معادلات تجربی جریان گاز پر فشار و کم فشار

طراحی هیدرولیکی لوله های پلی اتیلن -قسمت پنجم

معادلات تجربی جریان گاز پر فشار

معادلات ۶- ۲۸ تا ۶- ۳۱ ، معادلات تجربی مورد استفاده در صنعت برای فشارهای بالاتر از ۱ psig هستند. نتایج محاسبات بدلیل پیش فرض های انجام شده برای استخراج این معادلات، ممکن است قدری با واقعیت تفاوت داشته باشند.

معادله مولر  (Mueller Equation)

معادله ویموث (Weymouth Equation)

معادله توزیع IGT

معادله اسپیتزگلاس (Spitzglass Equation)

که در آن ها (معادلات ۶- ۲۸ تا ۶- ۳۱) :

Qh = دبی جریان، standard ft3/hour

Sg = وزن مخصوص گاز

P1 = فشار ورودی، ib/in2 مطلق

P2 = فشار خروجی، ib/in2 مطلق

L = طول، ft

DI = قطر داخلی لوله، اینچ

 

 

معادلات تجربی برای جریان کم فشار گاز

در مواردی که فشار داخلی کمتر از ۱ psig است، مانند جمع آوری گازهای محل دفن زباله ها یا کنترل بوی پساب، می توان از معادلات ۶- ۳۲ یا ۶- ۳۳ استفاده کرد.

معادله مولر

معادله اسپیتزگلاس

که برخی عبارات در آن ها قبلا تعریف شده اند و داریم:

h1 = فشار ورودی، اینچ ارتفاع آب

h2 = فشار خروجی، اینچ ارتفاع آب

 

همچنان با شرکت توسن صنعت آپادانا تولیدکننده و ارائه کننده انواع لوله های پلی اتیلن، لوله آبیاری، نوار آبیاری و لوله دریپردار همراه باشید.

نفوذ گاز

مقدار گازی که در خطوط لوله طولانی حامل گاز فشرده به مقصد می رسد، ممکن است به دلیل نفوذ گاز از دیواره لوله، اندکی کمتر

از مقدار گاز در مبدأ باشد. تلفات ناشی از نفوذ، کم هستند ولی ضروری است که ساز و کاری برای تمایز بین اتلاف ناشی از نفوذ و اتلاف ناشی از نشتی اندیشیده شود. از معادله ۶- ۳۴ می توان برای محاسبه حجمی از گاز که از لوله ای پلی اتیلنی با ضخامت دیواره مشخص نفوذ می کند، استفاده نمود.

که در آن:

qp = حجمی از گاز عبور کرده از دیواره لوله،) cm3 گاز در دما و فشار استاندارد(

Kp = ثابت نفوذ) جدول (۶- ۱۲ ؛

As = مساحت دیواره بیرونی لوله بر حسب واحدهای ۱۰۰ اینچ مربعی

PA = فشار داخلی لوله، اتمسفر ( ۱۴/۷ lb/in² = 1 اتمسفر)

Θ = زمان سپری شده، روز

t΄= ضخامت لوله، میلی متر

جریان گرانشی سیالات

در یک خط لوله تحت فشار، یک نوع پمپ، انرژی مورد نظر برای حرکت سیال درون لوله را تأمین می کند. چنین خط لوله ای می تواند سیال را از یک سطح، به سمت بالادست و یا به سمت پایین دست منتقل نماید. خطوط لوله گرانشی از نیروی گرانشی حاصل از قرار دادن محل تخلیه خط لوله در جایی پایین تر از ورودی آن، برای جابجایی سیال استفاده می کنند. افت فشار ناشی از اصطکاک در خطوط جریان گرانشی همانند جریانات تحت فشار، به تنش برشی لزجی مایع درحال انتقال و میزان اصطکاک در راستای سطح تر شونده لوله بستگی دارد.

سیستم های خطوط لوله گرانشی در برخی موارد ممکن است بسیار پیچیده شوند، مخصوصاً وقتی که درجه مرغوبیت لوله در قسمت های مختلف خط لوله عوض شود، چرا که افت فشار ناشی از اصطکاک با تغییر جنس لوله، تغییر می کند. در چنین شرایطی، فشار داخلی در بخش هایی از لوله افزایش می یابد و در بخش دیگری ممکن است خلأ ایجاد شود یا سطح مایع در لوله در بخش های مختلف، متفاوت باشد.

 

معادله جریان منینگ (Manning Flow Equation)

در جریان آب کانال باز ۲ و در شرایط جنس و سطح مقطع ثابت لوله، می توان از معادله منینگ استفاده کرد ( ۲۹ و ۳۰ ). جریان آب کانال باز در لوله هایی وجود دارد که کاملاً پر نیستند. معادله منینگ هم مثل فرمول هزن- ویلیامز، فقط در مورد آب یا مایعاتی که گرانروی برابر با آب دارند، قابل کاربرد است.

معادله منینگ

که در آن:

V = سرعت جریان، ft/sec

n = ضریب سختی، بدون بُعد

rH = شعاع هیدرولیک، فوت

SH = شیب هیدرولیک، ft/ft

 

AC = مساحت سطح مقطع جریان، ft2

PW = محیط تر شده بوسیله جریان، ft

 

hU = ارتفاع لوله در بالادست، فوت

hD = ارتفاع لوله در جریان پایین دست، فوت

hf = افت هِد فشار ناشی از اصطکاک، فوت مایع

L = طول، فوت

و نهایتا داریم:

که در آن:

Q = جریان،  ft3/sec

و وقتی که یک لوله گِرد بصورت پُر یا نیمه پر در حال جریان است داریم:

که در آن:

d¢ = قطر داخلی لوله، فوت

DI = قطر داخلی لوله، اینچ

جریان در لوله پُر از سیال برحسب فوت مکعب بر ثانیه را می توان از رابطه زیر تخمین زد:

جریان در لوله پُر از سیال برحسب گالن بر دقیقه را می توان از رابطه زیر تخمین زد:

لوله های گِردی که تقریباً پر از سیال هستند، قابلیت حمل سیال بیشتری از لوله های کاملا پُر را دارند. وقتی که لوله اندکی کمتر از پُر شدگی است، محیط ترشونده توسط سیال کاهش پیدا می کند، در حالیکه مساحت واقعی جریان فقط اندکی کاهش می یابد. این مسئله موجب شعاع هیدرولیکی بزرگ تری می شود نسبت به زمانی که لوله در حالت کاملاً پُر جریان دارد. بیشترین جریان وقتی بدست می آید که جریان تقریبا ۹۳ % سطح مقطع لوله را گرفته باشد و بیشترین سرعت زمانی حاصل می شود که جریان حدود ۷۸ % سطح مقطع لوله را در برگرفته باشد. مقدار n موجود در معادله مینینگ را معمولا ثابتی در نظر می گیرند که با عمق جریان رابطه دارد. در واقعیت مشاهده شده است که مقدار n در جریانات غیر پُر، اندکی بیشتر است.