Pipe Bend (IL)
Изгиб трубы в системах изотермической жидкости.
.svg)
Описание
В блоке Pipe Bend (IL) моделируется гидродинамика изогнутой трубы в сети изотермической жидкости. Характеристики трубы могут быть определены так, чтобы выполнить расчеты гидравлических потерь из-за трения и кривизны трубы, а также провести моделирование течения сжимаемой жидкости.
Коэффициент потерь на кривизну трубы
Коэффициент местного сопротивления (потерь давления) изогнутого участка канала включает поправочный коэффициент угла поворота канала и коэффициента изгиба канала :
,
В блоке коэффициент вычисляется следующим образом:
,
где — угол поворота канала в градусах, значение параметра Bend angle.
Коэффициент вычисляется на основе опытных данных – таблицы зависимости искомого коэффициента от отношения радиуса изгиба к диаметру трубы для углов поворота канала 90° по данным Crane [1]:
-i.png)
| 1 | 1,5 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 20 | 24 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
20 |
14 |
12 |
12 |
14 |
17 |
24 |
30 |
34 |
38 |
42 |
50 |
58 |
Коэффициент трения интерполируется на основе табличных данных, взятых для технических сталей, в зависимости от диаметра трубы [1]. В таблице ниже приведены данные для коэффициента трения потока жидкости с развитой турбулентностью в трубах из технических сталей.
| Номинальный размер (мм) | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 72,5 | 100 | 125 | 150 | 225 | 350 | 609,5 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Коэффициент трения |
.035 |
.029 |
.027 |
.025 |
.023 |
.022 |
.021 |
.019 |
.018 |
.017 |
.016 |
.015 |
.014 |
.013 |
.012 |
Поправочный коэффициент угла поворота канала действителен для изогнутых труб (каналов), в которых отношение радиуса изгиба к диаметру трубы находится в диапазоне от 1 до 24. За пределами этого диапазона используется экстраполяция методом ближайшего соседа.
Потери на трение в ламинарном режиме течения
Выражения потерь давления одинаковы для потоков в портах A и B.
В случае ламинарного режима течения в изгибе трубы, или число Рейнольдса ниже критического , потери давления на изгибе трубы определяются следующим образом:
,
где:
-
— динамическая вязкость жидкости.
-
— постоянная коэффициента трения (коэффициент Дарси), которая равна 64 для ламинарного режима течения.
-
— плотность жидкости внутри трубы.
-
— диаметр трубы.
-
— длина изогнутого участка трубы (изгиба трубы), определяется как произведение радиуса изгиба и угла поворота канала (изгиба): .
-
— площадь поперечного сечения трубы, .
-
— массовый расход в соответствующем порту.
Потери на трение в турбулентном режиме течения
Для течения с развитой турбулентностью, или если число Рейнольдса превышает критическое , потери давления в изгибе трубы определяются следующим образом:
,
где — коэффициент трения Дарси. Он аппроксимируется эмпирическим уравнением Хааланда и определяется по абсолютной шероховатости внутренней поверхности (значение параметра Internal surface absolute roughness). Перепад давления берется на половине участка трубы, между портом A и внутренним узлом, а также между внутренним узлом и портом B.
Перепад давления для несжимаемых жидкостей
В случае несжимаемой жидкости потери давления на изгибе трубы определяются следующим образом:
.
Перепад давления для сжимаемых жидкостей
В случае сжимаемой жидкости, при расчете потерь давления на изгибе трубы учитывается также и давление внутри изогнутой трубы :
Сохранение массы
В случае несжимаемой жидкости сохраняется величина массового расхода через блок:
В случае сжимаемой жидкости разница расходов на входе и выходе из блока определяется изменением плотности жидкости внутри изогнутого участка трубы (изгиба трубы):
где — объем изогнутого участка трубы (изгиба трубы), который определяется как произведение площади поперечного сечения трубы и длины изгиба, .
Порты
A — входной или выходной порт
изотермическая жидкость
Порт изотермической жидкости соответствует входу или выходу жидкости в изгиб трубы. Этот блок не имеет внутренней направленности.
B — входной или выходной порт
изотермическая жидкость
Порт изотермической жидкости соответствует входу или выходу жидкости в изгиб трубы. Этот блок не имеет внутренней направленности.
Параметры
Pipe diameter — диаметр трубы
0.01 м (по умолчанию) | положительный скаляр
Диаметр трубы.
Bend radius — радиус изгиба
0.04 м (по умолчанию) | положительный скаляр
Радиус окружности, образованной изгибом трубы.
Bend angle — угол изгиба
90° (по умолчанию) | положительный скаляр
Угол поворота канала или изгиба трубы.
Internal surface absolute roughness — шероховатость стенок изогнутой трубы
15e−6 м (по умолчанию)
Параметр используется для определения коэффициента Дарси, через который определяется местное сопротивление в турбулентном режиме течения.
Fluid dynamic compressibility — учет динамической сжимаемости жидкости
выключено (по умолчанию) | включено
Параметр определяет, будет ли учитываться динамическая сжимаемость жидкости. В случае динамической сжимаемости жидкости массовый расход через блок в короткие промежутки времени может быть переменным, и определяется изменением плотности жидкости. Объем изогнутого участка трубы постоянный. В библиотеке компонентов изотермической жидкости во всех блоках плотность жидкости рассматривается как фукнция от давления.
Initial liquid pressure — давление жидкости в начальный момент времени
0.101325 МПа (по умолчанию)
Давление жидкости в трубе в начальный момент времени.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Fluid dynamic compressibility.