Porazdelitev pretoka in izguba tlaka v odcepnih povezavah v primerjavi s pravim Wye fittingom

Kadarkoli se cev razcepi na dvoje, priključek, ki opravi razcep, odloči, koliko tlaka se izgubi in kako enakomerno se porazdeli pretok. Astandardni 90-stopinjski teenaredi tekočino za oster kot. Postranski in pravi whe nadomestita ta vogal z blažjim kotom. Oboje se pogosto zamenjuje in nekateri katalogi uporabljajo imena zamenljivo, vendar sta njuna geometrija in obnašanje različna.

Ta vodnik pojasnjuje razliko, prikazuje izgube tlaka in številke delitve pretoka z uporabo metode žerjava TP-410 in nudi praktičen način izbire med njimi. V vsakem razdelku je najprej naveden sklep, nato utemeljitev. Vrednosti so ilustrativni presejalni izračuni; Končna zasnova pripada vašemu inženirju za cevi.

Ključni zaključki

• Bočna ima ravno pot z eno vejo pod kotom približno 45 stopinj. Pravi whe razdeli dovod na dva simetrična kraka v obliki črke Y. Trgovska uporaba se razlikuje, zato vedno potrdite geometrijo na risbi.
• Oba zmanjšata izgubo v primerjavi z 90-stopinjskim teejem. Za cevi enake velikosti, pri katerih gre polovica pretoka do odcepa, daje metoda žerjava koeficient izgube v odcepu približno 0,38 za 45-stopinjski stranski kot 1,16 za 90-stopinjski T-cev, kar je približno 67 % nižje.
• V primeru z vodo pri 2 m/s v cevi NPS 4 je ta razlika 2,31 kPa za vejo T v primerjavi z 0,76 kPa za stransko vejo pri 50 % razcepu.
• Pravi whey je simetričen, zato si enaki kraki enakomerno delijo tok. Bočna stran daje prednost ravnemu teku, zato je razcep neenakomeren, razen če imajo spodnje noge velik upor.
• Združitveni tokovi prav tako izgubijo manj skozi 45-stopinjsko križišče kot skozi 90-stopinjski T-kot, in 45-stopinjski vstop zmanjša možnost, da bi stranski tok motil glavni tok.
• Na naročilnici navedite vključeni kot, velikosti, razpored in standard (na primer ASME B16.9), ker besed lateral, wye in true wye ne uporablja vsak dobavitelj na enak način.

Kakšna je razlika med stranskim in pravim Wye?

Stranski je priključek z ravnim tokom in eno samo vejo, spojeno pod kotom, običajno 45 stopinj; pravi wye je simetričen priključek, pri katerem se ena odprtina deli na dva kraka, ki sta pod enakim kotom stran od vstopne osi in tvorita Y.

Imena izhajajo iz različnih poklicev, zato povzročajo zmedo. Oseba iz vodovodne trgovine lahko zahteva "wye", medtem ko parni monter zahteva "45 stopinj bočno," in oboje lahko pomeni isto opremo. V katalogih cevovodov in armatur je stranski ravna cev z enim odcepom pod kotom 45 stopinj, pravo kolo pa simetrično deli glavni dovod na dva odvoda.

Viri opisujejo noge pravega wheja na več kot en način: nekateri opisujejo dve nogi, vsaka 22,5 stopinj od vstopne osi (45 stopinj med njima), drugi opisujejo dva 45 stopinjska izhoda. Zaradi tega mora biti kot ob naročilu izrecno naveden.

Kako se na splošno primerjata stranski in pravi Wye fitingi?

Stranski je enostavnejši, običajno ga je lažje pridobiti in dobro deluje, ko je ena pot očitno glavna; pravi wye daje simetrično, enakomerno porazdelitev za dva enaka kraka, s kompaktnejšo simetrično postavitvijo, vendar manj pogosto dostopno.

Praktično pravilo dobaviteljev fitingov je, da se pri vodoravnem dovodu stran dobro podpira od spodaj, medtem ko pri navpičnem dovodu pravo kolo zagotavlja uravnotežene obremenitve. Uporabite to kot namig za postavitev, nato pa preverite glede na svojo zasnovo podpore.

Kateri priključek ima manjšo izgubo tlaka?

45-stopinjska bočna stran ali črta ima veliko nižjo izgubo veje kot 90-stopinjski T-odcep: pri enakem razcepu v ceveh enake velikosti daje metoda žerjava K približno 0,38 za 45-stopinjski odcep v primerjavi z 1,16 za 90-stopinjski T-odcep, kar je zmanjšanje za približno 67 %.

Izguba tlaka skozi fiting je zapisana kot ΔP=K × ρ × V² / 2, kjer je K koeficient izgube, ρ je gostota tekočine in V je hitrost v kombinirani (dovodni) cevi. Manjši K pomeni manjšo izgubo tlaka. Spodnja tabela uporablja metodo Crane Technical Paper 410 za divergentni tok z enako velikim odsekom in vejo, kot je implementirano v odprtokodni inženirski knjižnici. Koeficient izgube teka pri tej metodi je enak za T in stran (razpon je od približno -0,06 do 0,30, odvisno od razcepa), tako da se prednost pokaže na veji.

Tabela prikazuje dva vzorca. Prvič, 45-stopinjska veja ima manjšo izgubo pri vsaki delitvi. Drugič, 90-stopinjski tee je najtežji za tok, ko večina zavije za vogal: pri 100 % na vejo je K približno 1,69 za tee, vendar približno 0,35 za 45-stopinjski bočni del.

Kaj to pomeni v smislu pritiska?

Za vodo (1.000 kg/m³) pri 2 m/s v kombinirani cevi NPS 4 Schedule 40S je izguba tlaka v veji:

Pri 50-odstotnem razcepu T-veja izgubi 2,31 kPa, stranska veja pa 0,76 kPa. Razlika približno 1,55 kPa na stičišče je videti majhna, vendar se pomnoži na številnih stičiščih in narašča s kvadratom hitrosti: podvojitev hitrosti pomnoži izgubo s štiri. Pri storitvah z visoko hitrostjo ali gostoto ali v sistemih z veliko vejami postane prihranek pomemben, pri pretoku z gnojevko ali delci pa blažji kot zmanjša tudi erozijo.

Kako kot veje spremeni izgubo?

Manjši obračalni koti dajejo nižje izgube: z uporabo metode Crane pri enaki razdelitvi K pade s približno 1,16 pri 90 stopinjah na 0,75 pri 60 stopinjah, 0,38 pri 45 stopinjah in 0,23 pri 22,5 stopinjah; pravi wye koristi, ker se vsak krak obrne le skozi del celotnega kota.

Spodnja tabela spreminja kot veje na isto metodo. Opisuje posamezno vejo, ki zapusti ravno pot, tako da je za pravi wye vodnik po trendu in ne natančen niz podatkov. Za simetrični Y uporabite podatke o izgubah proizvajalca, Idelchikov priročnik o hidravličnem uporu ali študijo CFD.

Metoda obravnava kote približno 75 stopinj in več kot tee, zato se korist pojavi šele, ko kot veje pade pod to območje. Kljub temu je trend jasen: manj kot se mora tok obračati, manj energije izgubi.

Kako se porazdelitev toka razlikuje med stransko in pravo črto?

Pravi whe enakomerno razdeli tok med dvema enakima krakoma, ker je simetričen, medtem ko bočni pošlje večji delež skozi ravno pot; neravnina se zmanjša, ko se poveča upor spodnjih nog.

Tok se razdeli tako, da je padec tlaka na vsaki poti enak. V bočnem delu imata vozna pot in odcepna pot različne izgube na stičišču, zato se popolnoma simetričen sistem navzdol še vedno neenakomerno razcepi. Tabela prikazuje delež pretoka, ki gre v vejo za dva enaka dolvodna kraka, od katerih ima vsak upor K_leg, izmerjen v višinah hitrosti. Kot grobo vodilo K_leg 10 ustreza približno 500 premerom ravne cevi pri faktorju trenja 0,02.

Ko so spodnji kraki kratki in z nizkim uporom (K_leg 2), tee pošlje samo 23 % toka v vejo, stranski pa 36 %, daleč od enakomerne delitve. Ko ima vsaka noga upor 20 (dolgi teki, ventili ali oprema), se obe nahajata znotraj nekaj odstotnih točk 50 %, vendar je bočna stran še vedno bližja. To so presejalne ocene pod navedenimi predpostavkami. Če je enakomerna porazdelitev pomembna, kot velja za vzporedne izmenjevalnike toplote, reaktorje ali gorilnike, uporabite simetrični priključek in vključite naprave za uravnoteženje, kjer to zahteva postopek.

Kaj se zgodi, ko se tokovi združijo namesto razdelitve?

Za združevanje tokov 45-stopinjsko stičišče prav tako izgubi manj kot 90-stopinjski T-cev: pri združitvi 50/50 v ceveh enake velikosti daje metoda žerjava vejo K približno 0,22 za stransko v primerjavi z 0,41 za T-cev.

Združitev pod plitkim kotom omogoča, da se stranski tok pridruži glavnemu toku v skoraj isti smeri, kar zmanjša turbulenco mešanja in možnost, da stranski tok potisne nazaj v tek. Zbirne glave, odtoki in vrnitve v proces imajo od tega koristi. Vrednosti se nanašajo na skupno izhodno hitrost.

Kaj pa, če je veja manjša od proge?

Z redukcijsko vejo se izgube močno povečajo za oba priključka, vendar 45-stopinjski bočni ostane precej pod 90-stopinjskim t-kosom; v tem primeru ima veja polovične velikosti, ki prevzame polovico pretoka, K približno 1,85 za stransko v primerjavi s 5,00 za T-cev.

Te vrednosti se nanašajo na hitrost v večji kombinirani cevi, visoke številke pa izhajajo iz visoke hitrosti v majhni veji. Uporabite jih za primerjavo fitingov, ne kot nadomestek za popoln hidravlični izračun z vključenimi lastnimi trenji in fitingi podružnice.

Kako se standardi, dimenzije in izdelava razlikujejo?

Stranice s sočelnim varjenjem so zajete v ASME B16.9 in so v veliki meri izdelane iz nerjavečega jekla, na primer ASTM A403 WP304 in WP316, medtem ko so prave dvojne spojke pogosto dobavljene kot izdelani ali posebni priključki z dimenzijami, dogovorjenimi z dobaviteljem.

Standardi: ASME B16.9 zajema tovarniško izdelane kovane spojke s sočelnim varjenjem, vključno s stranskimi stranmi; dimenzije, kot so dolžine od sredine do konca, so podane glede na velikost. Kovani stranski zvari in navoji spadajo pod ASME B16.11.

Materiali: nerjavno jeklo (A403 WP304/304L, WP316/316L), dupleks in nikljeve zlitine so običajne za korozivne ali visokotemperaturne storitve.

Debelina stene: ujemajte se s seznamom priključene cevi in ​​potrdite stopnjo tlaka izdelanih ali zmanjšanih različic pri dobavitelju.

Izdelani spoji: mednožje (ostro presečišče veje in odcepa) je najbolj obremenjena lokacija, zato izdelani fitingi potrebujejo dobro kakovost zvara, pregled in ojačitev v skladu s kodo načrtovanja; kovani in brezšivni priključki zagotavljajo enakomernejšo porazdelitev napetosti.

Velikost: stranice so fizično dolge v primerjavi s majicami, zato dovolite dodatno dolžino v postavitvi.

Za pravila o ojačitvi vej in konstrukcijskem tlaku upoštevajte veljavno kodo, kot je ASME B31.3 za procesne cevi, in se posvetujte s proizvajalcem glede nazivnih tlakov nestandardnih fitingov.

Kje se običajno uporabljajo stranski in pravi Wyes?

Uporabljajo se tam, kjer je pomembna manjša izguba, manjša erozija ali lažje čiščenje: napeljave za gnojevko in delce, odtoki in napeljave za odpadke, zbiralniki in procesne napeljave, kjer nežnejša veja zmanjša turbulenco.

• Servis z gnojevko in brušenjem: blag kot zmanjša udarec na steno armature in zmanjša erozijo v primerjavi z 90-stopinjskim T-kosom.
• Odtoki, zračniki in odtočne cevi: vstop pod kotom 45 stopinj ohranja tok navzdol in olajša čiščenje.
• Zbirni kolektorji: združitev stranskih tokov pod kotom zmanjša motnje v glavnem toku.
• Simetrični razcepi: pravi whe napaja dva enaka kraka, kot so vzporedne linije opreme.
• Kjer je malo prostora ali je veja kratka in z nizkim pretokom, je standardna cev še vedno boljša in bolj ekonomična izbira.

Kako izbrati med stranskim, pravim Wye in tee?

Izberite stransko, ko je ena pot glavna pot in je izguba ali erozija pomembna, pravo črto, ko morata dva enaka kraka enakomerno deliti tok, in standardno tee, ko je prostor omejen in je dodatna izguba sprejemljiva.

Kaj morate navesti, ko naročate stranski ali pravi Wye?

Navedite vrsto in kot namestitve v preprostih izrazih, velikosti odseka in veje, razporeda ali stene, standard, material in končne povezave ter priložite risbo, da ne bo dvoumnosti med žico, stransko in pravo žico.

• Vrsta in geometrija: "bočno 45 stopinj" ali "pravo črto, vključeni kot stopinj X," s skico, ki prikazuje, kateri krak je zalet.
• Velikosti: velikost zaporedja in velikost veje, upoštevajte, ali se pritrditev zmanjšuje.
• Debelina stene ali razpored za vsak konec.
• Standard in material: na primer ASME B16.9 in ASTM A403 WP316L, z zahtevanimi certifikati.
• Končni priključki: sočelni zvar, navojni ali navojni in ustrezen standard.
• Posebne zahteve: kovani ali izdelani, pregled in NDT, čistoča in nazivni tlak za nestandardne izvedbe.

Pogosto zastavljena vprašanja

Kakšna je razlika med stranskim in pravim wye?

Bočna je ravna pot z eno vejo pod kotom približno 45 stopinj. Pravi whe razdeli en dovod na dva simetrična kraka. Trgovska uporaba se razlikuje in nekateri dobavitelji obravnavajo "wye" in "lateral" kot isto okovje, zato določite geometrijo.

Kateri ima nižji padec tlaka, Wye ali Tee?

Wye ali stranski. Pri enaki razcepu v ceveh enake velikosti daje metoda Crane koeficient izgube veje približno 0,38 za 45-stopinjski stranski kot v primerjavi s približno 1,16 za 90-stopinjski T-cev.

Ali pravi wye zagotavlja enakomerno razdelitev toka?

Da, za dva enaka spodnje kraka, ker je pritrditev simetrična. Bočna je naklonjena ravnemu teku, zato je njena razcepitev neenakomerna, razen če imajo spodnje noge velik upor.

Kateri standard zajema stransko okovje?

ASME B16.9 pokriva stranske spoje s sočelnim varjenjem, ASME B16.11 pa zajema kovane priključke z navojnim zvarom in navoje. Prave žlebove so pogosto dobavljene kot posebni ali izdelani priključki.

Ali je lateral enako kot lateral tee?

Ne ravno. Stranska tee je stranska kombinacija s 45-stopinjskim kolenom na veji, tako da se veja konča pravokotno na tek.

Ali so sivi priključki boljši za gnojevko?

Pogosto ja. Kot 45 stopinj zmanjša udarce in turbulenco v primerjavi z 90-stopinjskim T-kosom, ki zmanjša erozijo in olajša čiščenje, čeprav material in hitrost še vedno vplivata na življenjsko dobo erozije.

Kako izračunam izgubo tlaka skozi fiting?

Uporabite ΔP=K × ρ × V² / 2, kjer K izhaja iz metode, kot je Crane TP-410 ali Idelchik, V pa je hitrost v kombinirani cevi. K je odvisen od razdelitve toka, velikosti cevi in ​​kota veje.