Методика просчета однослойной теплоизоляционной конструкции
Основная формула расчета тепловой изоляции трубопроводов показывает зависимость между величиной потока тепла от действующей трубы, покрытой слоем утеплителя, и его толщиной. Формула применяется в том случае, если диаметр трубы меньше чем 2 м:
Формула расчета теплоизоляции труб.
ln B = 2πλ [K(tт — tо) / qL — Rн]
В этой формуле:
- λ — коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м ⁰C);
- K — безразмерный коэффициент дополнительных потерь теплоты через крепежные элементы или опоры, некоторые значения K можно взять из Таблицы 1;
- tт — температура в градусах транспортируемой среды или теплоносителя;
- tо — температура наружного воздуха, ⁰C;
- qL — величина теплового потока, Вт/м2;
- Rн — сопротивление теплопередаче на наружной поверхности изоляции, (м2 ⁰C) /Вт.
Таблица 1
Условия прокладки трубы | Значение коэффициента К |
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на скользящих опорах при диаметре условного прохода до 150 мм. | 1.2 |
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на скользящих опорах при диаметре условного прохода 150 мм и более. | 1.15 |
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на подвесных опорах. | 1.05 |
Неметаллические трубопроводы, проложенные на подвесных или скользящих опорах. | 1.7 |
Бесканальный способ прокладки. | 1.15 |
Значение теплопроводности утеплителя λ является справочным, в зависимости от выбранного теплоизоляционного материала. Температуру транспортируемой среды tт рекомендуется принимать как среднюю в течение года, а наружного воздуха tо как среднегодовую. Если изолируемый трубопровод проходит в помещении, то температура внешней среды задается техническим заданием на проектирование, а при его отсутствии принимается равной +20°С. Показатель сопротивления теплообмену на поверхности теплоизоляционной конструкции Rн для условий прокладки по улице можно брать из Таблицы 2.
Таблица 2
Rн,(м2 ⁰C) /Вт | DN32 | DN40 | DN50 | DN100 | DN125 | DN150 | DN200 | DN250 | DN300 | DN350 | DN400 | DN500 | DN600 | DN700 |
tт = 100 ⁰C | 0.12 | 0.10 | 0.09 | 0.07 | 0.05 | 0.05 | 0.04 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.02 | 0.017 | 0.015 |
tт = 300 ⁰C | 0.09 | 0.07 | 0.06 | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.015 | 0.013 |
tт = 500 ⁰C | 0.07 | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.016 | 0.014 | 0.012 |
Примечание: величину Rн при промежуточных значениях температуры теплоносителя вычисляют методом интерполяции. Если же показатель температуры ниже 100 ⁰C, величину Rн принимают как для 100 ⁰C.
Показатель В следует рассчитывать отдельно:
Таблица тепловых потерь при разной толщине труби и теплоизоляции.
B = (dиз + 2δ) / dтр, здесь:
- dиз — наружный диаметр теплоизоляционной конструкции, м;
- dтр — наружный диаметр защищаемой трубы, м;
- δ — толщина теплоизоляционной конструкции, м.
Вычисление толщины изоляции трубопроводов начинают с определения показателя ln B, подставив в формулу значения наружных диаметров трубы и теплоизоляционной конструкции, а также толщины слоя, после чего по таблице натуральных логарифмов находят параметр ln B. Его подставляют в основную формулу вместе с показателем нормируемого теплового потока qL и производят расчет. То есть толщина теплоизоляции трубопровода должна быть такой, чтобы правая и левая часть уравнения стали тождественны. Это значение толщины и следует принимать для дальнейшей разработки.
Рассмотренный метод вычислений относился к трубопроводам, диаметр которых менее 2 м. Для труб большего диаметра расчет изоляции несколько проще и производится как для плоской поверхности и по другой формуле:
δ = [K(tт — tо) / qF — Rн]
В этой формуле:
- δ — толщина теплоизоляционной конструкции, м;
- qF — величина нормируемого теплового потока, Вт/м2;
- остальные параметры — как в расчетной формуле для цилиндрической поверхности.
Изоляционная защита
Для трубопроводов, рассчитанных на перемещение высокотемпературных сред, предусмотрен выбор изоляции:
- до 100°C применяется жесткий пенопласт (полистирол или полиуретан);
- до 600°C предусмотрено использование фасонных оболочек или минеральных волокон (каменной шерсти или стеклянного войлока);
- до 1200°C – волокна на основе керамики или глинозема.
Трубы с условной проходимостью ниже DN 80 и толщиной изоляционной защиты до 5 с, обрабатывают изоляционными фасонными элементами. Этому способствуют 2 оболочки, размещенные вокруг труб и соединенные с помощью металлической ленты, закрытые кожухом из жестяного материала.
Трубы с условной проходимостью от DN 80 оснащают теплоизоляционным материалом с нижним каркасом. Он включает зажимные кольца, распорки и металлическую облицовку, разработанную из оцинкованного мягкого стального материала или нержавейки листовой. Между трубами и кожухом из металла размещают изоляционный материал.
Теплоизоляционный слой составляет диапазон размеров 5 — 25 см. Его наносят по всей протяженности труб, на отводах и коленах
Важно исключить наличие незащищенных участков, влияющих на образование теплопотерь. Фасонная изоляция служит для защиты фланцевых соединений и арматуры
Это способствует беспрепятственному доступу к стыковочным участкам без снятия изоляции по всей магистрали при нарушении герметичных свойств.
Устойчивость трубопровода
При расчете магистралей помимо прочности трубопровода важным параметром является его устойчивость в продольном направлении.
Данный расчет выполняют из условия – S≤mNкр, где
- S – продольное эквивалентное осевое усилие в сечении системы.
- m – коэффициент условий работы системы. Данное значение находится в справочной литературе.
- Nкр – критическое продольное усилие, при котором трубопровод теряет продольную устойчивость. Данное значение необходимо определять согласно существующим правилам строительной механики, с учетом изначального искривления системы, наличия балласта, который закрепляет трубопровод, и характеристик грунта. На обводненных участках необходимо также учитывать гидростатическое воздействие воды.
Изгиб магистрали
Продольное эквивалентное осевое усилие следует определять в зависимости от расчетных нагрузок и воздействий с учетом поперечных и продольных перемещений магистрали.
Выполняется расчет по следующей формуле –
- α – коэффициент линейного расширения материала трубы;
- E – переменный параметр упругости;
- ∆t – температурный расчетный перепад;
- σкц – кольцевые напряжения от внутреннего расчетного давления;
- F – площадь поперечного сечения трубопроводной магистрали.
Трубы прочности К55
3 Гидродинамический расчет трубопровода несжимаемой жидкости
При проведении гидродинамического расчета определяется значение числа Рейнольдса:
Re = W×D×ρ / μ;, где
μ – динамическая вязкость жидкости;W – скорость потока;D – диаметр трубопровода.
Определяется толщина ламинарного подслоя вдоль внутренней поверхности трубы:
δ = 68,4×Re-0.875×D / 2
В зависимости от величины шероховатости Δ внутренней поверхности трубы определяется коэффициент трения:
λ = 0,316×Re -0.25 при δ > Δλ = 0,11 (Δ / D + 68 / Re) 0.25 при δ
По формуле Д’Арси определяется потеря давления на прямых участках:
ΔP = λ×(L / D)×(W2ρ / 2)
Потеря давления на местных сопротивлениях:
ΔP = ΣKi×(W2ρ / 2)
Суммируя полученные результаты, получают общую потерю давления на определенном участке трубопровода.
3.1 Расчет расхода газа и диаметра газопровода
Для расчета необходимого расхода газа необходимо указать тепловую мощность газовой котельной и ввести количество используемых на объекте газовых плит.
Для онлайн-расчета диаметра газопровода необходимо ввести расстояние от точки подключения газа до самой удаленной точки потребителя газа (газовой горелки, газовой плиты и т. п.).
Введите тепловую мощность газовой котельной в кВт | кВт |
Введите количество газовых плит (мощность 10 кВт), шт | шт. |
Введите расстояние до самой удаленной точки потребителя газа, м | м |
Расчетные показатели | Результаты |
Общий расход газа 1 | м³/ч |
Внутренний диаметр газопровода, мм 2 | мм |
Расчет падения напора и гидравлического сопротивления
Полные потери напора жидкости включают в себя потери на преодоление потоком всех препятствий: наличие насосов, дюкеров, вентилей, колен, отводов, перепадов уровня при течении потока по трубопроводу, расположенному под углом и т.д. Учитываются потери на местные сопротивления, обусловленные свойствами используемых материалов.
Другим важным фактором, влияющим на потери напора, является трение движущегося потока о стенки трубопровода, которое характеризуется коэффициентом гидравлического сопротивления.
Значение коэффициента гидравлического сопротивления λзависит от режима движения потока и шероховатости материала стенок трубопровода. Под шероховатостью понимают дефекты и неровности внутренней поверхности трубы. Она может быть абсолютной и относительной. Шероховатость различна по форме и неравномерна по площади поверхности трубы. Поэтому в расчетах используется понятие усредненной шероховатости с поправочным коэффициентом (k1). Данная характеристика для конкретного трубопровода зависит от материала, продолжительности его эксплуатации, наличия различных коррозионных дефектов и других причин. Рассмотренные выше величины являются справочными.
Количественная связь между коэффициентом трения, числом Рейнольдса и шероховатостью определяется диаграммой Муди.
Для вычисления коэффициента трения турбулентного движения потока также используется уравнение Коулбрука-Уайта, с использованием которого возможно наглядное построение графических зависимостей, по которым определяется коэффициент трения:
В расчётах используются и другие уравнения приблизительного расчета потерь напора на трение. Одним из наиболее удобных и часто используемых в этом случае считается формула Дарси-Вейсбаха. Потери напора на трение рассматриваются как функция скорости жидкости от сопротивления трубы движению жидкости, выражаемой через значение шероховатости поверхности стенок трубы:
Потери давления по причине трения для воды рассчитывают по формуле Хазена — Вильямса:
Как выполнить расчет
Прежде всего, определяемся с исходными данными, которые нужны для его выполнения:
- Толщина стенки водопроводных труб.
- Внутренний проходной диаметр.
- Номинальный размер проводящих элементов.
- Величина условного прохода трубопровода.
Учитываются также длина водопроводной сети и давление воды внутри системы. Следует отметить, что параметры горячего водоснабжения и отопления отличаются от таковых касательно водопровода холодного. Основные направления расхода воды загородного дома учитывают удовлетворение всех потребностей проживающих. При этом подсчет должен учитывать пиковые нагрузки на водопровод, когда одновременно происходит приготовление пищи, стирка машиной, полив огорода и прочие расходы жидкости. Именно для таких условий и рассчитывается диаметр трубы для водоснабжения, иначе живительной влаги может не доставать. На основании многолетних наблюдений за расходом воды установлено ее потребление в количестве 3 кубометра в час. Расчет размера трубы водопровода можно произвести, исходя из следующего соотношения: Q – расход жидкости, литров/ сек, его величина составляет 0,34; V – скорость потока жидкости, м/сек, максимальное значение составляет 1,5; S – площадь поперечного сечения трубы, м/сек.
Вооружившись школьным калькулятором, производим несколько преобразований и получаем результат: внутренний проходной диаметр должен быть не менее 18 миллиметров. Это результат расчета, его нужно округлить до ближайшего стандартного значения условного прохода (Ду), который составляет 20 мм. Однако есть более простая методика, при которой нет необходимости использовать калькулятор для каких-либо расчетов. Это простой подбор по таблице значений:
Значение условного прохода трубопровода, мм | Величина расхода, литр/сек |
10 | 0,121 |
15 | 0,358 |
20 | 0,715 |
25 | 1,45 |
32 | 2,35 |
40 | 3,55 |
50 | 6,2 |
При пользовании данными таблицы следует понимать, что условный проход приблизительно равен внутреннему диаметру водогазопроводной трубы по ГОСТ 3262-80. У труб пластиковых этот показатель равен наружному диаметру. Что касается проходного размера, его следует принимать равным предыдущему показателю по шкале размеров. Так, пластиковая труба 50 будет иметь условный проход Ду 40.
Как видно из приведенного выше, сам по себе расчет прост, его можно воспроизвести для фактических условий с использованием простого калькулятора. Но проще всего найти в интернете нужную программу, представляющую собой специальный калькулятор для целевого расчета нужного параметра. В стартовую табличку этой программы вводятся фактические исходные данные после чего, нажатием кнопки, получается конечный результат. Расчет диаметра трубопровода по расходу чрез онлайн калькулятор дает наиболее достоверные результаты, пригодные для практического применения. Успехов вам!
Расчет в Excel гидравлических сопротивлений.
Для облегчения выполнения рутинных гидравлических расчетов Полковов В.Л. разработал ряд пользовательских функций. Перечень некоторых из них, наиболее часто используемых на практике, приведен в таблице ниже.
Некоторые пояснения по аргументам пользовательских функций:
- ГСдиффузор(Pвода,tвода,G,Dmin,Dmax,kэ,L) – свободные размеры;
- ГСпереходДиффузор(Pвода,tвода,G,Dmin,Dmax,kэ) – стандартный переход;
- ГСконфузор(Pвода,tвода,G,Dmin,Dmax,kэ,L) – свободные размеры;
- ГСпереходКонфузор(Pвода,tвода,G,Dmin,Dmax,kэ) – стандартный переход;
- ГСотвод(Pвода,tвода,G,D0,R0,Угол,kэ) – свободные размеры;
- ГСотводГОСТ(Pвода,tвода,G,D,Угол,kэ) – стандартный отвод.
Приведённые пользовательские функции желательно использовать с учётом начального участка транспортирования (расстояния от одного гидравлического сопротивления до следующего гидравлического сопротивления). Это позволяет уменьшить погрешности расчётов, вызванных влиянием «неустановившегося» характера потока жидкости.
Для турбулентных течений длина начального участка должна быть не менее:
Lнач=(7,88·lg (Re) – 4,35)·D
Для ламинарных течений минимальная длина начального участка:
Здесь В=0,029 по данным Буссинекса, и В=0,065 по данным Шиллера, D — внутренний диаметр системы транспортирования.
Далее на скриншоте показана таблица в Excel с примерами расчетов гидравлических сопротивлений.
Литература:
- Черникин А.В. Обобщение расчета коэффициента гидравлического сопротивления трубопроводов // Наука и технология углеводородов. М.: 1998. №1. С. 21–23.
- И.Е. Идельчик, «Справочник по гидравлическим сопротивлениям». 3-е издание, переработанное и дополненное. Москва, «Машиностроение», 1992.
- А.Д. Альтшуль, «Гидравлические сопротивления», издание второе, переработанное и дополненное. Москва, «НЕДРА», 1982.
- Б.Н. Лобаев, д.т.н., профессор, «Расчёт трубопроводов систем водяного и парового отопления». Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре. УССР, Киев, 1956.
Ссылка на скачивание файла: gidravlicheskie-soprotivleniya (xls 502,0KB).
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:
— 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:
– 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.
Гидравлический расчет обычного бытового трубопровода выполняется при помощи уравнения Бернулли:
Компенсаторы расширения трубопроводных сетей
Отводы
Специальные отводы, ввариваемые в трубопроводную сеть, компенсируют естественный показатель линейного расширения изделий. Этому способствует выбор компенсирующих U-образных, Z-образных и угловых отводов, лирных компенсаторов.
Они предназначены для принятия линейного расширения труб за счет деформирования, но для данной технологии предусмотрен ряд ограничений. В трубопроводных магистралях с повышенным уровнем давления для компенсации расширения служат колени под разным углом. Напряжение, предусмотренное в отводах, способствует усилению коррозийного действия.
Волнистые компенсаторы
Изделия представлены тонкостенными гофротрубами из металла, называемыми сильфоном и растягиваемым в направлении трубопроводной линии. Их монтируют в трубопроводной сети, предварительный натяг служит для компенсации расширения.
Выбор осевых компенсаторов позволяет обеспечить расширение по поперечному сечению. Внутренние направляющие кольца предупреждают боковое смещение и внутреннее загрязнение. Для защиты труб от внешнего воздействия служит специальная облицовка. Компенсаторы, не включающие в конструкцию внутреннего направляющего кольца, способствуют поглощению боковых сдвигов и вибрации, исходящей от насосных систем.
Потери напора на местных сопротивлениях.
К сожалению, трубы бывают абсолютно прямыми только в сказке. В реальной же жизни всегда есть различные изгибы, заслонки и вентиля, которые нельзя не учитывать при расчёте потерь напора воды в трубопроводе. В таблице приведены значения потерь напора в самых часто встречающихся местных сопротивлениях: колене в 90 градусов, скруглённом колене и клапане.
Потери указаны в сантиметрах водного столба на единицу местного сопротивления.
Скорость потока, м/с | Колено 90 градусов | Скруглённое колено | Клапан |
Для определения v – скорости потока
необходимо Q – расход воды (в м 3 /с) разделить на S – площадь поперечного сечения (в м 2).
Т.е. при диаметре трубы 50 мм (π*R 2 =3,14*(50/2) 2 =1962,5 мм 2 ; S=1962,5/1 000 000=0,0019625 м 2) и расходе воды 7 м 3 /ч (Q=7/3600=0,00194 м 3 /с) скорость потока
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 м/с
Как видно из приведённых выше данных, потери напора на местных сопротивлениях
совсем незначительны. Основные потери всё-таки происходят на горизонтальных участках труб, поэтому для их уменьшения следует тщательно продумать выбор материала трубы и их диаметра. Напомним, чтобы минимизировать потери следует выбирать трубы из полимеров с максимальным диаметром и гладкостью внутренней поверхности самой трубы.
Пропускная способность трубы – это отношение объема жидкости, газа или воздуха, которое может пройти по трубе определенного диаметра за единицу времени.
Проще говоря, этот показатель нужен для правильного монтажа трубопровода, с учетом обеспечения всех точек водозабора (ванная, кухня, стиральная машина, водоснабжения и прочее) адекватным напором воды после запуска.
Правильный расчет и – это залог разумного вложения денег и гарантия бесперебойного функционирования системы трубопровода. Все вычисления могут быть проведены подрядчиками или самостоятельно.
Если ремонт делается своими руками, возникнет необходимость вникнуть в тему глубже, изучить общедоступные материалы и только после этого их выбирать.
Расчет в Excel трубопроводов по формулам теоретической гидравлики.
Рассмотрим порядок и формулы расчета в Excel на примере прямого горизонтального трубопровода длиной 100 метров из трубы ø108 мм с толщиной стенки 4 мм.
Исходные данные:
1. Расход воды через трубопровод G в т/час вводим
в ячейку D4: 45,000
2. Температуру воды на входе в расчетный участок трубопровода tвхв °C заносим
в ячейку D5: 95,0
3. Температуру воды на выходе из расчетного участка трубопровода tвыхв °C записываем
в ячейку D6: 70,0
4. Внутренний диаметр трубопровода dв мм вписываем
в ячейку D7: 100,0
5. Длину трубопровода Lв м записываем
в ячейку D8: 100,000
6. Эквивалентную шероховатость внутренних поверхностей труб ∆ в мм вносим
в ячейку D9: 1,000
Выбранное значение эквивалентной шероховатости соответствует стальным старым заржавевшим трубам, находящимся в эксплуатации много лет.
Эквивалентные шероховатости для других типов и состояний труб приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel«gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls», ссылка на скачивание которого дана в конце статьи.
7. Сумму коэффициентов местных сопротивлений Σ(ξ) вписываем
в ячейку D10: 1,89
Мы рассматриваем пример, в котором местные сопротивления присутствуют в виде стыковых сварных швов (9 труб, 8 стыков).
Для ряда основных типов местных сопротивлений данные и формулы расчета представлены на листах «Расчет коэффициентов» и «Справка» файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».
Результаты расчетов:
8.Среднюю температуру воды tср в °C вычисляем
в ячейке D12: =(D5+D6)/2 =82,5
tср=(tвх+tвых)/2
9.Кинематический коэффициент вязкости воды n в cм2/с при температуреtср рассчитываем
в ячейке D13: =0,0178/(1+0,0337*D12+0,000221*D12^2) =0,003368
n=0,0178/(1+0,0337*tср+0,000221*tср2)
10.Среднюю плотность воды ρ в т/м3 при температуреtср вычисляем
в ячейке D14: =(-0,003*D12^2-0,1511*D12+1003,1)/1000 =0,970
ρ=(-0,003*tср2-0,1511*tср+1003, 1)/1000
11.Расход воды через трубопровод G’ в л/мин пересчитываем
в ячейке D15: =D4/D14/60*1000 =773,024
G’=G*1000/(ρ*60)
Этот параметр пересчитан нами в других единицах измерения для облегчения восприятия величины расхода.
12.Скорость воды в трубопроводе vв м/с вычисляем
в ячейке D16: =4*D4/D14/ПИ()/(D7/1000)^2/3600 =1,640
v=4*G/(ρ*π*(d/1000)2*3600)
К ячейкеD16 применено условное форматирование. Если значение скорости не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки становится красным, а шрифт белым.
Предельные скорости движения воды приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».
13.Число Рейнольдса Reопределяем
в ячейке D17: =D16*D7/D13*10 =487001,4
Re=v*d*10n
14.Коэффициент гидравлического трения λрассчитываем
в ячейке D18: =ЕСЛИ(D17<=2320;64/D17;ЕСЛИ(D17<=4000; 0,0000147*D17;0,11* (68/D17+D9/D7)^0,25)) =0,035
λ=64Re при Re≤2320
λ=0,0000147*Re при 2320≤Re≤4000
λ=0,11*(68/Re+∆/d)0,25 при Re≥4000
15.Удельные потери давления на трение Rв кг/(см2*м)вычисляем
в ячейке D19: =D18*D16^2*D14/2/9,81/D7*100 =0,004645
R=λ*v2*ρ*100/(2*9,81*d)
16.Потери давления на трение dPтрв кг/см2 и Па находим соответственно
в ячейке D20: =D19*D8 =0,464485
dPтр=R*L
и в ячейке D21: =D20*9,81*10000 =45565,9
dPтр=dPтр*9,81*10000
17.Потери давления в местных сопротивлениях dPмсв кг/см2 и Па находим соответственно
в ячейке D22: =D10*D16^2*D14*1000/2/9,81/10000 =0,025150
dPмс=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9,81*10)
и в ячейке D23: =D22*9,81*10000 =2467,2
dPтр=dPмс*9,81*10000
18.Расчетные потери давления в трубопроводе dPв кг/см2 и Па находим соответственно
в ячейке D24: =D20+D22 =0,489634
dP=dPтр+dPмс
и в ячейке D25: =D24*9,81*10000 =48033,1
dP=dP*9,81*10000
19.Характеристику гидравлического сопротивления трубопровода Sв Па/(т/ч)2 вычисляем
в ячейке D26: =D25/D4^2 =23,720
S=dPG2
Гидравлический расчет в Excel трубопровода по формулам теоретической гидравлики выполнен!