Lateraalinen vs True Wye -liitosvirtauksen jakautuminen ja painehäviö haaraliitännöissä

Aina kun putki halkeaa kahtia, halkaisun suorittava liitin päättää kuinka paljon painetta häviää ja kuinka tasaisesti virtaus jakautuu. Atavallinen 90 asteen T-paitasaa nesteen kääntymään terävän kulman. Sivusuuntainen ja todellinen wye korvaa tämän kulman pehmeämmällä kulmalla. Nämä kaksi sekoitetaan usein, ja jotkin luettelot käyttävät nimiä keskenään, mutta niiden geometria ja käyttäytyminen ovat erilaisia.

Tämä opas selittää eron, näyttää painehäviö- ja virtausjakoluvut Crane TP-410 -menetelmällä ja antaa käytännöllisen tavan valita niiden välillä. Jokaisessa osassa esitetään ensin johtopäätös ja sitten perustelut. Arvot ovat havainnollistavia seulontalaskelmia; lopullinen suunnittelu kuuluu putkiinsinöörillesi.

Avaimet takeawayt

• Sivulla on suora juoksu, jossa yksi haara on noin 45 astetta. Todellinen wye jakaa sisääntulon kahteen symmetriseen Y-kirjaimen muotoiseen jalkaan. Kaupan käyttö vaihtelee, joten varmista aina geometria piirustuksessa.
• Molemmat vähentävät häviötä verrattuna 90 asteen t-paitaan. Samankokoisille putkille, joissa puolet virtauksesta menee haaraan, Crane-menetelmä antaa haarahäviökertoimeksi noin 0,38 45 asteen sivuttaiskulmassa verrattuna 1,16 90 asteen T-putkeen, mikä on noin 67 % pienempi.
• Esimerkissä, jossa vesi on 2 m/s NPS 4 -putkessa, ero on 2,31 kPa T-haaralle ja 0,76 kPa sivuhaaralle 50 %:n jaolla.
• Todellinen wye on symmetrinen, joten identtiset jalat jakavat virtauksen tasaisesti. Sivusuunta suosii suoraa juoksua, joten jako on epätasainen, ellei alavirran jaloilla ole huomattavaa vastusta.
• Yhdistyvät virrat menettävät myös vähemmän 45 asteen risteyksen kuin 90 asteen t-liitoksen kautta, ja 45 asteen sisääntulo vähentää mahdollisuutta, että sivuvirta häiritsee päävirtausta.
• Määritä ostotilaukseen sisällytetty kulma, koot, aikataulu ja standardi (esimerkiksi ASME B16.9), koska kaikki toimittajat eivät käytä sanoja lateraalinen, wye ja true wye samalla tavalla.

Mitä eroa on lateraalisen ja todellisen Wyen välillä?

Lateraali on liitos, jossa on suora juoksu ja yksi haara, joka on yhdistetty kulmassa, yleensä 45 astetta; todellinen wye on symmetrinen sovitus, jossa yksi tuloaukko jakautuu kahteen haaraan, jotka ovat yhtä kulmassa poispäin tuloakselista muodostaen Y:n.

Nimet tulevat eri ammateista, minkä vuoksi ne aiheuttavat sekaannusta. Putkialan ammattilainen voi pyytää "wye":tä, kun taas höyryasentaja pyytää "45 asteen lateraalia", ja molemmat voivat tarkoittaa samaa asennusta. Putki- ja liitosluetteloissa lateraali on suora läpivienti, jossa on yksi 45 asteen haara, ja todellinen wye jakaa päätulon symmetrisesti kahteen ulostuloon.

Lähteet kuvaavat todellisen wyen jalkoja useammalla kuin yhdellä tavalla: jotkut kuvaavat kahta jalkaa, jotka ovat kumpikin 22,5 astetta poispäin tuloakselista (niiden välillä 45 astetta), toiset kuvaavat kahta 45 asteen ulostuloa. Tästä johtuen kulma on ilmoitettava erikseen tilattaessa.

Kuinka lateraaliset ja True Wye -liittimet vertautuvat yleisesti?

Sivusuunta on yksinkertaisempi, yleensä helpompi hankkia, ja se toimii hyvin, kun yksi polku on selvästi pääajo; todellinen wye antaa symmetrisen, tasaisen jakautumisen kahdelle tasaiselle jalalle, kompaktimman symmetrisen asettelun kanssa, mutta vähemmän yleisen saatavuuden.

Helatoimittajien käytännöllinen sääntö on, että vaakasuorassa imussa sivutuki tukee itseään hyvin alhaalta, kun taas pystysuunnassa oikea wye antaa tasapainoiset kuormat. Käytä sitä asetteluvinkkinä ja vertaa sitten tukisuunnitelmaasi.

Millä liittimellä on pienempi painehäviö?

45 asteen lateraalisella tai wye-haaralla on paljon pienempi haarahäviö kuin 90 asteen teehaaralla: samankokoisissa putkissa jaettuna Crane-menetelmä antaa K-arvon noin 0,38 45 asteen haaralle ja 1,16 90 asteen teehaaralle, mikä tarkoittaa noin 67 prosentin vähennystä.

Painehäviö liittimen läpi kirjoitetaan muodossa ΔP=K × ρ × V² / 2, missä K on häviökerroin, ρ on nesteen tiheys ja V on nopeus yhdistetyssä (tulo)putkessa. Pienempi K tarkoittaa vähemmän paineen menetystä. Alla olevassa taulukossa käytetään Crane Technical Paper 410 -menetelmää virtauksen hajauttamiseen samankokoisella ajolla ja haaralla, joka on toteutettu avoimen lähdekoodin suunnittelukirjastossa. Tässä menetelmässä juoksuhäviökerroin on sama teelle ja lateraalille (se vaihtelee noin -0,06 - 0,30 jaosta riippuen), joten hyöty näkyy haarassa.

Taulukossa on kaksi mallia. Ensinnäkin 45 asteen haaralla on pienempi häviö jokaisessa jaossa. Toiseksi, 90 asteen tee on vaikein virtauksessa, kun suurin osa siitä kääntyy kulman suhteen: 100 %:ssa haaraan nähden K on noin 1,69 teessä, mutta noin 0,35 45 asteen lateraalisessa kulmassa.

Mitä se tarkoittaa paineen kannalta?

Vedelle (1 000 kg/m³) nopeudella 2 m/s yhdistetyssä NPS 4 Schedule 40S -putkessa haaran painehäviö on:

50 %:n jakautuessa T-haara menettää 2,31 kPa ja sivuhaara 0,76 kPa. Noin 1,55 kPa:n ero risteystä kohti näyttää pieneltä, mutta se moninkertaistuu monissa risteyksissä ja nousee nopeuden neliön mukana: nopeuden kaksinkertaistaminen kertoo häviön neljällä. Nopeissa tai tiheissä palveluissa tai monihaaraisissa järjestelmissä säästö tulee merkittäväksi, ja liete- tai hiukkasvirtaukselle heikompi kulma vähentää myös eroosiota.

Kuinka haarakulma muuttaa tappiota?

Pienemmät kääntökulmat antavat pienemmän häviön: Käytettäessä Crane-menetelmää tasaisella jaolla K laskee noin 1,16:sta 90 asteessa 0,75:een 60 asteessa, 0,38:aan 45 asteessa ja 0,23:een 22,5 asteessa; todellinen wye hyötyy, koska jokainen jalka kääntyy vain osan täydestä kulmasta.

Alla oleva taulukko muuttaa haarakulmaa samalla menetelmällä. Se kuvaa yksittäistä haaraa, joka jättää suoran juoksun, joten todelliselle wye:lle se on opas trendiin, ei tarkka tietojoukko. Käytä symmetristä Y:tä varten valmistajan häviötietoja, Idelchikin hydraulivastuksen käsikirjaa tai CFD-tutkimusta.

Menetelmä käsittelee noin 75 asteen ja sitä suurempia kulmia kuin teetä, joten etu näkyy vasta, kun haarakulma putoaa tämän alueen alapuolelle. Trendi on kuitenkin selvä: mitä vähemmän virtauksen täytyy kääntyä, sitä vähemmän energiaa se menettää.

Kuinka virtauksen jakautuminen eroaa lateraalisen ja todellisen vyön välillä?

Todellinen wye jakaa virtauksen tasaisesti kahden identtisen jalan välillä, koska se on symmetrinen, kun taas sivusuuntainen lähettää suuremman osuuden suorassa juoksussa; epätasaisuus kutistuu alavirran haarojen vastuksen kasvaessa.

Virtaus jakaa itsensä siten, että painehäviö jokaisella reitillä on yhtä suuri. Sivusuunnassa juoksuradalla ja haararadalla on erilaiset risteyshäviöt, joten täysin symmetrinen alavirtajärjestelmä jakautuu silti epätasaisesti. Taulukko näyttää haaraan menevän virtauksen osuuden kahdelle identtiselle alavirran haaralle, joiden molemmilla on vastus K_leg mitattuna nopeuspäissä. Karkeana ohjeena K_jalka 10 vastaa noin 500 suoran putken halkaisijaa kitkakertoimella 0,02.

Kun alavirran jalat ovat lyhyitä ja vastusltaan alhaisia ​​(K_leg of 2), tee lähettää vain 23 % virtauksesta haaraan ja lateraalit 36 ​​%, kaukana tasaisesta jaosta. Kun kummankin jalan vastus on 20 (pitkät ajot, venttiilit tai varusteet), molemmat ovat muutaman prosenttiyksikön sisällä 50 prosentista, mutta lateraali on silti lähempänä. Nämä ovat seulonta-arvioita esitettyjen oletusten perusteella. Jos tasaisella jakautumisella on merkitystä, kuten rinnakkaisissa lämmönvaihtimissa, reaktoreissa tai polttimissa, käytä symmetristä liitosta ja sisällytä tasapainotuslaitteet, jos prosessi sitä vaatii.

Mitä tapahtuu, kun virtaukset sulautuvat jakautumisen sijaan?

Virtausten yhdistämisessä 45 asteen risteys menettää myös alle 90 asteen T-kulman: 50/50-liitoksessa samankokoisissa putkissa Crane-menetelmä antaa haaran K noin 0,22 lateraaliselle ja 0,41 teelle.

Matalassa kulmassa yhdistäminen antaa sivuvirran liittyä päävirtaukseen lähes samaan suuntaan, mikä vähentää sekoitusturbulenssia ja mahdollisuutta sivuvirran työntymiseen takaisin juoksuun. Kokoelman otsikot, viemärit ja prosessipalautukset hyötyvät tästä. Arvot viittaavat yhdistettyyn ulostulonopeuteen.

Entä jos haara on pienempi kuin juoksu?

Pienennyshaaralla häviöt kasvavat jyrkästi molemmissa liittimissä, mutta 45 asteen sivuttais pysyy selvästi 90 asteen T-kulman alapuolella; esimerkissä puolikokoisen haaran, joka ottaa puolet virtauksesta, K on noin 1,85 lateraaliselle ja 5,00 teelle.

Nämä arvot viittaavat nopeuteen suuremmassa yhdistetyssä putkessa, ja suuret luvut johtuvat suuresta nopeudesta pienessä haarassa. Käytä niitä liittimien vertailuun, älä korvaa täydellistä hydraulista laskelmaa, jossa on mukana toimialan oma kitka ja liittimet.

Miten standardit, mitat ja valmistus eroavat?

Puskuhitsaussivut kuuluvat ASME B16.9:n piiriin ja ne valmistetaan laajalti ruostumattomasta teräksestä, esimerkiksi ASTM A403 WP304 ja WP316, kun taas aidot vyöt toimitetaan usein valmistettuina tai erikoisliittiminä toimittajan kanssa sovituilla mitoilla.

Standardit: ASME B16.9 kattaa tehdasvalmisteiset taotut päittäishitsiliittimet, mukaan lukien sivut; mitat, kuten pituudet keskeltä päähän, määritetään koon mukaan. Taotut muhvihitsaukset ja kierteitetyt sivut kuuluvat ASME B16.11:n piiriin.

Materiaalit: ruostumaton teräs (A403 WP304/304L, WP316/316L), duplex ja nikkeliseokset ovat yleisiä syövyttävissä tai korkeissa lämpötiloissa.

Seinämän paksuus: sovita liitetyn putken aikataulu ja vahvista valmistettujen tai pienennettyjen versioiden paineluokitus toimittajalta.

Valmistetut liitokset: haara (haarojen ja juoksun terävä leikkauskohta) on eniten kuormitettu paikka, joten valmistetut liitokset tarvitsevat hyvän hitsin laadun, tarkastuksen ja vahvistuksen suunnittelukoodin mukaisesti; taotut ja saumattomat liitososat antavat tasaisemman jännityksen jakautumisen.

Koko: Sivut ovat fyysisesti pitkiä t-paidoihin verrattuna, joten huomioi asettelussa ylimääräinen pituus.

Noudata haaravahvistusta ja suunnittelupainesääntöjä koskevia sääntöjä, kuten prosessiputkien ASME B31.3, ja kysy valmistajalta epästandardien liitosten paineluokituksia.

Missä Lateraaleja ja True Wyesia tyypillisesti käytetään?

Niitä käytetään, kun pienempi hävikki, vähemmän eroosiota tai helpompi puhdistaa: liete- ja hiukkaskuormitetut linjat, viemärit ja jätelinjat, keräyskokoojat ja prosessilinjat, joissa pehmeämpi haara vähentää turbulenssia.

• Liete- ja hiomahuolto: hellävarainen kulma alentaa iskua kiinnitysseinään ja vähentää eroosiota verrattuna 90 asteen t-levyyn.
• Viemärit, tuuletusaukot ja jäteputket: 45 asteen sisääntulo pitää virtauksen liikkeellä alavirtaan ja helpottaa puhdistamista.
• Keräysotsikot: sivuvirtojen yhdistäminen kulmassa vähentää häiriötä päävirtaukselle.
• Symmetriset jaot: todellinen wye syöttää kahta yhtä suurta jalkaa, kuten rinnakkaisia ​​laitelinjoja.
• Jos tilaa on vähän tai oksa on lyhyt ja virtaava, tavallinen t-paita voi silti olla parempi ja taloudellisempi valinta.

Kuinka sinun pitäisi valita Lateral-, True Wye- ja T-paidan välillä?

Valitse lateraalinen, kun yksi polku on pääjuoksu ja häviöllä tai eroosiolla on merkitystä, todellinen wye, kun kahden tasaisen jalan on jaettava virtaus tasaisesti, ja tavallinen tee, kun tilaa on rajoitetusti ja lisähäviö on hyväksyttävä.

Mitä sinun tulee määrittää, kun tilaat lateraalisen tai oikean Wyen?

Ilmoita liitostyyppi ja kulma selkeästi, juoksun ja haaran, aikataulun tai seinän koot, standardi-, materiaali- ja päätyliitokset ja liitä piirustus, jotta wyen, lateraalin ja oikean wyen välillä ei ole epäselvyyttä.

• Tyyppi ja geometria: "45 astetta lateraalisesti" tai "true wye, X asteen sisäinen kulma", jossa luonnos näyttää, mikä osuus on juoksu.
• Koot: juoksun koko ja oksan koko, huomioi, jos liitos pienenee.
• Seinämän paksuus tai aikataulu kummallekin päädylle.
• Standardi ja materiaali: esimerkiksi ASME B16.9 ja ASTM A403 WP316L, vaadituilla sertifikaateilla.
• Päätyliitokset: päittäishitsi, hylsyhitsaus tai kierreliitokset ja vastaava standardi.
• Erikoisvaatimukset: taottu vs. valmistettu, tarkastus ja NDT, puhtaus ja paineluokitus epätyypillisille malleille.

Usein kysytyt kysymykset

Mitä eroa on lateraalisella ja todellisella wyllä?

Lateraali on suora juoksu, jossa yksi haara on noin 45 astetta. Todellinen wye jakaa yhden tuloaukon kahdeksi symmetriseksi haaraksi. Kaupan käyttö vaihtelee, ja jotkut toimittajat pitävät "wye"- ja "lateral"-sanaa samana liitoksena, joten määritä geometria.

Kummalla on pienempi painehäviö, wye vai tee?

Wye tai lateraalinen. Kun samankokoisia putkia jaetaan tasaisesti, Crane-menetelmä antaa haarahäviökertoimen noin 0,38 45 asteen lateraalisuunnassa verrattuna noin 1,16 90 asteen T-putkeen.

Jakaako todellinen wye tasaisen virtauksen?

Kyllä, kahdelle identtiselle alavirran jalalle, koska sovitus on symmetrinen. Lateraali suosii suoraa juoksua, joten sen halkeama on epätasainen, ellei alavirran jaloilla ole suurta vastusta.

Mikä standardi kattaa sivuliittimet?

ASME B16.9 kattaa päittäishitsisivut ja ASME B16.11 taotut muhvihitsaukset ja kierreliitokset. Todelliset wyes toimitetaan usein erityisinä tai valmistettuina varusteina.

Onko lateraali sama kuin lateraalinen t-paita?

Ei aivan. Lateraalinen tee on lateraali, joka on yhdistetty 45 asteen kyynärpäähän oksassa, joten haara päättyy kohtisuoraan juoksua vastaan.

Ovatko wye-liittimet parempia lietteeseen?

Usein kyllä. 45 asteen kulma vähentää iskua ja turbulenssia verrattuna 90 asteen T-liittimeen, mikä vähentää eroosiota ja helpottaa puhdistamista, vaikka materiaali ja nopeus hallitsevat silti eroosion kestoa.

Kuinka lasken painehäviön haaraliittimen kautta?

Käytä ΔP=K × ρ × V² / 2, jossa K tulee menetelmästä, kuten Crane TP-410 tai Idelchik, ja V on yhdistetyn putken nopeus. K riippuu virtauksen jaosta, putkien koosta ja haarakulmasta.