Đường kính ống, tốc độ dòng chảy, áp suất và vận tốc nước

Tôi hy vọng có một số trợ giúp với việc tính toán kích thước của đường ống trong một chiều dài nhất định. Thiết kế hệ thống là nguồn cung cấp 10000L lấp đầy một bể chứa nước nặng 5 tấn, sau đó cung cấp cho một máy bơm tốc độ thay đổi. Máy bơm sẽ gửi nước xung quanh một vòng / vòng 150M sau đó quay trở lại bể chứa nước 5 tấn. Đường ống trở lại sẽ cách đáy trong bể khoảng 600mm, do đó, nó sẽ ở trong nước tạo ra một vòng khép kín.

Tôi cần di chuyển nước với vận tốc trên 4,5 m / s để giảm màng sinh học trên bề mặt ống. dọc theo vòng 150M sẽ có 4 điểm cất cánh, 1 trong số đó yêu cầu đầu ra 2000 l / h, 3 điểm còn lại yêu cầu đầu ra 500 l / h. Vì vậy, nếu tất cả chúng đều mở cùng một lúc, tổng cộng 3500 l / h là bắt buộc. Tuy nhiên, trong tương lai, vòng / vòng sẽ được tăng lên gấp đôi kích thước của nó lên 300M với các đầu ra tương tự, do đó tổng cộng là 7000 l / h.

Làm cách nào để tính kích thước đường ống cho: A - 3500 l / h @ 150M chiều dài (có uốn cong) B - 7000 l / h @ 300M chiều dài (có uốn cong)

Ngoài ra một khi A được tính toán, liệu việc tăng tốc độ bơm và áp suất có làm tăng tốc độ dòng chảy để đạt được B không?

Tôi nghĩ rằng toán học sẽ vượt xa tôi một chút, vì vậy xin vui lòng bạn có thể nhẹ nhàng với tôi.

Đây là một câu hỏi phức tạp - có thể hữu ích khi thêm sơ đồ nếu bạn có thể, vì mỗi đầu ra và đầu vào cho hệ thống đường ống sẽ ảnh hưởng đến câu trả lời của câu hỏi của bạn và bằng cách đọc chúng tôi có thể bỏ lỡ một.

Giải pháp cho các vấn đề như của bạn (nơi chúng tôi biết các yêu cầu của chúng tôi về đầu vào và đầu ra của hệ thống đường ống) thường được giải quyết bằng phương pháp Hardy Cross: https://en.wikipedia.org/wiki/Hardy_Cross_method .

Chúng tôi đặt từng đầu vào và đầu ra của ống với các điều kiện cố định của chúng và giải quyết dòng chảy bên trong "mạng" của các đường ống bằng phương trình Darcy-Weisbach và một số dự đoán ban đầu. Sau đó, chúng tôi thay đổi các điều kiện không cố định cho đến khi giải pháp hội tụ.

$v$$\delta_{P}$$L$$D$

$$\begin{equation} \frac{\delta_{P}}{L} = F_d \rho \left(\frac{v^2}{2 D}\right) \end{equation}$$

Ở đâu:

• $\delta_P$$ML^{-1}T^2$
• $L$$L$
• $F_d$$1$
• $\rho$$ML^{-3}$
• $v$$LT^2$
• $D$$L$

Vì vậy, bạn có thể thấy rằng vì bạn biết tốc độ dòng chảy cần thiết của mình, có lẽ bạn sẽ cần thay đổi áp suất ngược dòng (bằng cách thay đổi máy bơm) hoặc kích thước đường ống / hệ số ma sát của bạn để đạt được vận tốc bạn muốn. Và bạn chắc chắn sẽ cần phải biết áp lực ngược dòng của mình tại máy bơm hoặc bể chứa của bạn!

$k$

$k$

Một tài liệu tham khảo tốt khác sẽ là ấn phẩm Crane TP-410 về lưu lượng đường ống. Toán học không quá khó đối với lưu lượng đường ống, nhưng thực hiện các mạng lưới đường ống phức tạp có thể khó khăn.