Kategorija

Iknedēļas Ziņas

1 Katli
Divu cauruļu apkures sistēma divstāvu ēkā plus apsildāma grīda
2 Radiatori
Čuguna režģi krāsnī
3 Radiatori
Kā sakārto apkures sistēmas ar sūknēšanas apritē: organizācijas diagrammas
4 Degviela
Koka degšanas krāsns garāžai
Galvenais / Radiatori

Caurules diametra aprēķins


Caurules diametra aprēķins tiek veikts, pamatojoties uz diviem kritērijiem - pieļaujamo plūsmas ātrumu un pieļaujamo spiediena zudumu uz vienu metru no caurules.

Caurules diametra izvēles kritērijs pieļaujamiem spiediena zudumiem ir ekonomisks, un tas ir nosakāms līdzsvars starp kapitālu un ekspluatācijas izmaksām. Cauruļu diametra palielināšana rada izmaksu pieaugumu, un, lai sūknētu ūdeni cauri mazāka diametra caurulei, sūkņa vadīšanai nepieciešama lielāka enerģija.

Cauruļvada diametra izvēles priekšizpētei - izveidojiet cauruļvada diametra kapitāla un ekspluatācijas izmaksu grafiku. Optimālais caurules diametrs tiek noteikts kapitāla līknes krustošanās punktā un darbības izmaksu līknē.

Caurplūdes ierobežojumu caurulēs rada pieļaujamā ekvivalentā trokšņa līmeņa dB higiēnas normas. Maksimālais pieļaujamais ūdens ātrums apkures sistēmas cauruļvados ir atkarīgs no cauruļvadu diametra un diapazona no 0,8 līdz 1,5 m / s, bet ūdens apgādes sistēmas cauruļvados ir ierobežots līdz 3 m / s.

Iepriekš aprakstītā programma aprēķinās vajadzīgo caurules diametru, īpašais spiediena zudums nepārsniedz 100 Pa / m.

Kā aprēķināt cauruļvada diametru

Darbs ar kalkulatoru ir vienkāršs - ievadiet datus un iegūstiet rezultātu. Bet dažkārt to nepietiek - precīzs cauruļvada diametra aprēķins ir iespējams tikai ar manuālo aprēķinu, izmantojot formulas un pareizi izvēlētiem koeficientiem. Kā aprēķināt caurules diametru ūdens plūsmas ziņā? Kā noteikt gāzes līnijas lielumu?

Cauruļvads un tā daļas

Profesionāli inženieri, aprēķinot vajadzīgo caurules diametru, visbiežāk izmanto īpašas programmas, kuras var aprēķināt un iegūt precīzu rezultātu, izmantojot zināmos parametrus. Amatieru celtniekam ir daudz grūtāk organizēt ūdensapgādi, apkuri, gazifikācijas sistēmas, lai neatkarīgi veiktu aprēķinu. Tāpēc visbiežāk privātmājas būvniecībā vai rekonstrukcijā tiek izmantoti ieteicamie cauruļu izmēri. Bet ne vienmēr standarta padomēs var ņemt vērā visas individuālās konstrukcijas nianses, tāpēc jums ir nepieciešams manuāli veikt hidraulisko aprēķinu, lai pareizi izvēlētos caurules diametru apkures un ūdens apgādei.

Ūdens piegādes un apkures caurules diametra aprēķins

Galvenais apkures cauruļu izvēles kritērijs ir tā diametrs. No šī indikatora atkarīgs, cik efektīva būs ēkas apsildīšana, visas sistēmas ekspluatācija. Cauruļvados ar nelielu diametru var rasties paaugstināts spiediens, kas var izraisīt noplūdes, palielināt stresu uz cauruļvadiem un metālu, kā rezultātā rodas problēmas un tiek veikts bezgalīgs remonts. Ar lielu diametru apkures sistēmas siltuma jauda pārsniedz nulli, un aukstā ūdens vienkārši izplūst no jaucējkrāns.

Cauruļu ietilpība

Caurules diametrs tieši ietekmē sistēmas jaudu, tas ir, šajā gadījumā ūdens vai siltumnesēja daudzums, kas šķērso šķidruma daļu laika vienības laikā. Jo vairāk ciklu (kustību) sistēmā noteiktā laika periodā, jo efektīvāka ir apkure. Ūdens padeves caurulēm diametrs ietekmē sākotnējo ūdens spiedienu - piemērots izmērs atbalsta tikai galvu, un palielinātais izmērs samazināsies.

Izvēlēto santehnikas un apkures shēmas diametrs, radiatoru skaits un to sadalīšana nosaka optimālo līniju garumu.

Tā kā caurules jauda ir būtisks faktors atlasē, ir jānosaka un, savukārt, ietekmē ūdens plūsmu cauruļvadā.

Kā aprēķināt cauruļvadu.

Lai precīzi aprēķinātu cauruļvada diametru un garumu, profesionālie inženieri un celtnieki, kas iesaistīti ūdens piegādē vai gazifikācijā, dažādos veidos aprēķina cauruļvadu diametru. Profesionālajiem inženieriem ir īpaša programma, kas aprēķina un sniedz gala rezultātu saskaņā ar zināmiem parametriem. No otras puses, celtniekiem ir jādara roku aprēķins, izmantojot formulas, koeficientus, tādēļ, uzstādot caurules, ieteicams izmantot standarta izmērus. Standarta izmēri ne vienmēr ņem vērā individuālās konstrukcijas parametrus, un to ievērošanai ir nepieciešams aprēķināt hidraulisko pretestību.

Cauruļvada hidrauliskai aprēķināšanai jūs varat izmantot cauruļvada hidrauliskā aprēķina kalkulatoru.

Caurules diametra aprēķins.

Izvēloties cauruļvadu, svarīgs faktors ir caurules diametrs. Ja cauruļvads ir paredzēts apkurei, cauruļu diametrs tieši ietekmē korpusa apsildi un ekspluatācijas laiku. Lai aprēķinātu caurules diametru, jārīkojas atbildīgi, jo ar nelielu diametru var būt liels spiediens, kas novedīs pie cauruļu noplūdes un nodiluma, un tas ir papildu izmaksas remontam. Ar pārmērīgi lielu diametru telpas uzsildīšana būs gandrīz nulle. Apkures sistēmas jauda ir atkarīga arī no diametra, un ūdens apgādes gadījumā caurules diametrs ietekmē spiedienu. Parasti izvēlēto līniju garums ir diametrs. Tā kā caurlaides izvēle ir galvenais faktors, ir nepieciešams nekavējoties noteikt ūdens plūsmu cauruļvados.

Ūdens patēriņa aprēķins ar cauruļu diametru un spiedienu saskaņā ar tabulu un SNIP 2.04.01-85 + kalkulators

Uzņēmumi un mājas patērē lielu daudzumu ūdens. Šie ciparu indikatori ne tikai liecina par konkrētu vērtību, kas norāda plūsmas ātrumu.

Turklāt tie palīdz noteikt cauruļvadu maisījuma diametru. Daudzi uzskata, ka ūdens patēriņa aprēķināšana caur caurules diametru un spiedienu nav iespējama, jo šie jēdzieni ir pilnībā nesaistīti.

Bet prakse ir parādījusi, ka tā nav. Ūdensapgādes tīkla jauda ir atkarīga no daudziem rādītājiem, un pirmais šajā sarakstā būs caurules maisījuma diametrs un spiediens cauruļvadā.

Visus aprēķinus ieteicams veikt cauruļvada būvniecības projekta posmā, jo iegūtie dati nosaka galvenos parametrus ne tikai vietējam, bet arī rūpnieciskajam cauruļvadam. Tas viss tiks apspriests tālāk.

Tiešsaistes ūdens kalkulators

Kādi faktori ietekmē šķidruma plūsmu caur cauruļvadu

Kritēriji, kas ietekmē aprakstīto indikatoru, veido garu sarakstu. Šeit ir daži no tiem.

  1. Cauruļvada iekšējais diametrs.
  2. Straumes kustības ātrums, kas ir atkarīgs no spiediena līnijā.
  3. Materiāls, kas ņemts cauruļu sortimenta ražošanai.

Ūdens plūsmas noteikšana pie līnijas izejas tiek veikta caurules diametrā, jo šī īpašība kopā ar citām ietekmē sistēmas caurlaidspēju. Arī aprēķinot patērētās šķidruma daudzumu, jūs nevarat atlaide sienas biezumu, kas tiek noteikts, pamatojoties uz paredzēto iekšējo spiedienu.

Var pat teikt, ka "caurules ģeometrijas" definīciju neietekmē tikai tīkla garums. Un šķērsgriezumam, spiedienam un citiem faktoriem ir ļoti svarīga loma.

Turklāt daži sistēmas parametri tieši ietekmē patēriņu, nevis tieši, bet netieši. Tas ietver sūknētā materiāla viskozitāti un temperatūru.

Apkopojot nelielu rezultātu, varam teikt, ka caurlaidspējas definīcija ļauj precīzi noteikt optimālo materiāla veidu sistēmas būvei un izvēlēties montāžas tehnoloģiju. Pretējā gadījumā tīkls nedarbosies efektīvi, un tas prasīs biežu ārkārtas remontu.

Ūdens patēriņa aprēķins apaļās caurules diametram ir atkarīgs no tā izmēra. Līdz ar to lielāka šķērsgriezuma daļa uz noteiktu laiku pāriet lielākam šķidruma daudzumam. Bet, veicot aprēķinu un ņemot vērā diametru, spiedienu nevar atlaist.

Ja mēs uzskatām šo aprēķinu par konkrētu piemēru, izrādās, ka mazāk šķidrums caur kādu metru garu cauruļu produktu caur kādu 1 cm caurumu noteiktā laika periodā iet caur garu līniju, kas sasniedz desmitus metrus augstumā. Tas ir dabiski, jo augstākais ūdens patēriņš vietnē dos maksimālu veiktspēju tīkla visaugstākajā spiedienā un visaugstākajā apjomā.

SNIP 2.04.01-85 sadaļas aprēķins

Pirmkārt, ir jāsaprot, ka caurteces diametra aprēķins ir sarežģīts inženierijas process. Tam būs nepieciešamas īpašas zināšanas. Bet, veicot mājsaimniecības būvniecību ar ūdens caurlaides līniju, bieži hidraulisko aprēķinu šķērsgriezums tiek veikts neatkarīgi.

Šis šķidruma plūsmas ātruma aprēķina veids var tikt veikts divējādi. Pirmais ir tabulas dati. Bet, atsaucoties uz tabulām, ir jāzina ne tikai precīzs krānu skaits, bet arī ūdens (vannas, izlietnes) konteineri un citas lietas.

Tikai tad, ja jums ir šī informācija par vārsta sistēmu, varat izmantot tabulas, kuras sniedz SNIP 2.04.01-85. Pēc viņu domām un nosaka ūdens daudzumu caurules apvalkā. Šeit ir viena no šīm tabulām:

Cauruļu diametru aprēķins

Šajā rakstā es jums pateiks, kā profesionāli aprēķināt caurules diametru. Noderīgas formulas tiks norādītas. Jūs uzzināsiet, kura diametra caurule jums ir nepieciešama ūdensvadiem. Ir ļoti svarīgi arī neskaidrot cauruļvada diametra izvēli ūdens piegādei, sākot no apkures aprēķina. Tā kā apkurei ir pietiekami zema ūdens plūsma. Cauruļu diametra aprēķina formula ir būtiski atšķirīga, jo ūdens apgādei ir nepieciešami lieli ūdens plūsmas ātrumi.

Kā aprēķināt cauruļvada diametru apsildei, ir aprakstīts šeit: Apkures caurules diametra aprēķināšana

Attiecībā uz tabulām cauruļvada diametra aprēķināšanai tas tiks apspriests citos pantos. Ļaujiet man tikai teikt, ka šis raksts palīdzēs jums atrast cauruļu diametru bez galdiem, izmantojot īpašas formulas. Un tabulas ir izgudrots vienkārši, lai vienkāršotu aprēķina procesu. Turklāt šajā rakstā jūs sapratīsiet, kas veido visu vajadzīgā diametra rezultātu.

Lai aprēķinātu caurules diametru ūdens piegādei, jums ir jābūt gataviem skaitļiem:

Runājot par ūdens patēriņa patēriņu, ir aptuveni gatavs ciparu standarts. Piemēram, krāns vannas istabā. Es empīriski pārbaudīju, ka jaudas plūsmai pie izejas ir aptuveni vienāds ar: 0,25 litriem sekundē. Mēs ņemam šo vērtību attiecībā uz standartu ūdens plūsmas diametra izvēlei.

Ir vēl viens nenozīmīgs skaitlis. Dzīvokļos parasti ir standarta. Mēs ūdenstilpņu stāvvados ir par spiediena spiediena spiedienu: aptuveni 1,0 līdz 6,0 atmosfēras. Vidēji tas ir 1,5-3,0 atmosfēras. Tas ir atkarīgs no stāvu skaita daudzdzīvokļu ēkā. Daudzstāvu ēkās, kuru platība pārsniedz 20 stāvus, stāvvadus var sadalīt pa stāvu skaitu, lai nepārslogotu apakšējos stāvus.

Un tagad pieņemsimies pie algoritma, lai aprēķinātu nepieciešamo caurules diametru ūdens piegādei. Šajā algoritmā ir nepatīkama iezīme - tas ir tas, kas jums jādara, veicot aprēķinu, cikliski nomainot diametru formulā un pārbaudot rezultātu. Tā kā galvas zuduma formā ir kvadrātveida īpatnības, galvas zuduma rezultāts ievērojami mainās atkarībā no caurules diametra. Es domāju, ka mums nebūs jādara vairāk kā trīs cikli. Tas atkarīgs arī no cauruļvada materiāla. Un tā sāksim!

Šeit ir dažas formulas, kas palīdz atrast plūsmas ātrumu:

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

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

Tālāk mēs atrodam Reinoldsa numuru pēc formulas:

ν = 1,16 * 10 -6 = 0,00000116. Ņemts no galda. Ūdenim temperatūrā 16 ° C.

Δuh= 0.005mm = 0.000005m. Izņemts no galda, metāla plastmasas caurulei.

Tālāk mēs pārbaudām tabulu, kur atrodam formulu hidrauliskās berzes koeficienta noteikšanai.

Es nokļūst pirmajā apgabalā, un es pieņemu Blasiusa aprēķina formulu.

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

Tālāk mēs izmantojam formulu spiediena zuduma noteikšanai:

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

Un tā: pie ieejas mums ir 2 atmosfēras, kas ir vienāds ar 20 metru spiedienu.

Ja rezultāts ir 5 341 metru mazāks nekā ieejas galva, tad rezultāts mums atbilst, un tas ir piemērots caurules diametram ar 12 mm iekšējo diametru!

Ja nē, ir nepieciešams palielināt caurules diametru.

Bet, ņemot vērā to, ja ņemat vērā cauruli, kas nāk no pagrabā caur stāvvadiem uz jums piektajā stāvā, tad rezultāts var nebūt apmierinošs. Un, ja jūsu Saledi noņem ūdens plūsmu, tad ievades galva var attiecīgi samazināties. Tātad, ņemot vērā rezerves divas vai trīs reizes jau labi. Mūsu gadījumā krājums ir četras reizes lielāks.

Mēģināsim to izmēģināt. Mums ir 10 metri cauruļvadā ceļā, ir četri elkoņi (ceļi). Tie ir hidrauliskie pretestības, un tos sauc par vietējiem hidrauliskiem pretestības elementiem. Par ceļu no 90 grādiem ir aprēķina formula:

h = ζ * (V 2) / 2 * 9,81 = 0,249 m.

Tā kā mums ir 4 kvadrāti, rezultāts tiek reizināts ar 4 un iegūts 0,996 m. Gandrīz vēl viens skaitītājs.

Tērauda (dzelzs) caurule ir novietota 376 metru garumā un iekšējais diametrs ir 100 mm, cauruļvada garumā ir 21 izvads (90 ° leņķveida pagriezieni). Caurule ir novietota ar pilienu 17 m. Tas nozīmē, ka caurule attiecībā pret horizontu iet līdz augstumam 17 metri. Sūkņa raksturojums: Maksimālā galva 50 metri (0,5 MPa), maksimālais plūsmas ātrums 90 m 3 / h. Ūdens temperatūra ir 16 ° C. Atrodiet maksimāli iespējamo plūsmas ātrumu caurules galā.

Atrodiet maksimālo plūsmu =?

Lai atrisinātu, ir jāzina sūkņu grafiks: plūsmas atkarība no spiediena.

Mūsu gadījumā būs šāds grafiks:

Meklējiet ar liektu līniju horizontā, kas apzīmēta ar 17 metriem, un krustojumā gar līkni iegūstiet maksimālo iespējamo plūsmu: Qmax.

Saskaņā ar grafiku es varu droši teikt, ka augstuma atšķirībā mēs zaudējam aptuveni: 14 m 3 / stundā. (90-Qmax = 14 m 3 / h).

Step aprēķins tiek iegūts, jo formulā ir kvadrātiskā iezīme galvas zaudējumu dinamika (kustība).

Tāpēc mēs risinām problēmu pakāpeniski.

Tā kā mums ir izdevumu intervāls no 0 līdz 76 m 3 / h, tad es vēlētos pārbaudīt spiediena zudumus par izdevumiem, kas vienādi ar: 45 m 3 / h.

Atrodiet ūdens ātrumu

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

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

Atrodiet Reinoldsa numuru

ν = 1,16 • 10 -6 = 0,00000116. Ņemts no galda. Ūdenim temperatūrā 16 ° C.

Δe = 0,1 mm = 0,0001 m. No tabulas ņemta tērauda (dzelzs) caurule.

Tālāk mēs pārbaudām tabulu, kur atrodam formulu hidrauliskās berzes koeficienta noteikšanai.

Es nokļuvu otrajā apgabalā

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

Tālāk mēs aizpildām formulu:

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

Kā redzat, zaudējumi ir 10 metri. Tālāk mēs definējam Q1, skatiet grafiku:

Tagad mēs veicam sākotnējo aprēķinu ar plūsmas ātrumu, kas vienāds ar 64m 3 / stundā

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.

Mēs atzīmējam diagrammu:

Qmax atrodas līknes krustojumā Q1 un Q2 (tieši līknes vidū).

Atbilde: Maksimālais plūsmas ātrums ir 54 m 3 / h. Bet to mēs nolēmām bez pretestības pret stūriem.

Lai pārbaudītu čeku:

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

Apakšējā rinda: mēs nospiedām Hsviedri= 14,89 = 15m.

Tagad aprēķinām izturību pret pagriezieniem:

Formula, kā atrast spiedienu uz vietējo hidraulisko pretestību:

ζ ir vilces koeficients. Ceļa gadījumā tas ir aptuveni tāds pats, ja diametrs ir mazāks par 30 mm. Lieliem diametriem tas samazinās. Tas ir saistīts ar faktu, ka ūdens kustības ātruma ietekme attiecībā pret rotāciju samazinās.

Es paskatījos dažādās grāmatās par vietējo pretestību, lai pagrieztu cauruli un līkumus. Un bieži vien aprēķinos tika secināts, ka viens spēcīgs asu pagrieziens ir vienāds ar koeficienta vienību. Tiek ņemts vērā asis pagrieziens, ja pagrieziena rādiuss pēc vērtības nepārsniedz diametru. Ja rādiuss pārsniedz diametru 2-3 reizes, tad koeficienta vērtība ir ievērojami samazināta.

Ātrums 1,91 m / s

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

Šo vērtību reizina ar krānu skaitu, un mēs saņemam 0,18 • 21 = 3,78 m.

Atbilde: ar ātrumu 1,91 m / s, mēs saņemam spiediena zudumu 3,78 metri.

Tagad atrisināsim visu problēmu ar krāniem.

Pie plūsmas ātruma 45 m 3 / h, tika iegūts spiediena zudums gar garumu: 10,46 m. ​​Skatieties augstāk.

Pie šī ātruma (2,29 m / s) mēs atrodam pretestību stūros:

h = ζ • (V 2) / 2 • 9,81 = (1 • 2,29 2) / (2 • 9,81) = 0,27 m. Mēs reizinām ar 21 = 5,67 m.

Spiediena zuduma pievienošana: 10,46 + 5,67 = 16,13 m.

Mēs atzīmējam diagrammu:

Mēs to atrisinām vienīgi ar plūsmas ātrumu 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. Mēs reizinām ar 21 = 3,78 m.

Zaudējumu pievienošana: 14,89 + 3,78 = 18,67 m

Mēs izmantojam diagrammu:

Atbilde: Maksimālā plūsma = 52 m 3 / h. Bez izejām Qmax = 54 m 3 / h.

Lai neskaitītu visu matemātiku manuāli, esmu sagatavojusi īpašu programmu:

Caurules diametra kalkulators

Cauruļvada nepieciešamā diametra aprēķins šajā kalkulatorā ir atskaites vērtība, kas var kalpot kā sākumpunkts cauruļu, armatūras un citu cauruļvadu sastāvdaļu un daļu projektēšanai nepieciešamās izvēles veikšanai. Aprēķina formula komponenta pamatā ir cauruļvada plūsmas ātruma atkarība no tā diametra un barotnes ātruma:

Q = ((πd 2) / 4) • w, kur

Q - šķidruma plūsma;
d ir cauruļvada diametrs;
w - plūsmas ātrums.

Izceļot cauruļvada diametru d, izmantojot matemātiskos pārveidojumus, mēs nodrošinām iespēju veikt tiešsaistes aprēķinus, izmantojot atbilstošos sākotnējos datus.

Cauruļvadu hidrauliskais aprēķins.

Šveices ražošanas un inženieru kompānija ENCE GmbH (ENTSE GmbH) ir dibināta 1999. gadā, tai ir 16 pārstāvniecības un biroji NVS valstīs, piedāvā aprīkojumu un detaļas no ražošanas vietām Turcijā un Korejas Republikā, ir gatava izstrādāt un piegādāt dažādas sūknēšanas iekārtas un aprīkojumu savam individuālajam tehniskajam uzdevumam cauruļu veidgabali.

Cauruļvadu vispārīgs apraksts

Caurules, kas savieno dažādas ķīmiskās rūpnīcas. Ar to palīdzību notiek vielu nodošana starp atsevišķām ierīcēm. Parasti vairākas atsevišķas caurules, izmantojot savienojumus, veido vienotu cauruļvadu sistēmu.

Cauruļvads ir cauruļu sistēma, kas ir savienota kopā ar savienojošiem elementiem, ko izmanto ķīmisku vielu un citu materiālu transportēšanai. Ķīmiskajās iekārtās vielu pārvietošanai parasti tiek izmantoti slēgtie cauruļvadi. Ja mēs runājam par slēgtām un izolētām instalācijas daļām, tad tie attiecas arī uz cauruļvadu sistēmu vai tīklu.

Slēgtas cauruļvadu sistēmas struktūra var ietvert:

  1. Caurules.
  2. Cauruļu savienotājelementi.
  3. Blīvēšanas konsolidācijas, kas savieno divas cauruļvada noņemamās vietnes.

Visi iepriekš minētie elementi tiek ražoti atsevišķi un pēc tam savienoti vienā cauruļvadu sistēmā. Bez tam, cauruļvadus var aprīkot ar apkuri un nepieciešamo izolāciju no dažādiem materiāliem.

Cauruļu un materiālu izmēru izvēle ražošanai tiek veikta, pamatojoties uz tehnoloģiskajām un dizaina prasībām katrā atsevišķā gadījumā. Bet cauruļu izmēru standartizācijai tika veikta to klasifikācija un apvienošana. Galvenais kritērijs bija pieļaujamais spiediens, pie kura iespējama cauruļvadu darbība.

Nosacītā caurlaide DN

Nominālais diametrs DN (nominālais diametrs) ir parametrs, ko cauruļvadu sistēmās izmanto kā raksturīgo pazīmi, ar kuru tiek veikta cauruļvada daļu, piemēram, cauruļu, veidgabalu, piederumu un citu ierīču uzstādīšana.

Nominālais diametrs ir bezmērķīgs daudzums, bet skaitlis aptuveni ir vienāds ar caurules iekšējo diametru. Nosacījuma pārejas apzīmējuma piemērs: DN 125.

Viena un tā pati nosacītā caurlaide nav norādīta uz zīmējumiem, un tā neaizstāj faktisko caurules diametru. Tas aptuveni atbilst diametram, ņemot vērā cauruļvada dažas daļas (1.1. Att.). Ja mēs runājam par nosacīto pāreju skaitliskām vērtībām, tās izvēlas tā, lai cauruļvada jauda palielinātos no 60 līdz 100% pārejas laikā no vienas nosacītās caurlaides uz nākamo.

Kopējais nominālais diametrs:

3, 4, 5, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2600, 2800, 3000, 3200, 3400, 3600, 3800, 4000.

Šo nosacīto caurlaižu izmēri ir noteikti, lai nodrošinātu, ka nav problēmu ar detaļu montāžu viens otram. Nominālo diametru definīcijas, kuru pamatā ir cauruļvada iekšējais diametrs, izvēlas nominālo caurlaides vērtību, kas ir vistuvāk cauruļvada diametram gaismā.

Nominālais spiediens PN

Nominālais spiediens PN ir vērtība, kas atbilst sūknējamā vides maksimālajam spiedienam pie 20 ° C, pie kura iespējama cauruļvada ar noteiktu izmēru ilgstoša darbība.

Nominālais spiediens ir bez izmēra.

Tāpat kā nominālais diametrs, nominālais spiediens tika vērtēts, pamatojoties uz uzkrāto pieredzi (skat. 1.1. Tabulu).

Konkrēta cauruļvada nominālais spiediens tiek izvēlēts, pamatojoties uz faktiski izveidoto spiedienu, izvēloties tuvāko lielāko vērtību. Tajā pašā laikā šajā cauruļvadā esošajiem veidgabaliem un piederumiem jāatbilst arī tādam pašam spiediena līmenim. Caurules sienu biezumu aprēķina, pamatojoties uz nominālo spiedienu, un jānodrošina, ka caurule darbojas ar spiedienu, kas ir vienāds ar nominālo spiedienu (1.1. Tabula).

Pieļaujamais pārspiediens pe, zul

Nominālo spiedienu izmanto tikai darba temperatūrai 20 ° C. Palielinoties temperatūrai, caurules slodzes jauda samazinās. Tajā pašā laikā pieļaujamais pārspiediens attiecīgi samazinās. P vērtībae, zul rāda maksimālo pārspiedienu, kas var būt cauruļvadu sistēmā, kad darba temperatūra paaugstinās (1.2. attēls).

Materiāli cauruļvadiem

Izvēloties cauruļvadu ražošanai izmantojamos materiālus, tiek ņemti vērā tādi faktori kā transportējamās vides īpašības pa cauruļvadu un šajā sistēmā pieņemtais darba spiediens. Jāņem vērā arī cauruļvadu sienu materiāla korozijas efekts no sūknējamā materiāla.

Gandrīz visas cauruļvadu sistēmas un ķīmiskās iekārtas ir izgatavotas no tērauda. Vispārējai lietošanai, ja nav lielu mehānisko slodžu un koroziju, izmanto cauruļvadu ražošanai, kas ir pelēks čuguns vai neleģēts strukturālais tērauds.

Ja tiek izmantots lielāks darba spiediens un nav slodzes ar kodīgu iedarbību, tiek izmantots cauruļvads, kas izgatavots no uzlabota tērauda vai izmantojot tērauda liešanu.

Ja vides korozīvā iedarbība ir augsta vai augstas prasības izvirzītas produkta tīrībai, cauruļvads ir izgatavots no nerūsējošā tērauda.

Ja cauruļvadam jābūt izturīgam pret jūras ūdens iedarbību, tiek izmantoti vara un niķeļa sakausējumi. Var izmantot arī alumīnija sakausējumus un metālus, piemēram, tantalu vai cirkoniju.

Cauruļvada materiālam kļūst arvien izplatītāki dažādi plastmasas veidi, kas ir saistīti ar to lielo izturību pret koroziju, zemu svaru un vienkāršo apstrādi. Šāds materiāls ir piemērots cauruļvadam ar notekūdeņiem.

Cauruļvada formas daļas

Metināšanas cauruļvadi no plastmasas tiek montēti uzstādīšanas vietā. Šādi materiāli ir tērauda, ​​alumīnija, termoplastikas, vara utt. Lai savienotu taisnas cauruļu sekcijas, tiek izmantoti speciāli veidoti elementi, piemēram, līkumi, līkumi, aizbāžņi un diametra samazināšana (1.3. Att.). Šīs detaļas var būt daļa no jebkura cauruļvada.

Cauruļu savienojumi

Katra atsevišķa cauruļvada daļu un veidgabalu piestiprināšanai izmanto īpašus savienojumus. Izmanto arī, lai pieslēgtu cauruļvadam nepieciešamos ventiļus un aparātus.

Ir izvēlēti savienojumi (1.4. Attēls) atkarībā no:

  1. materiāli, ko izmanto cauruļu un veidgabalu ražošanā. Galvenais atlases kritērijs ir metināšanas iespēja.
  2. darba apstākļi: zems vai augsts spiediens, zems vai augsts temperatūra.
  3. ražošanas prasības, kas attiecas uz cauruļvadu sistēmu.
  4. noņemamo vai viengabala savienojumu klātbūtne cauruļvadu sistēmā.

Lineāro cauruļu un to aprīkojuma paplašināšana

Objektu ģeometrisko formu var mainīt gan ar spēku uz tiem, gan mainot to temperatūru. Šīs fiziskās parādības noved pie tā, ka cauruļvads, kas uzstādīts neizkraujot un bez temperatūras iedarbības, ekspluatācijas laikā saskaroties ar spiedienu vai temperatūru tiek pakļauts lineārajai izplešanās vai kontrakcijas pakāpei, kas nelabvēlīgi ietekmē tā veiktspēju.

Gadījumā, ja nav iespējams kompensēt izplešanos, notiek cauruļvadu sistēmas deformācija. Tas var izraisīt blīvējuma blīvju un šo cauruļu savienojumu bojājumus starp tām.

Siltuma lineāra izplešanās

Sagatavojot cauruļvadus, ir svarīgi ņemt vērā iespējamās garuma izmaiņas temperatūras paaugstināšanas vai tā saucamās siltuma lineārās izplešanās rezultātā, ko apzīmē ar ΔL. Šī vērtība ir atkarīga no caurules garuma, ko apzīmē ar Lo un temperatūras starpības Δθ = θ2-θ1 (1.5. attēls).

Iepriekšminētajā formulā a ir konkrēta materiāla termiskās lineārās izplešanās koeficients. Šis skaitlis ir vienāds ar 1 m garu cauruļu lineāru izplešanos ar temperatūras paaugstināšanos 1 ° C.

Cauruļu izplešanās paplašināšanas elementi

Pateicoties īpašiem krāniem, kas tiek iepildīti cauruļvadā, ir iespējams kompensēt cauruļu dabīgo lineāro izplešanos. Šim nolūkam tiek izmantotas U formas, Z-formas un leņķisko līkumu kompensācijas, kā arī lirnu kompensatori (1.6. Attēls).

Viņi uztver lineāro cauruļu izplešanos to deformācijas dēļ. Tomēr šī metode ir iespējama tikai ar dažiem ierobežojumiem. Augstspiediena cauruļvados ceļus izmanto dažādos leņķos, lai kompensētu paplašināšanos. Sakarā ar spiedienu, kas darbojas šādās nozarēs, ir iespējams palielināt koroziju.

Viļņotas caurules kompensatori

Šī ierīce sastāv no plānas sienas metāla gofrētas caurules, ko sauc par silfonu un stiepjas cauruļvada virzienā (1.7. Attēls).

Šīs ierīces tiek uzstādītas cauruļvadā. Priekšlaide tiek izmantota kā īpašs izplešanās kompensators.

Ja mēs runājam par aksiālajiem kompensatoriem, tie spēj kompensēt tikai tos lineārās izplešanās, kas notiek pa caurules asi. Iekšējais vadošais gredzens tiek izmantots, lai novērstu sānu nobīdi un iekšējo piesārņojumu. Lai aizsargātu cauruļvadu no ārējiem bojājumiem, parasti tiek izmantots speciāls oderējums. Kompensatori, kas nesatur iekšējo gultņu gredzenu, absorbē sānu virzienus, kā arī vibrācijas, kas var rasties no sūkņiem.

Cauruļu izolācija

Gadījumā, ja pa cauruļvadu pārvietojas vidē ar augstu temperatūru, tam jābūt izolētam, lai izvairītos no siltuma zudumiem. Gadījumā, ja pa zemu temperatūru darbināms pa cauruļvadiem, tiek izmantota izolācija, lai novērstu to apkuri ārējā vidē. Šādos gadījumos izolācija tiek veikta, izmantojot īpašus izolācijas materiālus, kas novietoti ap cauruļvadiem.

Kā parasti šādus materiālus izmanto:

  1. Pie zemām temperatūrām līdz 100 ° C tiek izmantoti cietas putas, piemēram, polistirols vai poliuretāns.
  2. Pie vidējās temperatūras aptuveni 600 ° C tiek izmantoti formas apvalki vai minerālšķiedras, piemēram, akmens vate vai stikla filcs.
  3. Augstās temperatūrās apmēram 1200 ° C - keramikas šķiedrai, piemēram, alumīnijam.

Parasti caurules, kuru nosacītā caurlaide ir zemāka par DN 80 un izolācijas slāņa biezums ir mazāks par 50 mm, tiek izolēti, izmantojot izolācijas piederumus. Lai to izdarītu, ap cauruli novieto divus apvalkus un apzīmogo ar metāla lenti, un pēc tam aizver ar alvas korpusu (1.8. Attēls).

Cauruļvadiem, kuru pārvadāšana ir lielāka par DN 80, jāapgādā ar siltumizolāciju ar apakšējo rāmi (1.9. Attēls). Šāda sistēma sastāv no fiksējošiem gredzeniem, starplikas, kā arī no metāla pārklājuma, kas izgatavota no cinkota viegla tērauda vai nerūsējošā tērauda loksnes. Starp cauruļvadu un metāla korpusu, telpa ir piepildīta ar izolācijas materiālu.

Izolācijas biezumu aprēķina, nosakot tā izgatavošanas izmaksas, kā arī zudumus, kas rodas siltuma zudumu dēļ, un svārstās no 50 līdz 250 mm.

Siltumizolācija jāpiemēro visā cauruļvadu sistēmas garumā, ieskaitot līkumu un elkoņu zonas. Ir ļoti svarīgi nodrošināt, lai netiktu novietotas neaizsargātas vietas, kas varētu izraisīt siltuma zudumus. Flanges savienojumi un armatūra jāpiegādā ar formas izolācijas elementiem (1.10. Zīmējums). Tas nodrošina netraucētu piekļuvi krustojumam, bez nepieciešamības izņemt izolācijas materiālu no visas cauruļvadu sistēmas, ja rodas noplūde.

Gadījumā, ja cauruļvadu sistēmas izolācija tiek izvēlēta pareizi, tiek atrisinātas daudzas problēmas, piemēram:

  1. Izvairieties no stipra temperatūras pazemināšanās plūstošajā vidē un tādējādi enerģijas ietaupījumu.
  2. Novērst temperatūras kritumu gāzes sistēmās zem rasas punkta. Tādējādi ir iespējams novērst kondensāta veidošanos, kas var radīt ievērojamus korozijas bojājumus.
  3. Izvairīšanās no kondensāta tvaika cauruļvados.

Cauruļvadu sistēmu spiediena kritums un cauruļvadu hidrauliskās pretestības aprēķins

Cauruļvads tiek aprēķināts, lai noteiktu spiedienu, kas nepieciešams, lai pārvarētu iegūto hidraulisko pretestību, kas savukārt ir nepieciešama, lai pienācīgi izvēlētos iekārtu šķidruma vai gāzveida barošanas sūknēšanai.

Vispārīgajā gadījumā spiediena kritumu caurulē var aprēķināt pēc šādas formulas:

Δp - spiediena kritums caurules sekcijā, Pa
l - cauruļu sekcijas garums, m
λ - berzes koeficients
d1 - caurules diametrs, m
ρ - sūknētā materiāla blīvums, kg / m 3
v - plūsmas ātrums, m / s

Hidrauliskā pretestība var rasties dažādu faktoru dēļ, un ir divas galvenās grupas: berzes pretestība un vietējā pretestība.

Izturība pret berzi dažādu veidu nelīdzenumu un raupjuma dēļ cauruļvada virsmā saskaroties ar sūknējamo barotni. Ja starp to un cauruļvada sienām plūst šķidrums, rodas berze, kurai ir palēninošs efekts, un tam ir nepieciešama papildu enerģija, kas jāpārvar. Radītā pretestība lielā mērā ir atkarīga no sūknējamā vides plūsmas režīma.

Ar lamināro plūsmu un atbilstošajām zemajām Reinoldsa skaitļa (Re) vērtībām, kam raksturīga viendabība un blakus esošu šķidruma vai gāzes slāņu sajaukšanās trūkums, nelīdzenuma ietekme ir nenozīmīga. Tas ir saistīts ar faktu, ka sūknētā materiāla ekstremālais viskozs apakšslānis bieži ir biezāks nekā slānis, ko veido nelīdzenumi un izvirzījumi cauruļvada virsmā. Šādos apstākļos cauruļvadu uzskata par hidrauliski gludu.

Reinoldsa skaitļa palielināšanās samazina viskoīdā apakšslakas biezumu, kā rezultātā apakšējā slāņa neregulāri pārklājas un raupjuma ietekme uz hidraulisko pretestību palielinās un kļūst atkarīga gan no Reinoldsa numura, gan cauruļvada izvirzīto vidējo augstumu.

Vēl viens Reinoldsa skaitļa pieaugums liek sūknētajai vielai būt turbulentā plūsmas režīmā, kurā viskozs apakšslānis tiek pilnīgi iznīcināts, un radītā berze ir atkarīga tikai no raupjuma vērtības.

Berzes zudumu aprēķina pēc formulas:

HT - spiediena zudums pret berzi, m
[w 2 / (2g)] - ātruma galva, m
λ - berzes koeficients
l ir cauruļvada garums, m
dUh - līdzvērtīgs cauruļvada diametrs, m
w - plūsmas ātrums, m / s
g - gravitācijas paātrinājums, m / s 2

Cauruļvadu aprēķināšana un atlase. Optimālais cauruļvada diametrs

Cauruļvadi dažādu šķidrumu pārvadāšanai ir to vienību un iekārtu neatņemama sastāvdaļa, kurās tiek veikti darba procesi, kas saistīti ar dažādām pielietošanas jomām. Cauruļvadu izvēlei un cauruļvada konfigurācijai liela nozīme ir gan cauruļu, gan cauruļvadu pieslēgumu izmaksām. Galīgās izmaksas, kā sūknēt barotni caur cauruļvadu, lielā mērā nosaka caurules lielums (diametrs un garums). Šo vērtību aprēķināšana tiek veikta, izmantojot speciāli izstrādātas formulas, kas ir specifiskas noteiktiem darbības veidiem.

Caurule ir dobs metāla, koka vai cita materiāla cilindrs, ko izmanto šķidro, gāzveida un beztaras materiālu transportēšanai. Ūdens, dabasgāze, tvaiks, naftas produkti uc var darboties kā kustīga vide. Caurules tiek izmantotas visur, sākot ar dažādām nozarēm un beidzot ar mājsaimniecības lietošanu.

Cauruļu ražošanā var izmantot dažādus materiālus, piemēram, tēraudu, čugunu, varu, cementu, plastmasu, piemēram, ABS plastmasu, polivinilhlorīdu, hlorētu polivinilhlorīdu, polibutilēnu, polietilēnu uc

Caurules galvenie izmēri ir tā diametrs (ārējais, iekšējais uc) un sienas biezums, ko mēra milimetros vai collas. Izmanto arī tādu vērtību kā nominālais diametrs vai nominālais diametrs - caurules iekšējā diametra nominālais izmērs, mērot arī milimetros (apzīmēts ar Du) vai collas (apzīmēts ar DN). Nominālo diametru vērtības ir standartizētas un ir galvenais kritērijs cauruļu un veidgabalu izvēlē.

Nosacīto vērtību atbilstība mm un collas:

Cauruļu ar apļveida šķērsgriezumu priekšroka ir pārējo ģeometrisko sekciju dēļ vairāku iemeslu dēļ:

  • Aplim ir minimālais perimetra attiecības pret zonu un piemērojams cauruļvadam, tas nozīmē, ka ar vienādu caurlaidspēju apaļu formu cauruļu materiāla patēriņš būs minimāls salīdzinājumā ar citu formu caurulēm. Tas arī nozīmē minimālo iespējamo izolācijas un aizsargpārklājumu izmaksas;
  • Apļveida šķērsgriezums ir visizdevīgākais šķidruma vai gāzes plūsmas pārvietošanai no hidrodinamiskā viedokļa. Tāpat, ņemot vērā minimālo iespējamo caurules iekšējo platību uz tā garuma vienību, berzes starp pārvietoto šķidrumu un minimālo cauruļvadu.
  • Apaļa forma ir visizturīgākā pret iekšējo un ārējo spiedienu;
  • Apļveida cauruļu izgatavošanas process ir diezgan vienkāršs un viegli īstenojams.

Caurules var ievērojami atšķirties diametrā un konfigurācijā atkarībā no mērķa un pielietojuma. Tātad galvenie cauruļvadi ūdens vai naftas produktu pārvietošanai var sasniegt gandrīz pusmetru diametrā ar diezgan vienkāršu konfigurāciju, un sildīšanas spoles, kas ir arī caurule, ar mazu diametru ir sarežģītas formas ar daudziem pagriezieniem.

Nevaru iedomāties kādu nozari bez cauruļvadu tīkla. Jebkura šāda tīkla aprēķins ietver cauruļu materiāla izvēli, specifikāciju sagatavošanu, kurā uzskaitīti dati par biezumu, cauruļu izmēru, maršrutu uc Izejvielas, starpprodukti un / vai gatavie produkti iet cauri ražošanas posmiem, pārvietojoties starp dažādām ierīcēm un iekārtām, kuras ir savienotas ar cauruļvadiem un veidgabaliem. Pareiza cauruļvadu sistēmas aprēķināšana, izvēle un uzstādīšana ir nepieciešama, lai droši īstenotu visu procesu, nodrošinot drošu mediju pārnesi, kā arī sistēmas blīvēšanai un sūknētās vielas noplūžu novēršanai atmosfērā.

Nav vienotas formulas un noteikumus, kurus varētu izmantot cauruļvada izvēlei iespējamai lietošanai un darba videi. Katrā atsevišķā cauruļvadu pielietošanas jomā ir vairāki faktori, kas jāņem vērā un kas var ievērojami ietekmēt cauruļvada prasības. Piemēram, strādājot ar dūņām, liels cauruļvads ne tikai palielinās uzstādīšanas izmaksas, bet arī radīs darba grūtības.

Parasti caurules tiek atlasītas pēc materiālu optimizācijas un ekspluatācijas izmaksām. Jo lielāks ir cauruļvada diametrs, tas ir, jo augstāks ir sākotnējais ieguldījums, jo zemāks spiediena kritums un attiecīgi zemākas ekspluatācijas izmaksas. Savukārt cauruļvada nelielais izmērs samazinās pašas cauruļvadu un cauruļvadu veidgabalu primārās izmaksas, taču ātruma palielināšanās izraisīs zaudējumu pieaugumu, kas prasīs tērēt papildu enerģiju, lai sūknētu videi. Ātruma standarti, kas noteikti dažādiem lietojumiem, ir balstīti uz optimāliem projektēšanas apstākļiem. Cauruļvadu izmēri tiek aprēķināti, izmantojot šos standartus, ņemot vērā izmantošanas jomas.

Cauruļvadu projektēšana

Projektējot cauruļvadus, tiek ņemti šādi pamata konstrukcijas parametri:

  • nepieciešamo sniegumu;
  • cauruļvada iebraukšanas un izbraukšanas vieta;
  • vidēja kompozīcija, ieskaitot viskozitāti un īpatnējo svaru;
  • cauruļvada trases topogrāfiskie apstākļi;
  • maksimāli pieļaujamais darba spiediens;
  • hidrauliskais aprēķins;
  • cauruļvada diametrs, sienas biezums, stiepes materiāla sienas izturība;
  • sūkņu staciju skaits, attālums starp tiem un enerģijas patēriņš.

Cauruļvadu drošums

Cauruļvadu projektēšanas drošība tiek nodrošināta, ievērojot atbilstīgus projektēšanas standartus. Personāla apmācība ir arī galvenais faktors, nodrošinot cauruļvada ilgstošo ekspluatācijas laiku un tā sasprindzinājumu un uzticamību. Cauruļvada pastāvīgu vai periodisku uzraudzību var veikt ar kontroles, grāmatvedības, vadības, regulēšanas un automatizācijas sistēmām, ražošanas personālajām vadības ierīcēm, drošības ierīcēm.

Papildu cauruļvadu pārklājums

Korozijas necaurlaidīgs pārklājums tiek uzklāts ārpusē lielākajai daļai cauruļu, lai novērstu korozijas kaitīgo iedarbību no ārējās vides. Korozijas vides sūknēšanas gadījumā uz cauruļu iekšējās virsmas var uzklāt aizsargpārklājumu. Pirms nodošanas ekspluatācijā visas jaunās caurules, kas paredzētas bīstamu šķidrumu pārvadāšanai, tiek pārbaudītas attiecībā uz defektiem un noplūdēm.

Pamati plūsmas aprēķināšanai cauruļvadā

Plūsmas veids plūsmai cauruļvadā un plūsmas ap šķēršļiem var ievērojami atšķirties no šķidruma līdz šķidrumam. Viens no svarīgiem rādītājiem ir vidē viskozitāte, ko raksturo tāds parametrs kā viskozitātes koeficients. Īru fiziķis Osborne Reinolds 1880. gadā veica virkni eksperimentu, kuru rezultātā viņam izdevās iegūt bezmēra lielumu, kas raksturoja viskozā šķidruma plūsmas raksturu, ko sauc par Reinoldsa kritēriju un kuru apzīmē Re.

kur:
ρ ir šķidruma blīvums;
v - plūsmas ātrums;
L ir plūsmas elementa raksturīgais garums;
μ ir viskozitātes dinamikas koeficients.

Tas nozīmē, ka Reinoldsa kritērijs raksturo inerces spēku attiecību pret viskoziem berzes spēkiem šķidruma plūsmā. Šī kritērija vērtības izmaiņas atspoguļo šo spēka veidu attiecības izmaiņas, kas savukārt ietekmē šķidruma plūsmas raksturu. Šajā sakarībā ir parasts atšķirt trīs plūsmas režīmus atkarībā no Reinoldsa kritērija vērtības. Re 4000 režīmā jau ir novērots stabils režīms, ko raksturo netiešās izmaiņas plūsmas ātrumā un virzienā katrā atsevišķā punktā, kas kopā nodrošina plūsmas ātruma izlīdzināšanu visā tilpumā. Šādu režīmu sauc par nemierīgiem. Reinoldsa skaitlis ir atkarīgs no sūkņa norādītās galvas, vidējās vides viskozitātes darba temperatūrā, kā arī cauruļvada izmēra un formas, caur kuru plūsma iet.

Reinoldsa kritērijs ir līdzības kritērijs viskozes šķidruma plūsmai. Tas ir, ar tās palīdzību ir iespējams simulēt reālu procesu samazinātā izmērā, ērti studēt. Tas ir ārkārtīgi svarīgi, jo bieži vien ir ļoti sarežģīti un reizēm neiespējami izpētīt šķidruma plūsmu dabiskās īpatnības, ņemot vērā to lielo izmēru.

Cauruļvada aprēķins. Cauruļvada diametra aprēķins

Ja cauruļvads nav termiski izolēts, tas ir, ir iespējams apmainīt siltumu starp kustību un vidi, plūsmas raksturs tajā var mainīties pat nemainīgā ātrumā (plūsmā). Tas ir iespējams, ja sūknētajai barotnei ieplūdes atverē ir pietiekami augsta temperatūra un tā plūst turbulentā režīmā. Cauruļvada garumā kustīgās vides temperatūra samazināsies, pateicoties siltuma zudumiem apkārtējā vidē, kas var izraisīt plūsmas režīma izmaiņas laminārai vai pārejošai. Temperatūra, pie kuras notiek režīma maiņa, tiek saukta par kritisko temperatūru. Šķidruma viskozitātes vērtība ir atkarīga no temperatūras, tādēļ šādos gadījumos izmantojiet tādu parametru kā kritiskā viskozitāte, kas atbilst plūsmas režīma maiņas punktam Reinoldsa kritērija kritiskajā vērtībā:

kur:
νkr - kritiskā kinemātiskā viskozitāte;
Rekr - Reinoldsa kritērija kritiskā vērtība;
D ir caurules diametrs;
v - plūsmas ātrums;
Q - patēriņš.

Vēl viens svarīgs faktors ir berze, kas rodas starp caurules sienām un kustīgo plūsmu. Šajā gadījumā berzes koeficients lielā mērā ir atkarīgs no cauruļu sienu nelīdzenuma. Attiecības starp berzes koeficientu, Reinoldsa kritēriju un raupjumu nosaka Moody diagramma, kas ļauj noteikt vienu no parametriem, zinot pārējos divus.

Colebrook-White formula ir izmantota arī, lai aprēķinātu turbulentās plūsmas berzes koeficientu. Pamatojoties uz šo formulu, ir iespējams veidot grafikus, kuriem ir noteikts berzes koeficients.

(√ λ) -1 = -2 · log (2.51 / (Re · √ λ) + k / (3.71 · d))

kur:
k ir cauruļu nelīdzenuma koeficients;
λ ir berzes koeficients.

Ir arī citas formulas aptuvenai berzes zudumu aprēķināšanai šķidruma plūsmā caurulēs. Viens no visbiežāk izmantotajiem vienādojumiem šajā gadījumā ir Darcy-Weisbach vienādojums. Tas pamatojas uz empīriskiem datiem un tiek galvenokārt izmantots modelēšanas sistēmās. Berzes zudumi ir atkarīga no šķidruma ātruma un cauruļvada izturības pret šķidruma kustību, kas izteikta kā cauruļvadu sienu nelīdzenums.

kur:
ΔH - galvas zaudējumi;
λ ir berzes koeficients;
L ir cauruļu sekcijas garums;
d ir caurules diametrs;
v - plūsmas ātrums;
g - gravitācijas paātrinājums.

Spiediena zudumu ūdens berzes dēļ aprēķina, izmantojot Hazen-Williams formulu.

ΔH = 11,23 · L · 1 / C 1,85 · Q 1,85 / D 4.87

kur:
ΔH - galvas zaudējumi;
L ir cauruļu sekcijas garums;
C ir Heizena-Viljamsa raupjuma koeficients;
Q - patēriņš;
D ir caurules diametrs.

Spiediens

Cauruļvada darba spiediens ir visaugstākais pārspiediens, kas nodrošina cauruļvada specifisko darbības režīmu. Lēmums par cauruļvada izmēru un sūkņu staciju skaitu parasti tiek pieņemts, ņemot vērā caurules darba spiedienu, sūkņu veiktspēju un izmaksas. Maksimālais un minimālais cauruļvada spiediens, kā arī darba vides īpašības nosaka attālumu starp sūkņu stacijām un nepieciešamo jaudu.

Nominālais spiediens PN ir nominālā vērtība, kas atbilst darba vides maksimālajam spiedienam pie 20 ° C, pie kura iespējama cauruļvada nepārtraukta darbība ar noteiktajiem izmēriem.

Palielinoties temperatūrai, caurules slodzes jauda samazinās, kā rezultātā tiek panākts pieļaujamais pārspiediens. Pe, zul vērtība parāda maksimālo spiedienu (g) ​​cauruļvadu sistēmā ar pieaugošu darba temperatūru.

Pieļaujamās pārslodzes grafiks:

Spiediena kritums cauruļvadā

Cauruļvada spiediena kritums aprēķina pēc formulas:

Δp = λ · L / d · ρ / 2 · v²

kur:
Δp ir spiediena kritums cauruļvada posmā;
L ir cauruļu sekcijas garums;
λ ir berzes koeficients;
d ir caurules diametrs;
ρ ir sūknētā materiāla blīvums;
v ir plūsmas ātrums.

Transporta darba vide

Visbiežāk caurules tiek izmantotas, lai transportētu ūdeni, bet tos var arī izmantot dūņu, suspensiju, tvaika utt. Pārvietošanai. Eļļas rūpniecībā cauruļvadi ir paredzēti, lai sūknētu plašu ogļūdeņražu un to maisījumu klāstu, kas ievērojami atšķiras ķīmiskās un fizikālās īpašības. Jēlnaftu var transportēt vairāk attālumā no sauszemes laukiem vai naftas platformām uz plaukta līdz termināļiem, starppunktiem un pārstrādes rūpnīcām.

Cauruļvadi arī nosūta:

  • rafinēti naftas produkti, piemēram, benzīns, reaktīvo dzinēju degviela, petroleja, dīzeļdegviela, mazuts uc;
  • naftas ķīmijas izejvielas: benzols, stirols, propilēns uc;
  • aromātiskie ogļūdeņraži: ksilols, toluols, kumeīns utt.;
  • sašķidrinātās naftas kurināmās vielas, piemēram, sašķidrinātā dabasgāze, sašķidrinātā naftas gāze, propāns (gāzes ar standarta temperatūru un spiedienu, bet sašķidrināts ar spiedienu);
  • oglekļa dioksīds, šķidrais amonjaks (tiek pārvadāts kā šķidrums ar spiedienu);
  • bitumens un viskozie kurināmie ir pārāk viskozi, lai tos varētu transportēt pa cauruļvadiem, tādēļ eļļas destilāta frakcijas tiek izmantotas, lai sašķidrinātu šo izejvielu, un rezultātā iegūst maisījumu, ko var pārvadāt caur cauruļvadu;
  • ūdeņradis (īsos attālumos).

Transporta līdzekļa kvalitāte

Pārvadāto materiālu fiziskās īpašības un parametri lielā mērā nosaka cauruļvada konstrukciju un darbības parametrus. Īpatnējais smagums, saspiežamība, temperatūra, viskozitāte, ielejas punkts un tvaika spiediens ir galvenie darba vides parametri, kas jāņem vērā.

Šķidruma īpatnējais svars ir tās svars tilpuma vienībā. Daudzas gāzes tiek pārvadātas caur cauruļvadiem ar paaugstinātu spiedienu, un, sasniedzot zināmu spiedienu, dažas gāzes var būt arī sašķidrinātas. Tāpēc videi saspiešanas pakāpe ir kritisks parametrs cauruļvadu projektēšanai un caurlaides spējas noteikšanai.

Temperatūra netieši un tieši ietekmē cauruļvada darbību. Tas atspoguļojas faktā, ka šķidrums palielinās pēc temperatūras paaugstināšanas, ja spiediens ir nemainīgs. Temperatūras pazemināšana var ietekmēt gan efektivitāti, gan vispārējo sistēmas efektivitāti. Parasti, kad šķidruma temperatūra samazinās, tam tiek pievienots viskozitātes palielinājums, kas rada papildu berzes pretestību cauruļvada iekšējā sienā, tāpēc ir nepieciešams vairāk enerģijas, lai sūknētu tādu pašu daudzumu šķidruma. Ļoti viskozie materiāli ir jutīgi pret izmaiņām darba temperatūrā. Viskozitāte ir plūsmas vidēja pretestība, un to mēra centistokos cSt. Viskozitāte nosaka ne tikai sūkņa izvēli, bet arī attālumu starp sūkņu stacijām.

Tiklīdz šķidruma temperatūra nokrītas zem plūsmas zuduma punkta, cauruļvada darbība kļūst neiespējama, un tiek veikti daži risinājumi, lai atsāktu darbību:

  • barot apkuri vai izolēt caurules, lai uzturētu barotnes darba temperatūru virs tā ielejamā punkta;
  • mainīt ķīmisko sastāvu pirms ievadīšanas cauruļvadā;
  • Transportējamā barotnes atšķaidīšana ar ūdeni.

Bagāžas cauruļu veidi

Tērauda caurules ir metinātas vai bezšuvju. Bezšuvju tērauda caurules tiek izgatavotas bez garenvirziena metinājuma šuvēm ar tērauda segmentiem ar termisko apstrādi, lai sasniegtu vēlamo izmēru un īpašības. Metinātā caurule tiek izgatavota, izmantojot vairākus ražošanas procesus. Šie divi veidi ir atšķirīgi attiecībā uz garenisko šuvju skaitu caurulē un izmantoto metināšanas iekārtu tipu. Tērauda metinātas caurules ir visbiežāk izmantotais veids naftas ķīmijas rūpniecībā.

Katru cauruļu sekciju savieno ar metinātām sekcijām, veidojot cauruļvadu. Cauruļvados, atkarībā no pielietojuma, tiek izmantoti arī stikla šķiedras, dažādu plastmasu, azbesta cementa utt. Caurules.

Taisnu cauruļu sekciju savienošanai, kā arī pārejai starp dažāda diametra cauruļvada posmiem tiek izmantoti speciāli savienoti elementi (līkumi, līkumi, aizbāžņi).

Dažu cauruļvadu un piederumu daļu uzstādīšanai tiek izmantoti īpaši savienojumi.

Cauruļvada temperatūras pagarināšana

Ja cauruļvads ir zem spiediena, tā visa iekšējā virsma tiek pakļauta vienmērīgi sadalītai slodzei, kas izraisa gareniskos iekšējos spēkus cauruļvadā un papildu noslogojumus gala balstos. Temperatūras svārstības ietekmē arī cauruļvadu, izraisot izmaiņas caurules izmēros. Centieni stacionārajā cauruļvadā ar temperatūras svārstībām var palielināt pieļaujamo vērtību un izraisīt pārmērīgu stresu, kas ir bīstami cauruļvada stiprumam gan cauruļvada materiālā, gan atloka savienojumos. Sūknējamā vides temperatūras svārstības arī rada cauruļvadā temperatūras spriegumu, ko var pārsūtīt uz vārstu, sūkņu staciju utt. Tas var izraisīt cauruļu savienojumu atslogošanu, vārsta vai citu elementu defektu.

Cauruļvada lieluma aprēķins, kad mainās temperatūra

Cauruļvada lineāro izmēru izmaiņu aprēķins, kad temperatūras izmaiņas izmaina šādu formulu:

a ir termiskās pagarinājuma koeficients, mm / (m ° C) (skatīt tabulu zemāk);
L ir cauruļvada garums (attālums starp fiksētiem balstiem), m;
Δt ir starpība starp maks. un min. sūknētā materiāla temperatūra, ° С.

Tabula lineāru izplešanās caurules no dažādiem materiāliem

Norādītie skaitļi ir uzskaitīto materiālu vidējās vērtības un cauruļvada aprēķināšana no citiem materiāliem, tāpēc tabulas dati nav jāuzskata par pamatu. Aprēķinot cauruļvadu, ieteicams izmantot lineāro pagarinājuma koeficientu, ko norādījis cauruļu ražotājs, pievienotajā tehniskajā specifikācijā vai datu lapā.

Cauruļvadu temperatūras paildzināšana tiek novērsta, izmantojot cauruļvada speciālās kompensācijas daļas, kā arī ar kompensatoriem, kas var sastāvēt no elastīgām vai kustīgām detaļām.

Kompensācijas zonas veido elastīgas taisnās cauruļvada daļas, kas izvietotas perpendikulāri otrai un piestiprinātas ar krāniem. Temperatūras pagarināšanās laikā vienas daļas palielinājumu kompensē otras plaknes noliekuma deformācija plaknē vai deformācija liekuma un vērpes laikā telpā. Ja cauruļvads pats kompensē siltuma izplešanos, to sauc par pašizlīdzināšanos.

Kompensācija ir saistīta arī ar elastīgiem elkoņiem. Daļa no pagarinājuma tiek kompensēta ar krānu elastību, otrā daļa tiek izslēgta, pateicoties laukuma materiāla elastīgajām īpašībām aiz kontaktligzdas. Kompensatori ir uzstādīti, ja nav iespējams izmantot kompensācijas sekcijas vai ja pašpiesārņojuma līmenis caurulē ir nepietiekams.

Saskaņā ar konstrukciju un darbības principu, kompensatoriem ir četri veidi: U-veida, lēca, viļņota, pildījuma kārba. Praksē bieži izmanto dzīvokļa kompensatorus ar L-, Z- vai U-formu. Attiecībā uz telpiskajiem kompensatoriem parasti ir 2 plakani savstarpēji perpendikulārie laukumi un viens kopīgs plecs. Elastīgie kompensatori ir izgatavoti no caurulēm vai elastīgiem diskiem vai silfoniem.

Cauruļvadu diametra optimālais izmērs

Cauruļvada optimālo diametru var atrast, pamatojoties uz tehniskiem un ekonomiskiem aprēķiniem. Cauruļvada izmēri, ieskaitot dažādu komponentu izmērus un funkcionalitāti, kā arī apstākļi, kādos cauruļvads jādarbina, nosaka sistēmas pārvadāšanas jaudu. Lielāki cauruļvadi ir piemēroti intensīvākai barotnes masas plūsmai, ja citas sistēmas sastāvdaļas ir pareizi izvēlētas un izveidotas šajos apstākļos. Parasti, jo garāks ir galvenās caurules garums starp sūkņu stacijām, jo ​​lielāks ir spiediena kritums cauruļvadā. Turklāt izmaiņas sūknējamā vides fizikālajās īpašībās (viskozitāte utt.) Arī var būtiski ietekmēt spiedienu līnijā.

Optimālais izmērs ir mazākais no piemērota izmēra caurulēm konkrētam pielietojumam, kas ir rentabls visā sistēmas darbības laikā.

Caurules darbības rezultātu aprēķina formula:

Q - sūknēta šķidruma plūsmas ātrums;
d ir cauruļvada diametrs;
v ir plūsmas ātrums.

Praksē, lai aprēķinātu cauruļvada optimālo diametru, izmantojiet sūknējamā materiāla optimālo ātrumu vērtības, kas iegūtas no standartmateriāliem, pamatojoties uz eksperimentālajiem datiem:

No šejienes iegūst formulu optiskā caurules diametra aprēķināšanai:

Q - norādītais šķidruma plūsmas ātrums;
d ir cauruļvada optimālais diametrs;
v ir optimālais plūsmas ātrums.

Pie lielām plūsmas ātrumiem parasti tiek izmantotas mazāka diametra caurules, kas nozīmē zemākas cauruļvada iegādes izmaksas, tās uzturēšanas un uzstādīšanas darbu (mēs apzīmē K1) Tā kā ātrums palielinās, palielinās galvas zudums berzes dēļ un vietējā pretestībā, kā rezultātā palielinās šķidruma sūknēšanas izmaksas (mēs apzīmē K2)

Liela diametra cauruļvadiem maksā K1 būs lielāks un izmaksas ekspluatācijas laikā K2 zemāk. Ja jūs pievienojat K vērtības1 un K2, tad mēs iegūstam kopējās minimālās izmaksas K un cauruļvada optimālo diametru. Izmaksas K1 un K2 šajā gadījumā, tajā pašā laika periodā.

Cauruļvada kapitāla izmaksu aprēķins (formula)

m ir cauruļvada masa, t;
CM - izmaksas par 1 tonnu rub / t;
KM - koeficients, kas palielina uzstādīšanas izmaksas, piemēram, 1,8;
n - kalpošanas laiks, gadi.

Norādītās ekspluatācijas izmaksas, kas saistītas ar enerģijas patēriņu:

N - jauda, ​​kW;
nNam - darba dienu skaits gadā;
ArUh - vienas kWh enerģijas izmaksas, rubļi / kWh.

Formulas cauruļvada lieluma noteikšanai

Tādu cauruļu izmēru noteikšanas vispārīgo formulu piemērs, neņemot vērā iespējamos papildu ietekmējošos faktorus, piemēram, eroziju, suspendētas cietās vielas uc:

d = [1525 · (Q · n) / √ S] 0,375

d = 1,75 · √ [(W · v_g · x) / V]

Optimāls plūsmas ātrums dažādām cauruļvadu sistēmām

Caurules optimālo izmēru izvēlas no nosacījuma par minimālajām izmaksām, kas saistītas ar sūknēšanas starp vidi cauruļvadā un caurules izmaksas. Tomēr jums ir jāņem vērā arī ātruma ierobežojumi. Dažreiz cauruļvadu izmēram jāatbilst procesa prasībām. Tikpat bieži kā cauruļvada izmērs ir saistīts ar spiediena kritumu. Sākotnējā projektēšanas aprēķinos, kur netiek ņemti vērā spiediena zudumi, procesa cauruļvada izmērs tiek noteikts ar pieļaujamo ātrumu.

Ja cauruļvada plūsmas virzienā ir izmaiņas, tad tas ievērojami palielina vietējo spiedienu uz virsmu, kas ir perpendikulāra plūsmas virzienam. Šis palielinājums ir atkarīgs no šķidruma ātruma, blīvuma un sākotnējā spiediena. Tā kā ātrums ir apgriezti proporcionāls diametram, liela ātruma šķidrumiem, izvēloties cauruļvada izmēru un konfigurāciju, jāpievērš īpaša uzmanība. Cauruļu optimālais lielums, piemēram, sērskābei, ierobežo vides ātrumu līdz vērtībai, pie kuras nav pieļaujama sienu izskalošana caurules līkumos, tādējādi novēršot cauruļu konstrukcijas bojājumus.

Smaguma plūsma

Cauruļvada lieluma aprēķins plūsmas gadījumā, pārvietojoties smaguma dēļ, ir diezgan sarežģīts. Šīs plūsmas formas kustības raksturs caurulē var būt vienfāzes (pilna caurule) un divfāžu (daļēja piepildīšana). Divu fāžu plūsma tiek veidota, ja caurulē vienlaikus atrodas šķidrums un gāze.

Atkarībā no šķidruma un gāzes proporcijas, kā arī to ātruma, divfāžu plūsmas režīms var atšķirties no burbuļa līdz izkliedētam.

Kustības spēks šķidrumam, pārvietojoties smaguma dēļ, tiek nodrošināts ar sākotnējo un pēdējo punktu augstumu starpību, un būtiska nozīme ir sākotnējā punkta atrašanās vietai virs gala. Citiem vārdiem sakot, augstuma starpība nosaka šķidruma potenciālās enerģijas atšķirību šajās pozīcijās. Izvēloties cauruļvadu, šis parametrs tiek ņemts vērā arī. Turklāt dzinējspēka lielumu ietekmē spiediena vērtības sākuma un beigu punktā. Spiediena pazemināšanās palielina šķidruma plūsmas ātrumu, kas, savukārt, ļauj atlasīt mazāka diametra cauruļvadu un otrādi.

Ja gala punkts ir savienots ar paaugstinātu spiediena sistēmu, piemēram, destilācijas kolonnu, ir nepieciešams atņemt līdzvērtīgu spiedienu no esošās augstuma starpības, lai novērtētu faktisko efektīvo diferenciālo spiedienu. Tāpat, ja cauruļvada sākumpunkts ir vakuumā, tad, izvēloties cauruļvadu, jāņem vērā arī tā ietekme uz pilnīgo diferenciālo spiedienu. Galīgo cauruļu izvēli veic, izmantojot diferenciālo spiedienu, kurā ņemti vērā visi iepriekš minētie faktori, un tas nav balstīts tikai uz sākotnējo un beigu punktu augstumu atšķirībām.

Karstā šķidruma plūsma

Apstrādes rūpnīcās parasti saskaras ar dažādām problēmām, strādājot ar karstu vai vārītu materiālu. Galvenais iemesls ir karstā šķidruma plūsmas daļas iztvaicēšana, tas ir, šķidruma fāzes pārveidošana tvaikā cauruļvada vai iekārtas iekšienē. Tipisks piemērs ir centrbēdzes sūkņa kavitācijas parādība, kam seko šķidruma temperatūras vārīšana un tvaika burbuļu veidošanās (tvaika kavitācija) vai izdalīto gāzu izdalīšanās burbuļos (gāzu kavitācija).

Lielāki cauruļvadi ir vēlami zemāka caurplūduma dēļ, salīdzinot ar mazāku caurulīti ar pastāvīgu plūsmas ātrumu, ko izraisa augstāka NPSH sasniegšana sūkņa ieplūdes līnijā. Arī kavitācijas iemesls spiediena zuduma gadījumā var būt pēkšņas izmaiņas plūsmas virzienā vai cauruļvada izmēra samazinājums. Rezultātā esošais tvaika un gāzes maisījums rada šķērsli plūsmai un var izraisīt cauruļvada bojājumus, tādēļ cauruļvada ekspluatācijas laikā kavitācijas fenomens ir ļoti nevēlams.

Iekārtas / instrumentu apvedceļš

Iekārtas un ierīces, jo īpaši tās, kuras var radīt ievērojamus spiediena kritumus, ti, siltummaiņus, vadības vārstus utt., Ir aprīkotas ar apvedceļa cauruļvadiem (lai varētu netraucēt procesu pat apkopes darbu laikā). Šādiem cauruļvadiem parasti ir 2 izolācijas vārsti, kas uzstādīti uzstādīšanas līnijā, un vārsts, kas regulē plūsmu paralēli šai iekārtai.

Normālai darbībai šķidruma plūsma, kas iet caur ierīces galvenajām sastāvdaļām, piedzīvo papildu spiediena kritumu. Saskaņā ar to tiek aprēķināts izplūdes spiediens, ko rada pieslēgtais aprīkojums, piemēram, centrbēdzes sūknis. Sūknis tiek izvēlēts, ņemot vērā kopējo spiediena kritumu iekārtā. Braucot pa apvada cauruļvadu, šis papildu spiediena kritums nav, bet ritošais sūknis spēlē iepriekšējā spēka plūsmu atbilstoši tā veiktspējai. Lai izvairītos no plūsmas parametru atšķirībām caur aparatūru un apvedceļa līniju, ieteicams izmantot mazāku apvadīšanas līniju ar regulēšanas vārstu, lai izveidotu spiedienu, kas atbilst galvenajai iekārtai.

Paraugu ņemšanas līnija

Parasti tiek ņemts neliels daudzums šķidruma, lai noteiktu tā sastāvu. Izvēle var notikt jebkurā procesa posmā, lai noteiktu izejmateriāla, starpprodukta, galaprodukta vai vienkārši transportējamās vielas, piemēram, notekūdeņu, siltumnesēja utt. Sastāvu. Cauruļvada posma lielums, kurā notiek paraugu ņemšana, parasti ir atkarīgs no analizējamās darba vides veida un paraugu ņemšanas vietas atrašanās vietas.

Piemēram, gāzēm augsta spiediena apstākļos ir pietiekami mazi cauruļvadi ar vārstiem, lai ņemtu nepieciešamo paraugu skaitu. Paraugu ņemšanas līnijas diametra palielināšana samazina analizējamās vielas izvēlēto šķīdumu proporciju, taču šādu paraugu ņemšanu kļūst grūtāk kontrolēt. Tajā pašā laikā neliela paraugu ņemšanas līnija ir vāji piemērota, lai analizētu dažādas suspensijas, kurās cietās vielas var aizsprostot plūsmas sekciju. Tādējādi paraugu ņemšanas līnijas lielums suspensiju analīzei lielā mērā ir atkarīgs no cieto daļiņu izmēra un vides īpašībām. Līdzīgi secinājumi attiecas uz viskoziem šķidrumiem.

Izvēloties cauruļvada lielumu paraugu ņemšanai, parasti jāņem vērā:

  • noņemamā šķidruma īpašības;
  • darba vides zaudēšana atlases laikā;
  • drošības prasības paraugu ņemšanas laikā;
  • izmantošanas vieglums;
  • paraugu ņemšanas vietas atrašanās vieta.

Dzesēšanas šķidruma aprite

Cauruļvadiem ar cirkulējošo dzesēšanas šķidrumu priekšroka dodama lieliem ātrumiem. Tas galvenokārt saistīts ar faktu, ka dzesēšanas šķidruma dzesēšanas torņā ir pakļauta saules gaisma, kas rada apstākļus aļģu saturoša slāņa veidošanai. Daļa no šīs aļģu saturošā tilpuma nonāk cirkulējošā dzesēšanas šķidrumā. Pie zemām plūsmas ātruma, cauruļvadā sāk augt aļģes, un pēc kāda laika tās rada grūtības dzesēšanas šķidruma apritē vai tās pārejā siltummainī. Šajā gadījumā ieteicams izmantot augstu apgrozības ātrumu, lai izvairītos no aļģu bloķēšanās cauruļvadā. Parasti intensīvi cirkulējošā dzesēšanas šķidruma lietošana tiek izmantota ķīmiskajā rūpniecībā, kas prasa liela izmēra un garu cauruļvadus, lai nodrošinātu dažādu siltummaini.

Tvertnes pārplūde

Rezervuārus aprīko ar pārplūdes caurulēm šādu iemeslu dēļ:

  • Izvairīšanās no šķidruma zuduma (šķidruma pārpalikums nonāk citā rezervuārā, nevis izlej no sākotnējā rezervuāra);
  • Nepieļautu šķidrumu noplūdi ārpus tvertnes;
  • šķidruma līmeņa saglabāšana tvertnēs.

Visos iepriekš minētajos gadījumos pārplūdes caurules ir konstruētas tā, lai maksimāli pieļaujamā šķidruma plūsma nonāktu tvertnē neatkarīgi no plūsmas ātruma pie izplūdes. Citi cauruļu izvēles principi ir līdzīgi pašplūsmas šķidrumu cauruļvadu izvēlei, tas ir, saskaņā ar pieejamā vertikālā augstuma klātbūtni starp pārplūdes cauruļvada sākotnējo un beigu punktu.

Augšējais pārplūdes caurules punkts, kas ir arī tā sākumpunkts, atrodas pieslēgšanas punktā tvertnei (tvertnes pārplūdes caurule) atrodas gandrīz pašā augšā, un zemākais beigu punkts var būt pie iztukšošanas trauka gandrīz pie zemes. Tomēr pārpildes līnija var beigties ar augstāku atzīmi. Šajā gadījumā pieejamā diferenciālā galva būs mazāka.

Dūņu plūsma

Kalnrūpniecības gadījumā rūdu parasti iegūst grūti sasniedzamos apgabalos. Šādās vietās, kā parasti, nav dzelzceļa vai autoceļu savienojuma. Šādās situācijās vispieņemamākais tiek uzskatīts hidrauliskais mediju transportēšana ar cietajām daļiņām, tostarp gadījumos, kad kalnrūpniecības iekārtas atrodas pietiekamā attālumā. Mīklas cauruļvadi tiek izmantoti dažādās rūpniecības vietās cieto vielu pārvešanai sasmalcinātā veidā ar šķidrumu. Šādi cauruļvadi ir izrādījušies visrentablākie salīdzinājumā ar citām metodēm, kā pārvadāt cietos medijus lielos apjomos. Turklāt to priekšrocības ietver pietiekamu drošību, jo nav vairāku veidu transporta un videi draudzīgas.

Suspensēto vielu suspensijas un maisījumi šķidrumos tiek uzglabāti periodiskā sajaukšanās stāvoklī, lai saglabātu vienveidību. Pretējā gadījumā rodas atdalīšanas process, kurā suspendētās daļiņas atkarībā no to fizikālajām īpašībām peld līdz šķidruma virsmai vai nokļūst apakšā. Maisīšanu nodrošina aprīkojums, piemēram, tvertne ar maisītāju, bet cauruļvados tas tiek sasniegts, saglabājot barotnes turbulentus plūsmas apstākļus.

Plūsmas ātruma samazināšana šķidrumā suspendēto daļiņu transportēšanā nav vēlama, jo fāzu atdalīšanas process var sākties plūsmā. Tas var izraisīt cauruļvada bloķēšanu un transportētās cietās vielas koncentrācijas izmaiņas plūsmā. Turbulentā plūsmas režīms veicina intensīvu plūsmas apjoma sajaukšanos.

No otras puses, pārmērīgs cauruļvada lieluma samazinājums arī bieži noved pie tās bloķēšanas. Tāpēc cauruļvada lieluma izvēle ir svarīgs un izšķirošs solis, kas prasa iepriekšēju analīzi un aprēķinus. Katrs gadījums jāapskata individuāli, jo dažādas dūņas izturas atšķirīgi dažādos šķidruma ātrumos.

Cauruļvada remonts

Cauruļvada ekspluatācijas laikā var būt dažāda veida noplūde, kas nepieciešama tūlītējai izslēgšanai, lai uzturētu sistēmas darbību. Galvenā cauruļvada remontu var veikt vairākos veidos. Tas var būt jebkura cauruļvada segmenta vai mazas sadaļas, kurā ir notikusi noplūde, vai arī esošajai caurulei piestiprināta plāksteris. Bet, pirms izvēlēties jebkuru remonta metodi, ir nepieciešams rūpīgi izpētīt noplūdes cēloni. Dažos gadījumos var būt nepieciešams ne tikai labot, bet arī mainīt caurules maršrutu, lai novērstu tā atkārtotu bojājumu.

Pirmajā remontdarbu stadijā ir jānosaka cauruļu sekcijas atrašanās vieta, kam nepieciešama intervence. Turklāt, atkarībā no cauruļvada veida, tiek noteikts vajadzīgo iekārtu saraksts un pasākumi, kas vajadzīgi, lai novērstu noplūdi, un nepieciešamie dokumenti un atļaujas tiek savākti, ja remontējamās cauruļu sadaļa atrodas cita īpašnieka teritorijā. Tā kā lielākā daļa cauruļu atrodas zem zemes, var būt nepieciešams izvilkt daļu no caurules. Pēc tam tiek pārbaudīts cauruļvada pārklājums vispārējam stāvoklim, pēc kura daļu pārklājuma tiek noņemta remonta darbiem tieši ar cauruli. Pēc remonta var veikt dažādus pārbaudes pasākumus: ultraskaņas testēšana, krāsu kļūdu atrašana, magnētiskā pulvera defektu noteikšana utt.

Lai gan dažos remontdarbos nepieciešama cauruļvada pilnīga izslēgšana, bieži vien pietiek ar pagaidu pārtraukumu no darba, lai izolētu remontējamās sekcijas vai sagatavotu apvedceļa līniju. Tomēr vairumā gadījumu tiek veikts remonts, kad cauruļvads ir pilnībā atvienots. Cauruļvada posma izolāciju var veikt ar aizbāzni vai aizbāzni. Tālāk, instalējiet nepieciešamo aprīkojumu un tieši veic remontu. Remonts tiek veikts uz bojātās vietas, izdalīts no vides un bez spiediena. Remonta beigās kontaktdakšas atver un atjauno cauruļvada integritāti.

Cauruļvadu aprēķināšanas un izvēles problēmu problēmu piemēri

Uzdevuma numurs 1. Cauruļvada minimālā diametra noteikšana

Stāvoklis: naftas ķīmijas rūpnīcā sūknis paraksilēns C6H4(CH3)2 pie T = 30 ° C ar tilpumu Q = 20 m 3 / h tērauda caurules sekcijas garumā L = 30 m. P-ksilola blīvums ir ρ = 858 kg / m 3 un viskozitāte μ = 0,6 cP. Tērauda absolūtais raupjums ε ir vienāds ar 50 μm.

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

Uzdevums: nosakiet minimālo caurules diametru, kādā šajā rajonā spiediena kritums nepārsniegs Δp = 0.01 MPa (ΔH = 1,188 m P-ksilola kolonna).

Risinājums: plūsmas ātrums v un caurules diametrs d nav zināmi, tāpēc nav iespējams aprēķināt Reinoldsa skaitli Re vai relatīvo raupjumu / d. Ir nepieciešams ņemt berzes koeficienta λ vērtību un aprēķināt atbilstošo vērtību d, izmantojot enerģijas zuduma vienādojumu un nepārtrauktības vienādojumu. Tad, pamatojoties uz d vērtību, tiks aprēķināts Reinoldsa skaitlis Re un relatīvais raupjums ε / d. Tad, izmantojot Moody diagrammu, tiks iegūta jauna f vērtība. Tādējādi, izmantojot secīgu iterāciju metodi, tiks noteikta vajadzīgā diametra d vērtība.

Izmantojot nepārtrauktības vienādojuma formu v = Q / F un plūsmas laukuma formulu F = (π · d²) / 4, mēs pārveidojam Darcy-Weisbach vienādojumu šādi:

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) ²) / (9,81 · 3, 14²) · λ / d 5 = 7.658 · 10 -5 · λ / d 5

Tālāk mēs izteiksim diametru:

d = 5 √ (7.658 · 10 -5 · λ) / ΔH = 5 √ (7.658 · 10 -5 · λ) / 10000 = 0.0238 · 5 √ √λ

Tagad ļaujiet mums izteikt Reinoldsa numura diametru d:

Re = (ρ · v · d) / μ = (4 · ρ · Q) / (π · μ · d) = (4 · 858 · 20) / (3,14 · 3600 · 0,6 · 10 -3 · D) = 10120 / d

Mēs veicam līdzīgas darbības ar relatīvo raupjumu:

Pirmajai iterācijas pakāpei ir jāizvēlas berzes koeficienta vērtība. Ņem vidējo vērtību λ = 0,03. Tālāk mēs veicam secīgu d, Re un ε / d aprēķinu:

d = 0,0238 · 5 √ (λ) = 0,0118 m

Re = 10120 / d = 857627

ε / d = 0,00005 / d = 0,00424

Zinot šīs vērtības, mēs veica apgriezto darbību un noteica berzes koeficienta λ vērtību, kas būs vienāda ar 0,017, izmantojot Moody diagrammu. Tad atkal mēs atrodam d, Re un ε / d, bet jaunā vērtība λ:

d = 0,0238 · 5 √ λ = 0,0105 m

Re = 10120 / d = 963809

ε / d = 0,00005 / d = 0,00476

Atgriežoties pie Moody diagrammas, mēs iegūstam rafinētu vērtību λ, kas ir vienāds ar 0.0172. Iegūtā vērtība atšķiras no iepriekš izvēlētā kopējā ar [(0,0172-0,017) / 0,0172] · 100 = 1,16%, tādēļ jaunajā iterācijas posmā nav vajadzības, un iepriekš atrastās vērtības ir pareizas. No tā izriet, ka minimālais caurules diametrs ir 0,0105 m.

Uzdevuma numurs 2. Avota datu optimālā ekonomiskā risinājuma izvēle

Stāvoklis: Lai īstenotu tehnoloģisko procesu, tika ierosinātas divas dažāda diametra cauruļvada versijas. Pirmais risinājums ietver lielākas diametra cauruļu izmantošanu, kas nozīmē lielas kapitāla izmaksask1 = 200 000 rubļu. Tomēr gada izmaksas būs mazākas un būs Ce1 = 30 000 rubļu. Otrajā variantā tiek izvēlēti mazākā diametra caurules, kas samazina kapitāla izmaksas Ck2 = 160000 rub., Bet palielina ikgadējās uzturēšanas izmaksas līdz Ce2 = 36000 rub. Abas opcijas ir paredzētas n = 10 darbības gadiem.

Bāzes līnija: Ck1 = 200 000 rubļu; Are1 = 30 000 rubļu; Ck2 = 160000 rub.; Are2 = 35 000 rubļu; n = 10 gadi.

Uzdevums: ir nepieciešams noteikt ekonomiski izdevīgāko risinājumu.

Risinājums: Acīmredzot otrā iespēja ir izdevīgāka zemāku kapitāla izmaksu dēļ, bet pirmajā gadījumā pastāv priekšrocība, jo pašreizējās izmaksas ir zemākas. Mēs izmantojam formulu, lai noteiktu papildu kapitāla izmaksu atmaksāšanās periodu, jo ietaupījumi ir saistīti ar uzturēšanu:

No tā izriet, ka ar kalpošanas laiku līdz 8 gadiem ekonomiskās priekšrocības būs otrās iespējas sakarā ar zemākām kapitāla izmaksām, bet abu projektu kopējās izmaksas būs vienādas ar 8 darbības gadu, un pirmā iespēja joprojām būs izdevīgāka.

Tā kā cauruļvada ekspluatācija ir plānota 10 gadus, priekšrocība ir dot pirmo iespēju.

3. uzdevuma numurs. Cauruļvada optimālā diametra izvēle un aprēķināšana

Priekšnoteikums: Tiek projektētas divas ražošanas līnijas, kurās nešķīstošo šķidrumu ievada ar plūsmas ātrumu Q1 = 20 m 3 / h un Q2 = 30 m 3 / h. Lai vienkāršotu cauruļvadu uzstādīšanu un apkalpošanu, tika nolemts izmantot abām līnijām tāda paša diametra caurules.

Bāzes līnija: Q1 = 20 m 3 / h; Q.2 = 30 m 3 / h.

Uzdevums: Ir nepieciešams noteikt atbilstošo caurules diametru problēmas problēmas apstākļos d.

Risinājums: Tā kā cauruļvadam nav papildu prasības, galvenais atbilstības kritērijs būs iespēja sūknēt šķidrumu ar norādītajām izmaksām. Mēs izmantojam tabulāros datus par optimālajiem ātrumiem nejaušam šķidrumam spiediena cauruļvadā. Šis diapazons būs vienāds ar 1,5-3 m / s.

No tā izriet, ka ir iespējams noteikt optimālo diametru diapazonus, kas atbilst optimālo ātrumu vērtībām dažādiem plūsmas ātrumiem, un noteikt to krustošanās laukumu. Šā apgabala caurules diametrs neapšaubāmi atbilst piemērojamo prasību prasībām attiecībā uz uzskaitītajiem plūsmas ātrumiem.

Noteikt Q diapazona optimālo diametru1 = 20 m 3 / h, izmantojot plūsmas formulu, izsakot no tās caurules diametru:

Aizstāj optimālā ātruma minimālās un maksimālās vērtības:

d1 min = √ (4 · 20) / (3600 · 3.14 · 1.5) = 0,069 m

d1max = √ (4 · 20) / (3600 · 3.14 · 3) = 0,049 m

Tas nozīmē, ka caurules ar diametru 49-69 mm ir piemērotas līnijai ar plūsmas ātrumu 20 m 3 / h.

Noteikt Q diapazona optimālo diametru2 = 30 m 3 / stundā:

d2 min = √ (4 · 30) / (3600 · 3.14 · 1.5) = 0,084 m

d2max = √ (4 · 30) / (3600 · 3.14 · 3) = 0,059 m

Kopumā mēs redzam, ka pirmajā gadījumā optimālais diametrs ir 49-69 mm, bet otrais - 59-84 mm. Šo divu diapazonu krustojums un vajadzīgo vērtību kopums. Mēs iegūstam, ka divām līnijām var izmantot caurules ar diametru no 59 līdz 69 mm.

4. uzdevuma numurs. Noteikt ūdens plūsmas režīmu caurulē

Nosacījums: cauruļvads ar 0,2 m diametru, caur kuru ūdens plūst ar plūsmas ātrumu 90 m 3 / h. Ūdens temperatūra ir t = 20 ° C, pie kuras dinamiskā viskozitāte ir 1 · 10 -3 Pa · s, un blīvums ir 998 kg / m 3.

Sākotnējie dati: d = 0,2 m; Q = 90 m 3 / h; μ = 1 · 10 -3; ρ = 998 kg / m 3.

Uzdevums: Ir nepieciešams iestatīt ūdens plūsmas režīmu caurulē.

Risinājums: plūsmas režīmu var noteikt pēc Reinoldsa kritērija (Re) vērtības, kura aprēķināšanai vispirms ir nepieciešams noteikt ūdens plūsmas ātrumu caurulē (v). V vērtību var aprēķināt no apaļās caurules plūsmas vienādojuma:

v = Q · 4 / (π · d²) = [90/3600] · [4 / (3,14 · 0,2 ²)] = 0,8 m / s

Izmantojot plūsmas ātruma konstatēto vērtību, mēs to aprēķinām Reinoldsa kritērija vērtību:

Re = (ρ · v · d) / μ = (998 · 0.8 · 0.2) / (1 · 10 -3) = 159680

Reynolds Re kritērija kritiskā vērtībakr attiecībā uz apaļajām caurulēm tas ir vienāds ar 2300. Iegūtā kritērija vērtība ir lielāka par kritisko vērtību (159680> 2300), tādēļ plūsmas režīms ir nemierīgs.

Uzdevuma numurs 5 Reinoldsa skaitļa noteikšana

Stāvoklis: uz slīpa piere, kuram ir taisnstūrveida profils ar platumu w = 500 mm un augstumu h = 300 mm, ūdens plūst, nepārsniedzot = 50 mm, līdz vārpstas augšējai malai. Ūdens patēriņš šajā gadījumā ir Q = 200 m 3 / h. Aprēķinos tiek pieņemts, ka ūdens blīvums ir ρ = 1000 kg / m 3, un dinamiskā viskozitāte ir μ = 1 · 10 -3 Pa · s.

Sākotnējie dati: w = 500 mm; h = 300 mm; l = 5000 mm; a = 50 mm; Q = 200 m 3 / h; ρ = 1000 kg / m 3; μ = 1 · 10 -3 Pa · s.

Uzdevums: Noteikt Reinoldsa kritērija vērtību.

Risinājums: Tā kā šajā gadījumā šķidrums pārvietojas taisnstūra notekas vietā apļveida caurulītē, turpmākiem aprēķiniem ir jāatrod līdzvērtīgs kanāla diametrs. Parasti to aprēķina pēc formulas:

kur:
Flabi - šķidruma plūsmas šķērsgriezuma laukums;
Par - mitrināts perimetrs.

Ir skaidrs, ka šķidruma plūsmas platums sakrīt ar kanāla w platumu, bet šķidruma plūsmas augstums ir vienāds ar h-a mm. Šajā gadījumā mēs iegūstam:

Flabi = w · (h-a) = 0,5 · (0,3-0,05) = 0,125 m 2

Tagad kļūst iespējams noteikt ekvivalento šķidruma plūsmas diametru:

Tālāk mēs izmantojam plūsmas formulu, kas izteikta plūsmas ātruma un tās šķērsgriezuma laukuma izteiksmē, un atrodam plūsmas ātrumu:

v = Q / Flabi = 200 / (3600 · 0.125) = 0.45

Izmantojot iepriekš atrastās vērtības, kļūst iespējams izmantot formulu Reynolds kritērija aprēķināšanai:

Re = (ρ · v · duh) / μ = (1000 · 0.45 · 0.5) / (1 · 10 -3) = 225000

Uzdevuma numurs 6. Cauruļvada spiediena zuduma lieluma aprēķināšana un noteikšana

Stāvoklis: ūdens sūknēšana tiek piegādāta gala lietotājam caur apļveida cauruli, kura konfigurācija ir parādīta attēlā. Ūdens patēriņš ir Q = 7 m 3 / h. Caurules diametrs d = 50 mm, un absolūtais raupjums ir Δ = 0,2 mm. Aprēķinos tiek pieņemts, ka ūdens blīvums ir ρ = 1000 kg / m 3, un dinamiskā viskozitāte ir μ = 1 · 10 -3 Pa · s.

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

Uzdevums: Aprēķināt spiediena zuduma vērtību cauruļvadā (Hop)

Risinājums: Pirmkārt, mēs atrodam cauruļvada plūsmas ātrumu, par kuru mēs izmantojam šķidruma plūsmas formulu:

v = (4 · Q) / (π · d²) = [(4 · 7) / (3.14 · 0.05²)] · 1/3600 = 1 m / s

Atrastais ātrums ļauj noteikt Reinoldsa kritēriju vērtību konkrētai plūsmai:

Re = (w · d · ρ) / μ = (1 · 0,05 · 1000) / (1 · 10 -3) = 50000

Galvas zuduma kopējā vērtība ir berzes zudumu summa, kad šķidrums pārvietojas caur cauruli (Ht) un spiediena zudumi vietējos pretestos (Hms)

Berzes zudumu var aprēķināt pēc šādas formulas:

kur:
λ ir berzes koeficients;
L ir cauruļvada kopējais garums;
[v² / (2 · g)] - plūsmas ātruma galva.

Atrodiet plūsmas ātruma galvas lielumu:

v² / (2 · g) = 1² / (2 · 9,81) = 0,051 m

Lai noteiktu berzes koeficienta vērtību, ir jāizvēlas pareizā aprēķina formula, kas ir atkarīga no Reinoldsa kritērija vērtības. Lai to izdarītu, mēs atrodam cauruļu relatīvā nelīdzenuma vērtību pēc formulas:

e = Δ / d = 0,2 / 50 = 0,004

Tālāk mēs aprēķinām divas papildu vērtības:

10 / e = 10 / 0,004 = 2500

Iepriekš atrastā Reinoldsa kritērija vērtība ietilpst intervālā 10 / e 0,25 = 0,11 · (0,004 + 68/50 000) 0,25 = 0,03

Tagad kļūst iespējams noteikt berzes spiediena zuduma lielumu:

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

Kopējie spiediena zudumi vietējā pretestībā ir spiediena zudumu summa katrā vietējā pretestībā, kas šajā problēmā ir divi pagriezieni un viens parasts vārsts. Jūs varat tos aprēķināt pēc formulas:

kur ζ ir vietējās pretestības koeficients.

Tā kā tabulā norādītās galvas attiecības vērtības nav tādas caurulēm ar diametru 50 mm, tāpēc to noteikšanai ir nepieciešams izmantot aptuveno aprēķinu metodi. Caurules ar diametru 40 mm pretestības koeficients (ζ) ir 4,9 un cauruļu ar diametru 80 mm - 4. Pieņemsim, ka starp šiem vērtībām starp vērtībām ir taisna līnija, tas ir, to izmaiņas apraksta ar formulu ζ = a · d + b, kur a un b ir taisnīguma vienādojuma koeficienti. Izveidot un atrisināt vienādojumu sistēmu:

Top