Apkures cauruļu diametra aprēķins

Lai apkurei 10 m2 telpu ar griestu augstumu nepārsniedz 3 m, jums ir nepieciešams apmēram 1 kW apkures katla jaudas. Uz šo skaitli jums ir jāpievieno 10% no rezerves jebkurā gadījumā un vēl vairāk jāpalielina atkarībā no apstākļiem (piemēram, ja ir neapsildīts balkons, liela stiklojuma zona, slikta siltumizolācija utt.).

Saskaņā ar tabulu par iekšējo caurules diametru mēs atrodam iegūto jaudas vērtību zonā, kas ir iezīmēta zilā krāsā. Tabulas dzeltenajā zonā norādīts atbilstošais apkures cauruļu jaudas diametrs.

Piemēram, platība ir 20 kvadrātmetri. m, tad vajadzīgā siltuma plūsmas jauda - 2400 vati.

Vispiemērotākā vērtība tabulā ir 2453 W (uz zila fona). Mēs skatāmies uz atbilstošo apkures cauruļu diametru - 8 mm (uz dzeltena fona). Šis šķīdums atbilst plūsmas ātrumam 0,6 m / s (purpursarkana) un ūdens patēriņam 105 kg / h (lauks uz zila fona).

Ir vērts atzīmēt, ka, izmantojot viencaurules sistēmu, ievērojami samazinājies jauda. Tas ir nepieciešams, lai to kompensētu, palielinot dzesēšanas šķidruma ātrumu un tādējādi samazinot cauruļvadu diametru attiecīgajās sadaļās.

Apsveriet apkures sistēmu, kas parādīta attēlā, ar jaudu no katla ar 12 kW un četriem radiatoriem.

Aprēķinu veic šādi:

  1. Zaļajā zonā jauda ir vienāda ar sākotnējo 15 kW. Saskaņā ar tabulu 15000 W ir vērtības kolonnās ar iekšējo diametru 20 un 25 mm. Ekonomiskā ziņā ir lietderīgāk ņemt mazāku diametru, tas ir, 20 mm.
  2. Pēc tam sarkanajā sadaļā jauda būs 15 kW - 3 kW = 12 kW. Tabulai ir vērtība 12774 W, kas nozīmē, ka jūs varat atstāt diametru 20 mm.
  3. Zilajā zemes gabalā jauda jau ir 12 kW - 3 kW = 9 kW. Tuvākā vērtība ir 8622 W, tāpēc jums ir jāsamazina diametrs līdz 15 mm.
  4. Pēdējā oranžajā sadaļā ar jaudu 9 kW - 3 kW = 6 kW, kas arī ļauj izmantot 15 mm caurules.

Bieži viencauruļu sistēmās tiek izmantoti dažādu jaudu radiatori, pievienojot sekcijas attālumā no ieejas sistēmā. Šajā gadījumā aprēķins tiek veikts līdzīgi.

Caurules diametra aprēķins

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

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

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

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

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

Kā pareizi aprēķināt caurules diametru - teorija un prakse

Lai nodrošinātu apkures sistēmas normālu darbību, ir vajadzīga kvalitatīva santehnika, caur kuru tiks transportēta dzesēšanas šķidruma daudzums. Savukārt cauruļvada darbība tieši ir atkarīga no cauruļu diametra apkures. Par to, kā aprēķināt caurules diametru apsildei, un tiks aplūkots šajā rakstā.

Apkures cauruļu hidrauliskais aprēķins

Aprēķinot apkures sistēmas un cauruļu izmērus, ir jāzina visi šī materiāla parametri, kas izskatās šādi:

  • Izejvielas, ko izmanto, lai izgatavotu caurules (parasti metāla vai plastmasas);
  • Iekšējais cauruļu biezums apkurei;
  • Savienotājelementu un citu elementu, kas savienoti ar cauruļvadu, iekšējais diametrs;
  • Nominālais iekšējais diametrs;
  • Cauruļu sienu biezums.

Nepareiza cauruļu diametra izvēle apkures sistēmai vairumā gadījumu kļūst par problēmu cēloni. Siltumapgādes sistēmu cauruļu ar paaugstinātu diametru bieža izmantošana. Tas ir saistīts ar kopējo mītu, ka siltuma pārneses pakāpe ir tieši atkarīga no caurules diametra (sk. Arī: "Kā aprēķināt tērauda caurules siltuma pārnesi un kāpēc tas tiek darīts"). Tā vietā spiediens sistēmā samazinās, kā rezultātā lielākā daļa siltuma tiek izšķiesta, tādējādi padarot šādu cauruļu izvēli pilnīgi nepamatotu.

Lai izvairītos no šādas kļūdas, vispirms jāveic hidrauliskā apkures sistēmas aprēķināšana, kas ļaus jums izvēlēties optimālo cauruļvadu šķērsgriezumu apkurei katrā cauruļvada posmā. Aprēķinu rezultātā katram apkures lokam tiks radīts spiediens, kas ir par desmito daļu lielāks par summu, kas nepieciešama dzesēšanas šķidruma normālai kustībai.

Aprakstītā atšķirība ir nepieciešama, lai kompensētu spiediena zudumus, kas rodas iekšējo pretestību dēļ. Savukārt pēdējie parādās dzesēšanas šķidruma un vietējās pretestības berzes dēļ.

Formula apkures cauruļu diametra aprēķināšanai

Izmantojot profesionālās metodes cauruļu diametru aprēķināšanai, to sarežģītības dēļ ir grūti, tāpēc tos izmanto tikai eksperti apkures sistēmu ierīkošanas jomā.

Pašreklāmu gadījumā varat izmantot nedaudz saīsinātu formulu, kas izskatās šādi:

Burti tiek atšifrēti kā:

  • D ir caurules diametrs (cm)
  • Q - slodze cauruļvada aprēķinātajā daļā (kW)
  • Δt ir barošanas un atgriešanas ķēdes temperatūras starpība (0 С),
  • V ir dzesēšanas šķidruma ātrums (m / s).

Vidējā temperatūras starpība ir aptuveni 20 grādi, jo dzesēšanas šķidruma temperatūra barošanas ķēdē parasti tiek turēta 90 grādos, un ceļā atpakaļ ūdens tiek atdzesēts līdz 65-70 grādiem. Skatiet arī: "Kāds ir cauruļvada diametrs apkurei, ir labāk izmantot, kā aprēķināt šķērsgriezumu."

Apkures sistēmas jaudas aprēķins

Lai aprēķinātu apkures sistēmas minimālo jaudu, kas ir pietiekama, lai efektīvi apsildītu māju, jāizmanto šāda formula:

Rakstzīmju atšifrējums izskatās šādi:

  • Qt - nepieciešamā jauda (kW / h),
  • V ir apsildāmās telpas tilpums (m3),
  • Δt ir temperatūras starpība ēkā un ārpus tās (0 С),
  • K ir ēkas siltuma zuduma koeficients (atkarīgs no ēkas konstrukcijas īpašībām un siltumizolācijas);
  • 860 - koeficients, kas ļauj tulkot rezultātu vērtību kW / h.

Precīzs siltuma zuduma koeficienta aprēķins ir diezgan sarežģīts, tāpēc privātajā būvniecībā var izmantot vienkāršotas vērtības, kuru vērtība ir atkarīga no būvniecības veida:

  • 3-4 - šo siltuma zuduma koeficienta vērtību izmanto, ja ēkai nav siltumizolācijas (piemēram, vienkāršu koka ēku gadījumā);
  • 2-2.9 - koeficients tiek izmantots formulā vāja siltumizolācijas klātbūtnē (vienkāršota ēku struktūra, piemēram, ķieģeļu viens ķieģelis biezs);
  • 1-1.9 - šis koeficients ir piemērots ēkām, kurām ir vidējā siltumizolācija (standarta konstrukcija, piemēram, ķieģeļu mūra darbi ar divu ķieģeļu biezumu, parasts jumta segums un optimālais logu skaits);
  • 0,6-0,9 - šī siltuma zuduma koeficienta vērtība tiek lietota, aprēķinot siltumizolācijas sistēmu ēkās ar labu siltumizolāciju (labāka konstrukcijas shēma, ķieģeļu sienas ar dubultu siltumizolāciju, neliels skaits logu, kas aprīkoti ar dubultkameru).

Veicot apkures polipropilēna cauruļu aprēķinu, jums precīzi jāzina, kādam rezultātam jābūt galā. Piemēram, temperatūras starpība ēkas iekšpusē un iekšpusē tiek noteikta atsevišķi atkarībā no vēlamā komforta līmeņa mājā. Paredzētā āra temperatūra ir atkarīga no konkrētā reģiona klimatiskajiem apstākļiem un tiek izvēlēta īpašās tabulās. Lasiet arī: "Kā tiek aprēķināts cauruļvada diametrs - teorija un prakse no pieredzes."

Dzesēšanas šķidruma ātrums

Tūlīt jāatzīmē, ka minimālais ūdens ātrums apkures sistēmas cauruļvadā nedrīkst būt mazāks par 0,2-0,25 m / s. Ja ātrums kādā brīdī tomēr izrādās mazāks, tad dzesēšanas šķidrums pakāpeniski atbrīvos gaisu - un tas savukārt radīs gaisa sprauslas sistēmā. Šādi sastrēgumi vienmēr samazina sistēmas veiktspēju, līdz tā kļūmei.

Augšējā ātruma slieksnis var atšķirties diezgan plati - no 0,6 līdz 1,5 m / s. Šā sliekšņa pārsniegšana izraisa siltuma pārneses samazināšanos un skaļu troksni, ko izraisa hidrauliskie procesi sistēmā, tādēļ labāk ir izvēlēties noteiktu vidējo vērtību. Skatiet arī: "Trokšņu cēloņi apkures caurulē un tās novēršanas veidi."

Secinājums

Ņemot apkopojuši visu nepieciešamo parametru vērtības, pietiek ar to, lai aizstātu tos ar formulu, lai noskaidrotu nepieciešamo cauruļu diametru apkures sistēmai. Lai vienkāršotu darbu, ir vērts izmantot īpašas tabulas, kurās ir norādītas aprēķinu formulas un detalizēti aprakstīti visi to izmantotie rādītāji.

Ar vienkāršiem aprēķiniem varat noteikt optimālo izmēru caurulēm konkrētā situācijā. Skaidra izpratne par to, kura caurules diametra izvēle apkurei, ļaus jums izveidot ļoti kvalitatīvu un funkcionālu dizainu, kas nodrošinās māju ar pietiekamu siltumu.

Kā izvēlēties cauruļu diametru apkurei

Rakstā tiek aplūkotas sistēmas ar piespiedu apriti. Tajā dzesēšanas šķidruma kustību nodrošina nepārtraukts cirkulācijas sūknis. Izvēloties cauruļu diametru apkurei, tie balstās uz faktu, ka to galvenais uzdevums ir nodrošināt vajadzīgā siltuma daudzuma piegādi apkures ierīcēm - radiatoriem vai reģistram. Lai veiktu aprēķinu, būs nepieciešami šādi dati:

  • Vispārējie mājas vai dzīvokļa siltuma zudumi.
  • Barošanas sildiekārtas (radiatori) katrā telpā.
  • Cauruļvada garums.
  • Sistēmas novietošanas metode (vienas caurules, divu cauruļu, ar piespiedu vai dabisko cirkulāciju).

Tas ir, pirms sākat aprēķināt caurules diametrus, vispirms ņem vērā kopējos siltuma zudumus, nosaka katla jaudu un aprēķina radiatora jaudu katrai telpai. Jums būs jāizlemj arī par izkārtojuma metodi. Saskaņā ar šiem datiem izveidojiet shēmu un pēc tam vienkārši pārejiet uz aprēķinu.

Lai noteiktu cauruļu diametru apkurei, jums būs nepieciešama diagramma ar katra elementa siltuma slodzes sadalītajām vērtībām

Kas vēl jums jāpievērš uzmanība. Fakts, ka polipropilēna un vara caurules ir marķētas ar ārējo diametru, un tiek aprēķināts iekšējais diametrs (ņem sienas biezumu). Tērauda un metāla plastmasas iekšējais izmērs ir piestiprināts marķējumam. Tāpēc neaizmirstiet šo "sīkumu".

Kā izvēlēties apkures caurules diametru

Vienkārši aprēķiniet, kāda caurules daļa jums ir nepieciešama, nedarbosies. Ir jāizvēlas no vairākām iespējām. Un tas viss, jo to pašu efektu var sasniegt dažādos veidos.

Mēs paskaidrosim. Ir svarīgi, lai mēs piegādātu radiatoriem piemērotu siltuma daudzumu un panāktu vienmērīgu radiatoru apsildi. Sistēmās ar piespiedu apriti mēs to darām, izmantojot caurules, dzesēšanas šķidrumu un sūkni. Principā viss, kas mums ir vajadzīgs, ir noteiktu laiku attīrīt noteiktu daudzumu dzesēšanas šķidruma. Ir divas iespējas: ievietot caurules ar mazāku diametru un piegādāt dzesēšanas šķidrumu lielākā ātrumā vai izveidot sistēmu ar lielāku daļu, bet ar mazāku satiksmi. Parasti izvēlieties pirmo iespēju. Un šeit ir iemesls:

  • mazāku diametra produktu izmaksas ir zemākas;
  • ar tiem ir vieglāk strādāt;
  • ar atklātu klāju tie nav tik piesaistīti uzmanībai, un, klājot grīdā vai sienās, ir nepieciešamas mazākas rievas;
  • ar mazu diametru sistēmā ir mazāk dzesēšanas šķidruma, kas samazina tā inerci un nodrošina degvielas ekonomiju.

Varētāja apkures cauruļu diametra aprēķināšana atkarībā no radiatoru jaudas

Tā kā tiem ir noteikts diametrs un zināms siltuma daudzums, kas viņiem jāpiegādā, nav pareizi uzskatīt to pašu katru reizi. Tāpēc tika izstrādātas speciālas tabulas, pēc kurām iespējamo izmēru nosaka atkarībā no nepieciešamā siltuma daudzuma, dzesēšanas šķidruma ātruma un sistēmas temperatūras indikatoriem. Tas ir, lai noteiktu cauruļu šķērsgriezumu apkures sistēmā, atrodiet vēlamo tabulu un izvēlieties atbilstošo šķērsgriezumu.

Apkures caurules diametra aprēķins tika veikts saskaņā ar šo formulu (ja vēlaties, varat saskaitīt). Tad aprēķinātās vērtības tika ierakstītas tabulā.

Formula apkures caurules diametra aprēķināšanai

D ir nepieciešamais cauruļvada diametrs, mm
Δt ° - temperatūras delta (pieplūdes un pieplūdes starpība), ° С
Q - slodze uz sistēmas apgabalu, kW - zināms siltuma daudzums, kas mums vajadzīgs, lai sildītu telpu
V - dzesēšanas šķidruma ātrums, m / s - tiek izvēlēts no noteiktā diapazona.

Atsevišķās apkures sistēmās dzesēšanas šķidruma ātrums var būt no 0,2 m / s līdz 1,5 m / s. Saskaņā ar ekspluatācijas pieredzi ir zināms, ka optimālais ātrums ir 0,3 m / s - 0,7 m / s. Ja dzesēšanas šķidrums pārvietojas lēnāk, rodas gaisa satiksmes sastrēgumi, jo ātrāk - trokšņu līmenis ievērojami palielinās. Optimālais ātrumu diapazons un izvēlēties tabulā. Tabulas ir paredzētas dažāda veida caurulēm: metāla, polipropilēna, metāla-plastmasas, vara. Aprēķinātās vērtības standarta darba režīmiem: ar augstu un vidēju temperatūru. Lai padarītu atlases procesu saprotamāku, analizēsim konkrētus piemērus.

Aprēķins divu cauruļu sistēmai

Ir divstāvu māja ar divu cauruļu apkures sistēmu ar diviem spārniem katrā stāvā. Tiks izmantoti polipropilēna produkti, darba režīms ir 80/60, ar deltas temperatūru 20 ° C. Māju siltuma zudumi veido 38 kW siltumenerģijas. Pirmajā stāvā ir 20 kW, otrajā - 18 kW. Diagramma ir parādīta zemāk.

Divstāvu mājas divu cauruļu apkures shēma. Labais spārns (noklikšķiniet, lai palielinātu)

Divstāvu mājas divu cauruļu apkures shēma. Kreisais spārns (noklikšķiniet, lai palielinātu)

Pa labi ir galds, pēc kura mēs noteiksim diametru. Rozā zona ir optimālā dzesēšanas šķidruma ātruma zona.

Tabula polipropilēna apkures cauruļu diametra aprēķināšanai. Darba režīms 80/60 ar delta temperatūru 20 ° C (noklikšķiniet, lai palielinātu izmēru)

  1. Nosakiet, kuras caurules izmantošanai zonā no katla līdz pirmajai atzarojumam. Caur šo zonu iziet visu dzesēšanas šķidrumu, jo tas iziet visu siltuma daudzumu 38 kW. Tabulā atrodam atbilstošo rindu, mēs sasniedzam tonētu rozā krāsu zonu un iet uz augšu. Mēs redzam, ka ir piemēroti divi diametri: 40 mm, 50 mm. Acīmredzamu iemeslu dēļ mēs izvēlamies mazāku - 40 mm.
  2. Pāriet uz shēmu. Ja plūsma ir sadalīta 20 kW iet uz 1.stāvu, 18 kW iet uz 2.stāvu. Tabulā atrodam atbilstošās līnijas, mēs nosakām cauruļu šķērsgriezumu. Izrādās, ka abas zari atšķaida ar 32 mm diametru.
  3. Katrs no kontūrām ir sadalīts divās daļās ar vienādu slodzi. Otrajā stāvā pirmajā stāvā 10 kW (20 kW / 2 = 10 kW) iet pa labi un pa kreisi, 9 kW (18 kW / 2) = 9 kW). Saskaņā ar tabulu, mēs atrodam atbilstošas ​​vērtības šīm zonām: 25 mm. Šis izmērs tiek izmantots tālāk, līdz siltuma slodze samazinās līdz 5 kW (kā parādīts tabulā). Tālāk ir sadaļa 20 mm. Pirmajā stāvā mēs aiziet 20 mm pēc otrā radiatora (skatiet kravas), otrajā - pēc trešās. Šajā brīdī ir viens grozījums, kas veikts ar uzkrāto pieredzi - labāk ir pārslēgties uz 20 mm ar 3 kW slodzi.

Viss Tiek aprēķināts polipropilēna cauruļu diametrs divu cauruļu sistēmām. Atgriešanai šķērsgriezums netiek aprēķināts, un vadus veido tādas pašas caurules kā barošanai. Šī metode, cerams, ir skaidra. Līdzīgs aprēķins visu sākotnējo datu klātbūtnē būs vienkāršs. Ja jūs nolemjat izmantot citas caurules, jums būs nepieciešamas citas tabulas, kas aprēķinātas vajadzīgajam materiālam. Jūs varat izmantot šo sistēmu, bet jau vidējā temperatūra ir 75/60 ​​un delta 15 ° C (tabula atrodas zemāk).

Tabula polipropilēna apkures cauruļu diametra aprēķināšanai. Darba režīms 75/60 ​​un delta 15 ° C (noklikšķiniet, lai palielinātu izmēru)

Cauruļu diametra noteikšana viencaurules sistēmai ar piespiedu cirkulāciju

Princips paliek nemainīgs, metode mainās. Izmantosim citu tabulu, lai noteiktu cauruļu diametru ar citu datu ievadīšanas principu. Tajā dzesēšanas šķidruma ātruma optimālā zona ir zilā krāsā, jaudas vērtības nav sānu kolonnā, bet ir ievadītas laukā. Tā kā process ir nedaudz atšķirīgs.

Tabula apkures cauruļu diametra aprēķināšanai

Saskaņā ar šo tabulu, mēs aprēķinām cauruļu iekšējo diametru vienkāršai vienas caurules apkures shēmai vienam stāvam un sešiem radiatoru savienojumiem. Mēs sākam aprēķinu:

  1. 15 kW tiek piegādāts sistēmas apkures katla ievadam. Mēs atrodam optimālo ātrumu zonā (zilas) vērtības, kas ir tuvas 15 kW. Ir divi: rindā 25 mm un 20 mm. Skaidru iemeslu dēļ izvēlieties 20 mm.
  2. Pirmajā radiatorā siltuma slodze tiek samazināta līdz 12 kW. Mēs atrodam šo vērtību tabulā. Izrādās, ka tas iet tālāk no tāda paša izmēra - 20 mm.
  3. Trešajā radiatorā slodze jau ir 10,5 kW. Mēs nosaka sekciju - visi tie paši 20 mm.
  4. Spriežot pēc galda, ceturtais radiators jau ir 15 mm: 10,5 kW-2 kW = 8,5 kW.
  5. Piektajā daļā ir vēl 15 mm, un pēc tam jūs jau varat ievietot 12 mm.

Viena cauruļu sistēmas diagramma uz sešiem radiatoriem

Ņemiet vērā vēlreiz, ka iekšējie diametri ir noteikti iepriekšējā tabulā. Tajā pēc tam jūs varat atrast marķējumu caurules no vēlamā materiāla.

Šķiet, ka nedrīkst būt problēmas ar to, kā aprēķināt apkures caurules diametru. Viss ir diezgan skaidrs. Bet tas attiecas uz polipropilēna un metāla plastmasas izstrādājumiem - to siltumvadītspēja ir zema un zudumi caur sienām ir nenozīmīgi, tāpēc tos aprēķinot neņem vērā. Vēl viena lieta - metāli - tērauds, nerūsējošais tērauds un alumīnijs. Ja cauruļvada garums ir ievērojams, tad zaudējumi caur to virsmu būs nozīmīgi.

Metāla cauruļu šķērsgriezuma aprēķina pazīmes

Lielām apkures sistēmām ar metāla caurulēm jāņem vērā siltuma zudumi caur sienām. Zaudējumi nav tik lieliski, bet ar ilgu garumu viņi var novest pie tā, ka pēdējiem radiatoriem kļūs nepareiza diametra dēļ ļoti zemā temperatūra.

Aprēķiniet tērauda cauruļu zudumus 40 mm ar sienas biezumu 1,4 mm. Zaudējumus aprēķina pēc formulas:

q = k * 3.14 * (tв-tп)

q ir caurules skaitītāja siltuma zudumi;

k ir lineārais siltuma caurlaidības koeficients (šai caurulei ir 0,272 W * m / s);

tv - ūdens temperatūra caurulē - 80 ° C;

tп - gaisa temperatūra telpā - 22 ° С.

Nosakot vērtības, kuras iegūstam:

q = 0,272 * 3,15 * (80-22) = 49 W / s

Izrādās, ka katrs metrs zaudē gandrīz 50 W siltuma. Ja garums ir nozīmīgs, tas var kļūt kritisks. Ir skaidrs, ka jo lielāka sadaļa, jo lielāks būs zaudējums. Ja jums ir jāņem vērā šie zaudējumi, tad, aprēķinot zaudējumus, cauruļvada zaudējumi palielina radiatora siltuma slodzi un pēc tam, izmantojot kopējo vērtību, atrod vajadzīgo diametru.

Apkures sistēmas cauruļu diametra noteikšana nav viegls uzdevums.

Bet atsevišķām apkures sistēmām šīs vērtības parasti ir kritiskas. Turklāt, aprēķinot siltuma zudumus un iekārtas jaudu, visbiežāk aprēķinātās vērtības noapaļošana tiek veikta uz augšu. Tas dod zināmu rezervi, kas ļauj neveikt šādus sarežģītus aprēķinus.

Svarīgs jautājums: kur iegūt galdu? Gandrīz visos ražotāju portālos ir šādas tabulas. Jūs varat lasīt tieši no vietnes, un jūs varat lejupielādēt sev. Bet ko darīt, ja jūs joprojām neatradāt nepieciešamās tabulas aprēķināšanai. Varat izmantot tālāk aprakstīto diametra izvēles sistēmu, vai arī jūs varat darīt atšķirīgi.

Neskatoties uz to, ka marķējot dažādas caurules, ir norādītas dažādas vērtības (iekšējā vai ārējā), tās var pielīdzināt noteiktai kļūdai. Zemāk esošajā tabulā jūs varat atrast veidu un marķējumu ar zināmu iekšējo diametru. Šeit jūs varat atrast atbilstošo caurules izmēru no cita materiāla. Piemēram, jums ir jāaprēķina plastmasas cauruļu diametrs apkurei. Tabula MP, kuru neesat atradis. Bet tur ir arī polipropilēns. Jūs izvēlaties izmērus PPR, un pēc tam šajā tabulā atrodiet analogus MP. Protams, kļūda, bet sistēmām ar piespiedu apriti ir pieļaujama.

Dažādu cauruļu veidu korespondences tabula (noklikšķiniet, lai palielinātu)

No šīs tabulas var viegli noteikt apkures sistēmas cauruļu iekšējo diametru un to marķējumu.

Siltuma caurules diametra izvēle

Šī metode nav balstīta uz aprēķiniem, bet gan uz likumiem, kurus var izsekot, analizējot pietiekami lielu apkures sistēmu skaitu. Šo noteikumu ievāc uzstādītāji, un tos izmanto mazās sistēmās privātmājām un dzīvokļiem.

Cauruļu diametru var vienkārši izvēlēties, ievērojot noteiktu kārtulu (noklikšķiniet, lai palielinātu izmēru).

Lielākajai daļai apkures katlu piegādes un atgriešanas caurules ir pieejamas divos izmēros: ¾ un ½ collu. Tas ir šī caurule, kas izkārtojumu padara uz pirmo filiāli, un pēc tam katrā zarā izmērs samazinās par vienu soli. Tādā veidā jūs varat noteikt apkures cauruļu diametru dzīvoklī. Sistēmas parasti ir mazas - no trīs līdz astoņiem radiatoriem sistēmā, maksimāli divas vai trīs filiāles ar vienu vai diviem radiatoriem katrā. Šādai sistēmai piedāvātā metode ir lieliska izvēle. Praktiski tas pats attiecas uz mazām privātmājām. Bet, ja jau ir divi stāvi un plašāka sistēma, tad jums ir jāizlasa un jāstrādā ar tabulām.

Rezultāti

Ar ne tik sarežģītu un plašu sistēmu, apkures sistēmas cauruļu diametru var aprēķināt neatkarīgi. Lai to izdarītu, jums ir jābūt datiem par katra radiatora telpas un jaudas siltuma zudumiem. Pēc tam, izmantojot tabulu, varat noteikt caurules šķērsgriezumu, kas spēj nodrošināt nepieciešamo siltuma daudzumu. Vislabāk profesionālam atstāt šķēršļus sarežģītu vairāku elementu shēmās. Ārkārtējos gadījumos aprēķiniet patstāvīgi, bet vismaz mēģiniet, lai saņemtu padomu.

Kā aprēķināt cauruļvadu.

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

Cauruļvada hidrauliskai aprēķināšanai jūs varat izmantot cauruļvada hidrauliskā aprēķina kalkulatoru.

Caurules diametra aprēķins.

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

Caurules diametra kalkulators

Kalkulatora funkcijas cauruļvada diametra aprēķināšanai

Apkures sistēmas uzstādīšana nav iespējama bez daudziem iepriekšējiem aprēķiniem. Lai samazinātu siltuma patēriņu, izvēlieties nepieciešamās jaudas aprīkojumu un ietaupiet naudu, nepieciešams aprēķināt cauruļvada siltuma zudumus. Ziemā jebkura ēka zaudē siltumenerģiju. Lai saglabātu vēlamo temperatūru mājā, nepieciešams aprēķināt nepieciešamo siltuma jaudu. Siltuma zudumi katrai mājai ir individuāli. To ietekmē reģiona klimatiskās īpatnības, būvmateriālu īpatnības un citi faktori. Ja aprēķins ir nepareizs, varat iegūt pārmērīgu vai nepietiekamu siltuma jaudu. Pārmērīgu siltumu parasti kompensē ventilācijas sistēma. Tas rada papildu izmaksas. Kam trūks siltuma jaudas, būs nepieciešams papildu siltuma aprīkojums. Jums arī jāņem vērā siltuma patēriņš telpu apkurei.

Cauruļvadu siltuma zudumu aprēķins parasti tiek veikts saskaņā ar standartiem. Cilvēkam bez atbilstošas ​​izglītības būs grūti tos izprast atsevišķi. Lai iegūtu precīzu un kvalitatīvu aprēķinu, varat sazināties ar ekspertiem, taču tas prasīs papildu izmaksas. Turklāt šāds aprēķins ir diezgan ilgs un nav piemērots, lai ātri aprēķinātu siltuma zudumus. Lai steidzami un precīzi aprēķinātu cauruļvada siltuma zudumus, izmantojiet mūsu tiešsaistes kalkulatoru.

Kalkulators cauruļvadu siltuma zudumu aprēķināšanai nodrošina ērtu un ērtu saskarni. Viņa darbvieta ir lauks, kurā var ievadīt vērtības un pogas. Jūs varat to kontrolēt ar peli un tastatūru. Ieraksta kārtība nav svarīga, lietotājs ērti izvēlas. Pakalpojums ļaus jums aprēķināt siltuma zudumus, sildot cauruli, kas iet caur gaisu un atrodas zemē.

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: