Pérdida Menor de Cabeza – Pérdidas Locales
En la industria, cualquier sistema de tuberías contiene diferentes elementos tecnológicos como curvas, accesorios, válvulas o canales calentados . Estos componentes adicionales se suman a la pérdida general de carga del sistema. Dichas pérdidas generalmente se denominan pérdidas menores , aunque a menudo representan una parte importante de la pérdida de carga . Para sistemas de tubería relativamente cortos, con un número relativamente grande de curvas y accesorios, las pérdidas menores pueden exceder fácilmente las pérdidas mayores (especialmente con una válvula parcialmente cerrada que puede causar una mayor pérdida de presión que una tubería larga, de hecho cuando una válvula está cerrada o casi cerrado, la pérdida menor es infinita).
Las pérdidas menores se miden comúnmente de forma experimental. Los datos, especialmente para las válvulas, dependen en cierta medida del diseño particular del fabricante.
Al igual que la fricción de la tubería, las pérdidas menores son aproximadamente proporcionales al cuadrado del caudal y, por lo tanto, pueden integrarse fácilmente en la ecuación de Darcy-Weisbach . K es la suma de todos los coeficientes de pérdida en la longitud de la tubería, y cada uno contribuye a la pérdida general de carga.
Existen varios métodos para calcular la pérdida de carga de accesorios, curvas y codos. En la siguiente sección, estos métodos se resumen en el orden del más simple al más sofisticado.
Coeficiente de pérdida de presión – PLC
A veces, los ingenieros usan el coeficiente de pérdida de presión , PLC . Se observa K o ξ (pronunciado “xi”). Este coeficiente caracteriza la pérdida de presión de un determinado sistema hidráulico o de una parte de un sistema hidráulico. Se puede medir fácilmente en bucles hidráulicos. El coeficiente de pérdida de presión se puede definir o medir para tuberías rectas y especialmente para pérdidas locales (menores) .
Resumen:
- La pérdida de carga del sistema hidráulico se divide en dos categorías principales :
- Pérdida de carga importante : debido a la fricción en tuberías rectas
- Pérdida de carga menor : debido a componentes como válvulas, curvas …
- Se puede usar una forma especial de la ecuación de Darcy para calcular pérdidas menores .
- Las pérdidas menores son más o menos proporcional a la cuadrado de la velocidad de flujo y por lo tanto puede ser fácil integrados en la ecuación de Darcy-Weisbach a través de coeficiente de resistencia K .
- Como pérdida local de presión, también se puede considerar la aceleración del fluido en un canal calentado .
Existen los siguientes métodos:
¿Por qué la pérdida de cabeza es tan importante?
Como se puede ver en la imagen, la pérdida de carga es una característica clave de cualquier sistema hidráulico. En los sistemas en los que se debe mantener cierto caudal (por ejemplo, para proporcionar suficiente enfriamiento o transferencia de calor desde el núcleo del reactor ), el equilibrio de la pérdida de carga y la carga añadida por una bomba determina la velocidad de flujo a través del sistema.
Diagrama característico de QH de la bomba centrífuga y de la tubería
Caída de presión – Conjunto de combustible
En general, la caída de presión total del conjunto de combustible está formada por la caída por fricción del haz de combustible (depende de la rugosidad relativa de las barras de combustible, el número de Reynolds , el diámetro hidráulico , etc.) y otras caídas de presión de los elementos estructurales (boquilla superior e inferior, rejillas de separación o rejillas de mezcla )
En general, no es tan simple calcular las caídas de presión en los conjuntos de combustible (especialmente las rejillas de separación) y pertenece a los conocimientos clave de ciertos fabricantes de combustible. Principalmente, las caídas de presión se miden en bucles hidráulicos experimentales , en lugar de calcularse.
Los ingenieros usan el coeficiente de pérdida de presión , PLC . Se observa K o ξ (pronunciado “xi”). Este coeficiente caracteriza la pérdida de presión de un determinado sistema hidráulico o de una parte de un sistema hidráulico. Se puede medir fácilmente en bucles hidráulicos. El coeficiente de pérdida de presión se puede definir o medir para tuberías rectas y especialmente para pérdidas locales (menores) .
Usando los datos del ejemplo mencionado anteriormente, el coeficiente de pérdida de presión (solo friccional de la tubería recta) es igual a ξ = f D L / D H = 4.9 . Pero el coeficiente global de pérdida de presión (incluidas las rejillas de separación, las boquillas superior e inferior, etc.) suele ser aproximadamente tres veces mayor. Este PLC ( ξ = 4.9 ) hace que la caída de presión es del orden de (utilizando las entradas anteriores) Ap fricción = 4,9 x 714 x 5 2 /2 = 43,7 kPa (sin rejillas Espaciado, toberas superior e inferior). Un PLC real aproximadamente tres veces mayor significa que el combustible Δp será aproximadamente tres veces mayor .
La pérdida de presión global del reactor, el reactor Δp , debe incluir:
- bajante y fondo del reactor
- placa de soporte inferior
- conjunto de combustible que incluye rejillas de separación, boquillas superior e inferior y otros componentes estructurales – combustible Δp
- conjunto de estructura de guía superior
Como resultado, la pérdida de presión general del reactor – el reactor Δp es generalmente del orden de cientos de kPa (digamos 300-400 kPa) para los parámetros de diseño.
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