Как узнать объем трубы зная диаметр и длину: Площадь трубы по диаметру | Калькулятор + Формула

как замерить по длине окружности, измерить рулеткой, определить диаметр

Содержание:

В процессе выполнения строительных работ в быту или на производстве может появиться необходимость в измерении диаметра трубы, которая уже вмонтирована в систему водоснабжения или канализации. Также знать данный параметр необходимо на стадии проектирования прокладки инженерных коммуникаций.

Отсюда возникает необходимость разобраться с тем, как определить диаметр трубы. Выбор конкретного способа выполнения измерений зависит от размеров объекта и от того, доступно ли расположение трубопровода.

Определение диаметра в бытовых условиях

До того, как замерить диаметр трубы, нужно приготовить следующие инструменты и устройства:

• рулетка или стандартная линейка;
• штангенциркуль;
• фотоаппарат — его задействуют при необходимости.

Если трубопровод доступен для проведения замеров, а торцы труб можно без проблем измерить, тогда достаточно иметь в распоряжении обычную линейку или рулетку. При этом следует учитывать, что используют такой метод, когда к точности предъявляются минимальные требования.

В этом случае выполняют измерение диаметра труб в такой последовательности:

1. Подготовленные инструменты прикладывают к месту, где находится самая широкая часть торца изделия.
2. Потом отсчитывают количество делений, соответствующих размеру диаметра.

Данный способ позволяет узнавать параметры трубопровода с точностью, составляющую несколько миллиметров. Иногда требуется определить и площадь трубопровода, что тоже весьма просто сделать.

Для измерения внешнего диаметра труб с небольшим сечением можно задействовать такой инструмент как штангенциркуль:

1. Раздвигают его ножки и прикладывают к торцу изделия.
2. Затем их нужно сдвинуть так, чтобы они оказались плотно прижатыми к наружной стороне стенок трубы.
3. Ориентируясь на шкалу значений приспособления, узнают требуемый параметр.

Этот метод определения диаметра трубы дает довольно точные результаты, до десятых миллиметра.

Когда трубопровод недоступен для обмера и является частью уже функционирующей конструкции водоснабжения или газовой магистрали, поступают следующим образом: штангенциркуль прикладывают к трубе, к ее боковой поверхности. Таким способом обмеряют изделие в тех случаях, если у измерительного приспособления длина ножек превышает половину диаметра трубной продукции.

Нередко в бытовых условиях возникает необходимость узнать, как измерять диаметр трубы, имеющей большое сечение. Существует простой вариант, как это сделать: достаточно знать длину окружности изделия и константу π, равную 3,14. Не намного сложнее узнать объем трубы, выполнив простые расчеты.

Сначала при помощи рулетки или куска шнура обмеряют трубу в обхвате. Потом подставляют известные величины в формулу d=l:π, где:

d – определяемый диаметр;

l – длина измеренной окружности.

К примеру, обхват трубы составляет 62,8 сантиметра, тогда d = 62,8:3,14 =20 сантиметров или 200 миллиметров.

Бывают ситуации, когда проложенный трубопровод полностью недоступен. Тогда можно применить метод копирования. Суть его заключается в том, что к трубе прикладывают измерительный инструмент или небольшой по размеру предмет, у которого известны параметры.

К примеру, это может быть коробок спичек, длина которого равна 5 сантиметрам. Потом этот участок трубопровода фотографируют. Последующие вычисления выполняют по фотографии. На снимке измеряют видимую толщину изделия в миллиметрах. Потом нужно перевести все полученные величины в реальные параметры трубы с учетом масштаба произведенной фотосъемки.

Измерение диаметров в производственных условиях

На больших строящихся объектах трубы до начала проведения монтажа в обязательном порядке подвергают входному контролю. Прежде всего, проверяют сертификаты и маркировку, нанесенную на трубную продукцию.

Документация должна содержать определенную информацию, касающуюся труб:

• номинальные размеры;
• номер и дата ТУ;
• марка металла или вид пластика;
• номер товарной партии;
• итоги проведенных испытаний;
• хим. анализ выплавки;
• тип термической обработки;
• результаты рентгеновской дефектоскопии.

Кроме этого, на поверхности всех изделий на расстоянии примерно 50 сантиметров от одного из торцов всегда наносят маркировку, содержащую:

• наименование производителя;
• номер плавки;
• номер изделия и его номинальные параметры;
• дату изготовления;
• эквивалент углерода.

Длины труб в производственных условиях определяют мерной проволокой. Также не возникает сложностей с тем, как измерить диаметр трубы рулеткой.

Для изделий первого класса допустимой величиной отклонения в одну или другую сторону от заявленной длины являются 15 миллиметров. Для второго класса –100 миллиметров.

У труб наружный диаметр сверяют, пользуясь формулой d = l:π-2Δр-0,2 мм, где кроме вышеописанных значений:

Δр – толщина материала рулетки;

0,2 миллиметра– припуск на прилегание инструмента к поверхности.

Допускается отклонение величины внешнего диаметра от заявленной производителем:

• для продукции с сечением не более 200 миллиметров–1,5 миллиметра;
• для больших труб – 0,7%.

В последнем случае для проверки трубной продукции пользуются ультразвуковыми измерительными приборами. Для определения толщины стенок задействуют штангенциркули, у которых деление на шкале соответствует 0,01 миллиметра. Минусовой допуск не должен превышать 5% номинальной толщины. При этом кривизна не может быть более 1,5 миллиметра на 1 погонный метр.

Из вышеописанной информации ясно, что несложно разобраться с тем, как определить диаметр трубы по длине окружности или при помощи несложных измерительных инструментов. 

площадь трубы для воды, формула в м³, калькулятор онлайн, сечение и поверхность

При монтаже труб важно знать их объем

Расчет объема необходим для определения вместимости какой-либо емкости, также отражает размеры определенного объекта. Для упрощения всех расчетов, можно использовать онлайн-калькулятор, но не всегда есть возможность им пользоваться. Проще сделать несколько замеров, и умножить между собой получившиеся цифры.

Измерения для расчета объема труб

Некоторые для этого пользуются онлайн-калькуляторами, а другие, пользуясь формулами, рассчитывают объем трубы вручную. Есть и другие, несколько иные, способы расчета объема труб, например, с использованием таблиц. В строительстве, причем не только в промышленных масштабах, но и в домашних условиях, иногда рассчитывается объем.

Так, иногда возникает необходимость расчета объема труб, например, при обустройстве:

• Водопровода;
• Канализации;
• И иных нужд, где используются трубы.

Для правильного определения объема какой-либо трубы в м³, например, ВГП трубы, следует проделать определенные манипуляции. Измерить внутренний радиус трубы, или же определить внутренний, а также внешний диаметр трубы и записать полученные результаты. Измерить длину трубы, и также записать полученные значения. Для расчета, какой объем воды может вместить труба, необходимо перевести миллиметры в метры, далее необходимо радиус возвести в квадрат и умножить его на число Пи, таким образом, будет определено сечение.

Пи равно значению 3,14.

Далее длину трубы следует умножить на площадь ее сечения, таким достаточно нехитрым способом можно найти объем. Таблица представляет собой несколько столбцов, в которых прописаны внутренний и внешний диаметр труб, указана погонная длина (как правило, это 10 м) и объем 1 м в литрах. Достаточно найти в таблице подходящую по размеру трубу для того, чтобы определить ее объем.

Расчет площади труб

Помимо определения объема труб, требуется иногда рассчитать и площадь, например, для того, чтобы знать, сколько потребуется краски для окрашивания или покрытия каким-либо иным материалом. Расчет площади также производиться либо с помощью онлайн калькуляторов, либо с использованием формулы.

Таким образом, можно заранее вычислить, какой объем материала потребуется для:

• Покраски;
• Покрытия изоляцией;
• Обезжиривания поверхности трубы.

Формула для расчета площади используется не сложная. Сначала требуется измерить длину трубы, а также определить ее внешний радиус, все полученные сантиметры (если труба небольшого размера) переводятся в метры. Пи, равное 3,14, нужно умножить на 2, далее получившееся число умножается на длину и радиус трубы.

В результате всех расчетов можно узнать, чему равна площадь трубы.

Для определения площади квадратной трубы, нужно сначала вычислить ее периметр, а уже получившееся число умножить на длину. Тоже самое касается и трубы в форме прямоугольника – расчет производится точно также. Но, так считать просто, если трубы имеют прямую форму, а если они изогнутые, то необходимо к полученным цифрам добавлять определенные допуски. Такую информацию можно отыскать в специальных строительных нормах.

Подробный расчет площади трубы

Для самых разных целей требуется знать, какая площадь будет у какой-либо трубы. Посчитать ее можно с помощью онлайн-калькулятора или же с помощью простых формул. Для расчета площади трубы, например, стальной, необходимо воспользоваться алгоритмом.

Алгоритм:

1. Сначала следует определить диаметр трубы, полученный результат необходимо умножить на число Пи.
2. Полученную цифру следует умножить на длину трубы, в результате чего будет известна внешняя площадь.
3. Если требуется высчитать внутреннюю площадь трубы, формула несколько изменяется, сначала также определяется диаметр, после измеряется толщина ее стенок.
4. Из диаметра вычитают толщину стенок трубы, и полученный результат снова умножается на длину.

Расчет наружной площади необходим для того, чтобы знать, какое количество краски или укрывного материала понадобится для трубы. Также это знание поможет при проектировании систем теплоснабжения с тем, чтобы знать, какие теплопотери могут быть.

Расчет внутренней площади необходим для определения объема кубатуры жидкости, которая может проходить через трубу.

Помимо расчета площади труб, предназначенных для жидкости, есть воздуховодные варианты, для круглой расчет примерно такой же. А вот для расчета площади овала или овальной трубы, следует определить 2 радиуса, после чего их следует перемножить между собой, и получившийся результат умножить на число Пи.

Вычисление площади сечения трубы

Большинство вычислений для разных нужд в современном мире производится с помощью онлайн-расчетов. Зная необходимые параметры, их следует подставить в соответствующие поля с тем, чтобы узнать результат. Но не всегда есть возможность воспользоваться такими «помощниками». В этом случае считать, например, площадь сечения трубы, приходится вручную.

Расчет:

1. Труба чаще всего имеет форму круга и реже встречается в форме квадрата или овала.
2. Для расчета круглой трубы, необходимо определить ее диаметр, поучившееся значение следует умножить на число Пи.
3. Для определения внутреннего сечения трубы, из получившегося числа следует прибавить к стенке, для удобства все расчеты лучше всего производить в метрах.

Расчет площади сечения необходим для того, чтобы знать скорость движения жидкости или газов, и для этого необходимо выбрать наиболее оптимальный диаметр круглого трубопровода. Также при расчете следует учитывать температуру газа или жидкости, с которой они двигаются по трубам.

Для более качественного расчета площади сечения какой-либо металлической трубы, следует пользоваться дополнительно специальными строительными таблицами и справочниками.

Но, если производится расчет сечения самотечных трубопроводов, следует принимать во внимание не полное сечение трубы, а так называемое живое или фактическое. Сечение живого потока обычно равно половине фактического сечения трубы.

Математическая формула расчета объема

Для расчета объема какой-либо трубы, следует воспользоваться формулой расчета объема цилиндра, так как труба по сути своей представляет цилиндр.

Алгоритм расчета:

• Сначала следует определить размер поперечного сечения трубы;
• Из полученной цифры следует вычесть толщину стенок трубы;
• Полученную цифру разделить на 2, чтобы определить радиус трубы.

Если нет возможности определить радиус, то в этом случае следует ориентироваться на размер окружности трубы, получившийся результат следует разделить на число Пи в квадрате (примерно 9,85). Следует также определить площадь сечения, для этого снова следует воспользоваться числом Пи, которое умножают на квадрат радиуса. Причем квадрат радиуса может быть рассчитан, как в метрах, так и сантиметрах, все зависит от диаметра самой трубы.

Для определения объема воды или иной жидкости, в выше приведенные расчеты следует подставить размеры внутреннего диаметра трубы.

Если нет большого желания что-либо рассчитывать по формуле, можно воспользоваться специальными таблицами для расчета погонного метра какой-либо трубы в литрах. В таких таблицах указано, сколько воды или иной жидкости может через себя пропустить погонный метр в литрах или же кубах. Расчет такого параметра важен при проектировании систем отопления. Также следует учитывать такую особенность – трубы, изготовленные из стали, пропускают объема воды меньше из-за шероховатостей и отложений внутри, чем, например, пропиленовые, при расчете следует это учитывать.

Определение площади поверхности трубы

Важно определять площадь поверхности, так как это позволяет рассчитать, какое количество грунта, краски или укрывного материала потребуется для той или иной трубы с учетом ее формы, материала и веса. Масса труб, изготовленных из ПВХ или пропилена, значительно меньше, чем стальных, хотя площадь их одинакова.

Для вычисления площади трубы, потребуется выполнить следующие действия:

• Определить радиус трубы сначала в сантиметрах;
• После перевести полученный результат в метры;
• После следует высчитать длину трубы также в метрах;
• Умножить полученный результат на известный радиус, в результате чего можно узнать внешнюю площадь трубы.

Можно вычислить площадь и прямоугольной трубы с учетом веса, достаточно знать, сколько весит погонный метр, тоннаж можно определить по специальным таблицам, применяемым в строительстве. Данную величину следует умножить на длину трубы в метрах. Такие расчеты позволяют определить количество краски, грунта и теплоизоляционного материала, а также потери тепла при передаче последнего от такого теплового узла, как котельная.

Определение внутренней площади трубы необходимо и для расчета ее максимальной проходимости.

Водопроводные трубы: как рассчитать объем (видео)

Практически каждому человеку доступны расчеты, достаточно знать все необходимые параметры, квадратуру, овальность и плотность потока жидкости в трубе. Если возникают трудности при расчете, то лучше всего обратиться к специалистам. Благодаря данной информации, каждый человек, используя необходимые данные, может вычислить необходимые параметры, в том числе по длине, площадь.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Как посчитать объем трубы, объем трубопровода?

#1

Как на производстве, заводах, так и в быту бывает крайне необходимо вычислить ёмкость того или иного тела или системы. Очень часто не учитываются объёмы труб, а ведь значение их объёма может составить довольно приличное значение. Метод вычисления объёма не является сложным, он основан на принципах школьной геометрии. Не стоит пугаться, если в школе было совсем плохо с геометрией, ведь в данной статье будут рассмотрены основные способы того как рассчитать объем трубы и рассмотрен конкретный пример.

#2

Самым распространённым видом являются трубы цилиндрического типа или «круглые шланги». Поперечное сечение таких труб представляет из себя окружность. Для вычисления ёмкости любой трубы необходимо будет знать всего два параметра — это её длина и площадь поперечного сечения. При покупке стройматериалов в магазине, на самой трубе или этикетке указывается её площадь. В таком случае достаточно будет всего лишь умножить значение площади на желаемую длину и получится объём трубы.

#3

Если таких данных нет, то придётся прибегнуть к некоторым хитростям. Одной из таких является измерение длины окружности шланга. Для этого необходимо взять швейный сантиметр и строго перпендикулярно горизонтальному сечению измерить окружность трубы. Если сантиметра не имеется, то можно взять обыкновенную верёвку, выполнить ею аналогичный замер, а потом уже верёвку измерить обыкновенной линейкой. После этого следует вспомнить геометрию 6-7 класса. Важно отметить, что нижеприведённые формулы будут работать если имеется идеально круглая труба. Объём будет вычисляться в 2 шага.

#4

Итак, получив длину окружности стоит вычислить её диаметр или радиус (разница только в том, что диаметр равен двум радиусам) . Согласно старой доброй геометрии, длина L равна 2 Пи R (R — радиус исходной трубы) . Значит радиус легко вычисляется путём деления длины окружности на 2 Пи. 2. Площадь S = 3,4* 0,7 * 0,7 = 0,8. Итак, площадь и длина известны, осталось определить объём: 0,8 * 25 = 7,6 литров. Но бывают также ёмкости прямоугольных и квадратных форм, как найти объём трубы нестандартных форм?

#6

Смысл задачи от этого не меняется, тут также необходимо знать длину трубы и площадь её поперечного сечения. Только вот, площадь прямоугольника посчитать гораздо легче, а квадрата совсем легко. Для прямоугольного случая стоит измерить значения длины и ширины, затем перемножить их между собой. Для квадрата и вовсе одну сторону следует один раз умножить саму на себя. Полученную площадь затем умножают на длину и всё, объём найден. Разве что размерность может доставить неприятности, поэтому следует помнить, что 1 литр = 1 дм кубический = 0,1 метр кубический = 1000 см кубических = 1000 миллилитров.

Как рассчитать внутренний диаметр трубы калькулятор. Замеряем линейкой и рулеткой. Контроль параметров труб в производственных условиях.

При строительстве и обустройстве дома трубы не всегда используются для транспортировки жидкостей или газов. Часто они выступают как строительный материал — для создания каркаса различных построек, опор для навесов и т.д. При определении параметров систем и сооружений необходимо высчитать разные характеристики ее составляющих. В данном случае сам процесс называют расчет трубы, а включает он в себя как измерения, так и вычисления.

Для чего нужны расчеты параметров труб

В современном строительстве используются не только стальные или оцинкованные трубы. Выбор уже довольно широк — ПВХ, полиэтилен (ПНД и ПВД), полипропилен, металлопластк, гофрированная нержавейка. Они хороши тем, что имеют не такую большую массу, как стальные аналоги. Тем не менее, при транспортировке полимерных изделий в больших объемах знать их массу желательно — чтобы понять, какая машина нужна. Вес металлических труб еще важнее — доставку считают по тоннажу. Так что этот параметр желательно контролировать.

Знать площадь наружной поверхности трубы надо для закупки краски и теплоизоляционных материалов. Красят только стальные изделия, ведь они подвержены коррозии в отличие от полимерных. Вот и приходится защищать поверхность от воздействия агрессивных сред. Используют их чаще для строительства , каркасов для хозпостроек ( , сараев, ), так что условия эксплуатации — тяжелы, защита необходима, потому все каркасы требуют окраски. Вот тут и потребуется площадь окрашиваемой поверхности — наружная площадь трубы.

При сооружении системы водоснабжения частного дома или дачи, трубы прокладывают от источника воды ( или скважины) до дома — под землей. И все равно, чтобы они не замерзли, требуется утепление. Рассчитать количество утеплителя можно зная площадь наружной поверхности трубопровода. Только в этом случае надо брать материал с солидным запасом — стыки должны перекрываться с солидным запасом.

Сечение трубы необходимо для определения пропускной способности — сможет ли данное изделие провести требуемое количество жидкости или газа. Этот же параметр часто нужен при выборе диаметра труб для отопления и водопровода, расчета производительности насоса и т.д.

Внутренний и наружный диаметр, толщина стенки, радиус

Трубы — специфический продукт. Они имеют внутренний и наружный диаметр, так как стенка у них толстая, ее толщина зависит от типа трубы и материала из которого она изготовлена. В технических характеристиках чаще указывают наружный диаметр и толщину стенки.

Если же наоборот, имеется внутренний диаметр и толщина стенки, а нужен наружный — к имеющемуся значению добавляем удвоенную толщину стеки.

С радиусами (обозначаются буквой R) еще проще — это половина от диаметра: R = 1/2 D. Например, найдем радиус трубы диаметром 32 мм. Просто 32 делим на два, получаем 16 мм.

Что делать, если технических данных трубы нет? Измерять. Если особая точность не нужна, подойдет и обычная линейка, для более точных измерений лучше использовать штангенциркуль.

Расчет площади поверхности трубы

Труба представляет собой очень длинный цилиндр, и площадь поверхность трубы рассчитывается как площадь цилиндра. Для вычислений потребуется радиус (внутренний или наружный — зависит от того, какую поверхность вам надо рассчитать) и длина отрезка, который вам необходим.

Чтобы найти боковую площадь цилиндра, перемножаем радиус и длину, полученное значение умножаем на два, а потом — на число «Пи», получаем искомую величину. При желании можно рассчитать поверхность одного метра, ее потом можно умножать на нужную длину.

Для примера рассчитаем наружную поверхность куска трубы длиной 5 метров, с диаметром 12 см. Для начала высчитаем диаметр: делим диаметр на 2, получаем 6 см. Теперь все величины надо привести к одним единицам измерения. Так как площадь считается в квадратных метрах, то сантиметры переводим в метры. 6 см = 0,06 м. Дальше подставляем все в формулу: S = 2 * 3,14 * 0,06 * 5 = 1,884 м2. Если округлить, получится 1,9 м2.

Расчет веса

С расчетом веса трубы все просто: надо знать, сколько весит погонный метр, зате

Нахождение объема — Метод вытеснения воды | Глава 3: Плотность

Ключевые понятия

• Затопленный объект вытесняет объем жидкости, равный объему объекта.
• Один миллилитр (1 мл) воды имеет объем 1 кубический сантиметр (1 см ³ ).
• Различные атомы имеют разные размеры и массы.
• Атомы в периодической таблице расположены в порядке, соответствующем количеству протонов в ядре.
• Даже если атом меньше другого атома, он может иметь большую массу.
• Масса атомов, их размер и расположение определяют плотность вещества.
• Плотность равна массе объекта, деленной на его объем; D = м / об.
• Объекты одинаковой массы, но разного объема имеют разную плотность.

Сводка

Учащиеся используют метод вытеснения воды, чтобы найти объем различных стержней, имеющих одинаковую массу.Они вычисляют плотность каждого стержня и используют характеристическую плотность каждого материала для идентификации всех пяти стержней. Затем студенты рассматривают взаимосвязь между массой, размером и расположением атомов, чтобы объяснить, почему разные стержни имеют разную плотность. Студенты будут кратко ознакомлены с периодической таблицей.

Цель

Студенты смогут объяснить, что материалы имеют характерную плотность из-за разной массы, размера и расположения их атомов.Студенты смогут использовать метод объемного смещения, чтобы найти объем объекта.

Оценка

Загрузите лист активности учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в упражнении. Лист упражнений будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

Безопасность

Убедитесь, что вы и ваши ученики носите правильно подогнанные очки.

материалов для каждой группы

• Набор из 5 различных стержней одинаковой массы
• Градуированный цилиндр, 100 мл
• Вода в стакане
• Калькулятор

Примечание о материалах:

Для этого урока вам понадобится набор из пяти твердых стержней, каждый с одинаковой массой, одинаковым диаметром, но разным объемом.Каждый стержень изготовлен из разного материала. Есть несколько версий этих стержней от разных поставщиков. В этом упражнении используется набор Equal Mass Kit от Flinn Scientific (Product # AP4636), но его можно адаптировать к любому набору стержней равной массы. Поскольку в наборе Equal Mass всего пять образцов, вам может потребоваться два набора, чтобы каждая группа могла работать с образцом.

Эта таблица поможет вам идентифицировать каждую удочку. Не раскрывайте эту информацию студентам. Позже в этом уроке они обнаружат идентичность каждого стержня и обратную зависимость между плотностью и длиной каждого стержня.

Таблица 1. Физические свойства твердых цилиндров.

Образец	Материал	Приблизительная плотность (г / см 3 )	Относительная длина
Наименьший металл	Латунь	7,5	самый короткий
Блестящий серый металл	Алюминий	3.0
Темно-серый	ПВХ	1,4
Высокий кремовый	Нейлон	1,1
Самый высокий белый	Полиэтилен	0,94	самый длинный

Объем частично заполненного цилиндра с калькулятором

Объем частично заполненного цилиндра с калькулятором — Math Open Reference

Определение: форма, образующаяся, когда цилиндр разрезается плоскостью, параллельной сторонам цилиндра.

Попробуй это
Перетащите оранжевые точки, обратите внимание на изменение громкости.

Если мы возьмем горизонтальный цилиндр и разрежем его на две части, используя надрез, параллельный сторонам цилиндра, мы получим два горизонтальных сегмента цилиндра.
На рисунке выше нижний показан синим цветом. Другой — прозрачная часть сверху.

Если мы посмотрим на конец цилиндра, мы увидим, что это круг, разрезанный на два сегмента.
Подробнее см. Определение сегмента круга.

Если у нас есть твердое тело, поперечное сечение которого одинаково по длине, мы всегда можем найти его объем, умножив площадь конца на его длину. Таким образом, в этом случае объем сегмента цилиндра равен площади сегмента круга, умноженной на длину.

Итак, формула объем горизонтального цилиндрического сегмента равен

Где
s = площадь сегмента круга, образующего конец твердого тела, а
l = длина цилиндра.

Площадь сегмента круга может быть найдена по его высоте и радиусу круга.

См. Площадь сегмента круга с учетом высоты и радиуса.

Калькулятор

Воспользуйтесь калькулятором ниже, чтобы рассчитать объем горизонтального сегмента цилиндра.
Он создан для практического случая, когда вы пытаетесь определить объем жидкости в цилиндрическом резервуаре.
путем измерения глубины жидкости.

Для удобства он преобразует объем в жидкие меры, такие как галлоны и литры, если вы выберете нужные единицы.Если вы не укажете единицы измерения, объем будет в тех единицах, которые вы использовали для ввода размеров. Например, если вы использовали
футов, тогда объем будет в кубических футах. Используйте одинаковые единицы для всех трех входов.

В виде формулы

объем =

где:
R — радиус цилиндра.
D — глубина.
L — длина цилиндра

Примечания :

• Результат функции cos ^-1 в формуле выражается в радианах.
• В формуле используется радиус цилиндра. Это половина его диаметра.
• Все входы должны быть в одних и тех же единицах. Результат будет в этих кубических единицах.
  Так, например, если входные данные указаны в дюймах, результат будет в кубических дюймах.
  При необходимости результат должен быть преобразован в единицы объема жидкости, такие как галлоны.

Связанные темы

(C) Открытый справочник по математике, 2011 г.

Все права защищены.

Calculus I — Соответствующие ставки

Онлайн-заметки Павла

Примечания

Быстрая навигация

Скачать

• Перейти к
• Примечания

• Проблемы с практикой

• Проблемы с назначением

• Показать / Скрыть
• «> Показать все решения / шаги / и т. Д.
• Скрыть все решения / шаги / и т. Д.

• Разделы
• Неявная дифференциация
• Производные инструменты высшего порядка
• Разделы
• Пределы
• Заявки на производные инструменты
• Классы

• Алгебра

• Исчисление I

• Исчисление II

• Исчисление III

• Дифференциальные уравнения

• Дополнительно

• Алгебра и триггерный обзор

• Распространенные математические ошибки

• Праймер комплексных чисел

• Как изучать математику

• Шпаргалки и таблицы

• Разное
• Свяжитесь со мной
• Справка и настройка MathJax
• Мои студенты

• Заметки Загрузки
• Полная книга
• Текущая глава
• Текущий раздел
• Practice Problems Загрузок
• Полная книга — Только проблемы
• Полная книга — Решения
• Текущая глава — Только проблемы
• Текущая глава — Решения
• Текущий раздел — Только проблемы
• Текущий раздел — Решения
• Проблемы с назначением Загрузок
• Полная книга
• Текущая глава
• Текущий раздел
• Прочие товары
• Получить URL для загружаемых элементов

• Распечатать страницу в текущем виде (по умолчанию)
• Показать все решения / шаги и распечатать страницу
• Скрыть все решения / шаги и распечатать страницу

• Дом
• Классы

Формула измерения дуги | Как найти угол дуги (видео)

Определение измерения дуги

Дуга — это сегмент окружности по окружности. Размер дуги — это угол, который дуга образует в центре окружности, а длина дуги — это промежуток вдоль дуги. Эта угловая мера может быть в радианах или градусах, и мы можем легко преобразовать их по формуле π радиан = 180 °.

Также можно измерить длину окружности или расстояние вокруг круга. Если вы возьмете меньше полной длины окружности, ограниченной двумя радиусами, вы получите дугу . Этот изогнутый кусок круга и внутреннего пространства называется сектором , как кусок пиццы.Когда вы разрезаете круглую пиццу, корочка делится на дуги.

1. Определение измерения дуги
2. Круговая дуга
3. Измерение дуги в зависимости от длины дуги
4. градусов и радианов
5. Формула измерения дуги
6. Как найти длину дуги
7. Как найти длину дуги
8. Определение угла дуги

Круговая дуга

Если мы разрежем вкусную свежую пиццу, мы получим две половинки, каждая из которых представляет собой дугу с размером 180 °. Если мы сделаем три дополнительных разреза только на одной стороне (таким образом, мы разрезаем половину сначала на две четверти, а затем каждую четверть на две восьмых), у нас будет одна сторона пиццы с одной большой дугой 180 °, а другая сторона пицца с четырьмя дугами 45 °, как это:

Половина пиццы, представляющая собой один гигантский кусок, представляет собой большую дугу , поскольку ее размер составляет 180 ° (или более). На другой стороне пиццы есть четыре второстепенных дуги , так как каждая из них имеет размер менее 180 °.

Измерение дуги в зависимости от длины дуги

Дуга — это часть длины окружности, которая находится между двумя точками на окружности. Дуга имеет два измерения:

1. Длина дуги — это расстояние по окружности, измеряемое в тех же единицах, что и радиус, диаметр или полная длина окружности; это будут линейные единицы измерения, например дюймы, см, м, ярды и т. д.
2. Измерение угла дуги , сделанное в центре окружности, частью которой является дуга, измеряется в градусах (или радианах)

Не путайте измерение дуги (длины или угла) с расстоянием по прямой линии хорды , соединяющей две точки дуги на окружности.Длина хорды всегда будет на короче длины дуги.

Градусов и радианов

Чтобы рассчитать величину дуги, вам необходимо понимать, как измеряются углы в градусах и радианах. Угол измеряется в градусах или радианах. Круг измеряет 360 градусов или 2π радиан, тогда как один радиан равен 180 градусам . Таким образом, градусы и радианы связаны следующими уравнениями:

360 ° = 2π радиан

180 ° = π &

Отклонения профиля скорости влияют на производительность расходомера от Cole-Parmer

Закройте глаза и представьте себе мир, в котором все текучие среды, текущие по трубам, являются идеально однородными, не имеющими возмущений или завихрений в потоке потока. Мир, в котором трубы всегда содержат полностью развитый турбулентный поток, а изгибов и препятствий в трубопроводах не существует.

Звучит глупо, правда? Но это гипотетические условия, на которых основана точность расходомера. Если существуют отклонения от этих условий, точность и / или повторяемость ухудшатся. В этой статье будет обсуждаться первая из четырех основных влияющих величин, которые влияют на точность и производительность расходомера: отклонения профиля скорости, неоднородный поток, пульсирующий поток и кавитация.На этом фоне мы посмотрим, как эти влияющие величины влияют на производительность расходомера и что можно сделать, чтобы минимизировать их влияние.

Представьте себе горизонтальную трубу в нескольких футах перед вами примерно на уровне глаз. Если сделать вертикальный разрез в центре трубы, чтобы удалить переднюю половину трубы, можно было бы легко увидеть, как развивается поток жидкости с «приятным поведением».

Рис. 1. Нулевая вязкость жидкости В показанной здесь гипотетической ситуации вязкость жидкости равна нулю, а профиль скорости представляет собой прямую линию.Вертикальный слой жидкости движется вперед со скоростью V.

Вид в поперечном сечении, показанный на рисунке 1, иллюстрирует гипотетическую ситуацию, в которой жидкость имеет нулевую вязкость. В этом примере градиент скорости постоянный и одинаковый по всему поперечному сечению. То есть скорость жидкости у стенок трубы равна скорости жидкости в центре трубы и во всех точках между ними. Однако каждая жидкость имеет некоторую степень вязкости; следовательно, профиль скорости искажается по сравнению с этим «идеальным сценарием».»

Примеры ньютоновских жидкостей включают воду, молоко, сахарные растворы и минеральные масла. Для гомогенных ньютоновских жидкостей могут возникать искажения по ряду причин. Вязкость ньютоновских жидкостей зависит только от температуры, но не от скорости сдвига и времени. . Ток ньютоновской жидкости будет проявлять эффект «прилипания» к стенкам трубы. Фактически, граничные условия, наложенные на неподвижную стенку трубы, требуют, чтобы жидкость в прямом контакте со стенками трубы имела нулевую скорость (или по крайней мере, это то, что предполагается в расчетах в этой статье).Именно это граничное условие искажает профиль скорости ньютоновской жидкости.

Если вектор скорости на стенке трубы равен нулю, максимальная скорость, возникающая в трубе, может быть вычислена математически.

Рис. 2: Пример профиля скорости ньютоновской жидкости Для установившегося потока в трубе радиуса «R», содержащей меньший цилиндрический элемент радиуса «r» жидкости, сила сдвига равна и противоположна силе сдвига. цилиндрический водяной элемент напорный.

Рассмотрим трубу радиуса «R», содержащую меньший цилиндрический элемент жидкости радиуса «r». См. Рисунок 2.

Предполагая, что цилиндрический элемент жидкости движется равномерно по трубе с постоянной скоростью, сила сдвига на стенке трубы равна силе давления жидкости, движущейся через него. Сдвигающая сила, которая прямо пропорциональна градиенту скорости, определяется по формуле:

τ = μ (dv / dy)

где:
τ — поперечная сила или поперечное давление.
dv / dy — градиент скорости (где y — расстояние от стенки трубы).
μ — константа пропорциональности, также называемая динамической вязкостью.

Поскольку давление жидкости можно просто задать как разность давлений в трубе, умноженную на площадь поперечного сечения жидкости, и поскольку сила давления жидкости равна противоположно направленной поперечной силе на стенке трубы, уравнение можно записать:

Сила сдвига стенки = τ (2πr) L = 2πrLμ (dv / dy) = ΔPA = ΔPπr ² = Давление жидкости

где:
r — радиус цилиндрического элемента жидкости.
L — длина цилиндрического жидкостного элемента.
ΔP — перепад давления в трубе.
A — площадь поперечного сечения жидкостного элемента

Решая для τ, мы получаем

τ = ΔPr / 2L

В этом примере более удобно задать силу сдвига как функцию центр трубы вместо стенки трубы. Это легко сделать, переписав силу сдвига как:

τ = -μ (dv / dr) = μ (dv / dy)

Приравнивание этих двух выражений для напряжения сдвига τ дает нам следующее соотношение:

ΔPr / 2L = -μ (dv / dr)

Решение для градиента скорости дает:

dv / dr = -ΔPr / 2μL

Интегрируя это выражение по трубе до радиуса R, скорость (V) как функция радиуса r может быть определена.

V = ΔP / 4 мкл (R ² — r ² )

Теперь математически можно увидеть, что максимальная скорость в трубе происходит в центре трубы, или когда r = 0. На самом деле эти два факта — то, что скорость у стенки трубы равна нулю, а максимальная скорость имеет место в центре трубы — являются граничными условиями, используемыми для определения константы пропорциональности для вышеуказанного интегрирования.

Это уравнение имеет форму параболы. График показывает профиль скорости, показанный на рисунке 3.

Рис. 3: Профиль ламинарного потока для ньютоновской жидкости Скорость равна нулю на стенке трубы и увеличивается параболически с потоком, достигая максимума в центре трубы.

Этот профиль развивается с определенными скоростями для ньютоновских жидкостей и называется ламинарным потоком. Ламинарный поток характеризуется движением жидкости слоями или линиями тока с очень небольшим перемешиванием между этими слоями. Слои жидкости удерживаются от смешивания за счет сил вязкости внутри жидкости.

Ламинарный поток очень хорошо предсказуем. Однако по мере того, как скорость жидкости в трубе увеличивается, силы инерции начинают преодолевать силы вязкости, и образуются небольшие водовороты и колебания жидкости, вызывающие перемешивание слоев жидкости.

Некоторое время жидкость может становиться ламинарной, но водовороты продолжают работать, перемешивая слои жидкости. Это частичное смешивание

Оценка падения давления вдоль трубопроводов

Простейший способ перекачки жидкости в замкнутой системе из точки A в точку B — это трубопровод или труба ( Рис.1 ).

• Рис. 1 — Система потока жидкости (любезно предоставлено AMEC Paragon).

Конструкция трубопровода

Минимальные базовые параметры, которые требуются для проектирования системы трубопроводов, включают, помимо прочего, следующее.

• Характеристики и физические свойства жидкости.
• Требуемый массовый расход (или объем) транспортируемой жидкости.
• Давление, температура и высота в точке А.
• Давление, температура и высота в точке Б.
• Расстояние между точками A и B (или длина, которую должна пройти жидкость) и эквивалентная длина (потери давления), вносимые клапанами и фитингами.

Эти основные параметры необходимы для проектирования системы трубопроводов. Предполагая установившийся поток, существует ряд уравнений, основанных на общем уравнении энергии, которые можно использовать для проектирования системы трубопроводов. Переменные, связанные с жидкостью (т.е. жидкость, газ или многофазный) влияют на поток. Это приводит к выводу и развитию уравнений, применимых к конкретной жидкости. Хотя конструкция трубопроводов и трубопроводов может быть сложной, подавляющее большинство конструктивных проблем, с которыми сталкивается инженер, можно решить с помощью стандартных уравнений потока.

Уравнение Бернулли

Основным уравнением, разработанным для представления стационарного потока жидкости, является уравнение Бернулли, которое предполагает, что полная механическая энергия сохраняется для устойчивого, несжимаемого, невязкого, изотермического потока без теплопередачи или работы.Эти ограничивающие условия могут быть характерны для многих физических систем.

Уравнение указано как
(уравнение 1)
где

Z	=	перепад высот, фут,
п.	=	давление, psi,
ρ	=	Плотность, фунт / фут 3 ,
В	=	скорость, фут / сек,
г	=	гравитационная постоянная, фут / сек 2 ,
и
H L	=	потеря напора, фут.

На рис. 2 представлена ​​упрощенная графическая иллюстрация уравнения Бернулли.

• Рис. 2 — Набросок четырех уравнений Бернулли (любезно предоставлено AMEC Paragon).

Уравнение Дарси дополнительно выражает потерю напора как
(уравнение 2)
и
(уравнение 3)
где

H L	=	потеря напора, фут,
из	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
л	=	длина трубы, фут,
D	=	диаметр трубы, фут,
В	=	скорость, фут / сек,
г	=	гравитационная постоянная фут / сек 2 ,
Δ П	=	перепад давления, psi,
ρ	=	Плотность, фунт / фут 3 ,
и
д	=	внутренний диаметр трубы, дюйм.

Число Рейнольдса и коэффициент трения Муди

Число Рейнольдса — это безразмерный параметр, который полезен для характеристики степени турбулентности в режиме потока и необходим для определения коэффициента трения Муди. Он выражается как
(уравнение 4)
, где

Вязкость

ρ	=	Плотность, фунт / фут 3 ,
D	=	внутренний диаметр трубы, фут,
В	=	скорость потока, фут / сек,
и
мкм	=	, фунт / фут-сек.

Число Рейнольдса для жидкостей может быть выражено как
(уравнение 5)
где

мкм	=	вязкость, сП,
д	=	внутренний диаметр трубы, дюйм,
SG	=	удельный вес жидкости по отношению к воде (вода = 1),
Q л	=	Расход жидкости, B / D,
и
В	=	скорость, фут / сек.

Число Рейнольдса для газов может быть выражено как
(уравнение 6)
где

мкм	=	вязкость, сП,
д	=	внутренний диаметр трубы, дюйм,
S	=	удельный вес газа при стандартных условиях относительно воздуха (молекулярный вес, деленный на 29),
и
Q г	=	Расход газа, млн.куб. Фут / сут.

Коэффициент трения Муди, f , выраженный в предыдущих уравнениях, является функцией числа Рейнольдса и шероховатости внутренней поверхности трубы и задается как Рис. 3 . На коэффициент трения Moody влияет характеристика потока в трубе. Для ламинарного потока, где Re <2000, протекающая жидкость перемешивается слабо, а скорость потока параболическая; Коэффициент трения Moody выражается как f = 64 / Re.Для турбулентного потока, где Re> 4000, происходит полное перемешивание потока, и скорость потока имеет однородный профиль; f зависит от Re и относительной шероховатости (/ D ). Относительная шероховатость — это отношение абсолютной шероховатости, Є, показателя поверхностных дефектов к внутреннему диаметру трубы, D . В таблице 9.1 перечислены абсолютные шероховатости для нескольких типов материалов труб.

• Рис. 3 — Таблица коэффициента трения (любезно предоставлено AMEC Paragon).

Если вязкость жидкости неизвестна, , фиг. 4, , может использоваться для вязкости сырой нефти, , фиг. 5, , для эффективной вязкости смесей сырая нефть / вода, и , фиг. вязкость природного газа. При использовании некоторых из этих цифр необходимо использовать соотношение между вязкостью в сантистоксах и вязкостью в сантипуазах
(уравнение 7)
где

γ	=	кинематическая вязкость, сантистокс,
ϕ	=	абсолютная вязкость, сП,
и
SG	=	удельный вес.

• Рис. 4 — Стандартные графики вязкости / температуры для жидких нефтепродуктов (любезно предоставлены ASTM).

• Рис. 5 — Эффективная вязкость смеси масло / вода (любезно предоставлено AMEC Paragon).

• Рис. 6 — Вязкость углеводородного газа в зависимости от температуры (любезно предоставлено Western Supply Co.).

Падение давления для потока жидкости

Общее уравнение

Ур.3 можно выразить через внутренний диаметр трубы (ID), как указано ниже.
(уравнение 8)
где

д	=	внутренний диаметр трубы, дюйм,
из	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
л	=	длина трубы, фут,
Q л	=	Расход жидкости, B / D,
SG	=	удельный вес жидкости по отношению к воде,
и
Δ П	=	Падение давления, фунт / кв. Дюйм (полное падение давления).

Уравнение Хазена Вильямса

Уравнение Хазена-Вильямса, которое применимо только для воды в турбулентном потоке при 60 ° F, выражает потерю напора как
(уравнение 9)
где

H L	=	потеря напора из-за трения, фут,
л	=	длина трубы, фут,
С	=	коэффициент трения постоянный, безразмерный ( таблица 2 ),
д	=	внутренний диаметр трубы, дюйм.,
Q л	=	Расход жидкости, B / D,
и
галлонов в минуту	=	Расход жидкости, гал / мин.

Падение давления можно рассчитать по
(уравнение 10)

Падение давления для потока газа

Общее уравнение

Общее уравнение для расчета расхода газа указано как
(Ур.11)
где

w	=	расход, фунт / сек,
г	=	ускорение свободного падения, 32,2 фут / сек 2 ,
А	=	Площадь поперечного сечения трубы, фут 2 ,
V 1 ‘	=	удельный объем газа на входе, фут 3 / фунт-метр,
из	=	коэффициент трения, безразмерный,
л	=	длина, фут,
D	=	диаметр трубы, фут,
п 1	=	давление на входе, psia,
и
п. 2	=	Давление на выходе, фунт / кв.

Допущения: работа не выполняется, установившийся поток и f = постоянный как функция длины.

Упрощенное уравнение

Для практических целей трубопровода Ур. 11 можно упростить до
(уравнение 12)
, где

п. 1	=	давление на входе, psia,
п. 2	=	давление на выходе, psia,
S	=	удельный вес газа,
Q г	=	Расход газа, млн куб. Футов / сут,
Z	=	Коэффициент сжимаемости газа, безразмерный,
т	=	температура протока, ° Р,
из	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
д	=	ID трубы, дюйм.,
и
л	=	длина, фут.

Коэффициент сжимаемости Z для природного газа можно найти в рис. 7 .

• Рис. 7 — Сжимаемость низкомолекулярных природных газов (любезно предоставлено Natl. Gas Processors Suppliers Assn.).

Для расчета расхода газа в трубопроводах можно использовать три упрощенных производных уравнения:

• Уравнение Веймута
• Уравнение Панхандла
• Уравнение Шпицгласа

Все три эффективны, но точность и применимость каждого уравнения попадают в определенные диапазоны расхода и диаметра трубы.Далее формулируются уравнения.

Уравнение Веймута

Это уравнение используется для потоков с высоким числом Рейнольдса, где коэффициент трения Муди является просто функцией относительной шероховатости.
(уравнение 13)
где

Q г	=	Расход газа, млн. Куб. Футов / сут,
д	=	внутренний диаметр трубы, дюйм,
п 1	=	давление на входе, psia,
п. 2	=	давление на выходе, psia,
л	=	длина, фут,
Т 1	=	Температура газа на входе, ° Р,
S	=	удельный вес газа,
и
Z	=	Коэффициент сжимаемости газа, безразмерный.

Уравнение Panhandle

Это уравнение используется для потоков с умеренным числом Рейнольдса, где коэффициент трения Муди не зависит от относительной шероховатости и является функцией числа Рейнольдса в отрицательной степени.
(уравнение 14)
где

КПД

E	=	(новая труба: 1,0; хорошие условия эксплуатации: 0,95; средние условия эксплуатации: 0,85),
Q г	=	Расход газа, млн. Куб. Футов / сут,
д	=	ID трубы, дюйм.,
п 1	=	давление на входе, psia,
п. 2	=	давление на выходе, psia,
Д м	=	длина, мили,
Т 1	=	Температура газа на входе, ° Р,
S	=	удельный вес газа,
и
Z	=	Коэффициент сжимаемости газа, безразмерный.

Уравнение шпицгласа

(уравнение 15)
где

Q г	=	Расход газа, млн. Куб. Футов / сут,
Δ h W	=	потеря давления, дюймы водяного столба,
и
д	=	ID трубы, дюйм.

Допущения:

из	=	(1+ 3,6 / д + 0,03 г) (1/100),
т	=	520 ° R,
п 1	=	15 фунтов / кв. Дюйм,
Z	=	1.0,
и
Δ П	=	<10% от P 1.

Применение формул

Как обсуждалось ранее, существуют определенные условия, при которых различные формулы более применимы. Далее дается общее руководство по применению формул.

Упрощенная формула газа

Эта формула рекомендуется для большинства приложений общего использования.

Уравнение Веймута

Уравнение Веймута рекомендуется для труб меньшего диаметра (обычно 12 дюймов.и менее). Он также рекомендуется для сегментов меньшей длины (<20 миль) в производственных батареях и для ответвлений сборных линий, приложений среднего и высокого давления (от +/– 100 фунтов на кв. Дюйм до> 1000 фунтов на кв. Дюйм) и высоких чисел Рейнольдса.

Уравнение Panhandle

Это уравнение рекомендуется для труб большего диаметра (12 дюймов и больше). Он также рекомендуется для протяженных участков трубопровода (> 20 миль), таких как магистральные газопроводы, и для умеренных чисел Рейнольдса.

Уравнение шпицгласа

Уравнение Spitzglass рекомендуется для вентиляционных линий низкого давления диаметром <12 дюймов (Δ P <10% от P ₁ ).

Инженер-нефтяник обнаружит, что общее уравнение газа и уравнение Веймута очень полезны. Уравнение Веймута идеально подходит для проектирования ответвлений и магистральных трубопроводов в промысловых системах сбора газа.

Многофазный поток

Режимы потока

Жидкость из ствола скважины в первую часть производственного оборудования (сепаратор) обычно представляет собой двухфазный поток жидкость / газ.

Характеристики горизонтальных многофазных режимов потока показаны на Рис. 8 . Их можно описать следующим образом:

• Пузырьки: Возникает при очень низком соотношении газ / жидкость, когда газ образует пузырьки, поднимающиеся к верху трубы.
• Пробка: Возникает при более высоком соотношении газ / жидкость, когда пузырьки газа образуют пробки среднего размера.
• Стратифицированный: По мере увеличения соотношения газ / жидкость пробки становятся длиннее, пока газ и жидкость не потекут в отдельные слои.
• Волнистый: По мере дальнейшего увеличения соотношения газ / жидкость энергия текущего газового потока вызывает волны в текущей жидкости.
• Пробка: Поскольку соотношение газ / жидкость продолжает увеличиваться, высота волны жидкости увеличивается до тех пор, пока гребни не соприкасаются с верхом трубы, создавая пробки жидкости.
• Распылитель: При очень высоких соотношениях газ / жидкость жидкость диспергируется в потоке газа.

• Фиг.8 — Двухфазный поток в горизонтальном потоке (любезно предоставлен AMEC Paragon).

Рис. 9 ^[1] показывает различные режимы потока, которые можно ожидать при горизонтальном потоке, в зависимости от приведенных скоростей потока газа и жидкости. Поверхностная скорость — это скорость, которая существовала бы, если бы другая фаза отсутствовала.

• Рис. 9 — Карта горизонтального многофазного потока (по Гриффиту). ^[1]

Многофазный поток в вертикальной и наклонной трубе ведет себя несколько иначе, чем многофазный поток в горизонтальной трубе.Характеристики режимов вертикального течения показаны на Рис. 10 и описаны далее.

• Рис. 10 — Схема двухфазного потока в вертикальном потоке (любезно предоставлено AMEC Paragon).

Пузырь

Если соотношение газ / жидкость небольшое, газ присутствует в жидкости в виде маленьких случайно распределенных пузырьков переменного диаметра. Жидкость движется с довольно равномерной скоростью, в то время как пузырьки движутся вверх через жидкость с разными скоростями, которые определяются размером пузырьков.За исключением общей плотности композитной жидкости, пузырьки мало влияют на градиент давления.

Пробковый поток

По мере увеличения соотношения газ / жидкость высота волны жидкости увеличивается до тех пор, пока гребни не соприкасаются с верхней частью трубы, создавая пробки жидкости.

Переходный поток

Текучая среда переходит из непрерывной жидкой фазы в непрерывную газовую фазу. Жидкие пробки практически исчезают и уносятся в газовую фазу.Влияние жидкости по-прежнему значимо, но преобладает влияние газовой фазы.

Кольцевой поток тумана

Газовая фаза является непрерывной, и основная часть жидкости увлекается газом. Жидкость смачивает стенку трубы, но влияние жидкости минимально, поскольку газовая фаза становится контролирующим фактором. Рис. 11 ^[2] показывает различные режимы потока, которые можно ожидать при вертикальном потоке, в зависимости от приведенных скоростей потока газа и жидкости.

• Рис. 11 — Карта вертикального многофазного потока (по Taitel et al. ). ^[2]

Двухфазный перепад давления

Расчет перепада давления в двухфазном потоке очень сложен и основан на эмпирических соотношениях для учета фазовых изменений, которые происходят из-за изменений давления и температуры вдоль потока, относительных скоростей фаз и сложных эффектов возвышения. изменения. Таблица 3 перечисляет несколько коммерческих программ, которые доступны для моделирования перепада давления. Поскольку все они в какой-то степени основаны на эмпирических отношениях, их точность ограничена наборами данных, на основе которых были построены отношения. Нет ничего необычного в том, что измеренные перепады давления в поле отличаются на ± 20% от рассчитанных по любой из этих моделей.

Упрощенная аппроксимация падения давления на трение для двухфазного потока

Ур.16 обеспечивает приближенное решение для потери давления на трение в задачах двухфазного потока, которое соответствует заявленным допущениям.
(уравнение 16)
где

Δ П	=	Падение давления на трение, psi,
из	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
л	=	длина, фут,
Вт	=	расход смеси, фунт / час,
ρ M	=	Плотность смеси, фунт / фут 3 ,
и
д	=	ID трубы, дюйм.

Формула скорости потока смеси:
(уравнение 17)
где

Q г	=	Расход газа, млн. Куб. Футов / сут,
Q L	=	Расход жидкости, B / D,
S	=	удельный вес газа при стандартных условиях, фунт / фут 3 (воздух = 1),
и
SG	=	удельный вес жидкости по отношению к воде, фунт / фут 3 .

Плотность смеси определяется по формуле
(уравнение 18)
где

п.	=	рабочее давление, psia,
R	=	Соотношение газ / жидкость, футы 3 / баррель,
т	=	рабочая температура, ° Р,
SG	=	удельный вес жидкости по отношению к воде, фунт / фут 3 ,
S	=	удельный вес газа при стандартных условиях, фунт / фут 3 (воздух = 1),
и
Z	=	Коэффициент сжимаемости газа, безразмерный.

Формула применима, если выполняются следующие условия:

• Δ P меньше 10% входного давления.
• Пузырь или туман существует.
• Нет перепадов высот.
• Нет необратимой передачи энергии между фазами.

Падение давления из-за изменения высоты

Есть несколько примечательных характеристик, связанных с падением давления из-за перепадов высоты в двухфазном потоке.Характеристики потока, связанные с изменениями высоты, включают:

• В нисходящих линиях поток становится расслоенным, поскольку жидкость течет быстрее, чем газ.
• Глубина жидкого слоя подстраивается под статический напор и равна падению давления на трение.
• В нисходящей линии нет восстановления давления.
• При низком расходе газа / жидкости поток на участках подъема может быть «полным» жидкостью при малых расходах. Таким образом, при малых расходах полное падение давления представляет собой сумму падений давления для всех подъемов.
• При увеличении расхода газа общий перепад давления может уменьшиться, поскольку жидкость удаляется с участков подъема.

Падение давления при низких расходах, связанное с изменением высоты подъема, может быть аппроксимировано уравнением Eq. 19 .
(уравнение 19)
где

Δ P Z	=	Падение давления из-за увеличения высоты в сегменте, фунт / кв.
SG	=	удельный вес жидкости в сегменте относительно воды,
и
Δ Z	=	увеличение высоты сегмента, фут.

Общее падение давления можно затем приблизительно рассчитать как сумму падений давления для каждого участка подъема.

Падение давления из-за клапанов и фитингов

Одним из наиболее важных параметров, влияющих на падение давления в трубопроводных системах, является потеря давления в фитингах и клапанах, встроенных в систему. Для трубопроводных систем на производственных объектах падение давления через арматуру и клапаны может быть намного больше, чем на прямом участке самой трубы.В протяженных трубопроводных системах падение давления через арматуру и клапаны часто можно не учитывать.

Коэффициенты сопротивления

Потери напора в клапанах и фитингах могут быть рассчитаны с коэффициентами сопротивления как
(уравнение 20)
где

H L	=	потеря напора, фут,
K r	=	коэффициент сопротивления, безразмерный,
D	=	Внутренний диаметр трубы, фут,
и
В	=	скорость, фут / сек.

Общая потеря напора представляет собой сумму всех K _r V ² /2 g .

Коэффициенты сопротивления K _r для отдельных клапанов и фитингов можно найти в табличной форме в ряде отраслевых публикаций. Большинство производителей публикуют табличные данные для всех размеров и конфигураций своей продукции. Одним из лучших источников данных является документ Crane Flow of Fluids , технический документ №410. ^[3] Ассоциация поставщиков переработчиков природного газа. (NGPSA) Engineering Data Book ^[4] и Ingersoll-Rand Cameron Hydraulic Data Book ^[5] также являются хорошими источниками справочной информации. Некоторые примеры коэффициентов сопротивления приведены в Таблицах 4 и 5 .

Коэффициенты расхода

Коэффициент потока для жидкостей, C _V , определяется экспериментально для каждого клапана или фитинга как расход воды в галлонах / мин при 60 ° F для перепада давления через фитинг на 1 фунт / кв. Дюйм.Взаимосвязь между коэффициентами расхода и сопротивления может быть выражена как
(уравнение 21)
В любом фитинге или клапане с известным C _V падение давления может быть рассчитано для различных условий потока и жидкости. свойства с Eq. 22 .
(уравнение 22)
где

Q L	=	Расход жидкости, B / D,
и
SG	=	плотность жидкости относительно воды.

Опять же, CV публикуется для большинства клапанов и фитингов, и его можно найти в Crane Flow of Fluids, ^[3] Engineering Data Book, ^[4] Cameron Hydraulic Data Book, ^[5] , а также технические данные производителя.

Эквивалентная длина

Потери напора, связанные с клапанами и фитингами, также можно рассчитать, рассматривая эквивалентные «длины» сегментов трубы для каждого клапана и фитинга. Другими словами, рассчитанная потеря напора, вызванная прохождением жидкости через задвижку, выражается как дополнительная длина трубы, которая добавляется к фактической длине трубы при расчете падения давления.

Все эквивалентные длины, обусловленные клапанами и фитингами в пределах сегмента трубы, должны быть сложены вместе для вычисления падения давления для сегмента трубы. Эквивалентная длина L _e может быть определена из коэффициента сопротивления K _r и коэффициента расхода C _V , используя следующие формулы.
(уравнение 23)

(уравнение 24)
и
(уравнение.25)
где

К r	=	коэффициент сопротивления, безразмерный,
D	=	диаметр трубы, фут,
из	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
д	=	ID трубы, дюйм.,
и
C V	=	Коэффициент расхода жидкостей, безразмерный.

В таблице 6 показаны эквивалентные длины труб для различных клапанов и фитингов для ряда стандартных размеров труб.

Номенклатура

Вязкость

Z	=	перепад высот, фут,
п.	=	давление, psi,
ρ	=	Плотность, фунт / фут 3 ,
В	=	скорость, фут / сек,
г	=	гравитационная постоянная, фут / сек 2 ,
H L	=	потеря напора, фут.
из	=	Коэффициент трения по Муди, безразмерный,
л	=	длина трубы, фут,
D	=	диаметр трубы, фут,
Δ П	=	перепад давления, psi,
мкм	=	, фунт / фут-сек.
SG	=	удельный вес жидкости по отношению к воде (вода = 1),
Q л	=	Расход жидкости, B / D,
S	=	удельный вес газа при стандартных условиях относительно воздуха (молекулярный вес, деленный на 29),
Q г	=	Расход газа, млн.куб. Фут / сут.
γ	=	кинематическая вязкость, сантистокс,
ϕ	=	абсолютная вязкость, сП
Q л	=	Расход жидкости, B / D,
w	=	расход, фунт / с
п 1	=	давление на входе, фунт / кв. Дюйм
п. 2	=	Давление на выходе, фунт / кв.
Δ h W	=	потеря давления, дюймы водяного столба,
Вт	=	расход смеси, фунт / час,
ρ M	=	Плотность смеси, фунт / фут 3
П	=	рабочее давление, psia,
R	=	Соотношение газ / жидкость, футы 3 / баррель,
т	=	рабочая температура, ° Р,
Δ P Z	=	Падение давления из-за увеличения высоты в сегменте, фунт / кв.
Δ Z	=	увеличение высоты сегмента, фут.
H L	=	потеря напора, фут,
K r	=	коэффициент сопротивления, безразмерный
C V	=	Коэффициент расхода жидкостей, безразмерный.
K r	=	коэффициент сопротивления, безразмерный,

Ссылки

1. ↑ ^{1.0 1,1} Гриффит П. 1984. Многофазный поток в трубах. J Pet Technol 36 (3): 361-367. SPE-12895-PA. http://dx.doi.org/10.2118/12895-PA.
2. ↑ ^{2,0 2,1} Тайтель, Ю., Борнеа, Д., и Дуклер, А.Э. 1980. Моделирование переходов режимов течения для установившегося восходящего потока газа и жидкости в вертикальных трубах. Айше Дж. 26 (3): 345-354. http://dx.doi.org/10.1002/aic.6

304.

3. ↑ ^{3,0 3,1} Крановый поток жидкостей, Технический документ № 410.1976 г. Нью-Йорк: Crane Manufacturing Co.
4. ↑ ^{4,0 4,1} Технические данные, девятое издание. 1972. Талса, Оклахома: Ассоциация поставщиков переработчиков природного газа.
5. ↑ ^{5,0 5,1} Westway, C.R. and Loomis, A.W. изд. 1979. Cameron Hydraulic Data Book, шестнадцатое издание. Озеро Вудклифф, Нью-Джерси: Ингерсолл-Рэнд.

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел для предоставления ссылок на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Трубопроводы и трубопроводные системы

Трубопроводы

Очистка трубопровода

Соображения и стандарты проектирования трубопроводов

PEH: Трубопроводы и трубопроводы

.