Обзор существующих методов расчёта

Другое » Разработка новой конструкции крепления трубопроводов гидросистемы управления горизонтальным оперением » Обзор существующих методов расчёта

Существуют гидравлический и прочностной расчеты трубопроводов.

Целью гидравлического расчета является определение потерь напора рабочей жидкости при заданных скоростях ее движения, обусловленных временем, потребным для выполнения той или иной операции.

При расчете гидравлических систем, особенно систем самолетов, приходится одновременно учитывать интересы, как уменьшения гидравлических потерь, так и уменьшения веса трубопроводов.

Для уменьшения гидравлических потерь желательно выбирать возможно больший диаметр трубы, однако при этом вес трубопровода с жидкостью возрастает в квадратичной зависимости от диаметра. В связи с этим для уменьшения веса трубопроводов в гидравлической системе желательно делать их возможно малого диаметра.

Расчет на прочность позволяет установить, насколько правильно подобраны материал трубопроводов и толщина стенки, а так же назначить требуемый запас прочности.

Гидравлический и прочностной расчеты позволяют выбрать оптимальные параметры трубопроводов.

Гидравлический расчет трубопроводов

Если известен расход жидкости через трубопровод, то при заданной скорости движения определяется потребный внутренний диаметр

см, (1.7)

где Q – наибольший расход жидкости, возможный в данном участке гидравлической системы, в см3/сек;

υ – средняя скорость движения рабочей жидкости в см/сек.

Скорость движения жидкости в напорных и сливных трубопроводах обычно выбирают не более 8 – 15 м/сек. Для всасывающих трубопроводов ее обычно ограничивают величинами 1,5 – 2 м/сек.

Полученный по формуле [1.7] размер внутреннего диаметра трубопровода округляют до ближайшего размера, рекомендуемого соответствующим ГОСТом.

Кроме определения диаметра трубопровода, в задачу гидравлического расчета входит определение гидравлических потерь по длине трубопровода, величина которых зависит в основном от характера движения жидкости по трубопроводу.

Различают два вида движения жидкости: ламинарное и турбулентное. При ламинарном (или слоистом) движении траектории частиц жидкости параллельны оси трубы. Слои жидкости двигаются, не смешиваясь между собой. При турбулентном движении наряду с движением жидкости вдоль оси существует пульсация скорости в поперечном направлении. Траектории частиц жидкости при этом представляют собой сложные кривые.

Переход от одного режима течения к другому наступает при определенных условиях, характеризуемых некоторым безразмерным числом Рейнольдса Rе, значение которого зависит от диаметра трубопровода, скорости движения жидкости и ее кинематической вязкости.

Число Рейнольдса для круглых труб

,(1.8)

где Re – число Рейнольдса;

υ – средняя скорость движения жидкости см/сек;

d – внутренний диаметр трубопровода в мм;

v – коэффициент кинематической вязкости.

Опыты показали, что ламинарному режиму движения жидкости по металлическим круглым трубам соответствуют числа Рейнольдса Rе ≤ 2200÷2300, а турбулентному — Rе≥2200÷2300 [1.8]. Если в трубопроводе отсутствуют возмущения, способствующие возникновению турбулентности, то поток сохраняется ламинарным до более высоких чисел Рейнольдса. Несмотря на это обстоятельство, при расчете гидравлических сопротивлений исходят из минимальных (критических) значений Rе.

Таким образом, ламинарное течение соответствует малым скоростям, малым диаметрам и высоким вязкостям жидкости.

Потери напора по длине трубопровода в метрах столба данной жидкости можно определить по следующей известной формуле [1.9]:

,(1.9)

где g – ускорение силы тяжести;

λ – коэффициент сопротивления, равный для ламинарного режима

;(1.10)

l – длина трубопровода.

Однако в практических расчетах обычно берут для ламинарного режима . Для шлангов этот коэффициент равен . Увеличение коэффициента λ объясняется наличием у труб искажений поперечного сечения, а также некоторым охлаждением слоев жидкости, прилегающих к внутренней поверхности трубы. В результате теплоотдачи через трубу эти слои жидкости несколько охлаждаются, что приводит к местному увеличению вязкости, а следовательно, и сопротивления.

Другие публикации:

Плавучие навигационные знаки
На реках и водохранилищах Внутренних Водных Путей (за исключение Ладожского и Онежского озер) плавучие навигационные знаки имеют латеральную систему расстановки, при которой они ставятся либо по кромкам судового хода, либо устанавливаются по его оси. На реках наименование правой и левой кромки (сто ...

Обоснование размера производственной партии деталей
В стадии проектирования технологических процессов величину (Х) производственной партии деталей можно определить ориентировано по следующей формуле: где - производственная программа изделий в год ( принимаем 8тыс. в год); - число деталей в изделии, n=1; - необходимый запас деталей в днях для обеспеч ...

Разработка календарного расписания приема к перевозке грузов в контейнерах
Календарное расписание приема контейнеров к отправлению разрабатывается для того, чтобы обеспечить формирование наибольшего количества прямых вагонов, минимальное время накопления грузов на складах отправителя, равномерную загрузку контейнерного пункта, комплектный завоз контейнеров на станцию. Кал ...