W artykule:• Wstęp do metodyki wyznaczania strat energii kinetycznej ciśnienia wody w instalacjach wodnych
|
Podczas projektowania otwartych instalacji wodnych, w których występuje przepływ płynów, projektanci mają stosunkowo dużą swobodę przy wykonywaniu obliczeń hydraulicznych. W celu sporządzenia dobrego projektu takiej instalacji należy prawidłowo uwzględnić przede wszystkim dwa istotne parametry:
- Po pierwsze, projektant powinien znać wysokość geometryczną, na jaką wymagane jest podniesienie cieczy.
- Drugą kwestią jest wyznaczenie strat energii, które wystąpią przy danym wydatku na konkretnych odcinkach obliczeniowych.
Straty te przy przesyle medium wyrażane są najczęściej w postaci spadków ciśnienia na długości przewodów. Ich podstawowym źródłem jest siła tarcia występująca na powierzchni kontaktu wody ze ściankami rur oraz zdolność wody do przenoszenia naprężeń stycznych. Innymi słowy, na straty będą wpływały przede wszystkim siły wynikające bezpośrednio z lepkości cieczy oraz wielkość siły tarcia. Jednak ze względu na stopień skomplikowania równań opisujących zachowanie płynu podczas przepływu nie jest możliwe dokładne określenie tych sił. Na szczęście istnieje wiele metod szacowania strat energii. Możliwy jest także ich pomiar na specjalnym stanowisku w warunkach laboratoryjnych. W szeroko pojętej praktyce inżynierskiej stosuje się głównie proste wzory służące oszacowaniu strat.
Czytaj też: Badanie współczynników oporów miejscowych w trójnikach żeliwnych i PVC >>>
W przypadku strat na długości zarówno projektanci, jak i programy do wspomagania projektowania wykorzystują prosty wzór Darcy–Weisbacha. Głównym problemem podczas jego stosowania okazuje się przyjęcie właściwej wielkości współczynnika oporów liniowych.
W zależności od rodzaju ruchu, jaki panuje przy danym wydatku na liczonym odcinku, współczynnik ten będzie zależeć od liczby kryterialnej Reynoldsa lub od chropowatości względnej przewodu.
Powszechnie stosuje się wzory empiryczne, jednak większość z nich wyprowadzana była dla rur stalowych. Pojawia się pytanie, czy mają one również zastosowanie dla obecnie produkowanych rur z tworzyw sztucznych. Jednak nie wszystko można ująć za pomocą współczynnika oporów liniowych. W każdej instalacji stosuje się kształtki, w których pole prędkości płynu jest często dużo bardziej skomplikowane niż w przypadku odcinków prostych.
Przyjęło się stosowanie w takich miejscach współczynników strat miejscowych [1]. Obejmują one wszystkie straty powstałe przy przepływie przez daną kształtkę, włączając w to np. straty wywołane zmianą kierunku przepływu. Straty tego typu można uwzględniać na wiele sposobów. Jednym z nich jest korzystanie z odpowiedniej formuły:
(1)
gdzie:
ζ – współczynnik oporów lokalnych, –;
V – prędkość średnia za przeszkodą, m/s;
g – przyśpieszenie ziemskie, m/s2.
Decydujące znaczenie dla obliczeń ma przyjęcie właściwego dla danego elementu współczynnika oporów lokalnych. Wartości tego współczynnika podane są w literaturze, a czasami można je znaleźć w katalogach producentów. Większość projektantów bierze je za pewnik, ale przeprowadzone eksperymenty laboratoryjne pokazują (dla przebadanych przypadków) zupełnie inny obraz. Szczególne znaczenie ma to dla nietypowych kształtek, jakimi są trójniki redukcyjne.
Ogólnie rzecz ujmując, brakuje łatwego dostępu do danych przeznaczonych dla tych części instalacji. Ze względu na ich specyfikę, tzn. równocześnie występujący przepływ przez trójnik i redukcję, nie można znaleźć informacji, w jaki sposób je uwzględniać w obliczeniach hydraulicznych. Czy wystarczające jest przyjęcie współczynnika strat dla trójnika, czy może należy zsumować wartości podane dla redukcji i trójnika? Problemy te były inspiracją dla badań, którym poddano dwa trójniki należące do systemu rur wielowarstwowych.
W artykule zaprezentowano jedynie fragment szerszych badań prowadzonych w ramach sformułowanego problemu, ograniczający się do analizy dwóch wariantów przepływu przez wybrane trójniki.
Czytaj też: Badanie współczynników oporów miejscowych w trójnikach żeliwnych i PVC >>>
| Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter! |
[opory lokalne w instalacji,opory lokalne kształtek,projektowanie instalacji wodnych,spadki ciśnienia wody w instalacjach,ciśnienie wody w instalacjach,instalacje wodociągowe]
