管径对乙二醇阻力的影响

 时间:2021-01-07     浏览:1,420 次     分享

通过实验测试和数值模拟相结合,20℃时,对DN25和DN40的两种管径进行通水和三种浓度的乙二醇溶液,得到在测试范围内沿程阻力系数随雷诺数的变化关系,以及测出相对应的金属软管局部阻力系数的影响因素,利用测试数据进行pipeflow软件的水力计算模拟,得到推算出相应粗糙度以及模拟时相应的关系,通过以上实验研究和分析,得到的结论如下:

(1)由于乙二醇溶液的粘度大于水,导致在相同其他条件时它的沿程阻力系数大于水,实验发现,在20℃时,绝对粗糙度不变,DN25管径时,流速控制在1.3-2m/s时,水的沿程阻力最小,为0.0336左右,由于乙二醇溶液浓度变大,粘性也随着变大,沿程阻力系数逐渐增大,20%浓度时为0.0365左右,25%时为0.0368左右,30%时为0.0372左右;随着管径增大沿程阻力系数也是变大的,在绝对粗糙度不变,DN40管径下,流速控制在1.1-2m/s时,水的沿程阻力系数最小,在0.0624左右,20%浓度时为0.0639左右,25%时为0.0644左右,30%时为0.0661左右。

(2)相同管径同一粗糙度下,金属软管的管径越大它的局部阻力系越小;同一金属软管中通同一种流体,它的局部阻力系数不会随着浓度变化而改变或是仅仅有微小改变,原因是在测试浓度范围内,动力粘度的改变对金属软管中的能量耗散影响较小;在设计计算过程中,流体为水时,DN25的金属软管局部阻力系数可取2.8,DN40的金属软管局部阻力系数可取2.2;流体为乙二醇溶液时,DN25的金属软管局部阻力系数ζ可取2.8,DN40的金属软管局部阻力系数可取1.8。在实际的计算中,无论溶液为水还是乙二醇溶液,DN25的金属软管局部阻力系数均可取3.0,DN25的金属软管局部阻力系数均可取2.0。

(3)模拟过程中试算得出在,测试时所用的DN25管径相对糙度K/d值为0.00563左右,DN40时K值为0.0359左右,这样就为实际工程中提供了一种试算的方法或者进行低温时的模拟计算。

(4)利用模拟方法,模拟低温时乙二醇载冷剂水力特性,发现-5℃时,23.6%浓度的乙二醇水溶液在DN25管道中的沿程阻力系数在0.0401左右,在DN40管道中的沿程阻力系数在0.0656左右;-10℃时,32.2%浓度的乙二醇水溶液在DN25管道中的沿程阻力系数在0.0423左右,在DN40管道中的沿程阻力系数在0.0669左右;-15℃时,40%浓度的乙二醇水溶液在DN25管道中的沿程阻力系数在0.0489左右,在DN40管道中的沿程阻力系数在0.0707左右,为实际工程计算提供了参考。

(4)进一步验证了在测试雷诺数范围内沿程阻力系数属于阻力平方区,沿程阻力损失与流速的平方成正比,该结论在乙二醇溶液为工质时仍适用。