Гидравлическое сопротивление труб

Отправить запрос

Гидравлическое сопротивление – это сопротивление движению потока рабочей среды, которое оказывается со стороны трубопроводной системы и оценивается количеством потерянной удельной энергии, безвозвратно расходуемой на работу сил трения. При этом гидропотери могут возникать в результате:

  • Трения по длине. Даже на прямых отрезках трубопровода создаётся противодействие движущемуся потоку. Это возникает на фоне появления сил вязкого трения. Причём с увеличением длины прямолинейного участка повышается сопротивление внутри трубопровода на данном участке.
  • Местных факторов. Это могут быть повороты, различные сужения, тройники, краны и прочее.


Расчет гидравлического сопротивления и его роль

Любая трубопроводная коммуникация имеет не только прямолинейные участки, но и повороты, ответвления, для создания которых используются различные фитинги. А для регулирования потока рабочей среды устанавливается запорная арматура. Всё это создаёт сопротивление, поэтому очень важно перед тем, как приступать к монтажу трубопровода, необходимо выполнить ряд расчётов, в том числе определить гидравлическое сопротивление. Это позволит в будущем сократить теплопотери и, соответственно, избежать лишних энергозатрат.

Гидравлический расчёт выполняется с целью:

  • Вычисления потерь давления на конкретных отрезках системы отопления;
  • Определения оптимального диаметра трубопровода с учётом рекомендованной скорости перемещения рабочего потока;
  • Расчёта тепловых потерь и величины наименьшего давления в трубопроводе;
  • Правильного выполнения увязки параллельно расположенных гидравлических ветвей и закреплённой на ней запорной арматуры.

Во время движения по замкнутому контуру рабочему потоку приходится преодолевать определённое гидравлическое сопротивление. Причём с увеличением его значения, должна увеличиваться мощность насоса. Только правильные расчёты помогут выбрать оптимальный вариант насоса. Нет смысла покупать слишком мощное оборудования для трубопроводов с низким гидравлическим сопротивлением, ведь, чем больше мощность, тем выше энергозатраты.

А если мощность будет, наоборот, недостаточной, то насосное оборудование не сможет обеспечить достаточный напор теплоносителя, что приведёт к увеличению тепловых потерь.


Коэффициент гидравлического сопротивления трубы

Это безмерная величина, показывающая, каковы потери удельной энергии.

Ламинарное перемещение рабочего потока

При ламинарном (равномерном) перемещении рабочей среды по трубопроводу круглого сечения потери давления по длине вычисляется по формуле Дарси-Вейсбаха:

Где:

 - потери давления по длине;

 - коэффициент гидравлического сопротивления;

v – скорость движения рабочей среды;

g – ускорение силы тяжести;

d – диаметр трубопроводной магистрали.

Практически определено, что на коэффициент гидравлического сопротивления непосредственное влияние оказывает число Рейнольдса (Re) – безмерная величина, которая характеризует поток жидкости и выражается отношением динамического давления к касательному напряжению.

Если Re меньше, чем 2300, то для расчёта применяется формула:

Для трубопроводов в форме круглого цилиндра:

Для трубопроводных коммуникаций с другим (не круглым) сечением:

Где А=57 – для квадратных труб.



Турбулентное течение рабочего потока

При турбулентном (неравномерном, беспорядочном) перемещении рабочего потока коэффициент сопротивления вычисляют опытным путём, как функцию от Re. Если необходимо определить коэффициент гидравлического сопротивления для магистрали круглого сечения с гладкими поверхностями при

 , то для расчёта применяется формула Блаузиуса:

В случае турбулентного перемещения рабочей среды на величину коэффициента трения влияет число Рейнольдса (характер течения) и насколько гладкая внутренняя поверхность трубопроводной коммуникации.

Коэффициент местного сопротивления

Это безмерная величина, которая устанавливается экспериментальным путём с помощью формулы:

Где:

 – коэффициент местного сопротивления;

 – потеря напора;

 – отношение скорости потока к ускорению силы тяжести – скоростной поток.

При неизменной скорости перемещения рабочей среды по всему сечению применяется формула:

 , где

 – энергия торможения.


Коэффициент гидравлического сопротивления различных труб

Для фитингов из ППР:

ДетальОбозначениеПримечаниеКоэффициент
Муфта0,25
Муфта переходнаяУменьшение на 1 размер0,40
Уменьшение на 2 размер0,50
Уменьшение на 3 размер0,60
Уменьшение на 4 размер0,70
Угольник 90°1,20
Угольник 45°0,50
ТройникРазделение потока1,20
Соединение потока0,80
КрестовинаСоединение потока2,10
Разделение потока3,70
Муфта комб. вн. рез.0,50
Муфта комб. нар. рез0,70
Угольник комб. вн. рез.1,40
Угольник комб. нар. рез.1,60
Тройник комб. вн. рез.1,40 - 1,80
Вентиль20 мм9,50
25 мм8,50
32 мм7,60
40 мм5,70

Для полиэтиленовых труб

ТрубаРасход,
 м3/час
Скорость,
 м/с
Потери напора,
м/100м
Сталь новая 133x5601,43,6
Сталь старая 133x5601,46,84
ПЭ 100 110x6,6 (5ЭР 17)/td> 602,264,1
ПЭ 80 110x8,1 (ЗйР 13,6)602,414,8
Сталь новая 245x64002,64,3
Сталь старая 245x64002,67,0
ПЭ 100 225x13,4 (50 В 17)4003,64,0
ПЭ 80 225x16,6 (ЗЭК 13,6)4003,854,8
Сталь новая 630x1030002,851,33
Сталь старая 630x1030002,851,98
ПЭ 100 560x33,2 (ЗЭК 17)30004,351,96
ПЭ 80 560x41,2 (ЗЭК 13,6)30004,652,3
Сталь новая 820x1240002,230,6
Сталь старая 820x1240002,230,87
ПЭ100 800x47,4 (ЗЭК 17)40002,850,59
ПЭ 80 800x58,8 (ЗЭР 13,6)40003,00,69

Для бесшовных стальных труб

Режим движенияЧисло РейнольдсаОпределения λ
Ламинарный или 
ПереходныйПроектирование трубопроводов не рекомендуется
Турбулентный1-я
область
 (ф-ла Блазиуса)
 Бф-ла Конакова)
2-я
область
 (ф-ла Альтшуля)
3-я
область
 (ф-ла Альтшуля)
 (ф-ла Никурадзе)

Для металлопластиковых труб

НаименованиеСимволКоэффициент
Тройник разделения потока7,6
Тройник проходной4,2
Тройник противоположные потоки
при разделении потока
8,5
Тройник противоположные потоки
при слиянии потока
8,5
Угол 90°6,3
Дуга0,9
Редукционный переход6,3
Установочный уголок5,4


Трубы с низким коэффициентом гидравлического сопротивления

С точки зрения гидравлического сопротивления, наиболее оптимальными являются трубопроводные системы с гладкой внутренней стенкой:

Полипропиленовые трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.

Система отлично подходит для систем горячего и холодного водоснабжения и отопления, как в частных, так и промышленных масштабах. Так же используется для транспортировки химических сред.

Имеет гладкую внутреннюю стенку, что обеспечивает низкий коэффициент гидравлического сопротивления.

Полипропиленовые трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.

Трубопроводная система из инновационного материала fusiolen, специально разработанная для систем холодоснабжения, обогрева поверхностей, транспортировки агрессивных сред и сжатого воздуха, а также для систем геотермальной энергетики.

Имеет гладкую внутреннюю стенку, что обеспечивает низкий коэффициент гидравлического сопротивления.

Канализационная система из материала НПВХ, подходит для транспортировки агрессивных сред, в том числе хлорированной воды

Имеет гладкую внутреннюю стенку, что обеспечивает низкий коэффициент гидравлического сопротивления.


Вопросы, комментарии, отзывы

* - обязательное к заполнению

Чтобы задать любой интересующий Вас вопрос, отправить запрос на расчет продукции или запросить необходимую документацию Вы можете воспользоваться специальной формой на сайте, отправить письмо по электронной почте или позвонить по телефону