Pipe Bend (IL)

Изгиб трубы в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Pipes.Bend

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Pipes & Fittings/Pipe Bend (IL)

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 [1]:

pipe bend il 1

1 1.5 2 3 4 6 8 10 12 14 16 20 24

	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`

20

14

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

Номинальный размер, мм	5	10	15	20	25	32	40	50	72.5	100	125	150	225	350	609.5
Коэффициент трения	`0.035`	`0.029`	`0.027`	`0.025`	`0.023`	`0.022`	`0.021`	`0.019`	`0.018`	`0.017`	`0.016`	`0.015`	`0.014`	`0.013`	`0.012`

Коэффициент трения

0.035

0.029

0.027

0.025

0.023

0.022

0.021

0.019

0.018

0.017

0.016

0.015

0.014

0.013

0.012

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 когда 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

Ненаправленные

# A — входной или выходной порт
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости соответствует входу или выходу жидкости в изгиб трубы. Этот блок не имеет внутренней направленности.

Имя для программного использования

port_a

# B — входной или выходной порт
изотермическая жидкость

Details

Имя для программного использования

port_b

Параметры

Основные

# Pipe diameter — диаметр трубы
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Диаметр трубы.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`pipe_diameter`
Вычисляемый	Да

# Bend radius — радиус изгиба
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Радиус окружности, образованной изгибом трубы.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.04 m`
Имя для программного использования	`bend_radius`
Вычисляемый	Да

# Bend angle — угол изгиба
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Угол поворота канала или изгиба трубы.

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`90.0 deg`
Имя для программного использования	`bend_angle`
Вычисляемый	Да

# Internal surface absolute roughness — шероховатость стенок изогнутой трубы
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Параметр используется для определения коэффициента Дарси, через который определяется местное сопротивление в турбулентном режиме течения.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`1.5e-05 m`
Имя для программного использования	`roughness`
Вычисляемый	Да

# Fluid dynamic compressibility — учет динамической сжимаемости жидкости

Details

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 функция от давления.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`dynamic_compressibility`
Вычисляемый	Нет

# Initial liquid pressure — давление жидкости в начальный момент времени
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Давление жидкости в трубе в начальный момент времени.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Fluid dynamic compressibility.

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`0.101325 MPa`
Имя для программного использования	`p_start`
Вычисляемый	Да

Литература

Crane Co. Flow of Fluids Through Valves, Fittings, and Pipe TP-410. Crane Co., 1981.