Pipe Bend (IL)

Изгиб трубы в системах изотермической жидкости.

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 Crane [1]:

pipe bend (il) i

	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

1,5

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

Номинальный размер (мм)

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

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.

Библиография

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