Beräkna rörströmningsförluster i korrugerade stålrör

Korrugerade stålrör, metallbälgsrör eller flexibla metall slangar används i stor utsträckning i rörsystem där vibrationer är ett problem eller flexibilitet ett måste. När man konstruerar ett system med korrugerade stålrör är det viktigt att veta hur man beräkna rörströmningsförlusterna i korrugerade stålrör, dvs. att ta reda på strömningsförlusterna som uppstår för att välja rätt pump.

I artikeln “Fluid Expansion Theory Computes Flow in Corrugated Hose” (ung. översättning Expansionsteorin för flödes beräkningar i korrugerade rör) av RC Hawthorne, publicerad i Product Engineering, 10 Juni 1963 sid. 98-100, diskuterades och publicerades lösningen på detta problem. Med hjälp av RC Hawthorne´s slutsatser visar nedanstående hur man kan använda teorin för att beräkna rörströmningsförluster i korrugerade rör med hjälp av PIPE-FLO.

Hawthornes viktigaste påstående i artikeln är att enskilda veck hydrauliskt kan representeras av flödets expansion vid mynningen av ett rör (Hawthornes modell visas i figur 1) och därför kan hela det korrugerade röret representera en modell eller serie av likformigt åtskilda rörmynningar.

corrugated_pipesThumbnail2

Figur1

Hawthorne påstår vidare att djupet av korrugeringen har liten inverkan eftersom vätskan snabbt blir nästan stillastående inuti vecket. Istället är det avståndet mellan vecken, eller delningen (S), som påverkar hur mycket vätskan expanderar mellan vecken, detta kallas den radiella expansionen (r). Genom tester kunde han visa att:

r = 0,219 x S

Hawthorne tillämpade Borda-Carnot ekvationen för flytande expansion till varje veck för att bestämma motstånds koefficient K:

K = ( 1 – (D1/D2)² )²

D1 är innerdiametern i det korrugerade röret

D2 är diametern som representerar den plötsliga expansion som uppstår

Eftersom vätskan expanderar i båda riktningar blir D2 = D1 + 2r

ersatt med ekvationen ovan blir D2 = D1 + 2 ( 0,219 S) = D1 + 0,438 S

Förlustkoefficienten Kv, för varje veck blir därför: Kv = ( 1 – (D1/D1+ 0,438 S)² )²

För att få strömningsförlust koefficienten för ett helt rör(K), multiplicerade Hawthorne koefficienten för varje veck med det totala antalet veck(N) enligt formeln: K = N ( 1 – (D1/D1+ 0,438 S)² )²

För att räkna ut de totala strömningsförlusterna i ett korrugerat rör används Darcys ekvation:

HL = K * v² / 2g (HL – head loss är tryckförlusten över röret)

Har man väl räknat ut koefficienten är det enkelt att omsätta Hawthornes ekvation i PIPE-FLO genom att lägga till det beräknade K värdet för ett litet rör i fönstret för olika udda anslutningar som rör, ventiler etc som visas i bild 1 nedan.

corrugated_pipes2Thumbnail

PIPE-FLO beräknar sedan de totala strömningsförlusterna i hela röret. Som bilden visar finns K värden för varje enskild komponent samt det totala K värdet för alla specificerade komponenter.

PIPE-FLO räknar sedan ut hela systemets förluster, hjälper användaren att välja rätt pumpar, ventiler mm.

Välkomna att kontakta oss om ni vill veta mer!

Ring telefonnummer 031 – 799 60 05 eller skicka e-post till info@pumpportalen.se