Движение газа по трубам

Размещено на http://www.allbest.ru/

Движение газа по трубам

Ламинарное движение - это движение потока газа, при котором все слои потока газа параллельно движутся, не перемешиваясь друг с другом, при этом скорость отдельных слоев по сечению поперек потока плавно меняется по параболическому закону от нуля у стенок трубы до наибольшей в ее центре.

Турбулентное движение газа - это движение газа, при котором частицы потока дополнительно совершают колебания поперёк, что приводит к нарушению параболического закона распределения скоростей по сечению потока.

На практике скорости потока сжатого воздуха в трубопроводе для питания пневмоинструментов и непосредственно в каналах инструментов, обычно больше предельной скорости ламинарного движения, в результате чего в анализируемой области соответственные подсчёты проводят отталкиваясь от наличия турбулетного движения потока.

Средняя скорость потока газа

где q' - объём протекающего газа в м³/сек; F - внутреннее сечение трубы в мм².

Для круглых труб, имеющих внутренний диаметр d, мм

Потеря давления от трения газа о стенки трубопровода на прямых участках:

где l - длина прямого участка трубы в м; d - внутренний диаметр трубы в мм; г - удельный вес сжатого воздуха в потоке в кГ/м³; и - средняя скорость потока в трубе в м/сек; в - коэффициент сопротивления.

Для воздухопровода со стенками средней шероховатости (для газовых труб):

Или

где G - весовое количество воздуха, который протекает по трубе в кГ/сек.

При движении газа по каналам с прямоугольным сечением, в формулах и вместо величины внутреннего диаметра d трубы используется величина эквивалентного диаметра d_Э

где а и b - размеры сторон прямоугольного канала в мм.

Если направления или сечения трубы изменяются, то появляются местные сопротивления для прохода газа, вызывающие дополнительные потери давления. Такие дополнительные потери происходят при проходе воздуха через различные вентили, тройники, колена, и т.д.

Величина потери давления от местного сопротивления рассчитывается по следующему выражению

где о - коэффициент местного сопротивления. Его величина берется из таблицы:

Если рассчитывается воздухопровод, то его разбивают на индивидуальные участки с постоянными сечениями для которых определяют потери давления. Сумма потерь на индивидуальных участках равна общей потере давления.

Для типовых конструкций вентильных рукояток пневматических инструментов опытным путем установлена величина обобщенных коэффициентов местного сопротивления, которые учитывают в целом сопротивления на всем пути анализируемого участка потока.

Потеря давления, которая появляется из-за наличия местного сопротивления, является результатом дросселирования газа.

Дросселирование - это процесс неравновесного расширения газа при резком повышении сопротивления. Процесс дросселирования достаточно часто применяется в различных пневмоустановках для измерения расхода газа, регулировки давления газа, и т.д.

Приспособление для дросселирования газа называют дроссельным. В самом простом виде оно представляет собой диафрагму (перегородку с отверстием), которая помещается на пути потока газа.

Применяя такое приспособление, определяют объёмное количество сжатого воздуха, который проходит через трубу, по следующей формуле:

газ давление движение потеря

где б - коэффициент расхода, е - поправочный коэффициент на расширение газа; F₀ - сечение отверстия диафрагмы в мм²; г₁ - удельный вес сжатого воздуха в кГ/м³; р₁ - давление газа прямо перед диафрагмой в кГ/см²; р₂ - давление газа прямо после диафрагмы в кГ/см²: g = 9,81 м/сек² - ускорение силы тяжести.

Разность давления р₁ - р₂ именуется перепадом давления.

Из специальных таблиц и диаграмм берётся значение коэффициентов б и е.

Как только газовый поток пройдёт через дроссельное приспособление, сжатая струя вновь расширяется, а вместе с этим происходит восстановление и давления газа. Тем не менее установившееся давление р''₂ не сможет достигнуть начальной величины р'₁.

Разность давлений р'₁ - р''₂ = Др - это безвозвратная потеря давления, которая вызывается местным сопротивлением.

Размещено на Allbest.ru