CN106523830A - 一种带导流筋板90°弯管 - Google Patents

Abstract

一种带导流筋板90°弯管，属于流体工程技术领域。弯管的中心弧线为圆弧线，垂直于中心弧线的各断面均为圆形断面，所述圆形断面为与弯管的进、出管口等直径的圆形断面。D为进、出管口直径，在弯管的内壁两侧对称布置有导流筋板，导流筋板的厚度为0.005D，宽度为0.07D，导流筋板的型线与弯管中心线在同一曲面内，导流筋板两端距离弯管进、出管口为0‑0.15进、出管口直径D长度，导流筋板进水口端部为圆柱形。本发明结构科学简单，设计合理，抑制二次回流，减少其引起的阻力损失4‑8个百分点，提高整个管路或机械设备***的水力效率。

Description

一种带导流筋板90°弯管

技术领域

本发明涉及一种管道转弯连接用的弯管，尤其是能改善弯管内的流动特性，减少弯管的阻力损失，改善弯管出口流态的弯管的结构，属于流体工程技术领域。

背景技术

弯管广泛地存在于工业、农业、市政等设备上，如水力机械、流体机械、油气输运和给排水的管路***等。通常的弯管均为等曲率的圆弧弯管，其内部的二次流强度较大，导致阻力损失增加。二次流是指在一定主流速度、一定几何边界条件下，粘性流体做曲线运动时所产生的一种有规律的伴随运动。流体以一定的流速流经管道拐弯处，受到管道弯曲的限制就会改变流动方向，在弯管的壁面附近形成分离区，管道横截面上产生二次流动，这样的二次流不仅会造成流体能量的损失，而且形成的局部阻碍区域也使流动***的阻力增大。弯管内的二次流主要是指迪恩涡，即不可压缩流体在弯管内流动时，因离心力的作用而形成一对反向对称涡旋。

现有90°弯管均存在较强的二次回流（迪恩涡），在现有90°弯管中增加导流板，可以改善弯管的出口断面压力和流速分布，但对水流的阻力也增加较大。针对目前这些弯管存在的共同问题，设计一种带导流筋板的90°过流弯管，其意义及推广应用价值就显得非常大，不仅能改善弯管内的流动特性，而且可减少弯管的阻力损失。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术存在的不足，提供一种新型90°过流弯管，既能改善弯管内的流动特性，又能减少弯管的阻力损失，给出基于管径D的参数化控制尺寸，且加工制作简单，方便进行批量生产，便于实际工程的推广应用。

本发明的目的是这样实现的，一种带导流筋板90°弯管，包括弯管，弯管包括进管口、出管口、进水直管、出水直管，进管口连接进水直管，出管口连接出水直管，弯管的进管口与进水直管的中心对齐，出管口与出水直管的中心对齐；垂直于弯管中心弧线的各断面均为圆形断面，各圆形断面与弯管的进、出管口圆形断面直径相等；

其特征是：所述弯管的内壁两侧对称布置有导流筋板，所述导流筋板的厚度为弯管进、出管口直径的0.005倍，宽度为弯管进、出管口直径的0.07倍。

其中，导流筋板，用于抑制弯管内横向二次回流的发展，调整弯管内的水流流速与压力分布，减少二次回流引起的附加水流阻力损失。

所述导流筋板的型线与弯管中心线在同一曲面内，导流筋板两端距离弯管进、出管口的长度分别为进、出管口直径的0～0.15倍。

所述导流筋板的高度为进、出管口直径的0.07倍。

所述进管口一侧的导流筋板端部为圆柱形，即导流筋板进管口端部为圆柱形。

所述弯管采用金属、塑料或玻璃钢材质制作。

本发明基于最小阻力原理和迪恩数方程对弯管进行设计，以达到：（1）过流弯管的阻力损失最小；（2）改善弯管内部的流动特性。

流体最小阻力原理和应用：

流体最小阻力原理指流体在一定流通量的情况下总是沿着阻力最小的路径流动或以阻力最小的方式流动。实际上，这是自然界普遍遵循的法则。水流在弯管中流动受离心惯性力的作用而趋向于弯管的外侧，同时有脱离弯管内侧的趋向。因此，弯管中的阻力损失一是水流与管壁之间的摩擦损失，二是水流脱离边壁造成的漩涡损失。

h _f =ζ _f

h _j =ζ _j (v ²/2g)

式中：

h _f —— 摩擦损失（沿程损失）；

h _j —— 局部损失；

ζ _f —— 摩擦损失系数；

ζ _j —— 局部损失系数；

v —— 管道内水流流速。

迪恩数方程

基于迪恩涡对的产生是由于弯管内流体所受离心力和粘性力相互作用的结果，并基于迪恩数方程进行计算，迪恩数是弯管内流动的离心力和粘性力的比值，即：

Dn=Re×（D/2r _c）^0.5

式中：Re—— 雷诺数；

D —— 管道直径，m；

r _c—— 表示弯管的曲率半径，m；

n —— 传统90°弯管曲率半径与进口断面直径D 的比。

通过本发明，带导流筋板90°弯管，弯管的中心弧线为圆弧型线，垂直于中心弧线的各断面均为圆形断面，各圆形断面与弯管的进、出管口圆形面直径相等，所述弯管的内壁两侧对称布置导流筋板，导流筋板的厚度为0.005D，宽度为0.06~0.08D ，导流筋板的型线与弯管中心线在同一曲面内，导流筋板两端距离弯管进、出管口分别为0～0.15D 长度，D为弯管的进管口、出管口的直径。

本发明结构科学简单，设计合理，从弯管内二次回流的形成着手，抑制其发展，迫使涡核的位置发生改变，调整弯管内的流速与压力分布，减少因迪恩涡而引起的阻力损失，为弯管出口提供更好地出流条件，加快直管段内完全消除迪恩涡现象。对减少弯管的阻力损失和改善内部流态有重要意义和应用价值。本发明适用于各种管路***和具有90°弯管的机械设备中，减少阻力损失，改善内部流态，提高整个管路或机械设备***的水力效率。

本发明带导流筋板90°弯管的阻力损失小，根据三维流动计算，相比同等中心弧长的传统90°等曲率半径的弯管可减少阻力损失约4%，加导流筋板的弯管可减少阻力损失约8%，弯管的水力性能好。由于管道弯头数量巨大，节能作用十分显著，应用推广价值极大。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明的结构图。

图3为本发明的线框图。

图4为本发明进管口部分的结构图。

图5为本发明进管口的线条图。

图6为本发明出管口部分的结构图。

图7为本发明出管口的线条图。

图8为本发明的弯管的连接结构图。

图中：1弯管、2导流筋板、3弯管断面直径、4中心弧线、5进管口、6出管口、7进水直管、8出水直管。

具体实施方式

以下结合附图以及附图说明对本发明作进一步的说明。

一种带导流筋板90°弯管，包括弯管1，弯管1包括进管口5、出管口6、进水直管7、出水直管8，进管口5连接进水直管7，出管口6连接出水直管8，弯管1的进管口5与进水直管7的中心对齐，出管口6与出水直管8的中心对齐；垂直于弯管1中心弧线4的各断面均为圆形断面，各圆形断面与弯管1的进、出管口圆形断面直径相等；

在弯管1的内壁两侧对称布置有导流筋板2，导流筋板2的厚度为弯管1进、出管口直径的0.005倍，宽度为弯管1进、出管口直径的0.07倍，高度为进、出管口直径的0.07倍；进管口5一侧的导流筋板2端部为圆柱形。

导流筋板2的型线与弯管1中心线在同一曲面内，导流筋板2两端距离弯管1进、出管口的长度分别为进、出管口直径的0～0.15倍。进水口筋板端部为圆柱形。弯管1采用金属、塑料或玻璃钢材质制作。

进一步，具体描述为，带导流筋板90°弯管的中心弧线为圆弧线，垂直于中心弧线4的各断面均为等直径D的圆形断面。D为弯管的进管口5、出管口6的直径。弯管的内壁两侧对称设置导流筋板2，导流筋板的厚度为0.005D，高度为0.07D ，导流筋板的型线与弯管中心线在同一曲面内，导流筋板两端距离弯管进、出管口分别为0～0.15D，进水口筋板端部为圆柱形。

依据直管的管径选择等管径的弯管，进管口5接进水直管7，另一侧出管口6接出水直管8，弯管的进、出管口断面中心与两侧直管（进水直管7、出水直管8）的中心对齐，确保对接后无凸起等不良安装现象。

此外，图中“0”为弯管进管口和出管口的圆形面的圆心。

本发明适用于工业、农业、市政等领域中的管路***及机械（如泵、水轮机）中，应确保按照设计要求进行机械制造，尤其是导流筋板的加工，保证导流筋板表面的光滑。

本发明的带导流筋板90°弯管既可采用金属材质，也可采用塑料、玻璃钢等材质，满足不同实际应用情况的需要。

Claims (4)

1.一种带导流筋板90°弯管，包括弯管（1），弯管（1）包括进管口（5）、出管口（6）、进水直管（7）、出水直管（8）、90°管，90°管一端连接进水直管（7），另一端连接出水直管（8），进管口（5）连接进水直管（7），出管口（6）连接出水直管（8），弯管（1）的进管口（5）与进水直管（7）的中心对齐，出管口（6）与出水直管（8）的中心对齐；垂直于弯管（1）中心弧线（4）的各断面均为圆形断面，各圆形断面与弯管（1）的进、出管口圆形断面直径相等；

其特征是：所述弯管（1）的内壁两侧对称布置有导流筋板（2），所述导流筋板（2）的厚度为弯管（1）进、出管口直径的0.005倍，宽度为弯管（1）进、出管口直径的0.07倍；

所述导流筋板（2）的型线与弯管（1）中心线在同一曲面内，导流筋板（2）两端距离弯管（1）进、出管口的长度分别为进、出管口直径的0～0.15倍。

2.根据权利要求1所述的一种带导流筋板90°弯管，其特征是：所述导流筋板（2）的高度为进、出管口直径的0.07倍。

3.根据权利要求1所述的一种带导流筋板90°弯管，其特征是：所述进管口（5）一侧的导流筋板（2）端部为圆柱形。

4.根据权利要求1所述的一种带导流筋板90°弯管，其特征是：所述弯管（1）采用金属、塑料或玻璃钢材质制作。