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压力液压管路的推荐流速
2022-5-31 8:21:28

某试验台液压系统分别由三台液压泵供油,液压站放置在远离试验台的一个工作间,距试验台近60m,管路要求布置在地下通道里,额定工作流量分别是32L/min、114L/min、114L/min,其额定工作压力是21MPa,管道压力波动值<2%,试验台共一根油管回油,要求回油压力损失小于0.1MPa。液压系统使用的介质是10号航空液压油,由于航空液压油易泄漏,压力波动和压力损失有要求,施工场所不容易施工等原因,在施工时要进行充分的计算和合理施工。


一、油管管径的计算


① 32L/min压力管的计算。压力液压管路的推荐流速v为2.5~6.5m/s,考虑到管路较长,取v=4m/s,则油管的内径d1为


d1=4.61√Q/v=4.61√32/4=13(mm)


式中;v为管路中油液的流速,m/s;Q为通过油管的流量,L/min;d1为高压油管内径,mm。


根据其额定工作压力是21MPa和地下通道的潮湿环境,选用Ф22mm×2.5mm的不锈钢管,其内径为Ф17mm,实际流速为2.35m/s。


② 114L/min压力管的计算。压力液压管路的推荐流速v=2.5~6.5m/s,考虑到管路较长,取v=4m/s,则油管的内径d2为


d2=4.61√Q/v=4.61√114/4=24.6(mm)


式中:v为管路中油液的流速,m/s;Q为通过油管的流量,L/min;d2为大高压油管内径,mm。


根据其额定工作压力是21MPa和地下通道的潮湿环境,选用Ф34mm×4.5mm的不锈钢管,其内径为Ф25mm,实际流速为3.87m/s。


③ 回油管的计算。回油液压管路的推荐流速v=1.5~4.5m/s,考虑到管路较长,取v=1.5m/s,则油管的内径D为


D=4.61√Q/v=4.61√260/1.5=60.6(mm)德国瑞好公司在1972 年开始生产交联聚乙烯PEX 管道,REHAU (瑞好)至今已有超过35 年的历史,具有丰富的PEX 管道生产及应用经验。德国瑞好公司也是欧洲第一家将PE-Xa 管道应用于地板采暖系统的公司。德国瑞好公司于1985年向市场推出地板采暖系统,在地板采暖系统的开发、应用、安装等具有20 年的丰富经验。公司已与业内诸多优质供应商


式中:v为管路中油液的流速,m/s;Q为通过油管的流量,L/min,应该为三台泵流量的总和260L/min;D为大高压油管内径,mm。


选用Ф75×3.5mm的不锈钢管,其内径为Ф68mm,实际流速为1.19m/s。




大兰液压油管


二、管路压力波动和压力损失的计算或验证


① 小压力管路蓄能器的计算与选择。为了达到管道压力波动值<2%的要求,必须配备蓄能器,用于吸收液压冲击,以保证系统压力稳定。


蓄能器的容积按经验公式计算为


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


=0.0000656×32×60/(1-21/21.42)=6.42


式中:V0为蓄能器的容积,L;p1为工作压力,MPa; p2为系统允许的最高冲击压力,MPa,根据要求p2=1.02×21-21.42MPa;Q为管路中的流量,L/min;L为管路的长度,m。


选用10L公称压力为31.5MPa的蓄能器,蓄能器的充气压为为21MPa,考虑其介质为10号航空油,选用法兰安装形式。


② 大压力管路蓄能器的计算与选择。同上所述,蓄能器的容积按下面的经验公式计算为


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


=0.0000656×114×60/(1-21/21.42)=22.87


式中:V0为蓄能器的容积,L;p1为工作压力,MPa;P2为系统允许的最高冲击压力,MPa,根据要求p2=1.02×21=21.42MPa;Q为管路中的流量,L/min;L为管路的长度,m。


选用两个25L公称压力为31.5MPa的蓄能器,蓄能器的充气压力为21MPa,考虑其介质为10号航空油,选用法兰安装形式。


③ 回油管压力损失的验证。按要求回油管的压力损失应该小于0.1MPa。按以下方法进行验证。


a、计算回油管的沿程损失。雷诺数Re为


Re=vD/u=1.19×1000×68/10=8092


式中:v为回油管路中的液体流速,mm/s;D为回油管的内径,mm;u为回油管内流体的运动黏度,10号航空液压油的运动黏度为10mm/s。


沿程阻力系数λ为


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


根据达西公式可以计箅出回油管的沿程损失p沿为


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


式中:p沿为回油管的沿程损失,Pa;ρ为液体密度,kg/m3,10号航空液压油的密度为850kg/m3;L为油管路的长度,m;。为回油管路中的液体流速,m/s;D为回油管的内径,m。


b、弯头的局部损失。在回油管路中还有四处90°的弯头,这些地方的局部损失也不可小视,其弯管半径尺为管外径的2.5倍,即为190mm,根据雷诺数Re和R/D值,可以查得局部阻力系数ξ为0.21。


每个弯头的局部损失p弯为


p弯=ξw2/2=0.21×850×1.192/2=126.4(Pa)


式中:船为回油管的弯头的局部损失,Pa;ξ为局部阻力系数,ξ=0.21;ρ为液体密度,kg/m3,10号航空液压油的密度为850kg/m3;h为回油管路中的液体流速,m/s。


c、回油管的高度压力损失。液压站的油箱回油处与工作台相差2m,要克服这一高度回油,其高度压力损失p高为


p高=10ρh=10×850×2=17000Pa


式中:p高为回油管的高度损失,Pa;ρ为液体密度,kg/m3,10号航空液压油的密度为850kg/m3;h为回油管两端的高度差,m,h=2m。


回油管路的压力损失总和应该为沿程损失、四处弯头的局部损失及高度损失之和,即


p损失=p沿+4p弯+p高=17715.4 +4×126.4+17000=35220.6Pa


回油管路的压力损失为0.035MPa,小于0.1MPa的要求。


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