通过导管压力损失计算

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鸣叫

每当流体流过导管压力损失时。许多方法可用于计算摩擦压力损失。它们的范围从简单的经验方程到严格的机械式多相流动模型。

Darcy-Weisbach流程方程:

达西 - 韦斯巴赫流程方程是理论上的声音方程,源于群众守恒和保护动量法。以亨利达西和朱利叶斯韦斯巴赫命名,它引起的压力损失由于给定长度的管道摩擦到不可压缩流体的流体流动的平均速度。

Darcy-Weisbach方程包含无量纲摩擦系数,称为达西摩擦因子。这也各种称为Darcy-Weisbach摩擦因子,摩擦因子,电阻系数,流量系数或喜怒无尽的摩擦系数。

在均匀液压直径D的圆柱形管中,流量充分,由于密度和粘性效果导致的压力损失DP / DL成比例L长度L,可通过Darcy-Weisbach方程表征:

在哪里:

  • DP / DL =压力梯度(PSI / FT)
  • f =摩擦因子
  • ρ=流体密度(LB / FT3)
  • v =流体速度(FT / s))
  • D =液压直径(FT))

可以在典型的美国油田单位和SI单元中如下所示写入,如下所示:

典型的美国油田单位

在哪里:

·DP / DL =压力梯度(PSI / FT)

·F =摩擦系数

·SG =流体比重(相对于水)

·ν=流体速度(FT / s))

·d =液压直径(英寸)

SI单位

在哪里:

·DP / DL =压力梯度(KPA / M)

·F =摩擦系数

·SG =流体比重(相对于水)

·ν=流体速度(米/秒)

·D =液压直径(mm)

nota bene:一种传统使用的公式来计算摩擦损失的是曾 - 威廉方程。它是市政水分配系统开发的经验式。本发明涉及的水在管与管的物理性能和由摩擦引起的压力降的流动。它的优点是不雷诺数的功能,但它的性能非常好,只有当水是流动的介质,不应该被用于粘性或瓦斯流体计算摩擦损失。

摩擦系数:

摩擦系数fd是不是一个常数:这取决于这样的事情:

  • 管道的特点(直径d和粗糙度ε),
  • 流体(特别是它的运动粘度ν)的特点,
  • 和流体流动的速度。

已经测量了某些流动制度内的高精度,并且可以通过使用各种经验关系来评估,或者可以从已发布的图表读取。在L. F.穆迪之后,这些图表通常被称为喜怒无常图。因此,因子本身有时被错误地称为喜怒无尽的摩擦因子。

  • 穆迪图:

穆迪图是非尺寸形式的图表,与达西 - Weisbach摩擦因子F相关D.,雷诺数Re,以及圆形管道中完全发育的流动的相对粗糙度。它可用于在这种管道上工作压降或流量。

下图显示了穆迪图。达西 - Weisbach摩擦因子F.D.针对各种相对粗糙度ε/ d绘制雷诺数Re:

  • 流动制度摩擦因子的变异:

有流体流动的三大流态:层流,严重和动荡。在每个流态摩擦系数取决于雷诺数。

Reynolds号码表示如下:

在哪里:

  • N关于=雷诺数
  • ρ=流体密度(LB / FT3或GM / M3)
  • D = PIP直径(FT或M)
  • ν=流体速度(英尺/秒或m / s)
  • μ=流体粘度

在典型的美国油田单元中,可以根据以下等式写入雷诺数方程:

在哪里:

  • N关于=雷诺数
  • SG =流体比重(相对于水)
  • d =匹直径(英寸)
  • ν=流体速度(FT / s)
  • μ=流体粘度(CP)

Laminar流程制度:

对于层流,雷诺数小于2100,流体处于平滑的流动,摩擦系数直接从Poiseuille的定律计算:

在哪里:

  • f =摩擦因子
  • μ=流体粘度
  • ρ=流体密度(LB / FT3或G / M3)
  • D = PIP直径(FT或M)
  • V =流体速度(英尺/秒或m / s)
  • N关于=雷诺数

紊流状态:

如果雷诺数大于2100,则流体在湍流流动中,必须在图表中查找摩擦系数,例如喜怒无常图,或者由经验方程计算。摩擦因子F之间的关系D.,雷诺数Re,相对粗糙度ε/ d是更复杂的,并且使用迭代计算得到解决。这种关系的一个模型是科尔布鲁克方程它是f中的隐式D.。小豆类的摩擦系数方程如下所示:

在哪里:

  • f =摩擦因子
  • ε=绝对管道粗糙度(FT或M)
  • D = PIP直径(FT或M)
  • N关于=雷诺数

高紊流状态:

对于高度湍流,可以从Nikuradse方程计算摩擦因子。解决该等式不需要迭代计算。它可以直接解决:

在哪里:

  • f =喜怒无常的摩擦因子
  • ε=绝对管道粗糙度(FT或M)
  • D = PIP直径(FT或M)

虽然Darcy-Weisbach方程调整粘性(Newtonian)流体的摩擦损失,但如果气体在管道的上部中的溶液中破坏溶液,则不会根据发生的两相流来解释两相流。

参考:

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