Számológép a vízellátásban lévő víznyomás kiszámításához. A csővezeték független hidraulikus számítása

Ebben a részben az energiamegmaradás törvényét alkalmazzuk a folyadék vagy gáz csövekben történő mozgására. A folyadék csöveken keresztüli mozgása gyakran megtalálható a technikában és a mindennapi életben. Vízvezetékek látják el a vizet a városban a házakba, a fogyasztási helyekre. A gépekben a csövek olajat szállítanak kenéshez, üzemanyagot a motorokhoz stb. A folyadék csöveken keresztüli mozgása gyakran megtalálható a természetben. Elég, ha azt mondjuk, hogy az állatok és az emberek vérkeringése a csöveken – ereken – keresztül történő véráramlás. A folyók vízáramlása bizonyos mértékig egyfajta folyadékáramlás is a csövekben. A meder egyfajta cső az átfolyó víz számára.

Mint ismeretes, az edényben lévő álló folyadék a Pascal törvénye szerint a külső nyomást minden irányban és a térfogat minden pontjára változás nélkül továbbítja. Ha azonban egy folyadék súrlódás nélkül áramlik át egy olyan csövön, amelynek keresztmetszete a különböző részeken eltérő, a nyomás nem azonos a cső mentén. Nézzük meg, miért függ a mozgó folyadék nyomása a cső keresztmetszeti területétől. De először ismerkedjünk meg bármely folyadékáramlás egyik fontos jellemzőjével.

Tételezzük fel, hogy a folyadék egy vízszintesen elhelyezkedő csövön áramlik át, melynek keresztmetszete különböző helyeken eltérő, például egy csövön keresztül, melynek egy része a 207. ábrán látható.

Ha gondolatban több szakaszt rajzolnánk a cső mentén, amelyek területe rendre egyenlő, és megmérnénk az egyes szakaszokon átfolyó folyadék mennyiségét egy bizonyos időtartam alatt, akkor azt találnánk, hogy minden szakaszon ugyanannyi folyadék áramlott át. Ez azt jelenti, hogy az első szakaszon ugyanabban az időben áthaladó összes folyadék ugyanabban az időben halad át a harmadik szakaszon, bár területe sokkal kisebb, mint az első. Ha ez nem így lenne, és például egy területű keresztmetszeten idővel kevesebb folyadék haladna át, mint egy területű keresztmetszeten, akkor a felesleges folyadéknak valahol fel kellene halmozódnia. De a folyadék kitölti az egész csövet, és nincs hová felhalmozódnia.

Hogyan lehet egy széles szakaszon átfolyt folyadéknak ideje egyszerre "átpréselni" egy keskenyen? Nyilván ehhez a cső szűk részein való áthaladáskor nagyobbnak kell lennie a mozgási sebességnek, mégpedig annyiszor, ahányszor kisebb a keresztmetszete.

Valóban, vegyünk egy mozgó folyadékoszlop egy bizonyos szakaszát, amely a kezdeti pillanatban egybeesik a cső egyik szakaszával (208. ábra). Az idő alatt ez a terület olyan távolságot fog elmozdulni, amely megegyezik a folyadék áramlási sebességével. A csőszakaszon átáramló folyadék V térfogata egyenlő e szakasz területének és hosszának szorzatával.

Egy időegység alatt a folyadék térfogata áramlik -

A csőszakaszon egységnyi idő alatt átáramló folyadék térfogata megegyezik a cső keresztmetszeti területének és az áramlási sebesség szorzatával.

Amint az imént láttuk, ennek a térfogatnak a cső különböző szakaszaiban azonosnak kell lennie. Ezért minél kisebb a cső keresztmetszete, annál nagyobb a mozgási sebesség.

Mennyi folyadék halad át a cső egy szakaszán egy bizonyos idő alatt, ugyanannyinak kell áthaladnia az ilyeneknél

ugyanakkor bármely más szakaszon keresztül.

Sőt, feltételezzük, hogy egy adott tömegű folyadék mindig azonos térfogatú, nem tud összenyomni és térfogatát csökkenteni (a folyadékot összenyomhatatlannak mondjuk). Köztudott például, hogy a folyó szűk helyein a víz áramlási sebessége nagyobb, mint a széleseken. Ha a folyadék áramlási sebességét szakaszonként jelöljük ki, akkor a következőt írhatjuk:

Ebből látható, hogy amikor a folyadék egy nagyobb keresztmetszetű csőszakaszról egy kisebb keresztmetszetű szakaszra halad át, az áramlási sebesség megnő, azaz a folyadék gyorsulással mozog. Ez pedig Newton második törvénye szerint azt jelenti, hogy a folyadékra erő hat. Mi ez az erő?

Ez az erő csak a cső széles és keskeny szakaszában fellépő nyomóerők különbsége lehet. Így a cső széles szakaszán a folyadéknyomásnak nagyobbnak kell lennie, mint a cső szűk szakaszában.

Ugyanez következik az energia megmaradás törvényéből is. Valóban, ha a folyadék sebessége nő a cső szűk helyein, akkor a mozgási energiája is megnő. És mivel azt feltételeztük, hogy a folyadék súrlódás nélkül áramlik, a mozgási energia növekedését a potenciális energia csökkenésével kell kompenzálni, mert a teljes energiának állandónak kell maradnia. Mi itt a potenciális energia? Ha a cső vízszintes, akkor a Földdel való kölcsönhatás potenciális energiája a cső minden részében azonos és nem változhat. Ez azt jelenti, hogy csak a rugalmas kölcsönhatás potenciális energiája marad meg. A nyomóerő, amely a folyadékot a csövön keresztül áramoltatja, a folyadék összenyomásának rugalmas ereje. Amikor azt mondjuk, hogy egy folyadék összenyomhatatlan, akkor csak azt értjük, hogy nem lehet annyira összenyomni, hogy a térfogata észrevehetően megváltozzon, de elkerülhetetlenül bekövetkezik egy nagyon kis összenyomás, amely rugalmas erők megjelenését okozza. Ezek az erők folyadéknyomást hoznak létre. Ez a folyadék összenyomása, és a cső szűk részein csökken, kompenzálva a sebesség növekedését. A szűk csövek helyén ezért a folyadéknyomásnak kisebbnek kell lennie, mint a széleseknél.

Ezt a törvényt fedezte fel Daniil Bernoulli pétervári akadémikus:

Az áramló folyadék nyomása nagyobb az áramlás azon szakaszaiban, ahol a mozgás sebessége kisebb, és

ellenkezőleg, azokon a szakaszokon, ahol a sebesség nagyobb, a nyomás kisebb.

Bármilyen furcsának is tűnik, de amikor a folyadék "átprésel" a cső szűk szakaszain, a kompressziója nem növekszik, hanem csökken. És a tapasztalat ezt jól megerősíti.

Ha a cső, amelyen keresztül a folyadék áramlik, nyitott csövekkel van ellátva forrasztva - nyomásmérőkkel (209. ábra), akkor megfigyelhető a nyomás eloszlása ​​a cső mentén. A cső szűk helyein a folyadékoszlop magassága a manometrikus csőben kisebb, mint a széleseknél. Ez azt jelenti, hogy ezeken a helyeken kisebb a nyomás. Minél kisebb a cső keresztmetszete, annál nagyobb az áramlási sebesség és annál kisebb a nyomás. Nyilvánvalóan lehetséges olyan szakaszt választani, amelyben a nyomás megegyezik a külső légköri nyomással (a folyadékszint magassága a manométerben ekkor nulla lesz). És ha még kisebb keresztmetszetet veszünk, akkor a benne lévő folyadék nyomása kisebb lesz, mint a légköri.

Ez a folyadékáram felhasználható levegő szivattyúzására. Ezen az elven működik az úgynevezett vízsugárszivattyú. A 210. ábra egy ilyen szivattyú diagramját mutatja. Vízsugarat vezetünk át az A csövön, amelynek végén keskeny lyuk van. A víznyomás a csőnyílásnál kisebb, mint a légköri nyomás. Ezért

a B csövön keresztül kiürített térfogatból a gázt az A cső végéhez szívjuk, és vízzel együtt eltávolítjuk.

Minden, amit a folyadék csöveken keresztüli mozgásáról mondunk, a gáz mozgására vonatkozik. Ha a gáz áramlási sebessége nem túl nagy, és a gáz nincs annyira összenyomva, hogy térfogata megváltozzon, és ha ezen kívül a súrlódást figyelmen kívül hagyjuk, akkor a Bernoulli-törvény a gázáramokra is igaz. A csövek keskeny részein, ahol a gáz gyorsabban mozog, nyomása kisebb, mint a széles részeken, és kisebb lehet a légköri nyomásnál. Bizonyos esetekben ehhez nincs is szükség csövekre.

Elvégezhet egy egyszerű kísérletet. Ha a 211. ábrán látható módon a felülete mentén fúj egy papírlapot, láthatja, hogy a papír felemelkedik. Ennek oka a papír feletti légáram nyomáscsökkenése.

Ugyanez a jelenség játszódik le egy repülőgép repülése során. A szembejövő légáram egy repülő repülőgép szárnyának domború felső felületébe fut be, és ennek köszönhetően nyomáscsökkenés következik be. A szárny feletti nyomás kisebb, mint a szárny alatti nyomás. Ezért keletkezik a szárny emelőereje.

62. gyakorlat

1. A csöveken keresztüli olajáramlás megengedett sebessége 2 m/sec. Mekkora mennyiségű olaj megy át egy 1 m átmérőjű csövön 1 óra alatt?

2. Mérje meg a csapból adott idő alatt kifolyó víz mennyiségét Határozza meg a víz áramlási sebességét a csap előtti cső átmérőjének mérésével!

3. Mekkora legyen a csővezeték átmérője, amelyen óránként víznek kell átfolynia? Megengedett vízhozam 2,5 m/sec.

A különféle folyadékok szállítására szolgáló csővezetékek szerves részét képezik azoknak az egységeknek és berendezéseknek, amelyekben különböző alkalmazási területekkel kapcsolatos munkafolyamatokat hajtanak végre. A csövek és a csőelrendezés 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 típusú műveletekre 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 a területhez viszonyítva, és csőre alkalmazva ez azt jelenti, hogy egyenlő áteresztőképesség mellett a kerek csövek 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 készülékek 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, 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 növekedésével jár, ami azt eredményezi, hogy további energiát kell költeni 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 vezérlő eszközökkel, 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 egy viszkózus folyadék áramlásának jellegét jellemző dimenzió nélküli mennyiséget levezetnie, amelyet Reynolds-kritériumnak nevezünk, és Re-vel jelöljük.

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 rendszert 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 rendszert 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 egy valós folyamatot szimulálhatunk csökkentett méretben, kényelmesen a tanuláshoz. Ez rendkívül fontos, mivel gyakran rendkívül nehéz, sőt néha lehetetlen a folyadékáramlás természetét tanulmányozni valós készülékekben azok nagy mérete miatt.

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 csökken a környezet hővesztesége miatt, 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 - csőátmérő;
v az áramlási sebesség;
Q - költség.

Egy másik fontos tényező a súrlódás, amely a csőfalak és a mozgó áram között keletkezik. 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.

Névleges nyomás PN - névleges érték, amely megfelel a munkaközeg maximális nyomásának 20 ° C-on, amelynél a csővezeték adott méretű 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 növekedésével.

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. Az olajiparban a csővezetékeket a szénhidrogének és keverékeik széles körének szivattyúzására használják, amelyek kémiai és fizikai tulajdonságaiban nagyon különböznek egymástól. 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 a térfogat egységenkénti tömege. Sok gázt csővezetékeken szállítanak megnövelt nyomás alatt, és egy 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 nyilvánul meg, 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 ugyanannyi 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 csökken, a csővezeték működése lehetetlenné válik, és bizonyos lehetőségeket kell alkalmazni 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.

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 csőben lévő hosszanti varratok számában és a használt hegesztőberendezés típusában. Az acélhegesztett cső 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. csövek kerülnek felhasználásra.

Az egyenes csőszakaszok összekapcsolásához, valamint a különböző átmérőjű csővezetékszakaszok 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 egyenletesen elosztott 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 hőmérsékleti feszültséget is létrehoz a csővezetékben, amely átvihető szelepekre, szivattyúállomásokra stb. Ez a csővezeték csatlakozásainak nyomáscsökkenéséhez, a szelepek vagy más elemek meghibásodásához vezethet.

Csővezeték méretek kiszámítása 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, °С.

Különböző anyagokból készült csövek lineáris tágulási táblázata

A megadott számok a felsorolt ​​anyagok átlagai, és más anyagokból készült csővezetékek kiszámításához, 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 kompenzátorok alkalmazásával küszöböljük ki, amelyek rugalmas vagy mozgó alkatrészekből állhatnak.

A kompenzációs szakaszok a csővezeték rugalmas egyenes részeiből állnak, amelyek egymásra merőlegesek és ívekkel vannak rögzítve. A termikus nyúlásnál az egyik alkatrész 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 bekövetkezik. 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 kompenzáló 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 vállal rendelkeznek. Az elasztikus tágulási hézagok csövekből vagy rugalmas tárcsákból vagy csőmembránból készülnek.

A csővezeték átmérőjének optimális méretének meghatározása

A csővezeték optimális átmérője műszaki-gazdasági számítások alapján állapítható 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 fővezeték 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 növekszik, ami a folyadék szivattyúzási költségének növekedéséhez vezet (K 2-t jelölünk).

A nagy átmérőjű csővezetékek esetében 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 időszakban 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
Súrlódási 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
Szivattyú szívóvezeték mérete a súrlódó 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 - a 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. Ugyanakkor a sebességkorlátozásokat is figyelembe kell venni. 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 van csatlakoztatva, az egyenértékű nyomást le kell vonni a jelenlévő magasságkülönbségből, hogy megbecsülhessük a ténylegesen generált 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 csövek végső kiválasztása nyomáskülönbséggel történik, figyelembe véve az összes fenti tényezőt, és nem csak a kezdő- és végpont magasságkülönbsége alapján.

forró folyadék áramlása

A feldolgozó üzemekben általában különféle problémák merülnek fel forró vagy forrásban lévő közeggel végzett munka során. A fő ok a forró folyadékáram egy részének elpárolgása, vagyis a folyadék fázis átalakulása gőzzé a csővezetéken vagy a berendezésen belül. 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 és berendezéseket, különösen azokat, amelyek jelentős nyomásesést okozhatnak, azaz hőcserélőket, szabályozószelepeket stb., bypass csővezetékekkel látják el (hogy a folyamat ne szakadjon meg a karbantartási munkák során sem). 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 való mozgás során ez a járulékos nyomásesés 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 vezeték használata szabályozószeleppel, 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 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 hosszúságokra 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, általában a legtetején található a tartályhoz való csatlakozásnál (tartály túlfolyó cső), 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 legmegfelelőbb, 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 szilárd anyagok nagy mennyiségben történő 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 elválasztási folyamat megy végbe, amelyben a lebegő részecskék fizikai tulajdonságaiktól függően a folyadék felszínére úsznak, vagy leülepednek a fenékre. 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 fázisszétválasztás. 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 eltömődéshez 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 tanulmányoznia kell a szivárgás okát. Egyes esetekben nem csak javításra, hanem a cső nyomvonalának megváltoztatására is szükség lehet az újbóli károsodás megelőzése érdekében.

A javítási munkák első szakasza a beavatkozást igénylő csőszakasz helyének meghatározása. Továbbá a csővezeték típusától függően meghatározzák a szivárgás megszüntetéséhez szükséges berendezések 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 ellenőrzési tevékenységek végezhetők: ultrahangos tesztelés, 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.

Minden modern házban a kényelem egyik fő feltétele a folyóvíz. Az új technológia megjelenésével pedig, amelyhez a vízellátáshoz kell csatlakoztatni, rendkívül fontossá vált a házban betöltött szerepe. Sokan már nem is képzelik, hogy lehet mosógép, bojler, mosogatógép stb. De ezeknek az eszközöknek a megfelelő működéséhez bizonyos víznyomásra van szükség a vízellátásból. És most egy személy, aki úgy dönt, hogy új vízellátást telepít otthon, emlékszik, hogyan kell kiszámítani a nyomást a csőben, hogy minden vízvezeték-szerelvény tökéletesen működjön.

A modern vízvezetékek követelményei

A modern vízvezetéknek meg kell felelnie az összes jellemzőnek és követelménynek. A csap kimeneténél a víznek egyenletesen, 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.

Tanács! A vízellátás minimális nyomásának 1,5 atmoszférának kell lennie. Annak biztosítása érdekében, hogy elegendő nyomás legyen a mosogatógép és a mosógép működtetéséhez.

Figyelembe kell venni a vízellátó rendszer vízfogyasztással kapcsolatos még egy fontos jellemzőjét. Minden lakóövezetben több vízelemzési pont is van. Ez alapján a vízellátó rendszer számítása köteles az összes vízvezeték-berendezés vízigényét teljes mértékben ellátni 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 hidraulikus számítását, figyelembe véve a nyomást és a vízáramlást.

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

Nyomás

Mint tudjuk, régebben a központi vízvezeték a víztoronyhoz volt kötve. Ez a torony nyomást generál a vízellátó hálózatban. A nyomás mértékegysége a légkör. Ráadásul a nyomás nem a torony tetején található tartály méretétől, hanem csak a magasságától függ.

Tanács! Ha vizet öntünk 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. A következő számítások elvégzése után észre fogjuk venni, hogy az 5. emeleten nem lesz víznyomás. Tehát az ötödik emelet vízellátásához egy 15 méternél hosszabb tornyot kell építeni. Mi van, ha ez például egy 25 emeletes épület? 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 vízoszloppal emeli meg a vizet. Ez azt jelenti, hogy a kimeneténél 3 atmoszféra nyomást hoz létre. A szivattyú 10 méterrel a kútba való bemerítésének végén a talajszinten nyomást hoz létre - 2 atmoszféra vagy 20 méter vízoszlop.

Fogyasztás

Fontolja meg a következő tényezőt - a vízfogyasztást. Ez a nyomástól függ, és minél magasabb, annál gyorsabban fog a víz áthaladni a csöveken. Más szóval, 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 a vízellátás teljes szakaszában leküzdötte az ellenállást.

Kiszámoljuk az otthoni vízvezetéket

De ezek, mint mondják, összetett számítások. Az otthoni vízvezeték-szerelésnél egyszerűbb számításokat alkalmazunk.

A házban víz által fogyasztott autók útlevéladatai alapján összesítjük a nem szakosodott fogyasztást. Ehhez adjuk hozzá a házban található összes vízcsap fogyasztását. Egy csaptelep körülbelül 5-6 liter vizet enged át magán 60 másodperc alatt. Összefoglaljuk az összes számot, és megkapjuk a nem speciális vízfogyasztást a házban. Jelenleg a nem speciális fogyasztástól vezérelve olyan keresztmetszetű csövet vásárolunk, amely nyomást és megfelelő mennyiségű vizet biztosít az összes egyszerre működő vízhajtogató berendezéshez.

Abban az időben, amikor az otthoni vízellátást csatlakoztatják az önkormányzati hálózathoz, elkezdi használni azt, amit adnak. Nos, mi van, ha van otthon kútja, vegyen egy szivattyút, amely teljes mértékben biztosítja a hálózatot a szükséges nyomással, a költségeknek megfelelően. Vásárláskor vegye figyelembe a szivattyú útlevéladatait.

A csőszakasz kiválasztásához a következő táblázatok vezetnek:

Ezek a táblázatok népszerűbb csőparamétereket tartalmaznak. A hálózat teljes megismeréséhez teljesebb táblázatokat találhat a különféle átmérőjű csövek számításaival.

Itt ezen számítások alapján és megfelelő telepítés mellett minden szükséges paraméterrel ellátja vízvezetékét. Ha valami nem világos, jobb, ha szakértőhöz fordul.

A folyadék mozgása csövekben.
A folyadéknyomás függése az áramlási sebességtől

Álló folyadékáramlás. Folytonossági egyenlet

Tekintsük azt az esetet, amikor nem viszkózus folyadék folyik át egy változó keresztmetszetű vízszintes hengeres csövön.

A folyadék áramlását ún helyhez kötött, ha a folyadék által elfoglalt tér minden pontjában a folyadék sebessége nem változik az idő múlásával. A cső bármely keresztmetszetén áthaladó stacioner áramlásban egyenlő időközönként egyenlő térfogatú folyadék kerül átadásra.

Gyakorlatilag folyadékok össze nem nyomható, azaz feltételezhetjük, hogy egy adott tömegű folyadék mindig állandó térfogatú. Ezért a cső különböző szakaszain áthaladó azonos térfogatú folyadék azt jelenti, hogy a folyadékáramlás sebessége a csőszakasztól függ.

Legyen az S1 és S2 csőszakaszokon keresztül az állófolyadék áramlási sebessége v1, illetve v2. Az S1 szakaszon átáramló folyadék térfogata t időintervallumban egyenlő V1=S1v1t, az S2 szakaszon ugyanebben az időben átáramló folyadék térfogata pedig V2=S2v2t. A V1=V2 egyenlőségből az következik

Az (1) relációt nevezzük folytonossági egyenlet. Ebből az következik

Következésképpen, egy folyadék stacioner áramlásában a részecskéinek mozgási sebessége a cső különböző keresztmetszetein fordítottan arányos e szakaszok területével.

nyomás mozgó folyadékban. Bernoulli törvénye

A folyadék áramlási sebességének növekedése a nagyobb keresztmetszetű csőszakaszból a kisebb keresztmetszetű csőszakasz felé haladva azt jelenti, hogy a folyadék gyorsulással mozog.

Newton második törvénye szerint a gyorsulást az erő okozza. Ez az erő jelen esetben a cső széles és keskeny részében áramló folyadékra ható nyomáserők különbsége. Ezért a cső széles részén a folyadéknyomásnak nagyobbnak kell lennie, mint a keskeny részén. Ez a tapasztalatból közvetlenül megfigyelhető. ábrán. látható, hogy a különböző keresztmetszetű szakaszokon S1 és S2 manometrikus csöveket helyeznek a csőbe, amelyen keresztül a folyadék áramlik.

A megfigyelések azt mutatják, hogy a folyadékszint a manometrikus csőben a cső S1 szakaszánál magasabb, mint az S2 szakasznál. Ezért a nagyobb S1 területű szakaszon átáramló közegben a nyomás nagyobb, mint a kisebb S2 területű szakaszon átáramló folyadékban. Következésképpen, a folyadék stacioner áramlásánál azokon a helyeken, ahol az áramlási sebesség kisebb, a folyadékban nagyobb a nyomás, és fordítva, ahol az áramlási sebesség nagyobb, a folyadékban kisebb a nyomás. Bernoulli jutott először erre a következtetésre, ezért ezt a törvényt nevezik Bernoulli törvénye.

A problémamegoldás szétszedése:

1. FELADAT. A víz változó keresztmetszetű vízszintes csőben folyik. Az áramlási sebesség a cső széles részén 20 cm/s. Határozza meg a víz áramlási sebességét a cső keskeny részében, amelynek átmérője 1,5-szer kisebb, mint a széles rész átmérője.

2. FELADAT. 20 cm2 keresztmetszetű vízszintes csőben folyadék folyik. A cső egy helyen 12 cm2 keresztmetszetű szűkülettel rendelkezik. A cső széles és keskeny részébe szerelt manometrikus csövekben a folyadékszint különbsége 8 cm Határozza meg a folyadék térfogatáramát 1 s alatt!

3. FELADAT. A vízszintesen elhelyezett fecskendődugattyúra 15 N erő hat. Határozza meg a víz kiáramlási sebességét a fecskendő hegyéből, ha a dugattyú területe 12 cm2.

A Shevelev táblázat elméleti hidraulika számítási módszere SNiP 2.04.02-84

Kezdeti adatok

Cső anyaga:Új acél belső védőbevonat nélkül vagy bitumenes védőbevonattal Új öntöttvas belső védőbevonat nélkül vagy bitumen védőbevonattal Nem új acél és öntöttvas belső védőbevonat nélkül vagy bitumen védőbevonattal centrifugálással felvitt műanyag vagy polimer-cement bevonat Acél és öntöttvas, belső szórással felvitt cement-homok bevonattal Acél és öntöttvas, belső centrifugálással felvitt cement-homok bevonattal Polimer anyagokból (műanyag) Üveg

Becsült fogyasztás

l/s m3/h

Külső átmérő mm

falvastagság mm

Csővezeték hossza m

Átlagos vízhőmérséklet °C

Eq. durvaság belül. csövek felületei: Erősen rozsdás vagy erősen lerakódott Acél vagy öntöttvas régi rozsdás Acél galvan. több év után Acél több év után Öntöttvas új Horganyzott acél új Hegesztett acél új Varrat nélküli acél új Sárgarézből, ólomból, rézből húzva Üveg

A helyi ellenállások halmazainak összege

Számítás

A nyomásveszteség függése a csőátmérőtől

html5 nem működik a böngészőjében
A vízellátó vagy fűtési rendszer kiszámításakor a csővezeték átmérőjének kiválasztásával kell szembenéznie. Egy ilyen probléma megoldásához el kell végeznie a rendszer hidraulikus számítását, és egy még egyszerűbb megoldáshoz használhatja online hidraulikus számítás amit most meg fogunk tenni.
Működési eljárás:
1. Válassza ki a megfelelő számítási módszert (számítás Shevelev táblázatok, elméleti hidraulika vagy SNiP 2.04.02-84 szerint)
2. Válassza ki a csővezeték anyagát
3. Állítsa be a becsült vízhozamot a csővezetékben
4. Állítsa be a csővezeték külső átmérőjét és falvastagságát
5. Állítsa be a csővezeték hosszát
6. Állítsa be az átlagos vízhőmérsékletet
A számítás eredménye a grafikon és a következő hidraulikus számítási értékek lesznek.
A grafikon két értékből áll (1 - vízmagasság-veszteség, 2 - vízsebesség). Az optimális csőátmérő értékek zöld színnel jelennek meg a grafikon alatt.

Azok. úgy kell beállítani az átmérőt, hogy a grafikon pontja szigorúan a csővezeték átmérőjének zöld értékei felett legyen, mert csak ezeknél az értékeknél lesz optimális a vízsebesség és a nyomásveszteség.

A csővezeték nyomásvesztesége a nyomásveszteséget mutatja a csővezeték adott szakaszában. Minél nagyobb a veszteség, annál több munkát kell végezni, hogy a vizet a megfelelő helyre szállítsák.
A hidraulikus ellenállás karakterisztikája megmutatja, hogy a nyomásveszteség függvényében milyen hatékonyan van kiválasztva a csőátmérő.
Tájékoztatásul:
- ha meg kell találnia a folyadék/levegő/gáz sebességét egy különböző szakaszú csővezetékben, használja