Воздухопровод

Воздухопровод служит для подачи сжатого или разреженного воздуха. Для промышленных целей применяется воздух, сжатый до 4—10 atm, и в исключительных случаях—до 15 atm. Для главной (магистральной) линии В. применяются железные и чугунные трубы, для ответвлений— газовые. Трубы соединяются при помощи раструбов или муфт. Расчет труб на прочность и конструктивное выполнение герметичных соединений—см. Трубопроводы. Соединение В. с пневматич. машинами и приборами осуществляется специальными резиновыми шлангами (трубами), концы которых присоединяются к ответвлениям В. посредством затяжных хомутов или соединительных гаек. Для лучшего отвода скопляющейся воды В. проводится с уклоном от 0,003 до 0,005. В том случае, если В. проводится под землей, он прокладывается на глубине 0,6—1,75 л» в зависимости от кли-матич. условий. В наиболее низких местах В. ставятся для отвода воды конденсационные горшки или спускные краны.

Зависимость между падением давления, количеством проходящего по В. воздуха, диаметром труб и скоростью движения потока м. б. точно установлена по основным законам термодинамики и гидравлики. Работа трения при прохождении 1 килограмм воздуха по В. длиною I и диам. d выражается ур-ием:

где R—сила трения 1 л»² внутренней поверхности трубы и у—удельный вес воздуха.

Сопротивление трения вызывает падение первоначального давления р_г до величины р₂. В трубопроводах с малым падением

Т. Э. т. IV.

давления можно пренебречь работой расширения воздуха и считать, что работа трения равняется работе давления, то есть

Р — Рг _ Ш I Т Т d

При скоростях движения воздуха выше критической, что имеет место во всех случаях практики, движение потока воздуха будет вихревым. Критическая скорость воздуха зависит от ί°, диаметра трубопровода и давления. В табл. 1 дается критическая скорость воздуха при темп-ре=20°.

Таблица 1.—К ритическая скорость воздуха при 20° в м/ск.

Давление р в килограммах/см“		Диаметр в		мм
Давление р в килограммах/см“	25	50	100	200	500
0,2	6,00	3,00	1,50	0,60	0,30
1	1,20	0,60	0,30	0,12	0,06
10	0,12	0,06	0,03	0,012	0,006

При вихревом движении R зависит от квадрата скорости потока воздуха и его уд. в Считая 4 Л= 10 000 β·γ·ιν², будем иметь:

р, — р₂=β ~ γ w‘ кг/см⁸ (2)

или, выражая потерю давления в м воздушного столба, получим основное уравнение для расчета В.:

h=Х~~м, (3)

d 29 ’ ⁴

где 10 000/?=-^-, или 10⁸/9=510Я.

от w, d, γ, от внутреннего трения частиц воздуха, то есть вязкости μ, и в большой степени от шероховатости внутренней поверхности трубопровода. Вводя значение дина-

μσ

мическ. вязкости ν =·γ, мы можем считать, что X=f(w, d, г). Функциональная зависимость Я была определена Рейнольдсом (Reynolds) в форме:

W(^); (4)

отсюда следует, что для газа и жидкости, например для воздуха и воды, при различных значениях w, d, ν коэфф-т λ будет одинаков в том случае, если параметр Рейнольдса для воздуха будет равен параметру Для воды. Определяя опытным путем для отдельных сортов труб значения λ при различных значениях —, мы получим для каждого сорта трубы кривую изменения λ, w-d

при изменении —— не зависящую от веще-

ства протекающего по трубе потока, то есть одного и того нш значения как для капельных жидкостей, так и для газов. Это замечательное свойство параметра Рейнольдса дает возможность объединить в одно целое результаты всех опытных работ в области течения потока по трубопроводу независимо· от того, с какой жидкостью или с каким газом производились исследования. Результаты этих исследований приведены на помещенной ниже диаграмме.

Ур-ие (3) дает зависимость между падением давления в трубопроводе 7г, его длиною I, диам. d и скоростью w потока воздуха. По диаметру и скорости легко определяется количество воздуха, протекающего в единицу времени. Входящий в уравнение (3) коэфф. Я не является постоянным, а зависит

Изменения Я протекают по закону гиперболы. Омбек дает следующее значение:

_ 0,242

· d j 0,224

Для определения параметра Рейнольдса необходимо знать величину вязкости μ, зави-

сящей от t°. В физике вязкость μ выражается по абсолютной системе измерений; в данном случае надо вязкость выразить в технической системе. Легко определить, что Ртехн.= 1 1 Рабе

⁼ 9 81 ^|Ма°^с·’ ^{a сле}Д°^вательНО, VmexH. — jq —*

Значения абсолютной вязко-

vj-d_ΙΟγ-w-d

^И И-абс. *

сти для воздуха даются в таблице 2.

Таблица 2. —Значения Ю>_абс. Для воздуха.

Температура

Рабе.

0°

1 750

10° 1 820

20°

1 886

30°

1 940

40°

1 995

50° 2 040

60° 2 080

70° 2 121

80° 2 160

90°

2 200

Температура

Рабе.

100° 2 240

110° 2 270

120° 2 308

130° 2 340

140° 2 372

150° 3 405

160° 2 437

170° 2 468

180° 2 500

190° 2 532

ществить начальную скорость w_lf определяется по уравнению:

d )max k Vfl ₂

- 2,303

где iv$₁=g-lc-p₁-v₁ и является квадратом начальной скорости распространения звука в воздухе. При полученной длине 1_тах скорость потока воздуха в конце трубопровода будет равна скорости звука. Давление в конце воздухопровода

Если противодавление в конце В. будет больше p_min, то скорость вообще не будет достигнута. Для расчетов В. длиной от ^!/₃до 74 1_Пшх применяются обычные расчетные уравнения (2), (3) и (4). Для В. длиной до 0,8 1-тах потеря давления м. б. весьма точно определена по уравнению:

Рг~Р=Рг( 1-]Г

Рассмотрение диаграммы показывает, что для гладких труб (цельнотянутых калибрированных) при увеличении параметра ^

коэффициент λ неограниченно уменьшается. Для труб с шероховатой поверхностью сопротивление движению потока, вызываемое неровностями стенок труб, не может исчез-

Wd -

нуть с увеличением поэтому для труб с шероховатой внутренней поверхностью с увеличением уА коэфф-т Я будет стремиться к конечному пределу Я„; для шероховатых поверхностей кривые Я диаграммы имеют горизонтальные асимптоты (показанные на диаграмме пунктиром) на расстоянии Я„ от оси абсцисс. Из сказанного следует, что ур-ие Я для шероховатых труб будет иметь следующий вид:

(λ—Я„) У^А — Const.

При расчете В. необходимо принимать во внимание потери давления при прохождении воздушного потока через вентили, отводы, угольники и компенсаторы; необходимо также учитывать изменения давления в местах соединения труб. Исследования Брабе (Brab-Ьёе) показали, что в этих случаях давления изменяются пропорционально квадрату скорости; это падение давления м. б. выра-

4lj2

жено высотой столба Ah=ξ —. Для нормальных вентилей ξ=6,5—7; для угольников |=1,5—2; для отводов в 90°, при радиусе закругления r>5d, |=0. Для расчета все местные сопротивления заменяются приведенной длиной V трубопровода, на основе соотношения:

. w _ - w²d 2д ^s 2д ⁵

откуда приведенная длина I—yd. Полученные приведенные длины суммируются с геометрия. длиной В., и по полученной суммарной длине ведется расчет.

Для очень длинных В. предположение о незначительности работы расширения проходящего по трубопроводу воздуха будет неверно. Для этого случая, при адиабатическом процессе, максимальная длина воздухопровода, при которой еще возможно осу

Лит.: Sell tile W., Technische Thermodynamik, В. 1, Berlin, 1923; О m be k H., Druckverlust strfi-mender Luft ill geraden zylmdrisehen Rohrleitungen, «Forschungsarbeiten», Η. 1 53—1 59; В 1 a s i u s H.,Das Ahnliehkeitsgesetz bei Reibungsvorgangen, «Z. d. VDI», 1912, p. 639; Biel R., tlber d. Druckliohenverlust bei d. Fortleitungen tropfbarer u. gasformiger Fliissig-keiten, «Mitt, liber Forschungsarbeiten», H. 44; В r a b -b έ e, Die Berechnung verschiedener Rohrnetze aut einheitl. Grundlage, «Z. d. VDI», 1916; SchiileW., Technische Thermodynamik. B. 2,Abschnitt 52—tlber die Berechnung sehr laager Erdgasleitung, B., 1923; H iitte, Das Ingenieurs Taschenbuch, В. 1, B., 1925.