+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Скорость потока жидкости в трубе


Расчет объема жидкости в трубопроводе — Короли Воды и Пара на vc.ru

{"id":13842,"url":"\/distributions\/13842\/click?bit=1&hash=4092fa5bbad74653204c7561dcd5fe57486fea481929ecdbf7bbf16b31cd3087","title":"\u041a\u0430\u0436\u0434\u044b\u0439 \u043f\u0440\u043e\u0434\u0430\u0432\u0435\u0446 \u043d\u0430 \u00ab\u041c\u0430\u0440\u043a\u0435\u0442\u0435\u00bb \u0445\u043e\u0442\u044c \u0440\u0430\u0437 \u043e\u0431 \u044d\u0442\u043e\u043c \u0434\u0443\u043c\u0430\u043b ","buttonText":"\u041e \u0447\u0451\u043c?","imageUuid":"a6164600-1125-55db-8c60-f927d5e7e7d4","isPaidAndBannersEnabled":false}

4439 просмотров

Как рассчитать объем жидкости в трубопроводе

Необходимость подсчитать суммарный объем труб возникает при проведении водопровода, отопления или других инженерных коммуникаций. Сама формула, позволяющая вычислить объем жидкости в трубопроводе достаточно проста, к тому же можно воспользоваться специальными таблицами, но чтобы получить точное и полезное на практике значение, необходимо учитывать и все остальные факторы, например, материал труб и назначение трубопровода.

Формула расчета и правила измерения трубы

Объем жидкости в трубопроводе определяется по формуле V= π * d2 * L:4, в которой:

π – число Пи;

d - это внутренний диаметр трубы;

L – суммарная длина трубопровода.

Размер внутреннего диаметра трубы можно посмотреть в документации или на сайте продавца, но чтобы исключить возможность ошибки, лучше дополнительно измерить трубу штангенциркулем или линейкой. Даже небольшая погрешность в размере может дать заметное искажение результата, особенно если вы считаете объем в длинной системе.

Если вы пользуетесь приложенными документами или маркировкой, то обратите внимание, что при подборе соединительных элементов используется не внутренний, а внешний диаметр, который обычно и указывается на изделии – не стоит путать эти два параметра.

Перед началом расчетов важно привести все единицы измерения к единой системе. Если длина трубы указана в метрах, а диаметр – в миллиметрах, необходимо первое значение также перевести в миллиметры (на всякий случай напомним соотношение: 1 м = 1000 мм).

Если трубопровод длинный или трубы имеют большой диаметр, можно привести все значения к сантиметрам или дециметрам, чтобы не путаться в большом количестве нулей. Итоговый объем также будет измеряться в выбранных вами единицах, например, в мм3 или дм3.

Погрешности и особенности вычисления

Если вы не хотите рассчитывать показатели самостоятельно, можно воспользоваться консультацией наших специалистов, либо онлайн-калькулятором, а также таблицами самых часто используемых значений (зачастую они уже прилагаются к трубам). Но этот способ рекомендуется использовать только для предварительных расчетов.

Чтобы незамеченная ошибка на сайте или в таблице не создала для вас дополнительных проблем или расходов, рекомендуется итоговые расчеты проводить вручную, а также учитывать особенности материала труб и назначения трубопровода:

  • Расчетный объем канализационных труб, сделанных из чугуна, следует немного увеличивать. Внутренняя поверхность такого трубопровода шершавая, и на ней со временем будет накапливаться органический осадок, сужающий просвет. Трубы из пластика этого недостатка лишены – изнутри они гладкие и на их стенках не сможет закрепиться слой органики, поэтому при расчете их объема получившееся значение изменять необязательно. Если некоторые участки трубопровода сделаны из различных материалов, объем жидкости в них необходимо подсчитывать по отдельности.
  • Внутренний объем систем канализации и водоснабжения для частного дома должен быть достаточным для одновременной работы всех кранов и других устройств, использующих воду. При этом также рекомендуется округлять получившееся значение в большую сторону - это будет подстраховкой на случай, если вы решите установить дополнительные точки водозабора.
  • При подсчете суммарного объема важно учитывать, что жидкость может содержаться не только в трубопроводе, но и в радиаторах, коллекторах и прочих устройствах, включенных в систему.
  • Если часть трубопровода недоступна для измерения (например, отдельные фрагменты коммуникаций проложены под полом или внутри стен), то для подсчета объема можно воспользоваться не формулой, а эмпирическим методом. Слейте всю воду из системы и наполните ее заново через самую верхнюю точку, используя мерную емкость. Чтобы избежать возникновения воздушных пробок, которые могут повлиять на итоговый результат, необходимо, чтобы все остальные спусковые клапаны были открыты. В системах, движение воды в которых происходит за счет насоса, необходимо оставить его поработать пару часов, чтобы выгнать весь лишний воздух. Если в итоге уровень жидкости упал – долейте недостающее и приплюсуйте этот объем к первому значению.

Если вы пользуетесь таблицами, то обращайте внимание на единицы измерения. Диаметр труб может быть указан в дюймах - их также следует перевести в миллиметры или сантиметры (1 дюйм = 2,54 см или 254 мм).

Дополнительные формулы для проектирования трубопровода

  • Если вам нужно посчитать не только объем воды, топлива, нефти или другой жидкости в трубопроводе, но и ее массу, можно воспользоваться формулой m = V*P, где V-суммарный объем труб, а P – плотность наполняющей их жидкости.
  • Для того, чтобы узнать расход жидкости, текущей по трубам, достаточно знать ее давление и диаметр трубопровода. Для подсчета используется формула Q=π* D²:4 *V, в которой Q – расход жидкости (в литрах), D – внутренний диаметр труб (измеряется в сантиметрах), а V – скорость потока. Если вы подсчитываете расход воды, которая подается водонапорной башней без нагнетающих насосов, то значение V следует брать примерно, как 0,7-1,8 метров в секунду.

Узнать объем жидкости в трубопроводе несложно – нужно знать только внутренний диаметр и общую длину труб, но чтобы получить точный результат, важно внимательно измерить все значения, а также учитывать сопутствующие факторы.

Если у Вас остались вопросы, мы будем рады Вам помочь. С нами можно связаться любым удобным способом:

По почте: [email protected]

По телефону: +7 (343) 288-35-54 или WhatsApp

Подписывайтесь на наш Телеграм канал, там всегда много полезного и интересного.

Что такое средняя скорость в трубе и как её измерить?

Прежде всего, необходимо учитывать условия потока внутри трубы. Согласно британскомустандарту BS 1042 (ISO 7145 – см. Таблица 3.1), требуемая длина прямолинейного участкатрубопровода от любого источника возмущений потока до точки утсановки погружного расходомера составляет от 20 и 50 диаметров (в отличие от полнопроходных расходомеров, обычно требующихот 5 до 10 диаметров). Причина этого заключается в том, что полнопроходной расходомеризмеряет среднюю скорость, а погружной расходомер измеряет скорость в одной точке.

На Рис. 3.1 приведена векторная диаграмма, показывающая сложившийся профильтурбулентности потока внутри трубы. Такая диаграмма иллюстрирует распределение потока, иначе называемое профилем потока. Профиль потока наиболее интенсивен в центре и спадает донуля у обеих стенок трубы. Если имеется достаточный прямой участок трубопровода перед погружнымрасходомером, можно предположить, что в нём имеется профиль данной формы.

Тщательное исследование данной диаграммы показывает, что средняя скорость 1,722 м/сек получается в точке 72,5 мм или 1/8-й диаметра трубопровода от края трубы.Данную точку называют точкой средней скорости (только для сложившегося профилятурбулентного потока). При условии, что профиль является турбулентным и сложившимся, этоимеет место в трубах всех размеров и при любом расходе и отмечается в вышеуказанномстандарте. Следовательно, лучшее место измерения скорости - это точка средней скорости, т.e. 1/8-я диаметра от края трубы. Установивизмерительный датчик погружного расходомера в эту точку, можно выполнить непосредственное вычисление объёмного расхода. Однако, выбирая место установки, необходимо учитывать и другие факторы.Точка средней скорости находится на изгибе кривой (скорость в этой точке с расстояниембыстро меняется), поэтому нужно устанавливать измерительный датчикпогружного расходомерачрезвычайно точно, чтобы правильноизмерить скорость. Например, если измерительный датчик погружногорасходомераустановлен точно на расстоянии 72,5 мм о стенкитрубы д. у. 600мм, то он таким образом измеряет среднюю скорость 1,722 м/с. Эта величина при умножениина площадь сечения даёт объёмный расход, равный 487 л/с. Если измерительный датчик погружногорасходомерафактическиустановлен на 74 мм вместо измеренных 72,5, то действительная скорость составит 1,85 м/свместо расчетных 1,722. Умножение данного значения на площадь сечения даёт объёмныйрасход 523 л/с, то есть, ошибку в 7,4 %.

В полевых условиях достаточно сложно установить измерительный датчик погружногорасходомераточно, поэтому такого рода ошибки являются весьмараспространёнными.

Да! На Рис. 3.1 видно, что в середине трубы, возле центральной линии, профиль потока относительно плоский. То есть, скорость потока не сильно отличается с расстоянием внутри трубы. Таким образом, если скорость измеряется на оси потока, погрешность измерения, возникающая вследствие погрешностей позиционирования измерительного датчика погружногорасходомерабудет очень мала. Поэтому и целесообразно использовать точку измерения на центральной линии. Существует математическая зависимость между скоростью в центральной линии и средней скоростью внутри трубы – это т.н. коэффициент профиля (Fp). Значение Fp можно рассчитать по формуле (см. ниже) или взять из графика (см. Рис. 3.2.)
Fp рассчитывается следующим образом:

Когда место установки измерительного датчика погружногорасходомераопределено, необходимо рассчитать степень влияния точностиустановки измерительного датчика погружногорасходомера. Он определяется коэффициентомпогружения (Fi).Это математическая зависимость, которая рассчитывается по следующей формуле:

С целью устранения возможных неточностей при установке измерительных датчиков погружныхрасходомеровкомпания Onicon Inc. поставляет погружныерасходомерывсех типов (погружные вихревые расходомеры, погружные термомассовые расходомеры, погружные электромагнитные расходомеры, а также погружные турбинные расходомеры) в комплекте со специальным приспособлением, которое позволяет опустить измерительный датчик погружногорасходомераточно на необходимую глубину трубы, специально рассчитанную на заводе для каждого конкретного применения.

12.1: Расход и его связь со скоростью

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    1571
    • OpenStax
    • OpenStax

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Рассчитать скорость потока.
    • Определить единицы объема.
    • Опишите несжимаемые жидкости.
    • Объясните следствия уравнения неразрывности.

    Скорость потока \(Q\) определяется как объем жидкости, проходящей через некоторое место через область в течение периода времени, как показано на рисунке \(\PageIndex{1}\). В символах это можно записать как

    .

    \[Q = \dfrac{V}{t},\] 93 \, см\)). В этом тексте мы будем использовать любые метрические единицы, наиболее удобные для данной ситуации.

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): Расход – это объем жидкости в единицу времени, протекающий через точку через площадь \(A\). re заштрихованный цилиндр жидкости течет мимо точки \(P\) по однородной трубе за время \(t\). Объем цилиндра равен \(Ad\), а средняя скорость равна \(\overline{v} = d/t\), так что скорость потока равна \(Q = Ad/t = A\overline{v}\ ).

    Пример \(\PageIndex{1}\): расчет объема по скорости кровотока: сердце перекачивает много крови за всю жизнь

    Сколько кубических метров крови перекачивает сердце за 75 лет жизни, если предположить, что средняя скорость кровотока составляет 5,00 л/мин?

    Стратегия

    Время и расход \(Q\) заданы, поэтому объем \(V\) можно рассчитать из определения расхода.

    Решение

    Решение \(Q = V/t\) для объема дает

    \[V = Qt. \nonumber \]

    Подстановка известных значений дает

    \[\begin{align*}V &= \left(\dfrac{5. 3 \end{align*}\]

    Обсуждение

    Это количество составляет около 200 000 тонн крови. Для сравнения, это значение примерно в 200 раз превышает объем воды, содержащейся в 50-метровом плавательном бассейне с 6 дорожками.

    Расход и скорость являются связанными, но совершенно разными физическими величинами. Чтобы прояснить различие, подумайте о скорости течения реки. Чем больше скорость воды, тем больше расход реки. Но скорость течения также зависит от размера реки. Быстрый горный поток несет гораздо меньше воды, чем, например, река Амазонка в Бразилии. Точное соотношение между расходом \(Q\) и скоростью \(\overline{v}\) составляет

    \[Q = A \overline{v},\]

    , где \(A\) — площадь поперечного сечения, а \( \overline{v}\) — средняя скорость. Это уравнение кажется достаточно логичным. Соотношение говорит нам, что скорость потока прямо пропорциональна как величине средней скорости (далее называемой скоростью), так и размеру реки, трубы или другого водовода. Чем больше трубопровод, тем больше его площадь поперечного сечения. На рисунке \(\PageIndex{1}\) показано, как получается это отношение. Заштрихованный цилиндр имеет объем

    \[V = Ad,\]

    , который проходит через точку \(P\) за время \(t\). Разделив обе части этого соотношения на \(t\), мы получим

    .

    \[\dfrac{V}{t} = \dfrac{Ad}{t}.\]

    Заметим, что \(Q = V\t\) и средняя скорость равна \(\overline{v} = d/t\). Таким образом, уравнение принимает вид \(Q = A\overline{v}\).

    На рисунке \(\PageIndex{2}\) показана несжимаемая жидкость, текущая по трубе с уменьшающимся радиусом. Поскольку жидкость несжимаема, через любую точку трубки за заданное время должно пройти одинаковое количество жидкости, чтобы обеспечить непрерывность потока. В этом случае, поскольку площадь поперечного сечения трубы уменьшается, скорость обязательно должна увеличиваться. Эту логику можно расширить, чтобы сказать, что скорость потока должна быть одинаковой во всех точках трубы. В частности, для пунктов 1 и 2,

    \[Q_1 = Q_2\]

    \[A_1\overline{v}_1 = A_2\overline{v}_2\]

    Это называется уравнением неразрывности и справедливо для любой несжимаемой жидкости. Следствия уравнения неразрывности можно наблюдать, когда вода течет из шланга в узкую форсунку: она выходит с большой скоростью — в этом назначение форсунки. И наоборот, когда река впадает в один конец водохранилища, вода значительно замедляется и, возможно, снова набирает скорость, когда выходит из другого конца водоема. Другими словами, скорость увеличивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается, и скорость уменьшается, когда площадь поперечного сечения увеличивается.

    Рисунок \(\PageIndex{2}\): Когда трубка сужается, тот же объем занимает большую длину. Чтобы один и тот же объем прошел точки 1 и 2 за заданное время, скорость должна быть больше в точке 2. Процесс точно обратим. Если жидкость течет в противоположном направлении, ее скорость будет уменьшаться при расширении трубы. (Обратите внимание, что относительные объемы двух цилиндров и соответствующие стрелки вектора скорости нарисованы не в масштабе.)

    Поскольку жидкости практически несжимаемы, уравнение неразрывности справедливо для всех жидкостей. Однако газы сжимаемы, поэтому уравнение следует применять с осторожностью к газам, если они подвергаются сжатию или расширению.

    Пример \(\PageIndex{2}\): расчет скорости жидкости: скорость увеличивается при сужении трубы

    Насадка с радиусом 0,250 см прикреплена к садовому шлангу с радиусом 0,900 см. Скорость потока через шланг и сопло составляет 0,500 л/с. Рассчитайте скорость воды (а) в шланге и (б) в насадке.

    Стратегия

    Мы можем использовать соотношение между расходом и скоростью, чтобы найти обе скорости. Мы будем использовать нижний индекс 1 для шланга и 2 для насадки. 92} 1,96 \, м/с = 25,5 \, м/с. \номер \]

    Обсуждение

    Скорость 1,96 м/с соответствует скорости воды, вытекающей из шланга без насадки. Форсунка создает значительно более быстрый поток, просто сужая поток в более узкую трубку.

    Решение последней части примера показывает, что скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса трубы, что приводит к большим эффектам при изменении радиуса. Мы можем задуть свечу на довольно большом расстоянии, например, сжав губы, тогда как задувание свечи с широко открытым ртом совершенно неэффективно.

    Во многих ситуациях, в том числе в сердечно-сосудистой системе, происходит разветвление потока. Кровь перекачивается из сердца в артерии, которые подразделяются на более мелкие артерии (артериолы), которые разветвляются на очень тонкие сосуды, называемые капиллярами. В этой ситуации сохраняется непрерывность потока, но сохраняется сумма расходов в каждой из ветвей на любом участке вдоль трубы. Уравнение неразрывности в более общем виде принимает вид

    \[n_1A_1\overline{v}_1 = n_2A_2\overline{v}_2,\]

    где \(n_1\) и \(n_2\) - количество ответвлений на каждом из участков вдоль трубы.

    Пример \(\PageIndex{3}\): расчет скорости кровотока и диаметра сосуда: разветвления в сердечно-сосудистой системе

    Аорта является основным кровеносным сосудом, по которому кровь покидает сердце, чтобы циркулировать по всему телу. 93\)

  • Расход и скорость связаны соотношением \(Q = A\overline{v}\), где \(A\) — площадь поперечного сечения потока, а \(v\) — его средняя скорость.
  • Для несжимаемых жидкостей скорость потока в различных точках постоянна. То есть
  • \[Q_1 = Q_2\]

    \[A_1\overline{v}_1 = A_2\overline{v}_2\]

    \[n_1A_1\overline{v}_1 = n_2A_2\overline{v}_2\ ]

    Глоссарий

    расход
    сокращенно Q , это объем V , протекающий через определенную точку за время t , или Q = V/t
    литр
    единица объема, равная 10 −3 м 3

    Эта страница под названием 12.1: Скорость потока и ее связь со скоростью распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

    1. Наверх
    • Была ли эта статья полезной?
    1. Тип изделия
      Раздел или Страница
      Автор
      ОпенСтакс
      Лицензия
      СС BY
      Версия лицензии
      4,0
      Программа OER или Publisher
      ОпенСтакс
      Показать оглавление
      нет
    2. Теги
      1. поток
      2. расход
      3. литр
      4. источник@https://openstax. org/details/books/college-physics

    Калькулятор расхода — Расчет расхода трубы

        Быстрая навигация:

    1. Использование калькулятора расхода
    2. Формула расхода скорость
    3. Формула массового расхода
    4. Примеры расчета
    5.     Использование калькулятора расхода

      Калькулятор расхода трубы вычисляет объемный расход ( расход ) газа или жидкости (жидкости), проходящей через круглую или прямоугольную трубу известных размеров. Если вещество является жидкостью и известна его объемная плотность, калькулятор также выводит массовый расход (для расчета для газов требуется дополнительная информация, и в настоящее время он не поддерживается).

      В режиме разность давлений калькулятор требует ввода давления перед трубой (или трубкой Вентури, соплом или отверстием), а также на ее конце, а также ее поперечное сечение, напр. давление и диаметр для круглой трубы. Поддерживаемые единицы ввода включают паскали (Па), бары, атмосферы, фунты на квадратный дюйм (psi) и другие для давления и кг/м·с, Н·с/м2, Па·с и сП (сантипуаз) для динамической вязкости. .

      В режиме скорость потока необходимо знать скорость потока газа или жидкости (допускаются футы в секунду, метры в секунду, км/ч и т.д.), чтобы рассчитать расход.

      Вывод в британских или метрических единицах, в зависимости от вашего выбора. Некоторые из выходных единиц включают: м 3 /ч, м 3 /мин, м 3 /с, л/ч, л/мин, л/с, фут 3 /ч, фут 3 /мин, фут 3 /с, ярд 3 /ч, ярд 3 /мин, ярдов 3 /с, галлонов в час, галлонов в минуту. Выходные единицы для массового расхода включают: кг/ч, кг/мин, кг/с, тонны/ч, фунт/ч, фунт/мин, фунт/с, тонн/ч. Выходные показатели автоматически настраиваются для вашего удобства.

          Формула расхода

      Существует два основных подхода к расчету расхода Q, который эквивалентен разнице в объеме, деленной на разницу во времени (Δv / Δt). Первый — если мы знаем перепад давления (падение давления) между двумя точками, для которых мы хотим оценить расход. Второй - если мы знаем скорость жидкости. Оба описаны ниже.

          Формула расхода через перепад давления

      Расчет расхода с использованием давления выполняется с помощью уравнения Хагена–Пуазейля, которое описывает падение давления из-за вязкости жидкости [3] . Для расчета расхода по давлению формула выражается следующим образом:

      В уравнении Пуазейля (p 1 - p 2 ) = Δp - разница давлений между концами трубы (падение давления) , μ — динамическая вязкость жидкости, L и R — длина и радиус рассматриваемого сегмента трубы, π — постоянная Pi &приблизительно; 3,14159 до пятой значащей цифры.

      Существуют два основных требования для использования приведенной выше формулы:

      • Рассматриваемый поток должен быть ламинарным. Это можно установить по числу Рейнольдса. Как правило, сечение трубы не должно быть слишком широким или слишком коротким, иначе возникнут турбулентные потоки.
      • Жидкость должна быть несжимаемой или примерно так. Хорошим примером несжимаемой жидкости является вода, как и любая гидравлическая жидкость. Минеральные масла, однако, в некоторой степени поддаются сжатию, поэтому остерегайтесь использовать формулу для таких случаев.

      Примером применения является наличие манометров, измеряющих давление жидкости или газа в начале и в конце участка трубопровода, для которого необходимо рассчитать расход. График иллюстрирует общий случай, когда это применимо.

      Следует отметить, что формула Пуазейля для расчета расхода трубы через давление не так хорошо работает для газов, где для точного расчета требуется дополнительная информация.

          Формула расхода через скорость жидкости

      Объемный расход потока жидкости или газа равен скорости потока, умноженной на площадь его поперечного сечения. Следовательно, формула для расхода ( Q ), также известная как «расход», выраженная через площадь проходного сечения ( A ), а его скорость ( v ) представляет собой так называемое уравнение расхода :

      Полученное значение Q представляет собой объемный расход. В случае круглой трубы площадь поперечного сечения равна внутреннему диаметру, деленному на 2, умноженному на π, а в случае прямоугольной трубы площадь равна внутренней ширине, умноженной на внутреннюю высоту. Уравнение можно преобразовать простым способом, чтобы учесть площадь поперечного сечения или скорость.

          Формула массового расхода

      Массовый расход ṁ представляет собой поток массы m через поверхность в единицу времени t, поэтому формула для массового расхода, учитывая объемный расход, имеет вид ṁ = Q * ρ , где ρ (строчные греческие буквы буква ро) — объемная плотность вещества. Это уравнение применимо к жидкостям, тогда как для газообразных веществ для выполнения расчетов требуется дополнительная информация.


          Примеры расчета

      Пример 1: 92 · 3,1416 ~= 490,875 мм 2 по формуле площади круга. Мы можем преобразовать это в m 2 , разделив на 1 000 000 для более удобного результата, получив 0,000490875 m 2 . Используя приведенное выше уравнение скорости потока, мы заменяем значения для A и v и получаем Q = 0,000490875 м 2 · 10 м/с) = 0,00490875 м 3 /с. Чтобы преобразовать это в м 3 /ч, нам нужно умножить на 3600, чтобы получить скорость сброса 17,6715 м 3 в час.

      Если мы далее знаем, что плотность воды составляет 1000 кг/м 3 мы можем рассчитать массовый расход как 17,6715 м 3 /ч · 1000 кг/м 3 = 17671,5 кг/ч (= 17,6715 тонн в час, м 3 отменяется).

      Пример 2: Прямоугольная труба высотой 2 см и шириной 4 см, по которой движется газ со скоростью 15 м/с. Какой расход у этой трубы? Во-первых, мы находим площадь поперечного сечения по формуле площади прямоугольника, которая просто 2 · 4 = 8 см 2 или 0,0008 м 2 .


      Learn more