Pritisak vode u cijevima različitih promjera. Hidraulički proračun cjevovoda

Proračun gubitaka pritiska vode u cjevovodu se izvodi vrlo jednostavno, dalje ćemo detaljno razmotriti opcije izračuna.

Za hidraulički proračun cjevovoda možete koristiti kalkulator hidrauličkog proračuna cjevovoda.

Jeste li imali sreće da izbušite bunar tik uz kuću? Nevjerovatno! Sada možete sebi i svojoj kući ili vikendici osigurati čistu vodu, koja neće ovisiti o centralnom vodovodu. A to znači da nema sezonskog gašenja vode i rada sa kantama i umivaonicima. Sve što treba da uradite je da instalirate pumpu i gotovi ste! U ovom članku ćemo vam pomoći izračunati gubitak pritiska vode u cjevovodu, a već sa ovim podacima možete bezbedno kupiti pumpu i konačno uživati ​​u vodi iz bunara.

Iz školskih časova fizike jasno je da voda koja teče kroz cijevi u svakom slučaju doživljava otpor. Vrijednost ovog otpora ovisi o brzini protoka, prečniku cijevi i glatkoći njene unutrašnje površine. Otpor je manji, što je niža brzina protoka i veći je prečnik i glatkoća cevi. Pipe Smoothness zavisi od materijala od kojeg je napravljena. Cijevi od polimera su glađe od čeličnih cijevi, a također ne hrđaju i, što je najvažnije, jeftinije su od drugih materijala, a nisu inferiorne u kvaliteti. Voda će doživjeti otpor, čak i ako se kreće duž potpuno horizontalne cijevi. Međutim, što je sama cijev duža, to će gubitak tlaka biti manji. Pa, počnimo s proračunom.

Gubitak glave u ravnim dijelovima cijevi.

Da bi izračunao gubitak pritiska vode u ravnim dijelovima cijevi, koristi gotovu tablicu, prikazanu u nastavku. Vrijednosti u ovoj tabeli odnose se na cijevi od polipropilena, polietilena i drugih riječi koje počinju sa "poli" (polimeri). Ako ćete instalirati čelične cijevi, tada morate pomnožiti vrijednosti date u tabeli s faktorom 1,5.

Podaci su dati za 100 metara cjevovoda, gubici su iskazani u metrima vodenog stupca.

Potrošnja			Unutrašnji prečnik cevi, mm

Kako koristiti tabelu: Na primjer, u horizontalnoj vodovodnoj cijevi s promjerom cijevi od 50 mm i protokom od 7 m 3 / h, gubitak će biti 2,1 metar vodenog stupca za polimernu cijev i 3,15 (2,1 * 1,5) za čeličnu cijev. Kao što vidite, sve je prilično jednostavno i jasno.

Gubitak glave zbog lokalnih otpora.

Nažalost, cijevi su apsolutno ravne samo u bajci. U stvarnom životu uvijek postoje razne krivine, klapne i ventili koji se ne mogu zanemariti prilikom izračunavanja gubitka tlaka vode u cjevovodu. Tabela prikazuje vrijednosti gubitka glave za najčešće lokalne otpore: koljeno od 90 stupnjeva, zaobljeno koleno i ventil.

Gubici su dati u centimetrima vodenog stupca po jedinici lokalnog otpora.

Brzina strujanja, m/s	Lakt 90 stepeni	Zaobljeno koleno	Ventil

Za određivanje v - protok potrebno je Q - potrošnja vode (u m 3 / s) podijeljena sa S - površina poprečnog presjeka (u m 2).

One. s promjerom cijevi od 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1,000,000 = 0,0019625 protoka vode) i protokom vode 7 m 2 h (Q = 7 / 3600 = 0,00194 m 3 / s) brzina protoka
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 m/s

Kao što se vidi iz gornjih podataka, gubitak pritiska na lokalnim otporima sasvim beznačajno. Glavni gubici se i dalje javljaju u horizontalnim dijelovima cijevi, stoga, kako biste ih smanjili, pažljivo razmotrite izbor materijala cijevi i njihov promjer. Podsjetimo, kako bi se gubici sveli na najmanju moguću mjeru, potrebno je odabrati cijevi od polimera s maksimalnim promjerom i glatkoćom unutrašnje površine same cijevi.

Preduzeća, kao i stanovi i kuće općenito, troše velike količine vode. Brojke su ogromne, ali da li se može reći još nešto osim činjenice o određenom trošku? Da mogu. Naime, protok vode može pomoći u izračunavanju prečnika cijevi. Čini se da ovi parametri nisu međusobno povezani, ali zapravo je odnos očigledan.

Uostalom, propusnost vodovodnog sistema ovisi o mnogim faktorima. Značajno mesto na ovoj listi zauzimaju upravo prečnik cevi, kao i pritisak u sistemu. Udubimo se dublje u ovo pitanje.

Faktori koji utiču na propusnost vode kroz cijev

Brzina protoka vode kroz kružnu cijev s rupom ovisi o veličini ove rupe. Dakle, što je veći, to će više vode proći kroz cijev u određenom vremenskom periodu. Međutim, ne zaboravite na pritisak. Uostalom, možete dati primjer. Metarski stub će gurnuti vodu kroz centimetarsku rupu mnogo manje po jedinici vremena od stuba visine nekoliko desetina metara. To je očigledno. Zbog toga će protok vode dostići svoj maksimum na maksimalnom unutrašnjem preseku proizvoda, kao i pri maksimalnom pritisku.

Proračun prečnika

Ako trebate dobiti određeni protok vode na izlazu iz vodovoda, onda ne možete bez izračunavanja promjera cijevi. Na kraju krajeva, ovaj indikator, zajedno s ostalima, utječe na brzinu protoka.

Naravno, postoje posebne tablice koje se nalaze na webu iu specijalizovanoj literaturi koje vam omogućavaju da zaobiđete proračune, fokusirajući se na određene parametre. Međutim, od takvih podataka ne treba očekivati ​​visoku tačnost, greška će i dalje biti prisutna, čak i ako se uzmu u obzir svi faktori. Stoga je najbolji način da dobijete tačne rezultate samostalno izračunavanje.

Za ovo će vam trebati sljedeći podaci:

• Potrošnja vode.
• Gubitak glave od početne tačke do tačke potrošnje.

Nije potrebno izračunavati potrošnju vode - postoji digitalni standard. Možete uzeti podatke na mikseru koji kaže da se troši oko 0,25 litara u sekundi. Ova cifra se može koristiti za proračune.

Važan parametar za dobijanje tačnih podataka je gubitak glave u tom području. Kao što znate, pritisak glave u standardnim usponima za vodosnabdijevanje je u rasponu od 1 do 0,6 atmosfera. Prosjek je 1,5-3 atm. Parametar ovisi o broju spratova u kući. Ali to ne znači da što je kuća viša, to je veći pritisak u sistemu. U veoma visokim zgradama (više od 16 spratova) ponekad se koristi podela sistema na spratove za normalizaciju pritiska.

Što se tiče gubitka glave, ova brojka se može izračunati pomoću manometara na početnoj tački i prije tačke potrošnje.

Ako ipak znanje i strpljenje za samokalkulaciju nisu dovoljni, onda možete koristiti tabelarne podatke. I neka imaju određene greške, podaci će biti dovoljno tačni za određene uslove. A onda će, prema potrošnji vode, biti vrlo lako i brzo dobiti promjer cijevi. To znači da će vodovodni sistem biti ispravno proračunat, što će omogućiti da se dobije tolika količina tečnosti koja će zadovoljiti potrebe.

Cjevovodi za transport različitih tekućina sastavni su dio jedinica i instalacija u kojima se odvijaju radni procesi različitih područja primjene. Prilikom odabira cijevi i konfiguracije cjevovoda od velike je važnosti cijena i samih cijevi i cijevne armature. Konačni trošak pumpanja medija kroz cjevovod u velikoj mjeri je određen veličinom cijevi (prečnik i dužina). Izračun ovih vrijednosti vrši se pomoću posebno razvijenih formula specifičnih za određene vrste operacija.

Cijev je šuplji cilindar napravljen od metala, drveta ili drugog materijala koji se koristi za transport tekućih, plinovitih i zrnatih medija. Transportni medij može biti voda, prirodni plin, para, naftni proizvodi itd. Cijevi se koriste svuda, od raznih industrija do primjene u domaćinstvu.

Za izradu cijevi mogu se koristiti različiti materijali, kao što su čelik, lijevano željezo, bakar, cement, plastika kao što su ABS, polivinil hlorid, klorirani polivinil hlorid, polibuten, polietilen, itd.

Glavni pokazatelji dimenzija cijevi su njen promjer (vanjski, unutrašnji, itd.) i debljina stijenke, koji se mjere u milimetrima ili inčima. Također se koristi takva vrijednost kao što je nazivni prečnik ili nazivni provrt - nazivna vrijednost unutrašnjeg prečnika cijevi, također mjerena u milimetrima (označeno sa Du) ili inčima (označeno sa DN). Nazivni prečnici su standardizovani i glavni su kriterijum za izbor cevi i fitinga.

Korespondencija nominalnih vrijednosti provrta u mm i inčima:

Cijev s kružnim poprečnim presjekom preferira se u odnosu na druge geometrijske presjeke iz više razloga:

• Krug ima minimalni omjer perimetra i površine, a kada se nanese na cijev, to znači da će uz jednaku propusnost potrošnja materijala okruglih cijevi biti minimalna u usporedbi s cijevima drugačijeg oblika. To također podrazumijeva minimalne moguće troškove za izolaciju i zaštitni premaz;
• Kružni poprečni presjek je najpovoljniji za kretanje tečnog ili plinovitog medija sa hidrodinamičke tačke gledišta. Također, zbog minimalne moguće unutrašnje površine cijevi po jedinici njene dužine, trenje između transportiranog medija i cijevi je minimizirano.
• Okrugli oblik je najotporniji na unutrašnje i vanjske pritiske;
• Proces proizvodnje okruglih cijevi prilično je jednostavan i lak za implementaciju.

Cijevi se mogu jako razlikovati u promjeru i konfiguraciji ovisno o namjeni i primjeni. Dakle, glavni cjevovodi za kretanje vode ili naftnih derivata mogu doseći gotovo pola metra u promjeru s prilično jednostavnom konfiguracijom, a zavojnice za grijanje, koje su također cijevi, imaju složen oblik s mnogo zavoja s malim promjerom.

Nemoguće je zamisliti bilo koju industriju bez mreže cjevovoda. Proračun svake takve mreže uključuje odabir materijala cijevi, izradu specifikacije u kojoj se navode podaci o debljini, veličini cijevi, trasi itd. Sirovine, poluproizvodi i/ili gotovi proizvodi prolaze kroz faze proizvodnje, krećući se između različitih aparata i instalacija, koji su povezani pomoću cjevovoda i fitinga. Pravilan proračun, odabir i montaža cevovodnog sistema je neophodan za pouzdano sprovođenje čitavog procesa, obezbeđivanje sigurnog prenosa medija, kao i za zaptivanje sistema i sprečavanje curenja pumpane supstance u atmosferu.

Ne postoji jedinstvena formula i pravilo koje se može koristiti za odabir cjevovoda za svaku moguću primjenu i radno okruženje. U svakom pojedinačnom području primjene cjevovoda postoji niz faktora koji se moraju uzeti u obzir i mogu imati značajan utjecaj na zahtjeve za cjevovodom. Tako, na primjer, kada se radi o mulju, veliki cjevovod ne samo da će povećati troškove instalacije, već će stvoriti i poteškoće u radu.

Obično se cijevi odabiru nakon optimizacije materijalnih i operativnih troškova. Što je veći prečnik cjevovoda, odnosno što je veća početna investicija, to će biti manji pad tlaka i, shodno tome, niži operativni troškovi. Suprotno tome, mala veličina cjevovoda će smanjiti primarne troškove za same cijevi i cijevne armature, ali povećanje brzine će dovesti do povećanja gubitaka, što će dovesti do potrebe za trošenjem dodatne energije na pumpanje medija. Ograničenja brzine fiksna za različite primjene temelje se na optimalnim uvjetima dizajna. Veličina cjevovoda se izračunava prema ovim standardima, uzimajući u obzir područja primjene.

Projektovanje cjevovoda

Prilikom projektovanja cjevovoda, kao osnova se uzimaju sljedeći glavni projektni parametri:

• potrebne performanse;
• ulazna i izlazna tačka cjevovoda;
• srednji sastav, uključujući viskozitet i specifičnu težinu;
• topografski uslovi trase cjevovoda;
• maksimalni dozvoljeni radni pritisak;
• hidraulički proračun;
• prečnik cjevovoda, debljina zida, vlačna granica popuštanja materijala zida;
• broj crpnih stanica, udaljenost između njih i potrošnja energije.

Pouzdanost cjevovoda

Pouzdanost u dizajnu cjevovoda je osigurana pridržavanjem odgovarajućih standarda dizajna. Takođe, obuka osoblja je ključni faktor u obezbeđivanju dugog veka trajanja cevovoda i njegove nepropusnosti i pouzdanosti. Kontinuirano ili periodično praćenje rada cevovoda može se vršiti sistemima praćenja, računovodstva, upravljanja, regulacije i automatizacije, ličnim kontrolnim uređajima u proizvodnji i sigurnosnim uređajima.

Dodatni premaz cjevovoda

Premaz otporan na koroziju nanosi se na vanjsku stranu većine cijevi kako bi se spriječili štetni efekti korozije iz vanjskog okruženja. U slučaju pumpanja korozivnih medija, zaštitni premaz se može nanijeti i na unutrašnju površinu cijevi. Prije puštanja u rad, sve nove cijevi namijenjene za transport opasnih tekućina testiraju se na kvarove i curenje.

Osnovne odredbe za proračun protoka u cjevovodu

Priroda strujanja medija u cjevovodu i pri strujanju oko prepreka može se uvelike razlikovati od tekućine do tekućine. Jedan od važnih pokazatelja je viskoznost medija, koju karakterizira parametar kao što je koeficijent viskoznosti. Irski inženjer-fizičar Osborne Reynolds je 1880. godine proveo niz eksperimenata, prema čijim je rezultatima uspio izvesti bezdimenzionalnu veličinu koja karakterizira prirodu protoka viskoznog fluida, nazvanu Reynoldsov kriterij i označena sa Re.

Re = (v L ρ)/μ

gdje:
ρ je gustina tečnosti;
v je brzina protoka;
L je karakteristična dužina protočnog elementa;
μ - dinamički koeficijent viskoznosti.

Odnosno, Reynoldsov kriterij karakterizira omjer sila inercije i sila viskoznog trenja u toku fluida. Promjena vrijednosti ovog kriterija odražava promjenu omjera ovih vrsta sila, što zauzvrat utječe na prirodu protoka tekućine. S tim u vezi, uobičajeno je razlikovati tri režima strujanja u zavisnosti od vrijednosti Reynoldsovog kriterija. U 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, uočen je stabilan režim, karakteriziran slučajnom promjenom brzine i smjera strujanja u svakoj pojedinačnoj tački, što ukupno daje izjednačavanje brzina protoka u cijeloj zapremini. Takav režim se naziva turbulentnim. Reynoldsov broj ovisi o visini koju dovodi pumpa, viskoznosti medija na radnoj temperaturi, te veličini i obliku cijevi kroz koju prolazi protok.

Profil brzine u struji
laminarni tok	prelazni režim	turbulentni režim
Priroda toka
laminarni tok	prelazni režim	turbulentni režim

Reynoldsov kriterij je kriterij sličnosti za protok viskozne tekućine. Odnosno, uz njegovu pomoć moguće je simulirati stvarni proces u smanjenoj veličini, pogodnoj za proučavanje. Ovo je izuzetno važno, jer je često izuzetno teško, a ponekad čak i nemoguće, proučavati prirodu tokova fluida u stvarnim uređajima zbog njihove velike veličine.

Proračun cjevovoda. Proračun promjera cjevovoda

Ako cjevovod nije toplinski izoliran, odnosno moguća je izmjena topline između transportiranog i okoline, tada se priroda protoka u njemu može promijeniti čak i pri konstantnoj brzini (brzini protoka). To je moguće ako pumpani medij ima dovoljno visoku temperaturu na ulazu i teče u turbulentnom režimu. Duž dužine cijevi temperatura transportiranog medija pada zbog gubitaka topline u okolinu, što može dovesti do promjene režima strujanja na laminarni ili prijelazni. Temperatura na kojoj dolazi do promjene načina rada naziva se kritična temperatura. Vrijednost viskoznosti tekućine direktno ovisi o temperaturi, stoga se za takve slučajeve koristi parametar kao što je kritični viskozitet, koji odgovara tački promjene režima strujanja na kritičnoj vrijednosti Reynoldsovog kriterija:

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

gdje:
ν kr - kritična kinematička viskoznost;
Re cr - kritična vrijednost Reynoldsovog kriterija;
D - prečnik cevi;
v je brzina protoka;
Q - trošak.

Drugi važan faktor je trenje koje se javlja između zidova cijevi i struje koja se kreće. U ovom slučaju, koeficijent trenja u velikoj mjeri ovisi o hrapavosti zidova cijevi. Odnos između koeficijenta trenja, Reynoldsovog kriterija i hrapavosti utvrđen je Moodyjevim dijagramom, koji vam omogućava da odredite jedan od parametara, poznavajući druga dva.

Colebrook-White formula se također koristi za izračunavanje koeficijenta trenja za turbulentno strujanje. Na osnovu ove formule moguće je nacrtati grafove pomoću kojih se utvrđuje koeficijent trenja.

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

gdje:
k - koeficijent hrapavosti cijevi;
λ je koeficijent trenja.

Postoje i druge formule za približan proračun gubitaka zbog trenja pri protoku tekućine pod pritiskom u cijevima. Jedna od najčešće korištenih jednačina u ovom slučaju je Darcy-Weisbachova jednačina. Zasnovan je na empirijskim podacima i uglavnom se koristi u modeliranju sistema. Gubitak zbog trenja je funkcija brzine fluida i otpora cijevi kretanju fluida, izražen u vrijednostima hrapavosti stijenke cijevi.

∆H = λ L/d v²/(2 g)

gdje:
ΔH - gubitak glave;
λ - koeficijent trenja;
L je dužina presjeka cijevi;
d - prečnik cevi;
v je brzina protoka;
g je ubrzanje slobodnog pada.

Gubitak tlaka zbog trenja za vodu izračunava se korištenjem Hazen-Williamsove formule.

∆H = 11,23 L 1/C 1,85 Q 1,85 /D 4,87

gdje:
ΔH - gubitak glave;
L je dužina presjeka cijevi;
C je Haizen-Williamsov koeficijent hrapavosti;
Q - potrošnja;
D - promjer cijevi.

Pritisak

Radni pritisak cevovoda je najveći višak pritiska koji obezbeđuje navedeni način rada cevovoda. Odluka o veličini cjevovoda i broju crpnih stanica obično se donosi na osnovu radnog pritiska cijevi, kapaciteta crpljenja i troškova. Maksimalni i minimalni pritisak cjevovoda, kao i svojstva radnog medija određuju udaljenost između crpnih stanica i potrebnu snagu.

Nazivni pritisak PN - nazivna vrijednost koja odgovara maksimalnom pritisku radnog medija na 20°C, pri kojem je moguć kontinuirani rad cjevovoda zadatih dimenzija.

Kako temperatura raste, nosivost cijevi se smanjuje, kao i dozvoljeni nadtlak kao rezultat. Vrijednost pe,zul označava maksimalni pritisak (g) u cijevnom sistemu kako se radna temperatura povećava.

Raspored dozvoljenog nadpritiska:

Proračun pada tlaka u cjevovodu

Proračun pada pritiska u cjevovodu vrši se prema formuli:

∆p = λ L/d ρ/2 v²

gdje:
Δp - pad tlaka u dijelu cijevi;
L je dužina presjeka cijevi;
λ - koeficijent trenja;
d - prečnik cevi;
ρ je gustina dizanog medija;
v je brzina protoka.

Prenosivi mediji

Najčešće se cijevi koriste za transport vode, ali se mogu koristiti i za premještanje mulja, mulja, pare itd. U naftnoj industriji, cjevovodi se koriste za pumpanje širokog spektra ugljovodonika i njihovih mješavina, koje se uvelike razlikuju po kemijskim i fizičkim svojstvima. Sirova nafta se može transportovati na veće udaljenosti od kopnenih polja ili morskih naftnih platformi do terminala, putnih tačaka i rafinerija.

Cjevovodi također prenose:

• rafinirani naftni proizvodi kao što su benzin, avio gorivo, kerozin, dizel gorivo, lož ulje, itd.;
• petrohemijske sirovine: benzen, stiren, propilen, itd.;
• aromatični ugljovodonici: ksilen, toluen, kumen, itd.;
• tečna naftna goriva kao što su tečni prirodni gas, tečni naftni gas, propan (gasovi na standardnoj temperaturi i pritisku, ali ukapljeni pod pritiskom);
• ugljen dioksid, tečni amonijak (transportuje se kao tečnost pod pritiskom);
• bitumen i viskozna goriva su previše viskozni da bi se transportovali kroz cjevovode, pa se destilatne frakcije nafte koriste za razrjeđivanje ovih sirovina i rezultiraju mješavinom koja se može transportirati kroz cjevovod;
• vodonik (za kratke udaljenosti).

Kvalitet transportiranog medija

Fizička svojstva i parametri transportiranog medija u velikoj mjeri određuju projektne i radne parametre cjevovoda. Specifična težina, kompresibilnost, temperatura, viskozitet, tačka tečenja i pritisak pare su glavni parametri medija koje treba uzeti u obzir.

Specifična težina tečnosti je njena težina po jedinici zapremine. Mnogi gasovi se transportuju kroz cevovode pod povećanim pritiskom, a kada se postigne određeni pritisak, neki gasovi mogu čak i da prođu u tečnost. Stoga je stepen kompresije medija kritičan parametar za projektovanje cevovoda i određivanje propusnog kapaciteta.

Temperatura ima indirektan i direktan uticaj na performanse cevovoda. To se izražava u činjenici da tečnost nakon povećanja temperature povećava zapreminu, pod uslovom da pritisak ostane konstantan. Snižavanje temperature takođe može uticati na performanse i ukupnu efikasnost sistema. Obično, kada se temperatura tečnosti snizi, to je praćeno povećanjem njenog viskoziteta, što stvara dodatni otpor trenja duž unutrašnjeg zida cevi, što zahteva više energije za pumpanje iste količine tečnosti. Veoma viskozni mediji su osjetljivi na temperaturne fluktuacije. Viskoznost je otpor medija tečenju i mjeri se u centistoksima cSt. Viskoznost određuje ne samo izbor pumpe, već i udaljenost između crpnih stanica.

Čim temperatura medijuma padne ispod tačke tečenja, rad cevovoda postaje nemoguć i preduzimaju se neke opcije za nastavak njegovog rada:

• zagrijavanje medija ili izolacijskih cijevi kako bi se održala radna temperatura medijuma iznad tačke tečenja;
• promjena u hemijskom sastavu medija prije nego što uđe u cjevovod;
• razblaživanje transportovanog medija vodom.

Vrste glavnih cijevi

Glavne cijevi se izrađuju zavarene ili bešavne. Bešavne čelične cijevi se izrađuju bez uzdužnih zavara čeličnim profilima uz termičku obradu kako bi se postigla željena veličina i svojstva. Zavarene cijevi se proizvode korištenjem nekoliko proizvodnih procesa. Ove dvije vrste se međusobno razlikuju po broju uzdužnih šavova u cijevi i vrsti opreme za zavarivanje koja se koristi. Čelične zavarene cijevi najčešće se koriste u petrohemijskim primjenama.

Svaki dio cijevi je zavaren zajedno kako bi se formirao cjevovod. Također, u magistralnim cjevovodima, ovisno o primjeni, koriste se cijevi od fiberglasa, raznih plastičnih masa, azbest cementa itd.

Za spajanje ravnih dijelova cijevi, kao i za prijelaz između sekcija cjevovoda različitih promjera, koriste se posebno izrađeni spojni elementi (koljena, krivine, kapije).

koleno 90°	koleno 90°	tranziciona grana	grananje
koleno 180°	koleno 30°	adapter	tip

Za ugradnju pojedinih dijelova cjevovoda i fitinga koriste se posebni priključci.

zavareni	prirubnički	s navojem	spojnica

Toplotno širenje cjevovoda

Kada je cjevovod pod pritiskom, cijela njegova unutrašnja površina je izložena ravnomjerno raspoređenom opterećenju, što uzrokuje uzdužne unutrašnje sile u cijevi i dodatna opterećenja na krajnjim nosačima. Temperaturne fluktuacije također utiču na cjevovod, uzrokujući promjene u dimenzijama cijevi. Sile u fiksnom cjevovodu pri temperaturnim fluktuacijama mogu premašiti dopuštenu vrijednost i dovesti do prekomjernog naprezanja, što je opasno za čvrstoću cjevovoda, kako u materijalu cijevi tako i u prirubničkim spojevima. Fluktuacije temperature dizanog medija stvaraju i temperaturni stres u cjevovodu, koji se može prenijeti na ventile, pumpne stanice i sl. To može dovesti do smanjenja tlaka u spojevima cjevovoda, kvara ventila ili drugih elemenata.

Proračun dimenzija cjevovoda s promjenama temperature

Proračun promjene linearnih dimenzija cjevovoda s promjenom temperature vrši se prema formuli:

∆L = a L ∆t

a - koeficijent termičkog istezanja, mm/(m°C) (vidi tabelu ispod);
L - dužina cjevovoda (razmak između fiksnih nosača), m;
Δt - razlika između max. i min. temperatura dizanog medija, °S.

Tablica linearnog širenja cijevi od različitih materijala

Navedene brojke su prosječne vrijednosti za navedene materijale, a za proračun cjevovoda od drugih materijala podatke iz ove tabele ne treba uzimati kao osnovu. Prilikom proračuna cjevovoda preporučuje se korištenje koeficijenta linearnog izduženja koji je naveo proizvođač cijevi u pratećoj tehničkoj specifikaciji ili tehničkom listu.

Termičko izduženje cjevovoda eliminira se kako korištenjem posebnih kompenzacijskih dijelova cjevovoda, tako i korištenjem kompenzatora koji se mogu sastojati od elastičnih ili pokretnih dijelova.

Kompenzacijski dijelovi se sastoje od elastičnih ravnih dijelova cjevovoda, koji su postavljeni okomito jedan na drugi i pričvršćeni zavojima. Kod termičkog istezanja, povećanje jednog dijela se kompenzira deformacijom savijanja drugog dijela u ravnini ili deformacijom savijanja i torzije u prostoru. Ako sam cjevovod kompenzira toplinsko širenje, onda se to naziva samokompenzacija.

Kompenzacija se također javlja zbog elastičnih savijanja. Dio istezanja se kompenzira elastičnošću savijanja, a drugi dio se eliminira zbog elastičnih svojstava materijala presjeka iza krivine. Kompenzatori se postavljaju tamo gdje nije moguće koristiti kompenzacijske dionice ili kada je samokompenzacija cjevovoda nedovoljna.

Prema dizajnu i principu rada, kompenzatori su četiri tipa: U-oblika, sočiva, valoviti, kutija za punjenje. U praksi se često koriste ravne dilatacijske spojnice L-, Z- ili U-oblika. U slučaju prostornih kompenzatora, oni su obično 2 ravna međusobno okomita preseka i imaju jedno zajedničko rame. Elastični dilatacijski spojevi izrađuju se od cijevi ili elastičnih diskova, odnosno mehova.

Određivanje optimalne veličine prečnika cevovoda

Optimalni prečnik cjevovoda može se pronaći na osnovu tehničkih i ekonomskih proračuna. Dimenzije cjevovoda, uključujući dimenzije i funkcionalnost različitih komponenti, kao i uslovi pod kojima cjevovod mora raditi, određuju transportni kapacitet sistema. Veće cijevi su pogodne za veći maseni protok, pod uvjetom da su ostale komponente u sistemu pravilno odabrane i dimenzionirane za ove uvjete. Obično, što je duža dužina glavne cijevi između crpnih stanica, to je potreban veći pad tlaka u cjevovodu. Osim toga, promjena fizičkih karakteristika dizanog medija (viskoznost, itd.) također može imati veliki utjecaj na pritisak u cjevovodu.

Optimalna veličina - Najmanja prikladna veličina cijevi za određenu primjenu koja je isplativa tokom vijeka trajanja sistema.

Formula za izračunavanje performansi cijevi:

Q = (π d²)/4 v

Q je brzina protoka dizane tekućine;
d - prečnik cjevovoda;
v je brzina protoka.

U praksi, za izračunavanje optimalnog prečnika cevovoda, koriste se vrednosti optimalnih brzina dizanog medija, preuzete iz referentnih materijala sakupljenih na osnovu eksperimentalnih podataka:

Pumpani medij		Opseg optimalnih brzina u cjevovodu, m/s
Tečnosti	Gravitaciono kretanje:
	Viskozne tečnosti	0,1 - 0,5
	Tečnosti niskog viskoziteta	0,5 - 1
	Pumpanje:
	usisne strane	0,8 - 2
	Strana pražnjenja	1,5 - 3
gasovi	Prirodna vuča	2 - 4
	Mali pritisak	4 - 15
	Veliki pritisak	15 - 25
Parovi	pregrijana para	30 - 50
	Zasićena para pod pritiskom:
	Više od 105 Pa	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

Odavde dobijamo formulu za izračunavanje optimalnog prečnika cevi:

d o = √((4 Q) / (π v o ))

Q - dati protok dizane tečnosti;
d - optimalni prečnik cjevovoda;
v je optimalna brzina protoka.

Kod velikih protoka obično se koriste cijevi manjeg prečnika, što znači niže troškove kupovine cjevovoda, njegovog održavanja i montažnih radova (označeno sa K 1). Sa povećanjem brzine dolazi do povećanja gubitaka tlaka zbog trenja i lokalnih otpora, što dovodi do povećanja troškova pumpanja tekućine (označavamo K 2).

Za cjevovode velikih prečnika troškovi K 1 će biti veći, a troškovi u toku rada K 2 manji. Ako saberemo vrijednosti K 1 i K 2 , dobijamo ukupne minimalne troškove K i optimalni prečnik cjevovoda. Troškovi K 1 i K 2 u ovom slučaju su dati u istom vremenskom periodu.

Obračun (formula) kapitalnih troškova za cjevovod

K 1 = (m C M K M)/n

m masa cjevovoda, t;
C M - cijena od 1 tone, rub/t;
K M - koeficijent koji povećava troškove instalacijskih radova, na primjer 1,8;
n - vijek trajanja, godine.

Navedeni operativni troškovi povezani sa potrošnjom energije:

K 2 \u003d 24 N n dana C E rub / godina

N - snaga, kW;
n DN - broj radnih dana u godini;
C E - troškovi po kWh energije, rub/kW*h.

Formule za određivanje veličine cjevovoda

Primjer općih formula za određivanje veličine cijevi bez uzimanja u obzir mogućih dodatnih faktora kao što su erozija, suspendirane krute tvari, itd.:

Ime	Jednačina	Moguća ograničenja
Protok tečnosti i gasa pod pritiskom
Gubitak glave od trenja Darcy-Weisbach	d = 12 [(0,0311 f L Q 2)/(h f)] 0,2	Q - zapreminski protok, gal/min; d je unutrašnji prečnik cevi; hf - gubitak glave trenja; L je dužina cjevovoda, stopa; f je koeficijent trenja; V je brzina protoka.
Jednačina za ukupni protok fluida	d = 0,64 √(Q/V)	Q - zapreminski protok, gpm
Veličina usisnog voda pumpe za ograničavanje gubitka glave od trenja	d = √(0,0744 Q)	Q - zapreminski protok, gpm
Jednačina ukupnog protoka gasa	d = 0,29 √((Q T)/(P V))	Q - zapreminski protok, ft³/min T - temperatura, K P - pritisak psi (abs); V - brzina
Gravitacioni tok
Manningova jednadžba za izračunavanje promjera cijevi za maksimalni protok	d=0,375	Q - zapreminski protok; n - koeficijent hrapavosti; S - pristrasnost.
Froudeov broj je omjer sile inercije i sile gravitacije	Fr = V / √[(d/12) g]	g - ubrzanje slobodnog pada; v - brzina protoka; L - dužina ili promjer cijevi.
Para i isparavanje
Jednačina promjera parne cijevi	d = 1,75 √[(W v_g x) / V]	W - maseni protok; Vg - specifična zapremina zasićene pare; x - kvalitet pare; V - brzina.

Optimalni protok za različite cevovodne sisteme

Optimalna veličina cijevi se bira iz uvjeta minimalnih troškova za pumpanje medija kroz cjevovod i cijene cijevi. Međutim, ograničenja brzine također se moraju uzeti u obzir. Ponekad veličina cjevovoda mora zadovoljiti zahtjeve procesa. Jednako često, veličina cjevovoda je povezana s padom tlaka. U idejnim proračunima, gdje se gubici tlaka ne uzimaju u obzir, veličina procesnog cjevovoda određena je dozvoljenom brzinom.

Ako dođe do promjena u smjeru strujanja u cjevovodu, onda to dovodi do značajnog povećanja lokalnih pritisaka na površini okomitoj na smjer protoka. Ova vrsta povećanja je funkcija brzine fluida, gustine i početnog pritiska. Budući da je brzina obrnuto proporcionalna promjeru, tekućine velike brzine zahtijevaju posebnu pažnju pri dimenzioniranju i konfiguraciji cjevovoda. Optimalna veličina cijevi, na primjer za sumpornu kiselinu, ograničava brzinu medija na vrijednost koja sprječava eroziju zidova u krivinama cijevi, čime se sprječava oštećenje strukture cijevi.

Protok fluida gravitacijom

Izračunavanje veličine cjevovoda u slučaju protoka koji se kreće gravitacijom je prilično komplicirano. Priroda kretanja kod ovog oblika strujanja u cijevi može biti jednofazna (puna cijev) i dvofazna (djelomično punjenje). Dvofazni tok se formira kada su u cijevi prisutni i tekućina i plin.

U zavisnosti od odnosa tečnosti i gasa, kao i njihovih brzina, dvofazni režim strujanja može varirati od mehurastih do dispergovanih.

protok mjehurića (horizontalno)	strujanje projektila (horizontalno)	talasni tok	raspršeni tok

Pokretačku snagu tečnosti pri kretanju gravitacijom daje razlika u visinama početne i krajnje tačke, a preduslov je položaj početne tačke iznad krajnje tačke. Drugim riječima, visinska razlika određuje razliku u potencijalnoj energiji tekućine u ovim položajima. Ovaj parametar se također uzima u obzir pri odabiru cjevovoda. Osim toga, na veličinu pogonske sile utiču pritisci na početnoj i krajnjoj tački. Povećanje pada pritiska povlači povećanje protoka fluida, što zauzvrat omogućava odabir cjevovoda manjeg promjera i obrnuto.

U slučaju da je krajnja tačka povezana sa sistemom pod pritiskom, kao što je kolona za destilaciju, ekvivalentni pritisak se mora oduzeti od prisutne visinske razlike da bi se procenio stvaran efektivni diferencijalni pritisak. Takođe, ako će početna tačka cevovoda biti pod vakuumom, onda se pri izboru cevovoda mora uzeti u obzir i njegov uticaj na ukupni diferencijalni pritisak. Konačni odabir cijevi se vrši korištenjem diferencijalnog tlaka koji uzima u obzir sve gore navedene faktore, a ne temelji se samo na visinskoj razlici između početne i krajnje točke.

strujanje vruće tečnosti

U procesnim postrojenjima obično se susreću različiti problemi pri radu sa vrućim ili kipućim medijima. Glavni razlog je isparavanje dijela toka vruće tekućine, odnosno fazna transformacija tekućine u paru unutar cjevovoda ili opreme. Tipičan primjer je fenomen kavitacije centrifugalne pumpe, praćen točkastim ključanjem tekućine, praćen stvaranjem mjehurića pare (parna kavitacija) ili oslobađanjem otopljenih plinova u mjehuriće (gasna kavitacija).

Veći cjevovodi su poželjniji zbog smanjene brzine protoka u poređenju sa cijevima manjeg promjera pri konstantnom protoku, što rezultira većim NPSH na usisnom vodu pumpe. Tačke nagle promjene smjera protoka ili smanjenja veličine cjevovoda također mogu uzrokovati kavitaciju zbog gubitka tlaka. Nastala mješavina gasa i pare stvara prepreku prolazu toka i može uzrokovati oštećenje cjevovoda, što čini pojavu kavitacije krajnje nepoželjnom tokom rada cjevovoda.

Zaobilazni cjevovod za opremu/instrumente

Oprema i uređaji, posebno oni koji mogu stvoriti značajne padove tlaka, odnosno izmjenjivači topline, regulacijski ventili i sl., opremljeni su bajpasnim cjevovodima (da ne bi mogli prekinuti proces ni tokom radova na održavanju). Takvi cjevovodi obično imaju 2 zaporna ventila postavljena u skladu sa instalacijom i ventil za kontrolu protoka paralelno sa ovom instalacijom.

Tokom normalnog rada, protok fluida koji prolazi kroz glavne komponente aparata doživljava dodatni pad pritiska. U skladu s tim, izračunava se ispusni tlak za njega, koji stvara priključena oprema, kao što je centrifugalna pumpa. Pumpa se bira na osnovu ukupnog pada pritiska u instalaciji. Prilikom kretanja kroz bajpas cevovod ovaj dodatni pad pritiska izostaje, dok radna pumpa pumpa protok iste sile, u skladu sa svojim radnim karakteristikama. Kako bi se izbjegle razlike u karakteristikama protoka između aparata i bajpas linije, preporučuje se korištenje manjeg obilaznog voda s regulacijskim ventilom kako bi se stvorio pritisak koji je ekvivalentan glavnoj instalaciji.

Linija za uzorkovanje

Obično se uzima uzorak male količine tekućine za analizu kako bi se odredio njen sastav. Uzorkovanje se može provesti u bilo kojoj fazi procesa kako bi se odredio sastav sirovine, međuproizvoda, gotovog proizvoda ili jednostavno transportirane tvari kao što je otpadna voda, tekućina za prijenos topline itd. Veličina dijela cjevovoda na kojem se vrši uzorkovanje obično zavisi od vrste fluida koji se analizira i lokacije mjesta uzorkovanja.

Na primjer, za plinove pod povišenim pritiskom dovoljni su mali cjevovodi sa ventilima za uzimanje potrebnog broja uzoraka. Povećanjem promjera linije za uzorkovanje smanjit će se udio medija uzorkovanih za analizu, ali takvo uzorkovanje postaje teže kontrolirati. Istovremeno, mala linija za uzorkovanje nije pogodna za analizu različitih suspenzija u kojima čvrste čestice mogu začepiti put protoka. Dakle, veličina linije za uzorkovanje za analizu suspenzija u velikoj meri zavisi od veličine čvrstih čestica i karakteristika medija. Slični zaključci važe i za viskozne tečnosti.

Veličina linije za uzorkovanje obično uzima u obzir:

• karakteristike tečnosti namenjene selekciji;
• gubitak radne sredine tokom selekcije;
• sigurnosni zahtjevi prilikom odabira;
• jednostavnost rada;
• lokacija izborne tačke.

cirkulacija rashladne tečnosti

Visoke brzine su poželjne za vodove s cirkulirajućim rashladnim sredstvom. To je uglavnom zbog činjenice da je rashladna tekućina u rashladnom tornju izložena sunčevoj svjetlosti, što stvara uslove za formiranje sloja koji sadrži alge. Dio ovog volumena koji sadrži alge ulazi u cirkulirajuću rashladnu tekućinu. Pri niskim brzinama protoka, alge počinju rasti u cjevovodu i nakon nekog vremena stvaraju poteškoće za cirkulaciju rashladnog sredstva ili njegov prolaz do izmjenjivača topline. U ovom slučaju preporučuje se visoka cirkulacija kako bi se izbjegle blokade algi u cjevovodu. Tipično, upotreba rashladne tečnosti sa velikom cirkulacijom nalazi se u hemijskoj industriji, koja zahteva velike cjevovode i dužine da bi se obezbedila energija za različite izmenjivače toplote.

Prelijevanje rezervoara

Rezervoari su opremljeni prelivnim cevima iz sledećih razloga:

• izbegavanje gubitka tečnosti (višak tečnosti ulazi u drugi rezervoar, umesto da se izliva iz originalnog rezervoara);
• sprečavanje curenja neželjenih tečnosti izvan rezervoara;
• održavanje nivoa tečnosti u rezervoarima.

U svim gore navedenim slučajevima, preljevne cijevi su dizajnirane za maksimalno dozvoljeni protok tekućine koja ulazi u rezervoar, bez obzira na brzinu protoka tečnosti koja izlazi. Ostali principi cjevovoda su slični gravitacijskim cjevovodima, odnosno prema dostupnoj vertikalnoj visini između početne i krajnje točke preljevne linije.

Najviša tačka prelivne cevi, koja je ujedno i njena početna tačka, nalazi se na spoju sa rezervoarom (cijev za prelivanje rezervoara) obično blizu samog vrha, a najniža krajnja tačka može biti blizu odvodnog žlijeba blizu tla. Međutim, preljevni vod također može završiti na višoj nadmorskoj visini. U ovom slučaju, raspoloživa glava diferencijala će biti niža.

Protok mulja

U slučaju rudarenja, ruda se obično kopa na teško dostupnim područjima. Na takvim mjestima, po pravilu, nema željezničke ili putne veze. Za takve situacije, hidraulički transport medija sa čvrstim česticama smatra se najprihvatljivijim, uključujući i u slučaju lokacije rudarskih postrojenja na dovoljnoj udaljenosti. Cjevovodi za gnojnicu koriste se u raznim industrijskim područjima za transport drobljenih čvrstih tvari zajedno s tekućinama. Takvi cjevovodi su se pokazali najisplativijim u usporedbi s drugim metodama transporta čvrstih medija u velikim količinama. Osim toga, njihove prednosti uključuju dovoljnu sigurnost zbog nedostatka nekoliko vrsta prijevoza i ekološke prihvatljivosti.

Suspenzije i mješavine suspendiranih čvrstih tvari u tekućinama se čuvaju u stanju periodičnog miješanja kako bi se održala uniformnost. U suprotnom dolazi do procesa separacije u kojem suspendirane čestice, ovisno o svojim fizičkim svojstvima, isplivaju na površinu tekućine ili se talože na dno. Mešanje se obezbeđuje opremom kao što je rezervoar za mešanje, dok se u cevovodima to postiže održavanjem turbulentnih uslova strujanja.

Smanjenje brzine protoka pri transportu čestica suspendovanih u tečnosti nije poželjno, jer proces razdvajanja faza može započeti u toku. To može dovesti do začepljenja cjevovoda i promjene koncentracije transportovanih čvrstih tvari u struji. Intenzivno miješanje u zapremini protoka potiče turbulentni režim strujanja.

S druge strane, prekomjerno smanjenje veličine cjevovoda često dovodi do začepljenja. Stoga je izbor veličine cjevovoda važan i odgovoran korak koji zahtijeva preliminarnu analizu i proračune. Svaki slučaj se mora posmatrati pojedinačno jer se različite suspenzije ponašaju različito pri različitim brzinama fluida.

Popravka cjevovoda

Tokom rada cjevovoda, u njemu se mogu pojaviti razne vrste curenja, koje zahtijevaju hitnu eliminaciju kako bi se održale performanse sistema. Popravak glavnog cjevovoda može se izvesti na nekoliko načina. Ovo može biti jednako kao zamjena cijelog segmenta cijevi ili malog dijela koji curi, ili krpljenje postojeće cijevi. Ali prije nego što odaberete bilo koju metodu popravka, potrebno je temeljito proučiti uzrok curenja. U nekim slučajevima može biti potrebno ne samo popraviti, već i promijeniti rutu cijevi kako bi se spriječilo njeno ponovno oštećenje.

Prva faza popravke je određivanje lokacije dijela cijevi na kojem je potrebna intervencija. Nadalje, ovisno o vrsti cjevovoda, utvrđuje se lista potrebne opreme i mjera potrebnih za otklanjanje curenja, te se prikupljaju potrebni dokumenti i dozvole ako se dio cijevi koji se sanira nalazi na teritoriji drugog vlasnika. Budući da se većina cijevi nalazi pod zemljom, možda će biti potrebno izvaditi dio cijevi. Zatim se provjerava opće stanje premaza cjevovoda, nakon čega se dio premaza uklanja radi popravki direktno s cijevi. Nakon popravke, mogu se izvršiti razne aktivnosti verifikacije: ultrazvučno ispitivanje, detekcija grešaka u boji, detekcija grešaka magnetnim česticama itd.

Dok neke popravke zahtijevaju da se cjevovod potpuno zatvori, često je samo privremeno zaustavljanje dovoljno da se izoluje popravljeno područje ili pripremi obilaznica. Međutim, u većini slučajeva popravci se izvode uz potpuno zaustavljanje cjevovoda. Izolacija dijela cjevovoda može se izvesti pomoću čepova ili zapornih ventila. Zatim instalirajte potrebnu opremu i izvršite direktne popravke. Popravci se izvode na oštećenom području, oslobođenom od medija i bez pritiska. Na kraju popravka, čepovi se otvaraju i vraća se integritet cjevovoda.

Cijevi koje povezuju različite aparate kemijskih postrojenja. Uz pomoć njih, tvari se prenose između pojedinih uređaja. U pravilu, nekoliko odvojenih cijevi uz pomoć priključaka stvaraju jedinstveni cijevni sistem.

Cjevovod je sistem cijevi povezanih zajedno pomoću fitinga koji se koriste za transport kemikalija i drugih materijala. U hemijskim instalacijama zatvoreni cjevovodi se obično koriste za kretanje tvari. Ako je riječ o zatvorenim i izoliranim dijelovima instalacije, onda se oni odnose i na cjevovodni sistem ili mrežu.

Sastav zatvorenog sistema cjevovoda može uključivati:

1. Cijevi.
2. Fitingi za cijevi.
3. Zaptivne brtve koje spajaju dva odvojiva dijela cjevovoda.

Svi gore navedeni elementi se proizvode zasebno, nakon čega se spajaju u jedan cjevovodni sistem. Osim toga, cjevovodi mogu biti opremljeni grijanjem i potrebnom izolacijom od različitih materijala.

Izbor veličine cijevi i materijala za izradu vrši se na osnovu tehnoloških i dizajnerskih zahtjeva u svakom konkretnom slučaju. Ali kako bi se standardizirale dimenzije cijevi, izvršena je njihova klasifikacija i unifikacija. Glavni kriterij je bio dozvoljeni tlak pri kojem cijev može raditi.

Nazivni prečnik DN

Nazivni prolaz DN (nominalni prečnik) je parametar koji se koristi u cevovodnim sistemima kao karakterističan element, uz pomoć kojeg se vrši ugradnja delova cevovoda, kao što su cevi, fitinzi, fitinzi i drugo.

Nazivni prečnik je bezdimenzionalna vrednost, ali numerički približno jednak unutrašnjem prečniku cevi. Primer oznake uslovnog otvora: DN 125.

Takođe, nazivni provrt nije naznačen na crtežima i ne zamjenjuje stvarne prečnike cijevi. On otprilike odgovara čistom prečniku pojedinih delova cevovoda (slika 1.1). Ako govorimo o numeričkim vrijednostima uvjetnih prijelaza, oni su odabrani na takav način da se propusnost cjevovoda povećava u rasponu od 60 do 100% pri prelasku s jednog uvjetnog prolaza na drugi.

Uobičajeni nazivni prečnici:

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.

Dimenzije ovih uslovnih prolaza su postavljene uz očekivanje da ne postoje problemi sa spajanjem delova jedan na drugi. Određivanjem nazivnog prečnika na osnovu vrednosti unutrašnjeg prečnika cjevovoda, odabire se vrijednost uslovnog prolaza, koja je najbliža promjeru cijevi na čistom.

Nazivni pritisak PN

Nazivni pritisak PN - vrijednost koja odgovara maksimalnom pritisku dizanog medija na 20 °C, pri kojem je moguć dugotrajan rad cjevovoda zadatih dimenzija.

Nazivni pritisak je bezdimenzionalna veličina.

Kao i nazivni promjer, nazivni tlak je graduiran na osnovu prakse akumuliranog radnog iskustva (Tablica 1.1).

Nazivni pritisak za određeni cevovod se bira na osnovu pritiska koji se stvarno stvara u njemu, odabirom najbliže veće vrednosti. U isto vrijeme, armature i armature u ovom cjevovodu također moraju odgovarati istom nivou pritiska. Debljina stijenke cijevi izračunava se na osnovu nominalnog tlaka i mora osigurati performanse cijevi pri vrijednosti tlaka jednakoj nominalnoj (Tablica 1.1).

Dozvoljeni nadpritisak p e,zul

Nazivni pritisak se koristi samo za radnu temperaturu od 20°C. Kako temperatura raste, nosivost cijevi se smanjuje. Istovremeno se na odgovarajući način smanjuje dozvoljeni višak tlaka. Vrijednost p e,zul pokazuje maksimalni natpritisak koji može biti u cjevovodnom sistemu sa povećanjem radne temperature (slika 1.2).

Materijali za cjevovode

Prilikom odabira materijala koji će se koristiti za izradu cjevovoda uzimaju se u obzir pokazatelji kao što su karakteristike medija koji će se transportirati kroz cjevovod i radni pritisak koji se očekuje u ovom sistemu. Također je potrebno uzeti u obzir mogućnost korozivnog djelovanja sa strane dizanog medija na materijal zidova cijevi.

Gotovo svi sistemi cjevovoda i hemijska postrojenja su napravljeni od čelika. Za opće primjene u odsustvu velikih mehaničkih opterećenja i korozivnog djelovanja, sivi ljevak ili nelegirani konstrukcioni čelici koriste se za proizvodnju cjevovoda.

Za veće radne pritiske i bez korozivnih opterećenja, koriste se cijevi od kaljenog čelika ili lijevanog čelika.

Ako je korozivni učinak medija visok ili se postavljaju visoki zahtjevi na čistoću proizvoda, tada je cjevovod izrađen od nehrđajućeg čelika.

Ako cjevovod mora biti otporan na morsku vodu, tada se za njegovu proizvodnju koriste legure bakra i nikla. Mogu se koristiti i legure aluminijuma i metali kao što su tantal ili cirkonijum.

Različite vrste plastike postaju sve češće kao materijal za cjevovode, zbog svoje visoke otpornosti na koroziju, male težine i lakoće obrade. Ovaj materijal je pogodan za kanalizacione cjevovode.

Fitinzi cjevovoda

Cjevovodi od plastičnih materijala pogodnih za zavarivanje montiraju se na mjestu ugradnje. Takvi materijali uključuju čelik, aluminij, termoplaste, bakar, itd. Za spajanje ravnih dijelova cijevi koriste se posebno izrađeni fitinzi, na primjer, koljena, krivine, kapije i redukcije promjera (slika 1.3). Ovi spojni elementi mogu biti dio bilo kojeg cjevovoda.

Priključci cijevi

Za montažu pojedinih dijelova cjevovoda i fitinga koriste se posebni priključci. Koriste se i za povezivanje potrebnih fitinga i uređaja na cjevovod.

Priključci se biraju (slika 1.4) u zavisnosti od:

1. materijali koji se koriste za proizvodnju cijevi i fitinga. Glavni kriterij odabira je mogućnost zavarivanja.
2. radni uslovi: nizak ili visok pritisak, kao i niska ili visoka temperatura.
3. proizvodni zahtjevi koji se odnose na cevovodni sistem.
4. prisustvo odvojivih ili trajnih priključaka u sistemu cjevovoda.

Rice. 1.4 Tipovi cijevne veze

Linearno širenje cijevi i njegova oprema

Geometrijski oblik objekata može se mijenjati kako silom koja na njih djeluje, tako i promjenom njihove temperature. Ove fizičke pojave dovode do toga da cevovod, koji je postavljen u neopterećenom stanju i bez temperaturnih efekata, tokom rada pod pritiskom ili temperaturama trpi određena linearna proširenja ili kontrakcije, što negativno utiče na njegove performanse.

U slučaju kada nije moguće nadoknaditi ekspanziju, dolazi do deformacije cevovodnog sistema. U tom slučaju može doći do oštećenja brtvi prirubnica i onih mjesta gdje su cijevi međusobno povezane.

Termičko linearno širenje

Prilikom uređenja cjevovoda važno je uzeti u obzir moguću promjenu dužine zbog porasta temperature ili takozvanog termičkog linearnog širenja, označenog ΔL. Ova vrijednost ovisi o dužini cijevi, koja je označena sa L o i temperaturnoj razlici Δϑ = ϑ2-ϑ1 (slika 1.5).

U gornjoj formuli, a je koeficijent termičkog linearnog širenja datog materijala. Ovaj pokazatelj je jednak linearnom širenju cijevi dužine 1 m s porastom temperature od 1 ° C.

Elementi za kompenzaciju ekspanzije cijevi

Savijanja cijevi

Zahvaljujući posebnim krivinama koje su zavarene u cjevovod, moguće je kompenzirati prirodno linearno širenje cijevi. Za to se koriste kompenzacijske krivine u obliku slova U, Z i kutne krivine, kao i kompenzatori lire (slika 1.6).

Rice. 1.6 Kompenzacija krivina cijevi

Oni opažaju linearno širenje cijevi zbog vlastite deformacije. Međutim, ova metoda je moguća samo uz neka ograničenja. U cjevovodima visokog pritiska koriste se koljena pod različitim uglovima za kompenzaciju ekspanzije. Zbog pritiska koji djeluje u takvim krivinama, moguća je pojačana korozija.

Valoviti dilatacijski spojevi cijevi

Ovaj uređaj se sastoji od metalne valovite cijevi tankih stijenki, koja se naziva mehom i rastegnuta je u pravcu cjevovoda (slika 1.7).

Ovi uređaji se ugrađuju u cjevovod. Prednapon se koristi kao poseban dilatacijski spoj.

Ako govorimo o aksijalnim dilatacijskim spojevima, onda su oni u stanju kompenzirati samo ona linearna proširenja koja se javljaju duž osi cijevi. Unutrašnji vodeći prsten se koristi da bi se izbeglo bočno pomeranje i unutrašnja kontaminacija. Kako bi se cjevovod zaštitio od vanjskih oštećenja, u pravilu se koristi posebna obloga. Dilatacijski spojevi koji ne sadrže unutrašnji vodeći prsten apsorbiraju bočne pomake, kao i vibracije koje mogu doći od pumpi.

Izolacija cijevi

Ako se medij s visokom temperaturom kreće kroz cjevovod, on mora biti izoliran kako bi se spriječio gubitak topline. U slučaju niskotemperaturnog medija koji se kreće kroz cjevovod, koristi se izolacija kako bi se spriječilo njegovo zagrijavanje od strane vanjskog okruženja. Izolacija se u takvim slučajevima izvodi pomoću posebnih izolacijskih materijala koji se postavljaju oko cijevi.

Kao takvi materijali, u pravilu se koriste:

1. Na niskim temperaturama do 100°C koriste se krute pjene poput polistirena ili poliuretana.
2. Na srednjim temperaturama od oko 600°C koriste se oblikovana kućišta ili mineralna vlakna kao što su kamena vuna ili stakleni filc.
3. Na visokim temperaturama u području od 1200 ° C - keramička vlakna, na primjer, glinica.

Cijevi nominalnog prečnika ispod DN 80 i debljine izolacionog sloja manje od 50 mm obično se izoluju izolacionim spojevima. Da biste to učinili, oko cijevi se postavljaju dvije školjke i pričvršćuju se metalnom trakom, a zatim se zatvaraju limenim kućištem (slika 1.8).

Cjevovodi čiji je nazivni promjer veći od DN 80 moraju biti opremljeni toplinskom izolacijom sa donjim okvirom (slika 1.9). Ovaj okvir se sastoji od steznih prstenova, odstojnika i metalne obloge od pocinčanog mekog čelika ili lima od nerđajućeg čelika. Između cjevovoda i metalnog kućišta, prostor je ispunjen izolacijskim materijalom.

Debljina izolacije izračunava se određivanjem troškova njene izrade, kao i gubitaka koji nastaju uslijed gubitka topline, a kreće se od 50 do 250 mm.

Toplotna izolacija mora biti postavljena duž cijele dužine cijevnog sistema, uključujući područja krivina i koljena. Vrlo je važno osigurati da nema nezaštićenih mjesta koja mogu uzrokovati gubitak topline. Prirubnički spojevi i spojevi moraju biti opremljeni oblikovanim izolacijskim elementima (slika 1.10). Ovo omogućava nesmetan pristup priključnoj tački bez potrebe za uklanjanjem izolacionog materijala sa čitavog cevovodnog sistema u slučaju da dođe do curenja.

U slučaju da je izolacija cevovodnog sistema pravilno odabrana, rešavaju se mnogi problemi, kao što su:

1. Izbjegavanje jakog pada temperature u tekućem mediju i, kao rezultat, ušteda energije.
2. Sprečavanje padova temperature u sistemima gasovoda ispod tačke rose. Tako je moguće isključiti stvaranje kondenzata, što može dovesti do značajnih oštećenja od korozije.
3. Izbjegavanje oslobađanja kondenzata u parnim cjevovodima.

Metoda za izračunavanje teorijske hidraulike tablice Shevelev SNiP 2.04.02-84

Početni podaci

Materijal cijevi: Novi čelik bez unutrašnjeg zaštitnog premaza ili sa bitumenskim zaštitnim premazom Novo liveno gvožđe bez unutrašnjeg zaštitnog premaza ili sa bitumenskim zaštitnim premazom Nenovi čelik i liveno gvožđe bez unutrašnjeg zaštitnog premaza ili sa bitumenskim zaštitnim premazom centrifugirana plastična ili polimer-cementna prevlaka Čelik i liveno gvožđe, sa unutrašnjim premazom od peska i cementa Čelik i liveno gvožđe, sa unutrašnjim centrifugiranim cementno-peščanim premazom Od polimernih materijala (plastika) Staklo

Procijenjena potrošnja

l/s m3/h

Vanjski prečnik mm

debljina zida mm

Dužina cjevovoda m

Prosječna temperatura vode °C

Eq. hrapavost iznutra. površine cijevi: Jako zarđao ili jako nataložen Čelik ili liveno gvožđe, stari zarđali čelik pocinčan. nakon nekoliko godina Čelik nakon nekoliko godina Lijevano željezo novo Pocinčani čelik novo Zavareni čelik novo Bešavni čelik novo Izvučeno od mesinga, olova, bakra Staklo

Zbir skupova lokalnih otpora

Kalkulacija

Ovisnost gubitka tlaka o promjeru cijevi

html5 ne radi u vašem pretraživaču
Prilikom izračunavanja vodovoda ili sistema grijanja, suočeni ste sa zadatkom odabira promjera cjevovoda. Da biste riješili takav problem, potrebno je napraviti hidraulički proračun vašeg sistema, a za još jednostavnije rješenje možete koristiti hidraulički proračun onlinešto ćemo sada i uraditi.
Operativni postupak:
1. Odaberite odgovarajuću metodu proračuna (proračun prema Shevelevovim tablicama, teorijskoj hidraulici ili prema SNiP 2.04.02-84)
2. Odaberite materijal cijevi
3. Postavite procijenjeni protok vode u cjevovodu
4. Podesite vanjski prečnik i debljinu zida cjevovoda
5. Podesite dužinu cevi
6. Podesite prosječnu temperaturu vode
Rezultat proračuna će biti grafikon i sljedeće vrijednosti hidrauličkog proračuna.
Grafikon se sastoji od dvije vrijednosti (1 - gubitak vode, 2 - brzina vode). Vrijednosti optimalnog promjera cijevi biće ispisane zelenom bojom ispod grafikona.

One. morate podesiti prečnik tako da tačka na grafikonu bude tačno iznad vaših zelenih vrednosti za prečnik cjevovoda, jer će samo pri takvim vrijednostima brzina vode i pad pada biti optimalni.

Gubitak tlaka u cjevovodu pokazuje gubitak tlaka u datom dijelu cjevovoda. Što su gubici veći, više će se morati raditi da bi se voda dopremila na pravo mjesto.
Karakteristika hidrauličkog otpora pokazuje koliko je efektivno odabran promjer cijevi ovisno o gubitku tlaka.
Za referenciju:
- ako trebate saznati brzinu tekućine/vazduha/gasa u cjevovodu različitih sekcija, koristite