Налягане на водата в тръби с различни диаметри. Хидравлично изчисляване на тръбопроводи

У дома

кладенци

Изчисляване на загубите на водно налягане в тръбопроводасе извършва много просто, по-нататък ще разгледаме подробно опциите за изчисление.

За хидравлично изчисляване на тръбопровода можете да използвате калкулатора за хидравлично изчисление на тръбопровода.

Имали ли сте късмета да пробиете кладенец точно до къщата си? Удивително! Сега можете да осигурите себе си и вашата къща или вила с чиста вода, която няма да зависи от централното водоснабдяване. А това означава липса на сезонно спиране на водата и работа с кофи и легени. Всичко, което трябва да направите, е да инсталирате помпата и сте готови! В тази статия ще ви помогнем изчислете загубата на налягане на водата в тръбопровода, и вече с тези данни можете спокойно да си купите помпа и накрая да се насладите на водата си от кладенеца.

От училищните уроци по физика става ясно, че водата, която тече през тръбите, изпитва съпротива във всеки случай. Стойността на това съпротивление зависи от скоростта на потока, диаметъра на тръбата и гладкостта на нейната вътрешна повърхност. Съпротивлението е толкова по-малко, колкото по-ниска е скоростта на потока и толкова по-голям е диаметърът и гладкостта на тръбата. Гладкост на тръбатазависи от материала, от който е направена. Тръбите, изработени от полимери, са по-гладки от стоманените тръби, освен това не ръждясват и, което е важно, са по-евтини от другите материали, но не са по-ниски по качество. Водата ще изпита съпротивление, дори се движи по напълно хоризонтална тръба. Въпреки това, колкото по-дълга е самата тръба, толкова по-малко значителна ще бъде загубата на налягане. Е, нека започнем с изчисленията.

Загуба на напор в прави тръбни участъци.

За да изчисли загубата на налягане на водата в прави участъци от тръби, той използва готова таблица, представена по-долу. Стойностите в тази таблица са за тръби, изработени от полипропилен, полиетилен и други думи, започващи с "поли" (полимери). Ако ще инсталирате стоманени тръби, тогава трябва да умножите стойностите, дадени в таблицата, с коефициент 1,5.

Данните са дадени за 100 метра тръбопровод, загубите са посочени в метри воден стълб.

Консумация			Вътрешен диаметър на тръбата, мм

Как да използвате таблицата: Например, в хоризонтална водопроводна тръба с диаметър на тръбата 50 mm и дебит 7 m 3 / h, загубата ще бъде 2,1 метра воден стълб за полимерна тръба и 3,15 (2,1 * 1,5) за стоманена тръба. Както можете да видите, всичко е доста просто и ясно.

Загуба на главата поради локални съпротивления.

За съжаление тръбите са абсолютно прави само в приказката. В реалния живот винаги има различни завои, амортисьори и клапани, които не могат да бъдат пренебрегнати при изчисляване на загубата на налягане на водата в тръбопровода. Таблицата показва стойностите на загубата на глава за най-често срещаните локални съпротивления: 90-градусово коляно, заоблено коляно и клапан.

Загубите са дадени в сантиметри воден стълб на единица локално съпротивление.

Скорост на потока, m/s	Лакът 90 градуса	Заоблено коляно	клапан

За да се определи v - дебитнеобходимо е Q - консумация на вода (в m 3 / s), разделена на S - площ на напречното сечение (в m 2).

Тези. с диаметър на тръбата 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1 000 000 = 0,0019625 дебит на вода 3 / m 2) h (Q \u003d 7 / 3600 = 0,00194 m 3 / s) дебит
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 m/s

Както се вижда от горните данни, загуба на налягане върху локални съпротивлениядоста незначително. Основните загуби все още възникват в хоризонталните участъци на тръбите, така че, за да ги намалите, трябва внимателно да обмислите избора на материала на тръбите и техния диаметър. Припомнете си, че за да се сведат до минимум загубите, е необходимо да се изберат тръби, изработени от полимери с максимален диаметър и гладкост на вътрешната повърхност на самата тръба.

Бизнесът, както и апартаментите и къщите като цяло, консумират големи количества вода. Цифрите са огромни, но могат ли да кажат нещо друго, освен факта за определен разход? Да те могат. А именно, водният поток може да помогне за изчисляване на диаметъра на тръбата. Изглежда, че тези параметри не са свързани един с друг, но всъщност връзката е очевидна.

В крайна сметка производителността на водоснабдителната система зависи от много фактори. Значително място в този списък е точно диаметърът на тръбите, както и налягането в системата. Нека се задълбочим в този въпрос.

Фактори, влияещи върху пропускливостта на водата през тръба

Дебитът на водата през кръгла тръба с отвор зависи от размера на този отвор. По този начин, колкото е по-голям, толкова повече вода ще премине през тръбата за определен период от време. Въпреки това, не забравяйте за натиска. В крайна сметка можете да дадете пример. Един метров стълб ще изтласква вода през сантиметър дупка много по-малко за единица време, отколкото стълб с височина няколко десетки метра. Очевидно е. Следователно водният поток ще достигне своя максимум при максималното вътрешно сечение на продукта, както и при максимално налягане.

Изчисляване на диаметъра

Ако трябва да получите определен воден поток на изхода на водоснабдителната система, тогава не можете да направите без изчисляване на диаметъра на тръбата. В крайна сметка този индикатор, заедно с останалите, влияе върху скоростта на пропускане.

Разбира се, има специални таблици, които са в мрежата и в специализирана литература, които ви позволяват да заобиколите изчисленията, като се фокусирате върху определени параметри. Въпреки това, не трябва да се очаква висока точност от такива данни, грешката все още ще присъства, дори ако се вземат предвид всички фактори. Следователно, най-добрият начин за получаване на точни резултати е независимо изчисляване.

За това ще ви трябват следните данни:

Консумация на вода.
Загуба на глава от началната точка до точката на консумация.

Не е необходимо да се изчислява консумацията на вода - има цифров стандарт. Можете да вземете данни на миксера, който казва, че се консумират около 0,25 литра в секунда. Тази цифра може да се използва за изчисления.

Важен параметър за получаване на точни данни е загубата на глава в зоната. Както знаете, налягането на главата в стандартните щрангове за водоснабдяване е в диапазона от 1 до 0,6 атмосфери. Средно е 1,5-3 атм. Параметърът зависи от броя на етажите в къщата. Но това не означава, че колкото по-висока е къщата, толкова по-високо е налягането в системата. В много високи сгради (повече от 16 етажа) понякога се използва разделяне на системата на етажи за нормализиране на налягането.

По отношение на загубата на напор, тази цифра може да се изчисли с помощта на манометър в началната точка и преди точката на консумация.

Ако все пак знанието и търпението за самоизчисление не са достатъчни, тогава можете да използвате таблични данни. И нека имат определени грешки, данните ще бъдат достатъчно точни за определени условия. И тогава, според консумацията на вода, ще бъде много лесно и бързо да получите диаметъра на тръбата. Това означава, че водоснабдителната система ще бъде изчислена правилно, което ще позволи да се получи такова количество течност, което ще задоволи нуждите.

Тръбопроводите за транспортиране на различни течности са неразделна част от агрегати и инсталации, 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 помощта на 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 осъществява 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 природата на флуидни потоци в реални апарати 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 от нефт се използват за разреждане на тези суровини и водят до 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 след като температурата на средата падне под точката на изливане, работата на тръбопровода става невъзможна и се предприемат някои опции за възобновяване на работата му:

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, °С.

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 скорости на потока 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 същия интервал 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 тръби се извършва с помощта на диференциално налягане, като се вземат предвид всички горепосочени фактори, а не се основава само на разликата във височините на 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 съставът 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-приемливо, 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.

Тръби, свързващи различни апарати на химически заводи. С тяхна помощ веществата се прехвърлят между отделните устройства. По правило няколко отделни тръби с помощта на връзки създават единна тръбна система.

Тръбопроводът е система от тръби, свързани заедно с помощта на фитинги, използвани за транспортиране на химикали и други материали. В химическите инсталации обикновено се използват затворени тръбопроводи за преместване на вещества. Ако говорим за затворени и изолирани части на инсталацията, тогава те се отнасят и за тръбопроводната система или мрежата.

Съставът на затворена тръбопроводна система може да включва:

тръби.
Тръбни фитинги.
Уплътнителни уплътнения, свързващи две разглобяеми секции на тръбопровода.

Всички горепосочени елементи се произвеждат отделно, след което се свързват в единна тръбопроводна система. Освен това тръбопроводите могат да бъдат оборудвани с отопление и необходимата изолация от различни материали.

Изборът на размер на тръбите и материалите за производство се извършва въз основа на технологичните и проектните изисквания за всеки конкретен случай. Но за да се стандартизират размерите на тръбите, беше извършена тяхната класификация и унификация. Основният критерий беше допустимото налягане, при което тръбата може да работи.

Номинален диаметър DN

Номиналният отвор DN (номинален диаметър) е параметър, който се използва в тръбопроводните системи като характеризиращ признак, с помощта на който се извършва монтаж на тръбопроводни части, като тръби, фитинги, фитинги и други.

Номиналният диаметър е безразмерна стойност, но числено приблизително равен на вътрешния диаметър на тръбата. Пример за обозначение на условен отвор: DN 125.

Също така номиналният отвор не е посочен на чертежите и не замества действителните диаметри на тръбите. Той приблизително съответства на чистия диаметър на определени части от тръбопровода (фиг. 1.1). Ако говорим за числените стойности на условните преходи, тогава те са избрани по такъв начин, че пропускателната способност на тръбопровода се увеличава в диапазона от 60 до 100% при преминаване от един условен пасаж към следващия.

Общи номинални диаметри:

3, 4, 5, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2600, 2800, 3000, 3200, 3400, 3600, 3800, 4000.

Размерите на тези условни пасажи са определени с очакването, че няма проблеми с монтирането на части един към друг. Определяйки номиналния диаметър въз основа на стойността на вътрешния диаметър на тръбопровода, се избира стойността на условния проход, който е най-близък до диаметъра на тръбата в ясно.

Номинално налягане PN

Номинално налягане PN - стойността, съответстваща на максималното налягане на изпомпваната среда при 20 °C, при което е възможна продължителна експлоатация на тръбопровод с дадени размери.

Номиналното налягане е безразмерна величина.

Освен номиналния диаметър, номиналното налягане беше градуирано въз основа на практиката на натрупания експлоатационен опит (Таблица 1.1).

Номиналното налягане за конкретен тръбопровод се избира въз основа на реално генерираното налягане в него, като се избира най-близката по-висока стойност. В същото време фитингите и фитингите в този тръбопровод също трябва да отговарят на същото ниво на налягане. Дебелината на стената на тръбата се изчислява въз основа на номиналното налягане и трябва да осигури работата на тръбата при стойност на налягането, равна на номиналното (Таблица 1.1).

Допустимо свръхналягане p e,zul

Номиналното налягане се използва само за работна температура от 20°C. С повишаване на температурата, товароносимостта на тръбата намалява. В същото време допустимото свръхналягане съответно се намалява. Стойността на p e,zul показва максималното свръхналягане, което може да бъде в тръбопроводната система при повишаване на работната температура (фиг. 1.2).

Материали за тръбопроводи

При избора на материалите, които ще бъдат използвани за производството на тръбопроводи, се вземат предвид показатели като характеристиките на средата, която ще се транспортира през тръбопровода и очакваното работно налягане в тази система. Също така е необходимо да се вземе предвид възможността за корозивен ефект от страната на изпомпваната среда върху материала на стените на тръбата.

Почти всички тръбопроводни системи и химически заводи са направени от стомана. За общи приложения при липса на високи механични натоварвания и корозивно действие, за производството на тръбопроводи се използват сив чугун или нелегирани конструкционни стомани.

За по-високи работни налягания и без корозионни натоварвания се използва тръбопровод от закалена или лята стомана.

Ако корозионният ефект на средата е висок или са поставени високи изисквания към чистотата на продукта, тогава тръбопроводът е изработен от неръждаема стомана.

Ако тръбопроводът трябва да е устойчив на морска вода, тогава за производството му се използват медно-никелови сплави. Могат да се използват и алуминиеви сплави и метали като тантал или цирконий.

Различните видове пластмаси стават все по-разпространени като материал за тръбопроводи, поради тяхната висока устойчивост на корозия, ниско тегло и лекота на обработка. Този материал е подходящ за канализационни тръбопроводи.

Фитинги на тръбопровода

На мястото на монтаж се монтират тръбопроводи от пластмасови материали, подходящи за заваряване. Такива материали включват стомана, алуминий, термопласти, мед и др. За свързване на прави тръбни участъци се използват специално изработени фитинги, например колена, колена, порти и намаляване на диаметъра (фиг. 1.3). Тези фитинги могат да бъдат част от всеки тръбопровод.

Тръбни връзки

За монтиране на отделни части на тръбопровода и фитингите се използват специални връзки. Използват се и за свързване на необходимите фитинги и устройства към тръбопровода.

Връзките се избират (фиг. 1.4) в зависимост от:

материали, използвани за производството на тръби и фитинги. Основният критерий за избор е възможността за заваряване.
условия на работа: ниско или високо налягане, както и ниска или висока температура.
производствени изисквания, които се прилагат към тръбопроводната система.
наличието на разглобяеми или постоянни връзки в тръбопроводната система.

Ориз. 1.4 Видове тръбни връзки

Линейно разширение на тръбите и тяхното оборудване

Геометричната форма на обектите може да се променя както чрез сила, действаща върху тях, така и чрез промяна на тяхната температура. Тези физически явления водят до факта, че тръбопроводът, който е монтиран в ненатоварено състояние и без температурни ефекти, претърпява някои линейни разширения или свивания по време на работа под налягане или температури, което се отразява неблагоприятно на работата му.

В случай, че не е възможно да се компенсира разширението, възниква деформация на тръбопроводната система. В този случай може да възникне повреда на уплътненията на фланците и тези места, където тръбите са свързани помежду си.

Термично линейно разширение

При подреждането на тръбопроводи е важно да се вземе предвид възможната промяна в дължината поради повишаване на температурата или така нареченото термично линейно разширение, означено ΔL. Тази стойност зависи от дължината на тръбата, която се обозначава с L o и температурната разлика Δϑ \u003d ϑ2-ϑ1 (фиг. 1.5).

В горната формула a е коефициентът на термично линейно разширение на даден материал. Този индикатор е равен на линейното разширение на тръба с дължина 1 m с повишаване на температурата с 1 ° C.

Елементи за компенсация на разширението на тръбите

Тръбни завои

Благодарение на специални завои, които са заварени в тръбопровода, е възможно да се компенсира естественото линейно разширение на тръбите. За това се използват компенсиращи U-образни, Z-образни и ъглови завои, както и лирни компенсатори (фиг. 1.6).

Ориз. 1.6 Компенсиране на завои на тръби

Те възприемат линейното разширение на тръбите поради собствената им деформация. Този метод обаче е възможен само с някои ограничения. При тръбопроводи с високо налягане се използват колена под различни ъгли, за да се компенсира разширението. Поради налягането, което действа в такива завои, е възможна повишена корозия.

Вълнообразни тръбни компенсатори

Това устройство се състои от тънкостенна метална гофрирана тръба, която се нарича мехово и е опъната по посока на тръбопровода (фиг. 1.7).

Тези устройства се монтират в тръбопровода. Предварителното натоварване се използва като специална компенсаторна фуга.

Ако говорим за аксиални компенсатори, тогава те са в състояние да компенсират само тези линейни разширения, които възникват по оста на тръбата. Използва се вътрешен направляващ пръстен, за да се избегне странично движение и вътрешно замърсяване. За да се предпази тръбопровода от външни повреди, като правило се използва специална облицовка. Компенсаторите, които не съдържат вътрешен направляващ пръстен, абсорбират страничното движение, както и вибрациите, които могат да идват от помпите.

Изолация на тръби

Ако среда с висока температура се движи през тръбопровода, тя трябва да бъде изолирана, за да се предотврати загубата на топлина. В случай на нискотемпературна среда, движеща се през тръбопровод, се използва изолация, за да се предотврати нагряването й от външната среда. Изолацията в такива случаи се извършва с помощта на специални изолационни материали, които се поставят около тръбите.

Като такива материали, като правило, се използват:

При ниски температури до 100°C се използват твърди пени като полистирол или полиуретан.
При средни температури около 600°C се използват профилни обвивки или минерални влакна като каменна вата или стъклен филц.
При високи температури в района на 1200 ° C - керамични влакна, например алуминиев оксид.

Тръбите с номинален диаметър под DN 80 и дебелина на изолационния слой по-малка от 50 mm обикновено се изолират с изолационни фитинги. За да направите това, около тръбата се поставят две черупки и се закрепват с метална лента, след което се затварят с калай (фиг. 1.8).

Тръбопроводите с номинален диаметър по-голям от DN 80 трябва да бъдат снабдени с топлоизолация с долна рамка (фиг. 1.9). Тази рамка се състои от затягащи пръстени, дистанционери и метална облицовка, изработена от поцинкована мека стомана или лист от неръждаема стомана. Между тръбопровода и металната обвивка пространството се запълва с изолационен материал.

Дебелината на изолацията се изчислява чрез определяне на разходите за нейното производство, както и загубите, които възникват поради топлинни загуби, и варира от 50 до 250 mm.

Топлоизолацията трябва да се приложи по цялата дължина на тръбопроводната система, включително зоните на огъване и колена. Много е важно да се гарантира, че няма незащитени места, които могат да причинят загуба на топлина. Фланцовите съединения и фитинги трябва да бъдат оборудвани с профилни изолационни елементи (фиг. 1.10). Това осигурява безпрепятствен достъп до точката на свързване без необходимост от отстраняване на изолационния материал от цялата тръбна система в случай, че е възникнал теч.

В случай, че изолацията на тръбопроводната система е избрана правилно, много проблеми се решават, като например:

Избягване на силен температурен спад в течащата среда и в резултат на това спестяване на енергия.
Предотвратяване на температурни спадове в газопроводни системи под точката на оросяване. По този начин е възможно да се изключи образуването на кондензат, което може да доведе до значителни повреди от корозия.
Избягване на отделянето на кондензат в тръбопроводите за пара.

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 напръскано циментово-пясъчно 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

Секции