Течение газа по трубопроводам. Часть 1
Пропускная способность трубопроводов при вязкостном течении. Длинный прямолинейный трубопровод круглого сечения. При турбулентном течении поток Q газа, проходящего через трубопровод, приблизи-1TeAbHO пропорционален квадратному корню из градиента давления, а при вязкостном течении поток газа пропорционален градиенту давления. Сопротивление при вязкостном течении зависит от конфигурации трубопровода, скорости, давления и природы протекающего газа.
Рассмотрим элемент трубопровода длиной dl. Выделим элементарную трубку радиусом х вдоль оси элемента dl и примем, что скорость течения не меняется в любой точке выбранного сечения. Тогда сила, обусловленная перепалом давлений по обеим стоhонам выделенного элемента:
сила, обусловленная вязкостью газа,
(знак минус потому, что -^- <0J.
Условие равновесия элемента запишется
откуда
Постоянную С находим из условия, что скорость течения газа у стенки равна нулю, тогда
Распределение скоростей по сечению трубопровода подчиняется параболическому закону.
Объемный расход газа V составит
где r—радиус трубопровода. •
Тогда поток газа
где р = р + -среднее давление в трубопроводе.
Пропускная способность
Для всего трубопровода длиной / и диаметром d
(31)
где
Это выражение носит название закона Пуазейля. Для воздуха при 20° С оно принимает вид
(32)
где L — в л/с; d и I — в см; р — в мм рт. ст.
На рис. 7 приведены кривые, которые позволяют определять пропускную способность L1 трубопровода на длине 1 м в зависимости от его диаметра d при различных средних давлениях р для воздуха при 20° С. Для определения пропускной способности L трубопровода длиной / необходимо найти по графику значение L1 для / = 1 м и затем произвести согласно формуле (32) следующий пересчет:
где L и L1 — в л/с; / — в см.
На рис. 8 приведена номограмма для определения количества водяного пара, проходящего по трубопроводу. Для определения количества воздуха, проходящего по трубопроводу, найденное по номограмме значение количества водяного пара следует умножить на 1,6. На рис. 8 даны два примера пользования номограммой: 1) количество пара 170 кг/ч, количество воздуха 270 кг/ч, давление 15 кН/м2, длина трубы 2,5 м, диаметр трубы 85 мм; 2) диаметр трубы 150 мм, длина трубы 1 м, давление 0 2 кН/м2, количество пара 8,5 кг/ч, количество воздуха 13,6 кг/ч.
Другие части:
Течение газа по трубопроводам. Часть 1
Течение газа по трубопроводам. Часть 2
Течение газа по трубопроводам. Часть 3
Течение газа по трубопроводам. Часть 4