حساب الضغط الأقصى في الأنبوب. كيفية حساب الضغط في الأنبوب

في هذا القسم ، سنطبق قانون الحفاظ على الطاقة على حركة السائل أو الغاز عبر الأنابيب. غالبًا ما توجد حركة السوائل عبر الأنابيب في التكنولوجيا والحياة اليومية. توفر أنابيب المياه المياه في المدينة للمنازل ، إلى أماكن استهلاكها. في الآلات ، تزود الأنابيب الزيت للتشحيم ، والوقود للمحركات ، وما إلى ذلك. غالبًا ما توجد حركة السوائل عبر الأنابيب في الطبيعة. ويكفي القول بأن الدورة الدموية للحيوان والبشر هي تدفق الدم عبر الأنابيب - الأوعية الدموية. إلى حد ما ، يعتبر تدفق المياه في الأنهار نوعًا من تدفق السوائل عبر الأنابيب. قاع النهر هو نوع من الأنابيب لتدفق المياه.

كما تعلم ، فإن سائلًا ثابتًا في وعاء ، وفقًا لقانون باسكال ، ينقل الضغط الخارجي في جميع الاتجاهات وإلى جميع نقاط الحجم دون تغيير. ومع ذلك ، عندما يتدفق مائع بدون احتكاك عبر أنبوب تختلف منطقة المقطع العرضي له في أجزاء مختلفة ، فإن الضغط لا يكون هو نفسه على طول الأنبوب. دعونا نكتشف سبب اعتماد الضغط في سائل متحرك على منطقة المقطع العرضي للأنبوب. لكن أولاً ، دعنا نتعرف على ميزة واحدة مهمة لأي تدفق للسوائل.

لنفترض أن السائل يتدفق عبر أنبوب أفقي ، حيث يختلف قسمه في أماكن مختلفة ، على سبيل المثال ، من خلال أنبوب ، يظهر جزء منه في الشكل 207.

إذا رسمنا عقليًا عدة أقسام على طول الأنبوب ، حيث تتساوى مناطقها على التوالي ، وقمنا بقياس كمية السائل المتدفق عبر كل منها خلال فترة زمنية معينة ، فسنجد أن نفس الكمية من السائل تتدفق عبر كل قسم. هذا يعني أن كل السائل الذي يمر عبر القسم الأول في نفس الوقت يمر عبر القسم الثالث في نفس الوقت ، على الرغم من أنه أصغر بكثير من الأول. إذا لم يكن الأمر كذلك ، وعلى سبيل المثال ، مر سائل أقل عبر مقطع عرضي بمساحة بمرور الوقت مقارنة بمقطع عرضي بمساحة ، فسيتعين على السائل الزائد أن يتراكم في مكان ما. لكن السائل يملأ الأنبوب بأكمله ، ولا يوجد مكان يتراكم فيه.

كيف يمكن لسائل يتدفق عبر مقطع عريض أن يكون لديه الوقت "للضغط" خلال جزء ضيق في نفس الوقت؟ من الواضح ، لهذا ، عند المرور عبر أجزاء ضيقة من الأنبوب ، يجب أن تكون سرعة الحركة أكبر ، وبقدر ما تكون مساحة المقطع العرضي أصغر.

في الواقع ، دعونا نفكر في قسم معين من عمود سائل متحرك ، يتزامن في اللحظة الأولى مع أحد أقسام الأنبوب (الشكل 208). خلال الوقت ، ستتحرك هذه المنطقة مسافة مساوية لسرعة تدفق السوائل. الحجم V للسائل المتدفق عبر قسم الأنبوب يساوي ناتج مساحة هذا القسم والطول

في وحدة زمنية ، يتدفق حجم السائل -

حجم السائل المتدفق لكل وحدة زمنية عبر قسم الأنبوب يساوي ناتج مساحة المقطع العرضي للأنبوب وسرعة التدفق.

كما رأينا للتو ، يجب أن يكون هذا الحجم هو نفسه في أقسام مختلفة من الأنبوب. لذلك ، كلما كان المقطع العرضي للأنبوب أصغر ، زادت سرعة الحركة.

مقدار السائل الذي يمر عبر قسم واحد من الأنبوب في وقت معين ، يجب أن تمر نفس الكمية لمثل هذا

في نفس الوقت من خلال أي قسم آخر.

علاوة على ذلك ، نفترض أن كتلة معينة من السائل لها نفس الحجم دائمًا ، ولا يمكنها ضغطها وتقليل حجمها (يُقال إن السائل غير قابل للضغط). من المعروف ، على سبيل المثال ، أنه في الأماكن الضيقة من النهر تكون سرعة تدفق المياه أكبر منها في الأماكن الواسعة. إذا قمنا بتعيين سرعة تدفق السوائل في أقسام حسب المناطق ، فيمكننا كتابة:

يمكن أن نرى من هذا أنه عندما يمر السائل من قسم الأنبوب بمساحة مقطع عرضي أكبر إلى قسم به مساحة مقطع عرضي أصغر ، تزداد سرعة التدفق ، أي أن السائل يتحرك مع التسارع. وهذا ، وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، يعني أن القوة تؤثر على السائل. ما هذه القوة؟

يمكن أن تكون هذه القوة هي الفرق فقط بين قوى الضغط في المقاطع العريضة والضيقة من الأنبوب. وبالتالي ، في قسم عريض من الأنبوب ، يجب أن يكون ضغط السائل أكبر منه في قسم ضيق من الأنبوب.

نفس الشيء يتبع من قانون الحفاظ على الطاقة. في الواقع ، إذا زادت سرعة السائل في الأماكن الضيقة من الأنبوب ، فإن طاقته الحركية تزداد أيضًا. وبما أننا افترضنا أن السائل يتدفق بدون احتكاك ، فإن هذه الزيادة في الطاقة الحركية يجب تعويضها بانخفاض في الطاقة الكامنة ، لأن الطاقة الكلية يجب أن تظل ثابتة. ما هي الطاقة الكامنة هنا؟ إذا كان الأنبوب أفقيًا ، فإن الطاقة الكامنة للتفاعل مع الأرض في جميع أجزاء الأنبوب هي نفسها ولا يمكن أن تتغير. هذا يعني أن الطاقة الكامنة للتفاعل المرن فقط هي المتبقية. قوة الضغط التي تسبب تدفق السائل عبر الأنبوب هي القوة المرنة لضغط السائل. عندما نقول أن السائل غير قابل للضغط ، فإننا نعني فقط أنه لا يمكن ضغطه بدرجة كافية لتغيير حجمه بشكل ملحوظ ، ولكن يحدث ضغط صغير جدًا ، مما يتسبب في ظهور قوى مرنة. هذه القوى تخلق ضغط السوائل. هذا هو ضغط السائل ويقل في الأجزاء الضيقة من الأنبوب ، لتعويض الزيادة في السرعة. في الأماكن الضيقة من الأنابيب ، يجب أن يكون ضغط السوائل أقل من الضغط في الأماكن العريضة.

هذا هو القانون الذي اكتشفه الأكاديمي في بطرسبورغ دانييل برنولي:

يكون ضغط السائل المتدفق أكبر في أقسام التدفق التي تكون فيها سرعة حركته أقل ، و ،

على العكس من ذلك ، في تلك الأقسام التي تكون فيها السرعة أكبر ، يكون الضغط أقل.

قد يبدو الأمر غريبًا ، ولكن عندما "يضغط" السائل عبر المقاطع الضيقة من الأنبوب ، فإن ضغطه لا يزيد ، بل يتناقص. والخبرة تؤكد ذلك جيدا.

إذا تم تزويد الأنبوب الذي يتدفق من خلاله السائل بأنابيب مفتوحة ملحومة فيه - مقاييس الضغط (الشكل 209) ، فسيكون من الممكن مراقبة توزيع الضغط على طول الأنبوب. في الأماكن الضيقة من الأنبوب ، يكون ارتفاع عمود السائل في الأنبوب المانومتري أقل مما هو عليه في الأنبوب العريض. هذا يعني أن الضغط أقل في هذه الأماكن. كلما كان المقطع العرضي للأنبوب أصغر ، زاد معدل التدفق فيه وانخفض الضغط. من الواضح أنه من الممكن اختيار قسم يكون فيه الضغط مساويًا للضغط الجوي الخارجي (سيكون ارتفاع مستوى السائل في مقياس الضغط مساويًا للصفر). وإذا أخذنا مقطعًا عرضيًا أصغر ، فسيكون ضغط السائل فيه أقل من ضغط الغلاف الجوي.

يمكن استخدام تدفق السائل هذا لضخ الهواء. تعمل ما يسمى بمضخة المياه النفاثة على هذا المبدأ. يوضح الشكل 210 مخططًا لمثل هذه المضخة. يتم تمرير نفاثة من الماء عبر الأنبوب A بفتحة ضيقة في نهايته. ضغط الماء عند فتحة الأنبوب أقل من الضغط الجوي. لذا

يتم سحب الغاز من الحجم المفرغ عبر الأنبوب B إلى نهاية الأنبوب A ويتم إزالته مع الماء.

كل ما يقال عن حركة السائل عبر الأنابيب ينطبق على حركة الغاز. إذا لم يكن معدل تدفق الغاز مرتفعًا جدًا ولم يتم ضغط الغاز بدرجة كافية لتغيير حجمه ، وإذا تم إهمال الاحتكاك بالإضافة إلى ذلك ، فإن قانون برنولي ينطبق أيضًا على تدفقات الغاز. في الأجزاء الضيقة من الأنابيب ، حيث يتحرك الغاز بشكل أسرع ، يكون ضغطه أقل من الأجزاء العريضة ، وقد يصبح أقل من الضغط الجوي. في بعض الحالات ، هذا لا يتطلب حتى أنابيب.

يمكنك القيام بتجربة بسيطة. إذا قمت بالنفخ على ورقة على طول سطحها ، كما هو موضح في الشكل 211 ، يمكنك أن ترى أن الورقة سترتفع لأعلى. هذا بسبب انخفاض الضغط في تيار الهواء فوق الورق.

تحدث نفس الظاهرة أثناء رحلة الطائرة. يمتد تدفق الهواء القادم إلى السطح العلوي المحدب لجناح الطائرة الطائرة ، ونتيجة لذلك يحدث انخفاض في الضغط. الضغط فوق الجناح أقل من الضغط الموجود أسفل الجناح. هذا هو سبب ظهور قوة الرفع للجناح.

تمرين 62

1. السرعة المسموح بها لتدفق الزيت عبر الأنابيب هي 2 م / ثانية. ما حجم الزيت الذي يمر عبر أنبوب قطره 1 متر في ساعة واحدة؟

2. قم بقياس كمية المياه المتدفقة من الصنبور في وقت معين. حدد معدل تدفق المياه عن طريق قياس قطر الأنبوب أمام الصنبور.

3. ما هو قطر خط الأنابيب الذي يجب أن يتدفق الماء من خلاله في الساعة؟ معدل تدفق المياه المسموح به 2.5 م / ث.

الأعمال التجارية والمباني السكنية تستهلك كميات كبيرة من المياه. لا تصبح هذه المؤشرات الرقمية مجرد دليل على قيمة محددة تشير إلى الاستهلاك.

بالإضافة إلى ذلك ، فهي تساعد في تحديد قطر تشكيلة الأنابيب. يعتقد الكثير من الناس أنه من المستحيل حساب تدفق المياه حسب قطر الأنبوب وضغطه ، لأن هذه المفاهيم غير مرتبطة تمامًا.

لكن الممارسة أثبتت أن الأمر ليس كذلك. تعتمد سعة شبكة إمدادات المياه على العديد من المؤشرات ، وأولها في هذه القائمة هو قطر نطاق الأنابيب والضغط في الخط.

يوصى بإجراء جميع الحسابات في مرحلة التصميم لبناء خطوط الأنابيب ، لأن البيانات التي تم الحصول عليها تحدد المعلمات الرئيسية ليس فقط لخطوط الأنابيب المحلية ، ولكن أيضًا لخطوط الأنابيب الصناعية. سيتم مناقشة كل هذا بشكل أكبر.

حاسبة المياه على الإنترنت

اهتمام! 1kgf / cm2 = 1 جو ؛ 10 م من عمود الماء = 1 كجم ق / سم 2 = 1 ضغط جوي ؛ 5 أمتار من عمود الماء = 0.5 كجم / سم 2 و = 0.5 ضغط جوي ، إلخ. يتم إدخال الأعداد الكسرية من خلال نقطة (على سبيل المثال: 3.5 وليس 3.5)

أدخل المعلمات للحساب:

ما هي العوامل التي تؤثر على نفاذية السائل عبر خط الأنابيب

تشكل المعايير التي تؤثر على المؤشر الموصوف قائمة كبيرة. هنا بعض منهم

1. القطر الداخلي لخط الأنابيب.
2. معدل التدفق الذي يعتمد على الضغط في الخط.
3. المواد المأخوذة لإنتاج تشكيلة الأنابيب.

يتم تحديد تدفق المياه عند مخرج التيار الرئيسي بواسطة قطر الأنبوب ، لأن هذه الخاصية ، مع غيرها ، تؤثر على إنتاجية النظام. أيضًا ، عند حساب كمية السوائل المستهلكة ، لا يمكن خصم سماكة الجدار ، ويتم تحديدها على أساس الضغط الداخلي المقدر.

بل يمكن القول إن تعريف "هندسة الأنابيب" لا يتأثر بطول الشبكة وحده. ويلعب المقطع العرضي والضغط وعوامل أخرى دورًا مهمًا للغاية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن بعض معلمات النظام لها تأثير غير مباشر وليس تأثيرًا مباشرًا على معدل التدفق. وهذا يشمل اللزوجة ودرجة حرارة الوسط الذي يتم ضخه.

تلخيصًا بسيطًا ، يمكننا القول إن تحديد الإنتاجية يسمح لك بتحديد النوع الأمثل من المواد بدقة لبناء نظام واختيار التكنولوجيا المستخدمة لتجميعه. وبخلاف ذلك ، لن تعمل الشبكة بكفاءة وستتطلب إصلاحات طارئة متكررة.

حساب استهلاك المياه قطر الدائرةأنبوب دائري يعتمد عليه بحجم. وبالتالي ، فإنه خلال قسم أكبر ، ولفترة زمنية معينة ، سيتم تنفيذ حركة كمية أكبر من السائل. ولكن عند إجراء الحساب ومراعاة القطر ، لا يمكن استبعاد الضغط.

إذا أخذنا في الاعتبار هذه العملية الحسابية باستخدام مثال محدد ، فسنجد أن كمية السائل التي تمر عبر ثقب 1 سم عبر ثقب 1 سم أقل من مرورها عبر خط أنابيب يصل ارتفاعه إلى بضع عشرات من الأمتار. هذا أمر طبيعي ، لأن أعلى مستوى لاستهلاك المياه في المنطقة سيصل إلى أقصى أداء عند أعلى ضغط في الشبكة وبأعلى حجم لحجمها.

شاهد الفيديو

حسابات القسم وفقًا لـ SNIP 2.04.01-85

بادئ ذي بدء ، عليك أن تفهم أن حساب قطر المجرى هو عملية هندسية معقدة. هذا سوف يتطلب معرفة متخصصة. ولكن ، عند إجراء البناء المحلي للقناة ، غالبًا ما يتم إجراء الحساب الهيدروليكي للقسم بشكل مستقل.

يمكن إجراء هذا النوع من حساب التصميم لسرعة التدفق للقناة بطريقتين. الأول هو جدول البيانات. ولكن ، بالإشارة إلى الجداول ، لا تحتاج فقط إلى معرفة العدد الدقيق للصنابير ، ولكن أيضًا حاويات تجميع المياه (الحمامات والأحواض) وأشياء أخرى.

فقط إذا كانت لديك هذه المعلومات حول نظام المجاري ، يمكنك استخدام الجداول التي يوفرها SNIP 2.04.01-85. وفقًا لهم ، يتم تحديد حجم الماء حسب محيط الأنبوب. هنا جدول واحد من هذا القبيل:

الحجم الخارجي للأنابيب (مم)

الكمية التقريبية للمياه التي يتم استلامها باللترات في الدقيقة

كمية الماء التقريبية محسوبة بالمتر المكعب في الساعة

إذا ركزت على معايير SNIP ، فيمكنك رؤية ما يلي فيها - لا يتجاوز الحجم اليومي للمياه التي يستهلكها شخص واحد 60 لترًا. بشرط أن المنزل غير مجهز بمياه جارية ، وفي حالة السكن المريح ، يرتفع هذا الحجم إلى 200 لتر.

بالتأكيد ، تعتبر بيانات الحجم التي تُظهر الاستهلاك مثيرة للاهتمام كمعلومات ، ولكن سيحتاج أخصائي خطوط الأنابيب إلى تحديد بيانات مختلفة تمامًا - هذا هو الحجم (بالملليمتر) والضغط الداخلي في الخط. هذا ليس دائما موجود في الجدول. وتساعد الصيغ في معرفة هذه المعلومات بشكل أكثر دقة.

شاهد الفيديو

من الواضح بالفعل أن أبعاد قسم النظام تؤثر على الحساب الهيدروليكي للاستهلاك. بالنسبة للحسابات المنزلية ، يتم استخدام معادلة تدفق المياه ، والتي تساعد في الحصول على نتيجة ، مع وجود بيانات حول ضغط المنتج الأنبوبي وقطره. ها هي الصيغة:

صيغة الحساب: q = π × d² / 4 × V

في الصيغة: يوضح q تدفق الماء. يقاس باللتر. d هو حجم قسم الأنبوب ، ويظهر بالسنتيمتر. و V في الصيغة هو تحديد سرعة التدفق ، ويظهر بالأمتار في الثانية.

إذا تم تغذية شبكة إمداد المياه من برج مياه ، دون التأثير الإضافي لمضخة الضغط ، فإن سرعة التدفق تكون حوالي 0.7 - 1.9 م / ث. إذا تم توصيل أي جهاز ضخ ، فستجد في جواز السفر معلومات حول معامل الضغط الناتج وسرعة تدفق المياه.

هذه الصيغة ليست فريدة من نوعها. هناك أكثر من ذلك بكثير. يمكن العثور عليها بسهولة على الإنترنت.

بالإضافة إلى الصيغة المقدمة ، تجدر الإشارة إلى أن الجدران الداخلية للمنتجات الأنبوبية ذات أهمية كبيرة لوظيفة النظام. لذلك ، على سبيل المثال ، المنتجات البلاستيكية لها سطح أملس من نظائرها الفولاذية.

لهذه الأسباب ، يكون معامل السحب للبلاستيك أقل بكثير. بالإضافة إلى ذلك ، لا تتأثر هذه المواد بالتشكيلات المسببة للتآكل ، والتي لها أيضًا تأثير إيجابي على إنتاجية شبكة إمدادات المياه.

تحديد فقدان الرأس

يتم حساب مرور الماء ليس فقط من خلال قطر الأنبوب ، بل يتم حسابه عن طريق انخفاض الضغط. يمكن حساب الخسائر باستخدام صيغ خاصة. ما هي الصيغ التي يجب استخدامها ، سيقرر الجميع بأنفسهم. لحساب القيم المطلوبة ، يمكنك استخدام خيارات متنوعة. لا يوجد حل عالمي واحد لهذه القضية.

لكن أولاً وقبل كل شيء ، يجب أن نتذكر أن التخليص الداخلي لمرور هيكل من البلاستيك والمعدن والبلاستيك لن يتغير بعد عشرين عامًا من الخدمة. وسيصبح الخلوص الداخلي لمرور الهيكل المعدني أصغر بمرور الوقت.

وسيترتب على ذلك فقدان بعض المعايير. وفقًا لذلك ، ستكون سرعة الماء في الأنبوب في مثل هذه الهياكل مختلفة ، لأنه في بعض الحالات سيختلف قطر الشبكة الجديدة والقديمة بشكل ملحوظ. سيكون مقدار المقاومة في الخط مختلفًا أيضًا.

أيضًا ، قبل حساب المعلمات اللازمة لمرور السائل ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن فقدان معدل تدفق نظام إمداد المياه يرتبط بعدد المنعطفات والتجهيزات وتحولات الحجم ، مع وجود الصمامات و قوة الإحتكاك. علاوة على ذلك ، كل هذا عند حساب معدل التدفق يجب أن يتم بعد إعداد وقياسات دقيقة.

ليس من السهل حساب استهلاك المياه بالطرق البسيطة. ولكن ، في أدنى صعوبة ، يمكنك دائمًا طلب المساعدة من المتخصصين. ثم يمكنك الاعتماد على حقيقة أن إمدادات المياه المثبتة أو شبكة التدفئة ستعمل بأقصى قدر من الكفاءة.

شاهد الفيديو
إدخالات

تستهلك الشركات ، وكذلك الشقق والمنازل بشكل عام ، كميات كبيرة من المياه. الأعداد ضخمة ، لكن هل يمكنهم قول أي شيء آخر غير حقيقة نفقة معينة؟ نعم يستطيعون. وبالتحديد ، يمكن أن يساعد تدفق المياه في حساب قطر الأنبوب. يبدو أن هذه المعلمات لا ترتبط ببعضها البعض ، ولكن في الواقع العلاقة واضحة.

بعد كل شيء ، يعتمد إنتاجية نظام إمدادات المياه على العديد من العوامل. مكان مهم في هذه القائمة هو تحديدًا قطر الأنابيب ، وكذلك الضغط في النظام. دعونا نتعمق في هذه المسألة.

العوامل التي تؤثر على نفاذية الماء عبر الأنبوب

يعتمد معدل تدفق الماء عبر أنبوب دائري به فتحة على حجم هذا الثقب. وبالتالي ، كلما زاد حجمها ، زاد عدد المياه التي تمر عبر الأنبوب في فترة زمنية معينة. ومع ذلك ، لا تنس الضغط. بعد كل شيء ، يمكنك إعطاء مثال. عمود متر يدفع الماء عبر ثقب بالسنتيمتر أقل بكثير لكل وحدة زمنية من عمود بارتفاع عدة عشرات من الأمتار. إنه واضح. لذلك ، سيصل تدفق المياه إلى الحد الأقصى عند أقصى قسم داخلي للمنتج ، وكذلك عند الضغط الأقصى.

حساب القطر

إذا كنت بحاجة إلى الحصول على تدفق مياه معين عند مخرج نظام إمداد المياه ، فلا يمكنك الاستغناء عن حساب قطر الأنبوب. بعد كل شيء ، يؤثر هذا المؤشر ، إلى جانب الباقي ، على معدل الإنتاجية.

بالطبع ، هناك جداول خاصة موجودة على الويب وفي الأدبيات المتخصصة تسمح لك بتجاوز الحسابات ، مع التركيز على معايير معينة. ومع ذلك ، لا ينبغي للمرء أن يتوقع دقة عالية من هذه البيانات ، فسيظل الخطأ موجودًا ، حتى لو تم أخذ جميع العوامل في الاعتبار. لذلك ، فإن أفضل طريقة للحصول على نتائج دقيقة هي الحساب بشكل مستقل.

لهذا ستحتاج البيانات التالية:

• استهلاك المياه.
• خسارة الرأس من نقطة البداية إلى نقطة الاستهلاك.

ليس من الضروري حساب استهلاك المياه - يوجد معيار رقمي. يمكنك أخذ البيانات الموجودة على الخلاط ، والتي تشير إلى استهلاك حوالي 0.25 لترًا في الثانية. يمكن استخدام هذا الرقم لإجراء العمليات الحسابية.

معلمة مهمة للحصول على بيانات دقيقة هو فقدان الرأس في المنطقة. كما تعلم ، فإن ضغط الرأس في رافعات إمداد المياه القياسية يتراوح من 1 إلى 0.6 ضغط جوي. المتوسط ​​هو 1.5-3 أجهزة الصراف الآلي. تعتمد المعلمة على عدد الطوابق في المنزل. لكن هذا لا يعني أنه كلما ارتفع المنزل ، زاد الضغط في النظام. في المباني الشاهقة جدًا (أكثر من 16 طابقًا) ، يُستخدم تقسيم النظام إلى طوابق أحيانًا لتطبيع الضغط.

فيما يتعلق بفقدان الرأس ، يمكن حساب هذا الرقم باستخدام مقاييس الضغط عند نقطة البداية وقبل نقطة الاستهلاك.

ومع ذلك ، إذا لم تكن المعرفة والصبر لحساب الذات كافيين ، فيمكنك استخدام البيانات المجدولة. ودعهم لديهم أخطاء معينة ، ستكون البيانات دقيقة بما يكفي لظروف معينة. وبعد ذلك ، وفقًا لاستهلاك المياه ، سيكون من السهل جدًا والسريع الحصول على قطر الأنبوب. هذا يعني أنه سيتم حساب نظام إمداد المياه بشكل صحيح ، مما سيجعل من الممكن الحصول على مثل هذه الكمية من السائل التي تفي بالاحتياجات.

يهدف الحساب الهيدروليكي في تطوير مشروع خط الأنابيب إلى تحديد قطر الأنبوب وانخفاض ضغط تدفق الناقل. يتم إجراء هذا النوع من الحسابات مع مراعاة خصائص المواد الهيكلية المستخدمة في تصنيع الطريق السريع ، ونوع وعدد العناصر التي يتكون منها نظام خطوط الأنابيب (المقاطع المستقيمة ، والوصلات ، والانتقالات ، والانحناءات ، وما إلى ذلك) ، الأداء والخصائص الفيزيائية والكيميائية لبيئة العمل.

أظهرت سنوات عديدة من الخبرة العملية في تشغيل أنظمة خطوط الأنابيب أن الأنابيب ذات المقطع العرضي الدائري لها مزايا معينة على خطوط الأنابيب ذات المقطع العرضي لأي شكل هندسي آخر:

• الحد الأدنى لنسبة المحيط إلى منطقة المقطع العرضي ، أي مع قدرة متساوية على ضمان استهلاك الناقل ، ستكون تكلفة المواد العازلة والحماية في تصنيع الأنابيب ذات المقطع العرضي على شكل دائرة ضئيلة ؛
• يعتبر المقطع العرضي المستدير أكثر فائدة لتحريك وسط سائل أو غازي من وجهة نظر الديناميكا المائية ؛ يتم تحقيق الحد الأدنى من الاحتكاك للناقل ضد جدران الأنبوب ؛
• شكل القسم على شكل دائرة مقاوم بقدر الإمكان لتأثيرات الضغوط الخارجية والداخلية ؛
• عملية تصنيع الأنابيب المستديرة بسيطة نسبيًا وبأسعار معقولة.

يتم اختيار الأنابيب حسب القطر والمواد على أساس متطلبات التصميم المحددة لعملية تكنولوجية محددة. حاليًا ، عناصر خطوط الأنابيب موحدة وموحدة في القطر. إن المعلمة المحددة عند اختيار قطر الأنبوب هي ضغط العمل المسموح به حيث سيتم تشغيل خط الأنابيب هذا.

المعلمات الرئيسية التي تميز خط الأنابيب هي:

• القطر المشروط (الاسمي) - D N ؛
• الضغط الاسمي - P N ؛
• ضغط التشغيل (الزائد) المسموح به ؛
• مواد خطوط الأنابيب ، التمدد الخطي ، التمدد الخطي الحراري ؛
• الخصائص الفيزيائية والكيميائية لبيئة العمل ؛
• مجموعة كاملة من نظام خطوط الأنابيب (الفروع ، الوصلات ، عناصر تعويض التمدد ، إلخ) ؛
• مواد عزل خطوط الأنابيب.

القطر الاسمي (الممر) لخط الأنابيب (D N)- هذه قيمة بدون أبعاد مشروطة تميز إنتاجية الأنبوب ، والتي تساوي تقريبًا قطرها الداخلي. تؤخذ هذه المعلمة في الاعتبار عند تركيب منتجات خطوط الأنابيب ذات الصلة (الأنابيب ، والانحناءات ، والتجهيزات ، وما إلى ذلك).

يمكن أن يكون للقطر الشرطي قيم من 3 إلى 4000 ويشار إليه: DN 80.

يتوافق المقطع الشرطي ، من خلال التعريف العددي ، تقريبًا مع القطر الفعلي لأقسام معينة من خط الأنابيب. عدديًا ، يتم اختياره بطريقة تزيد من إنتاجية الأنبوب بنسبة 60-100٪ عند الانتقال من الممر الشرطي السابق إلى الممر التالي ، ويتم اختيار القطر الاسمي وفقًا لقيمة القطر الداخلي لخط الأنابيب. هذه هي القيمة الأقرب إلى القطر الفعلي للأنبوب نفسه.

تصنيف الضغط (PN)هي قيمة بلا أبعاد تميز الضغط الأقصى للناقل العامل في أنبوب بقطر معين ، حيث يكون من الممكن تشغيل خط الأنابيب على المدى الطويل عند درجة حرارة 20 درجة مئوية.

تم وضع تصنيفات الضغط على أساس الممارسة الطويلة والخبرة العملية: من 1 إلى 6300.

يتم تحديد الضغط الاسمي لخط الأنابيب بخصائص معينة عن طريق الضغط الأقرب للضغط الناتج بالفعل فيه. في الوقت نفسه ، يجب أن تتوافق جميع تجهيزات خطوط الأنابيب لخط معين مع نفس الضغط. يتم حساب سماكة جدار الأنبوب مع مراعاة قيمة الضغط الاسمي.

الأحكام الأساسية للحساب الهيدروليكي

يحدد وسط العمل (السائل ، الغاز ، البخار) الذي يحمله خط الأنابيب المتوقع ، بسبب خصائصه الفيزيائية والكيميائية الخاصة ، طبيعة التدفق المتوسط ​​في خط الأنابيب هذا. أحد المؤشرات الرئيسية التي تميز وسائط العمل هو اللزوجة الديناميكية ، التي تتميز بمعامل اللزوجة الديناميكية - μ.

أجرى الفيزيائي أوزبورن رينولدز (أيرلندا) ، الذي درس تدفق الوسائط المختلفة ، سلسلة من الاختبارات في عام 1880 ، ونتيجة لذلك تم اشتقاق مفهوم معيار رينولدز (Re) - كمية بلا أبعاد تصف طبيعة تدفق السوائل في أنبوب. يتم حساب هذا المعيار وفقًا للصيغة:

يعطي معيار رينولدز (Re) مفهوم نسبة قوى القصور الذاتي إلى قوى الاحتكاك اللزج في تدفق السوائل. تميز قيمة المعيار التغيير في نسبة هذه القوى ، والتي بدورها تؤثر على طبيعة تدفق الناقل في خط الأنابيب. من المعتاد تحديد الأنظمة التالية لتدفق الناقل السائل في الأنبوب ، اعتمادًا على قيمة هذا المعيار:

• التدفق الصفحي (إعادة<2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
• وضع الانتقال (2300
• التدفق المضطرب (Re> 4000) هو نظام مستقر يحدث فيه تغيير في اتجاه وسرعة كل نقطة فردية من التدفق ، مما يؤدي في النهاية إلى محاذاة سرعة التدفق على حجم الأنبوب.

يعتمد معيار رينولدز على الرأس الذي تضخ به المضخة السائل ، ولزوجة الحامل عند درجة حرارة التشغيل ، والأبعاد الهندسية للأنبوب المستخدم (د ، الطول). هذا المعيار هو معلمة تشابه لتدفق السوائل ، لذلك ، باستخدامه ، من الممكن محاكاة عملية تكنولوجية حقيقية على نطاق صغير ، وهو مناسب للاختبار والتجارب.

إجراء العمليات الحسابية والحسابات وفقًا للمعادلات ، يمكن أخذ جزء من الكميات غير المعروفة من مصادر مرجعية خاصة. طور الأستاذ ، دكتور في العلوم التقنية F. A. Shevelev عددًا من الجداول لحساب سعة الأنابيب بدقة. تتضمن الجداول قيم المعلمات التي تميز كل من خط الأنابيب نفسه (الأبعاد والمواد) وعلاقتها بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للناقل. بالإضافة إلى ذلك ، توفر الأدبيات جدولًا للقيم التقريبية لمعدلات تدفق السائل والبخار والغاز في أنبوب من أقسام مختلفة.

اختيار القطر الأمثل لخط الأنابيب

يعد تحديد قطر خط الأنابيب الأمثل مهمة إنتاج معقدة ، يعتمد حلها على مجموعة من الظروف المترابطة المختلفة (التقنية والاقتصادية ، وخصائص وسيط العمل ومواد خط الأنابيب ، والمعايير التكنولوجية ، وما إلى ذلك). على سبيل المثال ، تؤدي الزيادة في معدل التدفق الذي يتم ضخه إلى انخفاض قطر الأنبوب ، مما يوفر معدل تدفق الناقل المحدد في ظروف العملية ، مما يستلزم خفض تكاليف المواد ، وتركيب وإصلاح الخط الرئيسي ، إلخ. من ناحية أخرى ، تؤدي الزيادة في معدل التدفق إلى فقدان الضغط ، الأمر الذي يتطلب طاقة إضافية وتكاليف مالية لضخ حجم معين من الناقل.

يتم حساب قيمة قطر خط الأنابيب الأمثل وفقًا لمعادلة استمرارية التدفق المحول ، مع مراعاة معدل تدفق الناقل المحدد:

في الحساب الهيدروليكي ، غالبًا ما يتم تحديد معدل تدفق السائل الذي يتم ضخه وفقًا لظروف المشكلة. يتم تحديد قيمة معدل التدفق للوسيط الذي يتم ضخه بناءً على خصائص الوسيط المحدد والبيانات المرجعية المقابلة (انظر الجدول).

معادلة استمرارية التدفق المحولة لحساب قطر العمل للأنبوب لها الشكل:

حساب انخفاض الضغط والمقاومة الهيدروليكية

يشمل الفقد الكلي لضغط السائل خسارة التدفق للتغلب على جميع العقبات: وجود المضخات ، والسيفونات ، والصمامات ، والمرفقين ، والانحناءات ، وانخفاض المستوى عند التدفق عبر خط أنابيب بزاوية ، إلخ. تؤخذ خسائر المقاومة المحلية بسبب خصائص المواد المستخدمة في الاعتبار.

عامل مهم آخر يؤثر على فقدان الضغط هو احتكاك التدفق المتحرك ضد جدران خط الأنابيب ، والذي يتميز بمعامل المقاومة الهيدروليكية.

تعتمد قيمة معامل المقاومة الهيدروليكية على نظام التدفق وخشونة مادة جدار خط الأنابيب. تحت الخشونة فهم عيوب ومخالفات السطح الداخلي للأنبوب. يمكن أن تكون مطلقة ونسبية. تختلف الخشونة في الشكل وغير متساوية على مساحة سطح الأنبوب. لذلك ، يتم استخدام مفهوم الخشونة المتوسطة مع عامل التصحيح (k1) في الحسابات. تعتمد هذه الخاصية لخط أنابيب معين على المادة ، ومدة تشغيله ، ووجود عيوب تآكل مختلفة وأسباب أخرى. القيم التي نوقشت أعلاه هي قيم مرجعية.

يتم تحديد العلاقة الكمية بين معامل الاحتكاك ورقم رينولدز والخشونة بواسطة مخطط مودي.

لحساب معامل الاحتكاك للتدفق المضطرب ، تُستخدم أيضًا معادلة Colebrook-White ، والتي يمكن من خلالها إنشاء تبعيات رسومية بصريًا ، والتي وفقًا لها يتم تحديد معامل الاحتكاك:

تستخدم الحسابات أيضًا معادلات أخرى للحساب التقريبي لخسائر ضغط الاحتكاك. تعد صيغة دارسي-فايسباخ واحدة من أكثرها ملاءمة وأكثرها استخدامًا في هذه الحالة. يعتبر فقد رأس الاحتكاك دالة لسرعة السائل كدالة لمقاومة الأنبوب لحركة السائل ، معبرًا عنها من حيث خشونة سطح جدار الأنبوب:

يتم حساب فقد الضغط بسبب الاحتكاك بالماء باستخدام صيغة هازن ويليامز:

حساب فقدان الضغط

ضغط العمل في خط الأنابيب هو الضغط الزائد الأعلى الذي يتم فيه ضمان الوضع المحدد للعملية التكنولوجية. قيم الضغط الأدنى والأقصى ، بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية لوسط العمل ، هي المعلمات المحددة عند حساب المسافة بين المضخات التي تضخ الناقل والقدرة الإنتاجية.

يتم حساب الخسائر بسبب انخفاض الضغط في خط الأنابيب وفقًا للمعادلة:

أمثلة على مشاكل الحساب الهيدروليكي لخط الأنابيب مع الحلول

مهمة 1

يتم ضخ الماء في الجهاز بضغط 2.2 بار عبر خط أنابيب أفقي بقطر فعال يبلغ 24 ملم من مخزن مفتوح. المسافة إلى الجهاز 32 م ، ومعدل تدفق السائل مضبوط على 80 م 3 / ساعة. الرأس الكلي 20 م ، ومعامل الاحتكاك المقبول 0.028.

احسب خسارة رأس السائل بسبب المقاومة المحلية في خط الأنابيب هذا.

البيانات الأولية:

الاستهلاك س = 80 م 3 / ساعة = 80 1/3600 = 0.022 م 3 / ث ؛

القطر الفعال د = 24 مم ؛

طول الأنبوب لتر = 32 م ؛

معامل الاحتكاك λ = 0.028 ؛

الضغط في الجهاز P = 2.2 بار = 2.2 10 5 باسكال ؛

إجمالي الرأس ع = 20 م.

حل المشكلة:

يتم حساب معدل تدفق المياه في خط الأنابيب وفقًا للمعادلة المعدلة:

ث \ u003d (4 س) / (π د 2) \ u003d ((4 0.022) / (3.14 2)) \ u003d 48.66 م / ث

يتم تحديد فقد الاحتكاك لضغط السائل في خط الأنابيب بالمعادلة:

H T \ u003d (λ l) / (d) \ u003d (0.028 32) / (0.024 2) / (2 9.81) \ u003d 0.31 م

يتم حساب إجمالي فقد الضغط للناقل وفقًا للمعادلة وهو:

ح ع \ u003d H - [(p 2 -p 1) / (ρ g)] - H g \ u003d 20 - [(2.2-1) 10 5) / (1000 9.81)] - 0 \ u003d 7.76 م

يتم تعريف خسارة الرأس بسبب المقاومة المحلية على أنها الفرق:

7.76 - 0.31 = 7.45 م

إجابه: خسائر ضغط المياه بسبب المقاومة المحلية 7.45 م.

المهمة 2

يتم نقل المياه عبر خط أنابيب أفقي بواسطة مضخة طرد مركزي. يتحرك التدفق في الأنبوب بسرعة 2.0 م / ث. إجمالي الرأس 8 م.

أوجد الحد الأدنى لطول خط الأنابيب المستقيم مع وجود صمام واحد في المنتصف. يؤخذ الماء من مخزن مفتوح. من الأنبوب ، يتدفق الماء بالجاذبية إلى وعاء آخر. يبلغ قطر العمل لخط الأنابيب 0.1 متر ، ويُفترض أن تكون الخشونة النسبية 4 · 10 -5.

البيانات الأولية:

معدل تدفق السوائل W = 2.0 م / ث ؛

قطر الأنبوب د = 100 مم ؛

إجمالي الرأس ع = 8 م ؛

الخشونة النسبية 4 · 10 -5.

حل المشكلة:

وفقًا للبيانات المرجعية ، في أنبوب يبلغ قطره 0.1 متر ، تكون معاملات المقاومة المحلية للصمام والخروج من الأنبوب 4.1 و 1 على التوالي.

يتم تحديد قيمة الضغط الديناميكي من خلال النسبة:

ث 2 / (2 جم) = 2.0 2 / (2 9.81) = 0.204 م

سيكون فقدان ضغط الماء بسبب المقاومة المحلية:

∑ζ MS = (4.1 + 1) 0.204 = 1.04 م

يتم حساب إجمالي خسائر الضغط للناقل بسبب مقاومة الاحتكاك والمقاومة المحلية بواسطة معادلة الرأس الكلي للمضخة (الارتفاع الهندسي Hg يساوي 0 وفقًا لظروف المشكلة):

ح ع \ u003d H - (ص 2-ص 1) / (ρ ز) - \ u003d 8 - ((1-1) 10 5) / (1000 9.81) - 0 \ u003d 8 م

ستكون القيمة الناتجة لفقدان ضغط الاحتكاك للحامل:

8-1.04 = 6.96 م

دعونا نحسب قيمة رقم رينولدز لظروف التدفق المعطاة (يفترض أن اللزوجة الديناميكية للماء 1 10 -3 باسكال ، كثافة الماء 1000 كجم / م 3):

إعادة \ u003d (ث د ρ) / μ \ u003d (2.0 0.1 1000) / (1 10 -3) \ u003d 200000

وفقًا للقيمة المحسوبة لـ Re ، مع 2320

λ = 0.316 / Re 0.25 = 0.316 / 200000 0.25 = 0.015

دعنا نحول المعادلة ونجد الطول المطلوب لخط الأنابيب من معادلة حساب خسائر ضغط الاحتكاك:

ل \ u003d (ح حوالي د) / (λ) \ u003d (6.96 0.1) / (0.016 0.204) = 213.235 م

إجابه: الطول المطلوب لخط الأنابيب سيكون 213.235 م.

المهمة 3

في الإنتاج ، يتم نقل الماء عند درجة حرارة تشغيل 40 درجة مئوية مع تدفق إنتاج Q = 18 م 3 / ساعة. طول خط الأنابيب المستقيم l = 26 م ، المادة - فولاذ. تؤخذ الخشونة المطلقة (ε) للصلب حسب المصادر المرجعية وهي 50 ميكرومتر. ماذا سيكون قطر الأنبوب الفولاذي إذا كان انخفاض الضغط في هذا القسم لا يتجاوز Δp = 0.01 ميجا باسكال (ΔH = 1.2 متر في الماء)؟ يُفترض أن معامل الاحتكاك يساوي 0.026.

البيانات الأولية:

الاستهلاك س = 18 م 3 / ساعة = 0.005 م 3 / ث ؛

طول خط الأنابيب l = 26 م ؛

للمياه ρ \ u003d 1000 كجم / م 3 ، μ \ u003d 653.3 10 -6 باسكال ث (عند T \ u003d 40 درجة مئوية) ؛

خشونة الأنابيب الفولاذية ε = 50 ميكرومتر ؛

معامل الاحتكاك λ = 0.026 ؛

Δp = 0.01 ميجا باسكال ؛

حل المشكلة:

باستخدام صيغة معادلة الاستمرارية W = Q / F ومعادلة منطقة التدفق F = (π d²) / 4 ، نقوم بتحويل تعبير Darcy-Weisbach:

∆H = λ l / d W² / (2 g) = λ l / d Q² / (2 g F²) = λ [(l Q²) / (2 d g [(π d²) / 4] ²)] \ u003d \ u003d (8 l Q²) / (g ²) λ / d 5 \ u003d (8 26 0.005²) / (9.81 3.14²) λ / d 5 = 5.376 10 -5 / d 5

دعونا نعبر عن القطر:

د 5 \ u003d (5.376 10 -5 λ) / ∆H \ u003d (5.376 10 -5 0.026) / 1.2 \ u003d 1.16 10 -6

د = 5 √1.16 10 -6 = 0.065 م.

إجابه: القطر الأمثل لخط الأنابيب هو 0.065 م.

المهمة 4

تم تصميم خطين لنقل السوائل غير اللزجة بطاقة تقديرية Q 1 = 18 م 3 / ساعة و Q 2 = 34 م 3 / ساعة. يجب أن تكون الأنابيب لكلا خطي الأنابيب من نفس القطر.

تحديد القطر الفعال للأنابيب د المناسبة لظروف هذه المشكلة.

البيانات الأولية:

س 1 \ u003d 18 م 3 / ساعة ؛

س 2 \ u003d 34 م 3 / ساعة.

حل المشكلة:

دعونا نحدد النطاق المحتمل للأقطار المثلى لخطوط الأنابيب التي يجري تصميمها ، باستخدام الشكل المحول لمعادلة التدفق:

د = √ (4 س) / (π ث)

سنجد قيم معدل التدفق الأمثل من البيانات الجدولية المرجعية. بالنسبة للسائل غير اللزج ، ستكون سرعات التدفق 1.5 - 3.0 م / ث.

بالنسبة لخط الأنابيب الأول بمعدل تدفق Q 1 = 18 م 3 / ساعة ، ستكون الأقطار الممكنة:

د 1 دقيقة \ u003d √ (4 18) / (3600 3.14 1.5) = 0.065 م

د 1 ماكس = √ (4 18) / (3600 3.14 3.0) = 0.046 م

بالنسبة لخط أنابيب بمعدل تدفق يبلغ 18 م 3 / ساعة ، فإن الأنابيب ذات القطر المقطعي من 0.046 إلى 0.065 م مناسبة.

وبالمثل ، نحدد القيم المحتملة للقطر الأمثل لخط الأنابيب الثاني بمعدل تدفق Q 2 = 34 م 3 / ساعة:

د 2 دقيقة = √ (344) / (3600 3.14 1.5) = 0.090 م

د 2 ماكس = √ (4 34) / (3600 3.14 3) = 0.063 م

بالنسبة لخط أنابيب بمعدل تدفق 34 م 3 / ساعة ، يمكن أن تكون الأقطار المثلى الممكنة من 0.063 إلى 0.090 م.

يتراوح تقاطع نطاقي الأقطار المثلى من 0.063 م إلى 0.065 م.

إجابه: بالنسبة لخطي أنابيب ، فإن الأنابيب التي يبلغ قطرها من 0.063 إلى 0.065 متر مناسبة.

المهمة 5

في خط أنابيب يبلغ قطره 0.15 مترًا عند درجة حرارة T = 40 درجة مئوية ، يتحرك تدفق الماء بسعة 100 متر مكعب / ساعة. تحديد نظام تدفق تدفق المياه في الأنبوب.

منح:

قطر الأنبوب د = 0.25 م ؛

الاستهلاك س = 100 م 3 / ساعة ؛

μ \ u003d 653.3 10 -6 باسكال ث (وفقًا للجدول عند T \ u003d 40 درجة مئوية) ؛

ρ \ u003d 992.2 كجم / م 3 (وفقًا للجدول عند T \ u003d 40 درجة مئوية).

حل المشكلة:

يتم تحديد نظام تدفق تدفق الناقل من خلال قيمة رقم رينولدز (Re). لحساب Re ، نحدد سرعة تدفق السائل في الأنبوب (W) باستخدام معادلة التدفق:

W \ u003d Q 4 / (π d²) \ u003d \ u003d 0.57 م / ث

يتم تحديد قيمة رقم رينولدز بالصيغة:

إعادة \ u003d (ρ W د) / μ \ u003d (992.2 0.57 0.25) / (653.3 10 -6) \ u003d 216422

القيمة الحرجة للمعيار Re kr وفقًا للبيانات المرجعية هي 4000. القيمة التي تم الحصول عليها لـ Re أكبر من القيمة الحرجة المشار إليها ، والتي تشير إلى الطبيعة المضطربة لتدفق السوائل في ظل ظروف معينة.

إجابه: نظام تدفق المياه مضطرب.

العمل باستخدام الآلة الحاسبة بسيط - أدخل البيانات واحصل على النتيجة. لكن في بعض الأحيان لا يكون هذا كافيًا - لا يمكن إجراء حساب دقيق لقطر الأنبوب إلا من خلال الحساب اليدوي باستخدام الصيغ والمعاملات المحددة بشكل صحيح. كيف تحسب قطر الأنبوب حسب تدفق الماء؟ كيف تحدد حجم خط الغاز؟

عند حساب قطر الأنبوب المطلوب ، غالبًا ما يستخدم المهندسون المحترفون برامج خاصة يمكنها حساب وإعطاء نتيجة دقيقة باستخدام المعلمات المعروفة. يصعب على البنّاء الهواة إجراء الحساب بمفرده لتنظيم إمدادات المياه والتدفئة وأنظمة التغويز. لذلك ، في أغلب الأحيان ، عند بناء أو إعادة بناء منزل خاص ، يتم استخدام أحجام الأنابيب الموصى بها. ولكن لا يمكن دائمًا أن تأخذ النصائح القياسية في الاعتبار جميع الفروق الدقيقة في البناء الفردي ، لذلك تحتاج إلى إجراء حساب هيدروليكي يدويًا من أجل اختيار قطر الأنبوب المناسب للتدفئة وإمدادات المياه.

حساب قطر الأنبوب لتزويد المياه والتدفئة

المعيار الرئيسي لاختيار أنبوب التسخين هو قطره. من هذا المؤشر يعتمد على مدى فعالية تدفئة المنزل ، وعمر النظام ككل. مع وجود قطر صغير في الخطوط ، يمكن أن يحدث ضغط متزايد ، مما يؤدي إلى حدوث تسرب ، وزيادة الضغط على الأنابيب والمعادن ، مما يؤدي إلى مشاكل وإصلاحات لا نهاية لها. مع القطر الكبير ، سوف يميل نقل الحرارة لنظام التسخين إلى الصفر ، وسوف يتدفق الماء البارد ببساطة من الصنبور.

سعة الأنابيب

يؤثر قطر الأنبوب بشكل مباشر على معدل نقل النظام ، أي في هذه الحالة ، تكون كمية الماء أو المبرد الذي يمر عبر القسم لكل وحدة زمنية مهمة. كلما زاد عدد الدورات (الحركات) في النظام لفترة زمنية معينة ، زادت كفاءة التسخين. بالنسبة لأنابيب الإمداد بالمياه ، يؤثر القطر على ضغط الماء الأولي - الحجم المناسب سيحافظ فقط على الضغط ، وسيؤدي الحجم الكبير إلى تقليله.

وفقًا للقطر ، يتم تحديد مخطط السباكة والتدفئة ، ويتم تحديد عدد المشعات وتقطيعها ، والطول الأمثل للأنابيب.

نظرًا لأن إنتاجية الأنبوب عامل أساسي عند الاختيار ، يجب أن تقرر ما يؤثر بدوره على نفاذية الماء في الخط.

العوامل المؤثرة على سالكية الطريق السريع:

1. ضغط الماء أو المبرد.
2. القطر الداخلي (قسم) الأنبوب.
3. الطول الإجمالي للنظام.
4. مواد خط الأنابيب.
5. سمك جدار الأنبوب.

في النظام القديم ، تتفاقم صلاحية الأنبوب بسبب ترسبات الجير والطمي وتأثيرات التآكل (على المنتجات المعدنية). كل هذا معًا يقلل من كمية المياه التي تمر عبر القسم بمرور الوقت ، أي أن الخطوط المستخدمة تعمل بشكل أسوأ من الخطوط الجديدة.

يشار إلى أن هذا المؤشر لا يتغير بالنسبة لأنابيب البوليمر - فالبلاستيك أقل بكثير من المعدن ، مما يسمح للخبث بالتراكم على الجدران. لذلك ، يظل معدل نقل الأنابيب البلاستيكية كما هو في يوم تثبيتها.

حساب قطر الأنبوب عن طريق تدفق المياه

تحديد الكمية المناسبة من الماء

لتحديد قطر الأنبوب من خلال معدل تدفق السائل المار ، ستحتاج إلى قيم الاستهلاك الحقيقي للمياه ، مع مراعاة جميع تركيبات السباكة: حوض الاستحمام ، صنبور المطبخ ، الغسالة ، المرحاض. يتم حساب كل قسم فردي من نظام إمداد المياه وفقًا للصيغة:

qc = 5 × q0 × α ، لتر / ثانية

حيث qc هي قيمة المياه التي يستهلكها كل جهاز ؛

q0 هي قيمة طبيعية ، يتم تحديدها بواسطة SNiP. نحن نقبل الحمام - 0.25 ، لحنفية المطبخ 0.12 ، لوعاء المرحاض -0.1 ؛

أ هو معامل يأخذ في الاعتبار إمكانية التشغيل المتزامن لتركيبات السباكة في الغرفة. يعتمد على قيمة الاحتمال وعدد المستهلكين.

في أقسام الطريق السريع حيث يتم الجمع بين تدفق المياه للمطبخ والحمام والمرحاض والحمام وما إلى ذلك ، تتم إضافة قيمة الاحتمال إلى الصيغة. أي إمكانية التشغيل المتزامن لحنفية المطبخ وحنفية الحمام ووعاء المرحاض والأجهزة الأخرى.

يتم تحديد الاحتمال بواسطة الصيغة:

Р = qhr µ × u / q0 × 3600 × N ،

حيث N هو عدد مستهلكي المياه (الأجهزة) ؛

qhr µ هو الحد الأقصى لاستهلاك المياه بالساعة والذي يمكن تناوله وفقًا لـ SNiP. اخترنا الماء البارد qhr µ = 5.6 l / s ، التدفق الإجمالي 15.6 l / s ؛

u هو عدد الأشخاص الذين يستخدمون السباكة.

مثال على حساب استهلاك المياه:

يحتوي المنزل المكون من طابقين على حمام واحد ومطبخ مع غسالة وغسالة صحون ودش ومرحاض واحد. تسكن أسرة مكونة من 5 أفراد في المنزل. خوارزمية الحساب:

1. نحسب الاحتمال P = 5.6 × 5 / 0.25 × 3600 × 6 = 0.00518.
2. ثم سيكون تدفق المياه للحمام qc = 5 × 0.25 × 0.00518 = 0.006475 لتر / ثانية.
3. للمطبخ qc = 5 × 0.12 × 0.00518 = 0.0031 لتر / ثانية.
4. بالنسبة للمرحاض ، qc = 5 × 0.1 × 0.00518 = 0.00259 لتر / ثانية.

نحسب قطر الأنبوب

هناك اعتماد مباشر للقطر على حجم السائل المتدفق ، والذي يتم التعبير عنه بالصيغة:

حيث Q هو استهلاك المياه ، م 3 / ث ؛

د - قطر خط الأنابيب ، م ؛

ث هي سرعة التدفق ، م / ث.

من خلال تحويل الصيغة ، يمكننا تحديد قيمة قطر خط الأنابيب ، والتي تتوافق مع حجم المياه المستهلكة:

يوليا بيتريشينكو ، خبيرة

د = √ (4Q / πw) ، م

يمكن أخذ معدل تدفق الماء من الجدول 2. هناك طريقة أكثر تعقيدًا لحساب معدل التدفق - مع الأخذ في الاعتبار الخسائر ومعامل الاحتكاك الهيدروليكي. هذا حساب ضخم إلى حد ما ، لكنه في النهاية يسمح لك بالحصول على القيمة الدقيقة ، على عكس الطريقة الجدولية.

مثال: احسب قطر أنبوب الحمام والمطبخ والمرحاض ، بناءً على معدلات تدفق المياه التي تم الحصول عليها. نختار من الجدول 2 قيمة معدل تدفق المياه في ضغط الماء - 3 م / ث.