В водолазной практике приходится подавать по шлангам и трубопроводам воздух и газовые смеси на вентиляцию скафандров, водолазных колоколов и др. В большинстве случаев отношение длины шланга к его диаметру
очень большое, а течение воздуха происходит при незначительном перепаде температур в шланге, поэтому гариближени о расчет воздухо- и газопроводов можно производить
исходя из условий изотермического падения давления при
подаче газа к месту потребления.
Расход воздуха в шланге при нормальной температуре
и изотермическом процессе, отнесенный к давлению на входе шланга:
где Q1 — расход сжатого воздуха в шланге, отнесенный к
давлению на входе, м3/ч;
6 — коэффициент расхода, м3/ч;
p1 — абсолютное давление воздуха на входе шланга,
кгс/см2;
р2 — абсолютное давление воздуха на выходе шланга, кгс/см2.
Расход воздуха в шланге, отнесенный к давлению на
выходе:
где Q2 — расход сжатого воздуха в шланге, отнесенный к
давлению на выходе, м3/ч.
Расход воздуха в шланге, отнесенный к атмосферному
давлению:
где Q — расход свободного воздуха в шланге, м3/ч.
Значения коэффициента расхода приведены в табл. 10.8
и рассчитаны для воздуха из условий коэффициента сопротивления Л = 0,01 (табл. 10.9). Для других значений коэффициента сопротивлений коэффициент расхода пересчитывается по формуле
где 0 — коэффициент расхода при заданном значении X,
м3/ч;
θ — коэффициент расхода при Л = 0,01, м3/ч;
Л — заданное значение коэффициента сопротивления.
Таблица 10.8. Коэффициенты расхода воздуха резиновых
шлангов (θ в м3/ч при Л =0,01)
Таблица 10.9. Коэффициенты сопротивления резиновых
шлангов
Потеря давления в шланге, иначе перепад давления, или
разность между давлениями воздуха на входе и выходе
шланга в кгс/см3
Грубые прикидочные значения расхода сжатого воздуха
в шлангах, отнесенные к давлению на выходе при Л=0,01,
могут быть получены из номограммы (рис. 10.9).
Пример 10.27. Определить расход воздуха в новом шланге без
перегибов с внутренним диаметром 10 мм и длиной 160 м, если
абсолютное давление на его входе 30 кгс/см2. а на выходе
12 кгс/см2.
Решение. Из табл. 10.8 для d=10 мм и L =160 м находим
О=6,15 м3/ч.
Расход сжатого воздуха на входе шланга по (10.53)
Расход сжатого воздуха на выходе шланга по (10.54)
Рис. 10.9. Номограмма для определения пропускной
способности шлангов Q2 в зависимости от его длины L,
внутреннего диаметра d и отношения давлений газа
на входе и выходе р1/р2
Расход свободного воздуха по (10.55)
Q — 30*5,6 = 168 м3/ч.
Пример 10.28. По данным предыдущего примера определить
расход воздуха в старом шланге с потрескавшейся резиной и
перегибами.
Решение. Из табл. 10.9 принимаем значение Л = 0,02 и делаем пересчет:
Пример 10.29. Определить расход воздуха в шланге, если абсолютное давление на входе шланга 30 кгс/см2, на выходе — 12 кгс/см2,
внутренний диаметр шланга 14 мм, длина 40 м. Шланг новый.
Решение. По номограмме (рис. 10.9) имеем для p1/p2
= 30 : 12=2,5 расход сжатого газа на выходе шланга Q2 = 70 м2/ч.
Расход свободного воздуха в шланге по (10.55)
Q = 12-70 = 840 м3/ч.
Пример 10.30. Проверить возможность подачи 300 м3/ч свободного воздуха в балластную цистерну на глубине 190 м по шлангу
диаметром 19 мм и длиной 400 м при давлении на входе 29 кгс/см2
по манометру, если шланг имеет много перегибов и шероховатую
внутреннюю поверхность.
Решение. Абсолютное давление на входе шланга p1 = l + 29 = 30 кгс/см2, абсолютное противодавление воды на выходе
шланга рB =1+0,1*190 = 20 кгс/см2.
Для шланга a = 19 мм, L = 400 м и Л=0,01 находим из
табл. 10.8 коэффициент расхода 0 =19,7 м3/ч. Принимаем коэффициент сопротивления из табл. 10.9 Л =0,25.
Пересчитываем коэффициент расхода
Перепад давления по (10.57)
Абсолютное давление воздуха на выходе шланга
р2 = р1 — Ар = 30 — 12 = 18 кгс/см2.
Так как р2 = 18 < PB = 20, то заданный расход воздуха не обеспечивается. По данному шлангу и заданному давлению на входе
возможно обеспечить следующий расход воздуха по (10.55)