lai cauruļvads ar sekciju s = 0,01 m2 stundas laikā noplūdtu eļļu ar tilpumu v = 18m3, eļļas kustības ātruma modulim jābūt vienādam: ko

| v | = L / t = (V / s) / t = (18m3 / 0,01 m2) / 1 stunda = (18 / 0,010 / 3600 = 0,5 M / S

Citi kategorijas jautājumi

a) sākotnējais augstums; b) laiks, pēc kura akmens nokrist zemē; c) akmens ātrums krītot uz zemes.

zēns 1,5 m

homogēns magnētiskais lauks ar noteiktu leņķi pret magnētiskās lauka līniju virzienu. Kāds ceļš elektronu pārvietosies magnētiskajā laukā?

Lasīt arī

ja iespējams.

punkti gar apkārtmēru, ķermeņa impulsa izmaiņu modulis

Ūdens noplūdes aprēķins cauruļu sekcijā

Kā aprēķināt ūdens patēriņu caur caurules diametru - teorija un prakse

Kā ir viegli aprēķināt ūdens plūsmu atbilstoši caurules diametram? Galu galā apelācija komunālajiem uzņēmumiem ar iepriekš apkopotu shēmu visiem ūdensvadiem šajā jomā ir diezgan apgrūtinoša.

Kāpēc mums vajag šādus aprēķinus?

Izstrādājot plānu liela mājiņa ar vairākām vannas istabām, privātām viesnīcām un ugunsdrošības sistēmas organizācijai, ļoti svarīgi ir iegūt vairāk vai mazāk precīzu informāciju par esošās caurules pārvadāšanas iespējām, ņemot vērā tā diametru un spiedienu sistēmā. Viss ir par spiediena svārstībām ūdens patēriņa pīķa laikā: šādas parādības diezgan nopietni ietekmē sniegto pakalpojumu kvalitāti.

Turklāt, ja ūdensapgādes sistēma nav aprīkota ar ūdens skaitītājiem, tad, maksājot par komunālajiem pakalpojumiem, tiek ņemta vērā tā saucamā vērtība. "Caurules caurlaidība". Šajā gadījumā ir pilnīgi loģiski, ka rodas jautājums par šajā lietā piemērotajiem tarifiem.

Ir svarīgi saprast, ka otrais variants neattiecas uz privātām telpām (dzīvokļiem un mājiņām), kur, ja nav metru, uzlādes laikā tiek ņemti vērā sanitāri standarti, parasti tas ir līdz 360 l / dienā vienai personai.

Kas nosaka caurules caurlaidību

Kas nosaka ūdens plūsmu apaļajā caurulē? Šķiet, ka atbildes meklējumam nevajadzētu radīt grūtības: jo lielāka ir cauruļvada daļa, jo vairāk ūdens tas var palaist garām noteiktā laikā. Tajā pašā laikā tiek atgādināts arī spiediens, jo jo augstāka ir ūdens kolonna, jo ātrāk ūdens tiks nospiests saziņā. Tomēr prakse rāda, ka visi faktori, kas ietekmē ūdens plūsmu, nav noteikti.

Papildus tam jāņem vērā arī šādi aspekti:

  1. Cauruļu garums Palielinoties tā garumam, ūdens izturas stingrāk pret tā sienām, kas noved pie lēnākas plūsmas. Patiešām, pašā sistēmas sākumā ūdeni ietekmē tikai spiediens, tomēr ir arī svarīgi, cik ātri nākamās porcijas varēs iekļūt sakaru iekšpusē. Bremzēšana caurules iekšienē bieži sasniedz lielas vērtības.
  2. Ūdens patēriņš ir atkarīgs no diametra daudz sarežģītākā pakāpē, nekā šķiet, no pirmā acu uzmetiena. Ja caurules diametra izmērs ir neliels, sienas pretošas ​​ūdens plūsmai, kas ir lielāka nekā biezākajās sistēmās. Tā rezultātā, samazinot caurules diametru, tās ieguvums tiek samazināts atkarībā no ūdens plūsmas ātruma attiecības pret iekšējo zonu noteiktā garumā. Vienkārši sakot, bieza ūdens caurule pārvadā ūdeni daudz ātrāk nekā plāns.
  3. Ražošanas materiāls. Vēl viens svarīgs aspekts, kas tieši ietekmē ūdens kustības ātrumu caur cauruli. Piemēram, gluda propilēna veicina ūdens slīdēšanu daudz lielākā mērā nekā neapstrādātas tērauda sienas.
  4. Pakalpojuma ilgums. Laika gaitā tērauda ūdens caurulēs parādās rūsa. Turklāt tēraudam, kā arī čugunam ir raksturīgi pakāpeniski uzkrāt kaļķu nogulsnes. Izturība pret ūdens plūsmas cauruli ar nogulsnēm ir daudz augstāka nekā jaunie tērauda izstrādājumi: šī atšķirība dažkārt sasniedz 200 reizes. Turklāt caurules pārkaršana izraisa tā diametra samazināšanos: pat ja mēs neņemam vērā palielināto berzi, tā caurlaidība acīmredzami samazināsies. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka plastmasas un metāla plastmasas izstrādājumiem nav šādu problēmu: pat pēc intensīvas izmantošanas gadu desmitiem to izturība pret ūdens plūsmu saglabājas sākotnējā līmenī.
  5. Pagriezienu, armatūru, adapteru, vārstu klātbūtne veicina papildus ūdens plūsmas bremzēšanu.

Jāņem vērā visi iepriekšminētie faktori, jo tas attiecas nevis uz dažām nelielām kļūdām, bet gan par nopietnu atšķirību vairākas reizes. Kā secinājumu var teikt, ka cauruļvada diametra vienkārša noteikšana ar ūdens plūsmu ir gandrīz neiespējama.

Jauna spēja aprēķināt ūdens patēriņu

Ja ūdens tiek izmantots ar krānu, tas ievērojami vienkāršo uzdevumu. Šajā gadījumā galvenais ir tas, ka ūdens izplūdes atveres izmēri ir daudz mazāki nekā ūdens apgādes sistēmas diametrs. Šajā gadījumā piemērojamā formula ūdens aprēķināšanai Torricelli caurules šķērsgriezumā ir v ^ 2 = 2gh, kur v ir plūsmas ātrums caur mazu caurumu, g ir brīva kritiena paātrinājums, h ir ūdens staba augstums virs krāna (caurums ar šķērsgriezumu s uz vienības laiku izlaiž ūdens tilpumu s * v). Ir svarīgi atcerēties, ka termins "sadaļa" netiek izmantots, lai apzīmētu diametru, bet tā apgabalu. Lai aprēķinātu, izmantojot formulu pi * r ^ 2.

Ja ūdens staba augstums ir 10 metri un caurums ir 0,01 m diametrā, ūdens plūsmu caur cauruli pie vienas atmosfēras spiediena aprēķina šādi: v ^ 2 = 2 * 9,78 * 10 = 195,6. Pēc kvadrātsaknes iegūšanas iznāk v = 13,98570698963767. Pēc noapaļošanas, lai iegūtu vienkāršāku ātrumu, izrādās 14m / s. Atveres šķērsgriezums, kura diametrs ir 0,01 m, aprēķina šādi: 3.14159265 * 0.01 ^ 2 = 0.000314159265 m2. Rezultātā izrādās, ka maksimālā ūdens plūsma caur cauruli atbilst 0,000314159265 * 14 = 0,00439822971 m3 / s (nedaudz mazāk par 4,5 litriem ūdens sekundē). Kā redzat, šajā gadījumā ūdens aprēķins caurules šķērsgriezumā ir diezgan vienkāršs. Arī brīvā pieejā ir speciālas tabulas, kurās norādīts ūdens patēriņš populārākajiem santehnikas izstrādājumiem ar minimālo ūdens caurules diametra vērtību.

Kā jūs jau varat saprast, nav vispārēju, vienkāršs veids, kā aprēķināt cauruļvada diametru atkarībā no ūdens plūsmas. Tomēr daži rādītāji sev var tikt iegūti. Tas jo īpaši ir gadījumā, ja sistēma ir aprīkota ar plastmasas vai metāla plastmasas caurulēm, un ūdens patēriņš tiek veikts ar krāniem ar nelielu izejas šķērsgriezumu. Dažos gadījumos šī aprēķina metode ir piemērojama tērauda sistēmām, bet tas galvenokārt attiecas uz jaunām ūdens caurulēm, kurām nebija laika, lai tās varētu sedz iekšējie nogulumi uz sienām.

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 attiecība pret zonu un tas ir 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, starpprodukts un / vai gatavais produkts iziet cauri ražošanas posmam, pārvietojoties starp dažādām ierīcēm un iekārtām, kuras savieno cauruļvadi un armatūra. 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 zudums ir atkarīgs no šķidruma ātruma un caurules pretestības šķidruma kustībai, kas izteikts cauruļvada sienu nelīdzenuma vērtības izteiksmē.

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, caurule tiek izmantots ūdens pārvadāšanai, bet tās var izmantot arī, lai pārvietotu vircas, apturēšana, tvaika, uc Sviestā cauruļvadi tiek izmantoti sūknēšanai plašu ogļūdeņražu un to maisījumiem, ir ļoti atšķirīga ķīmiskās un fizikālās īpašības. Jēlnaftas var pārvadāt lielākā attālumā no laukiem uz zemes vai uz naftas platformām uz termināļiem un starppunktiem rūpnīcā.

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 degviela, piemēram, sašķidrināto dabasgāzi, sašķidrināto gāzi, propānu (gāzes ar standarta temperatūrā un spiedienā, bet pakļauj sašķidrināšanas spiedienam izmantot);
  • oglekļa dioksīds, šķidrais amonjaks (tiek pārvadāts kā šķidrums ar spiedienu);
  • viskozs bitumens un degvielas pārāk viskozs transportēt pa cauruļvadiem, tomēr destilāta eļļas daļu, ko izmanto, lai sašķidrinātu šo izejvielu un izrietošās maisījumi, kuru var transportēt pa cauruļvadiem;
  • 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 ir atspoguļots fakts, ka paaugstinās šķidruma tilpuma pēc temperatūras paaugstināšanos, ar nosacījumu, ka spiediens paliek nemainīgs. Temperatūras pazemināšana var ietekmēt gan efektivitāti, gan vispārējo sistēmas efektivitāti. Parasti, kad šķidrums temperatūra tiek pazemināta, tas ir kopā ar tās viskozitāte, kas rada papildus berzes vilkt uz iekšējās sienas caurules, kas prasa vairāk enerģijas, lai sūknēšanas pašu šķidro kolichetsvo pieaugumu. Ļoti viskozie materiāli ir jutīgi pret izmaiņām darba temperatūrā. Viskozitāte ir pretestība plūsmai vidēja mēra centistoki cSt. Viskozitāte nosaka ne tikai izvēli sūkni, bet arī attālumu starp sūkņu staciju.

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.

Kas savieno taisna caurule sekcijas, kā arī pāreju starp cauruļu segmentiem dažādiem diametriem tiek izmantoti speciāli ražoti sakabes elementiem (gabali, līkumi, vārsti).

Dažu cauruļvadu un piederumu daļu uzstādīšanai tiek izmantoti īpaši savienojumi.

Cauruļvada temperatūras pagarināšana

Kad cauruļvads ir zem spiediena, visa tā iekšējā virsma ir pakļauts vienmērīgi izkliedētu slodzi, kas izraisa iekšējie garenvirziena spēki rodas caurulē un papildu slodzi uz gala gultņiem. Temperatūras svārstības ietekmē arī cauruļvadu, izraisot izmaiņas caurules izmēros. Centieni cauruļvadā, kad temperatūras svārstības var privysit pieļaujamo vērtību un izraisīt pārmērīgu spriegumu bīstamu par izturību cauruļvada caurules materiāls, un atloku locītavas. Svārstības sūknējamā šķidruma temperatūra arī rada termisko stresu cauruļvadu, kas var tikt pārnests uz vārsta, sūkņu stacijas, un tā tālāk. Tas var novest pie spiediena pazemināšanās par cauruļvadu savienojumiem, atteices vārsta vai drgua elementiem.

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.

Thermal pagarinājums piping novērš gan special kompensācija cauruļvada posmos lietošana un ar savienojumiem, kas var sastāvēt no elastīgām vai kustīgajām daļām.

Kompensācijas zonas veido elastīgas taisnās cauruļvada daļas, kas izvietotas perpendikulāri otrai un piestiprinātas ar krāniem. Temperatūras pagarinājumā vienas daļas palielinājumu kompensē citas daļas noliekuma deformācija plaknē vai locīšanas un vērpes deformācija 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. Maisīšana tiek nodrošināta ar iekārtām, piemēram, tvertni 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:

Pirmajam atkārtojuma solim ir nepieciešams izvēlēties berzes koeficienta vērtību. 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 dēļ, jo zemākas kapitāla izmaksas, bet kopējās kopējās izmaksas abiem projektiem būs vienādas ar 8 darbības gadu, un pirmā iespēja 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

Reinoldsa 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 vērtībām starp šīm vērtībām atrodas taisne, tas ir, to izmaiņas apraksta ar formulu ζ = a · d + b, kur a un b ir taisnīguma vienādojuma koeficienti. Izveidot un atrisināt vienādojumu sistēmu: