МОДЕЛЮВАННЯ ВТРАТ ЕНЕРГІЇ ПРИ ТРАНСПОРТУВАННІ РІДИН ЧЕРЕЗ ТРУБОПРОВІД

Анотація

Трубопроводи є невід'ємною частиною багатьох промислових процесів, забезпечуючи транспортування рідин і газів. Ефективність їх роботи безпосередньо впливає на еконо­мічність та безпеку виробництва. Одним з ключових аспектів аналізу трубопроводів є оцінка втрат енергії, які виникають внаслідок тертя рідини об стінки труби, зміни напрямку потоку, місцевих опорів та інших факторів. Традиційно для оцінки втрат енергії в трубопроводах використовуються аналітичні методи, засновані на фундаментальних законах гідравліки. Одним з найпоширеніших є формула Дарсі-Вейсбаха, яка дозволяє розрахувати втрати тиску на ділянці труби з урахуванням її довжини, діаметра, шорсткості та швидкості потоку. З розвитком обчислювальної техніки все більшого поширення набувають чисельні методи моделювання, які дозволяють з високою точністю досліджувати складні гідродинамічні процеси в трубопроводах. Програмне забезпечення ANSYS CFX є одним з лідерів у цій галузі, надаючи широкий спектр інструментів для моделювання турбулентних потоків, теплообміну та інших явищ. У статті порівняно результати аналітичних розрахунків за формулою Дарсі-Вейсбаха з результатами чисельного моделювання в ANSYS CFX. Було встановлено високу узгодженість між цими двома методами, що підтверджує достовірність чисельного моделювання. Дослідження показало, що на втрати енергії в трубопроводах впливають такі фактори: швидкість потоку — зі збільшенням швидкості втрати енергії зростають, шорсткість трубопроводу — шорсткі стінки труби створюють більший опір потоку, що призводить до збільшення втрат, режим течії — турбулентний режим течії характеризується більшими втратами енергії, ніж ламінарний. Результати дослідження підтверджують можливість використання чисельних методів для оптимізації конструкцій складних трубопровідних систем. Це дозволяє зменшити втрати енергії, підвищити ефективність роботи трубопроводів та знизити експлуатаційні витрати.