может принимать одно из двух значений: твердый (Rigid) или гибкий (Flexible). Параметр Rigid выбирается в том случае, если гибкость стенок не оказывает влияния на поведение системы, тем самым увеличивая скорость вычисления.

Specific heat ratio – коэффициент теплопередачи для газа.

41

Рис. 27. Окна параметров блока Segmented Pipeline

Блок имеет гидравлические порты А и В, связанные с входным и выходным отверстиями трубопровода соответственно.

6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

(Hydraulic Resistances)

При движении реальной рабочей жидкости по трубопроводам или каналам происходит потеря напора, которая складывается из сопротивления трения о стенки и местных сопротивлений, возникающих при изменении направления или скорости потока.

В трубопроводных системах технологических и энергетических установок на долю местных гидравлических сопротивлений может приходиться до 50 % от общего гидравлического сопротивления системы.

Раздел содержит шесть блоков:

1.Elbow.

2.Gradual Area Change.

3.Local Resistance.

4.Pipe Bend.

5.Sudden Area Change.

6.T-junction.

42

6.1. Отвод (Elbow)

Блок Elbow представляет собой отвод как местное гидравлическое сопротивление с углом изгиба 0…90º и диаметром 5…100 мм. Существует два типа отводов: плавный и с острой кромкой (колено).

Перепад давления может быть найден по формуле

где q – расход;

p – перепад давления на отводе;

K – коэффициент перепада давления;

А – площадь поперечного сечения отвода; ρ – плотность жидкости.

Для вычисления коэффициента перепада давления К необходимо учитывать приведенные по таблицам отношения между коэффициентом трения fТ и внутренним диаметром трубопровода d.

Для плавных отводов с углом изгиба 90º коэффициент потери давления находится по формуле

K 30 fT .

Для отводов с различными углами изгиба коэффициент K равен:

K (0,0142 3,703 10 5 ),

где α – угол изгиба в градусах, 0 ≤ α ≤ 90º.

Рис. 28. Расчетная схема отвода

Таким образом, в общем виде коэффициент перепада давления для плавных отводов КSCE находится по формуле:

KSCE 30 fT (0,0142 3,703 10 5 ).

Для отводов с острой кромкой коэффициент перепада давления КME является функцией диаметра (5 ≤ d ≤ 100) и угла изгиба (0 ≤ α ≤ 90º):

K ME f (d , ).

Приведенные в этом пункте формулы носят приблизительный характер, особенно в ламинарном и переходном режимах потока. Для более точ-

43

ных результатов может быть использован блок Local Resistance с учетом зависимости K = f(Rе).

В модели приняты следующие допущения:

–инерция жидкости не учитывается;

–в отводе принят турбулентный режим по всей длине;

–отвод выполнен из цельной трубы.

Рис. 29. Окно параметров блока Elbow

Elbow internal diameter – внутренний диаметр отвода. Значение параметра может быть принято в интервале от 5 до 100 мм.

Elbow angle – угол изгиба. Значение параметра может быть принято в интервале от 0 до 90º.

Elbow type – тип отвода: плавный (Smoothly curved elbow) или с острой кромкой (sharp-edged elbow).

Блок имеет два гидравлических порта A и B, связанные с входным и выходным отверстиями отвода соответственно.

6.2. Плавное расширение канала (Gradual Area Change)

Блок Gradual Area Change представляет собой плавное расширение канала как местное гидравлическое сопротивление, базирующееся на блоке Local Resistance. Блок может выступать в качестве как диффузора (плавное расширение канала), так и конфузора (плавное сужение канала) в зависимости от направления течения жидкости.

В блоке реализованы два метода параметризации:

44

–используя полуэмпирические формулы (с учетом геометрических параметров сопротивления);

–по таблице для коэффициента перепада давления (с учетом числа Рейнольдса). В этом случае коэффициент перепада давления определен одномерным массивом с возможностью выбора одного из трех методов интерполяции и двух методов экстраполяции.

где KGE – коэффициент перепада давления для плавного расширения канала;

KGC – коэффициент перепада давления для плавного сужения канала; KSE – коэффициент перепада давления для резкого (ступенчатого)

расширения;

KSC – коэффициент перепада давления для резкого (ступенчатого) сужения;

Kcor – поправочный коэффициент;

КS – наименьшая площадь проходного сечения;

KL – наибольшая площадь проходного сечения; α – угол сужения.

В модели приняты следующие допущения:

–инерция жидкости не учитывается;

–при выборе способа параметризации, используя полуэмпирические формулы, режим движения жидкости принимается турбулентный по всей длине.

Small diameter – наименьший диаметр. Large diameter – наибольший диаметр. Cone angle – угол конуса.

45