Калкулатор за изчисляване на налягането на водата във водопровода. Независимо хидравлично изчисление на тръбопровода

В този раздел ще приложим закона за запазване на енергията към движението на течност или газ през тръби. Движението на течност през тръбите често се среща в технологиите и ежедневието. Водопроводите доставят вода в града до къщите, до местата на нейното потребление. В машините тръбите доставят масло за смазване, гориво за двигатели и др. Движението на течността през тръбите често се среща в природата. Достатъчно е да се каже, че кръвообращението на животните и хората е притока на кръв през тръбички - кръвоносни съдове. До известна степен водният поток в реките също е вид поток на течност през тръбите. Коритото на реката е вид тръба за течаща вода.

Както знаете, неподвижна течност в съд, съгласно закона на Паскал, предава външно налягане във всички посоки и до всички точки на обема без промяна. Въпреки това, когато течност протича без триене през тръба, чиято площ на напречното сечение е различна в различните части, налягането не е еднакво по дължината на тръбата. Нека разберем защо налягането в движеща се течност зависи от площта на напречното сечение на тръбата. Но първо, нека се запознаем с една важна характеристика на всеки поток на течност.

Да приемем, че течността тече през хоризонтално разположена тръба, чийто сечение е различно на различни места, например през тръба, част от която е показана на фигура 207.

Ако мислено начертаем няколко участъка по тръбата, чиито площи са съответно равни, и измерим количеството течност, протичащо през всеки от тях за определен период от време, ще открием, че през всеки участък тече същото количество течност. Това означава, че цялата течност, която преминава през първата секция за едно и също време, преминава през третата секция за същото време, въпреки че е много по-малка по площ от първата. Ако това не беше така и, например, по-малко течност премина през секцията с площ за времето, отколкото през зоната, тогава излишната течност би трябвало да се натрупа някъде. Но течността запълва цялата тръба и няма къде да се натрупва.

Как може течност, която е изтекла през широк участък, да има време да "изстиска" през тесен едновременно? Очевидно за това при преминаване през тесни части на тръбата скоростта на движение трябва да бъде по-голяма и точно толкова пъти, колкото е по-малка площта на напречното сечение.

Наистина, нека разгледаме определен участък от движещ се течен стълб, съвпадащ в началния момент от време с един от участъците на тръбата (фиг. 208). През това време тази област ще се премести на разстояние, равно на къде е скоростта на потока на флуида. Обемът V на течността, протичаща през участъка на тръбата, е равен на произведението на площта на този участък и дължината

За единица време обемът на течността тече -

Обемът на флуида, протичащ за единица време през участъка на тръбата, е равен на произведението от площта на напречното сечение на тръбата и скоростта на потока.

Както току-що видяхме, този обем трябва да е еднакъв в различните участъци на тръбата. Следователно, колкото по-малко е напречното сечение на тръбата, толкова по-голяма е скоростта на движение.

Колко течност преминава през един участък от тръбата за определено време, същото количество трябва да премине за такава

по същото време през всеки друг раздел.

Освен това приемаме, че дадена маса течност винаги има един и същ обем, че не може да компресира и да намали обема си (течността се казва, че е несвиваема). Известно е например, че в тесните места на реката скоростта на водния поток е по-голяма, отколкото в широките. Ако обозначим скоростта на потока на флуида в секции по области, тогава можем да напишем:

От това може да се види, че когато течност преминава от тръбен участък с по-голямо напречно сечение към участък с по-малка площ на напречното сечение, скоростта на потока се увеличава, т.е. течността се движи с ускорение. А това според втория закон на Нютон означава, че върху течността действа сила. Каква е тази сила?

Тази сила може да бъде само разликата между силите на натиск в широките и тесните участъци на тръбата. По този начин, в широк участък от тръбата, налягането на флуида трябва да бъде по-голямо, отколкото в тесен участък от тръбата.

Същото следва и от закона за запазване на енергията. Всъщност, ако скоростта на течността се увеличи в тесните места на тръбата, тогава нейната кинетична енергия също се увеличава. И тъй като сме приели, че флуидът тече без триене, това увеличение на кинетичната енергия трябва да бъде компенсирано от намаляване на потенциалната енергия, тъй като общата енергия трябва да остане постоянна. Каква е потенциалната енергия тук? Ако тръбата е хоризонтална, тогава потенциалната енергия на взаимодействие със Земята във всички части на тръбата е една и съща и не може да се промени. Това означава, че остава само потенциалната енергия на еластичното взаимодействие. Силата на налягане, която кара течността да тече през тръбата, е еластичната сила на компресия на течността. Когато казваме, че течността е несвиваема, имаме предвид само, че тя не може да бъде компресирана толкова силно, че обемът й да се промени забележимо, но неизбежно се получава много малко компресиране, което причинява появата на еластични сили. Тези сили създават налягане на течността. Това е компресията на течността и намалява в тесните части на тръбата, компенсирайки увеличаването на скоростта. Следователно в тесни места на тръбите налягането на флуида трябва да бъде по-малко, отколкото в широки.

Това е законът, открит от петербургския академик Даниил Бернули:

Налягането на течащата течност е по-голямо в тези участъци от потока, в които скоростта на движението му е по-малка, и

напротив, в тези участъци, в които скоростта е по-голяма, налягането е по-малко.

Колкото и странно да изглежда, но когато течността "изстиска" през тесните участъци на тръбата, нейната компресия не се увеличава, а намалява. И опитът потвърждава това добре.

Ако тръбата, през която тече течността, е снабдена с отворени тръби, запоени в нея - манометри (фиг. 209), тогава ще бъде възможно да се наблюдава разпределението на налягането по тръбата. В тесни места на тръбата височината на колоната на течността в манометричната тръба е по-малка, отколкото в широките. Това означава, че на тези места има по-малко налягане. Колкото по-малко е напречното сечение на тръбата, толкова по-голям е дебитът в нея и толкова по-ниско е налягането. Очевидно е възможно да се избере такъв участък, в който налягането е равно на външното атмосферно налягане (тогава височината на нивото на течността в манометъра ще бъде равна на нула). И ако вземем още по-малко напречно сечение, тогава налягането на течността в него ще бъде по-малко от атмосферното.

Този поток течност може да се използва за изпомпване на въздух. На този принцип работи така наречената водоструйна помпа. Фигура 210 показва диаграма на такава помпа. Водна струя се пропуска през тръба А с тесен отвор в края. Налягането на водата в отвора на тръбата е по-малко от атмосферното налягане. Така

газ от евакуирания обем през тръба В се изтегля до края на тръба А и се отстранява заедно с вода.

Всичко казано за движението на течността през тръбите важи и за движението на газ. Ако дебитът на газа не е твърде висок и газът не е достатъчно компресиран, за да промени обема си, и ако в допълнение триенето се пренебрегне, тогава законът на Бернули е валиден и за газовите потоци. В тесните части на тръбите, където газът се движи по-бързо, налягането му е по-малко, отколкото в широките части, и може да стане по-малко от атмосферното налягане. В някои случаи това дори не изисква тръби.

Можете да направите прост експеримент. Ако духате върху лист хартия по повърхността му, както е показано на фигура 211, можете да видите, че хартията ще се издигне. Това се дължи на намаляването на налягането във въздушния поток над хартията.

Същото явление се случва по време на полет на самолет. Насрещащият въздушен поток преминава в изпъкналата горна повърхност на крилото на летящ самолет и поради това настъпва намаляване на налягането. Налягането над крилото е по-малко от налягането под крилото. Ето защо възниква подемната сила на крилото.

Упражнение 62

1. Допустимата скорост на потока на маслото през тръбите е 2 м/сек. Какъв обем масло преминава през тръба с диаметър 1 m за 1 час?

2. Измерете количеството вода, изтичащо от крана за определено време. Определете скоростта на водния поток, като измерите диаметъра на тръбата пред кранчето.

3. Какъв трябва да бъде диаметърът на тръбопровода, през който трябва да тече водата на час? Допустима скорост на водния поток 2,5 м/сек.

Тръбопроводите за транспортиране на различни течности са неразделна част от агрегатите и инсталациите, в които се извършват работни процеси, свързани с различни области на приложение. При избора на тръби и тръбопроводна конфигурация от голямо значение е цената както на самите тръби, така и на тръбопроводните фитинги. Крайната цена за изпомпване на средата през тръбопровода до голяма степен се определя от размера на тръбите (диаметър и дължина). Изчисляването на тези стойности се извършва с помощта на специално разработени формули, специфични за определени видове операции.

Тръбата е кух цилиндър, изработен от метал, дърво или друг материал, използван за транспортиране на течни, газообразни и гранулирани среди. Транспортираната среда може да бъде вода, природен газ, пара, нефтопродукти и др. Тръбите се използват навсякъде, от различни индустрии до битови приложения.

За производството на тръби могат да се използват различни материали, като стомана, чугун, мед, цимент, пластмаси като ABS, поливинилхлорид, хлориран поливинилхлорид, полибутен, полиетилен и др.

Основните индикатори за размери на тръбата са нейният диаметър (външен, вътрешен и т.н.) и дебелина на стената, които се измерват в милиметри или инчове. Използва се и такава стойност като номинален диаметър или номинален отвор - номиналната стойност на вътрешния диаметър на тръбата, измерена също в милиметри (посочени с Du) или инчове (показани с DN). Номиналните диаметри са стандартизирани и са основен критерий за избор на тръби и фитинги.

Съответствие на номиналните стойности на отвора в mm и инчове:

Тръба с кръгло напречно сечение е предпочитана пред други геометрични сечения поради редица причини:

• Кръгът има минимално съотношение на периметъра към площта и когато се прилага към тръба, това означава, че при еднаква производителност потреблението на материал на кръглите тръби ще бъде минимално в сравнение с тръби с различна форма. Това предполага и минималните възможни разходи за изолация и защитно покритие;
• Кръглото напречно сечение е най-изгодно за движението на течна или газообразна среда от хидродинамична гледна точка. Също така, поради минималната възможна вътрешна площ на тръбата на единица от нейната дължина, триенето между транспортираната среда и тръбата е сведено до минимум.
• Кръглата форма е най-устойчива на вътрешни и външни натиск;
• Процесът на производство на кръгли тръби е доста прост и лесен за изпълнение.

Тръбите могат да се различават значително по диаметър и конфигурация в зависимост от предназначението и приложението. По този начин главните тръбопроводи за преместване на вода или нефтопродукти могат да достигнат почти половин метър в диаметър с доста проста конфигурация, а нагревателните намотки, които също са тръби, имат сложна форма с много завои с малък диаметър.

Невъзможно е да си представим нито една индустрия без мрежа от тръбопроводи. Изчисляването на всяка такава мрежа включва избор на тръбен материал, изготвяне на спецификация, която изброява данни за дебелината, размера на тръбата, маршрута и т.н. Суровините, междинните продукти и/или готовите продукти преминават през производствените етапи, като се движат между различни апарати и инсталации, които са свързани с тръбопроводи и фитинги. Правилното изчисляване, избор и монтаж на тръбопроводната система е необходимо за надеждното изпълнение на целия процес, осигуряване на безопасен трансфер на среда, както и за уплътняване на системата и предотвратяване на изтичане на изпомпваното вещество в атмосферата.

Няма единна формула и правило, които могат да се използват за избор на тръбопровод за всяко възможно приложение и работна среда. Във всяка отделна област на приложение на тръбопроводи има редица фактори, които трябва да се вземат предвид и могат да окажат значително влияние върху изискванията към тръбопровода. Така например, когато се работи с утайка, голям тръбопровод не само ще увеличи цената на инсталацията, но и ще създаде оперативни трудности.

Обикновено тръбите се избират след оптимизиране на материалните и експлоатационните разходи. Колкото по-голям е диаметърът на тръбопровода, т.е. колкото по-висока е първоначалната инвестиция, толкова по-нисък ще бъде спадът на налягането и съответно по-ниски експлоатационни разходи. Обратно, малкият размер на тръбопровода ще намали първичните разходи за самите тръби и тръбните фитинги, но увеличаването на скоростта ще доведе до увеличаване на загубите, което ще доведе до необходимостта от изразходване на допълнителна енергия за изпомпване на средата. Ограниченията на скоростта, фиксирани за различни приложения, се основават на оптимални условия на проектиране. Размерът на тръбопроводите се изчислява с помощта на тези стандарти, като се вземат предвид областите на приложение.

Проектиране на тръбопровод

При проектирането на тръбопроводи се вземат за основа следните основни конструктивни параметри:

• необходима производителност;
• входна и изходна точка на тръбопровода;
• среден състав, включително вискозитет и специфично тегло;
• топографски условия на трасето на тръбопровода;
• максимално допустимо работно налягане;
• хидравлично изчисление;
• диаметър на тръбопровода, дебелина на стената, граница на провлачане на опън на материала на стената;
• брой помпени станции, разстояние между тях и консумация на електроенергия.

Надеждност на тръбопровода

Надеждността при проектирането на тръбопроводите се осигурява от спазването на правилните стандарти за проектиране. Също така обучението на персонала е ключов фактор за осигуряване на дълъг експлоатационен живот на тръбопровода и неговата херметичност и надеждност. Непрекъснат или периодичен мониторинг на работата на тръбопровода може да се извършва чрез системи за наблюдение, отчитане, контрол, регулиране и автоматизация, персонални контролни устройства в производството и устройства за безопасност.

Допълнително покритие на тръбопровода

Устойчиво на корозия покритие се нанася върху външната страна на повечето тръби, за да се предотврати вредното въздействие на корозията от външната среда. В случай на изпомпване на корозивни среди може да се нанесе и защитно покритие върху вътрешната повърхност на тръбите. Преди въвеждане в експлоатация всички нови тръби, предназначени за транспорт на опасни течности, се тестват за дефекти и течове.

Основни положения за изчисляване на потока в тръбопровода

Характерът на потока на средата в тръбопровода и при обтичане на препятствия може да се различава значително от течност до течност. Един от важните показатели е вискозитетът на средата, характеризиращ се с такъв параметър като коефициента на вискозитет. Ирландският инженер-физик Осбърн Рейнолдс провежда серия от експерименти през 1880 г., според резултатите от които успява да изведе безразмерна величина, характеризираща естеството на потока на вискозна течност, наречена критерий на Рейнолдс и обозначена с Re.

Re = (v L ρ)/μ

където:
ρ е плътността на течността;
v е скоростта на потока;
L е характерната дължина на елемента на потока;
μ - динамичен коефициент на вискозитет.

Тоест, критерият на Рейнолдс характеризира съотношението на силите на инерцията към силите на вискозното триене в потока на флуида. Промяната в стойността на този критерий отразява промяна в съотношението на тези видове сили, което от своя страна влияе върху естеството на флуидния поток. В тази връзка е обичайно да се разграничават три режима на потока в зависимост от стойността на критерия на Рейнолдс. В Re<2300 наблюдается так называемый ламинарный поток, при котором жидкость движется тонкими слоями, почти не смешивающимися друг с другом, при этом наблюдается постепенное увеличение скорости потока по направлению от стенок трубы к ее центру. Дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к дестабилизации такой структуры потока, и значениям 23004000 се наблюдава стабилен режим, характеризиращ се със случайна промяна в скоростта и посоката на потока във всяка отделна точка, което като цяло дава изравняване на дебитите в целия обем. Такъв режим се нарича турбулентен. Числото на Рейнолдс зависи от напора, подаван от помпата, вискозитета на средата при работна температура и размера и формата на тръбата, през която преминава потокът.

Профил на скоростта в потока
ламинарен поток	преходен режим	турбулентен режим
Естеството на потока
ламинарен поток	преходен режим	турбулентен режим

Критерият на Рейнолдс е критерий за сходство за потока на вискозна течност. Тоест, с негова помощ е възможно да се симулира реален процес в намален размер, удобен за изучаване. Това е изключително важно, тъй като често е изключително трудно, а понякога дори невъзможно да се изследва естеството на флуидните потоци в реални устройства поради големия им размер.

Изчисляване на тръбопровод. Изчисляване на диаметъра на тръбопровода

Ако тръбопроводът не е топлоизолиран, тоест възможен е топлообмен между транспортирания и околната среда, тогава естеството на потока в него може да се промени дори при постоянна скорост (скорост на потока). Това е възможно, ако изпомпваната среда има достатъчно висока температура на входа и тече в турбулентен режим. По дължината на тръбата температурата на транспортираната среда ще падне поради топлинни загуби в околната среда, което може да доведе до промяна на режима на потока към ламинарен или преходен. Температурата, при която настъпва промяната на режима, се нарича критична температура. Стойността на вискозитета на течността директно зависи от температурата, следователно за такива случаи се използва такъв параметър като критичен вискозитет, който съответства на точката на промяна в режима на потока при критичната стойност на критерия на Рейнолдс:

v cr = (v D)/Re cr = (4 Q)/(π D Re cr)

където:
ν kr - критичен кинематичен вискозитет;
Re cr - критична стойност на критерия на Рейнолдс;
D - диаметър на тръбата;
v е скоростта на потока;
Q - разход.

Друг важен фактор е триенето, което възниква между стените на тръбата и движещия се поток. В този случай коефициентът на триене до голяма степен зависи от грапавостта на стените на тръбата. Връзката между коефициента на триене, критерия на Рейнолдс и грапавостта се установява от диаграмата на Муди, която ви позволява да определите един от параметрите, като знаете другите два.

Формулата Colebrook-White се използва и за изчисляване на коефициента на триене за турбулентен поток. Въз основа на тази формула е възможно да се начертаят графики, чрез които се установява коефициентът на триене.

(√λ ) -1 = -2 log(2,51/(Re √λ ) + k/(3,71 d))

където:
k - коефициент на грапавост на тръбата;
λ е коефициентът на триене.

Има и други формули за приблизително изчисляване на загубите от триене по време на потока под налягане на течността в тръбите. Едно от най-често използваните уравнения в този случай е уравнението на Дарси-Вайсбах. Той се основава на емпирични данни и се използва главно при системно моделиране. Загубата от триене е функция от скоростта на флуида и съпротивлението на тръбата срещу движение на течността, изразено чрез стойността на грапавостта на стената на тръбата.

∆H = λ L/d v²/(2 g)

където:
ΔH - загуба на глава;
λ - коефициент на триене;
L е дължината на участъка на тръбата;
d - диаметър на тръбата;
v е скоростта на потока;
g е ускорението на свободно падане.

Загубата на налягане поради триене за водата се изчислява по формулата на Хейзън-Уилямс.

∆H = 11,23 L 1/C 1,85 Q 1,85 /D 4,87

където:
ΔH - загуба на глава;
L е дължината на участъка на тръбата;
C е коефициентът на грапавост на Haizen-Williams;
Q - потребление;
D - диаметър на тръбата.

налягане

Работното налягане на тръбопровода е най-високото свръхналягане, което осигурява определения режим на работа на тръбопровода. Решението за размера на тръбопровода и броя на помпените станции обикновено се взема въз основа на работното налягане на тръбите, помпения капацитет и разходите. Максималното и минималното налягане на тръбопровода, както и свойствата на работната среда определят разстоянието между помпените станции и необходимата мощност.

Номинално налягане PN - номинална стойност, съответстваща на максималното налягане на работната среда при 20 ° C, при което е възможна непрекъсната работа на тръбопровода с дадени размери.

С повишаване на температурата, товароносимостта на тръбата намалява, както и допустимото свръхналягане в резултат. Стойността pe,zul показва максималното налягане (g) в тръбопроводната система при повишаване на работната температура.

График на допустимото свръхналягане:

Изчисляване на спада на налягането в тръбопровода

Изчисляването на спада на налягането в тръбопровода се извършва по формулата:

∆p = λ L/d ρ/2 v²

където:
Δp - спад на налягането в тръбния участък;
L е дължината на участъка на тръбата;
λ - коефициент на триене;
d - диаметър на тръбата;
ρ е плътността на изпомпваната среда;
v е скоростта на потока.

Транспортируема медия

Най-често тръбите се използват за транспортиране на вода, но могат да се използват и за преместване на утайки, шлам, пара и др. В нефтената индустрия тръбопроводите се използват за изпомпване на широк спектър от въглеводороди и техните смеси, които се различават значително по химични и физични свойства. Суровият петрол може да се транспортира на по-дълги разстояния от земни находища или офшорни нефтени платформи до терминали, точки и рафинерии.

Тръбопроводите също предават:

• рафинирани петролни продукти като бензин, авиационно гориво, керосин, дизелово гориво, мазут и др.;
• нефтохимически суровини: бензол, стирен, пропилен и др.;
• ароматни въглеводороди: ксилен, толуен, кумол и др.;
• втечнени петролни горива като втечнен природен газ, втечнен нефтен газ, пропан (газове при стандартна температура и налягане, но втечнени под налягане);
• въглероден диоксид, течен амоняк (пренасят се като течности под налягане);
• битумът и вискозните горива са твърде вискозни, за да бъдат транспортирани по тръбопроводи, така че дестилатните фракции на нефта се използват за разреждане на тези суровини и се получава смес, която може да се транспортира по тръбопровод;
• водород (за къси разстояния).

Качеството на транспортираната среда

Физическите свойства и параметри на транспортираната среда до голяма степен определят конструктивните и работните параметри на тръбопровода. Специфичното тегло, свиваемостта, температурата, вискозитета, точката на изливане и налягането на парите са основните параметри на средата, които трябва да се вземат предвид.

Специфичното тегло на течността е нейното тегло на единица обем. Много газове се транспортират по тръбопроводи под повишено налягане и когато се достигне определено налягане, някои газове могат дори да претърпят втечняване. Следователно степента на компресия на средата е критичен параметър за проектиране на тръбопроводи и определяне на пропускателната способност.

Температурата има косвен и пряк ефект върху работата на тръбопровода. Това се изразява във факта, че течността увеличава обема си след повишаване на температурата, при условие че налягането остава постоянно. Понижаването на температурата също може да окаже влияние както върху производителността, така и върху цялостната ефективност на системата. Обикновено, когато температурата на течността се понижи, това е придружено от повишаване на нейния вискозитет, което създава допълнително съпротивление на триене по вътрешната стена на тръбата, което изисква повече енергия за изпомпване на същото количество течност. Много вискозните среди са чувствителни към температурни колебания. Вискозитетът е съпротивлението на средата срещу течливост и се измерва в сантистоки cSt. Вискозитетът определя не само избора на помпа, но и разстоянието между помпените станции.

Веднага щом температурата на средата падне под точката на изливане, работата на тръбопровода става невъзможна и се предприемат няколко опции за възобновяване на неговата работа:

• нагряване на средата или изолационните тръби за поддържане на работната температура на средата над нейната точка на изливане;
• промяна в химичния състав на средата преди да влезе в тръбопровода;
• разреждане на пренасяната среда с вода.

Видове главни тръби

Главните тръби се правят заварени или безшевни. Безшевните стоманени тръби се изработват без надлъжни заварки от стоманени профили с термична обработка за постигане на желания размер и свойства. Заварената тръба се произвежда чрез няколко производствени процеса. Тези два вида се различават един от друг по броя на надлъжните шевове в тръбата и вида на използваното заваръчно оборудване. Стоманената заварена тръба е най-често използваният тип в нефтохимическите приложения.

Всяка секция на тръбата е заварена заедно, за да образува тръбопровод. Също така в главните тръбопроводи, в зависимост от приложението, се използват тръби от фибростъкло, различни пластмаси, азбестоцимент и др.

За свързване на прави участъци от тръби, както и за преход между тръбопроводни секции с различни диаметри, се използват специално изработени свързващи елементи (колена, колена, порти).

коляно 90°	коляно 90°	преходен клон	разклоняване
коляно 180°	коляно 30°	адаптер	бакшиш

За монтажа на отделни части от тръбопроводи и фитинги се използват специални връзки.

заварени	фланцова	с резба	съединител

Топлинно разширение на тръбопровода

Когато тръбопроводът е под налягане, цялата му вътрешна повърхност е подложена на равномерно разпределено натоварване, което причинява надлъжни вътрешни сили в тръбата и допълнителни натоварвания върху крайните опори. Температурните колебания също влияят на тръбопровода, причинявайки промени в размерите на тръбите. Силите в фиксиран тръбопровод по време на температурни колебания могат да надхвърлят допустимата стойност и да доведат до прекомерно напрежение, което е опасно за здравината на тръбопровода, както в материала на тръбата, така и във фланцовите съединения. Колебанията в температурата на изпомпваната среда създават и температурно напрежение в тръбопровода, което може да се прехвърли към клапани, помпени станции и др. Това може да доведе до разхерметизиране на тръбопроводните съединения, повреда на клапани или други елементи.

Изчисляване на размерите на тръбопровода с температурни промени

Изчисляването на промяната в линейните размери на тръбопровода с промяна на температурата се извършва по формулата:

∆L = a L ∆t

a - коефициент на термично удължение, mm/(m°C) (виж таблицата по-долу);
L - дължина на тръбопровода (разстояние между фиксираните опори), m;
Δt - разлика между макс. и мин. температура на изпомпваната среда, °C.

Таблица за линейно разширение на тръби от различни материали

Посочените числа са средни за изброените материали и за изчисляване на тръбопроводи от други материали, данните от тази таблица не трябва да се вземат за основа. При изчисляване на тръбопровода се препоръчва да се използва коефициентът на линейно удължение, посочен от производителя на тръбата в придружаващата техническа спецификация или информационен лист.

Термичното удължаване на тръбопроводите се елиминира както чрез използване на специални компенсаторни секции на тръбопровода, така и чрез използване на компенсатори, които могат да се състоят от еластични или подвижни части.

Компенсационните секции се състоят от еластични прави части на тръбопровода, разположени перпендикулярно една на друга и закрепени с огъвания. При термично удължение увеличаването на едната част се компенсира от деформацията на огъването на другата част върху равнината или деформацията на огъване и усукване в пространството. Ако самият тръбопровод компенсира топлинното разширение, тогава това се нарича самокомпенсация.

Компенсацията се получава и поради еластични завои. Част от удължението се компенсира от еластичността на завоите, другата част се елиминира поради еластичните свойства на материала на секцията зад огъването. Компенсаторите се монтират там, където не е възможно да се използват компенсиращи секции или когато самокомпенсацията на тръбопровода е недостатъчна.

Според дизайна и принципа на действие, компенсаторите са четири вида: U-образни, лещни, вълнообразни, пълнител. На практика често се използват плоски компенсатори с L-, Z- или U-образна форма. При пространствените компенсатори те обикновено са 2 плоски взаимно перпендикулярни секции и имат едно общо рамо. Еластичните компенсатори се изработват от тръби или еластични дискове, или силфони.

Определяне на оптималния размер на диаметъра на тръбопровода

Оптималният диаметър на тръбопровода може да бъде намерен въз основа на технически и икономически изчисления. Размерите на тръбопровода, включително размерите и функционалността на различните компоненти, както и условията, при които тръбопроводът трябва да работи, определят транспортния капацитет на системата. По-големите тръби са подходящи за по-висок масов дебит, при условие че другите компоненти в системата са правилно подбрани и оразмерени за тези условия. Обикновено, колкото по-голяма е дължината на главната тръба между помпените станции, толкова по-голям е спадът на налягането в тръбопровода. Освен това промяната във физическите характеристики на изпомпваната среда (вискозитет и др.) също може да окаже голямо влияние върху налягането в линията.

Оптимален размер - Най-малкият подходящ размер на тръбата за конкретно приложение, който е рентабилен през целия живот на системата.

Формула за изчисляване на производителността на тръбата:

Q = (π d²)/4 v

Q е дебитът на изпомпваната течност;
d - диаметър на тръбопровода;
v е скоростта на потока.

На практика за изчисляване на оптималния диаметър на тръбопровода се използват стойностите на оптималните скорости на изпомпваната среда, взети от референтни материали, съставени въз основа на експериментални данни:

Изпомпвана среда		Диапазон от оптимални скорости в тръбопровода, m/s
Течности	Гравитационно движение:
	Вискозни течности	0,1 - 0,5
	Течности с нисък вискозитет	0,5 - 1
	Изпомпване:
	смукателна страна	0,8 - 2
	Изпускателна страна	1,5 - 3
газове	Естествено сцепление	2 - 4
	Малък натиск	4 - 15
	Голям натиск	15 - 25
двойки	прегрята пара	30 - 50
	Наситена пара под налягане:
	Повече от 105 Ра	15 - 25
	(1 - 0,5) 105 Pa	20 - 40
	(0,5 - 0,2) 105 Pa	40 - 60
	(0,2 - 0,05) 105 Pa	60 - 75

От тук получаваме формулата за изчисляване на оптималния диаметър на тръбата:

d o = √((4 Q) / (π v o ))

Q - даден дебит на изпомпваната течност;
d - оптималният диаметър на тръбопровода;
v е оптималният дебит.

При високи дебити обикновено се използват тръби с по-малък диаметър, което означава по-ниски разходи за закупуване на тръбопровод, неговата поддръжка и монтажни работи (означени с K 1). С увеличаване на скоростта се увеличават загубите на налягане поради триене и локални съпротивления, което води до увеличаване на разходите за изпомпване на течност (означаваме K 2).

За тръбопроводи с големи диаметри разходите K 1 ще бъдат по-високи, а разходите по време на работа K 2 ще бъдат по-ниски. Ако добавим стойностите на K 1 и K 2 , получаваме общата минимална цена K и оптималния диаметър на тръбопровода. Разходите K 1 и K 2 в този случай са дадени в един и същи период от време.

Изчисляване (формула) на капиталовите разходи за тръбопровода

K1 = (m C M K M)/n

m е масата на тръбопровода, t;
C M - цена на 1 тон, rub/t;
K M - коефициент, който увеличава разходите за монтажни работи, например 1,8;
n - експлоатационен живот, години.

Посочените експлоатационни разходи, свързани с консумацията на енергия:

K 2 \u003d 24 N n дни C E триене / година

N - мощност, kW;
n DN - брой работни дни в годината;
C E - разходи за kWh енергия, rub/kW*h.

Формули за определяне на размера на тръбопровода

Пример за общи формули за определяне на размера на тръбите, без да се вземат предвид възможни допълнителни фактори като ерозия, суспендирани твърди частици и др.:

име	Уравнението	Възможни ограничения
Потокът на течност и газ под налягане
Загуба на фрикционна глава Дарси-Вайсбах	d = 12 [(0,0311 f L Q 2)/(h f)] 0,2	Q - обемен дебит, gal/min; d е вътрешният диаметър на тръбата; hf - загуба на главата при триене; L е дължината на тръбопровода, фута; f е коефициентът на триене; V е скоростта на потока.
Уравнение за общия поток на флуида	d = 0,64 √(Q/V)	Q - обемен поток, gpm
Размер на смукателния тръбопровод на помпата за ограничаване на загубата на напор от триене	d = √(0,0744 Q)	Q - обемен поток, gpm
Уравнение за общия газов поток	d = 0,29 √((Q T)/(P V))	Q - обемен поток, ft³/min Т - температура, К P - налягане psi (abs); V - скорост
Гравитационен поток
Уравнение на Манинг за изчисляване на диаметъра на тръбата за максимален поток	d=0,375	Q - обемен поток; n - коефициент на грапавост; S - отклонение.
Числото на Фруд е съотношението на силата на инерцията и силата на гравитацията	Fr = V / √[(d/12) g]	g - ускорение при свободно падане; v - скорост на потока; L - дължина или диаметър на тръбата.
Пара и изпаряване
Уравнение за диаметъра на тръбата за пара	d = 1,75 √[(W v_g x) / V]	W - масов поток; Vg - специфичен обем наситена пара; x - качество на парата; V - скорост.

Оптимален дебит за различни тръбопроводни системи

Оптималният размер на тръбата се избира от условието за минимални разходи за изпомпване на средата през тръбопровода и цената на тръбите. Трябва обаче да се вземат предвид и ограниченията на скоростта. Понякога размерът на тръбопровода трябва да отговаря на изискванията на процеса. Също толкова често размерът на тръбопровода е свързан с спада на налягането. При предварителни проектни изчисления, където загубите на налягане не се вземат предвид, размерът на технологичния тръбопровод се определя от допустимата скорост.

Ако има промени в посоката на потока в тръбопровода, това води до значително увеличаване на локалните налягания върху повърхността, перпендикулярна на посоката на потока. Този вид увеличение е функция на скоростта на течността, плътността и първоначалното налягане. Тъй като скоростта е обратно пропорционална на диаметъра, високоскоростните течности изискват специално внимание при оразмеряването и конфигурирането на тръбопроводи. Оптималният размер на тръбата, например за сярна киселина, ограничава скоростта на средата до стойност, която предотвратява ерозията на стените в тръбните завои, като по този начин предотвратява повреда на структурата на тръбата.

Течен поток от гравитация

Изчисляването на размера на тръбопровода в случай на поток, движещ се чрез гравитация, е доста сложно. Характерът на движението с тази форма на поток в тръбата може да бъде еднофазен (пълна тръба) и двуфазен (частично пълнене). Двуфазен поток се образува, когато в тръбата присъстват както течност, така и газ.

В зависимост от съотношението течност и газ, както и техните скорости, режимът на двуфазния поток може да варира от мехурчета до диспергирани.

балонен поток (хоризонтален)	поток на снаряда (хоризонтален)	вълнов поток	разпръснат поток

Движещата сила за течността при движение чрез гравитация се осигурява от разликата във височините на началната и крайната точки, а предпоставката е разположението на началната точка над крайната точка. С други думи, разликата във височината определя разликата в потенциалната енергия на течността в тези позиции. Този параметър се взема предвид и при избора на тръбопровод. В допълнение, величината на движещата сила се влияе от наляганията в началната и крайната точки. Увеличаването на спада на налягането води до увеличаване на дебита на флуида, което от своя страна позволява избора на тръбопровод с по-малък диаметър и обратно.

В случай, че крайната точка е свързана към система под налягане, като дестилационна колона, еквивалентното налягане трябва да се извади от наличната разлика във височината, за да се оцени действителното генерирано ефективно диференциално налягане. Също така, ако началната точка на тръбопровода ще бъде под вакуум, тогава неговият ефект върху общото диференциално налягане също трябва да се вземе предвид при избора на тръбопровод. Окончателният избор на тръбата се извършва с помощта на диференциално налягане, което взема предвид всички горепосочени фактори и не се основава единствено на разликата във височината между началната и крайната точки.

поток гореща течност

В технологичните инсталации обикновено се срещат различни проблеми при работа с гореща или кипяща среда. Основната причина е изпаряването на част от потока гореща течност, тоест фазовата трансформация на течността в пара вътре в тръбопровода или оборудването. Типичен пример е феноменът на кавитация на центробежна помпа, придружен от точково кипене на течност, последвано от образуване на парни мехурчета (парна кавитация) или отделяне на разтворени газове в мехурчета (газова кавитация).

По-големият тръбопровод е предпочитан поради намаления дебит в сравнение с тръбопроводите с по-малък диаметър при постоянен дебит, което води до по-висок NPSH на смукателния тръбопровод на помпата. Точки на внезапна промяна в посоката на потока или намаляване на размера на тръбопровода също могат да причинят кавитация поради загуба на налягане. Получената газово-парна смес създава пречка за преминаването на потока и може да причини повреда на тръбопровода, което прави явлението кавитация изключително нежелателно по време на работа на тръбопровода.

Байпасен тръбопровод за оборудване/инструменти

Оборудването и устройствата, особено тези, които могат да създадат значителни спадове на налягането, тоест топлообменници, управляващи клапани и др., са оборудвани с байпасни тръбопроводи (за да могат да не прекъсват процеса дори по време на поддръжка). Такива тръбопроводи обикновено имат 2 спирателни вентила, монтирани в съответствие с инсталацията, и клапан за регулиране на потока успоредно на тази инсталация.

При нормална работа флуидният поток, преминаващ през основните компоненти на апарата, изпитва допълнителен спад на налягането. В съответствие с това се изчислява изходното налягане за него, създадено от свързаното оборудване, като центробежна помпа. Помпата се избира въз основа на общия спад на налягането в инсталацията. По време на движение през байпасния тръбопровод този допълнителен спад на налягането липсва, докато работещата помпа изпомпва потока със същата сила, според нейните работни характеристики. За да се избегнат разлики в характеристиките на потока между апарата и байпасната линия, се препоръчва да се използва по-малък байпасен тръбопровод с контролен клапан, за да се създаде налягане, еквивалентно на главната инсталация.

Линия за вземане на проби

Обикновено се взема проба от малко количество течност за анализ, за ​​да се определи нейният състав. Вземането на проби може да се извърши на всеки етап от процеса, за да се определи състава на суровина, междинен продукт, краен продукт или просто транспортирано вещество като отпадна вода, течност за пренос на топлина и др. Размерът на участъка от тръбопровода, от който се извършва вземането на проби, обикновено зависи от вида на анализираната течност и местоположението на точката за вземане на проби.

Например, за газове под повишено налягане, малки тръбопроводи с клапани са достатъчни за вземане на необходимия брой проби. Увеличаването на диаметъра на линията за вземане на проби ще намали дела на средата, взета за анализ, но такова вземане на проби става по-трудно за контролиране. В същото време малка линия за вземане на проби не е подходяща за анализ на различни суспензии, в които твърдите частици могат да запушат пътя на потока. По този начин размерът на линията за вземане на проби за анализ на суспензии е силно зависим от размера на твърдите частици и характеристиките на средата. Подобни заключения се отнасят и за вискозните течности.

Оразмеряването на линията за вземане на проби обикновено отчита:

• характеристики на течността, предназначена за избор;
• загуба на работна среда по време на селекция;
• изисквания за безопасност при избора;
• лекота на работа;
• местоположение на точката за избор.

циркулация на охлаждащата течност

За тръбопроводи с циркулираща охлаждаща течност се предпочитат високи скорости. Това се дължи главно на факта, че охлаждащата течност в охладителната кула е изложена на слънчева светлина, което създава условия за образуване на слой, съдържащ водорасли. Част от този обем, съдържащ водорасли, влиза в циркулиращата охлаждаща течност. При ниски скорости на потока водораслите започват да растат в тръбопровода и след известно време създават трудности за циркулацията на охлаждащата течност или нейното преминаване към топлообменника. В този случай се препоръчва висока скорост на циркулация, за да се избегне образуването на запушвания от водорасли в тръбопровода. Обикновено използването на охлаждаща течност с висока циркулация се среща в химическата промишленост, която изисква големи тръбопроводи и дължини за осигуряване на мощност на различни топлообменници.

Преливане на резервоара

Резервоарите са оборудвани с преливни тръби поради следните причини:

• избягване на загуба на течност (излишната течност навлиза в друг резервоар, вместо да се излива от оригиналния резервоар);
• предотвратяване на изтичане на нежелани течности извън резервоара;
• поддържане на нивото на течността в резервоарите.

Във всички горепосочени случаи преливните тръби са проектирани за максимално допустим поток на течността, влизаща в резервоара, независимо от скоростта на потока на напускащата течност. Други принципи на тръбопроводите са подобни на гравитационните тръбопроводи, т.е. според наличната вертикална височина между началната и крайната точки на преливния тръбопровод.

Най-високата точка на преливната тръба, която е и нейната начална точка, е при връзката с резервоара (преливна тръба на резервоара) обикновено близо до самия връх, а най-ниската крайна точка може да бъде близо до дренажния улей близо до земята. Линията за преливане обаче може да завърши и на по-висока височина. В този случай наличната диференциална глава ще бъде по-ниска.

Поток на утайка

В случай на добив, рудата обикновено се добива в труднодостъпни райони. На такива места по правило няма железопътна или пътна връзка. За такива ситуации хидравличното транспортиране на среда с твърди частици се счита за най-подходящо, включително в случай на разположение на минни инсталации на достатъчно разстояние. Тръбопроводите за суспензия се използват в различни промишлени области за транспортиране на натрошени твърди вещества заедно с течности. Такива тръбопроводи се оказаха най-рентабилните в сравнение с други методи за транспортиране на твърди среди в големи обеми. В допълнение, техните предимства включват достатъчна безопасност поради липсата на няколко вида транспорт и екологичност.

Суспензиите и смесите от суспендирани твърди вещества в течности се съхраняват в състояние на периодично смесване, за да се поддържа еднородност. В противен случай възниква процес на разделяне, при който суспендираните частици, в зависимост от техните физични свойства, изплуват на повърхността на течността или се утаяват на дъното. Разбъркването се осигурява от оборудване като резервоар за разбъркване, докато в тръбопроводите това се постига чрез поддържане на условия на турбулентен поток.

Намаляването на скоростта на потока при транспортиране на частици, суспендирани в течност, не е желателно, тъй като процесът на разделяне на фазите може да започне в потока. Това може да доведе до запушване на тръбопровода и промяна в концентрацията на транспортираните твърди вещества в потока. Интензивното смесване в обема на потока се насърчава от режима на турбулентния поток.

От друга страна, прекомерното намаляване на размера на тръбопровода също често води до запушване. Следователно изборът на размер на тръбопровода е важна и отговорна стъпка, която изисква предварителен анализ и изчисления. Всеки случай трябва да се разглежда индивидуално, тъй като различните суспензии се държат различно при различни скорости на флуида.

Ремонт на тръбопровод

По време на работа на тръбопровода в него могат да възникнат различни видове течове, които изискват незабавно отстраняване, за да се поддържа работата на системата. Ремонтът на главния тръбопровод може да се извърши по няколко начина. Това може да бъде колкото подмяна на цял сегмент от тръба или малка част, която тече, или закърпване на съществуваща тръба. Но преди да изберете какъвто и да е метод за ремонт, е необходимо да се проведе задълбочено проучване на причината за теча. В някои случаи може да се наложи не само ремонт, но и промяна на маршрута на тръбата, за да се предотврати повторното й повреждане.

Първият етап от ремонтните дейности е да се определи местоположението на тръбната секция, изискваща намеса. Освен това, в зависимост от вида на тръбопровода, се определя списък на необходимото оборудване и мерки, необходими за отстраняване на теча, и се събират необходимите документи и разрешителни, ако тръбната част, която ще се ремонтира, се намира на територията на друг собственик. Тъй като повечето тръби са разположени под земята, може да се наложи извличане на част от тръбата. След това покритието на тръбопровода се проверява за общо състояние, след което част от покритието се отстранява за ремонтни работи директно с тръбата. След ремонт могат да се извършват различни дейности по проверка: ултразвуково тестване, детекция на дефекти в цвят, откриване на дефекти с магнитни частици и др.

Докато някои ремонти изискват тръбопроводът да бъде спрян напълно, често само временно спиране е достатъчно, за да се изолира ремонтираната зона или да се подготви байпас. Въпреки това, в повечето случаи ремонтните дейности се извършват с пълно спиране на тръбопровода. Изолирането на участък от тръбопровода може да се извърши с помощта на тапи или спирателни вентили. След това инсталирайте необходимото оборудване и извършете директен ремонт. Ремонтните дейности се извършват върху повредената зона, освободена от средата и без натиск. В края на ремонта щепселите се отварят и целостта на тръбопровода се възстановява.

Във всяка модерна къща едно от основните условия за комфорт е течащата вода. А с навлизането на нова технология, която изисква свързване към водопровода, ролята му в къщата стана изключително важна. Много хора вече не си представят как е възможно без пералня, бойлер, съдомиялна и т.н. Но всяко от тези устройства за правилна работа изисква определено налягане на водата, идваща от водоснабдяването. И сега човек, който реши да инсталира ново водоснабдяване у дома, си спомня как да изчисли налягането в тръбата, така че всички водопроводни инсталации да работят перфектно.

Изискванията на съвременните ВиК

Съвременната водопроводна инсталация трябва да отговаря на всички характеристики и изисквания. На изхода на чешмата водата трябва да тече плавно, без дръпване. Следователно не трябва да има спадове на налягането в системата при анализ на водата. Водата, която тече през тръбите, не трябва да създава шум, да има въздушни примеси и други външни натрупвания, които влияят неблагоприятно върху керамичните кранове и други водопроводни инсталации. За да се избегнат тези неприятни инциденти, налягането на водата в тръбата не трябва да пада под минимума при анализ на водата.

Съвет! Минималното налягане на водоснабдяването трябва да бъде 1,5 атмосфери. За да се гарантира, че има достатъчно налягане за работа на съдомиялната и пералната машина.

Необходимо е да се вземе предвид още една важна характеристика на водоснабдителната система, свързана с потреблението на вода. Във всеки жилищен район има повече от една точка за анализ на водата. Въз основа на това изчислението на водоснабдителната система е задължено да задоволи напълно нуждите от вода на всички водопроводни устройства, докато са включени. Този параметър се постига не само от налягането, но и от обема на входящата вода, през която може да премине тръба от определен участък. Казано по-просто, преди монтажа е необходимо да се извърши известно хидравлично изчисление на водоснабдяването, като се вземе предвид налягането и водния поток.

Преди изчислението, нека разгледаме по-отблизо две такива понятия като поток и налягане, за да разберем тяхната същност.

налягане

Както знаем, в миналото централното водоснабдяване е било свързано с водонапорната кула. Тази кула генерира налягане във водопроводната мрежа. Единицата за налягане е атмосферата. Освен това налягането не зависи от размера на резервоара, разположен в горната част на кулата, а само от височината.

Съвет! Ако водата се излее в тръба с височина десет метра, тогава тя ще създаде налягане в най-ниската точка - 1 атмосфера.

Налягането е равно на метри. Една атмосфера се равнява на 10 метра вода. Помислете за пример с пететажна сграда. Височината на къщата е 15 м. Следователно височината на един етаж е 3 метра. Петнадесетметрова кула ще създаде налягане от 1,5 атмосфери на приземния етаж. Нека изчислим налягането на втория етаж: 15-3=12 метра воден стълб или 1,2 атмосфери. След като направихме предстоящото изчисление, ще забележим, че няма да има налягане на водата на 5-ия етаж. Така че, за да осигурите вода на петия етаж, трябва да построите кула повече от 15 метра. Ами ако това е например 25-етажна сграда? Никой няма да строи такива кули. Помпите се използват в съвременните водопроводи.

Нека изчислим налягането на изхода на дълбоката помпа. Има дълбока помпа, която вдига вода с 30 метра воден стълб. Това означава, че генерира налягане - 3 атмосфери на изхода си. В края на потапянето на помпата в кладенеца с 10 метра тя ще създаде налягане на нивото на земята - 2 атмосфери или 20 метра воден стълб.

Консумация

Помислете за следващия фактор - консумацията на вода. Зависи от налягането и колкото по-високо е то, толкова по-бързо ще се движи водата през тръбите. С други думи, ще има повече разходи. Но работата е там, че напречното сечение на тръбата, през която се движи, влияе върху скоростта на водата. И ако намалите напречното сечение на тръбата, тогава водоустойчивостта ще се увеличи. Следователно, неговото количество на изхода на тръбата ще намалее през същия период от време.

В производството, по време на изграждането на водопроводи, се изготвят проекти, в които хидравличното изчисление на водоснабдителната система се изчислява според уравнението на Бернули:

Където h 1-2 - показва загубата на налягане на изхода, след преодоляване на съпротивлението в целия участък на водоснабдяването.

Изчисляваме ВиК за дома

Но това са, както се казва, сложни изчисления. За домашни водопроводи използваме по-прости изчисления.

Въз основа на паспортните данни на автомобилите, консумирани от вода в къщата, ние обобщаваме неспециализираното потребление. Към тази цифра добавяме консумацията на всички водопроводни кранове, разположени в къщата. Един кран преминава през себе си около 5-6 литра вода за 60 секунди. Обобщаваме всички числа и получаваме неспециализирана консумация на вода в къщата. Точно сега, ръководени от неспециализирана консумация, ние купуваме тръба с такова напречно сечение, което ще осигури налягане и точното количество вода на всички устройства за сгъване на вода, които работят едновременно.

В момент, когато домашното водоснабдяване ще бъде свързано към общинската мрежа, ще започнете да използвате това, което ще дадат. Е, ами ако имате кладенец у дома, вземете помпа, която напълно ще осигури на вашата мрежа необходимото налягане, съответстващо на разходите. Когато купувате, се ръководете от паспортните данни на помпата.

За да изберете тръбна секция, ние се ръководим от тези таблици:

Тези таблици предоставят по-популярни параметри на тръбите. За пълно запознаване в мрежата е възможно да се намерят по-пълни таблици с изчисления за тръби с различни диаметри.

Тук въз основа на тези изчисления и при правилен монтаж ще осигурите на вашия водопровод всички необходими параметри. В случай, че нещо не е ясно, по-добре е да се обърнете към експерти.

Движението на течността през тръбите.
Зависимост на налягането на течността от нейната скорост на потока

Стационарен флуиден поток. Уравнение за непрекъснатост

Помислете за случая, когато невискозна течност протича през хоризонтална цилиндрична тръба с различно напречно сечение.

Потокът на течност се нарича стационарен, ако във всяка точка от пространството, заета от течността, нейната скорост не се променя с времето. При неподвижен поток през произволно напречно сечение на тръбата се пренасят равни обеми течност през равни интервали от време.

Течности практически несвиваеми, т.е. можем да приемем, че дадена маса течност винаги има постоянен обем. Следователно, едни и същи обеми течност, преминаващи през различни участъци на тръбата, означава, че скоростта на потока на течността зависи от участъка на тръбата.

Нека скоростите на стационарния флуиден поток през тръбните участъци S1 и S2 са равни на v1 и v2, съответно. Обемът на течността, протичаща през участък S1 за интервал от време t, е равен на V1=S1v1t, а обемът на течността, протичащ през участък S2 за същото време, е равен на V2=S2v2t. От равенството V1=V2 следва, че

Отношение (1) се нарича уравнение за непрекъснатост. От него следва, че

следователно, при неподвижен поток от течност скоростта на движение на нейните частици през различни напречни сечения на тръбата е обратно пропорционална на площите на тези сечения.

налягане в движеща се течност. Законът на Бернули

Увеличаването на скоростта на потока на флуида при преминаване от тръбна секция с по-голямо напречно сечение към тръбна секция с по-малка площ на напречното сечение означава, че флуидът се движи с ускорение.

Според втория закон на Нютон ускорението се причинява от сила. Тази сила в този случай е разликата в силите на налягане, действащи върху течащата течност в широките и тесните части на тръбата. Следователно в широката част на тръбата налягането на течността трябва да бъде по-голямо, отколкото в тясната част. Това може да се наблюдава пряко в опит. На фиг. показано е, че в секции с различни напречни сечения S1 и S2 манометрични тръби са вкарани в тръбата, през която тече течността.

Наблюденията показват, че нивото на течността в манометричната тръба в участък S1 на тръбата е по-високо, отколкото в участък S2. Следователно налягането във флуид, протичащ през секция с по-голяма площ S1, е по-високо от налягането във флуид, протичащ през участък с по-малка площ S2. следователно, при стационарен поток на течност в тези места, където скоростта на потока е по-малка, налягането в течността е по-голямо и, обратно, където скоростта на потока е по-голяма, налягането в течността е по-малко.Бернули първи стигна до това заключение, така се нарича този закон Законът на Бернули.

Демонтаж на решаване на проблеми:

ЗАДАЧА 1.Водата тече в хоризонтална тръба с променливо сечение. Скоростта на потока в широката част на тръбата е 20 cm/s. Определете скоростта на водния поток в тясната част на тръбата, чийто диаметър е 1,5 пъти по-малък от диаметъра на широката част.

ЗАДАЧА 2.В хоризонтална тръба с напречно сечение 20 cm2 тече течност. На едно място тръбата има стеснение със сечение 12 см2. Разликата в нивата на течността в манометричните тръби, монтирани в широките и тесните части на тръбата, е 8 см. Определете обемния дебит на течността за 1 s.

ЗАДАЧА 3.Към буталото на спринцовката, разположено хоризонтално, се прилага сила от 15 N. Определете скоростта на изтичане на вода от върха на спринцовката, ако площта на буталото е 12 cm2.

Метод за изчисляване на теоретичната хидравлика на таблицата Шевелев SNiP 2.04.02-84

Първоначални данни

Материал на тръбата:Нова стомана без вътрешно защитно покритие или с битумно защитно покритие Нов чугун без вътрешно защитно покритие или с битумно защитно покритие Ненова стомана и чугун без вътрешно защитно покритие или с битумно защитно покритие въртеливо нанесено пластмасово или полимерциментово покритие Стомана и чугун, с вътрешно пясъчно-циментово напръскващо покритие Стомана и чугун, с вътрешно центрофугирано циментово-пясъчно покритие Изработени от полимерни материали (пластмаса) Стъкло

Прогнозна консумация

l/s m3/h

Външен диаметър мм

дебелина на стената мм

Дължина на тръбопровода м

Средна температура на водата °C

уравнение грапавост отвътре. тръбни повърхности:Силно ръждясала или силно отложена Стомана или чугун, стара ръждясала стомана поцинкована. след няколко години Стомана след няколко години Чугун нова Поцинкована стомана нова Заварена стомана нова Безшевна стомана нова Изтеглена от месинг, олово, мед Стъкло

Сума от набори от локални съпротивления

Изчисление

Зависимост на загубата на налягане от диаметъра на тръбата

html5 не работи във вашия браузър
Когато изчислявате водоснабдителна или отоплителна система, вие сте изправени пред задачата да изберете диаметъра на тръбопровода. За да разрешите такъв проблем, трябва да направите хидравлично изчисление на вашата система, а за още по-просто решение можете да използвате хидравлично изчисление онлайнкоето сега ще направим.
Оперативна процедура:
1. Изберете подходящия метод на изчисление (изчисление според таблици на Шевелев, теоретична хидравлика или според SNiP 2.04.02-84)
2. Изберете тръбопроводния материал
3. Задайте прогнозния воден поток в тръбопровода
4. Задайте външния диаметър и дебелината на стената на тръбопровода
5. Задайте дължината на тръбопровода
6. Задайте средната температура на водата
Резултатът от изчислението ще бъде графиката и следните хидравлични изчислени стойности.
Графиката се състои от две стойности (1 - загуба на вода, 2 - скорост на водата). Оптималните стойности на диаметъра на тръбата ще бъдат написани в зелено под графиката.

Тези. трябва да зададете диаметъра така, че точката на графиката да е точно над вашите зелени стойности за диаметъра на тръбопровода, защото само при такива стойности скоростта на водата и загубата на напор ще бъдат оптимални.

Загубата на налягане в тръбопровода показва загубата на налягане в даден участък от тръбопровода. Колкото по-големи са загубите, толкова повече ще трябва да се работи, за да се достави вода на правилното място.
Характеристиката на хидравличното съпротивление показва колко ефективно е избран диаметърът на тръбата в зависимост от загубата на налягане.
За справка:
- ако трябва да разберете скоростта на течност/въздух/газ в тръбопровод от различни сечения, използвайте