Kategorie

Týdenní Aktuality

1 Palivo
Tepelná izolace s fólií
2 Kotle
Připojení nepřímého topného kotle: 4 hlavní schémata
3 Palivo
Jaká je tlaková zkouška topného systému a jak se provádí
4 Radiátory
Klíčové rozdíly mezi bimetalovými radiátory a hliníkovými bateriemi
Hlavní / Radiátory

Výpočet průměru trubky


Výpočet průměru potrubí se provádí na základě dvou kritérií - povoleného průtoku a přípustné tlakové ztráty na jednom metru potrubí.

Kritérium pro výběr průměru potrubí pro přípustné tlakové ztráty je ekonomické a spočívá v určení rovnováhy mezi kapitálovými a provozními náklady. Zvětšení průměru potrubí vede ke zvýšení jeho nákladů a pro čerpání vody potrubím menším průměrem je zapotřebí větší energie pro pohon čerpadla.

Pro studium proveditelnosti výběru průměru potrubí - sestavte graf kapitálu a provozní náklady průměru potrubí. Optimální průměr potrubí je určen v průsečíku kapitálové křivky a křivky provozních nákladů.

Omezení průtoku v potrubí je způsobeno hygienickými normami přijatelné ekvivalentní hladiny hluku dB. Maximální přípustné rychlosti vody v potrubích topného systému závisí na průměru potrubí a jsou v rozmezí od 0,8 do 1,5 m / s a ​​v potrubích vodovodního systému jsou omezeny na 3 m / s.

Výše uvedený program vypočítá požadovaný průměr potrubí, jehož specifická tlaková ztráta nepřesáhne 100 Pa / m.

Jak vypočítat průměr potrubí

Práce s kalkulačkou je jednoduchá - zadejte data a získáte výsledek. Někdy to nestačí - přesný výpočet průměru potrubí je možný pouze s manuálním výpočtem pomocí vzorců a správně vybraných koeficientů. Jak vypočítat průměr potrubí z hlediska průtoku vody? Jak zjistit velikost plynovodu?

Potrubí a části potřebné pro to

Profesionální inženýři při výpočtu požadovaného průměru potrubí nejčastěji používají speciální programy, které dokážou vypočítat a vyrobit přesný výsledek pomocí známých parametrů. Pro amatérskou stavitelku je mnohem obtížnější uspořádání vodovodů, vytápění a zplyňování, aby výpočet prováděli nezávisle. Proto nejčastěji při výstavbě nebo rekonstrukci soukromého domu se používají doporučené rozměry trubek. Ale ne vždy standardní tipy mohou vzít v úvahu všechny nuance jednotlivých konstrukcí, takže je třeba ručně provést výpočet hydrauliky, aby správně zvolil průměr trubky pro vytápění a zásobování vodou.

Výpočet průměru potrubí pro zásobování vodou a vytápění

Hlavním kritériem pro výběr topného potrubí je jeho průměr. Z tohoto ukazatele závisí na tom, jak efektivní bude vytápění domu, život systému jako celku. Při malém průměru potrubí může dojít ke zvýšenému tlaku, který způsobí netěsnosti, zvýšené namáhání potrubí a kovu, což povede k problémům a nekonečným opravám. Při velkém průměru bude mít tepelný výkon topného systému tendenci k nule a studená voda se prostě vytéká z kohoutku.

Kapacita potrubí

Průměr potrubí přímo ovlivňuje kapacitu systému, tj. V tomto případě záleží na množství vody nebo nosiče tepla, které prochází průřezem za jednotku času. Čím více cyklů (pohybů) v systému po určitou dobu, tím efektivnější je vytápění. U vodovodních potrubí průměr ovlivňuje počáteční tlak vody - vhodná velikost bude pouze podporovat hlavu a zvýší se velikost.

Průměrná zvolená schéma instalace a topení, počet radiátorů a jejich dělení určují optimální délku tratí.

Vzhledem k tomu, že kapacita potrubí je základním faktorem při výběru, měla by být stanovena a naopak ovlivňovat tok vody v potrubí.

Jak vypočítat potrubí.

Chcete-li přesně vypočítat průměr a délku potrubí, profesionální inženýři a stavitelé zapojeni do dodávky vody nebo zplyňování vypočítají průměr trubek různými způsoby. Profesionální inženýři mají speciální program, který vypočítává a dává konečný výsledek podle známých parametrů. Budovatelé naopak musí ručně vypočítat vzorce, koeficienty, takže při instalaci potrubí se doporučuje používat standardní rozměry. Standardní rozměry ne vždy berou v úvahu parametry pro jednotlivé konstrukce a pro jejich dodržování je nutné vypočítat hydraulický odpor.

Pro hydraulický výpočet potrubí můžete použít kalkulačku hydraulického výpočtu potrubí.

Výpočet průměru potrubí.

Při výběru potrubí je důležitým faktorem průměr potrubí. Pokud je potrubí navrženo pro vytápění, průměr trubek přímo ovlivňuje vytápění skříně a životnost. Pro výpočet průměru potrubí musí být zodpovědně zodpovědný, protože s malým průměrem může být spousta tlaku, což povede k úniku a opotřebení potrubí, a to je dodatečné náklady na opravy. Při příliš velkém průměru bude topení místnosti téměř nulové. Kapacita topného systému závisí také na průměru a v případě přívodu vody má průměr potrubí vliv na tlak. Typicky je průměr vybrané délky čáry. Jelikož průtok je hlavní volbou při výběru potrubí, je nutné okamžitě určit průtok vody v potrubí.

Výpočet spotřeby vody podle průměru a tlaku potrubí podle tabulky a kalkulačky SNIP 2.04.01-85 +

Firmy a domy spotřebovávají velké množství vody. Tyto digitální indikátory nejsou pouze důkazem specifické hodnoty udávající průtok.

Navíc pomáhají určit průměr trubky. Mnozí věří, že výpočet spotřeby vody průměrem a tlakem potrubí je nemožný, protože tyto koncepty jsou zcela nesouvisející.

Ale praxe ukázala, že tomu tak není. Kapacita vodovodní sítě závisí na mnoha ukazatelích a první v tomto seznamu bude průměr trubky a tlak v potrubí.

Doporučuje se provést všechny výpočty ve fázi návrhu konstrukce potrubí, protože získané údaje určují klíčové parametry nejen pro domácí, ale i průmyslové potrubí. To vše bude projednáno dále.

Online kalkulátor vody

Jaké faktory ovlivňují tok tekutiny potrubím

Kritéria, která ovlivňují popsaný ukazatel, tvoří dlouhý seznam. Zde jsou některé z nich.

  1. Vnitřní průměr, který má potrubí.
  2. Rychlost pohybu proudu, která závisí na tlaku v potrubí.
  3. Materiál použitý pro výrobu potrubí.

Stanovení průtoku vody na výstupu z potrubí je provedeno průměrem potrubí, protože tato charakteristika společně s ostatními ovlivňuje průchodnost systému. Při výpočtu množství spotřebované tekutiny nelze vyloučit tloušťku stěny, která je určena na základě odhadovaného vnitřního tlaku.

Je dokonce možné konstatovat, že definice "geometrie trubky" není ovlivněna pouze délkou sítě. A průřez, tlak a další faktory hrají velmi důležitou roli.

Kromě toho některé parametry systému mají přímý vliv na míru spotřeby, nikoli přímo, ale nepřímo. To zahrnuje viskozitu a teplotu čerpaného média.

Shrneme-li malý výsledek, můžeme říci, že definice průchodnosti umožňuje přesně určit optimální typ materiálu pro stavbu systému a zvolit technologii použitou pro jeho montáž. V opačném případě síť nebude fungovat efektivně a bude vyžadovat časté nouzové opravy.

Výpočet spotřeby vody průměrem kulatého potrubí závisí na jeho velikosti. V důsledku toho se větší část průřezu po určité časové období přesune do většího množství tekutiny. Ale při výpočtu a při zohlednění průměru není možné vyloučit tlak.

Pokud uvažujeme tento výpočet na konkrétním příkladu, ukázalo se, že méně tekutiny projde přes metr dlouhý trubkový produkt přes otvor 1 cm v určitém časovém období než přes linii, která dosahuje pár desítek metrů na výšku. To je přirozené, protože nejvyšší spotřeba vody na místě dosáhne maximálního výkonu při nejvyšším tlaku v síti a při nejvyšší velikosti objemu.

Výpočet sekce pro SNIP 2.04.01-85

Především je třeba si uvědomit, že výpočet průměru propustku je složitý inženýrský proces. To bude vyžadovat zvláštní znalosti. Avšak při provádění výstavby vodovodního potrubí pro domácnost se provádí nezávisle hydraulický výpočet průřezu.

Tento typ konstrukčního výpočtu průtoku pro průtok může být proveden dvěma způsoby. První je tabulková data. Ale s odkazem na tabulky je nutné znát nejen přesný počet kohoutků, ale i nádoby na vodu (vany, dřezy) a další věci.

Pouze pokud máte tyto informace o propustném systému, můžete použít tabulky poskytnuté SNIP 2.04.01-85. Objem vody je určen obvodem trubky. Zde je jedna z těchto tabulek:

Výpočet průměrů trubek

V tomto článku vám řeknu, jak profesionálně vypočítat průměr trubky. Uvedou se užitečné vzorce. Zjistíte, jaký průměr potrubí potřebujete pro vodovodní potrubí. Rovněž je velmi důležité nezaměnit výpočet volby průměru potrubí pro přívod vody z výpočtu pro vytápění. Protože pro vytápění je dostatečně nízký průtok vody. Vzorec pro výpočet průměru trubek je zásadně odlišný, protože pro dodávku vody jsou nezbytné vysoké průtoky vody.

Jak vypočítat průměr trubky pro vytápění je popsán zde: Výpočet průměru potrubí pro vytápění

Pokud jde o tabulky pro výpočet průměru potrubí, bude to diskutováno v dalších článcích. Dovolte mi jen říct, že tento článek vám pomůže najít průměr trubek bez stolu pomocí speciálních vzorců. A stoly jsou vymyšleny jednoduše, aby se zjednodušil výpočetní proces. Kromě toho v tomto článku pochopíte, co tvoří celý výsledek požadovaného průměru.

Chcete-li získat výpočet průměru potrubí pro přívod vody, musíte mít připravené údaje:

Co se týče spotřeby spotřeby vody, je zde přibližně hotový digitální standard. Vezměte například v koupelně kohoutek. Já empiricky ověřil, že pro pohodlný proud vody na výstupu je přibližně rovna: 0,25 litrů za sekundu. Tuto hodnotu považujeme za standard pro výběr průměru průtoku vody.

Existuje další nedůležitá postava. V bytech je obvykle standard. My v stoupačích pro zásobování vodou je tlak na tlakovém tlaku: Okolo 1,0 až 6,0 Atmosféry. V průměru to činí 1,5-3,0 atmosfér. Záleží na počtu podlaží v bytovém domě. Ve výškových budovách s více než 20 podlažími mohou být stoupačky rozděleny podle počtu podlaží, aby nedošlo k přetížení nižších podlah.

A teď se dostaneme dolů k algoritmu pro výpočet požadovaného průměru potrubí pro zásobování vodou. V tomto algoritmu je nepříjemná funkce, a proto je potřeba provést výpočet cyklickým nahrazením průměru ve vzorci a kontrolou výsledku. Vzhledem k tomu, že ve vzorci pro ztrátu hlavy je kvadratická singularita, výsledek ztráty hlavy se dramaticky mění v závislosti na průměru trubky. Myslím, že nebudeme muset dělat více než tři cykly. Závisí také na materiálu potrubí. A tak začneme!

Zde jsou některé vzorce, které vám pomohou najít průtok:

0,25 l / s = 0,00025 m 3 / s

V = (4 * Q) / (π * D2) = (4 * 0,00025) / π * 0,012 2 = 2,212 m / s

Dále nalezneme Reynoldsovo číslo podle vzorce:

v = 1,16 * 10-6 = 0,00000116. Vezl z tabulky. Pro vodu při teplotě 16 ° C

Δuh= 0.005mm = 0.000005m. Vezmete ze stolu kovovou plastovou trubku.

Dále prohlédneme tabulku, kde najdeme vzorec pro nalezení koeficientu hydraulického tření.

Spadám do první oblasti a přijímám Blasirovu rovnici pro výpočet.

λ = 0,3164 / Re 0,25 = 0,3164 / 22882 0,25 = 0,0257

Dále používáme vzorec pro zjištění tlakové ztráty:

h = λ * (L * V 2) / (D * 2 * g) = 0,0257 * (10 x 2,212 2) / (0,012 x 2 x 9,81) = 5,341 m.

A tak: Na vstupu máme 2 atmosféry, což se rovná tlaku 20 metrů.

Je-li výsledek o 5,341 m menší než vstupní hlava, výsledek nás uspokojí a průměr potrubí s vnitřním průměrem 12 mm je vhodný!

Pokud tomu tak není, je nutné zvýšit průměr potrubí.

Ale vzhledem k tomu, že vezmete v úvahu trubku, která pochází ze suterénu skrze stoupačky na vás v pátém patře, pak výsledek nemusí být uspokojivý. A pokud váš Saledi odveze proud vody, může se vstupní hlava odpovídajícím způsobem snížit. Takže máte rezervu dvakrát až třikrát dobře. V našem případě je zásoba čtyřikrát větší.

Zkusme to zkusit kvůli experimentu. Máme 10 metrů v potrubí po cestě, tam jsou čtyři lokty (kolena). Jedná se o hydraulické odpory a nazývají se zde místní hydraulické odpory. Pro koleno o 90 stupních je k dispozici výpočetní vzorec:

h = z * (V2) / 2 * 9,81 = 0,249 m.

Vzhledem k tomu, že máme 4 čtverečky, vynásobíme výsledek o 4 a dostaneme 0,996 m. Téměř další metr.

Ocelová (železná) trubka je položena o délce 376 metrů a vnitřním průměrem 100 mm, na délce potrubí je umístěno 21 vývodů (úhly 90 °). Potrubí je položeno s kapkou 17 m. To znamená, že potrubí ve vztahu k horizontu dosahuje až 17 metrů. Charakteristika čerpadla: Maximální hlava 50 metrů (0,5 MPa), maximální průtok 90 m 3 / h. Teplota vody je 16 ° C. Najděte nejvyšší možný průtok na konci potrubí.

Najdete max. Průtok =?

K vyřešení je třeba znát rozvrh čerpadel: Závislost průtoku na tlaku.

V našem případě bude následující rozvrh:

Podívejte se na zlomku na obzoru označenou 17 metrů a na křižovatce podél křivky dostanu maximální možný průtok: Qmax.

Podle plánu můžu bezpečně říci, že při výškovém rozdílu ztrácíme zhruba: 14 m 3 / hodinu. (90-Qmax = 14 m 3 / h).

Krok výpočtu je dosaženo, protože ve vzorci je kvadratický rys ztráty hlavy v dynamice (pohyb).

Proto problém vyřešíme postupně.

Vzhledem k tomu, že máme interval výdajů od 0 do 76 m 3 / h, chtěl bych zkontrolovat tlakovou ztrátu za cenu rovnající se 45 m 3 / h.

Najděte rychlost vody

Q = 45 m 3 / h = 0,0125 m 3 / s.

V = (4 • 0,0125) / (3,14 • 0,1 • 0,1) = 1,59 m / s

Najděte číslo Reynoldsu

v = 1,16 • 10-6 = 0,00000116. Vezl z tabulky. Pro vodu při teplotě 16 ° C

Δe = 0,1 mm = 0,0001 m. Odebrané z ocelových (železných) trubek.

Dále se podíváme na tabulku, kde najdeme vzorec pro nalezení koeficientu hydraulického tření.

Dostanu se do druhé oblasti

10 • D / Δe 0,25 = 0,11 • (0,0001 / 0,1 + 68/137069) 0,25 = 0,0216

Dále vyplníme vzorec:

h = λ (L • V 2) / (D • 2 • g) = 0,0216 • (376 • 1,59 • 1,59) / (0,1 • 2 • 9,81) = 10,46 m

Jak vidíte, ztráta je 10 metrů. Dále definujeme Q1, viz graf:

Nyní provádíme původní výpočet při průtokové rychlosti 64 m 3 / h

Q = 64 m 3 / h = 0,018 m 3 / s.

V = (4 • 0,018) / (3,14 • 0,1 • 0,1) = 2,29 m / s

λ = 0,11 (Δe / D + 68 / Re) 0,25 = 0,11 • (0,0001 / 0,1 + 68/197414) 0,25 = 0,021

h = λ (L • V 2) / (D • 2 • g) = 0,021 • (376 • 2,29 • 2,29) / (0,1 • 2 • 9,81) = 21,1 m.

Označujeme na grafu:

Qmax je na průsečíku křivky mezi Q1 a Q2 (Přesně uprostřed křivky).

Odpověď: Maximální průtok je 54 m 3 / h. Ale to jsme se rozhodli bez odporu v zatáčkách.

Kontrola kontroly:

Q = 54 m 3 / h = 0,015 m 3 / s.

V = (4 • 0,015) / (3,14 • 0,1 • 0,1) = 1,91 m / s

λ = 0,11 (Δe / D + 68 / Re) 0,25 = 0,11 • (0,0001 / 0,1 + 68/164655) 0,25 = 0,0213

h = λ (L • V 2) / (D • 2 • g) = 0,0213 • (376 • 1,91 • 1,91) / (0,1 • 2 • 9,81) = 14,89 m

Závěrečná čára: zasáhli jsme Hpot= 14,89 = 15 m.

Nyní vypočteme odolnost proti zatáčení:

Vzorec pro zjištění tlaku na lokální hydraulický odpor:

ζ je součinitel odporu. Pro kolena je to stejné, pokud je průměr menší než 30 mm. U velkých průměrů se snižuje. To je způsobeno tím, že vliv rychlosti pohybu vody ve vztahu k rotaci klesá.

Podíval jsem se do různých knih o místním odporu, abych otáčel trubku a ohýbal se. A často dochází k výpočtu, že jedna silná ostrý obrat se rovná jednotce koeficientů. Za ostrý obrat se považuje, jestliže poloměr otáčení podle hodnoty nepřesáhne průměr. Pokud poloměr překročí průměr 2-3krát, hodnota koeficientu je výrazně snížena.

Rychlost 1,91 m / s

h = ζ • (V 2) / 2 • 9,81 = (1 • 1,91 2) / (2 • 9,81) = 0,18 m.

Tato hodnota je vynásobena počtem kohoutků a dostaneme 0.18 • 21 = 3.78 m.

Odpověď: při rychlosti 1,91 m / s se dostáváme tlakové ztráty 3,78 metru.

Nyní řešíme celý problém kohouty.

Při průtoku 45 m 3 / h byla dosažena tlaková ztráta podél délky: 10,46 m. ​​Podívejte se výše.

Při této rychlosti (2,29 m / s) nalezneme odpor v rozích:

h = ζ • (V 2) / 2 • 9.81 = (1 • 2.29 2) / (2 • 9.81) = 0.27 m. Vynásobíme 21 = 5.67 m.

Přidání tlakové ztráty: 10,46 + 5,67 = 16,13 m.

Označujeme na grafu:

Totéž řešíme pouze pro průtok 55 m 3 / h

Q = 55 m 3 / h = 0,015 m 3 / s.

V = (4 • 0,015) / (3,14 • 0,1 • 0,1) = 1,91 m / s

λ = 0,11 (Δe / D + 68 / Re) 0,25 = 0,11 • (0,0001 / 0,1 + 68/164655) 0,25 = 0,0213

h = λ (L • V 2) / (D • 2 • g) = 0,0213 • (376 • 1,91 • 1,91) / (0,1 • 2 • 9,81) = 14,89 m

h = ζ • (V 2) / 2 • 9,81 = (1 • 1,91 2) / (2 • 9,81) = 0,18 m. Vynásobíme 21 = 3,78 m.

Přidání ztrát: 14,89 + 3,78 = 18,67 m

Vycházíme z grafu:

Odpověď: Maximální průtok = 52 m 3 / h. Bez výstupů Qmax = 54 m 3 / h.

Abych nepočítal všechny matematiky ručně, připravil jsem speciální program:

Kalkulačka průměru potrubí

Výpočet požadovaného průměru potrubí v této kalkulaci je referenční hodnotou, která může sloužit jako výchozí bod při výběru potřebných pro návrh potrubí, armatur a dalších součástí a částí potrubí. Vzorec výpočtu je založen na základní závislosti průtoku v potrubí na jeho průměru a rychlosti média:

Q = ((πd 2) / 4) • w, kde

Q - průtok tekutiny;
d je průměr potrubí;
w - průtok.

Zvýrazněním hodnoty d průměru potrubí pomocí matematických transformací jsme vám poskytli příležitost provést online výpočet pomocí odpovídajících počátečních dat.

Hydraulický výpočet potrubí.

Švýcarská výrobní a inženýrská společnost ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) byla založena v roce 1999, má 16 zastoupení a poboček v zemích SNS, nabízí vybavení a komponenty z výrobních závodů v Turecku a Korejské republice, je připravena vyvíjet a dodávat různé čerpací zařízení a vybavení pro vaši individuální technickou úlohu potrubní armatury.

Obecný popis potrubí

Trubky propojující různé přístroje chemických zařízení. S pomocí nich dochází k přenosu látek mezi jednotlivé přístroje. Obecně platí, že několik samostatných trubek, které používají spoje, vytváří jediný potrubný systém.

Potrubí je systém potrubí, který je spojen se spojovacími prvky, používanými pro přepravu chemikálií a jiných materiálů. V chemických zařízeních pro pohyb látek se zpravidla používají uzavřené potrubí. Pokud mluvíme o uzavřených a izolovaných částech instalace, pak se vztahují také na potrubní systém nebo síť.

Struktura uzavřeného potrubního systému může zahrnovat:

  1. Trubky.
  2. Trubkové spojovací prvky.
  3. Těsnicí konsolidace spojující dvě demontovatelné místa potrubí.

Všechny výše uvedené prvky se vyrábějí odděleně a pak se spojují do jediného potrubního systému. Dále mohou být potrubí vybaveny topením a potřebnou izolací z různých materiálů.

Volba velikosti trubek a materiálů pro výrobu se provádí na základě technologických a konstrukčních požadavků v každém konkrétním případě. Pro standardizaci rozměrů trubek však byla provedena jejich klasifikace a sjednocení. Hlavním kritériem byl přípustný tlak, při kterém je možné provoz potrubí.

Podmíněný průchod DN

Jmenovitý průměr DN (jmenovitý průměr) je parametr, který se používá v potrubních systémech jako charakteristický rys, kterým se provádí montáž částí potrubí, jako jsou potrubí, armatury, tvarovky a další.

Jmenovitý průměr je bezrozměrné množství, ale číselně přibližně stejné jako vnitřní průměr trubky. Příklad označení podmíněného průchodu: DN 125.

Stejný podmíněný průchod není na výkresech vyznačen a nenahrazuje skutečné průměry potrubí. Přibližně odpovídá průměru ve světle určitých částí potrubí (obr. 1.1). Když hovoříme o číselných hodnotách podmíněných přechodů, jsou vybrány tak, aby se kapacita potrubí během přechodu z jednoho podmíněného průchodu na další zvýšila v rozmezí od 60 do 100%.

Společné jmenovité průměry:

3, 4, 5, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2600, 2800, 3000, 3200, 3400, 3600, 3800, 4000.

Rozměry těchto podmíněných průchodů jsou nastaveny tak, aby se zajistilo, že nejsou žádné problémy s namontováním dílů navzájem. Definice jmenovitého průměru na základě hodnoty vnitřního průměru potrubí je zvolena jmenovitá hodnota průchodu, která je nejblíže průměru potrubí ve světle.

Jmenovitý tlak PN

Jmenovitý tlak PN je hodnota odpovídající maximálnímu tlaku čerpaného média při 20 ° C, při němž je možný dlouhodobý provoz potrubí se specifickými rozměry.

Nominální tlak je bezrozměrné množství.

Stejně jako nominální průměr byl jmenovitý tlak klasifikován na základě provozních postupů nahromaděných zkušeností (tabulka 1.1).

Nominální tlak pro konkrétní potrubí se vybírá na základě skutečně vytvořeného tlaku v něm vybráním nejbližší větší hodnoty. Současně musí být kování a armatury v tomto potrubí také stejné úrovni tlaku. Tloušťka stěny potrubí je vypočtena na základě jmenovitého tlaku a musí zajistit, aby potrubí pracovalo pod tlakem rovným jmenovitému tlaku (tabulka 1.1).

Přípustný přetlak pe, zul

Jmenovitý tlak se používá pouze při provozní teplotě 20 ° C. Se zvyšující se teplotou se zatížení potrubí snižuje. Zároveň se odpovídajícím způsobem snižuje přípustný přetlak. Hodnota Pe, zul ukazuje maximální přetlak, který může být v potrubí, když se zvýší provozní teplota (obr. 1.2).

Materiály pro potrubí

Při výběru materiálů, které mají být použity pro výrobu potrubí, jsou vzaty v úvahu takové faktory, jako jsou vlastnosti média, které se má dopravovat potrubím, a provozní tlak předpokládaný v tomto systému. Měla by také vzít v úvahu možnost korozivních účinků z čerpaného média na materiál stěn potrubí.

Téměř všechny potrubní systémy a chemické instalace jsou vyrobeny z oceli. Pro všeobecné použití při nepřítomnosti vysokých mechanických zatížení a korozního účinku při výrobě potrubí se používá šedá litina nebo nelegovaná konstrukční ocel.

V případě vyššího pracovního tlaku a absence zatížení s korozním účinkem se používá potrubí vyrobené z vylepšené oceli nebo z ocelových odlitků.

Pokud je korozivní účinek prostředí vysoký nebo jsou kladeny vysoké nároky na čistotu výrobku, potrubí je vyrobeno z nerezové oceli.

Pokud musí být potrubí odolné vůči vlivům mořské vody, použijí se k jeho vytvoření slitiny mědi a niklu. Mohou být použity také slitiny hliníku a kovy, jako je tantal nebo zirkon.

Různé druhy plastů se stávají stále častějšími jako potrubní materiál, což je způsobeno jejich vysokou odolností proti korozi, nízkou hmotností a snadným zpracováním. Takový materiál je vhodný pro potrubí s odpadními vodami.

Tvarované části potrubí

Potrubí z plastových materiálů vhodných pro svařování jsou montovány na místě instalace. Takové materiály zahrnují ocel, hliník, termoplasty, měď apod. Pro připojení přímých trubkových částí se používají speciálně tvarované prvky, například ohyby, ohyby, uzávěry a zmenšení průměru (obr. 1.3). Tato armatura může být součástí jakéhokoliv potrubí.

Připojení potrubí

Pro montáž jednotlivých částí potrubí a armatur se používají speciální přípojky. Používá se také k připojení potřebných ventilů a zařízení k potrubí.

Připojení je zvolena (obr. 1.4) v závislosti na:

  1. materiály používané při výrobě trubek a tvarovek. Hlavním kritériem výběru je možnost svařování.
  2. pracovní podmínky: nízký nebo vysoký tlak a nízká nebo vysoká teplota.
  3. požadavky na výrobu, které se vztahují na potrubní systém.
  4. přítomnost odpojitelných nebo jednodílných spojů v potrubním systému.

Lineární roztažnost potrubí a jeho zařízení

Geometrický tvar objektů lze měnit jak silou, tak změnou teploty. Tyto fyzikální jevy vedou k tomu, že potrubí, které je namontováno v nezatíženém stavu a bez vystavení působení teploty, prochází během provozu pod tlakem nebo teplotou, což nepříznivě ovlivňuje jeho výkon.

V případě, kdy není možné kompenzovat expanzi, nastane deformace potrubního systému. To může způsobit poškození těsnění příruby a těch spojů potrubí mezi nimi.

Tepelná lineární expanze

Při uspořádání potrubí je důležité vzít v úvahu možné změny délky v důsledku zvýšení teploty nebo tzv. Tepelné lineární expanze označené ΔL. Tato hodnota závisí na délce trubky, kterou označuje Lo a teplotní rozdíly Δθ = θ2-θ1 (obr. 1.5).

Ve výše uvedeném vzorci a je koeficient tepelné lineární expanze daného materiálu. Tento údaj se rovná lineární expanzi potrubí o délce 1 m při zvýšení teploty o 1 ° C.

Rozšiřující prvky pro expanzi potrubí

Díky speciálním odbočkám, které jsou svařeny do potrubí, je možné kompenzovat přirozené lineární roztažení potrubí. Za tímto účelem se používají kompenzační ohyby ve tvaru písmene U, úhly ve tvaru písmene Z a ohybové ohyby, jakož i kompenzátory lirnye (obr. 1.6).

Vnímají lineární roztažení trubek díky vlastní deformaci. Tato metoda je však možná pouze s některými omezeními. Ve vysokotlakém potrubí jsou kolena používána v různých úhlech, aby kompenzovaly expanzi. Kvůli tlaku, který působí v takových větvích, je možné zvýšit korozi.

Kompenzátory vlnitého potrubí

Toto zařízení se skládá z tenkostěnné kovové vlnité trubky, která se nazývá vlnovec a roztahuje se ve směru potrubí (obr. 1.7).

Tato zařízení jsou instalována v potrubí. Předpětí se používá jako speciální kompenzátor.

Když hovoříme o axiálních kompenzátorech, jsou schopni kompenzovat pouze ty lineární expanze, které se vyskytují podél osy potrubí. Pro zabránění bočního posunu a vnitřního znečištění se používá vnitřní vodicí kroužek. K ochraně potrubí před vnějším poškozením se zpravidla používá speciální výstelka. Kompenzátory, které neobsahují vnitřní vodicí kroužek, pohlcují boční posuny i vibrace, které mohou pocházet z čerpadel.

Izolace potrubí

V případě, že médium s vysokou teplotou prochází potrubím, musí být izolováno, aby se předešlo tepelným ztrátám. V případě pohybu potrubí média s nízkou teplotou se použije izolace, aby se zabránilo jeho ohřevu vnějším prostředím. Izolace se v takových případech provádí pomocí speciálních izolačních materiálů, které jsou umístěny kolem trubek.

Jelikož se tyto materiály používají zpravidla:

  1. Při nízkých teplotách do 100 ° C se používají tuhé pěny, například polystyren nebo polyuretan.
  2. Při průměrných teplotách okolo 600 ° C se používají tvarované pláště nebo minerální vlákna, například kamenná vlna nebo skleněná plst.
  3. Při vysokých teplotách okolo 1200 ° C - keramické vlákno, například oxid hlinitý.

Trubky, jejichž podmíněný průchod je pod DN 80 a tloušťka izolační vrstvy je menší než 50 mm, jsou zpravidla izolovány pomocí izolačních tvarovek. K tomu jsou umístěny dvě skořepiny kolem potrubí a utěsněny kovovou páskou a poté uzavřeny cínovým pouzdrem (obr. 1.8).

Potrubí, které mají podmíněný průchod větší než DN 80, musí být opatřeny tepelnou izolací se spodním rámem (obr. 1.9). Takový rám je tvořen upínacími kroužky, distančními částmi a kovovým pláštěm z pozinkované měkké oceli nebo plechu z nerezové oceli. Mezi potrubím a kovovým pláštěm je prostor vyplněn izolačním materiálem.

Tloušťka izolace se vypočítá stanovením nákladů na její výrobu, jakož i ztrátami, ke kterým dochází kvůli tepelným ztrátám, a pohybuje se od 50 do 250 mm.

Tepelná izolace by měla být aplikována po celé délce potrubního systému, včetně zón ohybů a loktů. Je velmi důležité zajistit, aby nedošlo k žádným nechráněným místům, které by mohly způsobit tepelné ztráty. Přírubové spoje a armatury by měly být opatřeny tvarovanými izolačními prvky (obr. 1.10). Tím je zajištěn neomezený přístup ke spojení, aniž by bylo nutné odstranit izolační materiál z celého potrubí v případě, že dojde k úniku.

V případě, že je správně zvolena izolace potrubního systému, řeší se řada problémů, například:

  1. Vyhněte se silnému poklesu teploty v tekoucím médiu a v důsledku toho úspory energie.
  2. Zabraňte poklesu teploty v plynových systémech pod rosným bodem. Tudíž je možné eliminovat tvorbu kondenzátu, což může vést k významnému poškození koroze.
  3. Zabránění kondenzátu v parním potrubí.

Tlakový pokles v potrubních systémech a výpočet hydraulického odporu potrubí

Potrubí je určeno k určení tlaku potřebného k překonání výsledné hydraulické odolnosti, což je nutné pro správný výběr stroje pro čerpání kapalného nebo plynného média.

Ve všeobecném případě může být pokles tlaku v potrubí vypočítán podle následujícího vzorce:

Δp - pokles tlaku na potrubí, Pa
l - délka potrubí, m
λ - koeficient tření
d1 - průměr trubky, m
ρ - hustota čerpaného média, kg / m3
v - rychlost proudění, m / s

Hydraulický odpor může nastat v důsledku různých faktorů a existují dvě hlavní skupiny: odpor proti tření a lokální odpor.

Odolnost vůči tření v důsledku různých druhů nerovností a nerovností na povrchu potrubí v kontaktu s čerpaným médiem. Když proudí tekutina mezi stěnami potrubí, dochází k tření, které má zpomalovací efekt a vyžaduje další přeměnu energie. Vytvořený odpor závisí do značné míry na režimu proudění čerpaného média.

Při laminárním toku a odpovídajících nízkých hodnotách Reynoldsova čísla (Re) charakterizovaných stejnoměrností a nepřítomností míchání sousedních vrstev kapaliny nebo plynu je vliv drsnosti nepodstatný. To je způsobeno tím, že extrémně viskózní podvrstva čerpaného média je často tlustší než vrstva tvořená nepravidelností a výčnělky na povrchu potrubí. Za takových podmínek se potrubí považuje za hydraulicky hladké.

Se zvětšením čísla Reynolds se zmenšuje tloušťka viskózní podvrstvy, v důsledku čehož se nerovnosti podkladové vrstvy překrývají a vliv nerovností na hydraulický odpor stoupá a stává se závislým jak na čísle Reynoldsově, tak na průměrné výšce výčnělků na povrchu potrubí.

Další zvýšení Reynoldsova čísla přivádí čerpané médium do režimu turbulentního toku, ve kterém je viskózní podvrstva zcela zničena a generované tření závisí pouze na hodnotě drsnosti.

Výpočet ztrát na tření se provádí podle vzorce:

HT - ztráta tlaku na odpor vůči tření, m
[w 2 / (2g)] - hlava rychlosti, m
λ - koeficient tření
l je délka potrubí, m
dUh - ekvivalentní průměr potrubí, m
w - rychlost proudění, m / s
g - gravitační zrychlení, m / s 2

Výpočet a výběr potrubí. Optimální průměr potrubí

Potrubní vedení pro přepravu různých kapalin je nedílnou součástí jednotek a zařízení, ve kterých jsou prováděny pracovní postupy týkající se různých oblastí použití. Při výběru potrubí a konfiguraci potrubí má velký význam jak náklady na potrubí, tak potrubní armatury. Konečná cena čerpání média potrubím je z velké části závislá na velikosti trubek (průměr a délka). Výpočet těchto hodnot se provádí pomocí speciálně vyvinutých vzorců, které jsou specifické pro určité typy operací.

Trubka je dutý válec z kovu, dřeva nebo jiného materiálu používaného pro přepravu kapalných, plynných a sypkých médií. Voda, zemní plyn, pára, ropné produkty atd. Mohou fungovat jako pohyblivé médium. Trubky se používají všude, začínají s různými odvětvími a končí u domácnosti.

Pro výrobu trubek lze použít různé materiály, jako jsou ocel, litina, měď, cement, plast, jako je ABS plast, polyvinylchlorid, chlorovaný polyvinylchlorid, polybutylén, polyethylen atd.

Hlavní rozměry potrubí jsou jeho průměr (vnější, vnitřní, atd.) A tloušťka stěny, které jsou měřeny v milimetrech nebo palcích. Také se používá hodnota jmenovitého průměru nebo jmenovitého průměru - jmenovitá velikost vnitřního průměru potrubí, měřená také v milimetrech (označená Du) nebo palcích (označená DN). Hodnoty jmenovitých průměrů jsou standardizovány a jsou hlavním kritériem při výběru trubek a tvarovek.

Korespondence podmíněných hodnot v mm a palcích:

Trubice s kruhovým průřezem je přednost před jinými geometrickými částmi z mnoha důvodů:

  • Kruh má minimální poměr obvodu k ploše a platí pro trubku, to znamená, že při stejném průchodu bude spotřeba materiálu kulatých trubek minimální ve srovnání s trubkami jiných tvarů. To také znamená minimální možné náklady na izolaci a ochranný povlak;
  • Kruhový průřez je nejvýhodnější pro pohyb kapalného nebo plynného média z hydrodynamického hlediska. Také díky minimální možné vnitřní oblasti potrubí na jednotku jeho délky je dosaženo minimalizace tření mezi pohyblivým médiem a trubkou.
  • Kulatý tvar je nejvíce odolný vůči vnitřnímu i vnějšímu tlaku;
  • Proces kulatých trubek je poměrně jednoduchý a snadno se realizuje.

Trubky se mohou velmi lišit v průměru a konfiguraci v závislosti na účelu a použití. Takže hlavní potrubí pro přemisťování vody nebo ropných produktů dokáží dosáhnout téměř půl metru v průměru s poměrně jednoduchou konfigurací a topné cívky, které jsou také potrubí s malým průměrem, mají komplexní tvar s mnoha otáčkami.

Není možné si představit žádný průmysl bez sítě potrubí. Výpočet takové sítě zahrnuje výběr materiálu potrubí, přípravu specifikací, který uvádí údaje o tloušťce, velikosti potrubí, trase apod. Suroviny, meziprodukty a / nebo hotové výrobky procházejí výrobními fázemi, pohybujícími se mezi různými zařízeními a zařízeními, která jsou spojena s potrubím a armaturou. Správný výpočet, výběr a instalace potrubního systému je nezbytná pro spolehlivou realizaci celého procesu, zajištění bezpečného přenosu médií, utěsnění systému a zabránění úniku čerpané látky do atmosféry.

Neexistuje jednotný vzorec a pravidla, která by mohla být použita k výběru potrubí pro jakékoliv možné použití a pracovní prostředí. V jednotlivých oblastech použití potrubí existuje řada faktorů, které je třeba vzít v úvahu a které mohou mít významný dopad na požadavky kladené na potrubí. Například při práci s kalem bude velké potrubí nejen zvyšovat náklady na instalaci, ale také způsobovat pracovní potíže.

Obvykle jsou potrubí vybrány po optimalizaci materiálu a provozních nákladů. Čím větší je průměr potrubí, tím vyšší je počáteční investice, tím nižší pokles tlaku a tím nižší provozní náklady. Naopak, malá velikost potrubí sníží primární náklady na samotné potrubí a potrubní armatury, ale zvýšení rychlosti bude mít za následek zvýšení ztrát, což povede k potřebě dodatečné energie pro čerpání média. Standardy rychlosti, určené pro různé aplikace, vycházejí z optimálních konstrukčních podmínek. Velikost potrubí se vypočítá podle těchto norem, s přihlédnutím k oblastem použití.

Návrh potrubí

Při navrhování potrubí jsou provedeny následující základní konstrukční parametry:

  • požadovaný výkon;
  • místo vstupu a výstupu z potrubí;
  • střední složení včetně viskozity a měrné hmotnosti;
  • topografické podmínky trasy potrubí;
  • maximální přípustný pracovní tlak;
  • hydraulický výpočet;
  • průměr potrubí, tloušťka stěny, mez pevnosti v tahu materiálu;
  • počet čerpacích stanic, vzdálenost mezi nimi a spotřebu energie.

Spolehlivost potrubí

Spolehlivost při návrhu potrubí je zajištěna dodržováním příslušných návrhových standardů. Školení personálu je také klíčovým faktorem při zajišťování dlouhé životnosti potrubí a jeho těsnosti a spolehlivosti. Trvalé nebo pravidelné sledování potrubí lze provádět systémy řízení, účetnictví, řízení, regulace a automatizace, osobní kontrolní zařízení ve výrobě, bezpečnostní zařízení.

Dodatečný potah potrubí

Povrch odolný proti korozi je aplikován na vnější stranu většiny trubek, aby se zabránilo škodlivým účinkům koroze z vnějšího prostředí. V případě čerpání korozivního prostředí může být na vnitřní povrch potrubí aplikován ochranný povlak. Před uvedením do provozu jsou všechny nové potrubí určené pro přepravu nebezpečných kapalin testovány na závady a netěsnosti.

Základy výpočtu průtoku v potrubí

Povaha toku média v potrubí a při protékání kolem překážek se může značně lišit od kapaliny k tekutině. Jedním z důležitých indikátorů je viskozita média, která je charakterizována takovým parametrem, jako je koeficient viskozity. Irský fyzik Osborne Reynolds provedl řadu experimentů v roce 1880, jejichž výsledky dokázaly odvodit bezrozměrné množství charakterizující povahu toku viskózní tekutiny nazývané Reynoldsovým kritériem a označené Re.

kde:
ρ je hustota kapaliny;
v - průtok;
L je charakteristická délka průtokového prvku;
μ je dynamický koeficient viskozity.

To znamená, že Reynoldsovo kritérium charakterizuje poměr inerciálních sil k viskózním třecím silám v průtoku tekutiny. Změna hodnoty tohoto kritéria odráží změnu poměru těchto typů sil, což naopak ovlivňuje povahu toku tekutiny. V této souvislosti je obvyklé rozlišovat tři režimy toku v závislosti na hodnotě kritéria Reynoldsova kritéria. U modelu Re 4000 je již zaznamenán stabilní režim, který se vyznačuje nerozlišujícími změnami rychlosti a směru průtoku v každém jednotlivém bodě, což společně zajišťuje vyrovnání rychlostí proudění v celém objemu. Takový režim se nazývá turbulentní. Reynoldsovo číslo závisí na hlavě specifikované čerpadlem, viskozitě média při provozní teplotě, stejně jako na velikosti a tvaru trubky, kterým průtok prochází.

Kritérium Reynolds je kritérium podobnosti pro tok viskózní tekutiny. To znamená, že s pomocí je možné simulovat skutečný proces v omezeném rozsahu, vhodný pro studium. To je mimořádně důležité, protože je často velmi obtížné a někdy vůbec nemožné studovat povahu proudění tekutin v reálných zařízeních kvůli jejich velké velikosti.

Výpočet potrubí. Výpočet průměru potrubí

Není-li potrubí tepelně izolováno, to znamená, že je možné vyměnit teplo mezi pohybem a okolním prostředím, povaha toku v něm se může měnit i při konstantní rychlosti (průtoku). To je možné, pokud čerpané médium na vstupu má dostatečně vysokou teplotu a proudí v turbulentním režimu. Po délce trubky klesne teplota pohyblivého média z důvodu tepelných ztrát do prostředí, což může mít za následek změnu režimu toku na laminární nebo přechodný. Teplota, při které dochází ke změně režimu, se nazývá kritická teplota. Hodnota viskozity kapaliny závisí na teplotě, takže pro takové případy použijte takový parametr jako kritickou viskozitu odpovídající bodu změny průtokového režimu při kritické hodnotě Reynoldsova kritéria:

kde:
ncr - kritickou kinematickou viskozitu;
Recr - kritická hodnota Reynoldsova kritéria;
D je průměr potrubí;
v - průtok;
Q - spotřeba.

Dalším důležitým faktorem je tření, ke kterému dochází mezi stěnami potrubí a pohyblivým proudem. V tomto případě koeficient tření do značné míry závisí na drsnosti stěn potrubí. Vztah mezi koeficientem tření, Reynoldsovým kritériem a drsností je stanoven Moodyovým diagramem, který umožňuje určit jeden z parametrů a znát další dva.

Pro vypočítání koeficientu tření turbulentního toku se také používá formula Colebrook-White. Na základě tohoto vzorce lze vytvořit grafy, pro které je stanoven koeficient tření.

(√ λ) -1 = -2 · log (2,51 / (Re · √ λ) + k / (3,71 · d))

kde:
k je součinitel drsnosti potrubí;
λ je koeficient tření.

Existují také další vzorce pro přibližný výpočet ztrát v tření v proudu tekutiny v potrubí. Jednou z nejčastěji používaných rovnic v tomto případě je Darcy-Weisbachova rovnice. Je založen na empirických údajích a používá se hlavně v modelovacích systémech. Úbytek tření je funkcí rychlosti kapaliny a odporu potrubí vůči pohybu kapaliny, vyjádřené hodnotou drsnosti stěn potrubí.

kde:
ΔH - ztráta hlavy;
λ je koeficient tření;
L je délka potrubí;
d je průměr potrubí;
v - průtok;
g - gravitační zrychlení.

Tlaková ztráta způsobená třením pro vodu se vypočte pomocí vzorce Hazen-Williams.

ΔH = 11,23 · L · 1 / C 1,85 · Q 1,85 / D 4,87

kde:
ΔH - ztráta hlavy;
L je délka potrubí;
C je koeficient drsnosti Heisen-Williams;
Q - spotřeba;
D je průměr potrubí.

Tlak

Provozní tlak potrubí je nejvyšší přetlak, který zajišťuje stanovený provozní režim potrubí. Rozhodnutí o velikosti potrubí a počtu čerpacích stanic se obvykle provádí na základě provozního tlaku potrubí, výkonu čerpadla a nákladů. Maximální a minimální tlak potrubí, stejně jako vlastnosti pracovního média určují vzdálenost mezi čerpacími stanicemi a požadovaným výkonem.

Jmenovitý tlak PN je jmenovitá hodnota odpovídající maximálnímu tlaku pracovního média při 20 ° C, při němž je možný průběžný provoz potrubí se stanovenými rozměry.

Se zvyšující se teplotou se zatížení potrubí snižuje, stejně jako přípustný přetlak. Hodnota pe, zul ukazuje maximální tlak (g) v systému potrubí se zvyšující se provozní teplotou.

Plán přípustného přetlaku:

Výpočet poklesu tlaku v potrubí

Výpočet poklesu tlaku v potrubí podle vzorce:

Δp = λ · L / d · ρ / 2 · v²

kde:
Δp je pokles tlaku v potrubí;
L je délka potrubí;
λ je koeficient tření;
d je průměr potrubí;
ρ je hustota čerpaného média;
v je průtok.

Přenesené pracovní prostředí

Nejčastěji se potrubí používá k přepravě vody, ale lze je také použít k přesunu kalů, suspenzí, páry atd. V ropném průmyslu slouží potrubí k čerpání širokého spektra uhlovodíků a jejich směsí, které se značně liší chemickými a fyzikálními vlastnostmi. Surová ropa může být přepravována více od pobřežních polí nebo ropných plošin na poličku k terminálům, mezistěnami a rafinériím.

Potrubí také vysílá:

  • rafinované ropné produkty jako benzin, tryskové palivo, petrolej, motorová nafta, topný olej atd.;
  • petrochemické suroviny: benzen, styren, propylen, atd.;
  • aromatické uhlovodíky: xylen, toluen, kumen atd.;
  • zkapalněná ropná paliva, jako je zkapalněný zemní plyn, zkapalněný ropný plyn, propan (plyny se standardní teplotou a tlakem, ale zkapalněné za použití tlaku);
  • oxid uhličitý, kapalný amoniak (přepravovaný jako kapaliny tlakem);
  • bitumen a viskózní paliva jsou příliš viskózní pro přepravu potrubím, proto se destilační frakce ropy používají ke zkapalnění této suroviny a ke vzniku směsi, kterou lze dopravit potrubím;
  • vodík (na krátké vzdálenosti).

Kvalita přepravovaného média

Fyzikální vlastnosti a parametry přepravovaného média určují především konstrukční a provozní parametry potrubí. Specifická hmotnost, stlačitelnost, teplota, viskozita, bod tuhnutí a tlak par jsou hlavními parametry pracovního prostředí, které je třeba vzít v úvahu.

Specifická hmotnost tekutiny je její hmotnost na jednotku objemu. Mnoho plynů se dopravuje potrubím pod zvýšeným tlakem, a když je dosažen určitý tlak, některé plyny mohou být dokonce zkapalněny. Stupeň komprese média je proto kritickým parametrem pro návrh potrubí a určení výkonu.

Teplota nepřímo a přímo ovlivňuje výkon potrubí. To se odráží ve skutečnosti, že objem kapaliny vzrůstá po zvýšení teploty za předpokladu, že tlak zůstává konstantní. Snížení teploty může také mít vliv na výkon i na celkovou efektivitu systému. Obvykle, když teplota kapaliny klesá, je to doprovázeno zvýšením jeho viskozity, což vytváří dodatečnou odolnost vůči tření podél vnitřní stěny potrubí, což vyžaduje více energie k čerpání stejného množství kapaliny. Velmi viskózní média jsou citlivá na změny provozních teplot. Viskozita je odpor média k průtoku a měří se v centistokech cSt. Viskozita určuje nejen výběr čerpadla, ale také vzdálenost mezi čerpacími stanicemi.

Jakmile teplota média klesne pod bod ztráty tekutosti, je provoz potrubí nemožný a jsou přijata některá volba, aby se obnovila jeho činnost:

  • ohřev média nebo izolaci potrubí, aby se udržovala pracovní teplota média nad jeho bodem tuhnutí;
  • změna chemického složení média před vstupem do potrubí;
  • ředění přenášeného média vodou.

Typy trubicových trubic

Trubkové trubky jsou svařované nebo bezešvé. Bezešvé ocelové trubky se vyrábějí bez podélných svarů s ocelovými segmenty s tepelným zpracováním, aby se dosáhlo požadované velikosti a vlastností. Svařovaná trubka se vyrábí několika výrobními postupy. Tyto dva typy se vzájemně liší v počtu podélných švů v potrubí a druhu použitého svařovacího zařízení. Ocelově svařovaná trubka je nejčastěji používaným typem v petrochemické oblasti použití.

Každá část potrubí je spojena svařenými úseky k vytvoření potrubí. Také v potrubí jsou v závislosti na aplikaci používány trubky ze skleněných vláken, různé plasty, azbestové cementy apod.

Pro připojení rovných trubkových úseků a pro přechod mezi jednotlivými úseky potrubí různých průměrů se používají speciálně vyrobené spojovací prvky (kolena, ohyby, uzávěry).

Pro instalaci jednotlivých částí potrubí a armatur se používají speciální spoje.

Prodloužení teploty potrubí

Když je potrubí pod tlakem, celý jeho vnitřní povrch je vystaven rovnoměrně rozloženému zatížení, které způsobuje podélné vnitřní síly v potrubí a dodatečné zatížení na koncových nosičích. Kolísání teplot také ovlivňuje potrubí, což způsobuje změny ve velikosti trubek. Úsilí v pevném potrubí s teplotními výkyvy může zvýšit přípustnou hodnotu a vést k nadměrnému namáhání, což je nebezpečné pro pevnost potrubí jak v materiálu potrubí, tak v přírubových přípojkách. Kolísání teploty čerpaného média také vytváří teplotní namáhání v potrubí, které lze přenášet na ventil, čerpací stanici apod. Může to znamenat odtlakování potrubních spojů, poruchu ventilu nebo jiných prvků.

Výpočet velikosti potrubí při změně teploty

Výpočet změn lineárních rozměrů potrubí při změnách teploty vytváří vzorec:

a je koeficient tepelného prodloužení, mm / (m ° C) (viz tabulka níže);
L je délka potrubí (vzdálenost mezi pevnými nosiči), m;
Δt je rozdíl mezi max. a min. teplota čerpaného média, ° С.

Tabulka lineárních roztahování trubek z různých materiálů

Uvedené čísla jsou průměrné hodnoty pro uvedené materiály a pro výpočet potrubí z jiných materiálů údaje z této tabulky by se neměly brát jako základ. Při výpočtu potrubí se doporučuje použít koeficient lineárního prodloužení uvedený výrobcem potrubí v přiložené technické specifikaci nebo datovém listu.

Protažení teploty potrubí je eliminováno použitím zvláštních kompenzačních úseků potrubí, jakož i pomocí kompenzátorů, které mohou sestávat z elastických nebo pohyblivých částí.

Plochy kompenzace se skládají z elastických přímých částí potrubí, uspořádaných kolmo k sobě a upevněných kohouty. Při prodlužování teploty je nárůst v jedné části kompenzován deformací ohybu druhé části v rovině nebo deformací ohybu a torzí v prostoru. Pokud potrubí samo o sobě kompenzuje tepelnou expanzi, nazývá se to samo-kompenzace.

Kompenzace je způsobena také pružnými lokty. Část prodloužení je kompenzována pružností odboček, druhá část je vyloučena z důvodu pružných vlastností materiálu v oblasti za výstupem. Kompenzátory jsou instalovány tam, kde není možné použít vyrovnávací úseky nebo když samočinná kompenzace potrubí není dostatečná.

Podle konstrukce a principu fungování jsou kompenzátory čtyř typů: tvaru U, čočka, zvlněná, ucpávka. V praxi se často používají ploché kompenzátory s tvarem L, Z nebo U. V případě prostorových kompenzátorů jsou obvykle 2 ploché vzájemně kolmé plochy a mají jedno společné rameno. Elastické kompenzátory jsou vyrobeny z trubek nebo pružných kotoučů nebo vlnovců.

Stanovení optimální velikosti průměru potrubí

Optimální průměr potrubí lze nalézt na základě technických a ekonomických výpočtů. Rozměry potrubí, včetně rozměrů a funkčnosti jednotlivých komponent, jakož i podmínky, za kterých má být potrubí provozováno, určují přepravní kapacitu systému. Větší potrubí je vhodné pro intenzivnější masový průtok média za předpokladu, že ostatní součásti systému jsou správně vybrány a navrženy pro tyto podmínky. Obvykle platí, že čím delší je délka hlavního potrubí mezi čerpacími stanicemi, tím větší je tlaková ztráta v potrubí. Kromě toho může mít změna ve fyzikálních vlastnostech čerpaného média (viskozita apod.) Také velký vliv na tlak v potrubí.

Optimální velikost je nejmenší z vhodných velikostí potrubí pro konkrétní aplikaci, která je nákladově efektivní po celou dobu životnosti systému.

Vzorec pro výpočet výkonu potrubí:

Q - průtok čerpané kapaliny;
d je průměr potrubí;
v je průtok.

V praxi pro výpočet optimálního průměru potrubí použijte hodnoty optimálních rychlostí čerpaného média odebrané z referenčních materiálů na základě experimentálních dat:

Zde získáme vzorec pro výpočet optimálního průměru trubky:

Q - stanovený průtok čerpané kapaliny;
d je optimální průměr potrubí;
v je optimální průtok.

Při vysokých průtocích se obvykle používají trubky o menším průměru, což znamená nižší náklady na nákup potrubí, jeho údržbu a montážní práce (nazýváme K1). Jak se zvyšuje rychlost, dochází ke zvýšení ztráty hlavy v důsledku tření a lokálních odporů, což vede ke zvýšení nákladů na čerpání kapaliny (označujeme K2).

U potrubí s velkým průměrem stojí K1 bude vyšší než náklady během provozu K2 níže. Pokud přidáte hodnoty K1 a K2, pak získáme celkovou minimální cenu K a optimální průměr potrubí. Náklady K1 a K2 v tomto případě ve stejném časovém období.

Výpočet (vzorec) kapitálových nákladů pro potrubí

m je hmotnost potrubí, t;
CM - náklady na 1 tunu, rub / t;
KM - koeficient, který zvyšuje náklady na instalaci, například 1,8;
n - životnost, roky.

Specifikované provozní náklady spojené se spotřebou energie:

N - výkon, kW;
nNam - počet pracovních dnů za rok;
SUh - náklady na jednu kWh energie, ruble / kWh.

Formule pro určení velikosti potrubí

Příklad obecných vzorců pro určení velikosti potrubí bez zohlednění možných dalších ovlivňujících faktorů, jako je eroze, nerozpustné pevné látky atd.:

d = [1525 · (Q · n) / √ S] 0,375

d = 1,75 · √ [(W · vg · x) / V]

Optimální průtok pro různé potrubní systémy

Optimální velikost potrubí je zvolena ze stavu minimálních nákladů na čerpání média potrubím a nákladů na potrubí. Musíte také zvážit limity rychlosti. Někdy velikost potrubí musí splňovat požadavky procesu. Stejně často se velikost potrubí souvisí s poklesem tlaku. Při předběžných konstrukčních výpočtech, kde nejsou zohledněny tlakové ztráty, je velikost procesního potrubí určena přípustnou rychlostí.

Pokud dochází ke změnám směru proudění v potrubí, vede to k významnému zvýšení místních tlaků na povrchu kolmo ke směru proudění. Tento druh zvýšení je funkcí rychlosti, hustoty a počátečního tlaku média. Vzhledem k tomu, že rychlost je nepřímo úměrná průměru, při volbě velikosti a konfigurace potrubí je třeba věnovat zvláštní pozornost vysokorychlostním kapalinám. Optimální velikost potrubí, například pro kyselinu sírovou, omezuje rychlost média na hodnotu, při které není dovolena eroze stěn v potrubí, aby se zabránilo poškození konstrukce potrubí.

Gravitační tok

Výpočet velikosti potrubí v případě průtoku, pohybující se gravitací, je poměrně komplikovaný. Povaha pohybu v této formě průtoku v potrubí může být jednofázová (plná trubka) a dvoufázová (částečná plnění). Při současném přítomnosti kapaliny a plynu v potrubí se vytváří dvoufázový proud.

V závislosti na poměru kapaliny a plynu, stejně jako na jejich rychlostech, se režim dvoufázového toku může lišit od bublinky k rozptýlené.

Hnací síla kapaliny při pohybu gravitací je zajištěna rozdílem ve výškách počátečních a konečných bodů a předpokladem je umístění počátečního bodu nad posledním bodem. Jinými slovy, výškový rozdíl určuje rozdíl potenciální energie kapaliny v těchto polohách. Tento parametr je také při výběru potrubí zohledněn. Navíc je velikost hnací síly ovlivněna hodnotami tlaku v počátečním a koncovém bodě. Zvýšení poklesu tlaku vede ke zvýšení průtoku kapaliny, což zase umožňuje vybrat potrubí menšího průměru a naopak.

Je-li koncový bod připojen k tlakovému systému, jako je například destilační kolona, ​​je nutné odečíst ekvivalentní tlak z existujícího výškového rozdílu, aby se odhadl aktuální skutečný diferenční tlak. Také, pokud je počáteční bod potrubí pod vakuem, musí se při výběru potrubí vzít v úvahu jeho vliv na celkový tlakový rozdíl. Konečný výběr trubek se provádí za použití diferenciálního tlaku, který bere v úvahu všechny výše uvedené faktory, a není založen pouze na rozdílech ve výškách počátečních a konečných bodů.

Horký tok kapaliny

V procesních zařízeních se při práci s horkými nebo varnými médii obvykle setkávají s různými problémy. Hlavním důvodem je odpařování části toku horké kapaliny, tj. Fázová přeměna kapaliny na páru uvnitř potrubí nebo zařízení. Typickým příkladem je fenomén kavitace odstředivého čerpadla, po kterém následuje bodové varování kapaliny s následnou tvorbou parních bublin (parní kavitace) nebo uvolňování rozpuštěných plynů do bublin (plynová kavitace).

Větší potrubí je výhodné z důvodu nižšího průtoku ve srovnání s menším potrubím při konstantním průtoku, což je způsobeno dosažením vyššího NPSH v sacím potrubí čerpadla. Také příčinou kavitace v případě ztráty tlaku mohou být body náhlé změny směru toku nebo zmenšení velikosti potrubí. Výsledná směs páry a plynu vytváří překážku průtoku a může způsobit poškození potrubí, což způsobuje, že kavitační jev je mimořádně nežádoucí při provozu potrubí.

Zařízení / Přístrojový bypass

Zařízení a zařízení, zejména ty, které mohou vytvářet významné tlakové ztráty, tj. Výměníky tepla, regulační ventily apod., Jsou vybaveny obtokovými potrubími (aby nebyly přerušovány ani během údržbářských prací). Takové potrubí mají obvykle 2 instalační ventily instalované v instalační lince a ventil regulující tok paralelně s touto instalací.

Během normálního provozu prochází proud tekutiny, procházející hlavními součástmi zařízení, další pokles tlaku. V souladu s tím se vypočítává výtlačný tlak generovaný připojeným zařízením, například odstředivé čerpadlo. Čerpadlo je vybráno na základě celkového poklesu tlaku v instalaci. Při jízdě po obtokovém potrubí chybí tento dodatečný pokles tlaku, zatímco běžné čerpadlo přivádí tok předchozí síly podle jeho výkonu. Aby nedošlo k rozdílům v průtokových charakteristikách zařízení a obtokové linky, doporučuje se použít menší obtokovou linku s nastavovacím ventilem, aby se vytvořil tlak rovnocenný s hlavní instalací.

Linka odběru vzorků

Obvykle se k analýze určí malé množství kapaliny, aby se zjistilo jeho složení. Výběr může být proveden v jakémkoli stádiu procesu pro určení složení suroviny, meziproduktu, hotového výrobku nebo jednoduše přepravované látky, jako jsou odpadní voda, nosič tepla atd. Velikost průřezu potrubí, kde probíhá odběr vzorků, obvykle závisí na typu analyzovaného pracovního média a umístění místa odběru vzorků.

Například u plynů v podmínkách vysokého tlaku je dostatek malých potrubí s ventily, aby se odebral požadovaný počet vzorků. Zvýšení průměru vzorkovacího potrubí sníží podíl média vybraného pro analýzu, ale tento vzorkování se stává obtížnější. Současně je malá vzorkovací linka špatně vhodná pro analýzu různých suspenzí, v nichž mohou pevné částice proudit. Velikost odběrového potrubí pro analýzu suspenzí závisí tedy převážně na velikosti pevných částic a charakteristikách média. Podobné závěry platí pro viskózní kapaliny.

Při výběru velikosti potrubí pro odběr vzorků obvykle berou v úvahu:

  • charakteristiky kapaliny, která má být odstraněna;
  • ztráta pracovního prostředí při výběru;
  • požadavky na bezpečnost při odběru vzorků;
  • snadné použití;
  • umístění místa odběru vzorků.

Cirkulace chladicí kapaliny

Pro potrubí s cirkulačním chladivem jsou preferovány vysoké rychlosti. To je způsobeno zejména skutečností, že chladicí kapalina v chladicí věži je vystavena slunečnímu záření, což vytváří podmínky pro tvorbu vrstvy obsahujícího řasy. Část tohoto objemu obsahujícího řasy vstupuje do cirkulačního chladiva. Při nízkých průtocích začínají růst řasy v potrubí a po chvíli vytvářejí obtíže pro cirkulaci chladicí kapaliny nebo její průchod do výměníku tepla. V takovém případě se doporučuje vysoká cirkulace, aby nedocházelo k zablokování řas v potrubí. Obvykle se v chemickém průmyslu používá intenzivně cirkulující chladicí kapalina, která vyžaduje potrubí velkých rozměrů a délek, aby poskytovaly energii různým výměníkům tepla.

Přetečení nádrže

Nádrže jsou vybaveny přepadovými trubkami z následujících důvodů:

  • Zabránění ztrátě tekutiny (přebytečná tekutina vstupuje do jiné nádrže, spíše než vylévání z původní nádrže);
  • Zabraňte úniku nežádoucích tekutin mimo nádrž;
  • udržování hladiny kapaliny v nádržích.

Ve všech výše uvedených případech jsou přepadové potrubí navrženy pro maximální přípustný průtok tekutiny vstupující do nádrže, bez ohledu na průtok na výstupu. Další principy výběru trubek jsou podobné výběru potrubí pro samovolně tekoucí kapaliny, to znamená v závislosti na přítomnosti dostupné svislé výšky mezi počátečním a konečným bodem potrubí přetečení.

Nejvyšší bod odtokového potrubí, který je také jeho počátečním bodem, je umístěn v místě připojení k nádrži (přeplňovací trubka nádrže) je téměř na vrcholu a nejnižší koncový bod může být v blízkosti odtokového žlabu téměř na zemi. Přepadový řádek však může skončit s vyšší značkou. V takovém případě bude dostupná diferenciální hlava nižší.

Průtok kalu

V případě těžby se ruda obvykle těží v obtížně přístupných oblastech. Na takových místech není zpravidla žádné železniční nebo silniční spojení. V takových situacích je považován za nejpřijatelnější hydraulický transport médií s pevnými částicemi, včetně v případě umístění těžebních zařízení na dostatečné vzdálenosti. Kalové potrubí se používají v různých průmyslových oblastech pro přepravu pevných médií v drcené formě s kapalinou. Taková potrubí se ukázala jako nákladově nejvýhodnější ve srovnání s jinými způsoby přepravy pevných médií ve velkých objemech. Navíc jejich výhody zahrnují dostatečnou bezpečnost v důsledku absence několika druhů dopravy a šetrnosti k životnímu prostředí.

Suspenze a směsi suspendovaných látek v kapalinách se uchovávají v periodickém míchání, aby se udržela rovnoměrnost. V opačném případě dochází k procesu separace, při kterém se suspendované částice, v závislosti na jejich fyzikálních vlastnostech, plovouvají na povrch kapaliny nebo usazují na dno. Míchání je zajištěno zařízením, jako je nádrž s míchadlem, zatímco v potrubí je to dosaženo udržováním turbulentních podmínek toku média.

Snížení průtoku během přepravy částic suspendovaných v kapalině není žádoucí, protože proces oddělování fází může začít v průtoku. To může vést k zablokování potrubí a změnám v koncentraci přepravované pevné látky v proudu. Režim turbulentního toku přispívá k intenzivnímu míšení objemu průtoku.

Na druhou stranu, nadměrné snížení velikosti potrubí také často vede k jeho zablokování. Proto je volba velikosti potrubí důležitým a zásadním krokem, který vyžaduje předběžnou analýzu a výpočty. Každý případ musí být zvážen jednotlivě, jelikož různé kaly se chovají odlišně při různých rychlostech kapaliny.

Oprava potrubí

Během provozu potrubí mohou docházet k různým druhům netěsností, které vyžadují okamžité vyloučení kvůli udržení výkonu systému. Oprava hlavního potrubí může být provedena několika způsoby. Může to být buď nahrazení celého segmentu trubky, nebo malého úseku, v němž došlo k úniku, nebo náplasti aplikované na existující potrubí. Ale před výběrem jakékoli metody opravy je nutné provést důkladnou studii příčiny úniku. V některých případech může být nutné nejen opravit, ale změnit trasu potrubí, aby nedošlo k jeho opakovanému poškození.

První etapa oprav je určení umístění potrubí, které vyžaduje zásah. Dále, v závislosti na druhu potrubí, je stanoven seznam potřebných zařízení a opatření potřebných k odstranění úniku a nezbytné doklady a povolení jsou shromažďovány, pokud je část potrubí, která má být opravována, umístěna na území jiného vlastníka. Vzhledem k tomu, že většina potrubí je umístěna pod zemí, může být nutné vyndat část potrubí. Poté se potrubí potrubí zkontroluje na všeobecné podmínky, po které se část povlaku odstraní pro opravy přímo s potrubím. Po opravě je možné provádět různá ověřovací opatření: ultrazvukové testování, detekce barevných vad, detekce poruchy magnetického prášku atd.

Ačkoli některé opravy vyžadují úplné vypnutí potrubí, je často dostačující pouze provést dočasnou přestávku od práce, aby se izolovala část, která byla opravena, nebo byla připravena linka bypassu. Ve většině případů se však opravy provádějí s úplným odpojením potrubí. Izolace průřezu potrubí může být provedena pomocí zátek nebo uzavíracího ventilu. Dále nainstalujte potřebné vybavení a proveďte opravy přímo. Opravy se provádějí na poškozené ploše, uvolňují se z prostředí a bez tlaku. Po ukončení opravy se zásuvky otevřou a obnoví integritu potrubí.

Příklady problémů s řešeními pro výpočet a výběr potrubí

Úkol číslo 1. Stanovení minimálního průměru potrubí

Stav: V petrochemickém závodě čerpadlo paraxylen C6H4(CH3).2 při T = 30 ° C s kapacitou Q = 20 m 3 / h přes profil ocelových trubek o délce L = 30 m. P-xylen má hustotu ρ = 858 kg / m3 a viskozitu μ = 0,6 cP. Absolutní drsnost ε pro ocel je rovna 50 μm.

Počáteční data: Q = 20 m 3 / h; L = 30 m; ρ = 858 kg / m3; μ = 0,6 cP; ε = 50 μm; Δp = 0,01 MPa; ΔH = 1 188 m

Úloha: Určete minimální průměr trubky, u kterého v této oblasti pokles tlaku nepřesáhne Δp = 0,01 MPa (ΔH = 1,188 m P-xylenové kolony).

Řešení: Rychlost průtoku v a průměr trubky d nejsou známy, proto není možné vypočítat ani Reynoldsovo číslo Re, ani relativní drsnost / d. Je nutné vzít hodnotu koeficientu tření λ a vypočítat odpovídající hodnotu d pomocí rovnice ztráty energie a rovnice kontinuity. Na základě hodnoty d se pak vypočítá Reynoldsovo číslo Re a relativní drsnost ɛ / d. Potom pomocí Moodyova diagramu získá nová hodnota f. Při použití postupných iterací se tedy určí požadovaná hodnota průměru d.

Pomocí vzorce rovnice kontinuity v = Q / F a vzorce toku toku F = (π · d²) / 4 transformujeme Darcy-Weisbachovu rovnici takto:

ΔH = λ · L / d · v² / (2 · g) = λ · L / d · Q² / (2 · g · F²) = λ · [(L · Q²) / (2 · d · g · [ (π · d²) / 4] ²)] = (8 · L · Q²) / (g · π²) · λ / d 5 = (8 · 30 · (20/3600), 14 2) · λ / d 5 = 7,658 · 10 -5 · λ / d 5

Dále vyjádříme průměr:

d = 5 √ (7,658 · 10-5 · λ) / ΔH = 5 √ (7,658 · 10 -5 · λ) / 10000 = 0,0238 · 5 √ √λ

Teď vyjádříme průměr d čísla Reynoldsova čísla:

Re = (ρ · v · d) / μ = (4 · ρ · Q) / (π · μ · d) = (4 · 858 · 20) / (3.14 · 3600 · 0.6 · 10 -3 D) = 10120 / d

Provádíme podobné akce s relativní drsností:

Pro první stupeň iterace je nutné zvolit hodnotu koeficientu tření. Vezměte průměrnou hodnotu λ = 0,03. Dále provádíme sekvenční výpočet d, Re a ε / d:

d = 0,0238 · 5 √ (λ) = 0,0118 m

Re = 10120 / d = 857627

ε / d = 0,00005 / d = 0,00424

Při těchto hodnotách jsme provedli inverzní operaci a určili hodnotu koeficientu tření λ, která se bude rovnat 0.017 pomocí Moodyova diagramu. Pak opět nalezneme d, Re a ε / d, ale pro novou hodnotu λ:

d = 0,0238 · 5 √ λ = 0,0105 m

Re = 10120 / d = 963809

ε / d = 0,00005 / d = 0,00476

Při opětovném zařazení do diagramu Moody získáme vylepšenou hodnotu λ, která se rovná 0.0172. Získaná hodnota se liší od dříve vybraného součtu o [(0,0172-0,017) / 0,0172] · 100 = 1,16%, proto v novém iteračním kroku není potřeba a hodnoty uvedené dříve jsou správné. Z toho vyplývá, že minimální průměr potrubí je 0,0105 m.

Úkol číslo 2. Výběr optimálního ekonomického řešení pro zdrojová data

Stav: Pro realizaci technologického procesu byly navrženy dvě verze potrubí různých průměrů. Možnost jedna zahrnuje použití trubek o větším průměru, což znamená vysoké kapitálové náklady Ck1 = 200 000 rublů. Nicméně roční náklady budou nižší a budou Ce1 = 30 000 rublů. Pro druhou možnost jsou vybrány trubky menších průměrů, což snižuje kapitálové náklady Ck2 = 160000 rub, ale zvyšuje náklady na roční údržbu na Ce2 = 36000 rub. Obě možnosti jsou určeny pro n = 10 let provozu.

Výchozí: Ck1 = 200 000 rublů; Se1 = 30 000 rublů; Ck2 = 160000 rub; Se2 = 35 000 rublů; n = 10 let.

Úkol: Je třeba určit nejhospodárnější ziskové řešení.

Řešení: Je zřejmé, že druhá možnost je výhodnější kvůli nižším kapitálovým nákladům, avšak v prvním případě existuje výhoda díky nižším současným nákladům. Pomocí vzorce si určíme dobu návratnosti dodatečných kapitálových nákladů z důvodu úspor na údržbě:

Z toho vyplývá, že s životností až 8 let bude ekonomická výhoda na straně druhé možnosti kvůli nižším kapitálovým nákladům, ale celkové celkové náklady obou projektů se budou rovnat 8 letech provozu a první možnost bude i nadále výnosnější.

Vzhledem k tomu, že je plánováno provozování potrubí po dobu 10 let, je výhodou poskytnout první možnost.

Úkol číslo 3. Výběr a výpočet optimálního průměru potrubí

Předpoklad: Jsou navrženy dvě výrobní linky, v nichž je čerpána neviskózní kapalina s průtokem Q1 = 20 m 3 / h a Q2 = 30 m 3 / h. Pro zjednodušení instalace a servisu potrubí bylo rozhodnuto použít pro obě vedení trubky o stejném průměru.

Výchozí: Q1 = 20 m 3 / h; Q2 = 30 m 3 / h.

Úloha: V podmínkách problému je nutné určit vhodný průměr trubky d.

Řešení: Protože neexistují další požadavky na potrubí, hlavním kritériem pro splnění požadavků bude schopnost čerpat kapalinu s uvedenými náklady. Používáme tabelární údaje o optimálních rychlostech pro nepovolanou kapalinu v tlakovém potrubí. Tento rozsah se bude rovnat 1,5 - 3 m / s.

Z toho vyplývá, že je možné určit rozmezí optimálních průměrů odpovídajících hodnotám optimálních rychlostí pro různé průtoky a určit plochu jejich průsečíku. Průměry trubek z této oblasti samozřejmě splní požadavky na použitelnost pro uvedené průtokové rychlosti.

Určete rozsah optimálních průměrů pro případ Q1 = 20 m 3 / h, přičemž se použije průtokový vzorec, který vyjadřuje průměr potrubí:

Nahraďte minimální a maximální hodnoty optimální rychlosti:

d1min = √ (4,20) / (3600 · 3,14 · 1,5) = 0,069 m

d1 max = √ (4,20) / (3600 · 3,14 · 3) = 0,049 m

To znamená, že trubky o průměru od 49 do 69 mm jsou vhodné pro vedení s průtokem 20 m 3 / h.

Určete rozsah optimálních průměrů pro případ Q2 = 30 m 3 / hodina:

d2min = √ (4,30) / (3600 · 3,14 · 1,5) = 0,084 m

d2max = √ (4,30) / (3600 · 3,14 · 3) = 0,059 m

Celkově jsme si uvědomili, že pro první případ je rozsah optimálních průměrů 49-69 mm a pro druhý - 59-84 mm. Průsečík těchto dvou rozsahů a poskytnout soubor požadovaných hodnot. Dostaneme, že pro dva potrubí lze použít trubky o průměrech od 59 do 69 mm.

Úkol č. 4. Určete režim proudění vody v potrubí

Stav: Existuje potrubí o průměru 0,2 m, kterým proudí voda s průtokem 90 m 3 / h. Teplota vody je t = 20 ° C, přičemž dynamická viskozita je 1,10-3 Pa.s a hustota je 998 kg / m 3.

Počáteční data: d = 0,2 m; Q = 90 m 3 / h; μ = 1,10-3; ρ = 998 kg / m3.

Úkol: Je nutné nastavit režim proudění vody v potrubí.

Řešení: Režim toku lze stanovit hodnotou Reynoldsova kritéria (Re), pro jehož výpočet je nejdříve nutné určit průtok vody v potrubí (v). Hodnota v lze vypočítat z rovnice průtoku pro kulaté potrubí:

v = Q · 4 / (π · d²) = [90/3600] · [4 / (3.14 · 0.2²)] = 0.8 m / s

Při použití zjištěné hodnoty průtoku vypočítáme pro ni hodnotu Reynoldsova kritéria:

Re = (ρ · v · d) / μ = (998 · 0,8 · 0,2) / (1 · 10 -3) = 159680

Kritická hodnota kritéria Reynolds Recr v případě kulatých trubek se rovná 2300. Získaná hodnota kritéria je větší než kritická hodnota (159680> 2300), proto je režim toku turbulentní.

Úkol číslo 5. Určení Reynoldsova čísla

Stav: Na nakloněném žlabu s obdélníkovým profilem o šířce w = 500 mm a výšce h = 300 mm proudí voda bez dosažení = 50 mm k hornímu okraji žlabu. Spotřeba vody v tomto případě je Q = 200 m 3 / h. Při výpočtu by měla být hustota vody rovnající se ρ = 1000 kg / m 3 a dynamické viskozitě μ = 1,10-3 Pa.s.

Počáteční údaje: w = 500 mm; h = 300 mm; l = 5000 mm; a = 50 mm; Q = 200 m 3 / h; ρ = 1000 kg / m3; μ = 1, 10 -3 Pa.s.

Úkol: Určete hodnotu kritéria Reynoldsova kritéria.

Řešení: Protože se v tomto případě tekutina pohybuje podél obdélníkového žlabu namísto kruhové trubky, pro následné výpočty je nutné najít ekvivalentní průměr kanálu. Obecně se vypočte podle vzorce:

kde:
Fdobře - průřez průtoku tekutiny;
Ps - vlhký obvod.

Je zřejmé, že šířka proudění tekutiny se shoduje s šířkou kanálu w, zatímco výška průtoku tekutiny se rovná h-a mm. V tomto případě dostaneme:

Fdobře = w (h-a) = 0,5 (0,3-0,05) = 0,125 m2

Nyní je možné určit ekvivalentní průměr toku kapaliny:

Dále používáme vzorec pro průtok, vyjádřený rychlostí průtoku a jeho průřezem, a zjistíme rychlost průtoku:

v = Q / Fdobře = 200 / (3600, 0,125) = 0,45

Pomocí dříve nalezených hodnot je možné použít vzorec pro výpočet Reynoldsova kritéria:

Re = (ρ · v · duh) / μ = (1000, 0,45, 0,5) / (1, 10 -3) = 225000

Úkol číslo 6. Výpočet a stanovení tlakové ztráty v potrubí

Stav: Čerpání vody je dodáváno kruhovým potrubím, jehož konfigurace je na obrázku znázorněna, konečnému uživateli. Spotřeba vody je Q = 7 m 3 / h. Průměr potrubí je d = 50 mm a absolutní drsnost je Δ = 0,2 mm. Při výpočtu by měla být hustota vody rovnající se ρ = 1000 kg / m 3 a dynamické viskozitě μ = 1,10-3 Pa.s.

Počáteční data: Q = 7 m 3 / h; d = 120 mm; Δ = 0,2 mm; ρ = 1000 kg / m3; μ = 1, 10 -3 Pa.s.

Úloha: Vypočtěte hodnotu tlakové ztráty v potrubí (Hop).

Řešení: Nejprve zjistíme průtok v potrubí, pro který používáme vzorec pro proudění kapaliny:

v = (4 · Q) / (π · d²) = [(4,7) / (3,14 · 0,05²)] · 1/3600 = 1 m / s

Naměřená rychlost umožňuje určit hodnotu Reynoldsova kritéria pro daný průtok:

Re = (w · d · ρ) / μ = (1,05; 1000) / (1, 10-3) = 50 000

Celková hodnota ztráty hlavy je součtem ztrát při tření, když se tekutina pohybuje potrubím (Ht) a tlakové ztráty v lokálních odporech (Hms).

Ztráta tření může být vypočtena podle následujícího vzorce:

kde:
λ je koeficient tření;
L je celková délka potrubí;
[v² / (2 · g)] - hlava rychlosti proudění.

Vyhledejte velikost hlavy rychlosti proudění:

v² / (2 · g) = 1 ² / (2 · 9,81) = 0,051 m

Pro určení hodnoty koeficientu tření je nutné zvolit správný vzorec pro výpočet, který závisí na hodnotě kritéria Reynoldsova kritéria. Za tímto účelem zjišťujeme hodnotu relativní drsnosti potrubí podle vzorce:

e = Δ / d = 0,2 / 50 = 0,004

Dále vypočítáme dvě další hodnoty:

10 / e = 10 / 0,004 = 2500

Hodnota Reynoldsova kritéria, která byla nalezena dříve, spadá do intervalu 10 / e 0,25 = 0,11 (0,004 + 68 / 50,000) 0,25 = 0,03

Nyní je možné určit velikost ztráty tlaku na tření:

HT = [(λ · l) / d] · [v2 / (2 · g)] = [0,03 · 30) / 0,05] · 0,051 = 0,918 m

Celkové ztráty v lokálních odporech jsou součtem ztrát v hlavě v každé místní odolnosti, což je v tomto problému dvě zatáčky a jeden normální ventil. Můžete je vypočítat podle vzorce:

kde ζ je koeficient lokálního odporu.

Vzhledem k tomu, v tabulce uvedeny žádné hodnoty tlaku koeficientů jejich pro trubky o průměru 50 mm, tedy na jejich definici se uchýlit k způsobu přibližného výpočtu. Součinitel odporu (ζ) pro normální větrací trubky 40 je 4,9 mm v průměru a 80 mm pro trubky - 4. Zjednodušeně znamenají, že střední hodnota mezi těmito hodnotami leží na přímce, to znamená, že se mění popsal ζ = a · d + b, kde a a b jsou koeficienty rovnice. Sestavte a vyřešte systém rovnic:

Top