超長(zhǎng)液壓管道壓力損失的計(jì)算與試驗(yàn)分析

超長(zhǎng)液壓管道壓力損失的計(jì)算與試驗(yàn)分析

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1、萬方數(shù)據(jù)2009年第10期液壓與氣動(dòng)23超長(zhǎng)液壓管道壓力損失的計(jì)算與試驗(yàn)分析‘萬會(huì)雄1’2。黃輝2,黃海波2CalculationandExperimentalAnalysisofPressureLossinUltra—longHydraulicPipelineWANHui.xion91”,HUANGHui2,HUANGHai.b02(1.華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院,湖北武漢430074;2.武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院,湖北武漢430063)摘要:大多數(shù)液壓系統(tǒng)中各元件相互聯(lián)接的管道較短,管道中的壓力損失可通過計(jì)算管道內(nèi)

2、液壓介質(zhì)在最低溫度下,其所有直管的沿程壓力損失和所有彎管(或彎頭)處局部壓力損失之和而得出,由此得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值差別不大。而對(duì)于某些具有超長(zhǎng)管道的液壓系統(tǒng)來說,在計(jì)算管道的沿程壓力損失時(shí),應(yīng)考慮管道內(nèi)液壓介質(zhì)與外部環(huán)境的熱交換,即考慮管道內(nèi)液壓介質(zhì)的溫度與黏度值的大小對(duì)壓力損失的影響。該文在上述基礎(chǔ)上,建立了超長(zhǎng)管道壓力損失的計(jì)算方法,并對(duì)某一規(guī)格和長(zhǎng)度管段內(nèi)液壓介質(zhì)的壓力損失進(jìn)行了理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明管道內(nèi)壓力損失的理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的誤差較小,該壓力損失的計(jì)算方法可為具有超長(zhǎng)液壓管道的液壓系統(tǒng)工作壓力的設(shè)

3、計(jì)提供可靠地依據(jù)。關(guān)鍵詞:超長(zhǎng)液壓管道;壓力損失的計(jì)算;熱交換;試驗(yàn)分析中圖分類號(hào):THl37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1000-4858(2009)10-0023-03、1引言液壓管道是液壓系統(tǒng)中各元件相連接的紐帶,起著輸送液壓介質(zhì)和傳遞能量的重要作用。在液壓管道設(shè)計(jì)過程中,除考慮其耐壓強(qiáng)度要求以外,對(duì)管道中液壓介質(zhì)的流速以及與其相關(guān)聯(lián)的壓力損失必須引起足夠的重視。壓力損失值的大小直接影響液壓系統(tǒng)的設(shè)定壓力和執(zhí)行元件的有效輸出力(或扭矩),進(jìn)而影響系統(tǒng)的工作性能和可靠性。通常情況下,液壓系統(tǒng)中各元件相互連接的管道較短,管道

4、中的壓力損失值可通過計(jì)算管道中的液壓介質(zhì)在最低溫度下,其總的沿程壓力損失和總的局部壓力損失之和而得出?,計(jì)算時(shí)可忽略管道內(nèi)液壓介質(zhì)與外部環(huán)境的熱交換,由此得出的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值差別不大,能夠滿足系統(tǒng)要求。而對(duì)于某些如大型船舶中的特殊液壓系統(tǒng),其執(zhí)行元件與系統(tǒng)油源之間相連接的管道長(zhǎng)達(dá)近百米,如果按上述方法計(jì)算,必然出現(xiàn)較大誤差。因此,對(duì)于超長(zhǎng)管道的壓力損失計(jì)算,必須充分考慮管道內(nèi)液壓介質(zhì)與外部環(huán)境的熱交換,即考慮管道內(nèi)液壓介質(zhì)的溫度與黏度值的大小對(duì)壓力損失的影響,以使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值較為吻合,為液壓系統(tǒng)工作壓力的設(shè)定提供依據(jù)

5、。2超長(zhǎng)管道壓力損失的計(jì)算對(duì)于超長(zhǎng)管道來說,管道內(nèi)液壓介質(zhì)的壓力損失為所有直管段的沿程壓力損失與所有彎管(或彎頭)處的局部壓力損失之和。2.1直管段的沿程壓力損失圖l所示為從系統(tǒng)油源出口A到管道某一長(zhǎng)度Z處管段內(nèi)液壓介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)。由于管道長(zhǎng),為了減小壓力損失,管道內(nèi)液壓介質(zhì)的設(shè)計(jì)流速通常較低,管道內(nèi)液壓介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)為層流。圖1管段內(nèi)液壓介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)收稿日期:2009m5—10作者簡(jiǎn)介:萬會(huì)雄(1963一),男,湖北漢川人,副教授,博士研究生,主要從事電液控制系統(tǒng)的研究工作。萬方數(shù)據(jù)液壓與氣動(dòng)2009年第10期在管道長(zhǎng)

6、度l后取一微小管段長(zhǎng)度d/,在d/區(qū)段內(nèi),液壓介質(zhì)的沿程壓力損失dp為:卻=A摯2(1)2·3式中A——沿程阻力系數(shù),A=纂;Re為雷諾數(shù),Re=ua,y為液壓介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)黏度’yt,——管道內(nèi)液壓介質(zhì)的平均流速,t,=粵,9為管道內(nèi)液壓介質(zhì)的流量P——液壓介質(zhì)的密度d——管道內(nèi)徑由式(1)可計(jì)算出所有直管段的沿程壓力損失△p,為:衄=rdp(2)管道內(nèi)液壓介質(zhì)的沿程壓力損失轉(zhuǎn)換為熱量,使液壓介質(zhì)的溫度及黏度發(fā)生變化心】,在dZ管段內(nèi)由沿程壓力損失產(chǎn)生的熱量為:咖=q·dp(3)沿程壓力損失所產(chǎn)生的熱量均由管道散熱至自然環(huán)境

7、中,因此有:咖=霄·(t—b)·d·h·dl(4)式中元——表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),五=札等,取A。=0.029;帆為平均努塞爾系數(shù),取帆=0.171·ge。i618,R。。=生≯,u為空氣流,速t——管道內(nèi)液壓介質(zhì)的溫度l?!h(huán)境溫度管道內(nèi)液壓介質(zhì)在溫度為t時(shí),其運(yùn)動(dòng)黏度為[31y=yo·e。1‘“幻’(5)式中Al為黏溫系數(shù),取Al=5×10。2/℃。由式(1)~(5)即可計(jì)算出所有直管內(nèi)液壓介質(zhì)的沿程壓力損失值。2.2彎管(或彎頭處)的局部壓力損失管道內(nèi)所有彎頭處的局部壓力損失△pf按下式計(jì)算:△pf=n·亭半(6)式中n—

8、—管道中彎頭的數(shù)量孝——局部阻力系數(shù),對(duì)于90。圓滑彎管,取f=9.5管道內(nèi)總的壓力損失根據(jù)式(2)和式(6)可計(jì)算出管道內(nèi)總的壓力損失卸為:卸=卸f+卻£(7)采用好富頓HS620水一乙二醇難燃液,在%=24℃環(huán)境溫度下,訛=68.4mm2/s,P=1080kg/m3;取d=6mm,Z=65m,u=0

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