Flusso di fluido Tabella dei contenuti
Conoscenza idraulica e pneumatica
Apparecchiature a fluido
La caduta di pressione nei tubi è causata da:
- Attrito
- Differenza verticale del tubo o elevazione
- Cambiamenti di energia cinetica
- Calcolo della caduta di pressione causata dall’attrito in tubi circolari
Per determinare la caduta di pressione del fluido (liquido o gas) lungo un tubo o componente del tubo, i seguenti calcoli, nel seguente ordine.
Equazione Numero di Reynolds:
|
Re = ω D / v Re = ρ v l / µ Re = ω l / v |
dove: Re = Numero di Reynolds (senza unità) Viscosità cinematica Esempi di valori di viscosità cinematica per aria e acqua a 1 atm e varie temperature. Viscosità cinematica dell’aria m2/a
Viscosità cinematica acqua m2/ a
Tabella viscosità cinematica Tabella dei liquidi |
Se il numero di Reynolds < 2320, allora si ha un flusso laminare.
Il flusso laminare è caratterizzato dallo scivolamento di strati cilindrici concentrici l’uno sull’altro in modo ordinato. La velocità del fluido è massima all’asse del tubo e diminuisce bruscamente a zero alla parete. La caduta di pressione causata dall’attrito del flusso laminare non dipende dalla rugosità del tubo.
Se il numero di Reynolds > 2320, si ha un flusso turbolento.
C’è un movimento irregolare delle particelle di fluido in direzioni trasversali alla direzione del flusso principale. La distribuzione della velocità del flusso turbolento è più uniforme attraverso il diametro del tubo che nel flusso laminare. La caduta di pressione causata dall’attrito del flusso turbolento dipende dalla rugosità del tubo.
Seleziona il coefficiente di attrito del tubo:
Il coefficiente di attrito del tubo è un numero adimensionale. Il fattore di attrito per le condizioni di flusso laminare è una funzione del solo numero di Reynolds, per il flusso turbolento è anche una funzione delle caratteristiche della parete del tubo.
Determinare il coefficiente di attrito del tubo a flusso laminare:
λ = 64 / Re
dove:
λ = coefficiente di attrito del tubo
Re = numero di Reynolds
Nota: tubi perfettamente lisci avranno una rugosità pari a zero.
Determinare il coefficiente di attrito del tubo al flusso turbolento (nella maggior parte dei casi) Equazione di Colbrook:
o
dove:
= Coefficiente di attrito del tubo
g = Accelerazione di gravità (9.8 m/s/s)
Re = Numero di Reynolds (senza unità)
k = Ruvidità assoluta (mm)
D = Diametro del tubo (m)
lg = Abbreviazione di Log
Le soluzioni di questo calcolo sono tracciate rispetto al numero di Reynolds per creare un grafico Moody.
| Materiale della superficie |
Coefficiente di rugosità assoluta – k (mm)
|
| Alluminio, Piombo |
0.001 – 0,002
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| Ottone trafilato, rame trafilato |
0.0015
|
| Alluminio, Piombo |
0.001 – 0.002
|
| PVC, Tubi di plastica |
0.0015
|
| Fiberglass |
0.005
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| Acciaio inox |
0.015
|
| Tubo commerciale in acciaio |
0.045 – 0.09
|
| Acciaio stirato |
0.015
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| Acciaio saldato |
0.045
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| Acciaio zincato |
0.15
|
| Acciaio arrugginito |
0.15 – 4
|
| Acciaio rivettato |
0.9 – 9
|
| Ghisa nuova |
0.25 – 0.8
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| Ghisa usurata |
0.8 – 1.5
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| Ghisa corrotta |
1.5 – 2,5
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| Ghisa asfaltata |
0.012
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| Ferro galvanizzato |
0.015
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| Cemento lisciato |
0.3
|
| Calcestruzzo ordinario |
0.3 – 3
|
| Legno ben piallato |
0.18 – 0.9
|
| Legno ordinario |
5
|
Determinare la caduta di pressione nei tubi circolari:
Dove:
Δp = caduta di pressione (Pa o kg / m-s 2)
λ = coefficiente di attrito del tubo
L = lunghezza del tubo (m)
D = diametro del tubo (m)
p = densità (kg/m3)
ω = velocità del flusso (m/s)
Se hai valvole, gomiti e altri elementi lungo il tuo tubo, allora calcola la caduta di pressione con coefficienti di resistenza specifici per l’elemento. I coefficienti di resistenza si trovano nella maggior parte dei casi attraverso prove pratiche e attraverso i documenti di specifica del fornitore. Se il coefficiente di resistenza è noto, allora possiamo calcolare la caduta di pressione per l’elemento.
Dove:
= Perdita di carico (kg/m2)
= Coefficiente di resistenza (determinato dal test o dalle specifiche del fornitore)
p = Densità (kg/m3)
ω = Velocità del flusso
Caduta di pressione per gravità o elevazione verticale
Dove:
Δp = caduta di pressione (kg/m2)
p = densità (kg/m3)
g = accelerazione di gravità (9,8 m/s/s)
ΔH = elevazione o caduta verticale (m)
Caduta di pressione di gas e vapore
I fluidi comprimibili si espandono a causa delle cadute di pressione (attrito) e la velocità aumenta. Pertanto la caduta di pressione lungo il tubo non è costante.
Dove:
p1 = Pressione in entrata (kg/m2)
T1 = Temperatura in entrata (°C)
p2 = Pressione in uscita (kg/m2)
T2 = Temperatura in uscita (°C)
Impostiamo il numero di attrito del tubo come costante e lo calcoliamo con i dati in ingresso. La temperatura, che è usata nell’equazione, è la media dell’entrata e dell’uscita del tubo.
Nota: È possibile calcolare i gas come liquidi, se il cambiamento relativo di densità è basso (cambiamento di densità/densità = 0,02).