Ūdens spiediens dažāda diametra caurulēs

Šajā sadaļā mēs pielietojam enerģijas saglabāšanas likumu šķidruma vai gāzes kustībai cauruļvados. Šķidrumu caur caurulēm pārvietošana bieži notiek inženierzinātnēs un ikdienas dzīvē. Pilsētas ūdens caurules tiek piegādātas mājās, tā patēriņa vietās. Automašīnās caurules saņem eļļu eļļošanai, dzinējiem degvielu utt. Šķidrumu caur caurulēm pārvietošana bieži notiek dabā. Pietiek tikai teikt, ka dzīvnieku un cilvēku asinsriti ir asins plūsma caur caurulītēm - asinsvadiem. Zināmā mērā ūdens plūsma upēs ir arī šķidruma plūsma caur caurulēm. Upes gultne ir sava veida cauruļvads plūstošajam ūdenim.

Saskaņā ar Pascal likumiem, fiksēts šķidrums tvertnē pārveido ārējo spiedienu visos virzienos un visos tilpuma punktos bez izmaiņām. Tomēr, kad šķidrums plūst bez berzes caur cauruli, kura šķērsgriezuma laukums ir atšķirīgs dažādās vietās, spiediens gar caurulē ir nevienmērīgs. Uzziniet, kāpēc spiediens kustīgajā šķidrumā ir atkarīgs no caurules šķērsgriezuma laukuma. Bet vispirms apskatīsim vienu svarīgu jebkura šķidruma plūsmas iezīmi.

Pieņemsim, ka šķidrums plūst cauri horizontālai caurulei, kura šķērsgriezums dažādās vietās ir atšķirīgs, piemēram, caur cauruli, kuras daļa ir parādīta 207. attēlā.

Ja mēs garīgi izveidotu vairākas sekcijas gar cauruli, kuru laukumi ir vienādi un mēra šķidruma daudzumu, kas plūst cauri katram no tiem uz noteiktu laiku, mēs atklāsim, ka pa katru šķērsli plūst tāds pats šķidruma daudzums. Tas nozīmē, ka viss šķidrums, kas iziet caur pirmo laika posmu, vienā un tajā pašā laikā iet caur trešo sadaļu, lai gan tas ir daudz mazāks nekā pirmais. Ja tas tā nebūtu, un laika gaitā caur šķērsgriezuma laukumu, piemēram, šķērsgriezums pārsniedza šķidruma laukumu, tad kaut kur liek šķidrums. Bet šķidrums aizpilda visu cauruli un nekur to uzkrāt.

Kā šķidrums, kas plūst cauri plašai sekcijai, izdodas saspiest cauri šauram vienā un tajā pašā laikā? Acīmredzot šim nolūkam, izejot cauri šaurām cauruļvada daļām, kustības ātrumam jābūt lielākam, un tikpat daudz reižu, cik reizes reizes šķērsgriezuma laukums ir mazāks.

Patiešām, mēs uzskatām, ka kustīgās šķidruma kolonnas daļa, kas sākotnējā brīdī sakrīt ar vienu no caurules sekcijām (208. attēls). Laika gaitā šī vietne pārvietos attālumu, kas ir vienāds ar to, kur ir šķidruma plūsmas ātrums. Šķidruma tilpums V, kas plūst caur caurules šķērsgriezumu, ir vienāds ar šīs sadaļas platības un garuma

Tajā pašā laikā šķidruma plūsmas apjoms -

Plūsmas ātrums, kas plūst caur laika vienību caur caurules šķērsgriezumu, ir vienāds ar caurules šķērsgriezuma laukuma produktu ar plūsmas ātrumu.

Kā jau redzējām, šim tilpumam jābūt vienādam dažādās caurules daļās. Tādēļ jo mazāka ir caurules šķērsgriezums, jo lielāks ir kustības ātrums.

Cik daudz šķidruma iet cauri kādai cauruļvada daļai kādā brīdī, cik tas būtu jādara šim nolūkam

vienlaikus caur jebkuru citu sadaļu.

Tajā pašā laikā mēs ticam, ka konkrētajai šķidruma masai vienmēr ir tāds pats apjoms, ka tā nevar samazināties un samazināt tā apjomu (viņi saka, ka tas nav nesabojājams par šķidrumu). Piemēram, labi zināms, ka šaurās upes vietās ūdens plūsmas ātrums ir lielāks nekā platjoslas. Ja mēs apzīmē šķidruma plūsmas ātrumu sadaļās pa platībām, tad mēs varam rakstīt:

Tas parāda, ka tad, kad šķidrums izplūst no caurules sekcijas ar lielāku šķērsgriezuma laukumu līdz sekcijai ar mazāku šķērsgriezuma laukumu, plūsmas ātrums palielinās, t.i., šķidrums pārvietojas ar paātrinājumu. Un tas, saskaņā ar Ņūtona otro likumu, nozīmē, ka spēks darbojas uz šķidrumu. Kāda ir šī vara?

Šis spēks var būt tikai starpība starp spiediena spēkiem platas un šaurās cauruļu sekcijās. Tādējādi plašajā zonā šķidruma spiedienam jābūt lielākam nekā šaurā caurules daļā.

Tas izriet arī no enerģijas saglabāšanas likuma. Patiešām, ja šaurās vietās caurule palielina šķidruma ātrumu, tad tā kinētiskā enerģija arī palielinās. Un, tā kā mēs esam pieņēmuši, ka šķidrums plūst bez berzes, šis kinētiskās enerģijas pieaugums ir jākompensē, samazinot potenciālo enerģiju, jo kopējai enerģijai jābūt nemainīgai. Kāda veida potenciālā enerģija šeit mēs runājam? Ja caurule ir horizontāla, tad iespējamā mijiedarbības enerģija ar zemi visās caurules daļās ir vienāda un nevar mainīties. Tas nozīmē, ka saglabājas tikai elastīgās mijiedarbības potenciālā enerģija. Spiediena spēks, kas izraisa šķidruma plūsmu caur cauruli, ir elastīgais šķidruma saspiešanas spēks. Kad mēs sakām, ka šķidrums ir nespriegots, mēs domājam tikai to, ka to nevar saspiest tik daudz, ka tā tilpums ievērojami mainās, bet neizbēgami rodas ļoti maza kontrakcija, kas izraisa elastīgu spēku parādīšanos. Šie spēki rada šķidruma spiedienu. Šī šķidruma kompresija samazinās šaurās caurules daļās, kompensējot ātruma palielināšanos. Tāpēc šaurās cauruļvadu vietās šķidruma spiedienam jābūt mazākam nekā platas.

Šis ir pēterburgas akadēmiķa Daniela Bernulli atklātais likums:

Plūsmas šķidruma spiediens ir lielāks tajās plūsmas sekcijās, kurās kustības ātrums ir mazāks, un

Gluži pretēji, tajās iedaļās, kurās ātrums ir lielāks, spiediens ir mazāks.

Dīvaini, kā tas var likties, bet, kad šķidrums "izspiež" cauri šauriem cauruļu sekcijām, tā saspiešana nepalielinās, bet samazinās. Un pieredze to apstiprina.

Ja cauruļvads, caur kuru šķidrums plūst, tiek piegādāts ar atvērtajām caurulītēm, kas tajā ir noslēgtas ar spiediena mērītājiem (209. attēls), tad spiediena sadalījumu pa cauruli varēs novērot. Šaurās caurules vietās manometrijas mēģenē šķidruma kolonnas augstums ir mazāks nekā platās. Tas nozīmē, ka šajās vietās ir mazāks spiediens. Jo mazāka ir caurules šķērsgriezums, jo lielāka ir plūsmas ātrums un mazāks spiediens tajā. Protams, jūs varat uzņemt šķērsgriezumu, kurā spiediens ir vienāds ar ārējo atmosfēras spiedienu (šķidruma līmeņa augstums spiediena mērītājā būs nulle). Un, ja jūs lietojat vēl mazāku daļu, tad šķidruma spiediens tajā būs mazāks nekā atmosfēras.

Šo šķidruma plūsmu var izmantot gaisa padevei. Par šo principu darbojas tā dēvētais ūdens strūklas sūknis. Attēls 210 parāda šāda sūkņa diagrammu. Ūdens strūkla caur cauruli A tiek nodota ar šauru atveri galā. Ūdens spiediens caurules caurumā ir mazāks par atmosfēras spiedienu. Tādēļ

gāze no sūknētā tilpuma caur cauruli B tiek ievilkta līdz caurules A galam un tiek noņemta kopā ar ūdeni.

Viss, kas teica par šķidruma kustību caur caurulēm, attiecas arī uz gāzes kustību. Ja gāzes plūsmas ātrums nav pārāk augsts un gāze nav pietiekami saspiesta, lai mainītu tās tilpumu, un, ja turklāt triecienu neievēro, tad Bernulli likumi attiecas arī uz gāzes plūsmām. Šaurās cauruļvadu daļās, kurās gāze pārvietojas ātrāk, tās spiediens ir mazāks nekā plašās daļās, un tas var kļūt mazāk atmosfērisks. Dažos gadījumos tas pat neprasa caurules.

Jūs varat izdarīt vienkāršu pieredzi. Ja pūš papīra loksne pa tās virsmu, kā parādīts 211. attēlā, jūs varat redzēt, ka papīrs sāk palielināties. Tas ir saistīts ar spiediena samazināšanos gaisa strūklā virs papīra.

Tāda pati parādība rodas, kad lido lidmašīna. Gaisa plūsma sākas uz lidojošā gaisa kuģa spārna izliektā augšējā virsma, un tādēļ notiek spiediena samazināšanās. Spiediens virs spārnu ir mazāks par spiedienu zem spārnā. Tāpēc notiek spārna pacēlums.

1. Pieļaujamais eļļas plūsmas ātrums caur caurulēm ir 2 m / s. Kāds eļļas daudzums 1 stundā caur cauruli tiek izvadīts caur diametru 1 m?

2. Mēra ūdens daudzumu, kas izplūst no ūdens krānas noteiktā laika periodā. Nosakiet ūdens plūsmas ātrumu, mērot caurules diametru krānas priekšā.

3. Kādam jābūt cauruļvada diametram, caur kuru ūdenim vajadzētu plūst stundā? Pieļaujamais ūdens plūsmas ātrums ir 2,5 m / s.

Likbez par spiedienu cauruļvados

Cauruļvadi ir kā civilizācijas artērijas, "barojot" komfortu un labu garastāvokli mājām. Komunikācija ir lieliska zinātne. Ir izveidoti īpaši pakalpojumi, lai uzraudzītu ūdens, gāzes un citu noderīgu vielu piegādes sistēmu darbību un darbību. Lai palīdzētu cilvēkiem publicēt daudz metodoloģisko un informatīvo materiālu. Let's talk par vienu no svarīgākajiem komunikācijas aspektiem - kāds ir paredzamais spiediens cauruļvada un kā tas ietekmē sistēmas darbību.

Spiediena noteikšana

Kāds ir cauruļvada dizains, nominālais un darba spiediens? Kāda ir atšķirība starp šiem jēdzieniem? Saprotam, jo ​​bez šādu brīžu izpratnes būs grūti aprēķināt spiediena kritumu cauruļvadā, izvēlēties atbilstošus komunikācijas elementus un tādējādi nodrošināt ērtu uzturēšanos mājā.

Tātad atcerieties, ko nozīmē šādi termini:

  1. Projektēšanas spiediens ir maksimālais pārspiediens sistēmas iekšienē, kas rodas vielas iedarbības dēļ, ko pārvadā pa tīklu. Jāpatur prātā, ka ietekme rodas ne tikai cauruļvados, bet arī visos elementos, no kuriem sakari ir. No tā atkarīga sistēmas darbības ilgums un funkcionalitāte, kā arī mājās dzīvojošo ģimenes locekļu drošība.
  2. Nosacīts spiediens. Šo rādītāju izmanto, aprēķinot tvertņu un cauruļvadu stiprību, kas darbojas zem spiediena 20 grādu temperatūrā.
  3. Darba spiediens ir ārējs vai iekšējs, vienmērīgākais maksimālais pārspiediens, ko novēro normālos apstākļos un procesa standarta sastāvdaļās.
  4. Pārbaudes spiediens ir vienkāršs indikators, kas norāda mērījumus konstrukciju testēšanas laikā. Ir svarīgi izsekot sistēmas elementiem, kad spiediens cauruļvadā palielinās vai samazinās. Šī ir sava veida vispārējā "apdrošināšana" pirms tīkla.

Kas ir cauruļvads?

Parunāsim par to, kas šīs struktūras ir, un kādi elementi ir iekļauti sistēmā.

Sistēmas elementi

Cauruļvads ir struktūra, kas paredzēta gāzu, šķidrumu vai cieto vielu pārvietošanai.

Šī konstrukcija ir nepārtraukts šādu elementu tīkls:

  • caurules
  • stiprinājumi
  • plombas
  • automatizācijas iekārtas
  • slēgšanas un vadības vārsti,
  • atbalsta
  • starplikas
  • mērīšanas ierīces
  • apturēšana
  • piederumi
  • pretkorozijas elementi
  • citi nepieciešamie materiāli.

No savienojošajām detaļām dodieties uz kursu:

Savienojošo detaļu galvenais uzdevums ir elementu sakārtošana, ieskaitot tādas svarīgas vietas kā līmes, pagriezieni, līkumi, cauruļu diametra svārstības, kā arī situācijās, kad tīkla izmantošana ir apturēta. Daļēju savienojumu veic galvenokārt ar sadurmetālu metināšanu.

Kas ir cauruļvadi?

Galvenā līnija ir lauvas daļa (apmēram 2/3 daļas) no kopējā cauruļvadu garuma mūsu valstī. Tie ir transports uz naftu, gāzi uz patēriņa vai pārstrādes vietām (ražošanai, ostām utt.). Pēc apstrādes produkti tiek nosūtīti patērētājiem gar bagāžas sistēmu. Krievijā šādu konstrukciju kopējais garums ir vairāk nekā 200 tūkstoši kilometru. Atlikušā trešdaļa cauruļvadu tiek klasificēti kā tehnoloģiski. Viņi transportē šķidrumu, gāzi, tvaiku gatavā veidā vai kā pusfabrikātus, izejvielas. Šādi tīkli ir aprīkoti ar ugunsdzēsības un aizsardzības ierīcēm pret organismu un kaitīgo vielu būtību.

Protams, cauruļvadu būvniecībā iesaistīto produktu parametrus un kvalitāti apstiprina ražotāja pases un sertifikāti, protams, ja jūs neiegādājat nozagtas vai pašnodarbinātas preces.

Ir vērts pievērst uzmanību! Cauruļu krāsa ir atkarīga no tās, ko tā transportē. Tātad, piemēram, gāzes tīklam ir dzeltenais pārklājums, dzeramajam ūdenim ir zaļa krāsa, un tehniskajam ir melna nokrāsa. Sakari, kas pārvietojas tvaikos, krāsoti sarkanos toņos.

Klasifikācija

Kas ir augstspiediena vai zemspiediena cauruļvads? Kā viņi atšķiras?

Vispirms atcerēsimies, kuri cauruļvadi būtībā ir pārvadājamo vielu veidi?

  • gāzes cauruļvadi:
    • gaiss
    • skābeklis
    • hlorskābe
    • acetilēns,
    • amonjaks;
  • ūdens caurules;
  • skābekļa līnijas;
  • benzīna līnijas;
  • tvaika līnijas;
  • marinēšanas līnijas;
  • sārmaini cauruļvadi;
  • naftas cauruļvadi;
  • eļļas līnijas.

Savukārt vielas pēc saziņas, agresīvi atšķiras un tiek sadalītas šādās grupās:

  • zema agresīva vai neagresīva, izraisot korozijas parādīšanos sistēmā gada laikā ar ātrumu līdz 0,1 mm;
  • vidēja agresivitāte, izraisot koroziju ar gada ātrumu 0,1-0,5 mm;
  • ļoti agresīva, ja korozija kļūst ātrāk nekā vidēji.

Cauruļvada sienas biezuma aprēķins un sistēmas materiāla izvēle ir atkarīga ne tikai no spiediena, bet arī no pārvadāto produktu agresivitātes. Sakaru nolūkos, kas pārvietos vidējas agresīvas vielas, izmantojiet oglekļa tērauda elementus ar biezu sienu, lai aizsargātu tīklu no bojājumiem, kas radušies rūsas dēļ (standarts - līdz 0,5 mm gadā). Ja ļoti agresīvi produkti tiek pārvietoti pa komunikāciju, tad labākiem materiāliem šādām automaģistrālēm ir augsta leģētā tērauda un krāsaino metālu. Varat arī izvēlēties bimetalliskos elementus un pat nemetālus (ar profesionālas pieteikumu). Galvenais - materiāls ir lēnām izturīgs pret koroziju vai rūsu.

Un tagad spiediena cauruļvadu klasifikācija (1 kg / cm²):

  • brīva plūsma (tīkli, kas darbojas bez pārmērīga spiediena);
  • vakuums (līdz 1);
  • zema (1-15);
  • vide (16-100);
  • augsts (virs 100).

Ir svarīgi zināt! Piespiedu ievadīšana cauruļvadā jāveic attiecīgajiem dienestiem, kapteiņiem, kuriem ir īpaša atļauja šādam darbam.

Spiediens santehnikas sistēmā

Ūdensapgādes tīkls ir vispopulārākais mājsaimniecībā, turklāt to var uzstādīt atsevišķi - bez valsts iestāžu un reto profesionāļu iesaistīšanas.

Kāds ir spiediens aukstā ūdens cauruļvadā saskaņā ar GOST, kā aprēķināt šo rādītāju, lai tīkls ilgu laiku darbotos pareizi?

Viss tiek aprēķināts salīdzinoši vienkārši: galvenais parametrs ir lielākais rādītājs tīklā, kas iegūts no sistēmas vissliktākajām situācijām (izņemot ūdens āmura brīžus, kad novērojams straujš lekt).

Statiskā aprēķina aprēķins atšķiras. Šeit indikators tieši atkarīgs no spiediena sistēmas iekšpusē visaugstākās augstuma starpības vietā.

Piemērojot šādu noteikumu, ir līdzīgi aprēķini: vienmēr ņem vērā situācijas sliktos apstākļos.

Spiedienam katrā sistēmas atsevišķajā punktā jābūt tādam, lai ūdens varētu brīvi plūst gan visaugstākajā, gan visattālākajā tīkla daļā. Šajā brīdī no krāna, mitruma iedarbībai vajadzētu būt mērenam spiedienam - ērti lietojams.

Brīvs spiediens vienmēr pārsniedz augstākās kvalitātes krāna ģeodēzisko augstumu tīklā.

Minētā cauruļvadu plāna ar dzeramo ūdeni minimālie rādītāji (m):

  • vienstāva ēka - 10;
  • divstāvu māja - 12;
  • trīsstāvu ēka - 16;
  • katrā stāvā iepriekš ir plus 4.

Indikators ūdenī - no 10 metriem. Tallās ēkas, kas uzbūvētas augstākajos augstumos, ir aprīkotas ar ierīci ūdens spiediena paaugstināšanai ūdens apgādes sistēmā.

Ir vērts pievērst uzmanību! Neaizmirstiet: spiediens tīklā var samazināties hidrauliskās pretestības dēļ tīklā.

Kāpēc ūdens tīkls pārvietojas? Pateicoties palīgiem, piemēram, ūdens torņiem, sūkņiem un hidrauliskajām konstrukcijām.

Atsevišķs temats ir ūdens apgādes organizēšana ugunsdzēsības iekārtās. Šeit spiediena līmenis neatkarīgi no apstākļiem pārsniedz 10 m. Tikai izņēmuma gadījumos pēc saskaņošanas ar attiecīgajām iestādēm šo rādītāju var samazināt, nevis daudz.

Jūs tagad esat iepazinies ar pamata informācijas paketi attiecībā uz spiedienu cauruļvados. Joprojām ir pareizi piemērot šīs zināšanas sava ģimenes vai biznesa projekta labā.

Vajadzīgā ūdens spiediena aprēķināšana cauruļvadā: kāpēc tas ir vajadzīgs un kā tas tiek ražots

Komfortu mājā ir grūti iedomāties bez tekoša ūdens. Un jaunu tehnoloģiju parādīšanās mazgāšanas, trauku mazgājamās mašīnas, katlu un citu vienību veidā vēl vairāk palielināja savu lomu 21.gadsimta izlases korpusā. Bet šīm vienībām ir nepieciešams, lai ūdens nāk no ūdens piegādes ar noteiktu spiedienu. Tādēļ persona, kas ir nolēmusi aprīkot savu māju ar ūdens apgādes sistēmu, ir jāzina, kā aprēķināt nepieciešamo ūdens spiedienu cauruļvadā, lai visas ierīces darbotos normāli.

Cauruļvada spiediena normālai darbībai tai jāatbilst standartiem

Pasākuma definīcija

Cauruļvada spiedienu var iedalīt šādos veidos: darba, nosacītā, izmēģinājuma un aprēķinātā. Nezinot to atšķirības, būs grūti aprēķināt šķidruma spiediena kritumu, ko pārvadā, izmantojot inženierkomunikācijas. Tādējādi piemērotu santehnikas elementu izvēlei būs grūtības, kas neļauj ērti uzturēties dzīvojamā telpā.

  1. Darba Tas ir ārējs vai iekšējs, obligāti maksimālais pārspiediens, kas reģistrēts standarta sastāvdaļās procesā, kas transportē ūdeni normālos apstākļos.
  2. Nosacījumi. Šo indikatoru izmanto, aprēķinot cauruļvadu (un tvertņu) stiprību, kuri darbojas ar noteiktu spiedienu pie ūdens temperatūras 20 ° C.
  3. Izmēģinājums. Šis vienkāršais indikators tiek izmērīts projekta pārbaudes laikā. Pamatojoties uz to, sistēmas elementu uzvedība tiek uzraudzīta, mainoties spiediena izmaiņām ūdens apgādes sistēmā. Šī pieeja kalpo kā vispārēja apdrošināšana pirms tīkla izveidošanas.
  4. Paredzēts. Ar to tiek saprasts maksimālais pārmērīgais spiediens cauruļvada dobumā, ko rada caur to pārvadātā viela. Jāpatur prātā, ka ietekme ietekmē ne tikai caurules, bet arī visus elementus, kas veido inženierkomunikāciju. Pamatojoties uz projektēto spiedienu, tiek noteikts ūdens caurules sienas biezums. No tā atkarīga funkcionalitāte, kā arī sistēmas darbības ilgums un, protams, arī mājas iedzīvotāju drošība.

Ūdens spiediens krānā ir atkarīgs no spiediena santehnikas sistēmā

Vienkāršs piemērs, kā aprēķināt spiedienu caurulē

Kā jūs zināt, ne tik sen, ūdensvads tika savienots ar ūdens torni. Pateicoties šai struktūrai, ūdensapgādes tīklā tiek radīts spiediens. Šīs īpašības mērvienība ir atmosfēra. Turklāt tvertnes augšdaļā esošā tvertnes izmērs neietekmē šī parametra vērtību, tas ir atkarīgs tikai no torņa augstuma.

Labi zināt! Praksē spiedienu mēra ūdens staba metros. Kad 10 metru augstumā caurulē ielej ūdeni, viszemākajā punktā tiek noteikts spiediens, kas vienāds ar vienu atmosfēru.

Apsveriet piemēru ar 5 stāvu māju. Tā augstums ir 15 metri. Tas ir, vienā stāvā ir 3 metri. Tornis ar 15 metru augstumu pirmajā stāvā radīs 1,5 atmosfēras spiedienu. Šī indikatora vērtība otrā stāva caurulē jau būs 1,2 atmosfēras. Tas izrādās, atņemot vienu grīdas augstumu no 15 līdz 3 metriem un rezultātu dalot ar 10. Veicot turpmākus aprēķinus, mēs sapratīsim, ka 5. stāvā nebūs spiediena. Logic nosaka, ka, lai nodrošinātu ūdeni cilvēkiem, kas dzīvo augšējā stāvā, būs nepieciešams veidot lielāku torni. Un, ja mēs runājam, piemēram, par 25 stāvu ēku? Neviens neuzbūvēs tik lielas iekārtas. Šajā nolūkā modernās ūdenssaimniecības sistēmas ir aprīkotas ar dziļurbuma sūkņiem.

Spiediens pie šādas vienības izejas tiek aprēķināts ļoti vienkārši. Piemēram, ja zemūdens sūknis, kura ietilpība ir pietiekama, lai paaugstinātu ūdeni līdz ūdens stabu atzīmei līdz 50 metru atzīmei, iegremdē to 15 metru dziļurbumā, tas rada 3.5 atmosfēras spiedienu zemes līmenī (50-15 / 10 = 3,5).

Jūs varat nodrošināt nepieciešamo spiedienu sistēmā ar sūkni.

Kā caurules biezums tiek aprēķināts ar spiedienu?

Kad ūdens šķērso caur cauruli, tā ir berze pret sienām, kā arī pret dažādiem šķēršļiem. Šo fenomenu sauc par cauruļvada hidraulisko pretestību. Tās skaitliskā vērtība ir tieši proporcionāla plūsmas ātrumam. Iepriekšējā piemērā mēs jau zinām, ka dažādos augstumos ūdens spiediens ir citāds, un šī funkcija jāņem vērā, aprēķinot caurules iekšējo diametru, tas ir, tā biezumu. Vienkāršota formula šī parametra aprēķināšanai konkrētajam spiediena zudumam (spiedienam) ir šāda:

Dext = KGSopr × Dl. tr. / PD × (Ud × × Sk / 2g),

kur: Dvn. - cauruļvada iekšējais diametrs; KGSopr. - hidrauliskās pretestības koeficients; Dl.tr - cauruļvada garums; PD - noteiktais vai pieļaujamais spiediena zudums starp cauruļvada galu un sākotnējām daļām; Ud.ves. - ūdens īpatsvars - 1000 kg / (9815 m /; Sk - plūsmas ātrums m / s; g - 9,81 m / s2. Pazīstamā konstante ir gravitācijas paātrinājums.

Cauruļvada stiegrojuma un savienotājelementu spiediena zudumu ar pietiekamu precizitāti nosaka zaudējumi taisnā caurulē ar līdzvērtīgu garumu un ar tādu pašu nosacīto pāreju.

Kā aprēķināt caurules sienas spiedienu

Precīzi aprēķina šīs indikatora tērauda caurules, kas darbojas pārmērīga iekšējā spiediena ietekmē, ietver divus posmus. Pirmkārt, aprēķina tā saukto aprēķināto sienu biezumu. Tad iegūtajam skaitlim pievieno korozijas nodiluma biezumu.

Spiediena aprēķins, kas nepieciešams cauruļu sienas biezuma izvēlei

Padoms. Veicot un montējot cauruļvadu, neuzstādiet atsevišķus izlases veida ieliktņus. Lai negadītu provokāciju, strādājiet tikai ar tiem, kuru izmēri sakrīt ar aprēķinātajiem.

Tādējādi sieniņu biezuma aprēķina vispārējā formula ir šāda:

kur: T ir vēlamais parametrs - sienas biezums; RTS - aprēķinātais sienas biezums; PC - palielinās korozīvs nodilums.

Aprēķinātais sienas biezums atkarībā no spiediena tiek aprēķināts pēc šādas formulas:

kur: tips - iekšējais pārspiediens; Dņar - caurules ārējais diametrs; DR - pieļaujamais spriegums pārtraukumā; KPSH - šuvju stiprības koeficients. Tās vērtība ir atkarīga no ražošanas cauruļu ražošanas tehnoloģijas. Cauruļu sienas spiediena aprēķina pēdējā posmā mēs pievienojam PC parametra vērtību RTS. Tas tiek ņemts no kataloga.

Spiediena un cauruļvadu diametrs

Pareizs caurules šķērsgriezuma noteikšana ir ne mazāk svarīga kā to izvēle pēc ražošanas materiāla. Ja diametrs un spiediens tiek nepareizi aprēķināti, tajā esošajā caurulē, kā arī ūdens plūsmā būs gaisa turbulence. Tādēļ šķidruma pārvietošana cauri caurulei tiks papildināta ar paaugstinātu troksni, un ūdens piegādes līnijas iekšējā virsmā veidosies daudz kaļķu nogulsnes. Turklāt jāatceras, ka spiediena atkarība no caurules diametra var negatīvi ietekmēt ūdens apgādes sistēmas caurlaidspēju. Praksē daudzi dzīvokļu un māju iedzīvotāji saskārās ar situāciju, kad, vienlaikus ieslēdzot vairākus krānus, ūdens spiediens strauji kritās. Šī problēma rodas divu iemeslu dēļ: kad spiediens samazinājās visā sistēmā un ar samazinātu cauruļvadu diametru.

Ūdensapgādes tīkla jauda ir atkarīga no caurules diametra

Zemāk ir tabula maksimālai paredzamajai ūdens plūsmai cauri visbiežāk sastopamo diametru cauruļvadiem ar dažādiem spiediena lielumiem.

Ūdens spiediena aprēķins cauruļvadā

Spiediena kritums cauruļvadā.

Cauruļvada ūdens spiediena zuduma aprēķins ir ļoti vienkāršs, tad mēs detalizēti apsveram aprēķinu iespējas.

Cauruļvada hidrauliskai aprēķināšanai jūs varat izmantot cauruļvada hidrauliskā aprēķina kalkulatoru.

Vai jums paveicies, lai urbt labi pie mājas? Brīnišķīgi! Tagad jūs varat nodrošināt sevi un savu māju vai māju ar tīru ūdeni, kas nebūs atkarīgs no centrālā ūdens piegādes. Tas nozīmē, ka sezonas ūdens izslēgšana un braukšana ar kauliņiem un baseiniem nav jādara. Jums vienkārši ir jāuzstāda sūknis, un esat pabeidzis! Šajā rakstā mēs palīdzēsim Jums aprēķināt ūdens spiediena zudumu cauruļvadā, un jau ar šiem datiem jūs varat droši iegādāties sūkni un beidzot baudīt savu ūdeni no akas.

No skolas fizikas stundām ir skaidrs, ka ūdens caur kanāliem jebkurā gadījumā piedzīvo pretestību. Šīs pretestības lielums ir atkarīgs no plūsmas ātruma, caurules diametra un tās iekšējās virsmas gluduma. Pretestība ir mazāka, jo mazāka ir plūsmas ātrums un lielāks caurules diametrs un gludums. Caurules gludums ir atkarīgs no materiāla, no kura tas ir izgatavots. Polimēru caurules ir vienmērīgākas nekā tērauda caurules, un tās nav rūsas un, ne mazāk svarīgi, ir lētākas nekā citi materiāli, bet kvalitāte nav zemāka. Ūdens izjust pretestību, kas pārvietojas pat pilnīgi horizontālas caurules virzienā. Tomēr, jo ilgāk pati caurule, jo mazāka būs spiediena zudumi. Nu, pieņemsimies uz aprēķinu.

Galvas zudumi taisnās caurules sekcijās.

Lai aprēķinātu ūdens galvas zudumu taisnās caurules sekcijās, izmantojiet jau sagatavoto tabulu, kas norādīta zemāk. Šīs tabulas vērtības attiecas uz caurulēm, kas izgatavotas no polipropilēna, polietilēna un citiem vārdiem, sākot ar poli (polimēriem). Ja jūs gatavojaties uzstādīt tērauda caurules, tad tabulā norādītās vērtības jāreizina koeficients 1,5.

Dati tiek sniegti uz 100 metriem cauruļvada, zaudējumi tiek norādīti metru ūdens staba.

Caurules iekšējais diametrs, mm

Kā izmantot tabulu: Piemēram, horizontālā ūdens caurulē ar caurules diametru 50 mm un plūsmas ātrumu 7 m 3 / h zaudējums būs 2,1 metri no ūdens plūsmas no polimēra izgatavotas caurules un 3,15 (2,1 * 1,5) caurules no tērauds Kā redzat, viss ir diezgan vienkāršs un skaidrs.

Vadīt zaudējumus vietējiem pretestības gadījumiem.

Diemžēl caurules ir absolūti taisnas tikai pasakā. Reālajā dzīvē vienmēr ir dažādi līkumi, aizbīdņi un vārsti, kurus nevar neņemt vērā, aprēķinot spiediena zudumus cauruļvadā. Tabulā ir redzamas galvas zudumu vērtības visbiežāk sastopamajās vietējās pretestībās: 90 grādu ceļš, noapaļots ceļgalis un vārsts.

Zaudējumus norāda ūdens staba centimetros vietējā pretestības vienībā.

Lai noteiktu v plūsmas ātrumu, Q - ūdens patēriņš (m 3 / s) ir jāsadala ar S - šķērsgriezuma laukumu (m 2).

Ti ar caurules diametru 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1 000 000 = 0,0019625 m 2) un ūdens patēriņš 7 m 3 / h (Q = 7/3600 = 0,00194 m 3 / s) plūsmas ātrums

Turklāt saskaņā ar tabulu jau ir iespējams noteikt vietējo pretestību: 90 grādu ceļgalā - 7,6 centimetrus ūdens kolonnas, ar noapaļotajiem ceļiem - 0,7, vārglā - 35.

Kā redzams no iepriekš minētajiem datiem, spiediena zudumi vietējā pretestībā ir diezgan nenozīmīgi. Galvenie zaudējumi tomēr rodas cauruļu horizontālajās daļās, tādēļ, lai tos samazinātu, rūpīgi jāizvērtē cauruļu materiāla un to diametra izvēle. Atgādiniet, ka, lai samazinātu zaudējumus, jums vajadzētu izvēlēties caurules no polimēriem ar maksimālo caurules iekšējās virsmas diametru un gludumu.

Nu, tagad jūs zināt, kā aprēķināt ūdens spiediena zudumus cauruļvadā un esat gatavi pirkt pašas caurules. Veiksmi!

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.

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 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.

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:

νkr - kritiskā kinemātiskā viskozitāte;

Rekr - Reinoldsa kritērija kritiskā vērtība;

D ir caurules diametrs;

v - plūsmas ātrums;

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.

k ir cauruļu nelīdzenuma 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.

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.

L ir cauruļu sekcijas garums;

C ir Heizena-Viljamsa raupjuma koeficients;

D ir caurules diametrs.

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 ir spiediena kritums cauruļvada posmā;

L ir cauruļu sekcijas garums;

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.

Metināts - viengabala savienojums, kas piemērots visiem spiedieniem un temperatūrām;

Flange - spraudsavienojums, ko izmanto augsta spiediena un temperatūras gadījumā;

Vītņots - noņemams savienojums, ko izmanto vidējam spiedienam un temperatūrai;

Savienojums - noņemams savienojums, ko izmanto zemā spiedienā un temperatūrā.

Bezšuvju cauruļu ovālija un smalkums nedrīkst būt lielāks par diametra un sienas biezuma pielaidi.

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;

KM - koeficients, kas palielina uzstādīšanas izmaksas, piemēram, 1,8;

n - kalpošanas laiks, gadi.

Norādītās ekspluatācijas izmaksas, kas saistītas ar enerģijas patēriņu:

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 ir caurules iekšējais diametrs;

hf - berzes galvas zudums;

L ir cauruļvada garums, kājās;

f ir berzes koeficients;

V ir plūsmas ātrums.

T - temperatūra, K

R - spiediens mārciņas / collas ² (abs);

n ir raupjuma koeficients;

v ir plūsmas ātrums;

L - caurules garums vai diametrs.

Vg ir piesātināta tvaika īpatnējais tilpums;

x ir tvaika kvalitāte;

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.

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.

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 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:

Tālāk mēs izteiksim diametru:

Tagad ļaujiet mums izteikt Reinoldsa numura diametru 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:

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:

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:

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

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:

Flabi - šķidruma plūsmas šķērsgriezuma laukums;

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:

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:

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

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:

Atrastais ātrums ļauj noteikt Reinoldsa kritēriju vērtību konkrētai plūsmai:

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:

L ir cauruļvada kopējais garums;

Atrodiet plūsmas ātruma galvas lielumu:

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 560 / e1, tad λ1 jāatrod ar šādu formulu:

Tagad kļūst iespējams atrast spiediena kritumu aizstātajā caurules sadaļā:

Aprēķiniet caurules hidraulisko pretestību, kas nomainīja bojāto (H2) Šajā gadījumā platība papildus spiediena kritumam berzes laikā (Ht2) rada arī spiediena kritumu vietējās pretestības dēļ (Hmc2), kas ir cauruļvada krasais sašaurinājums pie ieejas aizvietotajā daļā un strauja izplešanās pie izejas no tās.

Pirmkārt, mēs nosakām spiediena krituma lielumu berzes ietekmē nomainītās cauruļvadi. Tā kā diametrs ir mazāks un plūsmas ātrums paliek nemainīgs, ir nepieciešams atrast jaunu plūsmas ātruma v vērtību2. Vēlamo vērtību var atrast no izmaksu vienlīdzības, kas aprēķināta aizvietotai un paaugstināta, lai aizstātu vietni:

Reinoldsa kritērijs ūdens plūsmai sadaļā, kas ir iznākusi, lai aizstātu:

Tagad mēs atrodam relatīvo nelīdzenumu cauruļu sekcijai ar diametru 450 mm un izvēlas formulu berzes koeficienta aprēķināšanai:

560 / e2 = 560 / 0,00044 = 1272727

Re iegūtā vērtība2 atrodas starp 10 / e1 un 560 / e1 (22,727