Бырларды гидравликалық есептеудiң әдiстемесi

Көлбеу құбырлар бойымен жылутасығыштың қозғалысында сызықты және жергiлiктi кедергiге қалыптасқан қысымның кемуі басынан аяғына дейiн болады:

Сызықты қысымның кемуiсi құбырлардың тiк сызықты учаскелерде болады. Жергiлiктi кедергiлердегi қысымның кемуi құбырға (шұралар, ысырмалар, шүмек және тағы басқалар) орнатылған арматурада қысымның кемуi деп түсiнiледi, диаметрлердiң өткелдерi, тармақтар, епелектер, үш жақтылар, шаңбақтар және құбырдың тағы басқа бөлшектері.

Қысымның сызықты кемуi, Па, өзгерiссiз диаметрдiң құбырында мына формула бойынша есептеледi

мұндағы R - құбыр ұзындық бiрлiгінде меншiктi сызықты қысымның кемуi, Па/м;

l өзгерiссiз диаметрдегі құбырдың ұзындығы, м.
Меншiктi сызықты қысымның кемуi Д'Арси формула бойынша анықталады:

мұндағы l - гидравликалық үйкелiс коэффициенті;

w - жылутасығыштың жылдамдығы, м/с;

r - жылутасығыштың тығыздығы, кг/м3;

d - құбырдың iшкi диаметрi, м.

Гидравликалық үйкелiс коэффициенті l (жұмсақ немесе кедiр-бұдырлы) тұрбаның қабырғасынан және сұйықтықтың қозғалысын (ламинарлық немесе турбулентті)
режиміне байланысты. жылутасығыштың жылдамдығын тәуелдiлiктiң бiлдiруi Массалық шығыннан G жазып аламыз:

Осы теңдікке сүйене отырып Д'Арси теңдігі былай жазылады

. (5.1)

Гидравликалық үйкелiстi шамасы l тәжiрибелiк зерттеулерде материалдарға қарап көп ғалымдармен анықталғанын білуге болады. Үйкеліс коэффициенті құбырын iшкi бет жағының күйiне қарамастан ламинарлы қозғалыс аумағында Пуазейль формуласымен анықталуы мүмкiн:

мұнда Re - Рейноль белгiсi, ,м²/с.

n - жылутасығыштың кинематикалық тұтқырлығы,

Ламинарлық қозғалыс түрінің жылумен жабдықтау техникасында сирек кездеседі. Құбырларға арналған жылулықтың тасымалдауында турбулентті қозғалыс болады. Турбулентті ағыс аумағындағы гидравликалық үйкелiс коэффициенті құбырдың iшкi бет жағының сипаттамасына байланысты болады.

Қазiргi уақытта жұмсақ және бұдырлы құбырлар белгілі. жылумен жабдықтаудың техникасында (типыл iшкi бет жағымен) гидравликалық жұмсақ құбырдың (жылу алмасу аппараттардағы негiзiнде) сирек кездеседі, төменде жұмсақ трубалардың үйкеліс коэффициентін есептеудің толық талдау формуласы келтірілген:

Пуазейль формуласы Re ≤ 2300 (ламинарлы қозғалыс), l = 64/Re;

Блазиус формуласы 2300 ≤ Re ≤ 10⁴, l = 0,3164/Re^0,25;

Альтшуль формуласы Re ³ 10⁴, l = 1/(1,82 lgRe - 1,64)²;

Никурадзе Формуласы Re ³ 10⁵, l = 0,0032 + 0,221/Re^0,237.

30-шы суретте Re критериінен жұмсақ трубаларының гидравликалық үйкелiс коэффициентінің бағыныштылығы көрсетілген. Ламинарлық қозғалыс облысында рейнольдс санның өсуiмен l коэффициенті тiк құлайды. Ламинарлы ағыстан турбулентті ағысқа өткенде гидравликалық үйкелiс коэффициенті секiрiп өседi. Турбулентті қозғалыс облысында l коэффициенті жұмсақ трубтар Re өсуiмен құлайды. Дегенмен турбулент облысындағы тәуелдiлiк ламинарлықпен салыстырғанда жатық сипаттамасына ие болады.

Сурет 30. Рейнольдс критериінен жұмсақ трубалардың гидравликалық үйкеліс коэффициентінің бағыныштылығы

Жағдайларды пайдаланудың тәжiрибесiнде басым көпшiлiгiнде кедiр-бұдырлы iшкi бет жағымен тұрбасы кездеседі, кедiр-бұдырлы тұрбалар құрыштан жасалған. Құрыштан жасалған трубтарды кедiр-бұдырлығын дәрежесi сандық бағалауы үшiн труба қағымен k абсолют кедiр-бұдырлық анықталады. Ол қажетке жарату шартына байланысты 0, 05тен 2¸3 мм дейiн өзгереді. Салыстырмалы кедiр-бұдырлық тұрбаның k/r радиусына абсолют кедiр-бұдырлықтың қатынасымен анықталады.

Тұрбасын iшкi бет жағындағы томпақтарын пайдалану тәжiрибеде әр түрлi биiктiгi болады және құбырдың ұзындығы бойымен әр түрлі жайғастырылған. Кедiр-бұдырлықтың орташалайтын сипаттамасы болып табылатын үйкеліс коэффициенті де нақты тұрба сияқты мағынаға ие осыған байланысты салыстырмалы кедiр-бұдырлығын ұғымды енгiзедi.

Re саны және салыстырмалы кедiр-бұдырлық әмбебап теңдеумен, ұсынылған құрыштан жасалған трубтарды гидравликалық үйкелiс коэффициенті алынған тәжiрибелi тәуелдiлiк жолымен А.Д.Альтшульмен жақсы суреттеледі:

. (5.2)

k_э = 0 болғанда Альтшуль формуласы Блазиус формуласына өтеді. Re = ¥ болғанда Альтшуль формуласы Б.Л. Шифринсон формуласына өтеді

Re санының көбеюiмен (5.2 ) формулада қосылатын жақшаларда екiншi мағынасы кенет азаяды, ал Re мағыналардың арасындағы айырмашылықтың үлкен сандары, Шифринсон және Альтшуль формуласы бойынша мағынасыз болады.

Жылу желiлерiндегi сұйықтықтың қозғалысы үшiн сұйық шығынынан құбырда қысымның кемуiнiң квадратты тәуелдiлiгi орын алатынын есептеуге болады яғни (5.1) формула бойынша есепті жүргіземіз.

Жылу желiлерiнiң гидравликалық сынақтардың материалдарын негiзде және абсолюттiк эквиваленттi кедiр-бұдырлықтың жаңа құбырлары, м үшiн су құбырлары, есептерде қабылдайды

Су желілері үшін............................. 0,0005

Бу құбырлары үшін............................ 0,0002

Конденсат құбырлар үшін

Және ыстық сумен қамту желілері үшін… 0,0010

Абсолюттiк эквиваленттi кедiр-бұдырлықтың пайдалану құбырлар үшiн гидравликалық сынақпен анықталады. Б.Н.Лобаев кәсiби мәлiметтер бойынша жұмсақ кедiр-бұдырлы трубтар облысын анықтауға болады:

жұмсақ трубалардың аумағы үшiн Re ≤ 11 d/k;
кедiр-бұдырлы трубтардың аумағы үшін Re ≥ 445 d/k.

Су және бу желiлерін есептердi жеңiлдету мақсатымен (5.1) формуласына сәйкес [9,18] кесте бойынша тиiстi номограммалар жасалынған

Жергiлiктi кедергiлердегi, Па қысымның кемуі мына формула бойынша анықталады

(5.3)

Мұндағы - есептелiнетiн құбыр үшiн жергiлiктi кедергiлердiң сома коэффициенті.
Егер диаметрі d түзү сызықты құбырды елестетіп жергiлiктi кедергiлердегi қысымның кемуiне қысымның кемуі тең болса, онда бұл құбырдың ұзындығы жергілікті кедергінің эквивалент ұзындығы деп аталады. Осы жағдайда құбырдың жиынтық ұзындығы

,

мұндағы l_пр – құбырдың келтірілген ұзындығы; l – шынайы ұзындығы.

Жергілікті кысымның төмендеуін былай есептеуге болады:

. (5.4)

(5.3) и (5.4), формуласын пайдалана отырып, мынаны аламыз:

;

.

l_э/l қатынасы жергілікті шығын коэффициенті деп аталады α. Алдағы есептеулерге α Б. Л. Шифринсон формуласына жақындастырып алады:

, (5.5)

Мұндағы G –магистраль басындағы жылу тасығыш шығыны, кг/с. Су үшін z=0,19; бу үшін z = 0,95÷1,9. Қысымның суммалық кемуі:

. (5.6)

Онда қысымның меншікті сызықты кемуі:

.