Методика расчета трубопроводов

Re = V·d/,

где:  - кинематическая вязкость продукта, м²/с.

Остальные параметры ранее уже упоминались.

Устойчивый ламинарный режим возникает если Re<1600, если же Re>2320, то возника­ет устойчивый турбулентный режим.

На режим течения жидкости большое влияние оказывает кинематическая вязкость продукта (табл. 4.1), которая зависит в значительной степени от температуры последнего, причем даже для одного и того же продукта вязкость может значительно колебаться.

Таблица 4.1

т°с	Продукт	5	10	15	20	30	40	50
10-6м2/с	Культуральная жидкость	2,87	2,39	2,04	1,74	1,30	1,02	0,84
10-6м2/с	Вода	1,55	1,30	1,15	1,0	0,80 5	0,65 9	0,55
10-6м2/с	Гидролизат	973
10-6м2/с	Ферментный раствор	446
10-6м2/с	Пахта	1,615
10-6м2/с	Питательная среда	78,4	39,2	17,2	11,8	7,0	4,5	2,6

Поскольку известно значение критерия Рейнольдса, то можно сразу же определить ко­эффициент гидравлических сопротивлении (λ) для гладких труб.

Обычно λ находится в пределах 0,02-0,04, однако в каждом конкретном случае коэф­фициент гидравлических сопротивлений определяется расчетным путем.

Для ламинарного режима:

Если сравнить давление в начале трубопровода и в его конце, то они никогда неравны друг другу.

В начале движения давление или напор больше чем в конце движения, т.е. в начале тру­бы напор или давление больше чем в конце трубы.

Н₁ - Н₂ = Н_пот или

Потери напора или давления при движении жидкости в трубопроводе возникают в ре­зультате:

- внутреннего трения в самой жидкости, поскольку мы знаем из гидравлики, что жид­кость движется послойно с различными скоростями, на оси потока скорость максимальна, а у стенок минимальна;

- трения продукта о стенки труб на всем протяжении длины трубопровода;

- трения продукта внутри различных преград в виде вентилей, кранов, поворотов и т.д.

Потери напора или давления можно определить по следующим формулам: в линейных единицах:

в единицах давления:

ΔР_пот = ΔР_дл + ΔР_мс + ΔР_ск + ΔР_подь, (Па)
здесь: Н_дл - потери напора по длине труб, м;

Н_мс - потери напора в местных сопротивлениях, м;

Н_ск - потери напора на придание потоку скорости, м;

Н_подь - потери напора при преодолении подъемов, т.е., вертикальных участков трубо­проводов, м;

ΔР_дл- потери давления по длине труб, м;

ΔР_мс- потери давления в местных сопротивлениях, Па;

ΔР_ск- потери давлении на придание потоку скорости, Па;

ΔР_подь- потери давлении на преодоление участков подьема, Па.

Коэффициент местных сопротивлений (табл. 2) определяют видом самого источника сопротивлении.

Таблица 4.2

Расчет потерь напора и давления ведется по следующим зависимостям, сведенным в таблицу 3.

Таблица 4.3

Потери напора	Потери давления
Скоростные потери напора Нск= (м)	Скоростные потери давления ΔР ск= (Па)
Потери напора в местных сопротивлениях Нмс=ΣΡмспрод (м)	2. Скоростные потери давления ΔРмс= ΣΡмспрод (Па)
3. Потери напора по длине трубопровода Ндл=λпрод (м)	3. Потери давления по длине трубопровода ΔРпрод= λпрод (Па)
Потери напора при преодолении участков Нпод=Σhпод (м)	Потери давления по длине трубопровода ΔРподь=р·qΣhпод (Па)

Здесь в этих формулах:

1 - общая длина всего трубопровода, м., включая участки подъема;

q - ускорение свободного падения, м/с²;

р - плотность продукта, кг/м³;

d - диаметр трубопровода, м.;

h - скорость движения, м/с;

λ_прод - коэффициент гидросопротивлений по длине;

Σ р _прод - коэффициент местных сопротивлений.

Суммарный коэффициент местных сопротивлений определяется как сумма всех источ­ников местных сопротивлений, установленных на трубопроводе (рис. 4.1).

Рисунок 4.1. Схема трубопровода.

Σζ_мс = ζ_кр^м + ζ_повⁿ + ζ_вх^z

При транспортировке вязких жидкостей и расчеты по определению λ и Σζ вводится поправка на вязкость:

λ_прод = λ_воды,
Σζ_{мс прод} = Σζ_{мс воды},

здесь: v_прод - кинематическая вязкость продукта при конкретной температуре, м²/с;

v_воды - кинематическая вязкость воды при той же температуре, м²/с.