超长液压管道压力损失的计算与试验分析

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1、万方数据2009年第10期液压与气动23超长液压管道压力损失的计算与试验分析‘万会雄1’2。黄辉2，黄海波2CalculationandExperimentalAnalysisofPressureLossinUltra—longHydraulicPipelineWANHui．xion91”，HUANGHui2，HUANGHai．b02(1．华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉430074；2．武汉理工大学物流工程学院，湖北武汉430063)摘要：大多数液压系统中各元件相互联接的管道较短，管道中的压力损失可通过计算管道内

2、液压介质在最低温度下，其所有直管的沿程压力损失和所有弯管(或弯头)处局部压力损失之和而得出，由此得到的计算结果与实际值差别不大。而对于某些具有超长管道的液压系统来说，在计算管道的沿程压力损失时，应考虑管道内液压介质与外部环境的热交换，即考虑管道内液压介质的温度与黏度值的大小对压力损失的影响。该文在上述基础上，建立了超长管道压力损失的计算方法，并对某一规格和长度管段内液压介质的压力损失进行了理论计算和试验验证，结果表明管道内压力损失的理论计算值与实测值的误差较小，该压力损失的计算方法可为具有超长液压管道的液压系统工作压力的设

3、计提供可靠地依据。关键词：超长液压管道；压力损失的计算；热交换；试验分析中图分类号：THl37文献标识码：B文章编号：1000-4858(2009)10-0023-03、1引言液压管道是液压系统中各元件相连接的纽带，起着输送液压介质和传递能量的重要作用。在液压管道设计过程中，除考虑其耐压强度要求以外，对管道中液压介质的流速以及与其相关联的压力损失必须引起足够的重视。压力损失值的大小直接影响液压系统的设定压力和执行元件的有效输出力(或扭矩)，进而影响系统的工作性能和可靠性。通常情况下，液压系统中各元件相互连接的管道较短，管道

4、中的压力损失值可通过计算管道中的液压介质在最低温度下，其总的沿程压力损失和总的局部压力损失之和而得出⋯，计算时可忽略管道内液压介质与外部环境的热交换，由此得出的计算结果与实际值差别不大，能够满足系统要求。而对于某些如大型船舶中的特殊液压系统，其执行元件与系统油源之间相连接的管道长达近百米，如果按上述方法计算，必然出现较大误差。因此，对于超长管道的压力损失计算，必须充分考虑管道内液压介质与外部环境的热交换，即考虑管道内液压介质的温度与黏度值的大小对压力损失的影响，以使计算结果与实际值较为吻合，为液压系统工作压力的设定提供依据

5、。2超长管道压力损失的计算对于超长管道来说，管道内液压介质的压力损失为所有直管段的沿程压力损失与所有弯管(或弯头)处的局部压力损失之和。2．1直管段的沿程压力损失图l所示为从系统油源出口A到管道某一长度Z处管段内液压介质的流动状态。由于管道长，为了减小压力损失，管道内液压介质的设计流速通常较低，管道内液压介质的流动状态为层流。图1管段内液压介质的流动状态收稿日期：2009m5—10作者简介：万会雄(1963一)，男，湖北汉川人，副教授，博士研究生，主要从事电液控制系统的研究工作。万方数据液压与气动2009年第10期在管道长

6、度l后取一微小管段长度d／，在d／区段内，液压介质的沿程压力损失dp为：却=A挚2(1)2·3式中A——沿程阻力系数，A=纂；Re为雷诺数，Re=ua，y为液压介质的运动黏度’yt，——管道内液压介质的平均流速，t，=粤，9为管道内液压介质的流量P——液压介质的密度d——管道内径由式(1)可计算出所有直管段的沿程压力损失△p，为：衄=rdp(2)管道内液压介质的沿程压力损失转换为热量，使液压介质的温度及黏度发生变化心】，在dZ管段内由沿程压力损失产生的热量为：咖=q·dp(3)沿程压力损失所产生的热量均由管道散热至自然环境

7、中，因此有：咖=霄·(t—b)·d·h·dl(4)式中元——表面传热系数，五=札等，取A。=0．029；帆为平均努塞尔系数，取帆=0．171·ge。i618，R。。=生≯，u为空气流，速t——管道内液压介质的温度l。——环境温度管道内液压介质在温度为t时，其运动黏度为[31y=yo·e。1‘“幻’(5)式中Al为黏温系数，取Al=5×10。2／℃。由式(1)～(5)即可计算出所有直管内液压介质的沿程压力损失值。2．2弯管(或弯头处)的局部压力损失管道内所有弯头处的局部压力损失△pf按下式计算：△pf=n·亭半(6)式中n—

8、—管道中弯头的数量孝——局部阻力系数，对于90。圆滑弯管，取f=9．5管道内总的压力损失根据式(2)和式(6)可计算出管道内总的压力损失卸为：卸=卸f+却￡(7)采用好富顿HS620水一乙二醇难燃液，在％=24℃环境温度下，讹=68．4mm2／s，P=1080kg／m3；取d=6mm，Z=65m，u=0