Факторы, влияющие на параметры расхода в трубопроводах

Основные факторы, влияющие на параметры расхода в трубопроводах:

Скорость потока.

Трение продукта при контакте с трубопроводом.

Вязкость продукта.

Плотность продукта.

Критерий Рейнольдса.

Скорость потока.

Скорость потока продукта зависит от напора (перепада давления), который заставляет продукт двигаться по трубопроводу. Чем больше напор, тем быстрее скорость потока (при постоянстве остальных факторов) и, следовательно, тем больше объем потока. Размер трубопровода также влияет на скорость потока. К примеру, увеличение диаметра трубопровода в два раза увеличивает скорость потока в четыре раза.

Трение продукта при контакте с трубопроводом.

Трение уменьшает расход продукта через трубопровод и, поэтому, рассматривается как отрицательный фактор. Из-за трения продукта при контакте с трубопроводом, скорость продукта медленнее около стенок трубопровода, чем в центре. Чем более гладкий, более чистый, и большего диаметра трубопровод, тем менее эффект трения сказывается на расходе.

Вязкость продукта.

Вязкость (m) или молекулярное трение в объеме продукта (сопротивление при взаимном перемещении двух слоев) так же отрицательно влияет на расход. Вязкость и трение уменьшают расход продукта вблизи стенки трубопровода. Вязкость увеличивается или уменьшается с изменением температуры, но не всегда так. В жидкостях вязкость обычно уменьшается с увеличением температуры. Однако у некоторых продуктов вязкость может увеличиваться выше определенной температуры. В общем, чем выше вязкость продукта, тем ниже расход (при постоянстве остальных факторов). Вязкость измеряется в пуазах, чаще в сантипуазах. Другое определение вязкости, названной кинематической вязкостью, измеряется в единицах стокса, чаще сантистокса. Её получают, деля сантипуаз на удельную массу жидкости.

Плотность продукта.

Плотность (r) продукта существенно влияет на расход. Более плотная среда требует большего напора для поддержания желательного расхода. Кроме того, тот факт, что газы сжимаются под давлением, тогда как жидкости по существу не сжимаются, часто требует использования различных методов для измерения расходов жидкостей, газов или жидкостей с газами в них.

Критерий Рейнольдса.

Было установлено, что наиболее важные факторы, влияющие на поток, могут быть связаны вместе в безразмерный параметр называемый числом (или критерием) Рейнольдса, которое связывает поток со скоростью, вязкостью и размерами трубопровода.

Re = V Dr / m,

Где V – средняя скорость потока, D – диаметр трубы (для цилиндрической трубы), r – плотность, m – вязкость.

При очень низких скоростях и высокой вязкости, критерий Re низок и потоки плавные с наивысшей скоростью в центре трубопровода и низкой скоростью у стенок, т.е вязкие силы ограничивают скорость. Этот тип потока называют ламинарным потоком, и характеризуется числами Рейнольдса ниже 2 000. Одна существенная особенность ламинарного потока - параболическая форма его скоростного профиля по поперечному сечению трубопровода. При более высоких скоростях или низких вязкостях поток разбивается на турбулентности, скорость потока одинакова почти по всему поперечному сечению трубопровода. В турбулентном потоке вязкость продукта менее существенна и скоростной профиль принимает намного более однородную форму. Турбулентный поток характеризуется числами Рейнольдса выше 4 000. Между значениями числа Рейнольдса 2 000 и 4 000 поток считается переходным (или смешанным).