Fel y gwyddom i gyd, mae pibellau yn sylweddau solet, ac mae dŵr yn hylif sy'n gallu llifo'n hawdd. Os yw'r dŵr y tu mewn i'r bibell yn llifo, rhaid trosi rhywfaint o'r ynni yn ynni gwres a "defnyddio", hynny yw, mae rhan o'r pwysedd dŵr (neu a elwir yn ben) yn cael ei golli. Mae hyn yn adlewyrchiad o bethau gwrthrychol ac mae'n ddeddf anochel symudiad llif dŵr. Fel arfer, rydym yn galw'r ffenomen hon o drawsnewid ynni yn "golled ynni" (neu "golled hydrolig", "colli pen"). Fe'i cyfrifir mewn metrau.
Pwmp
Pa mor arwyddocaol yw effaith ymwrthedd piblinell ar y pen?
Mae rhai defnyddwyr wedi mesur, er bod y pellter fertigol o'r gronfa ddŵr neu'r tŵr dŵr i wyneb y ffynhonnell ddŵr yn dal i fod ychydig yn llai na phen y pwmp, mae cyfaint y dŵr yn dal i fod yn fach neu ni ellir pwmpio dŵr. Y rheswm cyffredin yw bod y biblinell yn rhy hir ac mae llawer o droadau yn y bibell ddŵr, gan arwain at golli ymwrthedd gormodol o lif y dŵr ar y gweill. Yn gyffredinol, mae gan dro 90 gradd fwy o wrthwynebiad na thro 120 gradd. Mae colled gwrthiant pob tro 90 gradd tua 0.5-1 metr, a gall ymwrthedd pob 20 metr o biblinell achosi colled o tua 1 metr yn y pen. Yn ogystal, mae rhai defnyddwyr hefyd yn newid diamedrau pibell pibellau mewnfa ac allfa'r pwmp ar hap, sydd hefyd yn cael effaith benodol ar y pen. Felly, faint mae ymwrthedd y biblinell yn effeithio ar y pen? Nesaf, gadewch i ni edrych ar y tabl isod.
Ydych chi'n deall y rhesymau dros y golled dŵr a achosir gan lif y dŵr yn y bibell? Cwestiwn 1: Mae hyn oherwydd effaith rhwystrol y waliau pibellau garw.
2. Dyma'r symudiad cymharol rhwng gwahanol haenau o lif dŵr. 3. Dyma'r fortecs a ffurfiwyd gan y newid cyflym lleol mewn llif dŵr y tu mewn i'r gosodiadau pibell. Mae colled hydrolig y biblinell (rhwydwaith) yn cynnwys dwy ran: y golled ar hyd y biblinell a'r golled leol. Mewn peirianneg, rhaid inni gyfrifo a gwybod maint y golled hon er mwyn dewis y pwmp yn gywir a phenderfynu ar y pen pwmp gofynnol.
Y golled piblinell ar hyd y llwybr llif cyfan yw'r gwrthiant ffrithiannol sy'n digwydd trwy gydol y broses llif gyfan. Mae'n gysylltiedig â ffactorau megis garwedd wal bibell, hyd pibell, diamedr pibell, a chyflymder llif. Yn seiliedig ar egwyddorion hydroleg, gellir sefydlu ei berthynas.
Mae'r golled ar hyd y biblinell yn uniongyrchol gymesur â'r cyfernod ffrithiant ar hyd y biblinell sy'n gysylltiedig â garwedd y wal bibell. Mae gan wahanol ddeunyddiau pibellau wahanol garwedd, ac mae pibellau haearn bwrw yn gymharol garw, felly mae'r cyfernod ffrithiant ar hyd y biblinell yn fwy; mae pibellau plastig yn gymharol llyfn, felly mae'r cyfernod ffrithiant ar hyd y biblinell yn llai. Mae hefyd yn gymesur â hyd y bibell; mewn cyfrannedd gwrthdro â diamedr y bibell. Hynny yw, pan fo'r gyfradd llif yn gyson, y lleiaf yw diamedr y bibell a'r cyflymaf yw'r cyflymder llif, y mwyaf yw'r golled ar hyd y biblinell; mae hefyd mewn cyfrannedd union â gwerth sgwâr y cyflymder llif. Wrth gwrs, mae'r cyfrifiad braidd yn gymhleth. Gellir defnyddio dull syml ar gyfer amcangyfrif.
Mae colledion lleol mewn piblinellau yn digwydd pan fydd dŵr yn llifo trwy ffitiadau fel falfiau gwaelod, falfiau, penelinoedd, a gostyngwyr ar y gweill. Oherwydd y dyfeisiau lleol, mae'r patrwm llif yn newid; mae cyfeiriad a chyflymder y llif hefyd yn newid, ac mae vortices yn ymddangos yn ystod y llif, gan achosi i'r dŵr wrthdaro ac effeithio ar ei gilydd. Gelwir y math hwn o golled hydrolig a achosir gan wrthwynebiad lleol yn golled leol.
Mae maint y golled leol yn uniongyrchol gymesur â sgwâr y cyflymder llif dŵr sy'n mynd trwy'r gosodiadau pibell, ac mae hefyd yn gysylltiedig â siâp a maint y ffitiadau. Os bydd siâp trawstoriadol y ffitiadau yn newid yn sylweddol a bod nifer fawr o ffitiadau, bydd y golled leol yn fwy. Ar ôl i gynllun gosod y biblinell gael ei bennu, rhaid cyfrifo pen colled y biblinell gan ddefnyddio'r dull cyfrifo, ac yna dylid pennu pen dyluniad yr orsaf bwmpio. Dim ond wedyn y gellir cynnal y detholiad pwmp. Fodd bynnag, mae'r weithdrefn gyfrifo yn gymharol gymhleth. Er mwyn symlrwydd, gellir crynhoi'r data cyfrifo mewn tabl er mwyn cyfeirio ato'n gyflym. Yn ogystal, gellir gwneud amcangyfrif bras: mae'r pen colled yn cyfateb i 30% i 50% o uchder codi dŵr tir gwirioneddol (wedi'i fesur). Ar gyfer diamedrau pibellau llai a phiblinellau byrrach, dylid cymryd gwerth mwy; ar gyfer diamedrau pibellau mwy a phiblinellau hirach, dylid cymryd gwerth llai.
Gellir cyfrifo cyfanswm colled y biblinell ar hyd y llwybr a cholledion lleol gan ddefnyddio meddalwedd presennol, megis y system feddalwedd dethol a ddatblygwyd gan Yi Wei, i hwyluso'r broses gyfrifo.
Colli pwysau pan fydd hylif yn llifo mewn pibell syth
Mae'r golled pwysau pan fydd hylif yn llifo mewn pibell syth yn cael ei achosi gan y ffrithiant yn ystod symudiad yr hylif ac fe'i gelwir yn golled pwysau ffrithiannol. Mae'n dibynnu'n bennaf ar hyd y biblinell, y diamedr mewnol, cyflymder llif yr hylif, a gludedd yr hylif, ac ati. Mae'r golled pwysau yn amrywio yn ôl gwahanol gyflyrau llif yr hylif. Mewn trosglwyddiad hydrolig, llif laminaidd yr hylif mewn pibell gylchol yw'r mwyaf cyffredin, felly wrth ddylunio system hydrolig, mae'n aml yn ddymunol cadw'r llif hylif sydd ar y gweill mewn cyflwr laminaidd.
Colli pwysau ar hyd llwybr llif hylifau mewn piblinellau. Colli pwysau yn ystod llif laminaidd. Mewn trosglwyddiad hydrolig, llif laminaidd yw'r rhan fwyaf o gyflwr llif yr hylif. Yn y cyflwr hwn, gellir cyfrifo colled pwysau'r hylif sy'n llifo trwy bibell syth yn ddamcaniaethol.
Llif laminaidd mewn pibell gron (1) Deddf dosbarthiad cyflymder yr hylif ar draws-adran y llif. Fel y dangosir yn y ffigur uchod, mae'r hylif yn symud mewn modd laminaidd mewn pibell gron gyda diamedr o d. Gosodir y bibell yn llorweddol, a chymerir silindr bach gyda'i echel yn cyd-fynd â'r echelin bibell y tu mewn i'r bibell. Bydded ei radiws yn r a'i hyd yn l. Y grymoedd sy'n gweithredu ar y silindr bach hwn ar hyd cyfeiriad echelin y bibell yw: y pwysau ar y pen chwith p1, y pwysau ar y pen dde p2, a'r grym ffrithiant ar wyneb y silindr Ff. Yna'r hafaliad cydbwysedd grym yw:
O Hafaliad (2-6), gallwn ddod i gasgliad:
Yn y fformiwla: mae μ yn cynrychioli gludedd deinamig. Gan fod gan gynyddiad y cyflymder du yr arwydd gyferbyn â chynyddiad radiws dr, mae arwydd negyddol yn cael ei ychwanegu yn y fformiwla. Yn ogystal, Δp=p1 - p2. Wrth roi Δp a hafaliad (2-45) yn hafaliad (2-44), rydym yn cael:
Yr elfen annatod o ran y newidyn yw:
Pan fydd r=R, u=0. Mae amnewid hwn yn hafaliad (2-47) yn ildio:
Yna
O'r fformiwla, gellir gweld bod y cyflymder llif u y tu mewn i'r bibell yn cael ei ddosbarthu ar hyd y cyfeiriad radiws yn unol â chyfraith parabolig. Mae'r cyflymder llif uchaf yn digwydd ar yr echelin, a'i werth yw:
(2) Y gyfradd llif ar y gweill.
Y cyfaint a ddangosir yn Ffigur (b) o'r taflunydd yw cyfaint yr hylif sy'n llifo trwy'r trawsdoriad llif fesul uned amser, sef y gyfradd llif. I gyfrifo ei gyfaint, gellir cymryd cylch crwn tenau gyda thrwch o dr ar radiws o r. Cyfradd llif yr ardal annular hon yw:
Ar gyfer y cyfrifiad annatod, gallwn gael y gyfradd llif q:
(3) Cyflymder llif cyfartalog. Gadewch i'r cyflymder llif cyfartalog o fewn y bibell fod yn υ
Mewn cymhariaeth, gallwn gael y berthynas rhwng y gyfradd llif gyfartalog a'r gyfradd llif uchaf:
(4) Colli pwysau ar hyd y llwybr. Yn y cyflwr llif laminaidd, gellir cyfrifo'r golled pwysau ar hyd llwybr yr hylif sy'n llifo trwy bibell syth gan ddefnyddio'r fformiwla:
O'r hafaliad, gellir gweld, yn y cyflwr llif laminaidd, bod colled pwysau'r hylif sy'n llifo trwy bibell syth yn gymesur â'r gludedd deinamig, hyd y bibell, a chyflymder y llif, ac yn gymesur yn wrthdro â sgwâr diamedr y bibell. Wrth gyfrifo'r golled pwysau yn ymarferol, i symleiddio'r cyfrifiad, mae gennym μ=υdρ/Re, a rhodder μ=υdρ/Re, a lluoswch y rhifiadur a'r enwadur â 2g i gael:
Yn y fformiwla: mae λ yn cynrychioli'r cyfernod ffrithiant ar hyd y llwybr. Ei werth damcaniaethol yw λ=64/Re, tra yn ymarferol, oherwydd ffactorau amrywiol, ar gyfer pibellau metel llyfn, cymerir λ=75/Re, ac ar gyfer pibellau rwber, mabwysiadir λ=80/Re. Mewn llif cythryblus, mae'r golled pwysau yn cael ei achosi gan lif laminaidd pob gronyn yn cael symudiad echelinol rheolaidd. Nid oes unrhyw symudiad ochrol. Un o nodweddion pwysig llif cythryblus yw nad yw gronynnau'r hylif bellach yn symud yn echelinol yn rheolaidd ond yn hytrach yn cymysgu ac yn curiadu â'i gilydd yn ystod y symudiad. Mae'r symudiad hynod afreolaidd hwn yn achosi gwrthdrawiadau rhwng gronynnau ac yn ffurfio vortices, gan arwain at golli llawer mwy o egni mewn llif cythryblus nag mewn llif laminaidd. Oherwydd cymhlethdod y ffenomen llif cythryblus, hyd yn hyn, ni chyflawnwyd unrhyw ganlyniadau boddhaol trwy ei astudio'n llwyr gan ddefnyddio dulliau damcaniaethol. Felly, mae arbrofion yn dal i gael eu defnyddio ar gyfer ymchwil, wedi'u hategu gan esboniadau damcaniaethol. Felly, mae colled pwysau llif hylif yn y cyflwr cythryblus yn dal i gael ei gyfrifo gan ddefnyddio'r fformiwla, ac mae gwerth λ nid yn unig yn gysylltiedig â rhif Reynolds Re ond hefyd â garwedd wyneb wal y bibell.
2. Colli Pwysau Lleol
Mae colled pwysau lleol yn cyfeirio at y golled pwysau a achosir gan lif yr hylif sy'n mynd trwy borthladdoedd falf, troadau, newidiadau mewn trawsdoriad llif, ac ati Pan fydd yr hylif yn llifo trwy'r ardaloedd hyn, oherwydd y newidiadau yng nghyfeiriad a chyflymder y llif hylif, ffurfir vortices, gan achosi i'r gronynnau hylif wrthdaro â'i gilydd, a thrwy hynny arwain at golled ynni sylweddol.
Gellir mynegi'r fformiwla gyfrifo ar gyfer y golled pwysau lleol yn yr adran a ehangwyd yn sydyn fel a ganlyn:
Yn y fformiwla: yw'r cyfernod gwrthiant lleol, na ellir cael ei werth ond trwy ddeilliad damcaniaethol pan fo'r hylif yn llifo trwy drawstoriad sydd wedi'i ehangu'n sydyn; fel arall, rhaid ei benderfynu trwy arbrofion. yw cyflymder llif cyfartalog yr hylif, gan gyfeirio'n gyffredinol at y cyflymder llif i lawr yr afon o'r gwrthiant lleol. Mae cyfanswm colled gwasgedd y system biblinell yn hafal i gyfanswm colledion pwysedd y cwrs a'r holl golledion pwysau lleol, hynny yw:
