توزيع التدفق الجانبي مقابل True Wye Fitting وفقدان الضغط في توصيلات الفروع

عندما ينقسم الأنبوب إلى قسمين، فإن التركيب الذي يقوم بالتقسيم هو الذي يقرر مقدار الضغط المفقود ومدى تقاسم التدفق بالتساوي. أتي القياسية 90 درجةيجعل السائل يتحول إلى زاوية حادة. يستبدل الجانب الجانبي والحقيقي تلك الزاوية بزاوية ألطف. غالبًا ما يتم الخلط بين الاثنين، وتستخدم بعض الفهارس الأسماء بالتبادل، إلا أن هندستها وسلوكها مختلفان.

يشرح هذا الدليل الفرق، ويبين فقدان الضغط وأرقام انقسام التدفق باستخدام طريقة الرافعة TP-410، ويعطي طريقة عملية للاختيار بينهما. ويذكر كل قسم الاستنتاج أولا، ثم المنطق. القيم هي حسابات الفحص التوضيحية. التصميم النهائي ينتمي إلى مهندس الأنابيب الخاص بك.

الوجبات السريعة الرئيسية

• الجانبي له مسار مستقيم بفرع واحد بزاوية 45 درجة تقريبًا. يقسم الواي الحقيقي المدخل إلى ساقين متماثلتين على شكل حرف Y. يختلف الاستخدام التجاري، لذا تأكد دائمًا من الشكل الهندسي على الرسم.
• كلاهما يقلل من الخسارة مقارنة بنقطة الإنطلاق 90 درجة. بالنسبة للأنابيب ذات الحجم المتساوي التي يذهب نصف التدفق إلى الفرع، تعطي طريقة Crane معامل خسارة فرع يبلغ حوالي 0.38 لخط جانبي بزاوية 45 درجة مقابل 1.16 لنقطة الإنطلاق بزاوية 90 درجة، أي أقل بنسبة 67% تقريبًا.
• في مثال للمياه بسرعة 2 م/ث في أنبوب NPS 4، يكون هذا الفرق 2.31 كيلو باسكال للفرع المحمل مقابل 0.76 كيلو باسكال للفرع الجانبي عند انقسام بنسبة 50%.
• الواي الحقيقي متماثل، لذا فإن الأرجل المتطابقة تتشارك في التدفق بالتساوي. يفضل الجانب الجانبي الجري المستقيم، وبالتالي يكون الانقسام غير متساوٍ ما لم تتمتع الأرجل السفلية بمقاومة كبيرة.
• كما أن التدفقات المدمجة تفقد أيضًا خلال تقاطع 45 درجة أقل من خلال نقطة الإنطلاق 90 درجة، كما أن المدخل 45 درجة يقلل من فرصة حدوث تيار جانبي يزعج التدفق الرئيسي.
• حدد الزاوية والأحجام والجدول والمعيار المضمن (على سبيل المثال ASME B16.9) في أمر الشراء، لأن الكلمات الجانبية وwye وtrue wye لا يتم استخدامها بنفس الطريقة من قبل كل مورد.

ما هو الفرق بين الجانبي والواي الحقيقي؟

الجانبي هو تركيب بمسار مستقيم وفرع واحد مرتبط بزاوية، عادة 45 درجة؛ واي الحقيقي هو تركيب متماثل حيث ينقسم مدخل واحد إلى ساقين بزاوية متساوية بعيدا عن محور المدخل، وتشكيل Y.

الأسماء تأتي من مهن مختلفة، وهذا هو السبب في أنها تسبب الارتباك. قد يطلب شخص من تجارة السباكة "Wye" بينما يطلب عامل البخار "45 درجة جانبية"، وقد يعني كلاهما نفس التركيب. في كتالوجات الأنابيب والتجهيزات، الجانبي عبارة عن مسار مستقيم بفرع واحد بزاوية 45 درجة، ويقسم الطريق الحقيقي المدخل الرئيسي بشكل متناظر إلى منفذين.

تصف المصادر أرجل الواي الحقيقي بأكثر من طريقة: يصف البعض ساقين كل منهما 22.5 درجة خارج محور المدخل (45 درجة بينهما)، ويصف البعض الآخر مخرجين 45 درجة. ولهذا السبب، يجب ذكر الزاوية بوضوح عند الطلب.

كيف يمكن مقارنة تركيبات واي الجانبية والحقيقية بشكل عام؟

يكون المسار الجانبي أبسط، وعادة ما يكون من الأسهل الحصول عليه، ويعمل بشكل جيد عندما يكون أحد المسارين هو المسار الرئيسي بشكل واضح؛ يعطي الواي الحقيقي توزيعًا متماثلًا ومتساويًا لساقين متساويتين، مع تصميم متماثل أكثر إحكاما ولكن توفره أقل شيوعًا.

القاعدة العملية من موردي التركيبات هي أنه بالنسبة للمدخل الأفقي، يدعم الجانب نفسه جيدًا من الأسفل، بينما بالنسبة للمدخل الرأسي، يوفر المدخل الحقيقي أحمالًا متوازنة. استخدم ذلك كتلميح تخطيط، ثم تحقق من تصميم الدعم الخاص بك.

ما هو التركيب الذي لديه فقدان أقل للضغط؟

الجانبي 45 درجة أو واي لديه خسارة فرع أقل بكثير من نقطة الإنطلاق 90 درجة: عند الانقسام المتساوي في الأنابيب ذات الحجم المتساوي، تعطي طريقة Crane K حوالي 0.38 للفرع 45 درجة مقابل 1.16 للفرع تي 90 درجة، وهو انخفاض بنسبة 67٪ تقريبًا.

يتم كتابة فقدان الضغط من خلال التركيب كـ ΔP=K × ρ × V² / 2، حيث K هو معامل الخسارة، ρ هي كثافة السائل، وV هي السرعة في الأنبوب (المدخل) المدمج. أصغر K يعني فقدان ضغط أقل. يستخدم الجدول أدناه طريقة Crane Technical Paper 410 لتفريق التدفق مع تشغيل وتفرع متساويين الحجم، كما هو مطبق في مكتبة هندسية مفتوحة المصدر. معامل خسارة التشغيل في هذه الطريقة هو نفسه بالنسبة للنقطة الإنطلاقية والجانبية (يتراوح من حوالي -0.06 إلى 0.30 حسب التقسيم)، وبالتالي تظهر الفائدة على الفرع.

ويبين الجدول نمطين. أولا، فرع 45 درجة لديه خسارة أقل عند كل تقسيم. ثانيًا، تكون نقطة الإنطلاق بزاوية 90 درجة هي الأكثر صلابة عند التدفق عندما يتحول معظمها إلى الزاوية: عند 100% إلى الفرع، تكون K حوالي 1.69 لنقطة الإنطلاق ولكن حوالي 0.35 لـ 45 درجة جانبية.

ماذا يعني ذلك من حيث الضغط؟

بالنسبة للمياه (1000 كجم/م³) بسرعة 2 م/ث في أنبوب NPS 4 جدول 40S المدمج، فإن فقدان الضغط الفرعي هو:

عند الانقسام بنسبة 50%، يفقد الفرع المحمل 2.31 كيلو باسكال ويفقد الفرع الجانبي 0.76 كيلو باسكال. يبدو الفرق البالغ حوالي 1.55 كيلو باسكال لكل تقاطع صغيرًا، لكنه يتضاعف عبر العديد من الوصلات، ويرتفع مع مربع السرعة: مضاعفة السرعة تضاعف الخسارة بمقدار أربعة. في الخدمات ذات السرعة العالية أو الكثافة العالية، أو في الأنظمة ذات الفروع العديدة، يصبح التوفير كبيرًا، وبالنسبة للتدفق الملاط أو المحمل بالجسيمات، تقلل الزاوية اللطيفة أيضًا من التآكل.

كيف تغير زاوية الفرع الخسارة؟

زوايا الدوران الأصغر تعطي خسارة أقل: باستخدام طريقة Crane عند انقسام متساوي، تنخفض K من حوالي 1.16 عند 90 درجة إلى 0.75 عند 60 درجة، و 0.38 عند 45 درجة، و 0.23 عند 22.5 درجة؛ يستفيد واي الحقيقي لأن كل ساق تدور عبر جزء فقط من الزاوية الكاملة.

ويختلف الجدول أدناه زاوية الفرع بنفس الطريقة. فهو يصف فرعًا واحدًا يترك مسارًا مستقيمًا، لذا فهو دليل حقيقي للاتجاه، وليس مجموعة بيانات دقيقة. للحصول على Y متماثل، استخدم بيانات الخسارة الخاصة بالشركة المصنعة، أو كتيب Idelchik للمقاومة الهيدروليكية، أو دراسة CFD.

تتعامل هذه الطريقة مع الزوايا التي تبلغ حوالي 75 درجة وما فوق مثل نقطة الإنطلاق، وبالتالي فإن الفائدة تظهر فقط عندما تنخفض زاوية الفرع إلى ما دون هذا النطاق. ومع ذلك، فإن الاتجاه واضح: كلما قلّت الحاجة إلى تحويل التدفق، قلّت الطاقة التي يفقدها.

كيف يختلف توزيع التدفق بين الجانبي والصحيح؟

تتدفق انقسامات الواي الحقيقية بالتساوي بين ساقين متطابقتين لأنها متماثلة، بينما يرسل الجانب الجانبي حصة أكبر من خلال المسار المستقيم؛ يتقلص التفاوت مع زيادة مقاومة الأرجل السفلية.

يقسم التدفق نفسه بحيث يكون انخفاض الضغط على طول كل مسار متساويًا. في الجانب الجانبي، يكون لمسار التشغيل والمسار الفرعي خسائر توصيل مختلفة، لذلك لا يزال النظام المتماثل تمامًا في اتجاه المصب ينقسم بشكل غير متساو. يوضح الجدول حصة التدفق المتجه إلى الفرع لساقين متطابقتين في اتجاه مجرى النهر، ولكل منهما مقاومة K_leg تقاس برؤوس السرعة. كدليل تقريبي، فإن K_leg البالغ 10 يتوافق مع حوالي 500 قطر أنبوب من الأنابيب المستقيمة عند عامل احتكاك قدره 0.02.

عندما تكون الأرجل السفلية قصيرة ومنخفضة المقاومة (K_leg of 2)، ترسل نقطة الإنطلاق 23% فقط من التدفق إلى الفرع ويرسل الجانبي 36%، بعيدًا عن الانقسام المتساوي. عندما تتمتع كل ساق بمقاومة تبلغ 20 (المسارات الطويلة أو الصمامات أو المعدات)، فإن كلاهما يأتي ضمن نقاط مئوية قليلة تصل إلى 50%، ولكن الجانب الجانبي لا يزال أقرب. هذه هي تقديرات الفحص في ظل الافتراضات المذكورة. إذا كان التوزيع المتساوي مهمًا، كما هو الحال بالنسبة للمبادلات الحرارية أو المفاعلات أو الشعلات المتوازية، فاستخدم التركيبات المتماثلة وقم بتضمين أجهزة الموازنة حيث تتطلب العملية ذلك.

ماذا يحدث عندما تندمج التدفقات بدلاً من الانقسام؟

بالنسبة للتدفقات المدمجة، تفقد الوصلة بزاوية 45 درجة أيضًا أقل من 90 درجة نقطة الإنطلاق: عند دمج 50/50 في أنابيب متساوية الحجم، تعطي طريقة Crane فرعًا K يبلغ حوالي 0.22 للنقطة الجانبية مقابل 0.41 للنقطة الإنطلاقية.

يتيح الدمج بزاوية ضحلة للتيار الجانبي الانضمام إلى التدفق الرئيسي في نفس الاتجاه تقريبًا، مما يقلل من اضطراب الخلط وفرصة دفع التيار الجانبي مرة أخرى إلى الجري. تستفيد رؤوس التجميع والمصارف وعمليات الإرجاع من هذا. تتم الإشارة إلى القيم إلى سرعة المخرج مجتمعة.

ماذا لو كان الفرع أصغر من المدى؟

مع فرع التخفيض، ترتفع الخسائر بشكل حاد لكلا التركيبين، لكن الجانب الجانبي بزاوية 45 درجة يظل أقل بكثير من نقطة الإنطلاق بزاوية 90 درجة؛ في المثال، فرع نصف الحجم يأخذ نصف التدفق لديه K حوالي 1.85 للجانبي مقابل 5.00 للنقطة الإنطلاق.

تتم الإشارة إلى هذه القيم إلى السرعة في الأنبوب المدمج الأكبر، وتأتي الأرقام العالية من السرعة العالية في الفرع الصغير. استخدمها لمقارنة التركيبات، وليس كبديل للحساب الهيدروليكي الكامل مع احتكاك الفرع والتركيبات المضمنة.

كيف تختلف المعايير والأبعاد والتصنيع؟

يتم تغطية جوانب اللحام التناكبي بـ ASME B16.9 ويتم تصنيعها على نطاق واسع من الفولاذ المقاوم للصدأ، على سبيل المثال ASTM A403 WP304 وWP316، في حين يتم توفير الوصلات الحقيقية في كثير من الأحيان كتركيبات مصنعة أو خاصة بالأبعاد المتفق عليها مع المورد.

المعايير: يغطي ASME B16.9 تركيبات اللحام التناكبي المصنوعة في المصنع، بما في ذلك الجوانب؛ يتم تحديد الأبعاد مثل أطوال المركز إلى النهاية لكل حجم. تندرج اللحامات المقبسية والجوانب الجانبية الملولبة ضمن ASME B16.11.

المواد: الفولاذ المقاوم للصدأ (A403 WP304/304L، WP316/316L)، والدوبلكس، وسبائك النيكل شائعة في الخدمات المسببة للتآكل أو درجات الحرارة العالية.

سمك الجدار: قم بمطابقة الجدول الزمني للأنبوب المتصل، وتأكد من معدل الضغط للإصدارات المصنعة أو المخفضة مع المورد.

الوصلات المصنعة: المنشعب (التقاطع الحاد بين الفرع والمسار) هو الموقع الأكثر ضغطًا، لذا تحتاج التركيبات المصنعة إلى جودة لحام جيدة وفحص وتعزيز بما يتماشى مع رمز التصميم؛ توفر التركيبات المطروقة وغير الملحومة توزيعًا أكثر اتساقًا للضغط.

الحجم: الخطوط الجانبية طويلة فعليًا مقارنة بالمحملات، لذا اسمح بالطول الإضافي في المخطط.

بالنسبة لتعزيز الفروع وقواعد ضغط التصميم، اتبع الكود الحاكم، مثل ASME B31.3 لأنابيب المعالجة، واستشر الشركة المصنعة للحصول على تقييمات الضغط للتركيبات غير القياسية.

أين يتم استخدام الجوانب الجانبية و True Wyes عادةً؟

يتم استخدامها عندما يكون هناك فقد أقل، أو تآكل أقل، أو تنظيف أسهل: الخطوط الملاطية والمحملة بالجسيمات، والمصارف وخطوط النفايات، ورؤوس التجميع، وخطوط المعالجة حيث يقلل الفرع اللطيف من الاضطراب.

• خدمة الملاط والمواد الكاشطة: تعمل الزاوية اللطيفة على تقليل التأثير على جدار التركيب وتقليل التآكل مقارنةً بنقطة الإنطلاق بزاوية 90 درجة.
• المصارف والفتحات وخطوط النفايات: مدخل بزاوية 45 درجة يحافظ على تدفق التدفق في اتجاه مجرى النهر ويسهل عملية التنظيف.
• رؤوس التجميع: دمج التدفقات الجانبية بزاوية يقلل من اضطراب التدفق الرئيسي.
• الانقسامات المتماثلة: يغذي الواي الحقيقي ساقين متساويتين، مثل خطوط المعدات المتوازية.
• عندما تكون المساحة ضيقة، أو يكون الفرع قصيرًا ومنخفض التدفق، قد تظل نقطة الإنطلاق القياسية هي الخيار الأفضل والأكثر اقتصادا.

كيف يجب عليك الاختيار بين الجانبي والواي الحقيقي والتي؟

اختر مسارًا جانبيًا عندما يكون أحد المسارين هو المسار الرئيسي وتكون الخسارة أو التآكل أمرًا مهمًا، واختيار طريق حقيقي عندما يجب أن يتشارك ساقان متساويان في التدفق بالتساوي، واختيار نقطة الإنطلاق القياسية عندما تكون المساحة محدودة وتكون الخسارة المضافة مقبولة.

ما الذي يجب عليك تحديده عند طلب الواي الجانبي أو الحقيقي؟

اذكر نوع التركيب والزاوية بعبارات واضحة، وأحجام الجري والفرع، والجدول أو الجدار، والوصلات القياسية، والمواد، والنهاية، وأرفق رسمًا، لذلك لا يوجد غموض بين الواي والجانبي والصحيح.

• النوع والهندسة: "45 درجة جانبية" أو "زاوية حقيقية، زاوية مضمنة من الدرجة X"، مع رسم يوضح أي ساق يتم تشغيله.
• الأحجام: حجم التشغيل وحجم الفرع، مع ملاحظة ما إذا كان التركيب يتناقص.
• سمك الجدار أو الجدول الزمني لكل نهاية.
• المعايير والمواد: على سبيل المثال ASME B16.9 وASTM A403 WP316L، مع الشهادات المطلوبة.
• التوصيلات النهائية: اللحام التناكبي، أو اللحام بالمقبس، أو الملولب، والمعيار المقابل.
• المتطلبات الخاصة: المنتجات المزورة مقابل المصنعة، والفحص، والاختبارات غير التدميرية، والنظافة، وتصنيف الضغط للتصميمات غير القياسية.

الأسئلة المتداولة

ما هو الفرق بين واي الجانبي والحقيقي؟

الجانبي هو مسار مستقيم بفرع واحد بزاوية 45 درجة تقريبًا. يقسم الواي الحقيقي مدخلًا واحدًا إلى ساقين متماثلتين. يختلف الاستخدام التجاري، ويتعامل بعض الموردين مع "wye" و"الجانبي" على أنهما نفس التركيب، لذا حدد الشكل الهندسي.

أيهما يحتوي على انخفاض في الضغط، واي أو تي؟

واي أو جانبي. عند الانقسام المتساوي في الأنابيب ذات الحجم المتساوي، تعطي طريقة Crane معامل فقدان فرع يبلغ حوالي 0.38 لخط جانبي بزاوية 45 درجة مقارنة بحوالي 1.16 لنقطة الإنطلاق بزاوية 90 درجة.

هل يعطي الواي الحقيقي تقسيمًا متساويًا للتدفق؟

نعم، لساقين متماثلتين في اتجاه مجرى النهر، لأن التركيب متماثل. يفضل الجانب الجانبي الجري المستقيم، لذا فإن انقسامه يكون غير متساوٍ ما لم تتمتع الأرجل السفلية بمقاومة عالية.

ما هو المعيار الذي يغطي التركيبات الجانبية؟

يغطي ASME B16.9 الجوانب الجانبية للحام التناكبي، ويغطي ASME B16.11 اللحام بالمقبس المشكل والتركيبات الملولبة. غالبًا ما يتم توفير الوايز الحقيقية كتركيبات خاصة أو ملفقة.

هل الجانبي هو نفس نقطة الإنطلاق الجانبية؟

ليس بالضبط. نقطة الإنطلاق الجانبية عبارة عن كوع جانبي مدمج بزاوية 45 درجة على الفرع بحيث ينتهي الفرع بشكل عمودي على المدى.

هل تركيبات واي أفضل للطين؟

في كثير من الأحيان نعم. تعمل الزاوية البالغة 45 درجة على تقليل التأثير والاضطراب مقارنةً بنقطة الإنطلاق التي تبلغ 90 درجة، مما يقلل من التآكل ويسهل عملية التنظيف، على الرغم من أن المادة والسرعة ما زالتا تتحكمان في عمر التآكل.

كيف يمكنني حساب فقدان الضغط من خلال تركيب فرع؟

استخدم ΔP=K × ρ × V² / 2، حيث تأتي K من طريقة مثل Crane TP-410 أو Idelchik، وV هي السرعة في الأنبوب المدمج. يعتمد K على تقسيم التدفق وأحجام الأنابيب وزاوية التفرع.