Потери давления в трубе: считаем длину, вязкость и местные сопротивления

Какие данные нужны

Подготовьте фактический расход, внутренний диаметр и длину трубы. Для жидкости нужны плотность и кинематическая вязкость при рабочей температуре. Обозначение масла ISO VG 46 не означает, что его вязкость остаётся 46 мм²/с при любой температуре. Шероховатость характеризует внутреннюю поверхность трубы. Местные сопротивления задаются суммой коэффициентов K, отнесённых к скорости в выбранном сечении.

Проверяем на конкретных числах

В учебном примере расход равен 40 л/мин, проход 20 мм, длина 10 м. Вязкость 46 мм²/с, плотность 850 кг/м³, шероховатость 0,015 мм и сумма K = 2. Средняя скорость получается около 2,122 м/с, число Рейнольдса около 922,64. Это ламинарная область. Потери по длине составляют около 0,6638 бар, местные около 0,0383 бар, суммарные около 0,7021 бар.

Открыть исходный пример и изменить параметры

Если увеличить только длину прямой трубы вдвое, её составляющая потерь удвоится. Местная составляющая останется прежней, потому что расход и сечение не изменились. Итог составит около 1,3658 бар. Это удобная независимая проверка результата. Изменение диаметра действует иначе: оно одновременно меняет скорость, число Рейнольдса и коэффициент сопротивления.

Формулы и источники

v = Q / A; Re = vD / ν; Δp = (λL/D + ΣK)ρv²/2. Для ламинарного потока λ = 64/Re; для турбулентного используется уравнение Кольбрука.

Расход переводится в м³/с, диаметр и шероховатость в метры, кинематическая вязкость в м²/с. Используется коэффициент Дарси, который в четыре раза больше коэффициента Фаннинга. Местные сопротивления относятся к скорости в заданном сечении. При Re от 2300 до 4000 выводятся оценки по двум моделям с предупреждением о переходном режиме.

KSB: потери напора, коэффициент Дарси и режимы потока. NIST: единицы СИ и коэффициенты перевода.

Где легко ошибиться

В переходной области от Re = 2300 до 4000 нельзя принимать один результат за гарантированный режим. Сервис показывает дополнительную оценку и предупреждение. При изменении сечения коэффициенты местных сопротивлений нужно приводить к соответствующим скоростям. Статический перепад высот не относится к потерям трения и здесь не прибавляется.

Подобранный проход проверяют по потерям, а потери считают при рабочей температуре жидкости.

Для стационарного течения однофазной несжимаемой ньютоновской жидкости в круглой трубе. Не учитывает кавитацию, гидроудар, сжимаемость газа, неньютоновские пасты, развивающийся входной поток и теплообмен. Статический перепад высот не является потерей на трение и здесь не добавляется. Вязкость и шероховатость необходимо уточнять по фактическим условиям.

Что посчитать следующим

Сначала используйте расчёт диаметра гидролинии. После проверки потерь вернитесь к насосу: давление у исполнительного механизма и сопротивление магистрали являются разными слагаемыми. Для разветвлённой сети и нескольких последовательно меняющихся сечений нужен расчёт каждого участка.

В нижней панели инструмента доступны PDF, копирование и ссылка с параметрами. Ссылка открывает ваш числовой вариант, а PDF сохраняет исходные данные и методику. Через «Обсудить расчёт» можно передать результат вместе с описанием задачи ЧЗМ. Рассмотрим изготовление оборудования, ремонт или модернизацию. Сроки и комплектацию определяем по исходным данным.

Перейти к расчёту · Все калькуляторы

Посмотрите оборудование в работе

Оборудование в деталях

Источники

• KSB: потери напора, коэффициент Дарси и режимы потока
• NIST: единицы СИ и коэффициенты перевода