Способ определения коэффициента гидравлического сопротивления при меняющемся в процессе эксплуатации живом сечении трубопровода Советский патент 1992 года по МПК F15D1/02 

Изобретение может быть использовано1 в разных областях гидродинамики и гидравлики.

Известен способ определения коэффициента гидравлического сопротивления Я, основанный на предварительном определении числа Рейнольдса Re и относительной эквивалентной шероховатости Кг.

Известен также способ определения Я, основанный на предварительном определении диаметра D и эквивалентной шероховатости Кг трубопровода

Известен экспериментальный способ определения коэффициента гидравлического сопротивления, выбранный в качестве прототипа, который основан на измерении удельных потерь напора I и расхода жидкости Q для данного трубопровода

А л2дР5 I

8

Q

Недостатком данного способа, при значительных отложениях в трубопроводе в процессе эксплуатации, является большая погрешность в определении Я из-за изменения живого сечения трубопровода, попытки же повысить точность определения Я наталкиваются на определенные трудности при измерении диаметра (например, вскрытие трубопровода при каждом измерении).

Цель изобретения - повышение точности определения Я без непосредственного измерения диаметра трубопровода.

Поставленная цель достигается тем, что в трубопроводе создают турбулентный режим движения как в области Я f(Re, Кг),так и в области Я f(Kr), при этом с помощью измерений расхода Q и удельных потерь напора I определяют соотношение Q/v| по отдельности для обеих областей, затем находят расход, для которого соблюдается условие:

Х|

00 Јь xl О1

Оз

2 L

Qi + .Q2

з 7

а коэффициент гидравлического сопротивления в области А f(Kr) определяют из соотношения:

п УТТ С13ч2

Ьз о

;,4ig2()

.. i 2

где А -коэффициент гидравлического сопротивления;

Кг - относительная эквивалентная шероховатость трубопровода;

Re - число Рейнольдса;

И - удельные потери напора в области А f(Kr) при расходе Qi;

12,1з - удельные потери напора в области A f(Re,Kr) при расходе Qa и Оз соответственно.

Способ реализуется следующим образом.

Выбирают испытуемый участок трубопровода определенной длины, для определения удельных потерь напора устанавливают датчики разности давления, а для измерения расхода жидкости по направлению течения за исследуемым участком размещают расходомер. В трубопроводе создают турбулентный режим движения в области А f(Re, Кг) и с помощью расхода Q и удельных потерь, напора определяют соотношение , а потом создают область течения А f(Kr), и аналогично определяют Qi/vTT, затем экспериментально находят расход Оз (Qi Оз Q2), при котором создается условие:

2 °3 °1 t °2 h v/il

В этом случае коэффициент гидравлического сопротивления определяют из соотношения

iO-Кг

l I V 1з

/ ,

03ч2

QV

4ig2()

I 12 Для подтверждения вышеизложенного

были проведены исследования на лабораторном стенде, который включал в себя насос, задвижку для регулирования расхода, датчики давления и трубопровод.

В качестве испытуемых труб были взяты трубы 2x2,8 ГОСТ 3262-75, 65x4,0 ГОСТ 3262-75; 150x40 ГОСТ 3262-75, бывшие в эксплуатации и со значительными отложениями.

Вышеописанным методом определяли коэффициент гидравлического сопротивления и сравнивали со значениями

, л2д D5 I

Л п

0

5

8

О

в режиме А f(Kr), где D Dy

Надо отметить, что предложенное техническое решение после определения А в области А f(Kr) позволяет определить характеризующие параметры трубопроводов со значительными отложениями, в частности внутренний диаметр трубопровода

S

-Т:

8А О

л2

I

0

5

0

5

0

5

0

и относительную эквивалентную шероховатость трубопровода

1

Кг 3,7

В таблице приведены результаты определения технического состояния испытуемых труб.

Как видно из таблицы, условие D Dy дает погрешность до 15% при определении коэффициента гидравлического сопротивления и 43% при определении шероховатости трубопровода.

Преимущество предложенного способа по сравнению с прототипом заключается в повышении точности определения А без вскрытия трубопровода. Вместе в тем становится возможным контролировать техническое состояние трубопровода, в частности живое сечение трубопровода, шероховатость и толщину отложений в процессе эксплуатации.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента гидравлического сопротивления при меняющемся в процессе эксплуатации живом сечении трубопровода путем измерения расхода Q и удельных потерь напора I, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента гидравлического сопротивлений А , без непосредственного измерения диаметра, в трубопроводе создают турбулентный режим движения как в области А f(Re, Кг), так и в области А f(Kr). определяют соотношение О/м отдельно для обеих областей, затем находят расход, для которого соблюдается условие

о Оз v-,

л --«. --.

via

Qi f 0.2

VJ7

а коэффициент гидравлического сопротивления в области А f(Kr) определяют из соотношения

, 1 А 4

M-Vb -%2

U «ь nJ

ь Qr

ig2()

l2

где Кг- относительная эквивалентная шероховатость трубопровода;

Re - число Рейнольдса:

И - удельные потери напора в области А f(Kr) при расходе Qi:

12, 1з - удельные потери напора в обла- сти Я f(Re, Kr) при расходе QZ и Оз соответственно.

/

Сущность изобретения: измеряют расход и удельные потери напора. В трубопроводе создают турбулентный режим движения как в области гидравлического сопротивления функции от шероховатости трубы и критерия Рейнольдса, так и в области гидравлического сопротивления функции от шероховатости трубы. Определяют соотношение расхода и удельных потерь напора для обеих областей. Затем находят расход, для к-poro соблюдается заданное соотношение и коэффициент гидравлического сопротивления функцией от шероховатости трубы. 1 табл.