Расчет трубопроводов

Производительность трубопровода определяется по формуле

Q = ,

где d – диаметр трубопровода;

υ – скорость движения продукта.

Отсюда определяется при заданных значениях Q и υ диаметр

d = 2

или при заданных значениях Q и d скорость потока

υ = .

При этом следует учитывать, что трубопроводы диаметром менее 25 мм не следует устанавливать, так как их трудно мыть и чистить. Скорость продукта должна соответствовать рекомендуемым значениям (в м/с).

Молоко	0, 5-1, 5
Сливки, сметана, смесь для мороженного, сгущенное молоко	0, 3-0, 5
Обрат, сыворотка, пахта	1-2
Вода	1, 5-3

 

Напор, необходимый для транспортировки жидкого продукта равен

Н = Н_дин + Н_тр + Н_м + Н_г,

где Н_дин – динамический напор для сообщения жидкости скорости на выходе из трубопровода;

Н_тр – потери напора на трение в прямых участках трубопровода;

Н_м – потери напора от местных сопротивлений;

Н_г – геодезический перепад высот между уровнем насоса и максимальным уровнем жидкости в резервуаре.

Н_дин = ρ ,

где ρ – плотность продукта;

υ _n – скорость движения жидкости на выходе из трубопровода.

Н_тр = ,

где n – количество различных участков трубопровода, отличающихся друг от друга λ, υ, d;

λ _i - коэффициент гидравлического трения на i участке;

υ _i – скорость движения жидкости на i на участке;

L_i – длина i – го участка трубопровода;

d _i – диаметр трубы i – го участка.

Н_м = ,

Где ξ _i – коэффициент i -го местного сопротивления;

m – количество местных сопротивлений.

Коэффициент местных сопротивлений зависит от вязкости жидкости

ξ = ξ _{в ,}

где ξ, ξ _в – коэффициент местного сопротивления для транспортируемой жидкости и воды;

, – кинематическая вязкость соответственно транспортируемой жидкости и воды.

Коэффициенты ξ _в зависят от вида сопротивления:

1) вход в трубу ξ в = 0, 2–0, 5.
2) выход из трубы ξ в = 1.
3) плавный поворот ξ в = [ 0, 131 +0, 16 () 3, 5 ] .
4) пробочный кран
α	0º	10º	20º	30º	40º	50º	60º	70º
ξ в	0, 05	0, 29	1, 56	5, 47	17, 3	52, 6	206	675
5) Внезапное расширение и сужение	f2 f1
f1/ f2	ξ в Расширение (для Rе > 3500)	ξ в Сужение (для R е> 104)
0, 1	0, 5	0, 45
0, 2	0, 4	0, 4
0, 3	0, 35	0, 35
0, 4	0, 3	0, 3
0, 5	0, 25	0, 25

 

Критерий Рейнольдса находят по формуле

Rе = ,

где – кинематическая вязкость продукта.

При t = 5°С: ν = 0, 0287 ∙ 10^-4 м²/с – молоко; ν _в = 0, 0157 ∙ 10^-4 м²/с – вода.

При t = 10°С: ν = 0, 0239 ∙ 10^-4 м²/с – молоко; ν = 0, 04 ∙ 10^-4 м²/с – сливки; ν _в = 0, 013 ∙ 10^-4 м²/с – вода.

Ламинарный режим	Турбулентный режим
Rе< 2320	Rе> 2320
λ =	λ = – формула Блазиуса

 

Для вязкопластичной среды

λ = ,

где R_е^* – обобщенный критерий Рейнольдса, определяемый по формуле

Rе^* = ,

где Sеn – критерий Сен-Венана, равный

Sеn = ,

где τ – предельное напряжение сдвига, Па;

μ – динамическая вязкость продукта, Па∙ с.

 

Пример

Общая длина трубопровода L = 50 м; диаметры трубопровода d₁ = 36 мм и d₂ = 50 мм; радиусы поворотов R = 50 мм; максимальный геодезический перепад высот Н_г = 4 м; производительность центробежного насоса Q = 10 м³/ч = 0, 00278 м³/с.

Достаточен ли напор насоса 36МЦ–10–20 (в маркировке 10 – производительность в м³/ч; 20 – напор в м вод. ст.; 36 – диаметр трубопровода в мм)?

Рисунок 2.1 – Схема трубопроводной сети