Trykafhængighed af diameter. Hydraulisk beregning af rørledninger

Beregning af vandtryktab i en rørledning Det er meget enkelt at udføre, så vil vi overveje beregningsmulighederne i detaljer.

Til hydraulisk beregning rørledning, kan du bruge den hydrauliske rørledningsberegningsberegner.

Er du så heldig at få boret en brønd lige ved siden af ​​dit hus? Fantastiske! Nu kan du forsørge dig selv og dit hjem eller sommerhus rent vand, som ikke vil afhænge af den centrale vandforsyning. Og det betyder ingen sæsonbestemte vandafskæringer og ingen rende rundt med spande og bassiner. Du skal bare installere pumpen, og du er færdig! I denne artikel hjælper vi dig beregne vandtryktab i rørledningen, og med disse data kan du trygt købe en pumpe og endelig nyde dit vand fra brønden.

Fra skolernes fysiktimer er det tydeligt, at vand, der strømmer gennem rør, oplever modstand under alle omstændigheder. Størrelsen af ​​denne modstand afhænger af strømningshastigheden, rørets diameter og glatheden af ​​dens indre overflade. Jo lavere flowhastighed og jo lavere modstand større diameter og glathed af røret. Rør glathed afhænger af det materiale, det er lavet af. Rør lavet af polymerer er glattere end stålrør, og de ruster ikke, og vigtigere er de billigere end andre materialer uden at gå på kompromis med kvaliteten. Vand vil opleve modstand, selv om det bevæger sig fuldstændigt vandret rør. Men jo længere selve røret er, jo mindre betydeligt vil tryktabet være. Nå, lad os begynde at beregne.

Tryktab på lige rørsektioner.

For at beregne vandtryktab på lige sektioner af rør, skal du bruge en færdig tabel præsenteret nedenfor. Værdierne i denne tabel er for rør lavet af polypropylen, polyethylen og andre ord, der starter med "poly" (polymerer). Hvis du skal installere stålrør, så skal du gange værdierne i tabellen med en faktor på 1,5.

Dataene er angivet pr. 100 meter rørledning, tab er angivet i meter vandsøjle.

Forbrug			Rør indvendig diameter, mm

Sådan bruger du bordet: For eksempel i en vandret vandforsyning med en rørdiameter på 50 mm og en strømningshastighed på 7 m 3 / h, vil tabene være 2,1 meter vandsøjle for et polymerrør og 3,15 (2,1 * 1,5) for et stål rør. Som du kan se, er alt ganske enkelt og klart.

Tryktab på grund af lokale modstande.

Desværre er rør kun helt lige i eventyr. I det virkelige liv er der altid forskellige bøjninger, spjæld og ventiler, som ikke kan ignoreres ved beregning af vandtryktab i en rørledning. Tabellen viser værdierne for tryktab i de mest almindelige lokale modstande: en 90-graders albue, en afrundet albue og en ventil.

Tab er angivet i centimeter vand pr. enhed lokal modstand.

Strømningshastighed, m/s	90 graders albue	Afrundet knæ	Ventil

For at bestemme v - strømningshastighed det er nødvendigt at dividere Q - vandstrøm (i m 3 / s) med S - tværsnitsareal (i m 2).

De der. med en rørdiameter på 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2 ; S = 1962,5/1.000.000 = 0,0019625 m 2) og en vandstrøm på 7 m 3 /h (Q=7 /3600=0,00194 m 3 /s) strømningshastighed
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 m/s

Som det fremgår af ovenstående data, tryktab ved lokale modstande ret ubetydelig. De største tab forekommer stadig på vandrette sektioner af rør, så for at reducere dem bør du nøje overveje valget af rørmateriale og deres diameter. Lad os minde dig om, at for at minimere tab skal du vælge rør lavet af polymerer med en maksimal diameter og glathed af selve rørets indre overflade.

Beregning af vandtryktab i en rørledning Det er meget enkelt at udføre, så vil vi overveje beregningsmulighederne i detaljer.

Til beregning af hydrauliske rørledninger kan du bruge kalkulatoren til beregning af hydrauliske rørledninger.

Er du så heldig at få boret en brønd lige ved siden af ​​dit hjem? Fantastiske! Nu kan du forsyne dig selv og dit hjem eller sommerhus med rent vand, som ikke vil afhænge af den centrale vandforsyning. Og det betyder ingen sæsonbestemte vandafskæringer og ingen rende rundt med spande og bassiner. Du skal bare installere pumpen, og du er færdig! I denne artikel hjælper vi dig beregne vandtryktab i rørledningen, og med disse data kan du trygt købe en pumpe og endelig nyde dit vand fra brønden.

Fra skolernes fysiktimer er det tydeligt, at vand, der strømmer gennem rør, oplever modstand under alle omstændigheder. Størrelsen af ​​denne modstand afhænger af strømningshastigheden, rørets diameter og glatheden af ​​dets indre overflade. Jo lavere strømningshastighed og jo større diameter og glathed af røret, jo lavere modstand. Rør glathed afhænger af det materiale, det er lavet af. Rør lavet af polymerer er glattere end stålrør, de ruster heller ikke og er vigtigere, billigere end andre materialer uden at gå på kompromis med kvaliteten. Vand vil opleve modstand, der bevæger sig selv gennem et helt vandret rør. Men jo længere selve røret er, jo mindre betydeligt vil tryktabet være. Nå, lad os begynde at beregne.

Tryktab på lige rørsektioner.

For at beregne vandtryktab på lige sektioner af rør, skal du bruge en færdig tabel præsenteret nedenfor. Værdierne i denne tabel er for rør lavet af polypropylen, polyethylen og andre ord, der starter med "poly" (polymerer). Hvis du skal installere stålrør, skal du gange værdierne i tabellen med en faktor på 1,5.

Dataene er angivet pr. 100 meter rørledning, tab er angivet i meter vandsøjle.

Rør indvendig diameter, mm

Sådan bruger du bordet: For eksempel i en vandret vandforsyning med en rørdiameter på 50 mm og en strømningshastighed på 7 m 3 / h, vil tabene være 2,1 meter vandsøjle for et polymerrør og 3,15 (2,1 * 1,5) for et stål rør. Som du kan se, er alt ganske enkelt og klart.

Tryktab på grund af lokale modstande.

Desværre er rør kun helt lige i eventyr. I det virkelige liv er der altid forskellige bøjninger, spjæld og ventiler, som ikke kan ignoreres ved beregning af vandtryktab i en rørledning. Tabellen viser værdierne for tryktab i de mest almindelige lokale modstande: en 90-graders albue, en afrundet albue og en ventil.

Tab er angivet i centimeter vand pr. enhed lokal modstand.

For at bestemme v - strømningshastighed det er nødvendigt at dividere Q - vandstrøm (i m 3 / s) med S - tværsnitsareal (i m 2).

De der. med en rørdiameter på 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2 ; S = 1962,5/1.000.000 = 0,0019625 m 2) og en vandstrøm på 7 m 3 /h (Q=7 /3600=0,00194 m 3 /s) strømningshastighed

Som det fremgår af ovenstående data, tryktab ved lokale modstande ret ubetydelig. De største tab forekommer stadig på vandrette sektioner af rør, så for at reducere dem bør du nøje overveje valget af rørmateriale og deres diameter. Lad os minde dig om, at for at minimere tab skal du vælge rør lavet af polymerer med en maksimal diameter og glathed af selve rørets indre overflade.

Beregning og valg af rørledninger. Optimal rørledningsdiameter

Rørledninger til transport af forskellige væsker er en integreret del af enheder og installationer, hvor der udføres arbejdsprocesser relateret til forskellige anvendelsesområder. Ved valg af rør og rørkonfiguration stor betydning har omkostningerne til både selve rørene og rørledningsfittings. Endelige omkostninger pumpning af et medium gennem en rørledning er i høj grad bestemt af rørenes dimensioner (diameter og længde). Beregningen af ​​disse værdier udføres ved hjælp af specialudviklede formler, der er specifikke for visse typer operationer.

Et rør er en hul cylinder lavet af metal, træ eller andet materiale, der bruges til at transportere flydende, gasformige og granulerede medier. Det transporterede medium kan være vand, naturgas, damp, petroleumsprodukter mv. Rør bruges overalt, fra forskellige industrier til husholdningsbrug.

Til fremstilling af rør mest forskellige materialer, såsom stål, støbejern, kobber, cement, plast såsom ABS-plast, polyvinylchlorid, kloreret polyvinylchlorid, polybuten, polyethylen osv.

De vigtigste dimensionelle indikatorer for et rør er dets diameter (udvendig, indvendig osv.) og vægtykkelse, som måles i millimeter eller tommer. En værdi som nominel diameter eller nominel boring bruges også - den nominelle værdi af rørets indvendige diameter, også målt i millimeter (betegnet DN) eller tommer (betegnet DN). Værdierne af nominelle diametre er standardiserede og er hovedkriteriet ved valg af rør og tilslutningsfittings.

Overensstemmelse mellem nominelle diameterværdier i mm og tommer:

Et rør med et cirkulært tværsnit foretrækkes frem for andre geometriske sektioner af en række årsager:

• En cirkel har et minimumsforhold mellem omkreds og areal, og når det påføres et rør, betyder det, at med lige stor gennemstrømning er rørenes materialeforbrug rund form vil være minimal sammenlignet med rør af andre former. Dette indebærer også de mindst mulige omkostninger til isolering og beskyttende belægning;
• Et cirkulært tværsnit er mest fordelagtigt til at bevæge et flydende eller gasformigt medium fra et hydrodynamisk synspunkt. På grund af det mindst mulige indre areal af røret pr. enhed af dets længde minimeres friktionen mellem det bevægelige medium og røret.
• Den runde form er mest modstandsdygtig over for indre og ydre tryk;
• Processen med at lave runde rør er ret enkel og nem at implementere.

Rør kan variere meget i diameter og konfiguration afhængigt af deres formål og anvendelse. Således kan hovedrørledninger til at flytte vand eller olieprodukter nå næsten en halv meter i diameter med en ret simpel konfiguration, og varmespiraler, som også er rør, har en lille diameter kompleks form med mange omgange.

Det er umuligt at forestille sig nogen industri uden et rørledningsnetværk. Beregningen af ​​et sådant netværk inkluderer valg af rørmateriale, udarbejdelse af en specifikation, der viser data om tykkelse, størrelse af rør, rute osv. Råvarer, mellemprodukter og/eller færdigt produkt passerer gennem produktionsstadier, bevæger sig mellem forskellige enheder og installationer, som er forbundet ved hjælp af rørledninger og fittings. Korrekt beregning, udvælgelse og installation af rørledningssystemet er nødvendigt for en pålidelig implementering af hele processen, sikring af sikker pumpning af medier, såvel som for at forsegle systemet og forhindre lækager af det pumpede stof til atmosfæren.

Der er ingen enkelt formel eller regel, der kan bruges til at vælge rør til alle mulige applikationer og driftsmiljøer. I hver separat område Ved brug af rørledninger er der en række forhold, der kræver overvejelse og kan have væsentlig betydning for kravene til rørledningen. Så for eksempel, når man arbejder med slam, rørledningen stor størrelse vil ikke kun øge installationsomkostningerne, men også skabe operationelle vanskeligheder.

Typisk vælges rør efter optimering af materiale- og driftsomkostninger. Jo større diameteren af ​​rørledningen er, det vil sige jo højere den oprindelige investering, jo lavere trykfald og følgelig lavere driftsomkostninger. Omvendt vil den lille størrelse af rørledningen reducere de primære omkostninger til selve rørene og rørfittings, men en stigning i hastigheden vil medføre en stigning i tab, hvilket vil medføre behov for at bruge yderligere energi på at pumpe mediet. Hastighedsgrænser fastsat til forskellige applikationer er baseret på optimale designforhold. Størrelsen af ​​rørledninger beregnes ved hjælp af disse standarder under hensyntagen til anvendelsesområderne.

Rørledningsdesign

Ved design af rørledninger tages følgende grundlæggende designparametre til grund:

• påkrævet ydeevne;
• indgangs- og udgangspunkter for rørledningen;
• mediets sammensætning, herunder viskositet og vægtfylde;
• topografiske forhold for rørledningsruten;
• maksimalt tilladt driftstryk;
• hydraulisk beregning;
• rørledningsdiameter, vægtykkelse, trækstyrke af vægmaterialet;
• antal pumpestationer, afstand mellem dem og strømforbrug.

Rørlednings pålidelighed

Pålidelighed i rørledningsdesign sikres ved overholdelse af korrekte designstandarder. Personalets uddannelse er også en nøglefaktor for at sikre langsigtet pipeline service og dens tæthed og pålidelighed. Kontinuerlig eller periodisk overvågning af driften af ​​rørledningen kan udføres ved hjælp af overvågnings-, regnskabs-, kontrol-, regulerings- og automatiseringssystemer, personlige produktionsovervågningsanordninger og sikkerhedsanordninger.

Yderligere rørledningsbelægning

En korrosionsbestandig belægning påføres ydersiden af ​​de fleste rør for at forhindre de skadelige virkninger af korrosion fra ydre miljø. I tilfælde af pumpning korrosive miljøer, kan en beskyttende belægning også påføres indre overflade rør Inden de tages i brug, kontrolleres alle nye rør beregnet til transport af farlige væsker for fejl og utætheder.

Grundlæggende principper for beregning af flow i en rørledning

Arten af ​​strømmen af ​​mediet i rørledningen og når den flyder rundt om forhindringer kan variere meget fra væske til væske. En af de vigtige indikatorer er mediets viskositet, karakteriseret ved en sådan parameter som viskositetskoefficienten. Den irske ingeniør-fysiker Osborne Reynolds udførte en række eksperimenter i 1880, baseret på resultaterne af hvilke han var i stand til at udlede en dimensionsløs mængde, der karakteriserer arten af ​​strømmen af ​​en viskøs væske, kaldet Reynolds-kriteriet og betegnet Re.

v - strømningshastighed;

L er den karakteristiske længde af strømningselementet;

μ – dynamisk viskositetskoefficient.

Det vil sige, at Reynolds-kriteriet karakteriserer forholdet mellem inertikræfter og viskøse friktionskræfter i en væskestrøm. En ændring i værdien af ​​dette kriterium afspejler en ændring i forholdet mellem disse typer kræfter, hvilket igen påvirker arten af ​​væskestrømmen. I denne henseende er det sædvanligt at skelne mellem tre strømningstilstande afhængigt af værdien af ​​Reynolds-kriteriet. Hos Re<2300 наблюдается так называемый ламинарный поток, при котором жидкость движется тонкими слоями, почти не смешивающимися друг с другом, при этом наблюдается постепенное увеличение скорости потока по направлению от стенок трубы к ее центру. Дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к дестабилизации такой структуры потока, и значениям 23004000, er der allerede observeret et stabilt regime, kendetegnet ved en tilfældig ændring i flowets hastighed og retning på hvert enkelt punkt, hvilket i alt udligner flowhastighederne gennem hele volumen. Dette regime kaldes turbulent. Reynolds-tallet afhænger af trykket indstillet af pumpen, mediets viskositet ved driftstemperatur, samt størrelsen og tværsnitsformen af ​​røret, som flowet passerer igennem.

Reynolds-kriteriet er et lighedskriterium for strømmen af ​​en viskøs væske. Det vil sige, med dens hjælp er det muligt at simulere en rigtig proces i en reduceret størrelse, praktisk til undersøgelse. Dette er ekstremt vigtigt, da det ofte er ekstremt svært, og nogle gange endda umuligt, at studere arten af ​​væskestrømme i rigtige enheder på grund af deres store størrelse.

Rørledningsberegning. Beregning af rørledningsdiameter

Hvis rørledningen ikke er termisk isoleret, det vil sige varmeudveksling er mulig mellem væsken, der flyttes, og miljøet, så kan arten af ​​strømmen i den ændre sig selv ved en konstant hastighed (flow). Dette er muligt, hvis det pumpede medium ved indløbet har en tilstrækkelig høj temperatur og strømmer i turbulent tilstand. Langs rørets længde vil temperaturen af ​​det transporterede medium falde på grund af varmetab til miljøet, hvilket kan føre til en ændring i strømningsregimet til laminært eller overgangsmæssigt. Den temperatur, hvor en regimeændring sker, kaldes den kritiske temperatur. Værdien af ​​væskeviskositet afhænger direkte af temperaturen, og derfor anvendes i sådanne tilfælde en parameter såsom kritisk viskositet, svarende til punktet for ændring af strømningsregimet ved den kritiske værdi af Reynolds-kriteriet:

ν cr – kritisk kinematisk viskositet;

Re cr – kritisk værdi af Reynolds-kriteriet;

D – rørdiameter;

v – strømningshastighed;

En anden vigtig faktor er friktionen, der opstår mellem rørvæggene og den bevægende strøm. I dette tilfælde afhænger friktionskoefficienten i høj grad af ruheden af ​​rørvæggene. Forholdet mellem friktionskoefficienten, Reynolds-kriteriet og ruhed er etableret af Moody-diagrammet, som gør det muligt at bestemme en af ​​parametrene ved at kende de to andre.

Colebrook-White-formlen bruges også til at beregne friktionskoefficienten for turbulent flow. Ud fra denne formel er det muligt at konstruere grafer, hvorfra friktionskoefficienten bestemmes.

k – rørruhedskoefficient;

Der findes også andre formler til omtrentlig beregning af friktionstab under trykstrømning af væske i rør. En af de mest brugte ligninger i dette tilfælde er Darcy-Weisbach-ligningen. Den er baseret på empiriske data og bruges hovedsageligt i systemmodellering. Friktionstab er en funktion af væskehastighed og rørmodstand mod væskebevægelse, udtrykt gennem værdien af ​​rørledningens vægruhed.

L – længden af ​​rørsektionen;

d – rørdiameter;

v – strømningshastighed;

Tryktab på grund af friktion for vand beregnes ved hjælp af Hazen-Williams formlen.

L – længden af ​​rørsektionen;

C – Heisen-Williams ruhedskoefficient;

D – rørdiameter.

Driftstrykket for en rørledning er det højeste overtryk, der sikrer den specificerede driftstilstand for rørledningen. Beslutningen om rørledningsstørrelse og antal pumpestationer træffes normalt ud fra rørdriftstryk, pumpekapacitet og omkostninger. Det maksimale og minimale rørledningstryk samt arbejdsmediets egenskaber bestemmer afstanden mellem pumpestationer og den nødvendige effekt.

Nominelt tryk PN er en nominel værdi svarende til arbejdsmediets maksimale tryk ved 20 °C, ved hvilken langtidsdrift af en rørledning med de givne dimensioner er mulig.

Når temperaturen stiger, falder rørets belastningsevne, ligesom det tilladte overtryk som følge heraf. Pe,zul-værdien viser det maksimale tryk (gp) i rørsystemet, når driftstemperaturen stiger.

Tabel over tilladte overtryk:

Beregning af trykfald i en rørledning

Trykfaldet i rørledningen beregnes ved hjælp af formlen:

Δp – trykfald over rørsektionen;

L – længden af ​​rørsektionen;

d – rørdiameter;

ρ – densitet af det pumpede medium;

v – flowhastighed.

Transporterede arbejdsmedier

Oftest bruges rør til at transportere vand, men de kan også bruges til at flytte slam, suspensioner, damp mv. I olieindustrien bruges rørledninger til at transportere en lang række kulbrinter og deres blandinger, som adskiller sig meget i kemiske og fysiske egenskaber. Råolie kan transporteres over større afstande fra onshore felter eller offshore olierigge til terminaler, mellemliggende punkter og raffinaderier.

Rørledninger transmitterer også:

• petroleumsprodukter såsom benzin, flybrændstof, petroleum, diesel, brændselsolie osv.;
• petrokemiske råvarer: benzen, styren, propylen osv.;
• aromatiske carbonhydrider: xylen, toluen, cumen osv.;
• flydende petroleumsbrændstoffer såsom flydende naturgas, flydende petroleumsgas, propan (gasser ved standard temperatur og tryk, men flydende ved hjælp af tryk);
• kuldioxid, flydende ammoniak (transporteret som væsker under tryk);
• bitumen og tyktflydende brændstoffer er for tyktflydende til at blive transporteret i rørledning, så destillatfraktioner af olie bruges til at fortynde disse råmaterialer og opnå en blanding, der kan transporteres i rørledning;
• brint (korte afstande).

Kvaliteten af ​​det transporterede medium

De fysiske egenskaber og parametre for de transporterede medier bestemmer i høj grad rørledningens design og driftsparametre. Vægtfylde, kompressibilitet, temperatur, viskositet, flydepunkt og damptryk er de vigtigste parametre for arbejdsmiljøet, der skal tages i betragtning.

Væskens vægtfylde er dens vægt pr. volumenenhed. Mange gasser transporteres gennem rørledninger under øget tryk, og når et vist tryk er nået, kan nogle gasser endda gøres flydende. Derfor er graden af ​​komprimering af mediet en kritisk parameter for design af rørledninger og bestemmelse af gennemløb.

Temperaturen har en indirekte og direkte effekt på rørledningens ydeevne. Dette kommer til udtryk ved, at væsken øges i volumen efter stigende temperatur, forudsat at trykket forbliver konstant. Lavere temperaturer kan også have indflydelse på både ydeevne og den samlede systemeffektivitet. Typisk, når temperaturen på en væske falder, ledsages dette af en stigning i dets viskositet, hvilket skaber yderligere friktionsmodstand på rørets indervæg, hvilket kræver mere energi til at pumpe den samme mængde væske. Meget tyktflydende medier er følsomme over for ændringer i driftstemperaturer. Viskositet er et mediums modstand mod strømning og måles i centistokes cSt. Viskositeten bestemmer ikke kun valget af pumpe, men også afstanden mellem pumpestationer.

Så snart væsketemperaturen falder under flydepunktet, bliver driften af ​​rørledningen umulig, og der tages flere muligheder for at genoprette dens drift:

• opvarmning af mediet eller isoleringsrørene for at holde mediets driftstemperatur over dets væskepunkt;
• ændring i den kemiske sammensætning af mediet, før det kommer ind i rørledningen;
• fortynding af det transporterede medium med vand.

Typer af hovedrør

Hovedrør udføres svejset eller sømløst. Sømløse stålrør fremstilles uden langsgående svejsninger i stålsektioner, der varmebehandles for at opnå den ønskede størrelse og egenskaber. Svejset rør fremstilles ved hjælp af flere fremstillingsprocesser. De to typer adskiller sig fra hinanden i antallet af langsgående sømme i røret og typen af ​​anvendt svejseudstyr. Svejset stålrør er den mest almindeligt anvendte type i petrokemiske applikationer.

Hver rørlængde svejses sammen for at danne en rørledning. Også i hovedrørledninger anvendes afhængigt af anvendelsen rør af glasfiber, diverse plast, asbestcement mv.

For at forbinde lige rørsektioner, samt til overgang mellem rørledningssektioner med forskellige diametre, anvendes specielt fremstillede forbindelseselementer (knæ, bøjninger, ventiler).

Specielle forbindelser bruges til at installere individuelle dele af rørledninger og fittings.

Svejset - permanent forbindelse, bruges til alle tryk og temperaturer;

Flange – aftagelig forbindelse, der bruges til høje tryk og temperaturer;

Gevind – aftagelig forbindelse, der bruges til mellemtryk og temperaturer;

Kobling er en aftagelig forbindelse, der bruges til lave tryk og temperaturer.

Ovaliteten og tykkelsesvariationen af ​​sømløse rør bør ikke være større end den tilladte afvigelse af diameter og vægtykkelse.

Temperaturudvidelse af rørledningen

Når en rørledning er under tryk, udsættes hele dens indvendige overflade for en ensartet fordelt belastning, hvilket forårsager langsgående indre kræfter i røret og yderligere belastninger på endestøtterne. Temperatursvingninger påvirker også rørledningen, hvilket forårsager ændringer i rørdimensioner. Kræfter i en fast rørledning under temperaturudsving kan overstige den tilladte værdi og føre til overbelastning, hvilket er farligt for rørledningens styrke både i rørmaterialet og i flangeforbindelserne. Udsving i det pumpede mediums temperatur skaber også temperaturspænding i rørledningen, som kan overføres til armaturer, en pumpestation osv. Dette kan føre til trykaflastning af rørledningssamlinger, svigt af fittings eller andre elementer.

Beregning af rørledningsdimensioner med temperaturændringer

Beregning af ændringer i rørledningens lineære dimensioner med temperaturændringer udføres ved hjælp af formlen:

a – termisk udvidelseskoefficient, mm/(m°C) (se tabel nedenfor);

L – rørledningslængde (afstand mellem faste understøtninger), m;

Δt – forskel mellem max. og min. temperatur på det pumpede medium, °C.

Tabel over lineær udvidelse af rør lavet af forskellige materialer

De angivne tal repræsenterer gennemsnitsværdier for de anførte materialer og for beregning af en rørledning lavet af andre materialer, bør data fra denne tabel ikke tages som grundlag. Ved beregning af rørledningen anbefales det at bruge den lineære forlængelseskoefficient, som er angivet af rørproducenten i den medfølgende tekniske specifikation eller datablad.

Termisk forlængelse af rørledninger elimineres både ved brug af specielle kompensationssektioner af rørledningen og ved hjælp af kompensatorer, som kan bestå af elastiske eller bevægelige dele.

Kompensationssektioner består af elastiske lige dele af rørledningen, placeret vinkelret på hinanden og fastgjort med bøjninger. Under termisk forlængelse kompenseres stigningen i den ene del af bøjningsdeformationen af ​​den anden del på planet eller af bøjnings- og torsionsdeformationen i rummet. Hvis rørledningen selv kompenserer for termisk udvidelse, så kaldes dette selvkompensation.

Kompensation sker også takket være elastiske bøjninger. En del af forlængelsen kompenseres af bøjningernes elasticitet, den anden del elimineres på grund af de elastiske egenskaber af materialet i området, der er placeret bag bøjningen. Kompensatorer installeres, hvor det ikke er muligt at anvende kompenserende sektioner, eller når selvkompensationen af ​​rørledningen er utilstrækkelig.

I henhold til deres design og driftsprincip er kompensatorer af fire typer: U-formet, linse, bølget, pakdåse. I praksis anvendes ofte flade dilatationsfuger med L-, Z- eller U-form. I tilfælde af rumlige kompensatorer repræsenterer de normalt 2 flade indbyrdes vinkelrette sektioner og har en fælles skulder. Elastiske ekspansionsfuger er lavet af rør eller elastiske skiver eller bælg.

Bestemmelse af den optimale størrelse af rørledningsdiameter

Optimal diameter pipeline kan findes på baggrund af tekniske og økonomiske beregninger. Rørledningens dimensioner, herunder størrelsen og funktionaliteten af ​​de forskellige komponenter, samt de forhold, som rørledningen skal drives under, bestemmer systemets transportkapacitet. Større rørstørrelser er velegnede til større massestrømme, forudsat at andre komponenter i systemet er korrekt udvalgt og dimensioneret til disse forhold. Typisk gælder det, at jo længere sektion af hovedrøret er mellem pumpestationer, desto større trykfald kræves der i rørledningen. Derudover kan ændringer i det pumpede mediums fysiske egenskaber (viskositet osv.) også have stor betydning for trykket i ledningen.

Den optimale størrelse er den mindste passende rørstørrelse til en bestemt anvendelse, som er omkostningseffektiv i hele systemets levetid.

Formel til beregning af rørydelse:

Q - flowhastighed af den pumpede væske;

d – rørledningsdiameter;

v – flowhastighed.

I praksis bruges værdierne for de optimale hastigheder af det pumpede medium til at beregne den optimale rørledningsdiameter, taget fra referencematerialer, der er udarbejdet på grundlag af eksperimentelle data:

Herfra får vi formlen til beregning af den optimale rørdiameter:

Q – specificeret flowhastighed af den pumpede væske;

d – optimal rørledningsdiameter;

v – optimal strømningshastighed.

Ved høje strømningshastigheder anvendes normalt rør med mindre diameter, hvilket betyder reducerede omkostninger til køb af rørledningen, dens vedligeholdelse og installationsarbejde (angivet med K 1). Efterhånden som hastigheden stiger, øges tryktabet på grund af friktion og lokal modstand, hvilket fører til en stigning i omkostningerne ved at pumpe væske (angivet med K 2).

For rørledninger med stor diameter vil omkostningerne K 1 være højere, og driftsomkostningerne K 2 vil være lavere. Hvis vi tilføjer værdierne af K 1 og K 2, opnår vi de samlede minimumsomkostninger K og den optimale rørledningsdiameter. Omkostninger K 1 og K 2 er i dette tilfælde givet i samme tidsrum.

Beregning (formel) af kapitalomkostninger for en rørledning

m - rørledningsmasse, t;

K M – koefficient, der øger omkostningerne ved installationsarbejde, for eksempel 1,8;

n – levetid, år.

De angivne driftsomkostninger forbundet med energiforbrug er:

n DN – antal arbejdsdage pr. år;

S E – omkostninger pr. kWh energi, rub/kW * h.

Formler til bestemmelse af rørledningsdimensioner

Et eksempel på generelle formler til bestemmelse af størrelsen af ​​rør uden at tage hensyn til mulige yderligere påvirkningsfaktorer såsom erosion, suspenderede stoffer osv.:

d – rørets indre diameter;

hf – tab af tryk på grund af friktion;

L - rørledningslængde, fødder;

f – friktionskoefficient;

V – strømningshastighed.

T – temperatur, K

P – tryk lb/in² (abs);

n – ruhedskoefficient;

v – strømningshastighed;

L – rørlængde eller diameter.

Vg - specifik volumen af ​​mættet damp;

x – dampkvalitet;

Optimale flowhastigheder til forskellige rørsystemer

Den optimale rørstørrelse vælges baseret på minimumsomkostningerne ved at pumpe mediet gennem rørledningen og prisen på rørene. Der skal dog også tages hensyn til hastighedsgrænser. Nogle gange skal størrelsen af ​​rørledningen matche kravene til processen. Også ofte er rørledningens størrelse relateret til trykfaldet. I foreløbige designberegninger, hvor tryktab ikke tages i betragtning, bestemmes størrelsen af ​​procesrørledningen af ​​den tilladte hastighed.

Hvis der er ændringer i strømningsretningen i rørledningen, fører dette til en betydelig stigning i lokale tryk ved overfladen vinkelret på strømningsretningen. Denne form for stigning er en funktion af væskehastighed, tæthed og starttryk. Fordi hastigheden er omvendt proportional med diameteren, kræver højhastighedsvæsker særlige overvejelser ved valg af rørstørrelse og -konfiguration. Den optimale rørstørrelse, f.eks. for svovlsyre, begrænser mediets hastighed til en værdi, hvor erosion af væggene i rørknæerne ikke er tilladt, hvilket forhindrer beskadigelse af rørstrukturen.

Tyngdekraftens væskestrøm

At beregne størrelsen af ​​en rørledning i tilfælde af en tyngdekraftstrøm er ret kompliceret. Arten af ​​bevægelsen med denne form for flow i røret kan være enfaset (helrør) og tofaset (delvis fyldning). Tofaset flow dannes, når væske og gas samtidig er til stede i røret.

Afhængigt af forholdet mellem væske og gas, såvel som deres hastigheder, kan tofaset strømningsregime variere fra boblende til spredt.

Drivkraften for en væske, når den bevæger sig ved hjælp af tyngdekraften, er tilvejebragt af forskellen i højderne af start- og slutpunkter, og en forudsætning er, at startpunktet er placeret over slutpunktet. Med andre ord bestemmer højdeforskellen forskellen i væskens potentielle energi i disse positioner. Denne parameter tages også i betragtning ved valg af en pipeline. Derudover påvirkes størrelsen af ​​drivkraften af ​​trykværdierne ved start- og slutpunkterne. En stigning i trykfaldet medfører en stigning i væskestrømningshastigheden, hvilket igen gør det muligt at vælge en rørledning med en mindre diameter og omvendt.

Hvis endepunktet er forbundet med et tryksat system, såsom en destillationskolonne, er det nødvendigt at trække det ækvivalente tryk fra den eksisterende højdeforskel for at estimere det faktisk genererede effektive differenstryk. Også, hvis startpunktet for rørledningen er under vakuum, skal dens effekt på det samlede differenstryk også tages i betragtning, når rørledningen vælges. Det endelige valg af rør udføres ved hjælp af differenstryk under hensyntagen til alle ovenstående faktorer og er ikke udelukkende baseret på højdeforskellen mellem start- og slutpunkter.

Varm væskestrøm

Procesanlæg står typisk over for forskellige udfordringer, når de håndterer varme eller kogende medier. Hovedårsagen er fordampningen af ​​en del af den varme væskestrøm, det vil sige faseomdannelsen af ​​væsken til damp inde i rørledningen eller udstyret. Et typisk eksempel er fænomenet kavitation af en centrifugalpumpe, ledsaget af punktkogning af en væske med den efterfølgende dannelse af dampbobler (dampkavitation) eller frigivelse af opløste gasser til bobler (gaskavitation).

Større rørledninger foretrækkes på grund af den reducerede flowhastighed sammenlignet med mindre rørledninger ved konstant flow, hvilket resulterer i en højere NPSH ved pumpens sugeledning. Årsagen til kavitation på grund af tryktab kan også være punkter med pludselig ændring i strømningsretning eller reduktion i rørledningens størrelse. Den resulterende damp-gasblanding skaber en hindring for strømmen og kan forårsage skade på rørledningen, hvilket gør fænomenet kavitation ekstremt uønsket under drift af rørledningen.

Bypass rørledning til udstyr/instrumenter

Udstyr og enheder, især dem, der kan skabe betydelige trykfald, det vil sige varmevekslere, reguleringsventiler osv., er udstyret med bypass-rørledninger (for at tillade, at processen ikke afbrydes, selv under teknisk vedligeholdelsesarbejde). Sådanne rørledninger har normalt 2 afspærringsventiler installeret i installationsledningen og en flowreguleringsventil parallel med denne installation.

Under normal drift oplever væskestrømmen, der passerer gennem apparatets hovedkomponenter, et yderligere trykfald. I overensstemmelse hermed beregnes afgangstrykket for det, der er skabt af det tilsluttede udstyr, såsom en centrifugalpumpe. Pumpen vælges ud fra det samlede trykfald i installationen. Under bevægelse langs bypass-rørledningen er dette ekstra trykfald fraværende, mens driftspumpen leverer flowet med samme kraft i henhold til dens driftskarakteristika. For at undgå forskelle i flowkarakteristika mellem apparatet og bypassledningen anbefales det at bruge en mindre bypassledning med en kontrolventil for at skabe et tryk svarende til hovedinstallationen.

Prøveudtagningslinje

Normalt ikke et stort antal af Væsken udtages til analyse for at bestemme dens sammensætning. Prøveudtagning kan foretages på et hvilket som helst trin af processen for at bestemme sammensætningen af ​​råmaterialet, mellemproduktet, det færdige produkt eller blot det transporterede stof, såsom spildevand, kølemiddel osv. Størrelsen af ​​rørsektionen, hvorfra prøveudtagningen finder sted, afhænger typisk af typen af ​​væske, der analyseres, og placeringen af ​​prøveudtagningsstedet.

For gasser under højtryksforhold er små rørledninger med ventiler for eksempel tilstrækkelige til at indsamle det nødvendige antal prøver. Forøgelse af diameteren af ​​prøvetagningsslangen vil reducere andelen af ​​medier, der udtages til analyse, men en sådan prøvetagning bliver sværere at kontrollere. En lille prøvetagningsledning er dog ikke velegnet til analyse af forskellige suspensioner, hvor faste partikler kan tilstoppe strømningsvejen. Størrelsen af ​​prøvetagningsledningen til suspensionsanalyse afhænger således i høj grad af størrelsen af ​​de faste partikler og mediets egenskaber. Lignende konklusioner gælder for viskøse væsker.

Når du vælger størrelsen på prøvetagningsrørledningen, tages der normalt hensyn til følgende:

• egenskaber ved væsken bestemt til prøveudtagning;
• tab af arbejdsmiljø under udvælgelse;
• sikkerhedskrav under udvælgelse;
• let betjening;
• placeringen af ​​prøveudtagningsstedet.

Kølevæskecirkulation

Høje hastigheder foretrækkes til cirkulerende kølevæskeledninger. Det skyldes især, at kølevæsken i køletårnet udsættes for sollys, hvilket skaber forudsætningerne for dannelsen af ​​et algeholdigt lag. En del af dette algeholdige volumen kommer ind i det cirkulerende kølevæske. Ved lave strømningshastigheder begynder der at vokse alger i rørene og gør det efter et stykke tid vanskeligt for kølevæsken at cirkulere eller passere ind i varmeveksleren. I dette tilfælde anbefales en høj cirkulationshastighed for at undgå dannelse af algeblokeringer i rørledningen. Typisk findes brugen af ​​stærkt cirkulerende kølevæske i den kemiske industri, som kræver store rørstørrelser og længder for at levere strøm til forskellige varmevekslere.

Tankoverløb

Tanke er udstyret med overløbsrør af følgende årsager:

• undgå væsketab (overskydende væske går ind i et andet reservoir i stedet for at spilde ud af det originale reservoir);
• forhindre uønskede væsker i at lække uden for tanken;
• opretholdelse af væskeniveauer i tanke.

I alle ovenstående tilfælde er overløbsrørene designet til at rumme den maksimalt tilladte væskestrøm, der kommer ind i tanken, uanset væskeudgangsstrømningshastigheden. Andre principper for valg af rør svarer til valget af rørledninger til tyngdekraftsvæsker, det vil sige i overensstemmelse med tilgængeligheden af ​​tilgængelig lodret højde mellem start- og slutpunkterne for overløbsrørledningen.

Det højeste punkt på overløbsrøret, som også er dets udgangspunkt, er placeret ved tilslutningspunktet til tanken (tankoverløbsrøret) normalt næsten helt øverst, og det laveste endepunkt kan være nær afløbsrenden næsten kl. jorden. Overløbsledningen kan dog ende i en højere højde. I dette tilfælde vil det tilgængelige differenstryk være lavere.

Slamstrømning

I tilfælde af minedrift udvindes malm normalt fra utilgængelige områder. Sådanne steder er der som udgangspunkt ingen jernbane- eller vejforbindelser. I sådanne situationer anses hydraulisk transport af medier med faste partikler som den mest passende, herunder i tilfælde af minedriftsbehandlingsanlæg placeret i tilstrækkelig afstand. Gyllerørledninger bruges i forskellige industrielle applikationer til at transportere faste stoffer i knust form sammen med væsker. Sådanne rørledninger har vist sig at være de mest omkostningseffektive sammenlignet med andre metoder til transport af faste medier i store volumener. Derudover omfatter deres fordele tilstrækkelig sikkerhed på grund af fraværet af flere typer transport og miljøvenlighed.

Suspensioner og blandinger af suspenderede faste stoffer i væsker opbevares i en tilstand af periodisk omrøring for at opretholde homogenitet. Ellers opstår der en separationsproces, hvor suspenderede partikler, afhængigt af deres fysiske egenskaber, flyder til væskens overflade eller sætter sig til bunds. Blanding opnås gennem udstyr såsom en tank med omrører, mens dette i rørledninger opnås ved at opretholde turbulente strømningsforhold.

Det er ikke ønskeligt at reducere strømningshastigheden ved transport af partikler suspenderet i en væske, da processen med faseadskillelse kan begynde i strømmen. Dette kan føre til tilstopning af rørledningen og ændringer i koncentrationen af ​​det transporterede faste stof i vandløbet. Intensiv blanding i flowvolumenet lettes af det turbulente flowregime.

På den anden side fører overdreven reduktion af rørledningens størrelse også ofte til blokering. Derfor er valget af størrelsen på rørledningen et vigtigt og ansvarligt skridt, der kræver foreløbige analyser og beregninger. Hvert tilfælde skal betragtes individuelt, da forskellige opslæmninger opfører sig forskelligt ved forskellige væskehastigheder.

Reparation af rørledninger

Under driften af ​​rørledningen kan der forekomme forskellige typer lækager i den, hvilket kræver øjeblikkelig eliminering for at opretholde systemets funktionsdygtighed. Reparation af hovedrørledningen kan udføres på flere måder. Dette kan variere fra udskiftning af et helt rørsegment eller en lille sektion, der er utæt, eller påføring af et plaster på et eksisterende rør. Men før du vælger en reparationsmetode, er det nødvendigt at foretage en grundig undersøgelse af årsagen til lækagen. I nogle tilfælde kan det være nødvendigt ikke blot at reparere, men at ændre rørets rute for at forhindre gentagne skader.

Den første fase af reparationsarbejde er at bestemme placeringen af ​​rørsektionen, der kræver indgreb. Dernæst, afhængigt af typen af ​​rørledning, bestemmes en liste over nødvendigt udstyr og nødvendige foranstaltninger for at eliminere lækagen, og de nødvendige dokumenter og tilladelser indsamles også, hvis den del af røret, der skal repareres, er placeret på en anden ejers territorium . Da de fleste rør er placeret under jorden, kan det være nødvendigt at fjerne en del af røret. Dernæst kontrolleres rørledningsbelægningen for almen tilstand, hvorefter en del af belægningen fjernes for at udføre reparationsarbejde direkte på røret. Efter reparation kan forskellige inspektionsforanstaltninger udføres: ultralydstest, farvefejldetektion, magnetisk partikelfejldetektion osv.

Selvom nogle reparationer kræver en fuldstændig lukning af rørledningen, er det ofte kun en midlertidig afbrydelse af arbejdet, der er tilstrækkelig til at isolere det område, der repareres, eller forberede en bypass. Men i de fleste tilfælde udføres reparationsarbejde, når rørledningen er fuldstændig afbrudt. Isolering af en sektion af rørledningen kan udføres ved hjælp af propper eller afspærringsventiler. Dernæst installeres det nødvendige udstyr, og reparationer udføres direkte. Reparationsarbejde udføres på det beskadigede område, frigjort fra miljøet og uden tryk. Efter afslutning af reparationen åbnes propperne, og rørledningens integritet genoprettes.

Eksempler på problemer med løsninger til beregning og valg af rørledninger

Opgave nr. 1. Bestemmelse af den mindste rørledningsdiameter

Tilstand: I en petrokemisk installation pumpes paraxylen C 6 H 4 (CH 3) 2 ved T = 30 ° C med en kapacitet på Q = 20 m 3 / time langs en sektion af stålrør med en længde på L = 30 m -xylen har en massefylde ρ = 858 kg/m 3 og viskositet μ=0,6 cP. Den absolutte ruhed ε for stål tages lig med 50 μm.

Indledende data: Q = 20 m3/time; L = 30 m; p=858 kg/m3; μ=0,6 cP; e=50 µm; Δp=0,01 mPa; ΔH=1,188 m.

Opgave: Bestem den minimale rørdiameter, ved hvilken trykfaldet i dette afsnit ikke vil overstige Δp=0,01 mPa (ΔH=1,188 m kolonne af P-xylen).

Løsning: Strømningshastigheden v og rørdiameteren d er ukendt, så hverken Reynolds-tallet Re eller den relative ruhed ɛ/d kan beregnes. Det er nødvendigt at tage værdien af ​​friktionskoefficienten λ og beregne den tilsvarende værdi af d ved hjælp af energitabsligningen og kontinuitetsligningen. Reynolds tal Re og relativ ruhed ɛ/d vil så blive beregnet ud fra værdien af ​​d. Dernæst, ved hjælp af Moody-diagrammet, vil en ny værdi af f blive opnået. Ved at bruge metoden med successive iterationer vil den ønskede værdi af diameter d blive bestemt.

Ved at bruge kontinuitetsudjævningsformen v=Q/F og strømningsarealformlen F=(π d²)/4 transformerer vi Darcy–Weisbach-ligningen som følger:

Lad os nu udtrykke værdien af ​​Reynolds-tallet i form af diameter d:

Lad os udføre lignende handlinger med relativ ruhed:

For det første trin af iteration er det nødvendigt at vælge værdien af ​​friktionskoefficienten. Lad os tage den gennemsnitlige værdi λ = 0,03. Dernæst udfører vi sekventielle beregninger af d, Re og ε/d:

d = 0,0238 5 √ (λ) = 0,0118 m

Re = 10120/d = 857627

e/d = 0,00005/d = 0,00424

Ved at kende disse værdier udførte vi den omvendte operation og bestemte ud fra Moody-diagrammet værdien af ​​friktionskoefficienten λ, som vil være lig med 0,017. Dernæst vil vi igen finde d, Re og ε/d, men for en ny værdi af λ:

d = 0,0238 5 √ λ = 0,0105 m

Re = 10120/d = 963809

e/d = 0,00005/d = 0,00476

Ved at bruge Moody-diagrammet igen får vi en raffineret værdi på λ lig med 0,0172. Den resulterende værdi adskiller sig fra den tidligere valgte med kun [(0,0172-0,017)/0,0172]·100 = 1,16%, derfor er der ikke behov for et nyt iterationstrin, og de tidligere fundne værdier er korrekte. Det følger heraf, at den mindste rørdiameter er 0,0105 m.

Opgave nr. 2. Valg af den optimale økonomiske løsning baseret på indledende data

Tilstand: For at implementere den teknologiske proces blev der foreslået to rørledningsmuligheder med forskellige diametre. Mulighed en involverer brugen af ​​rør med større diameter, hvilket indebærer store kapitalomkostninger C k1 = 200.000 rubler, dog vil årlige omkostninger være mindre og beløbe sig til C e1 = 30.000 rubler. For den anden mulighed blev rør med mindre diameter valgt, hvilket reducerer kapitalomkostningerne C k2 = 160.000 rubler, men øger omkostningerne ved årlig vedligeholdelse til C e2 = 36.000 rubler. Begge muligheder er designet til n = 10 års drift.

Indledende data: Ck1 = 200.000 gnid; Ce1 = 30.000 rubler; C k2 = 160.000 gnid; Ce2 = 35.000 rubler; n = 10 år.

Opgave: Den mest omkostningseffektive løsning skal fastlægges.

Løsning: Det er klart, at den anden mulighed er mere rentabel på grund af lavere kapitalomkostninger, men i det første tilfælde er der en fordel på grund af lavere driftsomkostninger. Lad os bruge formlen til at bestemme tilbagebetalingsperioden for yderligere kapitalomkostninger på grund af besparelser på vedligeholdelse:

Det følger heraf, at med en levetid på op til 8 år, vil den økonomiske fordel være på siden af ​​den anden mulighed på grund af lavere kapitalomkostninger, dog vil de samlede samlede omkostninger for begge projekter være ens i det 8. driftsår, og så vil den første mulighed være mere rentabel.

Da det er planlagt at drive rørledningen i 10 år, bør den første mulighed foretrækkes.

Opgave nr. 3. Valg og beregning af den optimale rørledningsdiameter

Tilstand: Der er designet to teknologiske linier, hvor en ikke-viskos væske cirkulerer med strømningshastigheder Q 1 = 20 m 3 / time og Q 2 = 30 m 3 / time. For at forenkle installation og vedligeholdelse af rørledninger blev det besluttet at anvende rør med samme diameter til begge ledninger.

Indledende data: Q1 = 20 m3/time; Q 2 = 30 m 3 / time.

Opgave: Det er nødvendigt at bestemme rørdiameteren d, der er egnet til problemets forhold.

Løsning: Da der ikke er specificeret yderligere krav til rørledningen, vil hovedkriteriet for overholdelse være evnen til at pumpe væske ved de specificerede strømningshastigheder. Lad os bruge tabeldataene til optimale hastigheder for en ikke-viskos væske i en trykrørledning. Denne rækkevidde vil være 1,5 – 3 m/s.

Det følger heraf, at det er muligt at bestemme intervallerne for optimale diametre svarende til værdierne af de optimale hastigheder for forskellige strømningshastigheder og at etablere området for deres skæringspunkt. Rørdiametre i dette område vil naturligvis opfylde anvendelighedskravene for de angivne flowtilfælde.

Lad os bestemme intervallet af optimale diametre for tilfældet Q 1 = 20 m 3 /time ved at bruge strømningsformlen og udtrykke rørdiameteren fra den:

Lad os erstatte minimums- og maksimumværdierne for den optimale hastighed:

Det vil sige, at for en linje med en strømningshastighed på 20 m 3 / time er rør med en diameter fra 49 til 69 mm egnede.

Lad os bestemme intervallet af optimale diametre for sagen Q 2 = 30 m 3 / time:

I alt finder vi, at for det første tilfælde er intervallet af optimale diametre 49-69 mm, og for det andet - 59-84 mm. Skæringspunktet mellem disse to områder vil give sættet af ønskede værdier. Vi finder, at rør med en diameter på 59 til 69 mm kan bruges til to ledninger.

Opgave nr. 4. Bestem vandstrømningsregimet i røret

Tilstand: Givet en rørledning med en diameter på 0,2 m, gennem hvilken en strøm af vand bevæger sig med en strømningshastighed på 90 m 3 /time. Vandtemperaturen er t = 20 °C, hvorved den dynamiske viskositet er 1·10 -3 Pa·s, og densiteten er 998 kg/m3.

Indledende data: d = 0,2 m; Q = 90 m3/time; μ = 1,10-3; ρ = 998 kg/m3.

Opgave: Det er nødvendigt at etablere vandstrømningstilstanden i røret.

Løsning: Strømningsregimet kan bestemmes af værdien af ​​Reynolds-kriteriet (Re), til beregningen af ​​hvilket det først er nødvendigt at bestemme hastigheden af ​​vandstrømmen i røret (v). Værdien af ​​v kan beregnes ud fra strømningsligningen for et cirkulært rør:

Ved hjælp af den fundne værdi af strømningshastigheden beregner vi værdien af ​​Reynolds-kriteriet for det:

Den kritiske værdi af Reynolds-kriteriet Re cr for runde rør er lig med 2300. Den opnåede værdi af kriteriet er større end den kritiske værdi (159680 > 2300), derfor er strømningsregimet turbulent.

Opgave nr. 5. Bestemmelse af Reynolds kriterieværdi

Tilstand: Vand strømmer langs en skrå tagrende med en rektangulær profil med en bredde w = 500 mm og en højde h = 300 mm, og når ikke den øverste kant af tagrenden a = 50 mm. Vandforbruget er i dette tilfælde Q = 200 m 3 /time. Ved beregning tages vandtætheden lig med ρ = 1000 kg/m 3, og den dynamiske viskositet μ = 1·10 -3 Pa·s.

Indledende data: w = 500 mm; h = 300 mm; l = 5000 mm; a = 50 mm; Q = 200 m3/time; p = 1000 kg/m3; μ = 1·10 -3 Pa·s.

Opgave: Bestem værdien af ​​Reynolds-kriteriet.

Løsning: Siden i I dette tilfælde Hvis væsken bevæger sig gennem en rektangulær kanal i stedet for et rundt rør, er det for efterfølgende beregninger nødvendigt at finde den tilsvarende diameter af kanalen. Generelt beregnes det ved hjælp af formlen:

Ff - tværsnitsareal af væskestrømmen;

Det er klart, at bredden af ​​væskestrømmen falder sammen med kanalbredden w, mens højden af ​​væskestrømmen vil være lig h-a mm. I dette tilfælde får vi:

Det bliver nu muligt at bestemme den ækvivalente diameter af væskestrømmen:

Ved at bruge de tidligere fundne værdier bliver det muligt at bruge formlen til at beregne Reynolds-kriteriet:

Opgave nr. 6. Beregning og bestemmelse af mængden af ​​tryktab i rørledningen

Tilstand: Pumpen leverer vand gennem en cirkulær rørledning, hvis konfiguration er vist på figuren, til slutforbrugeren. Vandforbrug er Q = 7 m 3 /time. Rørdiameteren er d = 50 mm, og den absolutte ruhed er Δ = 0,2 mm. Ved beregning tages vandtætheden lig med ρ = 1000 kg/m 3, og den dynamiske viskositet μ = 1·10 -3 Pa·s.

Indledende data: Q = 7 m3/time; d = 120 mm; A = 0,2 mm; p = 1000 kg/m3; μ = 1·10 -3 Pa·s.

Løsning: Lad os først finde strømningshastigheden i rørledningen, som vi bruger væskeflowformlen til:

Den fundne hastighed giver os mulighed for at bestemme værdien af ​​Reynolds-kriteriet for et givet flow:

Den samlede mængde tryktab er summen af ​​friktionstab under væskens bevægelse gennem røret (H t) og tryktab i lokale modstande (H ms).

Friktionstab kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

L – den samlede længde af rørledningen;

Lad os finde værdien af ​​strømningshastighedstrykket:

For at bestemme værdien af ​​friktionskoefficienten er det nødvendigt at vælge den korrekte beregningsformel, som afhænger af værdien af ​​Reynolds-kriteriet. For at gøre dette finder vi værdien af ​​rørets relative ruhed ved hjælp af formlen:

10/e = 10/0,004 = 2500

Den tidligere fundne værdi af Reynolds-kriteriet falder inden for området 10/e< Re < 560/e, следовательно, необходимо воспользоваться следующей расчетной формулой:

λ = 0,11·(e+68/Re) 0,25 = 0,11·(0,004+68/50000) 0,25 = 0,03

Nu bliver det muligt at bestemme mængden af ​​tryktab på grund af friktion:

De samlede tryktab i lokale modstande er summen af ​​tryktabene i hver af de lokale modstande, som i denne opgave er to omgange og en normalventil. De kan beregnes ved hjælp af formlen:

hvor ζ er den lokale modstandskoefficient.

Da der blandt de tabulerede værdier af trykkoefficienter ikke er nogen for rør med en diameter på 50 mm, skal du derfor ty til metoden til omtrentlig beregning for at bestemme dem. Modstandskoefficienten (ζ) for en normal ventil for et rør med en diameter på 40 mm er 4,9, og for et rør på 80 mm i diameter - 4. Lad os forestille os på en forenklet måde, at de mellemliggende værdier mellem disse værdier ligge på en ret linje, det vil sige, at deres ændring er beskrevet med formlen ζ = a d+b, hvor a og b er koefficienterne for den rette linieligning. Lad os skabe og løse et ligningssystem:

Den resulterende ligning ser således ud:

I tilfælde af modstandskoefficienten for en 90° albue af et rør med en diameter på 50 mm er en sådan omtrentlig beregning ikke nødvendig, da en koefficient på 1,1 svarer til en diameter på 50 mm.

Lad os beregne de samlede tab i lokale modstande:

Det samlede tryktab vil derfor være:

Opgave nr. 7. Bestemmelse af ændringer i hydraulisk modstand af hele rørledningen

Tilstand: Under reparationsarbejdet af hovedrørledningen, hvorigennem vand pumpes med en hastighed v 1 = 2 m/s, med en indvendig diameter d 1 = 0,5 m, viste det sig, at en rørsektion med en længde på L = 25 m skulle udskiftes På grund af manglen på et rør til udskiftning af samme diameter i stedet for den fejlslagne sektion, blev der installeret et rør med en indvendig diameter d 2 = 0,45 m. Den absolutte ruhed af et rør med en diameter på 0,5 m er Δ 1 = 0,45 mm, og for rør med en diameter på 0,45 m - Δ2 = 0,2 mm. Ved beregning tages vandtætheden lig med ρ = 1000 kg/m 3, og den dynamiske viskositet μ = 1·10 -3 Pa·s.

Opgave: Det er nødvendigt at bestemme, hvordan den hydrauliske modstand af hele rørledningen vil ændre sig.

Løsning: Da resten af ​​rørledningen ikke blev ændret, ændredes værdien af ​​dens hydrauliske modstand heller ikke efter reparationen, så for at løse problemet vil det være nok at sammenligne den hydrauliske modstand af den udskiftede og udskiftede sektion af røret.

Lad os beregne den hydrauliske modstand af rørsektionen, der er blevet udskiftet (H 1). Da der ikke er nogen kilder til lokal modstand på det, vil det være nok at finde værdien af ​​friktionstab (H t1):

λ 1 - koefficient for hydraulisk modstand af den udskiftede sektion;

g – acceleration af frit fald.

For at finde λ skal du først bestemme den relative ruhed (e 1) af røret og Reynolds-kriteriet (Re 1):

Lad os vælge beregningsformlen for λ 1:

560/e 1 = 560/0,0009 = 622222

Da den fundne værdi af Re 1 > 560/e 1, så skal λ 1 findes ved hjælp af følgende formel:

Nu bliver det muligt at finde trykfaldet på den udskiftede rørsektion:

Lad os beregne den hydrauliske modstand af rørsektionen, der erstattede den beskadigede (H 2). I dette tilfælde skaber sektionen, udover trykfaldet på grund af friktion (H t2), også et tryktab på grund af lokal modstand (H m c2), hvilket er en skarp indsnævring af rørledningen ved indgangen til den udskiftede sektion og en kraftig udvidelse ved udgangen herfra.

Først bestemmer vi størrelsen af ​​trykfaldet på grund af friktion i den udskiftede rørsektion. Da diameteren er blevet mindre, men strømningshastigheden er forblevet den samme, er det nødvendigt at finde en ny værdi for strømningshastigheden v 2. Den krævede værdi kan findes ud fra ligheden mellem omkostninger beregnet for det udskiftede og det udskiftede sted:

Reynolds kriterium for vandgennemstrømning i den udskiftede sektion:

Lad os nu finde den relative ruhed for en rørsektion med en diameter på 450 mm og vælge formlen til beregning af friktionskoefficienten:

560/e 2 = 560/0,00044 = 1272727

Den resulterende Re 2 værdi ligger mellem 10/e 1 og 560/e 1 (22.727< 1 111 500 < 1 272 727), поэтому для расчета λ 2 будет использоваться следующая формула:

Tryktab i lokale modstande vil bestå af tab ved indgangen til den udskiftede sektion (skarp indsnævring af kanalen) og ved udgangen fra denne (skarp udvidelse af kanalen). Lad os finde forholdet mellem arealer af erstatningsrøret og det originale rør:

Ved hjælp af tabelværdierne vælger vi de lokale modstandskoefficienter: for en skarp indsnævring ζ рс = 0,1; for en skarp udvidelse ζ рр = 0,04. Ved hjælp af disse data beregner vi det totale tryktab i lokale modstande:

Det følger heraf, at det samlede trykfald i den udskiftede sektion er lig med:

Ved at kende tryktabene i de erstattede og udskiftede sektioner af rør, bestemmer vi størrelsen af ​​ændringen i tab:

∆H = 0,317-0,194 = 0,123 m

Vi finder, at efter at have udskiftet en sektion af rørledningen, steg dens samlede tryktab med 0,123 m.

Beregning og valg af rørledninger

Rørledninger til transport af forskellige væsker er en integreret del af enheder og installationer, hvor der udføres arbejdsprocesser relateret til forskellige anvendelsesområder. Ved valg af rør og rørledningskonfiguration er prisen på både selve rørene og rørledningsfittings af stor betydning. De endelige omkostninger ved at pumpe et medium gennem en rørledning bestemmes i høj grad af dimensionerne af rørene (diameter og længde). Beregningen af ​​disse værdier udføres ved hjælp af specialudviklede formler, der er specifikke for visse typer operationer

I dette afsnit vil vi anvende loven om bevarelse af energi til bevægelse af væske eller gas gennem rør. Flytning af væske gennem rør støder man ofte på i teknologi og hverdagsliv. Vandrør leverer vand i byen til huse og forbrugssteder. I biler tilføres olie til smøring, brændstof til motorer osv. gennem rør. Flytningen af ​​væske gennem rør findes ofte i naturen. Det er tilstrækkeligt at sige, at blodcirkulationen hos dyr og mennesker er strømmen af ​​blod gennem rør - blodkar. Til en vis grad er strømmen af ​​vand i floder også en type væskestrøm gennem rør. Flodsengen er en slags rør til strømmende vand.

Som det er kendt, overfører en stationær væske i en beholder ifølge Pascals lov ydre tryk i alle retninger og til alle punkter i volumenet uden ændringer. Men når en væske strømmer uden friktion gennem et rør, hvis tværsnitsareal er forskellige områder er anderledes, er trykket ikke det samme langs røret. Lad os finde ud af, hvorfor trykket i en bevægelig væske afhænger af rørets tværsnitsareal. Men lad os først se på en vigtig egenskab enhver væskestrøm.

Lad os antage, at en væske strømmer gennem et vandret rør, hvis tværsnit er forskellige steder forskellige, for eksempel langs et rør, hvoraf en del er vist i figur 207.

Hvis vi mentalt tegnede flere sektioner langs et rør, hvis arealer er henholdsvis lige store, og målte mængden af ​​væske, der strømmer gennem hver af dem over en vis periode, ville vi opdage, at den samme mængde væske strømmede gennem hver sektion. Det betyder, at al den væske, der passerer gennem den første sektion på samme tid, passerer gennem den tredje sektion, selvom den er væsentligt mindre i areal end den første. Hvis dette ikke var tilfældet, og der for eksempel passerede mindre væske gennem en sektion med et areal over tid end gennem en sektion med et areal, så skulle den overskydende væske samle sig et sted. Men væsken fylder hele røret, og der er ingen steder, hvor den kan samle sig.

Hvordan kan en væske, der er strømmet gennem en bred sektion, nå at "presse" gennem en smal sektion på samme tid? For at dette kan ske, skal bevægelseshastigheden være større, når man passerer smalle dele af røret, og nøjagtigt lige så mange gange som tværsnitsarealet er mindre.

Lad os faktisk betragte en bestemt sektion af en bevægelig væskesøjle, som i det indledende tidspunkt falder sammen med en af ​​rørets sektioner (fig. 208). Over tid vil dette område bevæge sig en afstand svarende til, hvor væskens hastighed er. Volumenet V af væske, der strømmer gennem en sektion af et rør, er lig med produktet af arealet af denne sektion og længden

Et volumen af ​​væskestrømme pr. tidsenhed -

Volumenet af væske, der strømmer per tidsenhed gennem et tværsnit af et rør, er lig med produktet af rørets tværsnitsareal og strømningshastigheden.

Som vi lige har set, skal dette volumen være det samme i forskellige sektioner af røret. Derfor, jo mindre tværsnit af røret, desto større er bevægelseshastigheden.

Hvor meget væske der passerer gennem en sektion af et rør på en vis tid, skal den samme mængde passere i en sådan

samme tid gennem enhver anden sektion.

Samtidig mener vi, at en given væskemasse altid har samme volumen, at den ikke kan komprimere og reducere dens volumen (en væske siges at være ukomprimerbar). Det er for eksempel velkendt, at på smalle steder i en flod er vandstrømmens hastighed større end i brede. Hvis vi angiver væskestrømmens hastighed i sektioner efter områder igennem, kan vi skrive:

Heraf kan det ses, at når væske passerer fra en sektion af rør med større område tværsnit til et snit med et mindre tværsnitsareal, øges strømningshastigheden, dvs. væsken bevæger sig med acceleration. Og dette betyder ifølge Newtons anden lov, at en kraft virker på væsken. Hvad er det for en magt?

Denne kraft kan kun være forskellen mellem trykkræfterne i de brede og smalle sektioner af røret. I en bred sektion skal væsketrykket således være større end i en smal sektion af røret.

Dette følger også af loven om energibevarelse. Faktisk, hvis hastigheden af ​​væskebevægelser på smalle steder i et rør stiger, så øges dens kinetiske energi også. Og da vi antog, at væsken flyder uden friktion, skal denne stigning i kinetisk energi kompenseres af et fald i potentiel energi, fordi den samlede energi skal forblive konstant. Hvilken slags potentiel energi taler vi om her? vi taler om? Hvis røret er vandret, så er den potentielle energi for interaktion med Jorden i alle dele af røret den samme og kan ikke ændres. Det betyder, at kun den potentielle energi af elastisk interaktion er tilbage. Trykkraften, der tvinger væsken til at strømme gennem røret, er væskens elastiske kompressionskraft. Når vi siger, at en væske er ukomprimerbar, mener vi kun, at den ikke kan komprimeres så meget, at dens volumen ændrer sig mærkbart, men en meget lille komprimering forårsager udseende elastiske kræfter opstår uundgåeligt. Disse kræfter skaber væsketryk. Det er denne kompression af væsken, der falder i de smalle dele af røret, hvilket kompenserer for stigningen i hastigheden. I snævre områder af rør bør væsketrykket derfor være mindre end i brede områder.

Dette er loven opdaget af St. Petersborg-akademiker Daniil Bernoulli:

Trykket af den strømmende væske er større i de dele af strømmen, hvor hastigheden af ​​dens bevægelse er mindre, og,

tværtimod, i de afsnit, hvor hastigheden er større, er trykket mindre.

Hvor mærkeligt det kan virke, men når en væske "presser" igennem smalle områder rør, dets kompression øges ikke, men falder. Og erfaringen bekræfter dette godt.

Hvis røret, gennem hvilket væsken strømmer, er udstyret med åbne rør loddet ind i det - trykmålere (fig. 209), så vil det være muligt at observere trykfordelingen langs røret. I snævre områder af røret er højden af ​​væskesøjlen i trykrøret mindre end i brede områder. Det betyder, at der er mindre pres disse steder. Jo mindre rørets tværsnit er, jo højere strømningshastighed og jo lavere tryk. Det er naturligvis muligt at vælge en sektion, hvor trykket er lig med det ydre atmosfærisk tryk(højden af ​​væskeniveauet i trykmåleren vil da være nul). Og hvis du tager en endnu mindre sektion, vil væsketrykket i det være mindre end atmosfærisk.

Denne væskestrøm kan bruges til at pumpe luft ud. Den såkaldte vandstrålepumpe fungerer efter dette princip. Figur 210 viser et diagram over en sådan pumpe. En vandstrøm ledes gennem rør A med et smalt hul for enden. Vandtrykket ved røråbningen er mindre end atmosfærisk tryk. Derfor

gas fra det pumpede volumen trækkes gennem rør B til enden af ​​rør A og fjernes sammen med vand.

Alt, hvad der er blevet sagt om bevægelse af væske gennem rør, gælder også for bevægelse af gas. Hvis gasstrømmens hastighed ikke er for høj, og gassen ikke komprimeres så meget, at dens volumen ændrer sig, og hvis friktion derudover forsømmes, så gælder Bernoullis lov også for gasstrømme. I smalle dele af rør, hvor gas bevæger sig hurtigere, er dens tryk mindre end i brede dele og kan blive mindre end atmosfærisk tryk. I nogle tilfælde kræver det ikke engang rør.

Du kan lave et simpelt eksperiment. Hvis du blæser på et ark papir langs dets overflade, som vist på figur 211, vil du se, at papiret begynder at hæve sig. Dette sker på grund af et fald i trykket i luftstrømmen over papiret.

Det samme fænomen opstår, når et fly flyver. En modstrøm af luft strømmer på den konvekse øvre overflade af vingen på et flyvende fly, og på grund af dette opstår der et fald i trykket. Trykket over vingen er mindre end trykket under vingen. Det er det, der forårsager løft af vingen.

Øvelse 62

1. Den tilladte hastighed for oliestrøm gennem rør er 2 m/sek. Hvilken mængde olie passerer gennem et rør med en diameter på 1 m på 1 time?

2. Mål mængden af ​​vand, der strømmer ud af vandhane bag bestemt tidspunkt Bestem vandstrømmens hastighed ved at måle diameteren af ​​røret foran vandhanen.

3. Hvad skal diameteren være på rørledningen, hvorigennem vandet skal strømme i timen? Tilladt vandstrømningshastighed er 2,5 m/sek.

I virksomheder såvel som i lejligheder og huse generelt forbruges en stor mængde vand. Tallene er enorme, men kan de sige andet end en bestemt udgift? Jo de kan. Vandgennemstrømningen kan nemlig hjælpe med at beregne rørets diameter. Det er tilsyneladende uafhængige parametre, men faktisk er forholdet indlysende.

Trods alt gennemløb vandforsyningssystem afhænger af mange faktorer. Et væsentligt sted på denne liste er optaget af diameteren af ​​rørene, såvel som trykket i systemet. Lad os se nærmere på dette problem.

Faktorer, der påvirker passagen af ​​vand gennem et rør

Vandstrømmen gennem et rundt rør med et hul afhænger af størrelsen af ​​dette hul. Jo større den er, jo større mere vand vil passere gennem røret i en vis periode. Men glem ikke presset. Du kan jo give et eksempel. En meter lang søjle vil skubbe vand gennem et centimeter langt hul på meget kortere tid pr. tidsenhed end en søjle med en højde på flere ti meter. Det er åbenlyst. Derfor vil vandstrømmen nå sit maksimum ved produktets maksimale indre tværsnit såvel som ved maksimalt tryk.

Diameterberegning

Hvis du har brug for at opnå en vis vandstrømshastighed ved udløbet af vandforsyningssystemet, kan du ikke undvære at beregne rørets diameter. Når alt kommer til alt, påvirker denne indikator sammen med de andre gennemløbsindikatoren.

Selvfølgelig er der specielle tabeller, der er tilgængelige på internettet og i specialiseret litteratur, der giver dig mulighed for at omgå beregningerne med fokus på visse parametre. Du skal dog ikke forvente høj nøjagtighed fra sådanne data, fejlen vil stadig være til stede, selvom alle faktorer tages i betragtning. Derfor er den bedste måde at få nøjagtige resultater på at lave dine egne beregninger.

For at gøre dette skal du bruge følgende data:

• Vandforbrug.
• Tryktab fra kildepunktet til forbrugspunktet.

Vandforbrug skal ikke beregnes - der er en digital standard. Du kan tage dataene på mixeren, som oplyser, at der forbruges cirka 0,25 liter pr. Dette tal kan bruges til beregninger.

En vigtig parameter for at opnå nøjagtige data er tryktabet i området. Som det er kendt, varierer tryktrykket i standard vandforsyningsstigerør fra 1 til 0,6 atmosfærer. Gennemsnit– 1,5-3 atm. Parameteren afhænger af antallet af etager i huset. Men det betyder ikke, at jo højere huset er, jo højere er trykket i systemet. Meget høje bygninger(mere end 16 etager) nogle gange er systemet opdelt i etager for at normalisere trykket.

Med hensyn til tryktab kan dette tal beregnes ved hjælp af trykmålere ved kildepunktet og før forbrugspunktet.

Hvis dog viden og tålmodighed til selvberegning er ikke nok, så kan du bruge tabeldata. Og selvom de har visse fejl, vil dataene være nøjagtige nok til visse forhold. Og så vil det være meget enkelt og hurtigt at bestemme rørets diameter baseret på vandstrøm. Dette betyder, at vandforsyningssystemet vil blive beregnet korrekt, hvilket giver dig mulighed for at opnå en mængde væske, der vil tilfredsstille dine behov.

Flytning af væske gennem rør.
Væsketrykkets afhængighed af dens strømningshastighed

Stationær væskestrøm. Kontinuitetsligning

Lad os overveje tilfældet, når en ikke-viskos væske strømmer gennem et vandret cylindrisk rør med et varierende tværsnit.

Væskestrømmen kaldes stationær, hvis på hvert punkt i rummet optaget af væsken, ændres dens hastighed ikke over tid. I et konstant flow overføres lige store mængder væske gennem ethvert tværsnit af et rør i lige store tidsrum.

Væsker er praktisk talt usammentrykkelig, dvs. vi kan antage, at en given væskemasse altid har et konstant volumen. Derfor passerer de samme mængder væske igennem forskellige sektioner rør betyder, at væskestrømmens hastighed afhænger af rørets tværsnit.

Lad hastighederne af stationær væske strømme gennem rørsektionerne S1 og S2 være lig med henholdsvis v1 og v2. Volumenet af væske, der strømmer i løbet af et tidsrum t gennem sektion S1, er lig med V1=S1v1t, og volumenet af væske, der strømmer gennem sektion S2 i samme tid, er lig med V2=S2v2t. Af ligheden V1=V2 følger det

Relation (1) kaldes kontinuitetsligning. Det følger heraf, at

Derfor, i en stationær væskestrøm er hastigheden af ​​bevægelsen af ​​dets partikler gennem forskellige tværsnit af røret omvendt proportional med arealerne af disse sektioner.

Tryk i en bevægelig væske. Bernoullis lov

En stigning i væskestrømningshastigheden ved bevægelse fra en rørsektion med et større tværsnitsareal til en rørsektion med et mindre tværsnitsareal betyder, at væsken bevæger sig med acceleration.

Ifølge Newtons anden lov er acceleration forårsaget af kraft. Denne kraft er i dette tilfælde forskellen i trykkræfter, der virker på den strømmende væske i de brede og smalle dele af røret. Derfor skal væsketrykket i den brede del af røret være større end i den smalle del. Dette kan observeres direkte gennem erfaring. I fig. Det er vist, at i sektioner med forskellige tværsnit S1 og S2 er manometriske rør indsat i røret, gennem hvilket væsken strømmer.

Som observationer viser, er væskeniveauet i trykrøret ved sektion S1 af røret højere end ved sektion S2. Følgelig er trykket i en væske, der strømmer gennem en sektion med et større areal S1, højere end trykket i en væske, der strømmer gennem en sektion med et mindre areal S2. Derfor, under stationær væskestrøm, på de steder, hvor strømningshastigheden er lavere, er trykket i væsken højere og omvendt, hvor strømningshastigheden er højere, er trykket i væsken lavere. Bernoulli var den første, der kom til denne konklusion, hvorfor denne lov kaldes Bernoullis lov.

Opdeling af problemløsning:

OPGAVE 1. Vand strømmer i et vandret rør med variabelt tværsnit. Strømningshastigheden i den brede del af røret er 20 cm/s. Bestem hastigheden af ​​vandstrømmen i den smalle del af røret, hvis diameter er 1,5 gange mindre end diameteren af ​​den brede del.

OPGAVE 2. En væske strømmer i et vandret rør med et tværsnit på 20 cm2. Et sted har røret en indsnævring med et tværsnit på 12 cm2. Forskellen i væskeniveauer i manometriske rør installeret i de brede og smalle dele af røret er 8 cm. Bestem væskens volumenstrøm på 1 s.

OPGAVE 3. En kraft på 15 N påføres sprøjtens stempel, der er placeret vandret. Bestem hastigheden af ​​vandstrømmen fra sprøjtens spids, hvis stemplets areal er 12 cm2.