Коэффициенты местных потерь в трубах

Обзор

Местные (динамические) потери давления в трубопроводных системах возникают из-за фитингов, клапанов, поворотов, входов и выходов. Каждый компонент характеризуется коэффициентом потерь $\xi$ (также обозначаемым как $K$), который умножается на динамический напор давления:

$\Delta p_{\text{minor}} = \xi \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Когда в трубопроводе присутствует несколько фитингов, их индивидуальные значения $\xi$ суммируются линейно, давая суммарные местные потери. Местные потери становятся значительными по сравнению с потерями на трение в коротких трубопроводах или системах с большим количеством фитингов.

Основные формулы

Потеря давления через компонент:

$\Delta p = \xi \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Эквивалентная потеря напора:

$h_{\text{loss}} = \frac{\Delta p}{\rho \, g}$

Суммарные местные потери для серии фитингов:

$\Delta p_{\text{total}} = \left(\sum_i \xi_i\right) \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Переменные

Справочные данные

Полная таблица коэффициентов источника восстановлена ниже со всеми 27 строками фитингов. Используйте здесь калькулятор с любым коэффициентом из этой таблицы.

Пример — потеря давления шарового клапана

Для шарового клапана, закрытого на одну треть, восстановленная таблица источника дает коэффициент местных потерь около 5.5. При воде с плотностью 1000 кг/м3, текущей со скоростью 2 м/с:

$\Delta p = 5.5 \frac{1000 \cdot 2^2}{2} = 11000 \text{ Pa} \approx 11 \text{ kPa}$

Эквивалентная потеря напора составляет:

$h = \frac{11000}{1000 \cdot 9.81} \approx 1.12 \text{ m H2O}$

Конвертер единиц

Восстановленные оригинальные исходные таблицы

Следующие таблицы восстановлены с исходной страницы для сохранения полных справочных данных. Исходная таблица коэффициентов имеет 28 непустых строк HTML: 1 строка заголовка плюс 27 строк с фитингами. DataTable ниже сохраняет все 27 строк фитингов как строки данных и сохраняет метки заголовков в качестве метаданных столбцов.

Фитинги для трубопроводных систем - Коэффициенты местных (динамических) потерь

Инженерные заметки

• Коэффициенты потерь предполагают полностью развитый турбулентный поток. При очень низких числах Рейнольдса фактическая потеря может отличаться.
• Значения зависят от направления — коэффициент для ответвления через тройник существенно выше, чем для основного потока.
• Коэффициенты потерь клапанов сильно зависят от положения открытия. Шаровой кран, закрытый на 1/3, имеет $\xi \approx 5.5$, что значительно выше его значения при полном открытии.
• При объединении местных потерь с потерями на трение в трубе (Дарси – Вейсбах) выражайте обе как эквивалентную длину или обе как перепад давления при одной и той же скорости.
• Фланцевые соединения обычно создают меньшие потери, чем резьбовые эквиваленты, потому что внутреннее отверстие более гладкое и менее резкое.
• Для резких расширений и сужений коэффициент потерь зависит от отношения площадей $A_1/A_2$; приведённое выше значение ($\xi \approx 0.5$ для острого входа) является одним из распространённых частных случаев.
• Местные потери складываются, когда фитинги расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы профили потока восстанавливались между ними (обычно $>10$ диаметров).

Ссылки

• Engineering ToolBox — Коэффициенты местных потерь в трубах