Гидравлическое сопротивление
Понятие гидравлическое сопротивление можно объяснить как меру сопротивления течению жидкости или газа по аналогии с омическим сопротивлением $R$ из электротехники
$$\Delta U=R \cdot I$$
| $\Delta U$ | падение напряжения, Вольт - в некотором смысле аналог падения давления в трубе |
| $R$ | омическое сопротивление, Ом - аналог гидравлического сопротивления |
| $I$ | сила тока, Ампер - аналог расхода жидкости или газа |
Гидравлическое сопротивление определяется по-разному для прямых труб, местных сопротивлений и запорно-регулирующей арматуры.
Для прямой трубы длиной 1 метр, для расхода, измеренного в м³/ч:
$$C_{eR}=\lambda \cdot \frac{0.6173 \cdot \rho}{10^{6} \cdot \pi^{2} \cdot d^{5}}$$
Для прямой трубы произвольной длины:
$$C_{R}=l \cdot C_{eR}$$
Для местных сопротивлений с коэффициентом местного сопротивления $\xi=1$
$$C_{eEW}=\frac{0.6173 \cdot \rho}{10^{6} \cdot \pi^{2} \cdot d^{4}}$$
Для местных сопротивлений с любым коэффициентом местного сопротивления $\xi$:
$$C_{EW}=\xi\cdot C_{eEW}$$
Для регулирующих клапанов и арматуры:
$$C=\frac{10^5}{k_{v}^{2}}$$
При последовательном соединении элементов сети - прямых учасктов труб, местных сопротивлений и арматуры потерю давления на участке можно посчитать по формуле (Па):
$$\Delta p=\sum C \cdot L^{m}$$
| $C$ | гидравлическое сопротивление, $\frac{Па}{(м^{3}/ч)^{1.9}}$ |
| $\lambda$ | коэффициент сопротивления трения, безразмерный |
| $\rho$ | плотность перемещаемой по трубе (воздуховоду) среды, кг/м³ |
| $\pi$ | математическая постоянная, равная отношению длины окружности и её диаметру (число Пи) |
| $d$ | диаметр трубы (воздуховода), метр |
| $l$ | длина трубы или воздуховода, метр |
| $\xi$ | коэффициент местного сопротивления (КМС) фасонной части или запорно-регулирующего устройства, безразмерный |
| $k_{v}$ | коэффициент пропускной способности вентиля, $\frac{м^{3}}{ч\cdot бар^{0.5}}$ - расход воды в м³/ч, протекающей в вентиле при перепаде давлений 1 бар (100 кПа) - принимается по данным производителей запорно-регулирующих устройств |
| $L$ | объёмный расход воды (воздуха), м³/ч |
| $m$ | гидравлический показатель экспоненты, безразмерный. Значения различаются для прямых участков труб, местных сопротивлений и арматуры. Для практических расчётов можно использовать значение $m\thickapprox2$ |
Гидравлические сопротивления элементов систем отопления
| DN трубы, мм | $C_{eR}, \frac{Па}{(м^3 \cdot ч)^2}$ | $C_{eEW}, \frac{Па}{(м^3 \cdot ч)^2}$ |
|---|---|---|
| Стальные водогазопроводные (обыкновенные) ГОСТ 3262-75 | ||
| 15 | 3341 | 1042 |
| 20 | 750 | 313 |
| 25 | 190 | 117 |
| 32 | 48 | 38 |
| 40 | 25 | 16.5 |
| 50 | 6.5 | 8.5 |
| Стальные электросварные ГОСТ 10704-91 | ||
| 76 x 2.8 | 1.31 | 2.4 |
| 89 x 2.8 | 0.52 | 1.23 |
| 108 x 2.8 | 0.17 | 0.57 |
| 133 x 3.2 | 0.06 | 0.24 |
| 159 x 3.5 | 0.02 | 0.11 |