Hogyan számítsuk ki a víznyomást a csőben. A csővezeték független hidraulikus számítása

itthon

Szivattyúk és szivattyúberendezések

A különféle folyadékok szállítására szolgáló csővezetékek szerves részét képezik azoknak az egységeknek és berendezéseknek, amelyekben a különböző alkalmazási területekhez kapcsolódó munkafolyamatok zajlanak. A csövek és a csövek konfigurációjának kiválasztásakor nagyon fontos van költsége mind a csövek maguknak és csőszerelvény. A közeg csővezetéken keresztüli szivattyúzásának végső költségét nagymértékben meghatározza a csövek mérete (átmérője és hossza). Ezeknek az értékeknek a kiszámítása speciálisan kifejlesztett, bizonyos művelettípusokra jellemző képletekkel történik.

A cső fémből, fából vagy más anyagból készült üreges henger, amelyet folyékony, gáznemű és szemcsés közeg szállítására használnak. A víz mozgó közegként használható földgáz, gőz, olajtermékek stb. A csöveket mindenhol használják, a különféle iparágaktól a háztartási alkalmazásokig.

Csövek gyártásához leginkább használható különböző anyagok például acél, öntöttvas, réz, cement, műanyagok, például ABS, polivinil-klorid, klórozott polivinil-klorid, polibutén, polietilén stb.

A cső fő méretmutatói az átmérője (külső, belső stb.) és a falvastagság, amelyeket milliméterben vagy hüvelykben mérnek. Használnak olyan értéket is, mint a névleges átmérő vagy névleges furat - a cső belső átmérőjének névleges értéke, milliméterben (Du jelzéssel) vagy hüvelykben (DN jelzéssel) mérve. A névleges átmérők szabványosak, és a csövek és szerelvények kiválasztásának fő kritériumai.

A névleges furatértékek megfelelése mm-ben és hüvelykben:

A kör keresztmetszetű csövet több okból is előnyben részesítik más geometriai metszetekkel szemben:

A körnek van egy minimális kerülete és területe aránya, és csőre alkalmazva ez azt jelenti, hogy egyenlő sávszélesség csőanyag-felhasználás kerek forma minimális lesz az eltérő alakú csövekhez képest. Ez magában foglalja a minimális lehetséges szigetelési és szigetelési költségeket is védőburkolat;
Folyékony vagy gáznemű közeg mozgatásához hidrodinamikai szempontból a kör keresztmetszet a legelőnyösebb. Ezenkívül a cső hosszegységenkénti lehetséges minimális belső területe miatt a szállított közeg és a cső közötti súrlódás minimálisra csökken.
A kerek forma a legellenállóbb a belső és külső nyomásoknak;
A kerek csövek gyártásának folyamata meglehetősen egyszerű és könnyen megvalósítható.

A csövek átmérője és konfigurációja a céltól és az alkalmazástól függően nagyon eltérő lehet. Így fővezetékek víz vagy olajtermékek mozgatásához meglehetősen egyszerű konfigurációval közel fél méter átmérőjűek, kis átmérőjű fűtőtekercsek, amelyek egyben cső is összetett forma sok fordulattal.

Lehetetlen elképzelni egyetlen iparágat sem csővezeték-hálózat nélkül. Minden ilyen hálózat számítása magában foglalja a csőanyag kiválasztását, a specifikáció elkészítését, amely felsorolja a vastagságra, csőméretre, nyomvonalra stb. vonatkozó adatokat. Nyersanyag, köztes termék és/vagy késztermékát kell menni a gyártási szakaszokon, különböző eszközök és berendezések között mozogva, amelyek csővezetékekkel és szerelvényekkel vannak összekötve. A csőrendszer megfelelő számítása, kiválasztása és felszerelése szükséges a teljes folyamat megbízható végrehajtásához, a közegek biztonságos átvitelének biztosításához, valamint a rendszer tömítéséhez és a szivattyúzott anyag légkörbe való szivárgásának megakadályozásához.

Nincs egyetlen képlet és szabály, amely felhasználható lenne a folyamat kiválasztására bármely lehetséges alkalmazáshoz és munkakörnyezet. A csővezetékek minden egyes alkalmazási területén számos tényezőt kell figyelembe venni, amelyek jelentős hatással lehetnek a csővezetékre vonatkozó követelményekre. Így például az iszappal végzett munka során a csővezeték nagy méretű nemcsak a telepítési költségeket növeli, hanem működési nehézségeket is okoz.

A csöveket általában az anyag- és üzemeltetési költségek optimalizálása után választják ki. Minél nagyobb a csővezeték átmérője, azaz minél nagyobb a kezdeti beruházás, annál kisebb lesz a nyomásesés, és ennek megfelelően az üzemeltetési költségek is alacsonyabbak lesznek. Ezzel szemben a csővezeték kis mérete csökkenti maguknak a csöveknek és a csőszerelvényeknek az elsődleges költségeit, de a sebesség növekedése a veszteségek növekedését vonja maga után, ami ahhoz vezet, hogy további energiát kell fordítani a közeg szivattyúzására. Sebességkorlátozás rögzítve különböző területeken Az alkalmazások az optimális tervezési feltételeken alapulnak. A csővezetékek méretét ezen szabványok alapján számítják ki, figyelembe véve az alkalmazási területeket.

Csővezeték tervezés

A csővezetékek tervezésekor a következő fő tervezési paramétereket veszik alapul:

szükséges teljesítmény;
a csővezeték belépési és kilépési pontja;
a közeg összetétele, beleértve a viszkozitást és fajsúly;
a csővezeték nyomvonalának domborzati viszonyai;
maximálisan megengedhető üzemi nyomás;
hidraulikus számítás;
csővezeték átmérője, falvastagsága, a fal anyagának szakítószilárdsága;
összeg szivattyúállomások, a köztük lévő távolság és az energiafogyasztás.

A csővezeték megbízhatósága

A csővezeték-tervezés megbízhatóságát a megfelelő tervezési szabványok betartása biztosítja. Emellett a személyzet képzése is kulcstényező biztosítsa hosszútávú csővezeték szervizelése és tömítettsége és megbízhatósága. A csővezeték működésének folyamatos vagy időszakos ellenőrzése felügyeleti, számviteli, vezérlő-, szabályozási és automatizálási rendszerekkel, gyártásban lévő személyi vezérlőberendezésekkel, biztonsági berendezésekkel valósítható meg.

További csővezeték bevonat

A legtöbb cső külsejét korrózióálló bevonattal látják el, hogy megakadályozzák a kívülről érkező korrózió káros hatásait. külső környezet. Korrozív közeg szivattyúzása esetén védőbevonat is felvihető belső felület csövek. Üzembe helyezés előtt minden új szállításra szánt csövet veszélyes folyadékok tesztelik a hibákat és a szivárgást.

Alapvető rendelkezések a csővezeték áramlásának kiszámításához

A közeg áramlásának jellege a csővezetékben és az akadályok körüli áramlása folyadékonként nagyon eltérő lehet. Az egyik fontos mutatók a közeg viszkozitása, amelyet egy olyan paraméter jellemez, mint a viszkozitási együttható. Osborne Reynolds ír mérnök-fizikus 1880-ban kísérletsorozatot végzett, melynek eredményei alapján sikerült levezetnie a viszkózus folyadék áramlásának jellegét jellemző dimenzió nélküli mennyiséget, amelyet Reynolds-kritériumnak neveznek és Re-vel jelölünk.

Re = (v L ρ)/μ

ahol:
ρ a folyadék sűrűsége;
v az áramlási sebesség;
L az áramlási elem jellemző hossza;
μ - dinamikus viszkozitási együttható.

Vagyis a Reynolds-kritérium a tehetetlenségi erők és a viszkózus súrlódási erők arányát jellemzi a folyadékáramlásban. E kritérium értékének változása az ilyen típusú erők arányának változását tükrözi, ami viszont befolyásolja a folyadékáramlás természetét. Ebben a tekintetben a Reynolds-kritérium értékétől függően három áramlási módot szokás megkülönböztetni. 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, stabil rezsim figyelhető meg, amelyet az áramlás sebességének és irányának véletlenszerű változása jellemez minden egyes pontban, ami összességében az áramlási sebességek kiegyenlítését adja a teljes térfogatban. Az ilyen rezsimet turbulensnek nevezik. A Reynolds-szám függ a szivattyú által szállított magasságtól, a közeg viszkozitásától üzemi hőmérsékleten, valamint a cső méretétől és alakjától, amelyen az áramlás áthalad.

Sebességprofil a folyamban
lamináris áramlás	átmeneti rendszer	viharos rezsim

Az áramlás természete
lamináris áramlás	átmeneti rendszer	viharos rezsim

A Reynolds-kritérium egy viszkózus folyadék áramlásának hasonlósági kritériuma. Vagyis segítségével lehetőség van egy valós folyamat szimulálására kicsinyített méretben, kényelmesen a tanuláshoz. Ez rendkívül fontos, hiszen sokszor rendkívül nehéz, sőt néha lehetetlen a valódi eszközökben a folyadékáramlás természetét nagy méretük miatt tanulmányozni.

Csővezeték számítás. A csővezeték átmérőjének kiszámítása

Ha a csővezeték nem hőszigetelt, azaz hőcsere lehetséges a szállított és a környezet között, akkor a benne lévő áramlás jellege akár állandó sebesség (áramlási sebesség) mellett is változhat. Ez akkor lehetséges, ha a szivattyúzott közeg hőmérséklete kellően magas a bemenetnél, és turbulens üzemmódban folyik. A cső hosszában a szállított közeg hőmérséklete a környezet hőveszteségei miatt csökken, ami az áramlási rendszer laminárisra vagy átmenetire változhat. Azt a hőmérsékletet, amelyen az üzemmódváltás megtörténik, kritikus hőmérsékletnek nevezzük. A folyadék viszkozitásának értéke közvetlenül függ a hőmérséklettől, ezért ilyen esetekben olyan paramétert használnak, mint a kritikus viszkozitás, amely megfelel az áramlási rendszer változási pontjának a Reynolds-kritérium kritikus értékénél:

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

ahol:
ν kr - kritikus kinematikai viszkozitás;
Re cr - a Reynolds-kritérium kritikus értéke;
D - cső átmérője;
v az áramlási sebesség;
Q - költség.

Egy másik fontos tényező a csőfalak és a mozgó áram között fellépő súrlódás. Ebben az esetben a súrlódási tényező nagymértékben függ a csőfalak érdességétől. A súrlódási együttható, a Reynolds-kritérium és az érdesség közötti kapcsolatot a Moody-diagram állapítja meg, amely lehetővé teszi az egyik paraméter meghatározását a másik kettő ismeretében.

A Colebrook-White képletet a turbulens áramlás súrlódási együtthatójának kiszámításához is használják. E képlet alapján lehetséges olyan grafikonokat ábrázolni, amelyekkel a súrlódási együtthatót megállapítjuk.

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

ahol:
k - cső érdességi együtthatója;
λ a súrlódási együttható.

Vannak más képletek is a súrlódási veszteségek hozzávetőleges kiszámítására a folyadék nyomására a csövekben. Az egyik leggyakrabban használt egyenlet ebben az esetben a Darcy-Weisbach egyenlet. Empirikus adatokon alapul, és főként rendszermodellezésben használják. A súrlódási veszteség a folyadék sebességének és a cső folyadék mozgással szembeni ellenállásának függvénye, a csőfal érdesség értékében kifejezve.

∆H = λ L/d v²/(2 g)

ahol:
ΔH - fejvesztés;
λ - súrlódási együttható;
L a csőszakasz hossza;
d - cső átmérője;
v az áramlási sebesség;
g a szabadesés gyorsulása.

A víz súrlódásából adódó nyomásveszteséget a Hazen-Williams képlet segítségével számítjuk ki.

∆H = 11,23 L 1/C 1,85 Q 1,85 /D 4,87

ahol:
ΔH - fejvesztés;
L a csőszakasz hossza;
C a Haizen-Williams érdességi együttható;
Q - fogyasztás;
D - csőátmérő.

Nyomás

A csővezeték üzemi nyomása a legmagasabb túlnyomás, amely biztosítja a csővezeték meghatározott működési módját. A csővezeték méretéről és a szivattyútelepek számáról általában a csövek üzemi nyomása, a szivattyúteljesítmény és a költségek alapján döntenek. A csővezeték maximális és minimális nyomása, valamint a munkaközeg tulajdonságai határozzák meg a szivattyúállomások közötti távolságot és a szükséges teljesítményt.

PN névleges nyomás - névleges érték, amely megfelel a munkaközeg maximális nyomásának 20 ° C-on, amelynél a csővezeték adott méretekkel történő folyamatos működése lehetséges.

A hőmérséklet emelkedésével csökken a cső terhelhetősége, és ennek következtében a megengedett túlnyomás is. A pe,zul érték a maximális nyomást (g) jelzi a csőrendszerben az üzemi hőmérséklet emelkedésével.

Megengedett túlnyomás ütemezése:

A nyomásesés kiszámítása a csővezetékben

A csővezeték nyomásesésének kiszámítása a következő képlet szerint történik:

∆p = λ L/d ρ/2 v²

ahol:
Δp - nyomásesés a csőszakaszban;
L a csőszakasz hossza;
λ - súrlódási együttható;
d - cső átmérője;
ρ a szivattyúzott közeg sűrűsége;
v az áramlási sebesség.

Hordozható adathordozó

Leggyakrabban a csöveket vízszállításra használják, de használható iszap, iszap, gőz stb. mozgatására is. Az olajiparban a csővezetékeket a szénhidrogének és keverékeik széles körének szivattyúzására használják, amelyek kémiai és fizikai tulajdonságaiban nagyon eltérőek. A kőolaj nagyobb távolságokra szállítható szárazföldi mezőkről vagy tengeri olajfúró fúrótornyokról a terminálokhoz, útpontokhoz és finomítókhoz.

A csővezetékek a következőket is továbbítják:

finomított kőolajtermékek, például benzin, repülőgép-üzemanyag, kerozin, gázolaj, fűtőolaj stb.;
petrolkémiai nyersanyagok: benzol, sztirol, propilén stb.;
aromás szénhidrogének: xilol, toluol, kumol stb.;
cseppfolyósított kőolaj-üzemanyagok, például cseppfolyósított földgáz, cseppfolyósított kőolajgáz, propán (normál hőmérsékletű és nyomású, de nyomással cseppfolyósított gázok);
szén-dioxid, folyékony ammónia (nyomás alatt folyadékként szállítják);
a bitumen és a viszkózus tüzelőanyagok túl viszkózusak a csővezetékeken történő szállításhoz, ezért az olaj desztillált frakcióit használják fel ezen nyersanyagok hígításához, és olyan keveréket eredményeznek, amely csővezetéken keresztül szállítható;
hidrogén (rövid távolságokra).

A szállított közeg minősége

A szállított közeg fizikai tulajdonságai és paraméterei nagymértékben meghatározzák a csővezeték tervezési és működési paramétereit. A fajsúly, az összenyomhatóság, a hőmérséklet, a viszkozitás, a dermedéspont és a gőznyomás a legfontosabb közegparaméterek, amelyeket figyelembe kell venni.

A folyadék fajsúlya az egységnyi térfogatú tömege. Sok gázt megnövelt nyomás alatt szállítanak csővezetékeken, és bizonyos nyomás elérésekor egyes gázok cseppfolyósításon is áteshetnek. Ezért a közeg tömörítési foka kritikus paraméter a csővezetékek tervezésénél és az áteresztőképesség meghatározásánál.

A hőmérséklet közvetett és közvetlen hatással van a csővezeték teljesítményére. Ez abban fejeződik ki, hogy a folyadék térfogata a hőmérséklet emelkedése után nő, feltéve, hogy a nyomás állandó marad. A hőmérséklet csökkentése a teljesítményre és a rendszer általános hatékonyságára is hatással lehet. Általában, amikor egy folyadék hőmérsékletét csökkentik, az a viszkozitás növekedésével jár együtt, ami további súrlódási ellenállást hoz létre a cső belső fala mentén, ami több energiát igényel azonos mennyiségű folyadék szivattyúzásához. A nagyon viszkózus közegek érzékenyek a hőmérséklet-ingadozásokra. A viszkozitás a közeg áramlással szembeni ellenállása, és centistokes cSt-ben mérik. A viszkozitás nemcsak a szivattyú kiválasztását határozza meg, hanem a szivattyúállomások közötti távolságot is.

Amint a közeg hőmérséklete a dermedéspont alá süllyed, a csővezeték működése lehetetlenné válik, és több lehetőség is felmerül a működés visszaállítására:

a közeg vagy a szigetelő csövek melegítése, hogy a közeg működési hőmérséklete a dermedéspontja felett maradjon;
a közeg kémiai összetételének változása a csővezetékbe való belépés előtt;
a szállított közeg vízzel való hígítása.

A főcsövek típusai

A főcsövek hegesztettek vagy varratmentesek. A varrat nélküli acélcsövek hosszhegesztés nélkül készülnek acélszelvényekkel, hőkezeléssel a kívánt méret és tulajdonságok elérése érdekében. A hegesztett csövet többféle gyártási eljárással gyártják. Ez a két típus különbözik egymástól a cső hosszanti varratainak számában és a használt hegesztőberendezés típusában. A hegesztett acélcső a petrolkémiai alkalmazásokban leggyakrabban használt típus.

Minden csőszakasz össze van hegesztve, így csővezetéket alkotnak. Szintén a fővezetékekben az alkalmazástól függően üvegszálas, különféle műanyagok, azbesztcement stb.

Az egyenes csőszakaszok összekapcsolásához, valamint a különböző átmérőjű csőszakaszok közötti átmenethez speciálisan készített összekötő elemeket (könyökök, ívek, kapuk) használnak.

könyök 90°	könyök 90°	átmeneti ág	elágazó

könyök 180°	könyök 30°	adapter	tipp

A csővezetékek és szerelvények egyes részeinek felszereléséhez speciális csatlakozásokat használnak.

hegesztett	karimás	csavarmenetes	csatolás

A csővezeték hőtágítása

Amikor a csővezeték nyomás alatt van, annak teljes belső felülete egyenletes eloszlású terhelésnek van kitéve, ami a csőben hosszanti belső erőket és a végtámasztékokon további terheléseket okoz. A hőmérséklet-ingadozások a csővezetékre is hatással vannak, ami változást okoz a csövek méretében. A rögzített csővezetékben a hőmérséklet-ingadozások során fellépő erők meghaladhatják a megengedett értéket és túlzott igénybevételhez vezethetnek, ami veszélyes a csővezeték szilárdságára, mind a csőanyagban, mind a karimás csatlakozásokban. A szivattyúzott közeg hőmérsékletének ingadozása a csővezetékben hőmérsékleti feszültséget is létrehoz, amely átvihető szelepekre, szivattyútelepekre stb. Ez a csővezeték csatlakozásainak nyomáscsökkenéséhez, a szelepek vagy más elemek meghibásodásához vezethet.

Csővezeték méretek számítása hőmérsékletváltozással

A csővezeték lineáris méreteinek változását a hőmérséklet változásával a következő képlet szerint kell kiszámítani:

∆L = a L ∆t

a - termikus nyúlási együttható, mm/(m°C) (lásd az alábbi táblázatot);
L - csővezeték hossza (rögzített tartók közötti távolság), m;
Δt - különbség max. és min. a szivattyúzott közeg hőmérséklete, °C.

Különböző anyagokból készült csövek lineáris tágulási táblázata

A megadott számok átlagértékek a felsorolt anyagokra és más anyagokból készült csővezetékek számításánál, a táblázat adatait nem szabad alapul venni. A csővezeték számításánál a cső gyártója által a mellékelt műszaki leírásban vagy adatlapon feltüntetett lineáris nyúlási együtthatót javasolt használni.

A csővezetékek termikus megnyúlását mind speciális tágulási szakaszok, mind pedig rugalmas vagy mozgó alkatrészekből álló kompenzátorok alkalmazásával kiküszöböljük.

A kompenzációs szakaszok a csővezeték rugalmas egyenes részeiből állnak, amelyek egymásra merőlegesek és ívekkel vannak rögzítve. Termikus nyúlásnál az egyik rész növekedését kompenzálja a másik rész síkbeli hajlításának deformációja vagy a hajlítás és csavarodás térbeli deformációja. Ha a csővezeték maga kompenzálja a hőtágulást, akkor ezt önkompenzációnak nevezzük.

A kompenzáció a rugalmas hajlítások miatt is előfordul. A nyúlás egy részét a hajlítások rugalmassága kompenzálja, másik része a hajlat mögötti szakasz anyagának rugalmas tulajdonságai miatt megszűnik. A kompenzátorokat ott helyezik el, ahol nem lehet kiegyenlítő szakaszokat használni, vagy ha a csővezeték önkompenzációja nem elegendő.

A kialakítás és a működési elv szerint a kompenzátorok négy típusból állnak: U-alakú, lencsés, hullámos, tömszelence. A gyakorlatban gyakran alkalmaznak L-, Z- vagy U-alakú lapos dilatációs hézagokat. A térkompenzátorok általában 2 lapos, egymásra merőleges szakaszból állnak, és egy közös vállúak. Az elasztikus tágulási hézagok csövekből vagy rugalmas tárcsákból vagy csőrugóból készülnek.

A csővezeték átmérőjének optimális méretének meghatározása

A csővezeték optimális átmérője műszaki-gazdasági számítások alapján határozható meg. A csővezeték méretei, beleértve a különböző alkatrészek méreteit és funkcionalitását, valamint a csővezeték működési feltételeit, meghatározzák a rendszer szállítási kapacitását. A nagyobb csövek alkalmasak nagyobb tömegáramra, feltéve, hogy a rendszer többi alkatrésze megfelelően van kiválasztva és méretezve ezeknek a feltételeknek. Általában minél hosszabb a főcső a szivattyúállomások között, annál nagyobb nyomásesésre van szükség a csővezetékben. Emellett a szivattyúzott közeg fizikai jellemzőinek (viszkozitás, stb.) változása is nagyban befolyásolhatja a vezeték nyomását.

Optimális méret – Egy adott alkalmazáshoz a legkisebb megfelelő csőméret, amely a rendszer élettartama alatt költséghatékony.

Képlet a cső teljesítményének kiszámításához:

Q = (π d²)/4 v

Q a szivattyúzott folyadék áramlási sebessége;
d - csővezeték átmérője;
v az áramlási sebesség.

A gyakorlatban a csővezeték optimális átmérőjének kiszámításához a szivattyúzott közeg optimális sebességének értékeit használják, amelyeket kísérleti adatok alapján összeállított referenciaanyagokból vettek:

Szivattyúzott közeg		Optimális sebességtartomány a csővezetékben, m/s
Folyadékok	Gravitációs mozgás:
	Viszkózus folyadékok	0,1 - 0,5
	Alacsony viszkozitású folyadékok	0,5 - 1
	Szivattyúzás:
	szívóoldal	0,8 - 2
	Kisülési oldal	1,5 - 3

gázok	Természetes tapadás	2 - 4
	Kis nyomás	4 - 15
	Nagy nyomás	15 - 25

Párok	túlhevített gőz	30 - 50
	Telített túlnyomásos gőz:
	Több mint 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

Innen kapjuk a képletet az optimális csőátmérő kiszámításához:

d o = √((4 Q) / (π v o ))

Q - a szivattyúzott folyadék adott áramlási sebessége;
d - a csővezeték optimális átmérője;
v az optimális áramlási sebesség.

Nagy áramlási sebességeknél általában kisebb átmérőjű csöveket használnak, ami alacsonyabb költségeket jelent a csővezeték beszerzéséhez, karbantartásához és szerelési munkáihoz (K 1 jelölve). A sebesség növekedésével a súrlódás és a helyi ellenállások miatti nyomásveszteség nő, ami a folyadék szivattyúzásának költségének növekedéséhez vezet (K 2-t jelölünk).

A nagy átmérőjű csővezetékeknél a K 1 költségek magasabbak, és a K 2 üzemeltetési költségek alacsonyabbak. Ha összeadjuk a K 1 és K 2 értékeket, megkapjuk a teljes minimális költséget K és a csővezeték optimális átmérőjét. A K 1 és K 2 költségek ebben az esetben ugyanabban az időintervallumban vannak megadva.

A csővezeték tőkeköltségének számítása (képlete).

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

m a csővezeték tömege, t;
C M - 1 tonna költség, dörzsölje / t;
K M - együttható, amely növeli a szerelési munkák költségeit, például 1,8;
n - élettartam, év.

A feltüntetett energiafogyasztással kapcsolatos üzemeltetési költségek:

K 2 \u003d 24 N n nap C E dörzsölje / év

N - teljesítmény, kW;
n DN - évi munkanapok száma;
C E - költség kWh energiára, dörzsölje/kW*h.

Képletek a csővezeték méretének meghatározásához

Példa általános képletekre a csövek méretének meghatározására anélkül, hogy figyelembe vennék az olyan lehetséges további tényezőket, mint az erózió, lebegő szilárd anyagok stb.:

Név	Az egyenlet	Lehetséges korlátozások
Folyadék és gáz áramlása nyomás alatt
Súrlódó fejvesztés Darcy-Weisbach	d = 12 [(0,0311 f L Q 2)/(h f)] 0,2	Q - térfogatáram, gal/perc; d a cső belső átmérője; hf - súrlódási fejveszteség; L a csővezeték hossza, láb; f a súrlódási együttható; V az áramlási sebesség.
A teljes folyadékáramlás egyenlete	d = 0,64 √ (Q/V)	Q - térfogatáram, gpm
A szivattyú szívóvezeték mérete a súrlódási fejveszteség korlátozása érdekében	d = √(0,0744 Q)	Q - térfogatáram, gpm
Teljes gázáramlási egyenlet	d = 0,29 √((Q T)/(P V))	Q - térfogatáram, ft³/perc T - hőmérséklet, K P - nyomás psi (abs); V - sebesség
Gravitációs áramlás
Személyzeti egyenlet a csőátmérő kiszámításához a maximális áramláshoz	d=0,375	Q - térfogatáram; n - érdességi együttható; S - elfogultság.
A Froude-szám a tehetetlenségi erő és a gravitációs erő aránya	Fr = V / √[(d/12) g]	g - szabadesés gyorsulás; v - áramlási sebesség; L - csőhossz vagy átmérő.
Gőz és párolgás
A gőzcső átmérőjének egyenlete	d = 1,75 √[(W v_g x) / V]	W - tömegáram; Vg - telített gőz fajlagos térfogata; x - gőzminőség; V - sebesség.

Optimális áramlási sebesség különféle csőrendszerekhez

Az optimális csőméretet a közeg csővezetéken keresztüli szivattyúzásának minimális költségei és a csövek költsége alapján választják ki. Figyelembe kell azonban venni a sebességkorlátozásokat is. Néha a csővezeték méretének meg kell felelnie a folyamat követelményeinek. Ugyanilyen gyakran a csővezeték mérete összefügg a nyomáseséssel. Az előzetes tervezési számításoknál, ahol a nyomásveszteségeket nem veszik figyelembe, a technológiai csővezeték méretét a megengedett sebesség határozza meg.

Ha a csővezetékben az áramlás iránya megváltozik, akkor ez az áramlási irányra merőleges felületen a helyi nyomások jelentős növekedéséhez vezet. Ez a fajta növekedés a folyadék sebességének, sűrűségének és kezdeti nyomásának függvénye. Mivel a sebesség fordítottan arányos az átmérővel, a nagy sebességű folyadékok különös figyelmet igényelnek a csővezetékek méretezésekor és konfigurálásakor. Az optimális csőméret, például a kénsav esetében, olyan értékre korlátozza a közeg sebességét, amely megakadályozza a faleróziót a csőhajlatokban, így megakadályozza a csőszerkezet károsodását.

Folyadékáramlás a gravitáció által

A csővezeték méretének kiszámítása gravitációs erő hatására mozgó áramlás esetén meglehetősen bonyolult. A mozgás ilyen áramlási formával a csőben lehet egyfázisú (teljes cső) és kétfázisú (részleges töltés). Kétfázisú áramlás jön létre, ha folyadék és gáz egyaránt jelen van a csőben.

A folyadék és gáz arányától, valamint sebességüktől függően a kétfázisú áramlás a buborékostól a diszpergáltig változhat.

buborék áramlás (vízszintes)	lövedékáramlás (vízszintes)	hullámáramlás	szórt áramlás

A gravitációs mozgás során a folyadék hajtóerejét a kezdő- és végpont magasságkülönbsége adja, ennek előfeltétele a kezdőpontnak a végpont feletti elhelyezkedése. Más szóval, a magasságkülönbség határozza meg a folyadék potenciális energiájának különbségét ezekben a helyzetekben. Ezt a paramétert a csővezeték kiválasztásakor is figyelembe veszik. Ezenkívül a hajtóerő nagyságát befolyásolják a nyomások a kezdeti és végpontokban. A nyomásesés növekedése a folyadék áramlási sebességének növekedésével jár, ami viszont lehetővé teszi egy kisebb átmérőjű csővezeték kiválasztását, és fordítva.

Abban az esetben, ha a végpont túlnyomásos rendszerhez, például desztillálóoszlophoz csatlakozik, az egyenértékű nyomást le kell vonni a jelenlévő magasságkülönbségből, hogy megbecsüljük a ténylegesen keletkező effektív nyomáskülönbséget. Továbbá, ha a csővezeték kezdőpontja vákuum alatt lesz, akkor annak a teljes nyomáskülönbségre gyakorolt hatását is figyelembe kell venni a csővezeték kiválasztásakor. A végső csőválasztást nyomáskülönbség alapján végzik, amely figyelembe veszi az összes fenti tényezőt, és nem kizárólag a kezdő- és végpontok magasságkülönbségén alapul.

forró folyadék áramlása

A feldolgozó üzemekben általában különféle problémák merülnek fel forró vagy forrásban lévő közeggel végzett munka során. Ennek fő oka a forró folyadékáram egy részének elpárologtatása, vagyis a folyadék gőzzé történő fázisalakulása a csővezetékben vagy a berendezésben. Tipikus példa a centrifugálszivattyú kavitációs jelensége, amelyet a folyadék pontszerű felforralása kísér, majd gőzbuborékok képződése (gőzkavitáció) vagy az oldott gázok buborékokká történő felszabadulása (gázkavitáció).

A nagyobb csővezetékek előnyösebbek a kisebb áramlási sebesség miatt, mint a kisebb átmérőjű csövek állandó áramlás mellett, ami magasabb NPSH-t eredményez a szivattyú szívóvezetékén. Az áramlási irány hirtelen megváltozása vagy a csővezeték méretének csökkenése a nyomásveszteség miatti kavitációt is okozhatja. A keletkező gáz-gőz keverék akadályt képez az áramlás áthaladása előtt, és károsodást okozhat a csővezetékben, ami rendkívül nem kívánatossá teszi a kavitáció jelenségét a csővezeték működése során.

Megkerülő csővezeték berendezések/műszerek számára

A berendezéseket, berendezéseket, különösen azokat, amelyek jelentős nyomásesést okozhatnak, azaz hőcserélőket, szabályozószelepeket stb., bypass csővezetékekkel látják el (hogy a karbantartási munkák során se szakítsák meg a folyamatot). Az ilyen csővezetékek általában 2 elzárószeleppel rendelkeznek a telepítéssel párhuzamosan, és egy áramlásszabályozó szeleppel párhuzamosan ezzel a telepítéssel.

Normál működés közben a berendezés fő alkatrészein áthaladó folyadékáramlás további nyomásesést tapasztal. Ennek megfelelően kiszámításra kerül a csatlakoztatott berendezés, például egy centrifugálszivattyú által létrehozott nyomónyomás. A szivattyú kiválasztása a berendezés teljes nyomásesése alapján történik. A bypass csővezetéken történő mozgás során ez a többletnyomásesés hiányzik, miközben a működő szivattyú működési jellemzőinek megfelelően azonos erővel szivattyúzza az áramlást. A berendezés és a bypass vezeték közötti áramlási jellemzők közötti különbségek elkerülése érdekében javasolt egy kisebb bypass vezetéket használni vezérlőszeleppel, hogy a fő berendezéssel egyenértékű nyomást hozzon létre.

Mintavételi vonal

Általában kis mennyiségű folyadékot vesznek mintát elemzés céljából, hogy meghatározzák az összetételét. A mintavétel a folyamat bármely szakaszában elvégezhető egy nyersanyag, egy köztes termék, egy késztermék, vagy egyszerűen egy szállított anyag, például szennyvíz, hőhordozó folyadék stb. összetételének meghatározására. A csővezeték azon szakaszának mérete, amelyen a mintavétel történik, általában a vizsgált folyadék típusától és a mintavételi pont helyétől függ.

Például a megemelt nyomású gázok esetében a kisméretű szelepes csővezetékek elegendőek a szükséges számú minta vételéhez. A mintavevő vezeték átmérőjének növelése csökkenti az elemzéshez mintavételezett közeg arányát, de az ilyen mintavételt nehezebb ellenőrizni. Ugyanakkor egy kis mintavételi vezeték nem alkalmas különféle szuszpenziók elemzésére, amelyekben a szilárd részecskék eltömíthetik az áramlási utat. Így a szuszpenziók elemzésére szolgáló mintavételi vonal mérete nagymértékben függ a szilárd részecskék méretétől és a táptalaj jellemzőitől. Hasonló következtetések vonatkoznak a viszkózus folyadékokra is.

A mintavételi vonal méretezése általában a következőket veszi figyelembe:

a kiválasztásra szánt folyadék jellemzői;
a munkakörnyezet elvesztése a kiválasztás során;
biztonsági követelmények a kiválasztás során;
könnyű kezelhetőség;
kiválasztási pont helye.

hűtőfolyadék keringtetés

Keringető hűtőfolyadékkal rendelkező csővezetékek esetén a nagy sebesség előnyös. Ez elsősorban annak köszönhető, hogy a hűtőtoronyban lévő hűtőfolyadékot napfény éri, ami megteremti a feltételeket az algatartalmú réteg kialakulásához. Ennek az algatartalmú térfogatnak egy része a keringő hűtőfolyadékba kerül. Alacsony áramlási sebességnél az algák növekedni kezdenek a csővezetékben, és egy idő után megnehezítik a hűtőfolyadék keringését vagy a hőcserélőhöz való eljutását. Ebben az esetben nagy keringési sebesség javasolt, hogy elkerüljük az algás eltömődések kialakulását a csővezetékben. A nagy keringésű hűtőfolyadékot jellemzően a vegyiparban használják, ahol nagy csővezetékekre és hosszúságra van szükség a különféle hőcserélők áramellátásához.

Tartály túlcsordulás

A tartályok túlfolyócsövekkel vannak felszerelve a következő okok miatt:

a folyadékveszteség elkerülése (a felesleges folyadék egy másik tartályba kerül, nem pedig az eredeti tartályból);
a nem kívánt folyadékok tartályon kívüli szivárgásának megakadályozása;
a folyadékszint fenntartása a tartályokban.

A túlfolyócsövek minden fenti esetben a tartályba belépő folyadék maximális megengedett áramlására vannak kialakítva, függetlenül a távozó folyadék áramlási sebességétől. Más csővezeték-elvek hasonlóak a gravitációs csővezetékekhez, azaz a túlfolyó csővezeték kezdő- és végpontja közötti rendelkezésre álló függőleges magasság szerint.

A túlfolyócső legmagasabb pontja, amely egyben a kiindulási pontja is, a tartályhoz való csatlakozásnál (tartály túlfolyócső) általában a legtetején található, a legalacsonyabb végpontja pedig a talaj közelében lévő lefolyócső közelében lehet. A túlfolyó vezeték azonban magasabban is végződhet. Ebben az esetben a rendelkezésre álló differenciálfej alacsonyabb lesz.

Iszapáramlás

Bányászat esetén az ércet általában nehezen hozzáférhető területeken bányászják. Az ilyen helyeken általában nincs vasúti vagy közúti kapcsolat. Ilyen helyzetekben a szilárd részecskéket tartalmazó közeg hidraulikus szállítása a legelfogadhatóbb, beleértve a bányászati üzemek megfelelő távolságra történő elhelyezését is. A hígtrágya csővezetékeket különféle ipari területeken használják zúzott szilárd anyagok és folyadékok szállítására. Az ilyen csővezetékek bizonyultak a legköltséghatékonyabbnak a nagy mennyiségű szilárd közeg szállításának más módszereihez képest. Előnyeik emellett a kellő biztonság, a többféle szállítási mód hiánya és a környezetbarátság miatt.

A folyadékokban lévő szuszpenziókat és lebegő szilárd anyagok keverékeit az egyenletesség megőrzése érdekében időszakos keverés közben tárolják. Ellenkező esetben szétválási folyamat megy végbe, amelyben a lebegő részecskék fizikai tulajdonságaiktól függően a folyadék felszínére úsznak, vagy leülepednek a folyadék aljára. A keverést olyan berendezések biztosítják, mint például a keverőtartály, míg a csővezetékekben ezt a turbulens áramlási feltételek fenntartásával érik el.

A folyadékban szuszpendált részecskék szállítása során az áramlási sebesség csökkentése nem kívánatos, mivel az áramlásban megindulhat a fázisszétválás. Ez a csővezeték eltömődéséhez és a szállított szilárd anyagok koncentrációjának megváltozásához vezethet a patakban. Az áramlási térfogat intenzív keveredését a turbulens áramlási rendszer segíti elő.

Másrészt a csővezeték méretének túlzott csökkentése is gyakran duguláshoz vezet. Ezért a csővezeték méretének megválasztása fontos és felelősségteljes lépés, amely előzetes elemzést és számításokat igényel. Minden esetet egyedileg kell megvizsgálni, mivel a különböző iszapok eltérően viselkednek különböző folyadéksebességek mellett.

Csővezeték javítás

A csővezeték üzemeltetése során különféle szivárgások léphetnek fel benne, melyek azonnali megszüntetését igénylik a rendszer teljesítményének megőrzése érdekében. A fővezeték javítása többféleképpen is elvégezhető. Ez annyi lehet, mint egy teljes csőszakasz vagy egy kis szivárgó szakasz cseréje, vagy egy meglévő cső foltozása. Mielőtt azonban bármilyen javítási módszert választana, alaposan meg kell vizsgálnia a szivárgás okát. Egyes esetekben nemcsak javításra, hanem a cső nyomvonalának megváltoztatására is szükség lehet, hogy megakadályozzuk annak újbóli károsodását.

A javítási munkák első szakasza a beavatkozást igénylő csőszakasz helyének meghatározása. Továbbá a csővezeték típusától függően meghatározzák a szivárgás megszüntetéséhez szükséges felszerelések és intézkedések listáját, valamint összegyűjtik a szükséges dokumentumokat és engedélyeket, ha a javítandó csőszakasz más tulajdonos területén található. Mivel a legtöbb cső a föld alatt található, szükség lehet a cső egy részének kihúzására. Ezután ellenőrizni kell a csővezeték bevonatának általános állapotát, majd a bevonat egy részét eltávolítják a javítási munkákhoz közvetlenül a csővel. Javítás után különféle hitelesítési tevékenységek végezhetők: ultrahangos vizsgálat, színhiba-észlelés, mágneses részecskehiba-detektálás stb.

Míg egyes javítások megkövetelik a csővezeték teljes leállítását, gyakran csak egy ideiglenes leállítás elegendő a javított terület elkülönítéséhez vagy egy elkerülő út előkészítéséhez. A legtöbb esetben azonban a javítási munkákat a csővezeték teljes leállításával végzik. A csővezeték egy részének leválasztása dugókkal vagy elzárószelepekkel végezhető el. Ezután telepítse a szükséges berendezéseket, és végezzen közvetlen javításokat. A javítási munkákat a sérült területen közegtől mentesen és nyomás nélkül végezzük. A javítás végén a dugókat kinyitják és a csővezeték épségét helyreállítják.

A csővezeték víznyomásveszteségének kiszámítása nagyon egyszerűen hajtjuk végre, a továbbiakban részletesen megvizsgáljuk a számítási lehetőségeket.

A csővezeték hidraulikus kiszámításához használhatja a csővezeték hidraulikus számítási kalkulátorát.

Volt már olyan szerencséje, hogy kutat fúrt közvetlenül a háza mellett? Csodálatos! Mostantól elláthatja magát és házát vagy nyaralóját tiszta vízzel, amely nem függ a központi vízellátástól. Ez pedig azt jelenti, hogy nem kell szezonálisan leállítani a vizet, és nem kell vödrökkel és medencékkel járatni. Már csak a szivattyút kell beszerelni és kész! Ebben a cikkben segítünk számítsa ki a csővezetékben lévő víz nyomásveszteségét, és már ezekkel az adatokkal nyugodtan vásárolhat egy szivattyút, és végre élvezheti a kút vizét.

Az iskolai fizikaórákon jól látszik, hogy a csövekben átfolyó víz minden esetben ellenállást tapasztal. Ennek az ellenállásnak az értéke az áramlási sebességtől, a cső átmérőjétől és belső felületének simaságától függ. Minél kisebb az ellenállás, annál kisebb az áramlási sebesség és annál nagyobb a cső átmérője és simasága. A cső simasága attól függ, hogy milyen anyagból készült. A polimerből készült csövek simábbak, mint az acélcsövek, és nem rozsdásodnak, és ami fontos, olcsóbbak, mint más anyagok, ugyanakkor minőségükben sem rosszabbak. A víz ellenállást tapasztal, még egy teljesen vízszintes cső mentén is. Minél hosszabb azonban maga a cső, annál kisebb lesz a nyomásveszteség. Nos, kezdjük a számítást.

Fejveszteség egyenes csőszakaszokban.

A víznyomás-veszteség kiszámításához a csövek egyenes szakaszaiban egy kész táblázatot használ, amelyet alább mutatunk be. Az ebben a táblázatban szereplő értékek polipropilénből, polietilénből és más „poli” (polimerek) kezdetű csövekre vonatkoznak. Ha acélcsöveket kíván telepíteni, akkor a táblázatban megadott értékeket meg kell szoroznia 1,5-ös tényezővel.

Az adatok 100 méter csővezetékre vonatkoznak, a veszteségek vízoszlop méterben vannak megadva.

Fogyasztás			Cső belső átmérője, mm

Hogyan kell használni a táblázatot: Például egy 50 mm csőátmérőjű és 7 m 3 / h áramlási sebességű vízszintes vízcsőben a veszteség 2,1 méter vízoszlop lesz polimer cső esetén és 3,15 (2,1 * 1,5) acél esetén. cső. Amint látja, minden nagyon egyszerű és világos.

Fejvesztés a helyi ellenállások miatt.

Sajnos a csövek csak a mesében teljesen egyenesek. A való életben mindig vannak különféle ívek, csappantyúk és szelepek, amelyeket nem lehet figyelmen kívül hagyni a csővezetékben lévő víz nyomásveszteségének kiszámításakor. A táblázat a fejveszteség értékeit mutatja a leggyakoribb helyi ellenállásokhoz: 90 fokos könyök, lekerekített könyök és szelep.

A veszteségeket a vízoszlop centiméterében adják meg a helyi ellenállás egységében.

Áramlási sebesség, m/s	Könyök 90 fok	Lekerekített térd	Szelep

Meghatározni v - áramlási sebesség szükséges Q - vízfogyasztás (m 3 / s) osztva S - keresztmetszeti területtel (m 2 -ben).

Azok. 50 mm csőátmérővel (π * R 2 \u003d 3,14 * (50/2) 2 \u003d 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1 000 000 \u003d 0,00196, vízmennyiség 7 m3 / 5 m3) h (Q \u003d 7 / 3600 \u003d 0,00194 m 3 / s) áramlási sebesség
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 m/s

Amint a fenti adatokból kitűnik, nyomásveszteség a helyi ellenállásokon elég jelentéktelen. A fő veszteségek továbbra is a vízszintes csőszakaszokban jelentkeznek, ezért ezek csökkentése érdekében alaposan fontolja meg a cső anyagának és átmérőjének megválasztását. Emlékezzünk vissza, hogy a veszteségek minimalizálása érdekében olyan polimerből készült csöveket kell választani, amelyeknek maximális átmérője és a cső belső felülete sima.

Egyes esetekben szembe kell nézni azzal, hogy ki kell számítani a víz áramlását egy csövön keresztül. Ez a mutató azt jelzi, hogy mennyi vizet tud átengedni a cső, m³ / s-ban mérve.

Azon szervezetek esetében, amelyek nem helyezték vízre a mérőt, a díj a cső átjárhatósága alapján történik. Fontos tudni, hogy ezeket az adatokat mennyire pontosan számítják ki, mire és milyen árfolyamon kell fizetni. Magánszemélyekre ez nem vonatkozik, számukra mérőóra hiányában a regisztráltak száma 1 fő egészségügyi előírások szerinti vízfogyasztásával szorozódik. Ez meglehetősen nagy mennyiség, és a modern tarifákkal sokkal jövedelmezőbb a mérő felszerelése. Ugyanígy, korunkban sokszor kifizetődőbb saját kezűleg egy oszloppal melegíteni a vizet, mint rezsit fizetni a meleg vízért.
A cső áteresztőképességének kiszámítása óriási szerepet játszik ház tervezésénél, kommunikációs házhoz vezetésekor .

Fontos ügyelni arra, hogy a vízellátás minden ága a fővezetékből megkaphassa a részét, még a vízfogyasztás csúcsidőszakában is. A vízvezetékeket a kényelem, a kényelem és a munka megkönnyítése érdekében hozták létre.

Ha minden este gyakorlatilag nem éri el a víz a felső emeletek lakóit, milyen kényelemről beszélhetünk? Hogyan tud teát inni, mosogatni, úszni? És mindenki teát iszik és fürdik, így a vízmennyiséget, amit a cső tudott biztosítani, az alsó emeleteken osztották el. Ez a probléma nagyon rossz szerepet játszhat a tűzoltásban. Ha a tűzoltók csatlakoznak a központi csőhöz, és nincs benne nyomás.

Néha a víz áramlásának kiszámítása egy csövön jól jöhet, ha a szerencsétlen mesterek vízellátásának javítása, a csövek egy részének cseréje után a nyomás jelentősen csökkent.

A hidrodinamikai számítások nem egyszerű feladat, általában képzett szakemberek végzik el. De tegyük fel, hogy magánépítéssel foglalkozik, hangulatos, tágas házát tervezi.

Hogyan számíthatja ki a víz áramlását a csövön keresztül?

Úgy tűnik, elegendő a csőfurat átmérőjének ismerete ahhoz, hogy esetleg lekerekített, de általában igazságos számokat kapjunk. Jaj, ez nagyon kevés. Más tényezők időnként megváltoztathatják a számítások eredményét. Mi befolyásolja a maximális vízáramlást a csövön keresztül?

Csőszakasz. nyilvánvaló tényező. A hidrodinamikai számítások kiindulópontja.
Csőnyomás. A nyomás növekedésével több víz halad át egy azonos keresztmetszetű csövön.
Hajlít, fordul, átmérő változás, elágazás blokkolja a víz áramlását a csövön keresztül. Különféle lehetőségek különböző mértékben.
Cső hossza. A hosszabb csövek kevesebb vizet szállítanak egységnyi idő alatt, mint a rövidebbek. Az egész titok a súrlódás erejében rejlik. Ahogyan késlelteti a számunkra ismerős tárgyak (autó, kerékpár, szán stb.) mozgását, úgy a súrlódási erő akadályozza a víz áramlását.
A kisebb átmérőjű cső a vízáramlás térfogatához képest nagyobb felülettel érintkezik a cső felületével. És minden érintkezési pontból van egy súrlódási erő. Akárcsak a hosszabb csöveknél, a keskenyebb csöveknél is csökken a víz mozgási sebessége.
Cső anyaga. Nyilvánvalóan az anyag érdességi foka befolyásolja a súrlódási erő nagyságát. A modern műanyagok (polipropilén, PVC, fém-műanyag stb.) a hagyományos acélhoz képest nagyon csúszósak, és gyorsabban tud mozdulni a víz.
A cső működésének időtartama. A mészlerakódások, a rozsda nagymértékben rontja a vízellátást. Ez a legtrükkösebb tényező, mert a cső eltömődésének mértékét, új belső tehermentesítését és súrlódási együtthatóját nagyon nehéz matematikai pontossággal kiszámítani. Szerencsére a vízhozam számítása leggyakrabban új építésnél és friss, használaton kívüli anyagoknál szükséges. Másrészt, ez a rendszer hosszú éveken keresztül csatlakozik a már meglévő, meglévő kommunikációhoz. És hogyan fog viselkedni 10, 20, 50 év múlva? A legújabb technológia nagymértékben javított ezen a helyzeten. A műanyag csövek nem rozsdásodnak, felületük gyakorlatilag nem romlik az idő múlásával.

A csapon keresztüli vízáramlás kiszámítása

A kiáramló folyadék térfogatát úgy határozzuk meg, hogy az S csőnyílás keresztmetszetét megszorozzuk a V kiáramlási sebességgel. A keresztmetszet a térfogati ábra egy bizonyos részének területe, ebben az esetben a egy kör. A képlet szerint található S = πR2. R a csőnyílás sugara, nem tévesztendő össze a cső sugarával. π egy állandó érték, a kör kerületének és átmérőjének aránya, körülbelül 3,14.

Az áramlási sebességet a Torricelli képlet határozza meg: . Ahol g a szabadesés gyorsulása, a Föld bolygón körülbelül 9,8 m/s. h a vízoszlop magassága a lyuk felett.

Példa

Számítsuk ki a víz áramlását egy 0,01 m átmérőjű furatú és 10 m oszlopmagasságú csapon.

Furat keresztmetszete \u003d πR2 \u003d 3,14 x 0,012 \u003d 3,14 x 0,0001 \u003d 0,000314 m².

Kiáramlási sebesség = √2gh = √2 x 9,8 x 10 = √196 = 14 m/s.

Vízfogyasztás \u003d SV \u003d 0,000314 x 14 \u003d 0,004396 m³ / s.

Literben számolva kiderül, hogy egy adott csőből másodpercenként 4,396 liter tud kifolyni.

A csővezeték víznyomásveszteségének kiszámítása nagyon egyszerűen hajtjuk végre, a továbbiakban részletesen megvizsgáljuk a számítási lehetőségeket.

A csővezeték hidraulikus kiszámításához használhatja a csővezeték hidraulikus számítását.

Az iskolai fizikaórákon jól látszik, hogy a csövekben átfolyó víz minden esetben ellenállást tapasztal. Ennek az ellenállásnak az értéke az áramlási sebességtől, a cső átmérőjétől és belső felületének simaságától függ. Minél kisebb az ellenállás, annál kisebb az áramlási sebesség és annál nagyobb a cső átmérője és simasága. A cső simasága attól függ, hogy milyen anyagból készült. A polimer csövek simábbak, mint az acélcsövek, nem rozsdásodnak, és ami fontos, olcsóbbak, mint más anyagok, minőségromlás nélkül. A víz ellenállást tapasztal, még egy teljesen vízszintes cső mentén is. Minél hosszabb azonban maga a cső, annál kisebb lesz a nyomásveszteség. Nos, kezdjük a számítást.

Fejveszteség egyenes csőszakaszokban.

Az adatok 100 méter csővezetékre vonatkoznak, a veszteségek vízoszlop méterben vannak megadva.

Cső belső átmérője, mm

Fejvesztés a helyi ellenállások miatt.

A veszteségeket a vízoszlop centiméterében adják meg a helyi ellenállás egységében.

Meghatározni v - áramlási sebesség szükséges Q - vízfogyasztás (m 3 / s) osztva S - keresztmetszeti területtel (m 2 -ben).

Csővezetékek számítása és kiválasztása. Optimális csővezeték átmérő

A különféle folyadékok szállítására szolgáló csővezetékek szerves részét képezik azoknak az egységeknek és berendezéseknek, amelyekben a különböző alkalmazási területekhez kapcsolódó munkafolyamatok zajlanak. A csövek és a csövek konfigurációjának kiválasztásakor mind a csövek, mind a csőszerelvények költsége nagy jelentőséggel bír. A közeg csővezetéken keresztüli szivattyúzásának végső költségét nagymértékben meghatározza a csövek mérete (átmérője és hossza). Ezeknek az értékeknek a kiszámítása speciálisan kifejlesztett, bizonyos művelettípusokra jellemző képletekkel történik.

A cső fémből, fából vagy más anyagból készült üreges henger, amelyet folyékony, gáznemű és szemcsés közeg szállítására használnak. A szállított közeg lehet víz, földgáz, gőz, olajtermékek stb. A csöveket mindenhol használják, a különféle iparágaktól a háztartási alkalmazásokig.

Csövek készítéséhez sokféle anyag használható, például acél, öntöttvas, réz, cement, műanyagok, például ABS, polivinil-klorid, klórozott polivinil-klorid, polibutén, polietilén stb.

A cső fő méretmutatói az átmérője (külső, belső stb.) és a falvastagság, amelyeket milliméterben vagy hüvelykben mérnek. Olyan értéket is használnak, mint a névleges átmérő vagy névleges furat - a cső belső átmérőjének névleges értéke, milliméterben (Du jelzéssel) vagy hüvelykben (DN jelzéssel) mérve. A névleges átmérők szabványosak, és a csövek és szerelvények kiválasztásának fő kritériumai.

A névleges furatértékek megfelelése mm-ben és hüvelykben:

A kör keresztmetszetű csövet több okból is előnyben részesítik más geometriai metszetekkel szemben:

A körnek minimális a kerülete és a terület aránya, és csőre alkalmazva ez azt jelenti, hogy egyenlő áteresztőképesség mellett a körcsövek anyagfelhasználása minimális lesz a más alakú csövekhez képest. Ez magában foglalja a szigetelés és a védőbevonat lehetséges minimális költségeit is;
Folyékony vagy gáznemű közeg mozgatásához hidrodinamikai szempontból a kör keresztmetszet a legelőnyösebb. Ezenkívül a cső hosszegységenkénti lehetséges minimális belső területe miatt a szállított közeg és a cső közötti súrlódás minimálisra csökken.
A kerek forma a legellenállóbb a belső és külső nyomásoknak;
A kerek csövek gyártásának folyamata meglehetősen egyszerű és könnyen megvalósítható.

A csövek átmérője és konfigurációja a céltól és az alkalmazástól függően nagyon eltérő lehet. Így a víz vagy olajtermékek mozgatására szolgáló fővezetékek meglehetősen egyszerű konfigurációval elérhetik a fél méter átmérőt, a fűtőtekercsek, amelyek egyben csövek is, összetett formájúak, sok kis átmérőjű menettel.

Lehetetlen elképzelni egyetlen iparágat sem csővezeték-hálózat nélkül. Minden ilyen hálózat számítása magában foglalja a csőanyag kiválasztását, a specifikáció elkészítését, amely felsorolja a vastagságra, csőméretre, nyomvonalra stb. vonatkozó adatokat. A nyersanyagok, köztes termékek és/vagy késztermékek áthaladnak a gyártási szakaszokon, különböző berendezések és berendezések között mozogva, amelyeket csővezetékek és szerelvények kötnek össze. A csőrendszer megfelelő számítása, kiválasztása és felszerelése szükséges a teljes folyamat megbízható végrehajtásához, a közegek biztonságos átvitelének biztosításához, valamint a rendszer tömítéséhez és a szivattyúzott anyag légkörbe való szivárgásának megakadályozásához.

Nincs egyetlen képlet és szabály, amellyel minden lehetséges alkalmazáshoz és munkakörnyezethez ki lehetne választani a folyamatot. A csővezetékek minden egyes alkalmazási területén számos tényezőt kell figyelembe venni, amelyek jelentős hatással lehetnek a csővezetékre vonatkozó követelményekre. Így például az iszap kezelésekor egy nagy csővezeték nemcsak a telepítés költségeit növeli, hanem működési nehézségeket is okoz.

A csöveket általában az anyag- és üzemeltetési költségek optimalizálása után választják ki. Minél nagyobb a csővezeték átmérője, azaz minél nagyobb a kezdeti beruházás, annál kisebb lesz a nyomásesés, és ennek megfelelően az üzemeltetési költségek is alacsonyabbak lesznek. Ezzel szemben a csővezeték kis mérete csökkenti maguknak a csöveknek és a csőszerelvényeknek az elsődleges költségeit, de a sebesség növekedése a veszteségek növekedését vonja maga után, ami ahhoz vezet, hogy további energiát kell fordítani a közeg szivattyúzására. A különböző alkalmazásokhoz rögzített sebességkorlátozások az optimális tervezési feltételeken alapulnak. A csővezetékek méretét ezen szabványok alapján számítják ki, figyelembe véve az alkalmazási területeket.

Csővezeték tervezés

A csővezetékek tervezésekor a következő fő tervezési paramétereket veszik alapul:

szükséges teljesítmény;
a csővezeték belépési és kilépési pontja;
közepes összetétel, beleértve a viszkozitást és a fajsúlyt;
a csővezeték nyomvonalának domborzati viszonyai;
maximális megengedett üzemi nyomás;
hidraulikus számítás;
csővezeték átmérője, falvastagsága, a fal anyagának szakítószilárdsága;
a szivattyúállomások száma, a köztük lévő távolság és az energiafogyasztás.

A csővezeték megbízhatósága

A csővezeték-tervezés megbízhatóságát a megfelelő tervezési szabványok betartása biztosítja. Ezenkívül a személyzet képzése kulcsfontosságú tényező a csővezeték hosszú élettartamának, valamint tömítettségének és megbízhatóságának biztosításában. A csővezeték működésének folyamatos vagy időszakos ellenőrzése felügyeleti, számviteli, vezérlő-, szabályozási és automatizálási rendszerekkel, gyártásban lévő személyi vezérlőberendezésekkel, biztonsági berendezésekkel valósítható meg.

További csővezeték bevonat

A legtöbb cső külsejét korrózióálló bevonattal látják el, hogy megakadályozzák a külső környezetből származó korrózió káros hatásait. Korrozív közeg szivattyúzása esetén a csövek belső felületére védőbevonatot is fel lehet vinni. Üzembe helyezés előtt minden új, veszélyes folyadékok szállítására szolgáló csövet meghibásodás és szivárgás szempontjából megvizsgálnak.

Alapvető rendelkezések a csővezeték áramlásának kiszámításához

A közeg áramlásának jellege a csővezetékben és az akadályok körüli áramlása folyadékonként nagyon eltérő lehet. Az egyik fontos mutató a közeg viszkozitása, amelyet olyan paraméter jellemez, mint a viszkozitási együttható. Osborne Reynolds ír mérnök-fizikus 1880-ban kísérletsorozatot végzett, melynek eredményei alapján sikerült levezetnie a viszkózus folyadék áramlásának jellegét jellemző dimenzió nélküli mennyiséget, amelyet Reynolds-kritériumnak neveznek és Re-vel jelölünk.

v az áramlási sebesség;

L az áramlási elem jellemző hossza;

μ a viszkozitás dinamikus együtthatója.

Csővezeték számítás. A csővezeték átmérőjének kiszámítása

ν cr - kritikus kinematikai viszkozitás;

Re cr a Reynolds-kritérium kritikus értéke;

D a cső átmérője;

v az áramlási sebesség;

k a cső érdességi együtthatója;

L a csőszakasz hossza;

d a cső átmérője;

v az áramlási sebesség;

A víz súrlódásából adódó nyomásveszteséget a Hazen-Williams képlet segítségével számítjuk ki.

L a csőszakasz hossza;

С – Haizen-Williams érdességi együttható;

D a cső átmérője.

PN névleges nyomás az a névleges érték, amely megfelel a munkaközeg maximális nyomásának 20 °C-on, amelynél a csővezeték adott méretekkel történő folyamatos működése lehetséges.

Megengedett túlnyomás ütemezése:

A nyomásesés kiszámítása a csővezetékben

A csővezeték nyomásesésének kiszámítása a következő képlet szerint történik:

Δp a nyomásesés a csőszakaszban;

L a csőszakasz hossza;

d a cső átmérője;

ρ a szivattyúzott közeg sűrűsége;

v az áramlási sebesség.

Hordozható adathordozó

A csővezetékek a következőket is továbbítják:

finomított kőolajtermékek, például benzin, repülőgép-üzemanyag, kerozin, gázolaj, fűtőolaj stb.;
petrolkémiai nyersanyagok: benzol, sztirol, propilén stb.;
aromás szénhidrogének: xilol, toluol, kumol stb.;
cseppfolyósított kőolaj-üzemanyagok, például cseppfolyósított földgáz, cseppfolyósított kőolajgáz, propán (normál hőmérsékletű és nyomású, de nyomással cseppfolyósított gázok);
szén-dioxid, folyékony ammónia (nyomás alatt folyadékként szállítják);
a bitumen és a viszkózus tüzelőanyagok túl viszkózusak a csővezetékeken történő szállításhoz, ezért az olaj desztillált frakcióit használják fel ezen nyersanyagok hígításához, és olyan keveréket eredményeznek, amely csővezetéken keresztül szállítható;
hidrogén (rövid távolságokra).

A szállított közeg minősége

Amint a közeg hőmérséklete a dermedéspont alá süllyed, a csővezeték működése lehetetlenné válik, és több lehetőség is felmerül a működés visszaállítására:

a közeg vagy a szigetelő csövek melegítése, hogy a közeg működési hőmérséklete a dermedéspontja felett maradjon;
a közeg kémiai összetételének változása a csővezetékbe való belépés előtt;
a szállított közeg vízzel való hígítása.

A főcsövek típusai

Minden csőszakasz össze van hegesztve, így csővezetéket alkotnak. Szintén a fővezetékekben az alkalmazástól függően üvegszálas, különféle műanyagok, azbesztcement stb.

A csővezetékek és szerelvények egyes részeinek felszereléséhez speciális csatlakozásokat használnak.

Hegesztett - egyrészes csatlakozás, minden nyomáshoz és hőmérséklethez használható;

Karimás - levehető csatlakozás, magas nyomáshoz és hőmérséklethez használható;

Menetes - levehető csatlakozás, közepes nyomásokhoz és hőmérsékletekhez használható;

Csatlakozó – kis nyomáshoz és hőmérséklethez használt leszerelhető csatlakozás.

A varrat nélküli csövek oválissága és falváltozása nem lehet nagyobb, mint az átmérő és a falvastagság megengedett eltérése.

A csővezeték hőtágítása

Csővezeték méretek számítása hőmérsékletváltozással

A csővezeték lineáris méreteinek változását a hőmérséklet változásával a következő képlet szerint kell kiszámítani:

a a termikus nyúlási együttható, mm/(m°C) (lásd az alábbi táblázatot);

L – csővezeték hossza (rögzített támaszok közötti távolság), m;

Δt a különbség a max. és min. a szivattyúzott közeg hőmérséklete, °C.

Különböző anyagokból készült csövek lineáris tágulási táblázata

A csővezetékek termikus megnyúlását mind speciális tágulási szakaszok, mind pedig rugalmas vagy mozgó alkatrészekből álló kompenzátorok alkalmazásával kiküszöböljük.

A csővezeték átmérőjének optimális méretének meghatározása

Az optimális méret egy adott alkalmazáshoz a legkisebb megfelelő csőméret, amely a rendszer élettartama alatt költséghatékony.

Képlet a cső teljesítményének kiszámításához:

Q a szivattyúzott folyadék áramlási sebessége;

d a csővezeték átmérője;

v az áramlási sebesség.

Innen kapjuk a képletet az optimális csőátmérő kiszámításához:

Q a szivattyúzott folyadék meghatározott áramlási sebessége;

d a csővezeték optimális átmérője;

v az optimális áramlási sebesség.

A csővezeték tőkeköltségének számítása (képlete).

m a csővezeték tömege, t;

K M - együttható, amely növeli a szerelési munkák költségeit, például 1,8;

n az élettartam, év.

A feltüntetett energiafogyasztással kapcsolatos üzemeltetési költségek:

n DN - évi munkanapok száma;

C E – egy kWh energia költsége, dörzsölje/kW*h.

Képletek a csővezeték méretének meghatározásához

Példa általános képletekre a csövek méretének meghatározására anélkül, hogy figyelembe vennék az olyan lehetséges további tényezőket, mint az erózió, lebegő szilárd anyagok stb.:

d a cső belső átmérője;

hf a súrlódó fejveszteség;

L a csővezeték hossza, láb;

f a súrlódási együttható;

V az áramlási sebesség.

T a hőmérséklet, K

P - nyomás psi (abs);

n az érdességi együttható;

v az áramlási sebesség;

L a cső hossza vagy átmérője.

Vg a telített gőz fajlagos térfogata;

x – gőzminőség;

Optimális áramlási sebesség különféle csőrendszerekhez

Folyadékáramlás a gravitáció által

A folyadék és gáz arányától, valamint sebességüktől függően a kétfázisú áramlás a buborékostól a diszpergáltig változhat.

forró folyadék áramlása

A feldolgozó üzemekben általában különféle problémák merülnek fel forró vagy forrásban lévő közeggel végzett munka során. Ennek fő oka a forró folyadékáram egy részének elpárologtatása, vagyis a folyadék gőzzé történő fázisalakulása a csővezetékben vagy a berendezésben. Tipikus példa a centrifugálszivattyú kavitációjának jelensége, amelyet a folyadék pontszerű felforralása kísér, majd gőzbuborékok képződnek (gőzkavitáció), vagy az oldott gázok buborékokká szabadulnak fel (gázkavitáció).

Megkerülő csővezeték berendezések/műszerek számára

Mintavételi vonal

A mintavételi vonal méretezése általában a következőket veszi figyelembe:

a kiválasztásra szánt folyadék jellemzői;
a munkakörnyezet elvesztése a kiválasztás során;
biztonsági követelmények a kiválasztás során;
könnyű kezelhetőség;
kiválasztási pont helye.

hűtőfolyadék keringtetés

Tartály túlcsordulás

A tartályok túlfolyócsövekkel vannak felszerelve a következő okok miatt:

a folyadékveszteség elkerülése (a felesleges folyadék egy másik tartályba kerül, nem pedig az eredeti tartályból);
a nem kívánt folyadékok tartályon kívüli szivárgásának megakadályozása;
a folyadékszint fenntartása a tartályokban.

Iszapáramlás

Csővezeték javítás

Példák a csővezetékek számításának és kiválasztásának megoldási problémáira

1. számú feladat. A csővezeték minimális átmérőjének meghatározása

Állapot: Egy petrolkémiai üzemben paraxilén C 6 H 4 (CH 3) 2 -t T = 30 ° C-on szivattyúznak Q \u003d 20 m 3 / óra kapacitással egy L \u003d hosszúságú acélcső szakasza mentén. 30 m. A P-xilol sűrűsége ρ \u003d 858 kg / m 3 és viszkozitása μ=0,6 cP. Az acél abszolút érdessége ε 50 µm.

Kiinduló adatok: Q=20 m 3 /óra; L = 30 m; ρ=858 kg/m3; μ=0,6 cP; e=50 um; Δp=0,01 MPa; ΔH=1,188 m.

Egy feladat: Határozza meg azt a minimális csőátmérőt, amelynél a nyomásesés ebben a szakaszban nem haladja meg a Δp=0,01 MPa értéket (ΔH=1,188 m P-xilol oszlop).

Megoldás: A v áramlási sebesség és a d csőátmérő ismeretlen, így sem a Re Reynolds-szám, sem az ɛ/d relatív érdesség nem számítható. Fel kell venni a λ súrlódási együttható értékét, és az energiaveszteségi egyenlet és a folytonossági egyenlet segítségével kiszámítani a d megfelelő értékét. Ezután a d értéke alapján kiszámítjuk az Re Reynolds-számot és az ɛ/d relatív érdességet. Továbbá a Moody-diagram segítségével új f értéket kapunk. Így az egymást követő iterációk módszerével meghatározzuk a d átmérő kívánt értékét.

A v=Q/F folytonossági egyenlet és az F=(π d²)/4 áramlási terület képlet felhasználásával a Darcy-Weisbach egyenletet a következőképpen alakítjuk át:

Most fejezzük ki a Reynolds-szám értékét a d átmérővel:

Végezzünk el hasonló műveleteket viszonylagos durvasággal:

Az iteráció első szakaszához meg kell választani a súrlódási együttható értékét. Vegyük a λ = 0,03 átlagértéket. Ezután szekvenciálisan kiszámítjuk a d, Re és ε/d értékeket:

d = 0,0238 5 √ (λ) = 0,0118 m

Re=10120/d=857627

ε/d = 0,00005/d = 0,00424

Ezen értékek ismeretében végrehajtottuk az inverz műveletet, és a Moody diagramból meghatároztuk a λ súrlódási tényező értékét, amely 0,017 lesz. Ezután ismét megtaláljuk a d, Re és ε/d értékeket, de λ új értékére:

d = 0,0238 5 √ λ = 0,0105 m

Re=10120/d=963809

ε/d = 0,00005/d = 0,00476

Újra a Moody-diagramhoz folyamodva megkapjuk a λ finomított értékét, amely 0,0172. A kapott érték [(0,0172-0,017)/0,0172] 100 = 1,16%-kal tér el az előzőleg kiválasztotttól, ezért nincs szükség új iterációs szakaszra, és a korábban talált értékek helyesek. Ebből következik, hogy a minimális csőátmérő 0,0105 m.

2. számú feladat. Az optimális gazdaságos megoldás kiválasztása a kiinduló adatok alapján

Állapot: A technológiai folyamat megvalósításához két különböző átmérőjű csővezetékre vonatkozó lehetőséget javasoltak. Az első lehetőség nagyobb átmérőjű csövek használatát jelenti, ami nagy tőkeköltséggel jár, C k1 = 200 000 rubel, de az éves költségek kisebbek lesznek, és C e1 = 30 000 rubelt tesznek ki. A második lehetőséghez kisebb átmérőjű csöveket választottak, ami csökkenti a tőkeköltségeket C k2 = 160 000 rubel, de növeli az éves karbantartás költségét C e2 = 36 000 rubelre. Mindkét opciót n = 10 éves működésre tervezték.

Kiinduló adatok: C k1 \u003d 200 000 rubel; C e1 = 30 000 rubel; C k2 \u003d 160 000 rubel; С e2 = 35 000 rubel; n = 10 év.

Egy feladat: Meg kell határozni a legköltséghatékonyabb megoldást.

Megoldás: Nyilvánvalóan a második lehetőség jövedelmezőbb az alacsonyabb tőkeköltségek miatt, de az első esetben előnyt jelent az alacsonyabb folyó költségek miatt. Határozzuk meg a képletet a karbantartási megtakarítások miatti többlet tőkeköltségek megtérülési idejére:

Ebből következik, hogy akár 8 éves élettartam mellett a gazdasági előny a második lehetőség oldalán lesz az alacsonyabb beruházási költségek miatt, azonban mindkét projekt összköltsége a működés 8. évére egyenlő lesz, és akkor az első lehetőség jövedelmezőbb lesz.

Mivel a vezetéket 10 évre tervezik üzemeltetni, az első opciót kell előnyben részesíteni.

3. számú feladat. Az optimális csővezeték átmérő kiválasztása és kiszámítása

Állapot: Két technológiai vonal tervezése zajlik, amelyekben Q 1 = 20 m 3 /óra és Q 2 = 30 m 3 /óra áramlási sebességű nem viszkózus folyadékot keringetnek. A csővezetékek telepítésének és karbantartásának egyszerűsítése érdekében úgy döntöttek, hogy mindkét vezetéknél azonos átmérőjű csöveket használnak.

Kiinduló adatok: Q 1 \u003d 20 m 3 / óra; Q 2 \u003d 30 m 3 / óra.

Egy feladat: Meg kell határozni a probléma körülményeinek megfelelő d csőátmérőt.

Megoldás: Mivel a csővezetékre nincsenek további követelmények, a megfelelőség fő kritériuma a folyadék meghatározott áramlási sebességgel történő szivattyúzásának képessége. Használjuk a nem viszkózus folyadék optimális sebességeinek táblázatos adatait nyomóvezetékben. Ez a tartomány 1,5-3 m/s lesz.

Ebből az következik, hogy meg lehet határozni az optimális átmérők tartományait, amelyek megfelelnek a különböző áramlási sebességek optimális sebességének értékeinek, és meghatározhatják a metszéspontjuk területét. Az erről a területről származó csőátmérők nyilvánvalóan megfelelnek a felsorolt áramlási esetekre vonatkozó alkalmazhatósági követelményeknek.

Határozzuk meg az optimális átmérők tartományát Q 1 = 20 m 3 / óra esetén az áramlási képlet segítségével, kifejezve belőle a csőátmérőt:

Helyettesítse az optimális sebesség minimális és maximális értékét:

Vagyis 20 m 3 / óra áramlási sebességű vezetékhez 49-69 mm átmérőjű csövek alkalmasak.

Határozzuk meg az optimális átmérők tartományát Q 2 = 30 m 3 / óra esetén:

Összességében azt kapjuk, hogy az első esetben az optimális átmérők tartománya 49-69 mm, a második esetében pedig 59-84 mm. E két tartomány metszéspontja adja a keresett értékek halmazát. Azt kapjuk, hogy az 59-69 mm átmérőjű csövek két vezetékhez használhatók.

4. számú feladat. Határozza meg a víz áramlási módját a csőben

Állapot: Adott egy 0,2 m átmérőjű csővezeték, amely 90 m 3 /óra áramlási sebességgel mozgatja a víz áramlását. A víz hőmérséklete t = 20 ° C, amelynél a dinamikus viszkozitás 1 10 -3 Pa s, a sűrűség pedig 998 kg / m 3.

Kiinduló adatok: d = 0,2 m; Q \u003d 90 m 3 / óra; μ = 1 10 -3; ρ \u003d 998 kg / m 3.

Egy feladat: Be kell állítani a víz áramlási módját a csőben.

Megoldás: Az áramlási rezsim a Reynolds-kritérium (Re) értékével határozható meg, amelynek kiszámításához először meg kell határozni a víz áramlási sebességét a csőben (v). A v értéke a kerek cső áramlási egyenletéből számítható ki:

Az áramlási sebesség talált értékével kiszámítjuk a Reynolds-kritérium értékét:

A Reynolds-kritérium Re kr kritikus értéke kerek csövek esetén 2300. A kritérium kapott értéke nagyobb, mint a kritikus érték (159680 > 2300), ezért az áramlás turbulens.

5. számú feladat. A Reynolds-kritérium értékének meghatározása

Állapot: A víz egy ferde csúszda mentén folyik, amelynek négyszögletes profilja w = 500 mm széles és h = 300 mm magas, és nem éri el a = 50 mm-t a csúszda felső széléig. A vízfogyasztás ebben az esetben Q = 200 m 3 /óra. A víz sűrűségének kiszámításakor vegyük egyenlőnek a ρ = 1000 kg / m 3 -t és a dinamikus viszkozitást μ = 1·10 -3 Pa·s.

Kiinduló adatok: w = 500 mm; h = 300 mm; l = 5000 mm; a = 50 mm; Q \u003d 200 m 3 / óra; ρ \u003d 1000 kg / m 3; μ = 1 10 -3 Pa s.

Egy feladat: Határozza meg a Reynolds-kritérium értékét!

Megoldás: Mivel ebben az esetben a folyadék mozgása egy téglalap alakú csúszda mentén történik kerek cső helyett, akkor a későbbi számításokhoz meg kell találni a csatorna egyenértékű átmérőjét. Általában a következő képlettel számítják ki:

F W - a folyadékáramlás keresztmetszete;

Nyilvánvaló, hogy a folyadékáramlás szélessége egybeesik a w csatorna szélességével, míg a folyadékáramlás magassága h-a mm lesz. Ebben az esetben a következőket kapjuk:

Most lehetővé válik a folyadékáramlás egyenértékű átmérőjének meghatározása:

A korábban talált értékek felhasználásával lehetővé válik a Reynolds-kritérium kiszámításának képlete:

6. számú feladat. A csővezeték nyomásveszteségének számítása és meghatározása

Állapot: A szivattyú egy kör keresztmetszetű csővezetéken keresztül juttatja el a vizet a végfelhasználóhoz, melynek konfigurációja az ábrán látható. Vízfogyasztás Q = 7 m 3 /óra. A cső átmérője d = 50 mm, az abszolút érdesség Δ = 0,2 mm. A víz sűrűségének kiszámításakor vegyük egyenlőnek a ρ = 1000 kg / m 3 -t és a dinamikus viszkozitást μ = 1·10 -3 Pa·s.

Kiinduló adatok: Q \u003d 7 m 3 / óra; d = 120 mm; Δ = 0,2 mm; ρ \u003d 1000 kg / m 3; μ = 1 10 -3 Pa s.

Megoldás: Először megkeressük a csővezeték áramlási sebességét, amelyhez a folyadék áramlási sebességének képletét használjuk:

A talált sebesség lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a Reynolds-kritérium értékét egy adott áramlásra:

A nyomásveszteség összértéke a folyadék csövön keresztüli mozgása során fellépő súrlódási veszteségek (H t) és a helyi ellenállásokban jelentkező emelési veszteségek (H ms) összege.

A súrlódási veszteséget a következő képlettel lehet kiszámítani:

L a csővezeték teljes hossza;

Határozzuk meg az áramlás sebességfejének értékét:

A súrlódási együttható értékének meghatározásához ki kell választani a megfelelő számítási képletet, amely a Reynolds-kritérium értékétől függ. Ehhez a következő képlet szerint találjuk meg a cső relatív érdességének értékét:

10/e = 10/0,004 = 2500

A Reynolds-kritérium korábban talált értéke a 10/e intervallumba esik< Re < 560/e, следовательно, необходимо воспользоваться следующей расчетной формулой:

λ = 0,11 (e+68/Re) 0,25 = 0,11 (0,004+68/50000) 0,25 = 0,03

Most lehetővé válik a súrlódási nyomásveszteség mértékének meghatározása:

A teljes fejveszteség a helyi ellenállásokban az egyes helyi ellenállások fejveszteségének összege, ami ebben a feladatban két fordulat és egy normál szelep. Kiszámolhatja őket a következő képlet segítségével:

ahol ζ a helyi ellenállás együtthatója.

Mivel az 50 mm átmérőjű csövek esetében nincsenek ilyen értékek a nyomástényezők táblázatos értékei között, ezért ezek meghatározásához hozzávetőleges számítási módszert kell alkalmazni. Az ellenállási együttható (ζ) egy normál szelepnél egy 40 mm átmérőjű cső esetén 4,9, és egy 80 mm-es cső esetén - 4. Egyszerűen képzeljük el, hogy a közbenső értékek ezen értékek között egy egyenesen fekszenek egyenest, azaz változásukat a ζ = a d+b képlet írja le, ahol a és b az egyenes egyenlet együtthatói. Összeállítjuk és megoldjuk az egyenletrendszert:

A végső egyenlet így néz ki:

Az 50 mm átmérőjű cső 90°-os könyökére vonatkozó ellenállási együttható esetén nincs szükség ilyen közelítő számításra, mivel az 1,1-es együtthatóérték 50 mm-es átmérőnek felel meg.

Számítsa ki a teljes veszteséget a helyi ellenállásokban:

Így a teljes nyomásveszteség a következő lesz:

7. számú feladat. A teljes csővezeték hidraulikus ellenállásának változásainak meghatározása

Állapot: A fő csővezeték javítási munkálatai során, amelyen keresztül a vizet v 1 \u003d 2 m / s sebességgel, d 1 \u003d 0,5 m belső átmérővel szivattyúzzák, kiderült, hogy egy L \ hosszúságú csőszakasz. u003d 25 m cserélendő A meghibásodott szakasz helyére azonos átmérőjű cserére szolgáló cső hiánya miatt d 2 = 0,45 m belső átmérőjű cső került beépítésre A cső abszolút érdessége a 0,5 m átmérőjű Δ 1 = 0,45 mm, és 0,45 m átmérőjű csövek - Δ 2 = 0,2 mm. A víz sűrűségének kiszámításakor vegyük egyenlőnek a ρ = 1000 kg / m 3 -t és a dinamikus viszkozitást μ = 1·10 -3 Pa·s.

Egy feladat: Meg kell határozni, hogyan változik a teljes csővezeték hidraulikus ellenállása.

Megoldás: Mivel a csővezeték többi része nem változott, a javítást követően annak hidraulikus ellenállásának értéke sem változott, így a probléma megoldásához elegendő a kicserélt és cserélt csőszakasz hidraulikus ellenállásának összehasonlítása.

Számítsa ki a kicserélt csőszakasz hidraulikus ellenállását (H 1). Mivel nincs rajta helyi ellenállás forrása, elég lesz megtalálni a súrlódási veszteségek értékét (H t1):

λ 1 - a kicserélt szakasz hidraulikus ellenállásának együtthatója;

g a szabadesés gyorsulása.

A λ meghatározásához először meg kell határozni a cső relatív érdességét (e 1) és a Reynolds-kritériumot (Re 1):

Válasszuk ki a számítási képletet λ 1-hez:

560/e 1 = 560/0,0009 = 622222

Mivel a talált érték Re 1 > 560/e 1, akkor a λ 1-et a következő képlettel kell megtalálni:

Mostantól meg lehet találni a nyomásesést a kicserélt csőszakaszon:

Számítsa ki a sérült csőszakasz hidraulikus ellenállását (H 2). Ebben az esetben a szakasz a súrlódásból eredő nyomásesés (H t2) mellett a helyi ellenállások (H m s2) miatti nyomásesést is létrehozza, ami a csővezeték éles szűkülését jelenti a cserélt bemenetnél. szakaszt és egy éles tágulást a kijáratnál.

Először is meghatározzuk a súrlódás miatti nyomásesés nagyságát a cserecsőszakaszban. Mivel az átmérő kisebb lett, és az áramlási sebesség változatlan maradt, új értéket kell találni a v 2 áramlási sebességre. A kívánt érték a kicserélt és a cseretelepre számított költségek egyenlőségéből adódik:

Reynolds-kritérium a víz áramlására a csereszakaszban:

Most keressük meg egy 450 mm átmérőjű csőszegmens relatív érdességét, és válasszuk ki a képletet a súrlódási együttható kiszámításához:

560/e 2 = 560/0,00044 = 1272727

A kapott Re 2 érték 10/e 1 és 560/e 1 között van (22 727< 1 111 500 < 1 272 727), поэтому для расчета λ 2 будет использоваться следующая формула:

A helyi ellenállások nyomásvesztesége a cserélt szakasz bemeneténél (a csatorna éles szűkülete) és az abból való kilépésnél (a csatorna éles tágulása) bekövetkező veszteségek összege. Határozza meg a kicserélt cső és az eredeti cső területének arányát:

A táblázatos értékek szerint kiválasztjuk a helyi ellenállás együtthatóit: éles szűkítéshez ζ pc = 0,1; éles tágulás esetén ζ pp = 0,04. Ezen adatok felhasználásával kiszámítjuk a teljes nyomásveszteséget helyi ellenállásokban:

Ebből következik, hogy a teljes nyomásesés a csereszakaszban egyenlő:

A kicserélt és a cserélt csőszakasz nyomásveszteségének ismeretében meghatározzuk a veszteségváltozás nagyságát:

∆H = 0,317-0,194 = 0,123 m

Azt kapjuk, hogy a vezetékszakasz cseréje után 0,123 m-rel nőtt az összmagasság.

Csővezetékek számítása és kiválasztása

A különféle folyadékok szállítására szolgáló csővezetékek szerves részét képezik azoknak az egységeknek és berendezéseknek, amelyekben a különböző alkalmazási területekhez kapcsolódó munkafolyamatok zajlanak. A csövek és a csövek konfigurációjának kiválasztásakor mind a csövek, mind a csőszerelvények költsége nagy jelentőséggel bír. A közeg csővezetéken keresztüli szivattyúzásának végső költségét nagymértékben meghatározza a csövek mérete (átmérője és hossza). Ezeknek az értékeknek a kiszámítása speciálisan kifejlesztett, bizonyos művelettípusokra jellemző képletekkel történik.

Minden modern otthonban a kényelem egyik fő feltétele a vízvezeték. Az új technológia megjelenésével pedig, amelyhez a vízellátáshoz kell csatlakoztatni, nagyon fontossá vált a házban betöltött szerepe. Sokan már nem is képzelik, hogyan boldogulnak mosógép, bojler, mosogatógép stb. De ezeknek az eszközöknek a megfelelő működéséhez egy bizonyos víznyomásra van szükség a vízellátásból. És most az a személy, aki úgy dönt, hogy új vízellátást szerel fel a házában, elgondolkodik azon, hogyan kell kiszámítani a nyomást a csőben, hogy minden vízvezeték-szerelvény jól működjön.

A modern vízvezetékek követelményei

A modern vízvezetéknek meg kell felelnie minden követelménynek és jellemzőnek. A csap kimeneténél a víznek simán, rángatás nélkül kell folynia. Ezért a víz elemzésekor nem lehet nyomásesés a rendszerben. A csöveken átfolyó víz nem kelthet zajt, nem tartalmazhat levegőszennyeződéseket és egyéb idegen felhalmozódásokat, amelyek hátrányosan befolyásolják a kerámia csapokat és egyéb vízvezetékeket. E kellemetlen események elkerülése érdekében a csőben lévő víznyomás ne essen a minimum alá a víz elemzésekor.

Jegyzet! A vízellátás minimális nyomásának 1,5 atmoszférának kell lennie. Ez a nyomás elegendő a mosogatógép és a mosógép működtetéséhez.

Figyelembe kell venni a vízellátó rendszer másik, a vízáramlással kapcsolatos fontos jellemzőjét. Minden lakóövezetben több vízelemzési pont is van. Ezért a vízellátó rendszer kiszámításának teljes mértékben ki kell elégítenie az összes vízvezeték-szerelvény vízigényét bekapcsolt állapotban. Ezt a paramétert nem csak a nyomás éri el, hanem a bejövő víz mennyisége is, amelyet egy bizonyos szakaszon lévő cső képes áthaladni. Egyszerűen fogalmazva, a telepítés előtt el kell végezni a vízellátás bizonyos hidraulikus számítását, figyelembe véve a víz áramlását és nyomását.

A számítás előtt nézzünk meg közelebbről két olyan fogalmat, mint a nyomás és az áramlás, hogy megértsük a lényegüket.

Nyomás

Mint ismeretes, a központi vízvezeték régebben egy víztoronyhoz volt kötve. Ez a torony az, amely nyomást hoz létre a vízellátó hálózatban. A nyomás mértékegysége a légkör. Ráadásul a nyomás nem a torony tetején található tartály méretétől, hanem csak a magasságától függ.

Jegyzet! Ha vizet önt egy tíz méter magas csőbe, akkor nyomást hoz létre a legalacsonyabb ponton - 1 atmoszféra.

A nyomás méter. Egy atmoszféra 10 méter víznek felel meg. Vegyünk egy példát egy ötemeletes épületre. A ház magassága 15 m, ezért az egyik emelet magassága 3 méter. Egy tizenöt méteres torony 1,5 atmoszféra nyomást hoz létre a földszinten. Számítsuk ki a nyomást a második emeleten: 15-3=12 méter vízoszlop vagy 1,2 atmoszféra. További számítások elvégzése után látni fogjuk, hogy az 5. emeleten nem lesz víznyomás. Ez azt jelenti, hogy az ötödik emelet vízellátásához egy 15 méternél nagyobb tornyot kell építeni. És ha például egy 25 emeletes épületről van szó? Senki nem fog ilyen tornyokat építeni. A szivattyúkat a modern vízvezetékekben használják.

Számítsuk ki a nyomást a mélyszivattyú kimeneténél. Van egy mélyszivattyú, amely 30 méteres vízoszlopnyival emeli meg a vizet. Ez azt jelenti, hogy a kimeneténél 3 atmoszféra nyomást hoz létre. Miután a szivattyút 10 méterrel a kútba merítette, a talajszinten nyomást hoz létre - 2 atmoszféra vagy 20 méter vízoszlop.

Fogyasztás

Fontolja meg a következő tényezőt - a vízfogyasztást. Ez közvetlenül függ a nyomástól, és minél magasabb, annál gyorsabban fog a víz áthaladni a csöveken. Vagyis több lesz a kiadás. De a helyzet az, hogy a cső keresztmetszete, amelyen keresztül mozog, befolyásolja a víz sebességét. És ha csökkenti a cső keresztmetszetét, akkor a vízállóság nő. Következésképpen mennyisége a cső kimeneténél ugyanezen idő alatt csökkenni fog.

A gyártás során a vízvezetékek építése során projekteket készítenek, amelyekben a vízellátó rendszer hidraulikus számítását a Bernoulli-egyenlet szerint számítják ki:

Ahol h 1-2 - a nyomásveszteséget mutatja a kimenetnél, miután az ellenállást leküzdötte a vízellátás teljes szakaszán.

Kiszámoljuk az otthoni vízvezetéket

De ezek, mint mondják, összetett számítások. Az otthoni vízvezetékeknél egyszerűbb számításokat alkalmazunk.

A házban lévő víz által fogyasztott gépek útlevéladatai alapján összesítjük a teljes fogyasztást. Ehhez adjuk hozzá a házban található összes vízcsap fogyasztását. Egy csaptelep percenként körülbelül 5-6 liter vizet enged át magán. Az összes számot összeadjuk, és megkapjuk a ház teljes vízfogyasztását. Most a teljes áramlástól vezérelve veszünk egy olyan keresztmetszetű csövet, amely biztosítja a szükséges mennyiségű és nyomású vizet az összes egyidejűleg működő vízhajtogató berendezéshez.

Ha az otthoni vízellátás be van kötve a városi hálózatba, azt fogja használni, amit adnak. Nos, ha van otthon kútja, vásároljon olyan szivattyút, amely teljes mértékben biztosítja a hálózatot a költségeknek megfelelő nyomással. Vásárláskor vegye figyelembe a szivattyú útlevéladatait.

A csőszakasz kiválasztásához a következő táblázatok vezetnek:

Az átmérő függése a vízellátás hosszától		csőkapacitás
csővezeték hossza, m	cső átmérője, mm	cső átmérője, mm	áteresztőképesség, l/perc
Kevesebb, mint 10	20	25	30
10-től 30-ig	25	32	50
30 felett	32	38	75

Ezek a táblázatok népszerűbb csőparamétereket tartalmaznak. Az interneten való teljes ismerkedéshez teljesebb táblázatokat találhat a különböző átmérőjű csövek számításaival.

Itt ezen számítások alapján és megfelelő telepítés mellett minden szükséges paraméterrel ellátja vízvezetékét. Ha valami nem világos, jobb, ha kapcsolatba lép a szakértőkkel.

szakaszok