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        壓力液壓管路的推薦流速
        2022-05-31

        某試驗臺液壓系統分別由三臺液壓泵供油,液壓站放置在遠離試驗臺的一個工作間,距試驗臺近60m,管路要求布置在地下通道里,額定工作流量分別是32L/min、114L/min、114L/min,其額定工作壓力是21MPa,管道壓力波動值<2%,試驗臺共一根油管回油,要求回油壓力損失小于0.1MPa。液壓系統使用的介質是10號航空液壓油,由于航空液壓油易泄漏,壓力波動和壓力損失有要求,施工場所不容易施工等原因,在施工時要進行充分的計算和合理施工。


        一、油管管徑的計算


        ① 32L/min壓力管的計算。壓力液壓管路的推薦流速v為2.5~6.5m/s,考慮到管路較長,取v=4m/s,則油管的內徑d1為


        d1=4.61√Q/v=4.61√32/4=13(mm)


        式中;v為管路中油液的流速,m/s;Q為通過油管的流量,L/min;d1為高壓油管內徑,mm。


        根據其額定工作壓力是21MPa和地下通道的潮濕環境,選用Ф22mm×2.5mm的不銹鋼管,其內徑為Ф17mm,實際流速為2.35m/s。


        ② 114L/min壓力管的計算。壓力液壓管路的推薦流速v=2.5~6.5m/s,考慮到管路較長,取v=4m/s,則油管的內徑d2為


        d2=4.61√Q/v=4.61√114/4=24.6(mm)


        式中:v為管路中油液的流速,m/s;Q為通過油管的流量,L/min;d2為大高壓油管內徑,mm。


        根據其額定工作壓力是21MPa和地下通道的潮濕環境,選用Ф34mm×4.5mm的不銹鋼管,其內徑為Ф25mm,實際流速為3.87m/s。


        ③ 回油管的計算?;赜鸵簤汗苈返耐扑]流速v=1.5~4.5m/s,考慮到管路較長,取v=1.5m/s,則油管的內徑D為


        D=4.61√Q/v=4.61√260/1.5=60.6(mm)德國瑞好公司在1972 年開始生產交聯聚乙烯PEX 管道,REHAU (瑞好)至今已有超過35 年的歷史,具有豐富的PEX 管道生產及應用經驗。德國瑞好公司也是歐洲第一家將PE-Xa 管道應用于地板采暖系統的公司。德國瑞好公司于1985年向市場推出地板采暖系統,在地板采暖系統的開發、應用、安裝等具有20 年的豐富經驗。公司已與業內諸多優質供應商


        式中:v為管路中油液的流速,m/s;Q為通過油管的流量,L/min,應該為三臺泵流量的總和260L/min;D為大高壓油管內徑,mm。


        選用Ф75×3.5mm的不銹鋼管,其內徑為Ф68mm,實際流速為1.19m/s。




        大蘭液壓油管


        二、管路壓力波動和壓力損失的計算或驗證


        ① 小壓力管路蓄能器的計算與選擇。為了達到管道壓力波動值<2%的要求,必須配備蓄能器,用于吸收液壓沖擊,以保證系統壓力穩定。


        蓄能器的容積按經驗公式計算為


        V0=0.0000656QL/(1-p1/p2)


        =0.0000656×32×60/(1-21/21.42)=6.42


        式中:V0為蓄能器的容積,L;p1為工作壓力,MPa; p2為系統允許的最高沖擊壓力,MPa,根據要求p2=1.02×21-21.42MPa;Q為管路中的流量,L/min;L為管路的長度,m。


        選用10L公稱壓力為31.5MPa的蓄能器,蓄能器的充氣壓為為21MPa,考慮其介質為10號航空油,選用法蘭安裝形式。


        ② 大壓力管路蓄能器的計算與選擇。同上所述,蓄能器的容積按下面的經驗公式計算為


        V0=0.0000656QL/(1-p1/p2)


        =0.0000656×114×60/(1-21/21.42)=22.87


        式中:V0為蓄能器的容積,L;p1為工作壓力,MPa;P2為系統允許的最高沖擊壓力,MPa,根據要求p2=1.02×21=21.42MPa;Q為管路中的流量,L/min;L為管路的長度,m。


        選用兩個25L公稱壓力為31.5MPa的蓄能器,蓄能器的充氣壓力為21MPa,考慮其介質為10號航空油,選用法蘭安裝形式。


        ③ 回油管壓力損失的驗證。按要求回油管的壓力損失應該小于0.1MPa。按以下方法進行驗證。


        a、計算回油管的沿程損失。雷諾數Re為


        Re=vD/u=1.19×1000×68/10=8092


        式中:v為回油管路中的液體流速,mm/s;D為回油管的內徑,mm;u為回油管內流體的運動黏度,10號航空液壓油的運動黏度為10mm/s。


        沿程阻力系數λ為


        λ=0.3164/Re0.25=0.3164/80920.25=0.03336


        根據達西公式可以計箅出回油管的沿程損失p沿為


        p沿=λLpv2/2/D=0.03336×60×850×1.192/2/0.068=17715.4(Pa)


        式中:p沿為回油管的沿程損失,Pa;ρ為液體密度,kg/m3,10號航空液壓油的密度為850kg/m3;L為油管路的長度,m;。為回油管路中的液體流速,m/s;D為回油管的內徑,m。


        b、彎頭的局部損失。在回油管路中還有四處90°的彎頭,這些地方的局部損失也不可小視,其彎管半徑尺為管外徑的2.5倍,即為190mm,根據雷諾數Re和R/D值,可以查得局部阻力系數ξ為0.21。


        每個彎頭的局部損失p彎為


        p彎=ξw2/2=0.21×850×1.192/2=126.4(Pa)


        式中:船為回油管的彎頭的局部損失,Pa;ξ為局部阻力系數,ξ=0.21;ρ為液體密度,kg/m3,10號航空液壓油的密度為850kg/m3;h為回油管路中的液體流速,m/s。


        c、回油管的高度壓力損失。液壓站的油箱回油處與工作臺相差2m,要克服這一高度回油,其高度壓力損失p高為


        p高=10ρh=10×850×2=17000Pa


        式中:p高為回油管的高度損失,Pa;ρ為液體密度,kg/m3,10號航空液壓油的密度為850kg/m3;h為回油管兩端的高度差,m,h=2m。


        回油管路的壓力損失總和應該為沿程損失、四處彎頭的局部損失及高度損失之和,即


        p損失=p沿+4p彎+p高=17715.4 +4×126.4+17000=35220.6Pa


        回油管路的壓力損失為0.035MPa,小于0.1MPa的要求。


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