Если давление падает: Снижение артериального давления

Содержание

Формула расчета перепада давления в трубопроводе, теория и уравнения

Программное обеспечение Pipe Flow » Расчет перепада давления в трубе » Расчет перепада давления в трубе

Когда жидкость течет по трубе, возникает падение давления из-за сопротивления потоку. Также может иметь место прирост/потеря давления из-за изменения высоты между началом и концом трубы. Эта общая разница давлений в трубе связана с рядом факторов:

Трение между жидкостью и стенкой трубы
Трение между соседними слоями самой жидкости
Потери на трение при прохождении жидкости через любые трубопроводные фитинги, изгибы, клапаны или компоненты
Потеря давления из-за изменения высоты жидкости (если труба не горизонтальна)
Повышение давления из-за любого напора жидкости, добавляемого насосом

Расчет перепада давления в трубе

Для расчета потери давления в трубе необходимо вычислить падение давления, обычно в напоре жидкости, для каждого из элементов, вызывающих изменение давления.

Однако для расчета потерь на трение, например, в трубе, необходимо рассчитать коэффициент трения, чтобы использовать его в уравнении Дарси-Вейсбаха, которое определяет общие потери на трение.

Сам коэффициент трения зависит от внутреннего диаметра трубы, внутренней шероховатости трубы и числа Рейнольдса, которое, в свою очередь, рассчитывается на основе вязкости жидкости, плотности жидкости, скорости жидкости и внутреннего диаметра трубы.

Таким образом, для расчета общих потерь на трение необходимо выполнить ряд дополнительных расчетов. Работая в обратном направлении, мы должны знать свойства плотности и вязкости жидкости, знать диаметр трубы и свойства шероховатости, вычислить число Рейнольдса, использовать это для расчета коэффициента трения с помощью уравнения Коулбрука-Уайта и, наконец, подставить коэффициент трения в уравнение Дарси. Уравнение Вейсбаха для расчета потерь на трение в трубе.

После расчета потерь на трение в трубе нам необходимо учесть возможные потери на фитингах, изменение высоты и любой добавленный напор насоса.

Суммируя эти потери/приросты, мы получим общее падение давления в трубе. В следующих разделах каждый расчет рассматривается по очереди.

Расчет потерь на трение в трубах

Теперь нам нужно рассчитать каждый из элементов, необходимых для определения потерь на трение в трубе. Ссылки в следующем списке содержат более подробную информацию о каждом конкретном расчете:

Плотность жидкости
Вязкость жидкости
Измерение шероховатости труб
Число Рейнольдса — ламинарное или турбулентное течение
Коэффициенты трения — диаграмма Муди и уравнение Коулбрука-Уайта
Потери на трение в трубе – метод Дарси-Вейсбаха

Наше программное обеспечение Pipe Flow автоматически рассчитывает потери на трение в трубах с использованием уравнения Дарси-Вейсбаха, поскольку это наиболее точный метод расчета для несжимаемых жидкостей, а также считается точным в отрасли для потока сжимаемых жидкостей при соблюдении определенных условий.

Расчет потерь на трубных фитингах

Потери энергии из-за клапанов, фитингов и изгибов вызваны некоторым локальным нарушением потока. Рассеивание потерянной энергии происходит на конечном, но не обязательно коротком участке трубопровода, однако для гидравлических расчетов принято считать всю величину этих потерь в месте расположения устройства.

Для трубопроводных систем с относительно длинными трубами часто бывает так, что потери на фитингах будут незначительными по сравнению с общими потерями давления в трубе. Однако некоторые локальные потери, например, вызванные частично открытым клапаном, часто очень значительны и никогда не могут быть названы незначительными потерями, и их всегда следует учитывать.

Потери, создаваемые конкретным фитингом, измеряются с использованием реальных экспериментальных данных, а затем анализируются для определения коэффициента К (коэффициент локальных потерь), который можно использовать для расчета потерь в фитингах, поскольку они зависят от скорости прохождения жидкости. через это.

Наши программы Pipe Flow Software позволяют легко автоматически включать потери в фитингах и другие локальные потери в расчет перепада давления, поскольку они поставляются с предварительно загруженной базой данных фитингов, которая содержит множество отраслевых стандартных коэффициентов K для различных клапанов и фитингов различных размеров. .

Все, что нужно сделать пользователю, это выбрать соответствующий фитинг или клапан, а затем выбрать «Сохранить», чтобы добавить его к трубе и включить в расчет потери давления в трубе.

Эта ссылка содержит дополнительную информацию о факторах К фитинга и уравнении потерь фитинга.

Расчет потерь компонентов трубопровода

Часто в системе трубопроводов необходимо смоделировать множество различных типов компонентов, таких как теплообменник или чиллер. Некоторые компоненты могут вносить известную фиксированную потерю давления, однако более вероятно, что падение давления будет меняться в зависимости от скорости потока, проходящего через компонент.

Большинство производителей предоставляют кривую производительности компонентов, которая описывает характеристики расхода и потери напора их продукта. Затем эти данные используются для расчета потери давления, вызванной компонентом, для заданного расхода, но сам расход также будет зависеть от потери давления после компонента, поэтому очень сложно смоделировать характеристики потери напора компонента без использование соответствующего программного обеспечения, такого как Pipe Flow Expert.

Потеря давления из-за изменения высоты

Поток в поднимающейся трубе

Если начальная отметка трубы ниже конечной, то помимо трения и других потерь будет дополнительная потеря давления, вызванная подъемом, которая измеряется в напоре жидкости и просто эквивалентна подъему.

т. е. при более высокой высоте жидкости добавляется меньшее давление из-за меньшей глубины и веса жидкости над этой точкой.

Поток в падающей трубе

Если начальная отметка трубы выше конечной, то наряду с трением и другими потерями будет дополнительный прирост давления, вызванный перепадом высоты, который измеряется в напоре жидкости и просто эквивалентен падению отметки.

то есть при более низком уровне жидкости создается большее давление из-за увеличения глубины и веса жидкости над этой точкой.

Энергетические и гидравлические классы

Подъем жидкости в трубе вместе с давлением в трубе в определенной точке и скоростным напором жидкости можно суммировать для расчета так называемой линии энергетического класса.

Линия гидравлического класса может быть рассчитана путем вычитания скоростного напора жидкости из EGL (линия уровня энергии) или просто путем суммирования только высоты жидкости и давления в трубе в этой точке.

Расчет напора насоса

В системе трубопроводов часто есть насос, который создает дополнительное давление (известное как «напор насоса») для преодоления потерь на трение и других сопротивлений. Производительность насоса обычно доступна у производителя в виде кривой производительности насоса, которая представляет собой график зависимости расхода от напора, создаваемого насосом, для диапазона значений расхода.

Поскольку напор, создаваемый насосом, зависит от расхода, определение рабочей точки на кривой производительности насоса не всегда является легкой задачей. Если вы угадаете скорость потока, а затем рассчитаете добавленный напор насоса, это, в свою очередь, повлияет на разницу давлений в трубе, которая сама по себе повлияет на скорость потока.

Конечно, если вы используете наше программное обеспечение Pipe Flow Expert, оно найдет для вас точную рабочую точку на кривой насоса, гарантируя баланс потоков и давлений во всей вашей системе, чтобы дать точное решение для вашей конструкции трубопровода.

Как бы вы ни рассчитывали напор насоса, добавленный в вашу трубу, этот дополнительный напор жидкости должен быть добавлен обратно к любому падению давления, которое произошло в трубе.

Расчет общего падения давления в трубопроводе

Таким образом, давление на конце рассматриваемой трубы определяется следующим уравнением (где все элементы указаны в м напора жидкости):

P[конец] = P[начало] — Потери на трение — Потери в фитингах — Потери на компонентах + Высота [начало-конец] + Напор насоса

где

P[end] = Давление на конце трубы
P[start] = Давление в начале трубы
Высота[начало-конец] = (Отметка в начале трубы) — (Отметка в конце трубы)
Напор насоса = 0, если насос отсутствует

Таким образом, падение давления или, скорее, перепад давления dP (это может быть усиление) между началом и концом трубы задается следующим уравнением:

dP = Потери на трение + Потери в фитингах + Потери на компонентах — Высота [начало-конец] — Напор насоса

где

Примечание dP обычно задается как положительное значение, относящееся к падению давления.

Отрицательное значение указывает на прирост давления.

Решено: Падение давления в промышленных трубопроводных системах

18 ноября 2021 г. 14:18:04

Насосные системы играют важную роль в транспортировке жидкостей для промышленного применения. Подвергаясь воздействию различных жидкостей, температур и давлений, они неизбежно подвергаются деградации.

Падение давления является распространенной проблемой промышленных насосов по многим причинам. Ниже мы рассмотрим некоторые из основных причин падения давления, а также способы его устранения.

Что вызывает падение давления?

Падение давления – это потеря давления в трубе при переходе жидкости из одной секции в другую. Помимо надлежащего размера согласно характеристикам насоса, некоторые из распространенных причин падения давления:

Повышение внутреннего трения: Основной причиной падения давления является трение. Трение происходит внутри стенки трубы. Когда жидкость движется внутри этих труб, неровная поверхность трубы ограничивает поток жидкости. Совершенно новая труба имеет внутреннее покрытие, обеспечивающее гладкую поверхность. Однако частицы внутри жидкости могут действовать как абразивы и царапать это внутреннее покрытие. Со временем эти внутренние неровности увеличиваются и способствуют большему трению и падению давления.
Острые повороты или промежуточные клапаны: Жидкость движется гораздо эффективнее по прямой линии, чем по трубопроводам с крутыми поворотами или клапанами между ними. Крутые повороты оказывают гораздо большее сопротивление жидкости, поскольку происходит резкое изменение направления потока. Этот тип падения давления обычно называют потерей давления на изгибах. Величина потери давления в первую очередь зависит от угла изгиба.
Длина трубы : Чем дольше жидкость должна пройти, тем большее трение ей необходимо преодолеть. Следовательно, падение давления имеет положительную корреляцию с длиной; если длина является единственной переменной между двумя идентичными трубами, падение давления будет выше в более длинной.
Диаметр трубы: Чем больше диаметр, тем лучше поток. Диаметр трубы следует выбирать исходя из производительности насоса. Увеличение диаметра трубы сверх определенной точки приведет к значительному падению давления.
Накипь: В трубах, по которым текут богатые минералами жидкости, может образовываться накипь, представляющая собой накопление минералов на стенках трубы. Накипь препятствует потоку жидкости и снижает давление жидкости.
Гравитация: С каждым шагом подъема трубы насос должен работать, чтобы преодолеть силу тяжести. Следовательно, увеличение высоты неблагоприятно влияет на выходное давление независимо от подъема или напора насоса.

Как рассчитать падение давления?

Расчет падения давления требует учета многих переменных. Все, от диаметра трубы и изгибов до колен и клапанов, способствует падению давления. Еще одним важным фактором является сама жидкость. Каждый тип жидкости ведет себя в трубах по-разному, поскольку они обладают разной вязкостью и внутренним трением.

Давайте посмотрим, как можно рассчитать падение давления в нескольких различных сценариях:

Перепад давления в трубах круглого сечения:

ΔP = перепад давления (Па или кг/мс ² )

λ = коэффициент трения трубы

L = длина трубы (м)

D = диаметр трубы (м )

ρ = плотность жидкости (кг/м ³ )

ω = скорость потока (м/с) метры, вызывающие потерю давления. Производитель указывает соответствующий коэффициент сопротивления компонента, который используется для расчета перепада давления. Вы можете найти потери давления для таких компонентов, используя:

ΔP = падение давления (PA или кг/мс ²)

C _J = Коэффициент сопротивления

ρ = плотность жидкости (кг/м ³)

ω ³)

ω = 10150 = 10150 = 10150 = 10150 = 10150 = 10150 = 10150 = 10150 = 10150 = 10150 = 10150 = 10150 = Велевой. (м/с)

Падение давления под действием силы тяжести

ΔP = Падение давления (Па или кг/мс ² )

ρ = Плотность жидкости (кг/м ³ )

3 g = Ускорение силы тяжести (м/с)

ΔH = высота или падение по вертикали

Как предотвратить падение давления?

Существует несколько способов уменьшить падение давления в протекающих жидкостях. Первый шаг — понять конкретную причину падения давления в вашем приложении. Принимая во внимание факторы, которые мы обсуждали ранее, давайте рассмотрим некоторые возможные исправления:

Используйте чистую и полированную трубу: Убедитесь, что вы используете трубы с гладкой внутренней поверхностью.
При необходимости увеличьте диаметр трубы: Если проблема заключается в диаметре трубы, используйте трубы большего размера для облегчения потока.
Сведите к минимуму изгибы и препятствия: Изгибы и колена снижают давление потока.