Drukval Berekenen in Hydraulische Fittings: Een Praktische Gids

In een recente vloeistoftechniek webinar, terwijl ik presenteerde over Selecteren & Maten van de Juiste Fitting, werd ik een vraag gesteld door een deelnemer waar ik geen goed antwoord op had. Naar het laatste deel van de webinar, had ik besproken drukval door fittings. Zorgen dat u een gezond, onbelemmerd pad voor hydraulische vloeistof biedt om te stromen, bespaart cruciale energie voor nuttig werk, in plaats van alleen moleculen te duwen. Het overmatige gebruik van t-stukken, bochten en adapters creëert drukval, dus zulke fittings moeten, indien mogelijk, vermeden worden.

Ik had de factoren voor drukval door een fitting uitgelegd; diameter, stroomsnelheid, buigradius, oppervlakteafwerking en Reynolds Getal. Natuurlijk weten de meeste van u dat er een directe relatie is tussen geleider diameter, stroomsnelheid en drukval. Hoe hoger de stroomsnelheid of kleiner de fitting, hoe hoger de drukval. Het moet genoteerd worden dat drukval exponentieel toeneemt als diameter afneemt … dat is hoeveel fittingmaat energieverlies beïnvloedt.

Minder overwogen, buigradius is hoe strak vloeistof gedwongen wordt om richting te veranderen in een buis, slang of fitting. In de afbeelding, worden twee 90-graden bochten vergeleken. Eén fitting's internals transitie soepel zijn radius met weinig drama, wat stroom dichter bij laminair houdt, wat excessieve terugdruk voorkomt. De andere gesmeedde en gemachineerde bocht fitting verandert het vloeistofpad meer streng, wat terugdruk creëert omdat olie energie verliest bij richtingverandering.

Beeld u in, het extreme waterslide in uw lokale pretpark … u weet wel, de met de vallende deur en vijftig voet daling? De glijdeur opent en laat u recht naar beneden vallen voor tien voeten voordat uw billen de glijbaan raken om uw richting van verticaal naar horizontaal te beginnen veranderen, en met verrassende gemak en snelheid, wordt uw daling veilig beheerd. Stel u nu voor de valdeur opent, en u valt twintig voet en landt met een klap. Voor u is een donkere tunnel. Echter, u heeft al uw voorwaartse momentum verloren, en pas wanneer meer lichamen gedropt worden om u de tunnel te dwingen, is uw energie verloren.

Mijn voorbeeld is extreem, maar niet minder belangrijk. Het kost energie om een 90° hoek te nemen, en het concept is niet verloren in vloeistoftechniek. De combinatie van de buigradius en de gladheid van de wanden van de geleider dragen bij aan het Reynolds Getal, wat slechts een dimensieloze beschrijving is afhankelijk van andere dingen zoals viscositeit. Het Reynolds Getal is gedefinieerd met het volgende, wat ik niet verwacht dat u berekent of uit het hoofd leert, maar kijk eens naar de factoren:

waarbij
DH is de hydraulische diameter van de pijp (de binnendiameter als de pijp circulair is) (m),
Q is de volumetrische stroomsnelheid (m3/s),
A is de dwarsdoorsnede van de pijp (m2),
u is de gemiddelde snelheid van de vloeistof (m/s),
μ (mu) is de dynamische viscositeit van de vloeistof
ν (nu) is de kinematische viscositeit
ρ is de dichtheid van de vloeistof (kg/m3)

Ik toon u de vergelijking alleen om de complicatie ervan aan te wijzen voor alledaags gebruik in het begrijpen van drukval door de fittings die u kiest voor uw hydraulisch systeem. Er moet een betere manier zijn, en dat is waar de deelnemer waar ik eerder over sprak, in het plaatje komt. Ze hadden me gevraagd of fabrikanten drukval publiceren voor de fittings die ze verkopen – en ik kon die vraag niet beantwoorden. Ik had zeker nooit zulke drukvalcijfers gepubliceerd gezien in enige catalogus, maar ik zei dat ik het zou onderzoeken.

Na uitgebreid onderzoek, kwam ik met … niets. Nou, bijna niets als het niet was voor Gates. Gates heeft een calculator op hun website (hier te vinden) die u in staat stelt parameters op te geven inclusief stroomsnelheid, slangdiameter en lengte, vloeistofeigenschappen en dan het aantal fittings en adapters. Het laat u kiezen tussen bochten, adapters en t-stukken, of zelfs rechte koppelingen. In twee tests, koos ik ½ in. slang, 12 gpm en standaard hydraulische vloeistofeigenschappen. Een test had geen fittings en de andere ongeveer een dozijn t-stukken en bochten. De tweede test resulteerde in een toegevoegde 200 psi drukval door mijn systeem.

Dus hoewel niet de fitting-voor-fitting lijst van drukval wat het gemakkelijk en duidelijk zou maken welke te kiezen, is het een geweldig instrument om uw huidige systeem te benchmarken en te zien waar u de efficiëntie kunt verbeteren.zelfs door met de calculator te spelen, kunt u inschatten hoe dramatisch fittings, bochten en t-stukken energie reduceren via terugdruk. Er zijn vloeistofdynamica modelleer software pakketten beschikbaar, met name voor bestaande CAD programma's, maar deze zijn duur om te kopen en licentiëren. Als u een simpele en herhaalbare manier wilt om drukval door fittings te schatten, is de Gates Fluid Flow Pressure Calculator fantastisch.