Fluid Flow Inhoudsopgave
Hydraulische en Pneumatische Kennis
Fluid Power Equipment
Drukval in pijpen wordt veroorzaakt door:
- Wrijving
- Verticaal leidingverschil of elevatie
- Veranderingen van kinetische energie
- Berekening van drukval door wrijving in ronde leidingen
Om de vloeistofdrukval (vloeistof of gas) langs een leiding of leidingonderdeel te bepalen, de volgende berekeningen, in de volgende volgorde.
Equitatie Reynoldsgetal:
|
Re = ω D / v Re = ρ v l / µ Re = ω l / v |
|
1,2462E-5
|
-10
|
14
|
|
1.3324E-5
|
0
|
32
|
|
1.4207E-5
|
10
|
50
|
|
1.5111E-5
|
20
|
68
|
Water Kinematische Viscositeit m2/ a
|
1.6438E-6
|
1
|
33.8
|
|
1.267E-6
|
10
|
50
|
9.7937E-7
|
20
|
6
|
Kinematische viscositeitstabel Tabel van vloeistoffen
Als het Reynoldsgetal < 2320, dan is er sprake van laminaire stroming.
Laminaire stroming wordt gekarakteriseerd door het ordelijk langs elkaar heen glijden van concentrische cilindrische lagen. De snelheid van de vloeistof is maximaal bij de as van de pijp en neemt sterk af tot nul bij de wand. De drukval veroorzaakt door wrijving bij laminaire stroming is niet afhankelijk van de ruwheid van de pijp.
Als het Reynoldsgetal > 2320 is, is er sprake van turbulente stroming.
Er is een onregelmatige beweging van vloeistofdeeltjes in richtingen dwars op de richting van de hoofdstroming. De snelheidsverdeling van turbulente stroming is gelijkmatiger over de pijpdiameter dan bij laminaire stroming. De drukval veroorzaakt door wrijving van turbulente stroming is afhankelijk van de ruwheid van de pijp.
Selecteer de wrijvingscoëfficiënt van de pijp:
De wrijvingscoëfficiënt van de pijp is een dimensieloos getal. De wrijvingscoëfficiënt voor laminaire stroming is alleen een functie van het getal van Reynolds, voor turbulente stroming is hij ook een functie van de eigenschappen van de pijpwand.
Bepaal de buiswrijvingscoëfficiënt bij laminaire stroming:
λ = 64 / Re
Waar:
λ = buiswrijvingscoëfficiënt
Re = Reynoldsgetal
Noot: Volmaakt gladde pijpen hebben een ruwheid van nul.
Bepaal de buiswrijvingscoëfficiënt bij turbulente stroming (in de meeste gevallen) Colbrook Vergelijking:
of
Waar:
= Wrijvingscoëfficiënt van de leiding
g = Versnelling van de zwaartekracht (9.8 m/s/s)
Re = Reynoldsgetal (eenheidsloos)
k = Absolute Ruwheid (mm)
D = Diameter van de pijp (m)
lg = Kort voor Log
De oplossingen van deze berekening worden uitgezet tegen het Reynoldsgetal om een Moody Chart te maken.
De volgende tabel geeft typische ruwheidswaarden in millimeters voor veelgebruikte pijplijnmaterialen.
| Oppervlakmateriaal |
Absolute Ruwheidscoëfficiënt – k (mm)
|
| Aluminium, Lood |
0.001 – 0.002
|
| Getrokken Messing, Getrokken Koper |
0.0015
|
| Aluminium, Lood |
0.001 – 0.002
|
| PVC, Kunststofbuizen |
0.0015
|
| glasvezel |
0.005
|
| roestvrij staal |
0.015
|
| Stalen handelspijp |
0.045 – 0.09
|
| Gestrekt staal |
0.015
|
| Gelast staal |
0.045
|
| Gegalvaniseerd staal |
0.15
|
| Roestig staal |
0.15 – 4
|
| Geribd staal |
0.9 – 9
|
| Nieuw gietijzer |
0.25 – 0.8
|
| Gesleten gietijzer |
0,8 – 1,5
|
| Corroderend gietijzer |
1.5 – 2,5
|
| Gehard gietijzer |
0.012
|
|
0.015
|
|
| Gewalst cement |
0.3
|
| Ordinair beton |
0,3 – 3
|
| Geschaafd hout |
0,18 – 0.9
|
| Ordinair hout |
5
|
Drukval in ronde pijpen bepalen:
Waar:
Δp = Drukval (Pa of kg / m-s 2)
λ = Wrijvingscoëfficiënt van de leiding
L = Lengte van de leiding (m)
D = Diameter van de leiding (m)
p = Dichtheid (kg/m3)
ω = Stromingssnelheid (m/s)
Als u kleppen, ellebogen en andere elementen langs uw leiding, dan berekent u de drukval met weerstandscoëfficiënten specifiek voor het element. De weerstandscoëfficiënten worden in de meeste gevallen gevonden via praktijkproeven en via specificatiedocumenten van de leverancier. Als de weerstandscoëfficiënt bekend is, dan kunnen we de drukval voor het element berekenen.
Waar:
= Drukval (kg/m2)
= Weerstandscoëfficiënt (bepaald door test of specificatie van leverancier)
p = Dichtheid (kg/m3)
ω = Stroomsnelheid
Drukval door zwaartekracht of verticale elevatie
Waar:
Δp = Drukval (kg/m2)
p = Dichtheid (kg/m3)
g = Versnelling van de zwaartekracht (9,8 m/s)
ΔH = Verticale verhoging of daling (m)
Drukval van gassen en dampen
Compressibele vloeistoffen zetten uit door drukval (wrijving) en de snelheid zal toenemen. Daarom is de drukval langs de pijp niet constant.
Waar:
p1 = Inkomende druk (kg/m2)
T1 = Inkomende temperatuur (°C)
p2 = Uitgaande druk (kg/m2)
T2 = Uitgaande temperatuur (°C)
We stellen het wrijvingsgetal van de leiding als een constante en berekenen dit met de invoergegevens. De temperatuur, die in de vergelijking wordt gebruikt, is het gemiddelde van de in- en uitgang van de pijp.
Opmerking: Gassen kunnen als vloeistoffen worden berekend, als de relatieve verandering van de dichtheid laag is (verandering van dichtheid/dichtheid = 0,02).