توزیع جریان و افت فشار در اتصالات شاخه جانبی در مقابل True Wye Fitting Flow - دانش

هر زمان که یک لوله به دو قسمت تقسیم می شود، اتصالاتی که تقسیم را انجام می دهد تعیین می کند که چه مقدار فشار از دست رفته و جریان به طور یکنواخت تقسیم شود. الفسه راهی استاندارد 90 درجهسیال را به یک گوشه تیز تبدیل می کند. یک وای جانبی و واقعی آن گوشه را با زاویه ملایم تری جایگزین می کند. این دو اغلب با هم اشتباه گرفته می شوند و برخی از کاتالوگ ها از نام ها به جای یکدیگر استفاده می کنند، اما هندسه و رفتار آنها متفاوت است.

Lateral vs True Wye Fitting Flow Distribution and Pressure Loss

این راهنما تفاوت را توضیح می دهد، اعداد کاهش فشار و تقسیم جریان را با استفاده از روش کرین TP-410 نشان می دهد، و روشی عملی برای انتخاب بین آنها ارائه می دهد. هر بخش ابتدا نتیجه گیری و سپس استدلال را بیان می کند. مقادیر محاسبات غربالگری گویا هستند. طرح نهایی متعلق به مهندس لوله کشی شماست.

خوراکی های کلیدی

یک جانبی دارای یک مسیر مستقیم با یک شاخه در حدود 45 درجه است. یک wye واقعی یک ورودی را به دو پایه متقارن به شکل حرف Y تقسیم می‌کند. استفاده از تجارت متفاوت است، بنابراین همیشه هندسه نقاشی را تأیید کنید.
هر دو در مقایسه با سه راهی 90 درجه افت را کاهش می دهند. برای لوله‌های هم اندازه که نیمی از جریان به انشعاب می‌رود، روش کرین ضریب اتلاف انشعاب را در حدود 0.38 برای یک 45 درجه جانبی در مقابل 1.16 برای یک سه راهی 90 درجه، تقریباً 67٪ کمتر می‌دهد.
در یک مثال با آب با سرعت 2 متر بر ثانیه در لوله NPS 4، این تفاوت برای شاخه سه راهی 2.31 کیلو پاسکال است در مقابل 0.76 کیلو پاسکال برای شاخه جانبی در یک شکاف 50٪.
وای واقعی متقارن است، بنابراین پاهای یکسان جریان را به طور مساوی تقسیم می کنند. یک جانبی به نفع دویدن مستقیم است، بنابراین شکاف ناهموار است مگر اینکه پاهای پایین دست مقاومت قابل توجهی داشته باشند.
جریانهای ادغام شده نیز از طریق یک اتصال 45 درجه نسبت به یک سه راهی 90 درجه کمتر از دست می دهند و یک ورودی 45 درجه احتمال ایجاد اختلال در جریان اصلی را کاهش می دهد.
زاویه، اندازه‌ها، زمان‌بندی و استاندارد (برای مثال ASME B16.9) را در سفارش خرید مشخص کنید، زیرا کلمات lateral، wye و true wye توسط هر تامین‌کننده به‌طور یکسان استفاده نمی‌شود.

جانبی اتصالاتی است که دارای یک مسیر مستقیم و یک شاخه منفرد است که با زاویه ای معمولاً 45 درجه به هم متصل شده است. وای واقعی یک اتصال متقارن است که در آن یک ورودی به دو پایه با زاویه مساوی از محور ورودی تقسیم می شود و یک Y را تشکیل می دهد.

نام ها از مشاغل مختلف می آیند، به همین دلیل باعث سردرگمی می شوند. ممکن است شخصی از صنعت لوله کشی یک "wye" بخواهد در حالی که یک بخارپز "45 درجه جانبی" را بخواهد، و هر دو ممکن است به معنای یک اتصال باشند. در کاتالوگ‌های لوله‌کشی و اتصالات، یک جانبی یک مسیر مستقیم با یک انشعاب 45 درجه است، و یک آبگیر واقعی یک ورودی اصلی را به طور متقارن به دو خروجی تقسیم می‌کند.

منابع پایه‌های یک وای واقعی را به بیش از یک روش توصیف می‌کنند: برخی دو پایه را در فاصله 22.5 درجه از محور ورودی (45 درجه بین آنها) توصیف می‌کنند، برخی دیگر دو خروجی 45 درجه را توصیف می‌کنند. به همین دلیل هنگام سفارش باید زاویه را به صراحت بیان کرد.

مدت	معنای معمولی	یادداشت ها
جانبی (45 درجه جانبی)	دویدن مستقیم با یک شاخه در 45 درجه	نامتقارن؛ دویدن مستقیم ادامه می یابد. پوشش داده شده در ASME B16.9 برای اتصالات جوش لب به لب
Wye (استفاده از لوله کشی)	اغلب مشابه یک جانبی است	استفاده از کاتالوگ بر اساس تجارت و مواد متفاوت است
وای واقعی (Y واقعی)	ورودی به دو پایه متقارن تقسیم می شود	متقارن در مورد محور ورودی؛ زاویه هر پا باید مشخص شود
سه راهی جانبی	یک جانبی با یک آرنج روی شاخه به طوری که شاخه به صورت عمود بر روی شاخه ختم شود	ترکیبی از خم جانبی و 45 درجه
Latrolet (خروجی جانبی)	اتصالات خروجی انشعاب آهنگری که روی لوله جوش داده شده است	یک اتصال انشعاب، نه یک بدنه کامل

یک جانبی ساده‌تر است، معمولاً منبع آن آسان‌تر است، و زمانی که یک مسیر به وضوح مسیر اصلی باشد، به خوبی کار می‌کند. یک wye واقعی توزیع متقارن و یکنواخت را برای دو پایه مساوی، با طرح متقارن فشرده تر، اما در دسترس بودن کمتر ارائه می دهد.

How Do Lateral and True Wye Fittings Compare Overall

بعد	جانبی (45 درجه)	وای واقعی
هندسه	دویدن مستقیم به اضافه یک شاخه 45 درجه	دو پایه متقارن از یک ورودی
جریان بین پاهای مساوی تقسیم می شود	از دویدن حمایت می کند. ناهموار مگر اینکه پاها به شدت مقاومت کنند	حتی با تقارن
کاهش فشار در مقابل سه راهی 90 درجه	در شاخه به میزان قابل توجهی پایین تر است	پایین تر؛ هر پا در یک زاویه کوچکتر می چرخد
ادغام جریان ها	ورود هموار از شعبه؛ دویدن اختلال کمی دارد	ادغام متقارن دو جریان مساوی
طرح بندی	متناسب با یک خط اصلی با اتصالات جانبی	متناسب با یک هدر یا منیفولد متقارن
پشتیبانی و جهت گیری	ورودی افقی: پشتیبانی خوب از زمین	ورودی عمودی: نیروهای متقارن روی تکیه گاه ها
در دسترس بودن	به طور گسترده در اندازه های جوش لب به لب موجود است	اغلب به سفارش یا ساخته می شود

یک قانون عملی از طرف تامین کنندگان اتصالات این است که برای ورودی افقی، یک جانبی خود را به خوبی از پایین نگه می دارد، در حالی که برای یک ورودی عمودی یک آبگیر واقعی بارهای متعادلی می دهد. از آن به عنوان یک اشاره طرح بندی استفاده کنید، سپس طرح پشتیبانی خود را بررسی کنید.

تلفات انشعاب 45 درجه جانبی یا وای بسیار کمتر از سه راهی 90 درجه است: در یک شکاف مساوی در لوله های هم اندازه، روش کرین K حدود 0.38 را برای شاخه 45 درجه در مقابل 1.16 برای شاخه سه راهی 90 درجه می دهد، که تقریباً 67٪ کاهش می یابد.

افت فشار از طریق اتصالات به صورت ΔP=K × ρ × V² / 2 نوشته می شود، که K ضریب تلفات، ρ چگالی سیال، و V سرعت در لوله ترکیبی (ورودی) است. K کوچکتر به معنای کاهش فشار کمتر است. جدول زیر از روش Crane Technical Paper 410 برای جریان واگرا با اجرا و انشعاب با اندازه مساوی استفاده می کند، همانطور که در یک کتابخانه مهندسی منبع باز پیاده سازی شده است. ضریب تلفات در این روش برای سه راهی و جانبی یکسان است (بسته به تقسیم بین 0.06- تا 0.30 متغیر است)، بنابراین سود در شاخه خود را نشان می دهد.

سهم شاخه از جریان	سه راهی 90 درجه شاخه K	60 درجه وای شاخه K	شاخه جانبی 45 درجه K	جانبی در مقابل سه راهی
25 درصد به شعبه	1.04	0.87	0.60	-42%
50 درصد به شعبه	1.16	0.75	0.38	-67%
75 درصد به شعبه	1.37	0.70	0.30	-78%
100% به شعبه	1.69	0.78	0.35	-79%

جدول دو الگو را نشان می دهد. اول اینکه انشعاب 45 درجه در هر شکاف تلفات کمتری دارد. دوم اینکه، سه راهی 90 درجه در هنگام چرخش بیشتر آن سخت‌تر است: در 100% به سمت شاخه، K برای سه راهی 1.69 است، اما برای 45 درجه جانبی حدود 0.35 است.

از نظر فشار به چه معناست؟

برای آب (1000 کیلوگرم بر متر مکعب) با سرعت 2 متر بر ثانیه در لوله ترکیبی NPS 4 Schedule 40S، افت فشار انشعاب برابر است با:

سهم شاخه از جریان	سه راهی 90 درجه (کیلو پاسکال)	45 درجه جانبی (کیلو پاسکال)	صرفه جویی (کیلو پاسکال)	کاهش
25 درصد به شعبه	2.08	1.21	0.87	-42%
50 درصد به شعبه	2.31	0.76	1.55	-67%
75 درصد به شعبه	2.73	0.60	2.13	-78%
100% به شعبه	3.38	0.70	2.68	-79%

در یک شکاف 50٪، شاخه سه راهی 2.31 کیلو پاسکال و شاخه جانبی 0.76 کیلو پاسکال از دست می دهد. اختلاف حدود 1.55 کیلو پاسکال در هر اتصال کوچک به نظر می رسد، اما در بسیاری از اتصالات ضرب می شود و با مجذور سرعت افزایش می یابد: دو برابر شدن سرعت، تلفات را در چهار ضرب می کند. در سرویس‌های پرسرعت یا با چگالی بالا، یا در سیستم‌هایی با انشعاب‌های زیاد، صرفه‌جویی قابل توجهی می‌شود و برای جریان دوغاب یا ذرات، زاویه ملایم‌تر نیز فرسایش را کاهش می‌دهد.

زوایای چرخش کوچکتر تلفات کمتری می دهد: با استفاده از روش کرین در شکاف مساوی، K از حدود 1.16 در 90 درجه به 0.75 در 60 درجه، 0.38 در 45 درجه و 0.23 در 22.5 درجه سقوط می کند. یک wye واقعی سود می‌برد زیرا هر پا تنها بخشی از زاویه کامل را می‌چرخاند.

جدول زیر زاویه انشعاب را به همین روش تغییر می دهد. این یک شاخه منفرد را توصیف می کند که یک مسیر مستقیم را ترک می کند، بنابراین برای یک روش واقعی، راهنمای روند است، نه یک مجموعه داده دقیق. برای یک Y متقارن، از داده های تلفات سازنده، کتابچه راهنمای مقاومت هیدرولیکی Idelchik یا یک مطالعه CFD استفاده کنید.

زاویه انشعاب از محور ورودی	K در 50٪ تقسیم	K در 100٪ به شاخه	توجه داشته باشید
90 درجه	1.16	1.69	سه راهی استاندارد
75 درجه	1.16	1.69
60 درجه	0.75	0.78
45 درجه	0.38	0.35	شاخه جانبی / وای
30 درجه	0.27	0.16
22.5 درجه	0.23	0.09	پای ملایم Y باریک

این روش زوایای حدود 75 درجه و بالاتر را مانند یک سه راهی درمان می کند، بنابراین مزیت آن تنها زمانی ظاهر می شود که زاویه انشعاب به زیر آن محدوده کاهش یابد. با این حال، روند روشن است: هرچه جریان کمتری بچرخد، انرژی کمتری از دست می‌دهد.

یک وای واقعی به دلیل متقارن بودن جریان را به طور مساوی بین دو پایه یکسان تقسیم می کند، در حالی که یک جانبی سهم بیشتری را در مسیر مستقیم ارسال می کند. با افزایش مقاومت پایه های پایین دست، ناهمواری ها کوچک می شود.

جریان خود را طوری تقسیم می کند که افت فشار در هر مسیر برابر باشد. در یک جانبی، مسیر اجرا و مسیر انشعاب تلفات اتصال متفاوتی دارند، بنابراین یک سیستم پایین دست کاملا متقارن هنوز به طور ناهموار تقسیم می شود. جدول سهم جریانی را که به سمت انشعاب می رود برای دو پایه پایین دست یکسان نشان می دهد که هر کدام دارای مقاومت K_leg هستند که بر حسب هدهای سرعت اندازه گیری می شود. به عنوان یک راهنمای تقریبی، یک K_leg 10 مربوط به حدود 500 قطر لوله لوله مستقیم با ضریب اصطکاک 0.02 است.

مقاومت پا پایین دست K_leg	سه راهی 90 درجه: اشتراک به شعبه	45 درجه جانبی: اشتراک به شاخه	وای واقعی (متقارن)
2	23%	36%	50%
5	38%	46%	50%
10	44%	48%	50%
20	47%	49%	50%
50	49%	50%	50%

هنگامی که پایه های پایین دست کوتاه و مقاومت پایینی دارند (K_leg از 2)، سه راهی تنها 23 درصد جریان را به شاخه می فرستد و قسمت جانبی 36 درصد را به دور از شکاف یکنواخت می فرستد. هنگامی که هر پا دارای مقاومت 20 است (دوران طولانی، دریچه ها یا تجهیزات)، هر دو در چند درصد 50 درصد قرار می گیرند، اما جانبی هنوز نزدیک تر است. اینها برآوردهای غربالگری تحت مفروضات بیان شده است. اگر توزیع برابر اهمیت دارد، مانند مبدل‌های حرارتی موازی، راکتورها یا مشعل‌ها، از یک اتصالات متقارن استفاده کنید و در جایی که فرآیند به آن نیاز دارد، دستگاه‌های متعادل کننده را در نظر بگیرید.

برای جریانهای ادغام، یک اتصال 45 درجه نیز کمتر از سه راهی 90 درجه را از دست می دهد: در یک ادغام 50/50 در لوله های هم اندازه، روش کرین یک شاخه K حدود 0.22 برای جانبی در مقابل 0.41 برای سه راهی می دهد.

What Happens When Flows Merge Instead of Split

ادغام جریان ها، اندازه لوله های مساوی	سه راهی 90 درجه	45 درجه جانبی
از دست دادن جریان شاخه K (ادغام 50/50)	0.41	0.22
اجرای از دست دادن جریان K (ادغام 50/50)	0.53	0.40

ادغام در یک زاویه کم به جریان جانبی اجازه می دهد تا جریان اصلی تقریباً در همان جهت بپیوندد، که اغتشاش اختلاط را کاهش می دهد و احتمال برگشت جریان جانبی به جریان را کاهش می دهد. هدرهای مجموعه، تخلیه‌ها و بازده فرآیندها از این مزیت می‌برند. مقادیر به سرعت خروجی ترکیبی ارجاع داده می شوند.

با یک شاخه کاهنده، تلفات برای هر دو اتصالات به شدت افزایش می یابد، اما 45 درجه جانبی بسیار زیر سه راهی 90 درجه باقی می ماند. در مثال، یک شاخه نیم‌اندازه که نصف جریان را می‌گیرد، K حدود 1.85 برای جانبی در مقابل 5.00 برای سه راهی دارد.

کاهش شاخه (قطر شاخه=0.5 × اجرا)	سه راهی کاهنده 90 درجه K	45 درجه کاهنده K جانبی
25 درصد جریان به یک شاخه نیم اندازه	2.00	0.54
50 درصد جریان به یک شاخه نیم اندازه	5.00	1.85

این مقادیر به سرعت در لوله ترکیبی بزرگتر اشاره دارد و اعداد بالا از سرعت بالا در شاخه کوچک ناشی می شود. از آنها برای مقایسه اتصالات استفاده کنید، نه به عنوان جایگزینی برای محاسبه کامل هیدرولیک با اصطکاک و اتصالات خود شاخه.

لبه های جوش لب به لب توسط ASME B16.9 پوشانده شده اند و به طور گسترده از فولاد ضد زنگ ساخته می شوند، به عنوان مثال ASTM A403 WP304 و WP316، در حالی که وای واقعی اغلب به عنوان اتصالات ساخته شده یا ویژه با ابعاد توافق شده با تامین کننده عرضه می شود.

استانداردها: ASME B16.9 اتصالات جوش لب به لب فرفورژه کارخانه را پوشش می دهد، از جمله جانبی. ابعادی مانند طول مرکز به انتها در هر اندازه مشخص می شود. جوش سوکت آهنگری و رزوه های جانبی تحت ASME B16.11 قرار می گیرند.

مواد: فولاد ضد زنگ (A403 WP304/304L، WP316/316L)، آلیاژهای دوبلکس و نیکل برای خدمات خورنده یا در دمای بالا رایج هستند.

ضخامت دیوار: برنامه لوله متصل را مطابقت دهید و رتبه فشار نسخه های ساخته شده یا کاهش دهنده را با تامین کننده تأیید کنید.

اتصالات ساخته شده: فاق (تقاطع تیز انشعاب و اجرا) محل با بیشترین تنش است، بنابراین اتصالات ساخته شده نیاز به کیفیت جوش خوب، بازرسی و تقویت مطابق با کد طراحی دارند. اتصالات فورج و بدون درز توزیع تنش یکنواخت تری را ارائه می دهند.

اندازه: جانبی ها در مقایسه با سه راهی ها از نظر فیزیکی بلند هستند، بنابراین طول اضافی را در چیدمان بگذارید.

برای تقویت شاخه و قوانین فشار طراحی، از کد حاکم مانند ASME B31.3 برای لوله کشی فرآیند پیروی کنید و برای رتبه بندی فشار اتصالات غیر استاندارد با سازنده مشورت کنید.

آنها در مواردی استفاده می‌شوند که تلفات کمتر، فرسایش کمتر یا تمیز کردن آسان‌تر باشد: خطوط دوغاب و ذرات، خطوط تخلیه و زباله، سربرگ‌های جمع‌آوری، و خطوط فرآیند که در آن شاخه ملایم‌تر آشفتگی را کاهش می‌دهد.

خدمات دوغاب و ساینده: زاویه ملایم تاثیر روی دیوار اتصالات را کاهش می دهد و فرسایش را در مقایسه با سه راهی 90 درجه کاهش می دهد.
زهکشی ها، دریچه ها و خطوط زباله: ورودی 45 درجه جریان را در پایین دست نگه می دارد و پاکسازی را آسان می کند.
هدرهای مجموعه: ادغام جریان های جانبی در یک زاویه باعث کاهش اختلال در جریان اصلی می شود.
تقسیمات متقارن: یک وای واقعی دو پای مساوی مانند خطوط تجهیزات موازی را تغذیه می کند.
در جاهایی که فضا تنگ است، یا شاخه کوتاه و جریان کم است، یک سه راهی استاندارد هنوز هم ممکن است انتخاب بهتر و اقتصادی تر باشد.

هنگامی که یک مسیر مسیر اصلی است و از دست دادن یا فرسایش اهمیت دارد، یک خط جانبی را انتخاب کنید، زمانی که دو پایه مساوی باید جریان را به طور مساوی تقسیم کنند، و یک سه راهی استاندارد در زمانی که فضا محدود است و تلفات اضافه قابل قبول است، انتخاب کنید.

Lateral a True Wye and a Tee

موقعیت	اتصالات توصیه شده	دلیل
انشعاب جانبی یک اجرا اصلی، از دست دادن یا فرسایش اهمیت دارد	45 درجه جانبی	شاخه K تقریباً یک سوم سه راهی در یک تقسیم مساوی
دو پایه موازی مساوی که نیاز به جریان یکنواخت دارند	وای واقعی (متقارن)	تقارن باعث ایجاد شکاف یکنواخت برای پاهای یکسان می شود
ادغام جریان جانبی به یک خط اصلی	45 درجه جانبی	ورود آرام تر، مزاحمت کمتر
خدمات دوغاب، ساینده، یا رسوب	وای جانبی یا واقعی	زاویه ملایم تر ضربه را کاهش می دهد و تمیز کردن را آسان می کند
فضای بسیار تنگ، جریان کم، سرعت کم	سه راهی استاندارد 90 درجه	فشرده؛ تلفات در سرعت کم کم است
نگرانی های بودجه فشار زیاد در بسیاری از اتصالات	جانبی یا وای	پس انداز با مجذور سرعت جمع می شود

نوع اتصالات و زاویه را به صورت ساده، اندازه های اجرا و انشعاب، جدول یا دیوار، استاندارد، مواد و اتصالات انتهایی را بیان کنید و یک نقشه را ضمیمه کنید تا ابهامی بین وای، جانبی و واقعی وجود نداشته باشد.

نوع و هندسه: "45 درجه جانبی" یا "وای واقعی، X درجه شامل زاویه"، با طرحی که نشان می‌دهد کدام پایه دویدن است.
اندازه ها: اندازه اجرا و اندازه شاخه، توجه داشته باشید که آیا اتصالات در حال کاهش است.
ضخامت دیوار یا برنامه برای هر انتها.
استاندارد و مواد: به عنوان مثال ASME B16.9 و ASTM A403 WP316L، با گواهینامه های مورد نیاز.
اتصالات انتهایی: جوش لب به لب، جوش سوکت یا رزوه ای و استاندارد مربوطه.
الزامات ویژه: جعلی در مقابل ساخته شده، بازرسی و NDT، تمیزی و درجه بندی فشار برای طرح های غیر استاندارد.

تفاوت بین وای جانبی و واقعی چیست؟

جانبی یک مسیر مستقیم با یک شاخه در حدود 45 درجه است. وای واقعی یک ورودی را به دو پایه متقارن تقسیم می کند. استفاده تجاری متفاوت است، و برخی از تامین کنندگان "wye" و "lateral" را به عنوان اتصالات یکسان در نظر می گیرند، بنابراین هندسه را مشخص کنید.

کدام یک افت فشار کمتری دارد، یک وای یا سه راهی؟

وای یا جانبی. در یک شکاف مساوی در لوله‌های هم اندازه، روش کرین ضریب اتلاف انشعاب حدود 0.38 را برای یک 45 درجه جانبی در مقایسه با حدود 1.16 برای سه راهی 90 درجه می‌دهد.

آیا یک wye واقعی یک تقسیم جریان یکنواخت ایجاد می کند؟

بله، برای دو پایه پایین دست یکسان، زیرا اتصالات متقارن است. یک جانبی به نفع دویدن مستقیم است، بنابراین شکاف آن ناهموار است مگر اینکه پاهای پایین دست مقاومت بالایی داشته باشند.

چه استانداردی اتصالات جانبی را پوشش می دهد؟

ASME B16.9 اتصالات جانبی جوش لب به لب را پوشش می دهد و ASME B16.11 اتصالات جوشی جوشکاری شده و رزوه ای را پوشش می دهد. وای واقعی اغلب به عنوان اتصالات خاص یا ساخته شده عرضه می شود.

آیا لترال همان سه راهی کناری است؟

نه دقیقا. سه راهی جانبی یک زانویی جانبی است که با یک آرنج 45 درجه روی شاخه ترکیب شده است بنابراین شاخه عمود بر روی شاخه خاتمه می یابد.

آیا اتصالات وای برای دوغاب بهتر است؟

اغلب بله. زاویه 45 درجه در مقایسه با سه راهی 90 درجه، ضربه و تلاطم را کاهش می دهد، که فرسایش را کاهش می دهد و پاکسازی را آسان می کند، اگرچه مواد و سرعت همچنان بر عمر فرسایش حاکم است.

چگونه افت فشار را از طریق اتصالات انشعاب محاسبه کنم؟

از ΔP=K × ρ × V² / 2 استفاده کنید، که در آن K از روشی مانند کرین TP-410 یا Idelchik می آید، و V سرعت در لوله ترکیبی است. K به تقسیم جریان، اندازه لوله و زاویه انشعاب بستگی دارد.