Среди используемых на промышленных предприятиях конструкций труб отдельно можно выделить трубу Вентури. Она существенно отличается от труб дымовых и имеет свои особенные характеристики. Сооружение это получило свое название от имени итальянского специалиста в области гидравлики, Джованни Батиста Вентури и имеет в своей основе стальную конструкцию с круглым поперечным сечением, изготавливаемую посредством сварки. С использованием такого расходомера можно измерять величину скорости и расхода жидкостных и газовых потоков. Если проводить сравнение с иными приспособлениями, измеряющими потери, он имеет такое строение горловины, которое позволяет не только поддерживать величину давления, но и не снижать его уровень существенно.
Конструкция и назначение трубы Вентури
Труба Вентури выполняет две основные задачи:
- с ее помощью замеряется скорость перемещения газа или жидкости по системе;
- вычисляется реальный расход ресурса, перемещаемого по системе.
Особенностью строения трубы является уникальная горловина, которая встраивается в большинство промышленных трубопроводов. Она обладает минимальным показателем потери давления, если рассматривать аналогичные изделия. Также подобная конструкция сужает поток перемещаемого вещества.
Итак, трубка Вентури (распылитель) – это почти обычная труба, но отличается она тем, что в ее конструкцию добавлен специальный пережим. В зоне пережима устанавливаются специальные форсунки, через которые транспортируемый газ обильно смачивают водой, что увеличивает его скорость на 250-350 процентов.
Прочие нюансы работы трубы Вентури:
- потоки воды входят в струю газа под прямым углом;
- существует модификация пережима в виде прямоугольника, где форсунки размещаются по его длине, чтобы уменьшить линейные размеры струи подаваемой жидкости;
- очистка газа может производиться на уровне от 20 до 100 мг/м.кв., причем изменение уровня очистки не зависит от того, насколько газ изначально запылен;
- фактически принцип работы трубки Вентури предполагает изменение эффективности системы с учетом следующих факторов: расход воды (оптимальное значение 0,6-0,7 л/нм.кв.) и скорость движения газа (чем выше, тем эффективнее очистка);
- пережим имеет линейные размеры от 45 до 60 сантиметров;
- предельная производительность трубки – 180 тыс. м.куб./ч.
Описанный принцип работы трубы Вентури реализован посредством сборки ее из следующих структурных элементов:
- Конусовидный вход в трубу.
- Цилиндрический центральный сегмент (горловина).
- Конусовидный выход из трубы (диффузор).
На входе в трубу и непосредственно в центральном горловинном сегменте устанавливаются специальные усредняющие камеры, которые позволяют спустить воду, чтобы выровнять давление в периферических частях системы.
Подходит труба Вентури для вставки в трубопроводы с диаметром от 5 до 140 сантиметров. Трубка Вентури с основным трубопроводом соотносится в поперечном сечении с коэффициентом, значение которого колеблется от 0,1 до 0,6. Делая расчет трубки Вентури до ее монтажа, стоит учитывать, что потери напора могут составить от 5 до 20 процентов, а производимые замеры могут иметь погрешность от 2 до 10 процентов.
Конструкция
Пример трубы
Конструкция трубы Вентури (трубы-распылителя) представляет собой оснащенную пережимом вертикальную трубу (в редких случаях может быть горизонтальной).
В пережиме газ обильно смачивается из форсунок водой, а его скорость существенно возрастает (в 2,5-3,5 раз):
- Схема действия трубы
Водяные струи направлены перпендикулярно потоку газа;
- Иногда пережим может быть прямоугольной формы, а форсунки располагаются на длинной его стороне, что позволяет уменьшить высоту водяных струй;
- Очистка газа может достичь степени от 20 до 100 мг/м2, причем на ее колебания не оказывает влияния начальная запыленность;
- Эффективность очистки в трубе Вентури зависит от таких факторов, как расход воды (рекомендуется 0,6-0,7 л/нм3) и скорость движущегося в горловине газа (более высокая скорость улучшает очистку);
- Размер пережима составляет от 450 до 600 мм;
- Производительность может достигать 180 000 м3/ч.
Конструкция трубы Вентури включает в себя входной конус (1), цилиндрическую среднюю часть (горловину) и выходной конус (диффузор). Входной конус и горловина оснащены кольцевыми усредняющими камерами с приспособлениями, спускающими воду в нижней части, что позволяет выравнивать давление на периферии.
В случае, когда диаметр трубопровода больше конечного диаметра диффузора, трубу называют короткой, а в случае равных диаметров – длинной. В соответствии с условным проходом горловины различают также обработанную и необработанную горловину.
Для отбора давления на входе и на выходе служат отверстия, выполненные в стенке трубы. Количество отверстий составляет четыре или более в зависимости от диаметра трубы.
Важно: в случае большого условного прохода рекомендуется соединять отверстия с помощью кольцевого соединения.
Трубы Вентури применяют в трубопроводах, диаметр которых составляет 50-1400 мм. При этом соотношение между сечением горловины и сечением трубопровода лежит в диапазоне между 0,1 и 0,6. При эксплуатации труб Вентури потери напора могут составлять 5-20%, а погрешность измерений – 2-10%.
Существующие виды трубок Вентури и их классификация
Говоря о том, что это такое трубка Вентури, нужно учитывать особенности строения конусовидного входа, на основании которых выделяют основные разновидности изделия:
- литой необработанный конусовидный вход, изготавливается путем плавления стали в специальную форму и прочими методами, не предполагающими обработку самого входного канала трубы. Обработке же подвергается горловинный сегмент трубы Вентури и переход между ним и соседним участком;
- обработанный конусовидный вход, изготавливается все так же посредством формового литья. Обрабатываются все конструкционные элементы трубы и переходы между ними (могут, как закругляться, так и оставляться в исходной форме);
- сварной конусовидный вход из куска листовой стали, который, как становится понятно из названия, создается при помощи сварочного аппарата. Обработке подвергается лишь горловина и то, если у нее небольшой диаметр. Это тот случай, когда создается трубка Вентури своими руками без каких-либо проблем, но необходимо иметь сварочный аппарат и некоторый набор инструментов для обработки металла.
Также классифицируются трубы Вентури по длине диффузора:
- укороченная;
- нормальная.
Если же рассматривать тип, конструкцию и материал изготовления трубы, то можно выделить следующие виды:
- цельная;
- составная – элементы скрепляются между собой посредством фланцев или резьбовых соединений.
Также стоит выделить отдельный тип трубы Вентури под аббревиатурой ГВПВ (высокоскоростной прямоточный газопромыватель). В маркировку данного типа обычно вписывают значение площади сечения горловинного сегмента трубы Вентури. Если в маркировке присутствует обозначение «01», то труба модифицирована и в ней увеличена удельная степень орошения.
Спецификация
Трубы Вентури классифицируют по входному конусу: — Он может быть литым и необработанным. Изготавливаются следующим способом – отливают в песочной форме или каким-то другим методом, в котором входная конусная часть не обрабатывается. Но в данной ситуации обрабатываются те места, где конусная часть переходит в цилиндрическую.
— Диффузорная часть изготовлена методом литья. В этом случае и конусная, и цилиндрическая, и горловинная детали обрабатываются. Переходы между частями делают закругленными, или незакругленными. — Верхняя конусная деталь может быть стальной и изготавливаться сварочным способом. Существует и иная классификация — по длине выходной конусной: — Укороченная. — Нормальная. Деление может осуществляться и с помощью других признаков – типовых, по материалам, из которых они изготовлены, по конструкциям сооружения: — Цельная конструкция. — Составная конструкция. Есть и еще – именуемый «высокоскоростным прямоточным газопромывателем Вентури». Они имеют аббревиатуру ГВПВ.
Основные характеризующие параметры
Расходомеры Вентури отличаются параметрами: — Такая характеристика, как запыленность газа, который очищается, не должна превышать тридцати грамм на кубический метр. — Значение температуры таких газов не должно превышать четыреста градусов. — Количество расходуемой воды от пол литра до двух с половиной литров на кубический метр. — Сопротивление движению газов – в пределах от шести до двенадцати кило паскаль. Если у трубы сечение круглое, она будет состоять из расширяющейся части (диффузора), сужающейся части (конфузора), прохода, патрубка с форсунками, которые подводят воду для орошения. Такие каналы обладают следующими характерными признаками: — Длина прохода рассчитывается с помощью умножения его диаметра на 0,15. — Величина раскрытия угла для расширяющейся части равна двадцать восемь градусов, а для сужающейся составляющей – семь градусов. — Трубки могут использоваться в любых плоскостях – вертикальных, горизонтальных, наклонных.
Технические характеристики и функциональные параметры
Трубе Вентури характерны следующие технические характеристики:
- очищаемые газы могут быть запылены не больше, чем на 30 г/м.кв.;
- температура газа под очистку не превышает 400 градусов по Цельсию;
- удельный расход воды – от 0,5 до 2,5 л/м.кв.;
- гидродинамическое сопротивление в трубе – от 6 до 12 килопаскаль.
Если рассматривать чертеж трубки Вентури с круглым сечением, то в нем обязательно присутствуют:
- диффузор;
- конфузор;
- горловина;
- штуцеры под форсунки, через которые подводится орошающая жидкость.
Другие функциональные параметры:
- относительная длина горловины равна ее диаметру, умноженному на коэффициент 0,15;
- конфузор раскрывается под углом в 28 градусов, а диффузор – 7 градусов;
- в процессе эксплуатации позволяется монтировать трубку Вентури в любой прямолинейный трубопровод вне зависимости от его направления;
- в процессе изготовления трубы Вентури применяется сталь марок 12X18H10T или ВСт, а форсунки создаются из 08Х13.
Устройство
Это небольшое приспособление в форме трубы, устройство которого предусматривает наличие технологических участков, рассчитанных на выполнения измерительных операций. Как правило, середина, то есть центральная часть сопла, перетягивается зажимом, от которого в одну из сторон отходит специальная камера для замера, а также отверстие для забора давления. С другой стороны форма трубки переходит в конус и формирует собой горловину. Здесь располагается несколько отверстий для отбора давления, а также диффузор. Обычно струйный насос подсоединяется с этой стороны или напрямую или же при помощи специальной сантехнической арматуры.
Среди конструкционных преимуществ данного изделия специалисты отмечают и эффективность работы в стесненных условиях трубопровода. Впрочем, есть и существенный плюс для неопытных мастеров. Он заключается в упрощенной модели установки сопла.
Главные плюсы и применение трубы Вентури
Труба Вентури при применении в качестве расходомера (для пара, жидкостей или газов) имеет ряд положительных качеств:
- потери давления практически отсутствуют;
- элементы трубы не засоряются различными отложениями;
- измерительные плоскости изнашиваются очень слабо;
- у изделия высокая прочность;
- производить такую трубку достаточно просто и не затруднительно, если говорить о самостоятельном изготовлении;
- конструкция в целом очень надежна;
- ей присущ длительный срок эксплуатации.
В первую очередь стоит сказать о бытовом применении такого изделия. Нередко встречается трубка Вентури в газовых котлах, поскольку с задачей очистки топлива она справляется на высочайшем уровне. В промышленности одним из самых известных агрегатов, в которые встраивается данная трубка, является скруббер Вентури – скоростной газоочиститель.
В такой установке очистка производится с высокой эффективностью, и она может устранить из газа даже микроскопические частицы. Также труба Вентури актуальна в качестве структурного элемента любого инжектора.
Итог
В статье подробно рассмотрены особенности и принципы функционирования трубки Вентури. Если ранее об особенностях данного изделия знал узкий круг специалистов, то теперь любой прочитавший данную статью без труда разберется в теме и сможет понять суть работы большинства агрегатов: от обычного газового котла до более мощных трубопроводов на котельных и прочих промышленных предприятиях.
Как работает сопло Вентури?
Устройство было названо в честь итальянского ученого именно по той причине, что он открыл эффект снижения давления, когда рабочая среда проходит через суженный участок. Именно по этому принципу, дополненному законом Бернулли, функционируют такие трубки. На практике это означает, что жидкость минует суженный участок, в процессе чего происходит отбор давления в специальных кольцевых камерах, которыми снабжается сопло Вентури. Принцип работы также предполагает взаимодействие каналов отвода с непосредственными приборами измерения. Для точного замера, в частности, применяется манометр, который может быть представлен и в виде аналогового устройства, и цифровым аппаратом.
Достоинства устройства
На фото отображены некоторые особенности труб Вентури. С их помощью технические характеристики трубопровода оптимизируются. Изделия устанавливаются при монтаже расходомеров, они имеют ряд достоинств. Чертёж, разрабатываемый специалистами, оптимизируется под нужды производства. Труба Вентури имеет следующие особенности:
- исключаются колоссальные потери давления,
- нет засорений,
- минимум износа,
- повышенная прочность,
- простота монтажа,
- надёжность,
- большой срок службы.
О применении
Характеристики Вентури позволяют расширить спектр их применения. Нередко труба монтируется при установке скруббера – устройства, представляющего газопромыватель. С его помощью производится очистка газа от пыли и сторонних частиц.
Составляющая часть
Чертёж строится таким образом, чтобы повысить эффективность очистки, оставляя далеко позади стандартные пылеуловители. На фото отражены некоторые детали работы устройства. Труба Вентури также монтируется при установке инжекторов – насосов струйного типа, с помощью которых производится сжимание газа и пара с последующим нагнетанием полученной жидкости в специальные ёмкости, откуда и производится подача. В процессе тепловая и кинетическая энергия преобразуются в потенциальную.
Применение
Труба Вентури интегрируется в двигатели внутреннего сгорания, питательные котлы, в системы орошения и пр. Её название известно не всем. Даже специалисты не всегда знают, что некоторые дымоотводы для котельных агрегатов формируются по принципу Вентури.
Сферы применения
Конструкционные особенности обусловлены как раз нестандартными способами применения сопла. В частности, арматура такого типа нашла применение в инжекторных агрегатах, которые работают в связке с упомянутыми струйными насосами. Подобные механизмы служат для сжатия газовых смесей, жидкостных паров, а также для последующей их отправки в места с повышенным давлением. Не обходится без такого сопла и система газоочистки в некоторых вариациях. Например, соплом оснащается скоростной газопромыватель, который фильтрует обслуживаемые смеси от субмикронных и микронных частиц. Используются устройства данного типа также в некоторых тепловых и паровых котлах, но преимущественно из промышленной сферы.
Разновидности
Основные различия носят конструкционный характер в том смысле, что отдельные технологические части имеют особое исполнение. Например, распространенным видом являются сопла, в которых предусмотрена литая коническая часть без обработки. Такие модели производятся литьевым методом с применением специальных песочных матриц, причем обработке подвергаются только закругления детали и горловина. Более усложненной модификацией являются модели, в которых предусматривается и предварительная обработка входных участков, с которыми взаимодействует струйный насос в разных версиях. При этом центральная основа может быть выполнена без специальной обработки.
Принципиальные отличия от вышеупомянутых видов имеет устройство, изготовленное не литьевым, а сварным способом. В данном случае конусная часть может быть реализована и в прямой, и в закругленной форме.
Отрывок, характеризующий Трубка Вентури
Всякий раз, как я вижу движение паровоза, я слышу звук свиста, вижу открытие клапана и движение колес; но из этого я не имею права заключить, что свист и движение колес суть причины движения паровоза. Крестьяне говорят, что поздней весной дует холодный ветер, потому что почка дуба развертывается, и действительно, всякую весну дует холодный ветер, когда развертывается дуб. Но хотя причина дующего при развертыванье дуба холодного ветра мне неизвестна, я не могу согласиться с крестьянами в том, что причина холодного ветра есть раэвертыванье почки дуба, потому только, что сила ветра находится вне влияний почки. Я вижу только совпадение тех условий, которые бывают во всяком жизненном явлении, и вижу, что, сколько бы и как бы подробно я ни наблюдал стрелку часов, клапан и колеса паровоза и почку дуба, я не узнаю причину благовеста, движения паровоза и весеннего ветра. Для этого я должен изменить совершенно свою точку наблюдения и изучать законы движения пара, колокола и ветра. То же должна сделать история. И попытки этого уже были сделаны. Для изучения законов истории мы должны изменить совершенно предмет наблюдения, оставить в покое царей, министров и генералов, а изучать однородные, бесконечно малые элементы, которые руководят массами. Никто не может сказать, насколько дано человеку достигнуть этим путем понимания законов истории; но очевидно, что на этом пути только лежит возможность уловления исторических законов и что на этом пути не положено еще умом человеческим одной миллионной доли тех усилий, которые положены историками на описание деяний различных царей, полководцев и министров и на изложение своих соображений по случаю этих деяний. Силы двунадесяти языков Европы ворвались в Россию. Русское войско и население отступают, избегая столкновения, до Смоленска и от Смоленска до Бородина. Французское войско с постоянно увеличивающеюся силой стремительности несется к Москве, к цели своего движения. Сила стремительности его, приближаясь к цели, увеличивается подобно увеличению быстроты падающего тела по мере приближения его к земле. Назади тысяча верст голодной, враждебной страны; впереди десятки верст, отделяющие от цели. Это чувствует всякий солдат наполеоновской армии, и нашествие надвигается само собой, по одной силе стремительности. В русском войске по мере отступления все более и более разгорается дух озлобления против врага: отступая назад, оно сосредоточивается и нарастает. Под Бородиным происходит столкновение. Ни то, ни другое войско не распадаются, но русское войско непосредственно после столкновения отступает так же необходимо, как необходимо откатывается шар, столкнувшись с другим, с большей стремительностью несущимся на него шаром; и так же необходимо (хотя и потерявший всю свою силу в столкновении) стремительно разбежавшийся шар нашествия прокатывается еще некоторое пространство. Русские отступают за сто двадцать верст – за Москву, французы доходят до Москвы и там останавливаются. В продолжение пяти недель после этого нет ни одного сражения. Французы не двигаются. Подобно смертельно раненному зверю, который, истекая кровью, зализывает свои раны, они пять недель остаются в Москве, ничего не предпринимая, и вдруг, без всякой новой причины, бегут назад: бросаются на Калужскую дорогу (и после победы, так как опять поле сражения осталось за ними под Малоярославцем), не вступая ни в одно серьезное сражение, бегут еще быстрее назад в Смоленск, за Смоленск, за Вильну, за Березину и далее. В вечер 26 го августа и Кутузов, и вся русская армия были уверены, что Бородинское сражение выиграно. Кутузов так и писал государю. Кутузов приказал готовиться на новый бой, чтобы добить неприятеля не потому, чтобы он хотел кого нибудь обманывать, но потому, что он знал, что враг побежден, так же как знал это каждый из участников сражения. Но в тот же вечер и на другой день стали, одно за другим, приходить известия о потерях неслыханных, о потере половины армии, и новое сражение оказалось физически невозможным. Нельзя было давать сражения, когда еще не собраны были сведения, не убраны раненые, не пополнены снаряды, не сочтены убитые, не назначены новые начальники на места убитых, не наелись и не выспались люди. А вместе с тем сейчас же после сражения, на другое утро, французское войско (по той стремительной силе движения, увеличенного теперь как бы в обратном отношении квадратов расстояний) уже надвигалось само собой на русское войско. Кутузов хотел атаковать на другой день, и вся армия хотела этого. Но для того чтобы атаковать, недостаточно желания сделать это; нужно, чтоб была возможность это сделать, а возможности этой не было. Нельзя было не отступить на один переход, потом точно так же нельзя было не отступить на другой и на третий переход, и наконец 1 го сентября, – когда армия подошла к Москве, – несмотря на всю силу поднявшегося чувства в рядах войск, сила вещей требовала того, чтобы войска эти шли за Москву. И войска отступили ещо на один, на последний переход и отдали Москву неприятелю.
