Jak se určují tlakové ztráty pro místní odpor?

Chcete-li přidat odpor se známým poklesem tlaku a/nebo teploty, klikněte na tlačítko Přidat zařízení na panelu Prvky a vyberte typ zařízení Odpor (nebo použijte odpovídající položku nabídky Vložit — Odpor — Zařízení). Nový prvek se do stromu projektu přidá za aktuálně vybraný objekt. Chcete-li tedy přidat nový prvek za existující prvek, vyberte jej ve stromu projektu nebo v diagramu a přidejte novou sekci. Pokud potřebujete přidat nový prvek na začátek větve, vyberte větev ve stromu projektu a přidejte novou sekci.

Odpor se známým poklesem tlaku a/nebo teploty se používá k modelování široké škály prvků potrubního systému (nejčastěji různých zařízení, jako jsou výměníky tepla, filtry atd.), u kterých jsou poklesy tlaku a/nebo změny teploty produktu, ke kterým na nich dochází, explicitně známy nebo je lze nalézt v referenční literatuře/datových listech.

Po přidání odporu se známou tlakovou ztrátou a/nebo teplotou se jeho charakteristiky zobrazí v okně parametrů objektu.

• název — ve výchozím nastavení se název libovolného odporu shoduje s jeho typem, ale v případě potřeby lze název v tomto poli změnit. Při změně typu odporu (při výběru různých typů zařízení) se jeho název také změní, ale pouze pokud nebyl dříve ručně změněn na jiný. Zadejte název, který chcete pro tento prvek vidět v reportech s výsledky výpočtu. Chcete-li zobrazit název prvku potrubí v diagramu, klikněte na odpovídající tlačítko napravo od jeho názvu;
• diferenční tlak — toto pole určuje rozdíl mezi vstupním tlakem a výstupním tlakem daného prvku. Upozorňujeme, že tento rozdíl může být buď kladný , což je interpretováno jako tlaková ztráta na prvku, nebo záporný , což odpovídá zvýšení tlaku na tomto prvku. Prvek „Odpor se známým tlakovým a/nebo teplotním rozdílem“ lze tedy použít k modelování nejen samotných odporů, ale také čerpadel, kompresorů a dalších zařízení, která zvyšují tlak čerpaného média (zadáním jejich tlaku se znaménkem mínus jako tlakového rozdílu). Je však důležité si uvědomit, že tento způsob nastavení je vhodný pouze v případech, kdy je provozní bod čerpadla/kompresoru předem znám (například průtok čerpadlem je regulován nějakým regulačním zařízením) nebo kdy tlak nezávisí nebo slabě závisí na průtoku čerpaného média. Pokud není provozní bod čerpadla znám, je pro jeho určení a správné modelování provozu tohoto čerpadla nutné použít prvek čerpadla, pro který je třeba zadat charakteristiku průtok-tlak;
• teplotní rozdíl/teplota za zařízením – toto pole určuje v závislosti na zvolené poloze přepínače rozdíl mezi teplotou průtoku na vstupu a teplotou na výstupu daného prvku nebo teplotou průtoku na výstupu daného prvku. Analogicky s tlakovým rozdílem odpovídá kladný teplotní rozdíl na prvku ochlazování produktu, záporný – ohřevu.

Všimněte si, že pro odpor se známým poklesem tlaku a/nebo poklesem teploty není nutné specifikovat jak pokles tlaku, tak i pokles teploty. Pokud se daný odpor použije k modelování zařízení, kde se mění teplota produktu, ale tlakové ztráty na něm jsou zanedbatelné, pak lze specifikovat pouze pokles teploty a pokles tlaku ponechat roven nule. Naopak, pokud v zařízení dochází ke ztrátám tlaku a změnu teploty lze zanedbat, pak se specifikuje pokles tlaku a pokles teploty se ponechá roven nule.

• množství — tento parametr se obvykle nepoužívá pro odpory se známými charakteristikami. Používá se pro jiné prvky potrubí (například pro armatury) při modelování několika identických prvků. V tomto případě můžete do tohoto pole zadat počet těchto prvků a při výpočtu se hydraulické odpory na tomto prvku vynásobí zadanou hodnotou. Pro odpory se známou tlakovou ztrátou nemá smysl zadávat „N odporů x M kilopascalů“, protože pro něj můžete jednoduše zadat celkovou tlakovou ztrátu N * M.

V případě výpočtu kapalného produktu, pro který byla zvolena explicitní specifikace vlastností, ale zároveň nebyla specifikována tabulka závislosti vlastností na teplotě, bude pro odpor se známým poklesem tlaku a/nebo teplotou nutné v odpovídajících polích specifikovat také vlastnosti produktu (hustotu a viskozitu) za tímto odporem. Pro jiné metody specifikace produktu to není vyžadováno.

Je třeba poznamenat, že z hydraulického hlediska jsou odpory se známými charakteristikami považovány za „bodové“ (nebo „koncentrované“) odpory, které nemají žádnou délku/šířku/výšku. Pokud je tedy nutné v diagramu zohlednit rozměry daného prvku, lze jej modelovat jako úsek potrubí s odpovídající délkou a orientací v prostoru. To však dává smysl pouze v případech, kdy:

• odpor má velkou délku, kvůli které vznikají značné ztráty třením (nezohledněné v samotné hodnotě odporu), které nelze zanedbat;
• odpor se nachází ve svislé nebo nakloněné rovině vzhledem k svislici – v tomto případě je důležité zohlednit hydrostatický tlakový rozdíl, který na něm vzniká (opět, pokud již není zohledněn v samotné hodnotě odporu);
• odpor je v uzavřeném obvodu (aby obvod vypadal „hezky“, bez přerušení).

V ostatních případech se rozměry odporů se známými parametry obvykle zanedbávají.

Poznámka: Je třeba si uvědomit, že hydraulický odpor téměř jakéhokoli zařízení/prvku potrubí (s vzácnými výjimkami) závisí na rychlosti produktu, který jím prochází (a v důsledku toho na průtoku produktu). Proto při specifikaci odporu se známým tlakovým spádem se nejprve ujistěte, že vámi zadaný tlakový spád odpovídá podmínkám (průtok a parametry produktu), které jsou v tomto potrubí modelovány. Není neobvyklé, že v datovém listu například výměníku tepla je specifikován určitý „nominální“ tlakový spád, ke kterému dochází při průchodu „standardní“ kapaliny (obvykle vody) tímto výměníkem tepla s určitým nominálním průtokem. Je důležité si uvědomit, že při čerpání produktu s jinými vlastnostmi (například ne vody, ale jiného produktu nebo produktu s jinou teplotou) a/nebo s jiným průtokem bude tlakový spád na tomto výměníku tepla zcela odlišný. Proto bude nesprávné specifikovat „pasový“ tlakový spád pro modelování tohoto zařízení.

Kromě toho by se prvek » Odpor se známou tlakovou ztrátou. » měl používat pouze v těch větvích potrubí, ve kterých je průtok produktu ve výpočtu známou hodnotou (například v potrubí je instalován regulační ventil, který udržuje daný průtok v této větvi, nebo je tato větev počáteční/koncovou vetvou potrubí a jako okrajová podmínka pro ni je zadán známý průtok produktu). Pokud jsou okrajové podmínky pro hydraulický výpočet zadány tak, že průtok v této větvi je neznámý (například se jedná o mezilehlou větev potrubí nebo je zadán tlak v počátečním/koncovém uzlu této větve), pak se důrazně nedoporučuje používat » Odpor se známou tlakovou ztrátou. » v takové větvi, protože tlaková ztráta zadaná v tomto prvku bude ve výpočtu považována za konstantní (tj. stejnou bez ohledu na to, jaký průtok je v této větvi stanoven). A to vůbec neodpovídá chování reálného zařízení (modelovaného pomocí tohoto prvku), jehož tlaková ztráta bude při různých průtocích odlišná. A v nejlepším případě to může vést k významné chybě výpočtu, v nejhorším případě k problémům s konvergencí výpočtu. Druhý je typický zejména pro případy zadání „nefyzikální“ hodnoty tlakové ztráty napříč prvkem – například pokud je prvek zadán s tlakovou ztrátou, která může nastat pouze při velmi, velmi vysokých průtocích, což v této větvi být nemůže (takové případy jsou zde podrobněji diskutovány). Proto se v takových případech (když průtok tímto prvkem není fixní) doporučuje použít prvek „Odpor se známým koeficientem odporu“ namísto „Odpor se známým tlakovým poklesem“. Hodnotu lokálního koeficientu odporu simulovaného zařízení/aparátu lze buď nalézt v referenční literatuře/pasu pro toto zařízení/aparát, nebo ji vypočítat z tlakové ztráty pomocí známého Weisbachova vzorce Δp=ζρw 2/2, kde ρ a w jsou hustota a rychlost produktu, Δp je tlaková ztráta, ζ je lokální koeficient odporu.

Pokud se k modelování čerpadla použije odpor se známým tlakovým spádem a/nebo teplotním rozdílem (tj. je zadán tlakový spád odpovídající dopravnímu tlaku čerpadla se znaménkem mínus), pak po provedení výpočtu potrubí lze spustit výběr čerpadla vhodného pro dané čerpací podmínky pomocí programu Spaix.

K tomu je nutné provést výpočet (izotermický nebo tepelný) potrubí, po kterém se v okně Parametry objektu pro tento odpor zobrazí tlačítko „Výběr čerpadla dle Spaixu. “, po kliknutí na které se spustí aplikace „Spaix 4 Pumps“ (pokud je v počítači nainstalována) pro výběr čerpadla. Veškeré informace potřebné pro výběr čerpadla (požadovaný tlak, průtok, vlastnosti čerpaného produktu atd.) se automaticky přenesou do Spaixu:

V systému Spaix bude muset uživatel vybrat výrobce a preferovaný typ čerpadla, načež se kliknutím na tlačítko Další zobrazí všechna vhodná čerpadla tohoto typu. Pokud v této kategorii nejsou žádná vhodná čerpadla pro dané podmínky, Spaix vás o tom bude informovat v příslušném okně (v tomto případě klikněte na tlačítko Další pro návrat k výběru výrobce a typu čerpadla):

Pokud jsou k dispozici vhodná čerpadla, zobrazí se jejich seznam se základními charakteristikami v příslušném okně:

Zde je třeba vybrat požadované čerpadlo a v případě potřeby upravit jeho konfigurační parametry. Po potvrzení výběru čerpadla ve Spaixu budou jeho parametry (charakteristiky průtoku, tlaku a kavitace, hranice provozní zóny, výrobce čerpadla atd.) přeneseny do hydraulického systému. Tento odpor se známou tlakovou ztrátou bude převeden na typ čerpadla a potrubí bude přepočítáno s vybraným čerpadlem. Chcete-li zrušit výběr čerpadla a vrátit se k původnímu odporu s danou tlakovou ztrátou, použijte příkaz Zrušit v nabídce Upravit nebo v panelu úprav.

Podrobnější informace o fungování systému Spaix 4 Pumps naleznete v dokumentaci/nápovědě k tomuto softwarovému systému.