Presiunea apei în conducte de diferite diametre. Calculul hidraulic al conductelor

Acasă

fântâni

Calculul pierderilor de presiune a apei în conductă se realizează foarte simplu, în continuare vom analiza în detaliu opțiunile de calcul.

Pentru calculul hidraulic al conductei, puteți utiliza calculatorul de calcul hidraulic al conductei.

Ai avut norocul să forezi un puț chiar lângă casa ta? Uimitor! Acum vă puteți asigura dvs. și casa sau cabana cu apă curată, care nu va depinde de alimentarea centrală cu apă. Și asta înseamnă că nu există oprire sezonieră a apei și rularea cu găleți și bazine. Tot ce trebuie să faci este să instalezi pompa și gata! În acest articol, vă vom ajuta calculați pierderea de presiune a apei în conductă, și deja cu aceste date, puteți cumpăra în siguranță o pompă și, în sfârșit, vă puteți bucura de apa din fântână.

Din lecțiile de fizică din școală reiese clar că apa care curge prin țevi întâmpină rezistență în orice caz. Valoarea acestei rezistențe depinde de viteza curgerii, diametrul conductei și de netezimea suprafeței sale interioare. Rezistența este cu cât este mai mică, cu atât viteza de curgere este mai mică și diametrul și netezimea țevii sunt mai mari. Netezimea țevii depinde de materialul din care este fabricat. Țevile din polimeri sunt mai netede decât țevile de oțel și, de asemenea, nu ruginesc și, important, sunt mai ieftine decât alte materiale, deși nu sunt de calitate inferioară. Apa va experimenta rezistență, chiar și deplasându-se de-a lungul unei țevi complet orizontale. Cu toate acestea, cu cât conducta în sine este mai lungă, cu atât pierderea de presiune va fi mai puțin semnificativă. Ei bine, să începem calculul.

Pierderea de sarcină în secțiunile de conducte drepte.

Pentru a calcula pierderea de presiune a apei în secțiuni drepte ale conductelor, el folosește un tabel gata făcut, prezentat mai jos. Valorile din acest tabel sunt pentru țevi din polipropilenă, polietilenă și alte cuvinte care încep cu „poli” (polimeri). Dacă intenționați să instalați țevi de oțel, atunci trebuie să înmulțiți valorile date în tabel cu un factor de 1,5.

Datele sunt date pentru 100 de metri de conductă, pierderile sunt indicate în metri de coloană de apă.

Consum			Diametrul interior al conductei, mm

Cum se folosește masa: De exemplu, într-o țeavă de apă orizontală cu diametrul țevii de 50 mm și un debit de 7 m 3 / h, pierderea va fi de 2,1 metri de coloană de apă pentru o țeavă de polimer și de 3,15 (2,1 * 1,5) pentru oțel. teava. După cum puteți vedea, totul este destul de simplu și clar.

Pierderea capului din cauza rezistențelor locale.

Din păcate, țevile sunt absolut drepte doar într-un basm. În viața reală, există întotdeauna diverse coturi, amortizoare și supape care nu pot fi ignorate atunci când se calculează pierderea de presiune a apei într-o conductă. Tabelul prezintă valorile pierderii de sarcină pentru cele mai comune rezistențe locale: cot de 90 de grade, cot rotunjit și supapă.

Pierderile sunt date în centimetri de coloană de apă pe unitatea de rezistență locală.

Viteza curgerii, m/s	Cot 90 de grade	Genunchi rotunjit	Supapă

Pentru a determina v - debitul este necesar Q - consumul de apă (în m 3 / s) împărțit la S - aria secțiunii transversale (în m 2).

Acestea. cu un diametru al țevii de 50 mm (π * R 2 \u003d 3,14 * (50/2) 2 \u003d 1962,5 mm 2; S \u003d 1962,5 / 1.000.000 \u003d 0,0019625 debit de apă de 7 m 3 / 2) h (Q \u003d 7 / 3600 \u003d 0,00194 m 3 / s) debit
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 m/s

După cum se poate observa din datele de mai sus, pierderi de presiune pe rezistențele locale destul de nesemnificativ. Principalele pierderi apar încă în secțiunile orizontale ale țevilor, așa că pentru a le reduce, ar trebui să luați în considerare cu atenție alegerea materialului țevii și diametrul acestora. Reamintim că, pentru a minimiza pierderile, este necesar să alegeți țevi din polimeri cu un diametru maxim și netezime a suprafeței interioare a țevii în sine.

Afacerile, precum și apartamentele și casele în general, consumă cantități mari de apă. Cifrele sunt uriașe, dar pot spune altceva, cu excepția faptului unei anumite cheltuieli? Da, ei pot. Și anume, debitul de apă poate ajuta la calcularea diametrului conductei. S-ar părea că acești parametri nu sunt legați între ei, dar de fapt relația este evidentă.

La urma urmei, debitul sistemului de alimentare cu apă depinde de mulți factori. Un loc semnificativ în această listă este tocmai diametrul țevilor, precum și presiunea din sistem. Să aprofundăm această problemă.

Factori care afectează permeabilitatea apei printr-o conductă

Debitul de apă printr-o țeavă circulară cu o gaură depinde de dimensiunea acestei găuri. Astfel, cu cât este mai mare, cu atât mai multă apă va trece printr-o țeavă într-o anumită perioadă de timp. Cu toate acestea, nu uitați de presiune. La urma urmei, poți da un exemplu. Un stâlp de metru va împinge apa printr-o gaură centimetrică mult mai puțin pe unitatea de timp decât un stâlp cu o înălțime de câteva zeci de metri. Este evident. Prin urmare, debitul de apă va atinge maximul la secțiunea internă maximă a produsului, precum și la presiunea maximă.

Calculul diametrului

Dacă trebuie să obțineți un anumit debit de apă la ieșirea sistemului de alimentare cu apă, atunci nu puteți face fără calcularea diametrului conductei. La urma urmei, acest indicator, împreună cu restul, afectează rata de transfer.

Desigur, există tabele speciale care sunt pe Web și în literatura de specialitate care vă permit să ocoliți calculele, concentrându-vă pe anumiți parametri. Cu toate acestea, nu trebuie să vă așteptați la o precizie ridicată de la astfel de date, eroarea va fi în continuare prezentă, chiar dacă toți factorii sunt luați în considerare. Prin urmare, cel mai bun mod de a obține rezultate precise este calculul independent.

Pentru aceasta veți avea nevoie de următoarele date:

Consumul de apă.
Pierderea capului de la punctul de plecare până la punctul de consum.

Nu este necesar să se calculeze consumul consumului de apă - există un standard digital. Puteți lua date pe mixer, care spune că se consumă aproximativ 0,25 litri pe secundă. Această cifră poate fi folosită pentru calcule.

Un parametru important pentru obținerea datelor exacte este pierderea de cap în zonă. După cum știți, presiunea înălțimii în coloanele standard de alimentare cu apă este în intervalul de la 1 la 0,6 atmosfere. Media este de 1,5-3 atm. Parametrul depinde de numărul de etaje din casă. Dar asta nu înseamnă că, cu cât casa este mai mare, cu atât presiunea în sistem este mai mare. În clădirile foarte înalte (mai mult de 16 etaje), o împărțire a sistemului în etaje este uneori utilizată pentru a normaliza presiunea.

În ceea ce privește pierderea de sarcină, această cifră poate fi calculată folosind manometre la punctul de pornire și înainte de punctul de consum.

Dacă, totuși, cunoștințele și răbdarea pentru autocalcul nu sunt suficiente, atunci puteți utiliza datele tabelare. Și lăsați-le să aibă anumite erori, datele vor fi suficient de precise pentru anumite condiții. Și apoi, în funcție de consumul de apă, va fi foarte ușor și rapid să obțineți diametrul țevii. Aceasta înseamnă că sistemul de alimentare cu apă va fi calculat corect, ceea ce va face posibilă obținerea unei astfel de cantități de lichid care să satisfacă nevoile.

Conductele pentru transportul diferitelor lichide sunt parte integrantă a unităților și instalațiilor în care se desfășoară procese de lucru legate de diverse domenii de aplicare. Atunci când alegeți țevi și configurația țevilor, costul atât al țevilor în sine, cât și al fitingurilor pentru conducte este de mare importanță. Costul final de pompare a mediului prin conductă este determinat în mare măsură de dimensiunea conductelor (diametru și lungime). Calculul acestor valori se realizează folosind formule special dezvoltate, specifice anumitor tipuri de operațiuni.

O țeavă este un cilindru gol din metal, lemn sau alt material folosit pentru a transporta medii lichide, gazoase și granulare. Mediul transportat poate fi apa, gaze naturale, abur, produse petroliere etc. Țevile sunt folosite peste tot, de la diverse industrii până la aplicații casnice.

O varietate de materiale pot fi folosite pentru a face țevi, cum ar fi oțel, fontă, cupru, ciment, materiale plastice precum ABS, clorură de polivinil, clorură de polivinil clorurat, polibutenă, polietilenă etc.

Principalii indicatori dimensionali ai unei țevi sunt diametrul acesteia (exterior, interior etc.) și grosimea peretelui, care sunt măsurate în milimetri sau inci. Se mai folosește o valoare precum diametrul nominal sau alezajul nominal - valoarea nominală a diametrului interior al țevii, măsurată de asemenea în milimetri (indicat cu Du) sau inci (indicat cu DN). Diametrele nominale sunt standardizate și reprezintă principalul criteriu de selecție a țevilor și fitingurilor.

Corespondența valorilor nominale ale alezajului în mm și inci:

O țeavă cu secțiune transversală circulară este preferată față de alte secțiuni geometrice din mai multe motive:

Cercul are un raport minim între perimetru și zonă, iar atunci când este aplicat pe o țeavă, aceasta înseamnă că, cu un debit egal, consumul de material al țevilor rotunde va fi minim în comparație cu țevile de altă formă. Acest lucru implică și costurile minime posibile pentru izolație și acoperire de protecție;
O secțiune transversală circulară este cea mai avantajoasă pentru mișcarea unui mediu lichid sau gazos din punct de vedere hidrodinamic. De asemenea, datorită ariei interne minime posibile a țevii pe unitatea de lungime a acesteia, frecarea dintre mediul transportat și țeavă este minimizată.
Forma rotundă este cea mai rezistentă la presiunile interne și externe;
Procesul de fabricare a țevilor rotunde este destul de simplu și ușor de implementat.

Conductele pot varia foarte mult ca diametru și configurație, în funcție de scop și aplicație. Astfel, conductele principale pentru mișcarea apei sau a produselor petroliere pot ajunge la aproape jumătate de metru în diametru, cu o configurație destul de simplă, iar serpentinele de încălzire, care sunt și conducte, au o formă complexă cu multe spire cu un diametru mic.

Este imposibil să ne imaginăm vreo industrie fără o rețea de conducte. Calculul oricărei astfel de rețele include selecția materialului țevii, întocmirea unui caiet de sarcini, care enumeră date despre grosimea, dimensiunea țevii, traseul etc. Materiile prime, produsele intermediare și/sau produsele finite trec prin etapele de producție, deplasându-se între diferite aparate și instalații, care sunt conectate prin conducte și fitinguri. Calculul, selectarea și instalarea corectă a sistemului de conducte sunt necesare pentru implementarea fiabilă a întregului proces, asigurând transferul în siguranță al mediilor, precum și pentru etanșarea sistemului și prevenirea scurgerii substanței pompate în atmosferă.

Nu există o formulă și o regulă unică care să poată fi utilizate pentru a selecta conducta pentru fiecare aplicație și mediu de lucru posibil. În fiecare zonă individuală de aplicare a conductelor, există o serie de factori care trebuie luați în considerare și pot avea un impact semnificativ asupra cerințelor pentru conductă. Deci, de exemplu, atunci când aveți de-a face cu nămol, o conductă mare nu numai că va crește costul instalației, ci va crea și dificultăți operaționale.

De obicei, țevile sunt selectate după optimizarea materialului și a costurilor de exploatare. Cu cât diametrul conductei este mai mare, adică cu cât investiția inițială este mai mare, cu atât va fi mai mică căderea de presiune și, în consecință, cu atât costurile de exploatare sunt mai mici. Dimpotrivă, dimensiunea mică a conductei va reduce costurile primare pentru țevile în sine și pentru fitingurile de țevi, dar o creștere a vitezei va atrage după sine o creștere a pierderilor, ceea ce va duce la necesitatea de a cheltui energie suplimentară pentru pomparea mediului. Limitele de viteză fixate pentru diferite aplicații se bazează pe condiții optime de proiectare. Dimensiunea conductelor este calculată folosind aceste standarde, ținând cont de domeniile de aplicare.

Proiectarea conductei

La proiectarea conductelor, se iau ca bază următorii parametri principali de proiectare:

performanța necesară;
punctul de intrare și punctul de ieșire al conductei;
compoziția medie, inclusiv vâscozitatea și greutatea specifică;
condiţiile topografice ale traseului conductei;
presiunea maximă de lucru admisă;
calcul hidraulic;
diametrul conductei, grosimea peretelui, limita de curgere la tracțiune a materialului peretelui;
numărul de stații de pompare, distanța dintre acestea și consumul de energie.

Fiabilitatea conductei

Fiabilitatea în proiectarea conductelor este asigurată prin respectarea standardelor de proiectare adecvate. De asemenea, pregătirea personalului este un factor cheie în asigurarea duratei de viață lungi a conductei și a etanșeității și fiabilității acesteia. Monitorizarea continuă sau periodică a funcționării conductei poate fi efectuată prin sisteme de monitorizare, contabilitate, control, reglare și automatizare, dispozitive personale de control în producție și dispozitive de siguranță.

Acoperire suplimentară pentru conducte

Un strat rezistent la coroziune este aplicat pe exteriorul majorității conductelor pentru a preveni efectele dăunătoare ale coroziunii din mediul exterior. În cazul pompării mediilor corozive, pe suprafața interioară a țevilor se poate aplica și un strat protector. Înainte de punere în funcțiune, toate conductele noi destinate transportului de lichide periculoase sunt testate pentru defecte și scurgeri.

Prevederi de bază pentru calcularea debitului în conductă

Natura fluxului de mediu în conductă și atunci când curge în jurul obstacolelor poate diferi foarte mult de la lichid la lichid. Unul dintre indicatorii importanți este vâscozitatea mediului, caracterizată printr-un astfel de parametru precum coeficientul de vâscozitate. Inginerul-fizician irlandez Osborne Reynolds a condus o serie de experimente în 1880, după rezultatele cărora a reușit să obțină o mărime adimensională care caracterizează natura curgerii unui fluid vâscos, numită criteriul Reynolds și notat cu Re.

Re = (v L ρ)/μ

Unde:
ρ este densitatea lichidului;
v este debitul;
L este lungimea caracteristică a elementului de curgere;
μ - coeficientul dinamic de vâscozitate.

Adică, criteriul Reynolds caracterizează raportul dintre forțele de inerție și forțele de frecare vâscoasă în fluxul de fluid. O modificare a valorii acestui criteriu reflectă o modificare a raportului acestor tipuri de forțe, care, la rândul său, afectează natura curgerii fluidului. În acest sens, se obișnuiește să se distingă trei regimuri de curgere în funcție de valoarea criteriului Reynolds. La 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, se observă un regim stabil, caracterizat printr-o modificare aleatorie a vitezei și direcției curgerii în fiecare punct individual, ceea ce dă în total o egalizare a debitelor pe tot volumul. Un astfel de regim se numește turbulent. Numărul Reynolds depinde de înălțimea furnizată de pompă, de vâscozitatea mediului la temperatura de funcționare și de dimensiunea și forma țevii prin care trece fluxul.

Profil de viteză în flux
flux laminar	regim tranzitoriu	regim turbulent

Natura curgerii
flux laminar	regim tranzitoriu	regim turbulent

Criteriul Reynolds este un criteriu de similaritate pentru curgerea unui fluid vâscos. Adică, cu ajutorul său, este posibil să simuleze un proces real într-o dimensiune redusă, convenabil pentru studiu. Acest lucru este extrem de important, deoarece este adesea extrem de dificil, și uneori chiar imposibil, să se studieze natura fluxurilor de fluid în aparate reale datorită dimensiunilor lor mari.

Calculul conductei. Calculul diametrului conductei

Dacă conducta nu este izolată termic, adică schimbul de căldură între transportat și mediu este posibil, atunci natura debitului din ea se poate schimba chiar și la o viteză constantă (debit). Acest lucru este posibil dacă mediul pompat are o temperatură suficient de ridicată la intrare și curge în regim turbulent. Pe lungimea conductei, temperatura mediului transportat va scădea din cauza pierderilor de căldură către mediu, ceea ce poate duce la schimbarea regimului de curgere la laminar sau tranzitoriu. Temperatura la care are loc schimbarea modului se numește temperatură critică. Valoarea vâscozității unui lichid depinde direct de temperatură, prin urmare, pentru astfel de cazuri, se utilizează un parametru precum vâscozitatea critică, care corespunde punctului de modificare a regimului de curgere la valoarea critică a criteriului Reynolds:

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

Unde:
ν kr - vâscozitatea cinematică critică;
Re cr - valoarea critică a criteriului Reynolds;
D - diametrul conductei;
v este debitul;
Q - cheltuială.

Un alt factor important este frecarea care are loc între pereții conductei și fluxul în mișcare. În acest caz, coeficientul de frecare depinde în mare măsură de rugozitatea pereților conductei. Relația dintre coeficientul de frecare, criteriul Reynolds și rugozitate este stabilită de diagrama Moody, care vă permite să determinați unul dintre parametri, cunoscându-i pe ceilalți doi.

Formula Colebrook-White este, de asemenea, utilizată pentru a calcula coeficientul de frecare pentru fluxul turbulent. Pe baza acestei formule, se pot trasa grafice prin care se stabilește coeficientul de frecare.

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

Unde:
k - coeficientul de rugozitate a conductei;
λ este coeficientul de frecare.

Există și alte formule pentru calcularea aproximativă a pierderilor prin frecare în timpul fluxului de presiune a lichidului în conducte. Una dintre cele mai frecvent utilizate ecuații în acest caz este ecuația Darcy-Weisbach. Se bazează pe date empirice și este utilizat în principal în modelarea sistemelor. Pierderea prin frecare este o funcție a vitezei fluidului și a rezistenței conductei la mișcarea fluidului, exprimată în termeni de valoarea rugozității peretelui conductei.

∆H = λ L/d v²/(2 g)

Unde:
ΔH - pierderea capului;
λ - coeficientul de frecare;
L este lungimea secțiunii conductei;
d - diametrul conductei;
v este debitul;
g este accelerația de cădere liberă.

Pierderea de presiune datorată frecării pentru apă este calculată folosind formula Hazen-Williams.

∆H = 11,23 L 1/C 1,85 Q 1,85 /D 4,87

Unde:
ΔH - pierderea capului;
L este lungimea secțiunii conductei;
C este coeficientul de rugozitate Haizen-Williams;
Q - consum;
D - diametrul conductei.

Presiune

Presiunea de lucru a conductei este cea mai mare presiune în exces care asigură modul de funcționare specificat al conductei. Decizia privind dimensiunea conductei și numărul de stații de pompare se ia de obicei pe baza presiunii de lucru a conductelor, a capacității de pompare și a costurilor. Presiunea maximă și minimă a conductei, precum și proprietățile mediului de lucru, determină distanța dintre stațiile de pompare și puterea necesară.

Presiune nominală PN - valoare nominală corespunzătoare presiunii maxime a mediului de lucru la 20 ° C, la care este posibilă funcționarea continuă a conductei cu dimensiunile date.

Pe măsură ce temperatura crește, capacitatea de încărcare a țevii scade, la fel ca și suprapresiunea admisibilă ca rezultat. Valoarea pe,zul indică presiunea maximă (g) în sistemul de conducte pe măsură ce temperatura de funcționare crește.

Programul de suprapresiune permis:

Calculul căderii de presiune în conductă

Calculul căderii de presiune în conductă se efectuează conform formulei:

∆p = λ L/d ρ/2 v²

Unde:
Δp - căderea de presiune în secțiunea conductei;
L este lungimea secțiunii conductei;
λ - coeficientul de frecare;
d - diametrul conductei;
ρ este densitatea mediului pompat;
v este debitul.

Medii transportabile

Cel mai adesea, țevile sunt folosite pentru transportul apei, dar pot fi folosite și pentru deplasarea nămolului, nămolurilor, aburului etc. În industria petrolului, conductele sunt folosite pentru pomparea unei game largi de hidrocarburi și amestecurile acestora, care diferă foarte mult în ceea ce privește proprietățile chimice și fizice. Țițeiul poate fi transportat pe distanțe mai lungi de la câmpurile de pe uscat sau platformele petroliere offshore la terminale, puncte de referință și rafinării.

Conductele transmit, de asemenea:

produse petroliere rafinate, cum ar fi benzină, combustibil de aviație, kerosen, motorină, păcură etc.;
materii prime petrochimice: benzen, stiren, propilenă etc.;
hidrocarburi aromatice: xilen, toluen, cumen etc.;
combustibili petrolieri lichefiați, cum ar fi gazul natural lichefiat, gazul petrolier lichefiat, propanul (gaze la temperatură și presiune standard, dar lichefiate prin presiune);
dioxid de carbon, amoniac lichid (transportat ca lichide sub presiune);
bitumul și combustibilii vâscoși sunt prea vâscoși pentru a fi transportați prin conducte, astfel încât fracțiile distilate de ulei sunt folosite pentru a dilua aceste materii prime și rezultă un amestec care poate fi transportat printr-o conductă;
hidrogen (pentru distanțe scurte).

Calitatea mediului transportat

Proprietățile fizice și parametrii mediilor transportate determină în mare măsură parametrii de proiectare și funcționare ai conductei. Greutatea specifică, compresibilitatea, temperatura, vâscozitatea, punctul de curgere și presiunea vaporilor sunt principalii parametri ai mediului de luat în considerare.

Greutatea specifică a unui lichid este greutatea acestuia pe unitatea de volum. Multe gaze sunt transportate prin conducte sub presiune crescută, iar când se atinge o anumită presiune, unele gaze pot suferi chiar lichefiere. Prin urmare, gradul de compresie al mediului este un parametru critic pentru proiectarea conductelor și determinarea capacității de debit.

Temperatura are un efect indirect și direct asupra performanței conductei. Aceasta se exprimă prin faptul că lichidul crește în volum după o creștere a temperaturii, cu condiția ca presiunea să rămână constantă. Scăderea temperaturii poate avea, de asemenea, un impact atât asupra performanței, cât și asupra eficienței generale a sistemului. De obicei, atunci când temperatura unui lichid este scăzută, aceasta este însoțită de o creștere a vâscozității acestuia, care creează rezistență suplimentară la frecare de-a lungul peretelui interior al țevii, necesitând mai multă energie pentru a pompa aceeași cantitate de lichid. Mediile foarte vâscoase sunt sensibile la fluctuațiile de temperatură. Vâscozitatea este rezistența unui mediu la curgere și se măsoară în centistokes cSt. Vâscozitatea determină nu numai alegerea pompei, ci și distanța dintre stațiile de pompare.

De îndată ce temperatura mediului scade sub punctul de curgere, funcționarea conductei devine imposibilă și sunt luate mai multe opțiuni pentru a-și relua funcționarea:

încălzirea mediului sau țevilor izolatoare pentru a menține temperatura de funcționare a mediului peste punctul său de curgere;
modificarea compoziției chimice a mediului înainte de a intra în conductă;
diluarea mediului transportat cu apă.

Tipuri de conducte principale

Conductele principale sunt realizate sudate sau fără sudură. Țevile din oțel fără sudură sunt realizate fără suduri longitudinale prin secțiuni de oțel cu tratament termic pentru a obține dimensiunea și proprietățile dorite. Teava sudata este fabricata folosind mai multe procese de fabricatie. Aceste două tipuri diferă unul de celălalt prin numărul de cusături longitudinale din țeavă și tipul de echipament de sudură utilizat. Țeava sudată din oțel este tipul cel mai frecvent utilizat în aplicațiile petrochimice.

Fiecare secțiune de țeavă este sudată împreună pentru a forma o conductă. De asemenea, in conductele principale, in functie de aplicatie, se folosesc tevi din fibra de sticla, diverse materiale plastice, azbociment etc.

Pentru a conecta secțiuni drepte ale țevilor, precum și pentru a trece între tronsoane de conducte de diferite diametre, se folosesc elemente de legătură special realizate (coturi, coturi, porți).

cot 90°	cot 90°	ramură de tranziție	ramificare

cot 180°	cot 30°	adaptor	bacsis

Pentru instalarea părților individuale ale conductelor și fitingurilor, se folosesc conexiuni speciale.

sudate	flanșată	filetat	cuplare

Dilatarea termică a conductei

Când conducta este sub presiune, întreaga sa suprafață interioară este supusă unei sarcini distribuite uniform, care provoacă forțe interne longitudinale în conductă și sarcini suplimentare pe suporturile de capăt. Fluctuațiile de temperatură afectează și conducta, determinând modificări ale dimensiunilor conductelor. Forțele într-o conductă fixă în timpul fluctuațiilor de temperatură pot depăși valoarea admisă și pot duce la o solicitare excesivă, care este periculoasă pentru rezistența conductei, atât în materialul conductei, cât și în conexiunile cu flanșe. Fluctuațiile de temperatură a mediului pompat creează, de asemenea, un stres de temperatură în conductă, care poate fi transferat la supape, stații de pompare etc. Acest lucru poate duce la depresurizarea îmbinărilor conductei, defectarea supapelor sau a altor elemente.

Calculul dimensiunilor conductei cu schimbări de temperatură

Calculul modificării dimensiunilor liniare ale conductei cu o schimbare a temperaturii se efectuează conform formulei:

∆L = a L ∆t

a - coeficientul de alungire termică, mm/(m°C) (vezi tabelul de mai jos);
L - lungimea conductei (distanta dintre suporturile fixe), m;
Δt - diferența dintre max. și min. temperatura mediului pompat, °С.

Tabel de expansiune liniară a țevilor din diverse materiale

Cifrele date sunt medii pentru materialele enumerate și pentru calculul conductelor din alte materiale, datele din acest tabel nu trebuie luate ca bază. La calcularea conductei, se recomandă utilizarea coeficientului de alungire liniară indicat de producătorul conductei în specificația tehnică sau fișa de date însoțitoare.

Alungirea termică a conductelor este eliminată atât prin utilizarea unor secțiuni compensatorii speciale ale conductei, cât și prin utilizarea compensatoarelor, care pot consta din părți elastice sau mobile.

Secțiunile de compensare constau din părți drepte elastice ale conductei, situate perpendicular între ele și fixate cu coturi. Odată cu alungirea termică, creșterea unei piese este compensată de deformarea îndoirii celeilalte părți pe plan sau de deformarea îndoirii și torsii în spațiu. Dacă conducta în sine compensează expansiunea termică, atunci aceasta se numește autocompensare.

Compensarea apare și din cauza îndoirilor elastice. O parte din alungire este compensată de elasticitatea îndoirilor, cealaltă parte este eliminată datorită proprietăților elastice ale materialului secțiunii din spatele îndoirii. Compensatoarele sunt instalate acolo unde nu este posibilă utilizarea secțiunilor de compensare sau când autocompensarea conductei este insuficientă.

Conform designului și principiului de funcționare, compensatoarele sunt de patru tipuri: în formă de U, cu lentilă, ondulate, cutie de presa. În practică, rosturile de dilatație plate cu formă de L, Z sau U sunt adesea folosite. În cazul compensatoarelor spațiale, acestea sunt de obicei 2 secțiuni plate reciproc perpendiculare și au un umăr comun. Rosturile de dilatare elastice sunt realizate din tevi sau discuri elastice, sau burduf.

Determinarea dimensiunii optime a diametrului conductei

Diametrul optim al conductei poate fi găsit pe baza calculelor tehnice și economice. Dimensiunile conductei, inclusiv dimensiunile și funcționalitatea diferitelor componente, precum și condițiile în care trebuie să funcționeze conducta, determină capacitatea de transport a sistemului. Conductele mai mari sunt potrivite pentru un debit de masă mai mare, cu condiția ca celelalte componente ale sistemului să fie selectate și dimensionate corespunzător pentru aceste condiții. De obicei, cu cât lungimea conductei principale dintre stațiile de pompare este mai mare, cu atât este necesară scăderea de presiune în conductă. În plus, o modificare a caracteristicilor fizice ale mediului pompat (vâscozitate etc.) poate avea o mare influență și asupra presiunii din conductă.

Dimensiune optimă - Cea mai mică dimensiune adecvată a conductei pentru o anumită aplicație, care este rentabilă pe durata de viață a sistemului.

Formula pentru calcularea performanței conductei:

Q = (π d²)/4 v

Q este debitul lichidului pompat;
d - diametrul conductei;
v este debitul.

În practică, pentru a calcula diametrul optim al conductei, se folosesc valorile vitezelor optime ale mediului pompat, luate din materiale de referință compilate pe baza datelor experimentale:

Mediu pompat		Gama de viteze optime în conductă, m/s
Lichide	Mișcarea gravitațională:
	Lichide vascoase	0,1 - 0,5
	Lichide cu vâscozitate scăzută	0,5 - 1
	Pompare:
	partea de aspirare	0,8 - 2
	Partea de refulare	1,5 - 3

gazele	Tracțiune naturală	2 - 4
	Presiune mică	4 - 15
	Presiune mare	15 - 25

Cupluri	abur supraîncălzit	30 - 50
	Abur saturat sub presiune:
	Mai mult de 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

De aici obținem formula pentru calcularea diametrului optim al țevii:

d o = √((4 Q) / (π v o ))

Q - debitul dat al lichidului pompat;
d - diametrul optim al conductei;
v este debitul optim.

La debite mari, se folosesc de obicei conducte cu un diametru mai mic, ceea ce înseamnă costuri mai mici pentru achiziționarea conductei, lucrările de întreținere și instalare a acesteia (notate cu K 1). Odată cu creșterea vitezei, se înregistrează o creștere a pierderilor de presiune datorate frecării și a rezistențelor locale, ceea ce duce la creșterea costului de pompare a lichidului (notăm K 2).

Pentru conductele de diametre mari, costurile K 1 vor fi mai mari, iar costurile în timpul exploatării K 2 vor fi mai mici. Dacă adunăm valorile K 1 și K 2 , obținem costul minim total K și diametrul optim al conductei. Costurile K 1 și K 2 în acest caz sunt date în aceeași perioadă de timp.

Calculul (formula) costurilor de capital pentru conductă

K1 = (m C M K M)/n

m este masa conductei, t;
C M - cost de 1 tonă, rub/t;
K M - coeficient care crește costul lucrărilor de instalare, de exemplu 1,8;
n - durata de viață, ani.

Costurile de operare indicate asociate cu consumul de energie:

K 2 \u003d 24 N n zile C E rub / an

N - puterea, kW;
n DN - numărul de zile lucrătoare pe an;
C E - costuri pe kWh de energie, rub/kW*h.

Formule pentru determinarea dimensiunii conductei

Un exemplu de formule generale pentru determinarea dimensiunii conductelor fără a lua în considerare posibili factori suplimentari, cum ar fi eroziunea, solidele în suspensie etc.:

Nume	Ecuația	Posibile restricții
Fluxul de lichid și gaz sub presiune
Pierderea capului prin frecare Darcy-Weisbach	d = 12 [(0,0311 f L Q 2)/(h f)] 0,2	Q - debit volumic, gal/min; d este diametrul interior al conductei; hf - pierderea capului prin frecare; L este lungimea conductei, picioare; f este coeficientul de frecare; V este debitul.
Ecuația pentru debitul total de fluid	d = 0,64 √(Q/V)	Q - debitul volumic, gpm
Dimensiunea conductei de aspirație a pompei pentru a limita pierderea de sarcină prin frecare	d = √(0,0744 Q)	Q - debitul volumic, gpm
Ecuația debitului total de gaz	d = 0,29 √((Q T)/(P V))	Q - debit volumic, ft³/min T - temperatura, K P - presiune psi (abs); V - viteza
Curgerea gravitațională
Ecuația Manning pentru calcularea diametrului conductei pentru debitul maxim	d=0,375	Q - debitul volumic; n - coeficientul de rugozitate; S - părtinire.
Numărul Froude este raportul dintre forța de inerție și forța gravitației	Fr = V / √[(d/12) g]	g - accelerația în cădere liberă; v - viteza curgerii; L - lungimea sau diametrul conductei.
Abur și evaporare
Ecuația diametrului conductei de abur	d = 1,75 √[(W v_g x) / V]	W - debitul masic; Vg - volum specific de abur saturat; x - calitatea aburului; V - viteza.

Debit optim pentru diverse sisteme de conducte

Dimensiunea optimă a conductei este selectată din condiția costurilor minime pentru pomparea mediului prin conductă și costul conductelor. Cu toate acestea, trebuie luate în considerare și limitele de viteză. Uneori, dimensiunea conductei trebuie să îndeplinească cerințele procesului. La fel de des, dimensiunea conductei este legată de căderea de presiune. În calculele preliminare de proiectare, în care pierderile de presiune nu sunt luate în considerare, dimensiunea conductei de proces este determinată de viteza admisă.

Dacă există modificări ale direcției de curgere în conductă, atunci aceasta duce la o creștere semnificativă a presiunilor locale pe suprafață perpendiculară pe direcția curgerii. Acest tip de creștere este o funcție de viteza fluidului, densitatea și presiunea inițială. Deoarece viteza este invers proporțională cu diametrul, fluidele cu viteză mare necesită o atenție specială la dimensionarea și configurarea conductelor. Dimensiunea optimă a țevii, de exemplu pentru acidul sulfuric, limitează viteza mediului la o valoare care previne erodarea pereților în coturile țevii, prevenind astfel deteriorarea structurii țevii.

Curgerea fluidului prin gravitație

Calcularea dimensiunii conductei în cazul unui debit care se deplasează prin gravitație este destul de complicată. Natura mișcării cu această formă de curgere în conductă poate fi monofazată (conductă completă) și bifazată (umplere parțială). Se formează un flux în două faze atunci când în conductă sunt prezente atât lichid, cât și gaz.

În funcție de raportul dintre lichid și gaz, precum și de vitezele acestora, regimul de curgere în două faze poate varia de la balonat la dispersat.

curgere cu bule (orizontală)	flux de proiectile (orizontal)	curgerea valurilor	flux dispersat

Forța de antrenare a lichidului atunci când se deplasează gravitațional este furnizată de diferența de înălțime a punctelor de început și de sfârșit, iar condiția prealabilă este amplasarea punctului de început deasupra punctului final. Cu alte cuvinte, diferența de înălțime determină diferența de energie potențială a lichidului în aceste poziții. Acest parametru este luat în considerare și la selectarea unei conducte. În plus, mărimea forței motrice este afectată de presiunile de la punctele de început și de sfârșit. O creștere a căderii de presiune implică o creștere a debitului de fluid, care la rândul său permite selectarea unei conducte cu un diametru mai mic și invers.

În cazul în care punctul final este conectat la un sistem presurizat, cum ar fi o coloană de distilare, presiunea echivalentă trebuie scăzută din diferența de înălțime prezentă pentru a estima presiunea diferențială efectivă generată. De asemenea, dacă punctul de pornire al conductei va fi sub vid, atunci trebuie luat în considerare și efectul său asupra presiunii diferențiale totale atunci când alegeți o conductă. Selecția finală a conductei se face folosind o presiune diferențială care ia în considerare toți factorii de mai sus și nu se bazează doar pe diferența de înălțime dintre punctele de început și de sfârșit.

curgere de lichid fierbinte

În instalațiile de procesare, se întâlnesc de obicei diverse probleme atunci când se lucrează cu medii fierbinți sau fierbinți. Motivul principal este evaporarea unei părți din fluxul de lichid fierbinte, adică transformarea de fază a lichidului în vapori în interiorul conductei sau al echipamentului. Un exemplu tipic este fenomenul de cavitație al unei pompe centrifuge, însoțit de fierberea punctuală a unui lichid, urmată de formarea de bule de vapori (cavitație cu abur) sau eliberarea gazelor dizolvate în bule (cavitație de gaz).

Conductele mai mari sunt preferate datorită debitului redus în comparație cu conductele cu diametru mai mic la debit constant, rezultând un NPSH mai mare la linia de aspirație a pompei. Punctele de schimbare bruscă a direcției curgerii sau reducerea dimensiunii conductei pot provoca, de asemenea, cavitație din cauza pierderii de presiune. Amestecul gaz-vapori rezultat creează un obstacol în calea trecerii fluxului și poate provoca deteriorarea conductei, ceea ce face ca fenomenul de cavitație să fie extrem de nedorit în timpul funcționării conductei.

Conductă de ocolire pentru echipamente/instrumente

Echipamentele și dispozitivele, în special cele care pot crea căderi semnificative de presiune, adică schimbătoare de căldură, supape de control etc., sunt echipate cu conducte de bypass (pentru a nu putea întrerupe procesul nici în timpul lucrărilor de întreținere). Astfel de conducte au de obicei 2 supape de închidere instalate în linie cu instalația și o supapă de control al debitului în paralel cu această instalație.

În timpul funcționării normale, fluxul de fluid care trece prin componentele principale ale aparatului suferă o cădere suplimentară de presiune. În conformitate cu aceasta, se calculează presiunea de refulare pentru aceasta, creată de echipamentul conectat, cum ar fi o pompă centrifugă. Pompa este selectată pe baza căderii totale de presiune în instalație. În timpul deplasării prin conducta de ocolire, această cădere suplimentară de presiune este absentă, în timp ce pompa de funcționare pompează debitul de aceeași forță, conform caracteristicilor sale de funcționare. Pentru a evita diferențele de caracteristici de curgere între aparat și linia de bypass, se recomandă utilizarea unei linii de bypass mai mică cu o supapă de control pentru a crea o presiune echivalentă cu instalația principală.

Linie de prelevare

De obicei, o cantitate mică de fluid este prelevată pentru analiză pentru a determina compoziția acestuia. Prelevarea de probe poate fi efectuată în orice etapă a procesului pentru a determina compoziția unei materii prime, a unui produs intermediar, a unui produs finit sau pur și simplu a unei substanțe transportate, cum ar fi apa reziduală, fluidul de transfer termic etc. Mărimea secțiunii conductei pe care are loc prelevarea de probe depinde de obicei de tipul de fluid analizat și de locația punctului de prelevare.

De exemplu, pentru gazele sub presiune ridicată, conductele mici cu supape sunt suficiente pentru a preleva numărul necesar de probe. Creșterea diametrului liniei de eșantionare va reduce proporția de mediu prelevat pentru analiză, dar o astfel de eșantionare devine mai dificil de controlat. În același timp, o linie mică de prelevare nu este potrivită pentru analiza diferitelor suspensii în care particulele solide pot înfunda calea curgerii. Astfel, dimensiunea liniei de eșantionare pentru analiza suspensiilor este foarte dependentă de dimensiunea particulelor solide și de caracteristicile mediului. Concluzii similare se aplică lichidelor vâscoase.

Dimensiunea liniei de eșantionare ia în considerare de obicei:

caracteristicile lichidului destinat selecției;
pierderea mediului de lucru în timpul selecției;
cerințe de siguranță în timpul selecției;
ușurință în operare;
locația punctului de selecție.

circulația lichidului de răcire

Pentru conductele cu lichid de răcire în circulație, sunt preferate viteze mari. Acest lucru se datorează în principal faptului că lichidul de răcire din turnul de răcire este expus la lumina soarelui, ceea ce creează condițiile pentru formarea unui strat care conține alge. O parte din acest volum care conține alge intră în lichidul de răcire care circulă. La debite scăzute, algele încep să crească în conductă și după un timp creează dificultăți pentru circulația lichidului de răcire sau trecerea acestuia la schimbătorul de căldură. În acest caz, se recomandă o rată mare de circulație pentru a evita formarea blocajelor de alge în conductă. De obicei, utilizarea unui lichid de răcire cu circulație mare se găsește în industria chimică, care necesită conducte și lungimi mari pentru a furniza energie diferitelor schimbătoare de căldură.

Rezervor preaplin

Rezervoarele sunt echipate cu conducte de preaplin din următoarele motive:

evitarea pierderii de lichid (excesul de lichid intră într-un alt rezervor, mai degrabă decât să se reverse din rezervorul original);
prevenirea scurgerii de lichide nedorite în afara rezervorului;
menținerea nivelului lichidului în rezervoare.

În toate cazurile de mai sus, conductele de preaplin sunt proiectate pentru debitul maxim admisibil de lichid care intră în rezervor, indiferent de debitul lichidului care iese. Alte principii de conducte sunt similare cu conductele gravitaționale, adică în funcție de înălțimea verticală disponibilă între punctele de început și de sfârșit ale conductei de preaplin.

Cel mai înalt punct al țevii de preaplin, care este și punctul său de pornire, se află la conexiunea la rezervor (conducta de preaplin al rezervorului) de obicei aproape de partea superioară, iar punctul final cel mai jos poate fi în apropierea jgheabului de scurgere de lângă sol. Cu toate acestea, linia de preaplin se poate termina și la o altitudine mai mare. În acest caz, capul diferenţial disponibil va fi mai mic.

Curgerea nămolului

În cazul mineritului, minereul este de obicei extras în zone greu accesibile. În astfel de locuri, de regulă, nu există nicio legătură feroviară sau rutieră. Pentru astfel de situații, transportul hidraulic al mediilor cu particule solide este considerat cel mai acceptabil, inclusiv în cazul amplasării instalațiilor miniere la o distanță suficientă. Conductele de șlam sunt utilizate în diferite zone industriale pentru a transporta solide zdrobite împreună cu lichide. Astfel de conducte s-au dovedit a fi cele mai rentabile în comparație cu alte metode de transport al mediilor solide în volume mari. În plus, avantajele lor includ siguranță suficientă datorită lipsei mai multor tipuri de transport și respectarea mediului.

Suspensiile și amestecurile de solide în suspensie în lichide sunt depozitate într-o stare de amestecare periodică pentru a menține uniformitatea. În caz contrar, are loc un proces de separare, în care particulele în suspensie, în funcție de proprietățile lor fizice, plutesc la suprafața lichidului sau se depun pe fund. Agitația este asigurată de echipamente precum un rezervor agitat, în timp ce în conducte, aceasta se realizează prin menținerea condițiilor de curgere turbulente.

Reducerea debitului la transportul particulelor suspendate într-un lichid nu este de dorit, deoarece procesul de separare a fazelor poate începe în flux. Acest lucru poate duce la blocarea conductei și la o modificare a concentrației solidelor transportate în flux. Amestecarea intensă în volumul curgerii este promovată de regimul de curgere turbulent.

Pe de altă parte, o reducere excesivă a dimensiunii conductei duce adesea la blocare. Prin urmare, alegerea dimensiunii conductei este un pas important și responsabil care necesită analize și calcule preliminare. Fiecare caz trebuie luat în considerare în mod individual, deoarece nămolurile diferite se comportă diferit la viteze diferite ale fluidului.

Reparație conducte

În timpul funcționării conductei, în aceasta pot apărea diferite tipuri de scurgeri, necesitând eliminarea imediată pentru a menține performanța sistemului. Reparația conductei principale poate fi efectuată în mai multe moduri. Acest lucru poate fi la fel de mult ca înlocuirea unui întreg segment de țeavă sau a unei secțiuni mici care are o scurgere, sau peticerea unei țevi existente. Dar înainte de a alege orice metodă de reparare, este necesar să se efectueze un studiu amănunțit al cauzei scurgerii. În unele cazuri, poate fi necesar nu numai repararea, ci și schimbarea traseului conductei pentru a preveni re-deteriorarea acesteia.

Prima etapă a lucrărilor de reparație este de a determina locația secțiunii de conductă care necesită intervenție. În plus, în funcție de tipul conductei, se stabilește o listă cu echipamentele și măsurile necesare pentru eliminarea scurgerii și se colectează documentele și autorizațiile necesare dacă secțiunea de conductă care urmează să fie reparată este situată pe teritoriul altui proprietar. Deoarece majoritatea țevilor sunt situate în subteran, poate fi necesară extragerea unei părți a țevii. Apoi, învelișul conductei este verificat pentru starea generală, după care o parte a stratului este îndepărtată pentru lucrări de reparații direct cu conducta. După reparație, pot fi efectuate diverse activități de verificare: testare cu ultrasunete, detectarea defectelor de culoare, detectarea defectelor de particule magnetice etc.

În timp ce unele reparații necesită oprirea completă a conductei, adesea doar o oprire temporară este suficientă pentru a izola zona reparată sau pentru a pregăti o ocolire. Cu toate acestea, în cele mai multe cazuri, lucrările de reparație sunt efectuate cu o oprire completă a conductei. Izolarea unei secțiuni a conductei poate fi efectuată folosind dopuri sau supape de închidere. Apoi, instalați echipamentul necesar și efectuați reparații directe. Lucrările de reparație se efectuează pe zona deteriorată, eliberată de mediu și fără presiune. La sfârșitul reparației, dopurile sunt deschise și integritatea conductei este restaurată.

Conducte care conectează diverse aparate ale uzinelor chimice. Cu ajutorul acestora, substanțele sunt transferate între dispozitive individuale. De regulă, mai multe țevi separate cu ajutorul conexiunilor creează un singur sistem de țevi.

O conductă este un sistem de țevi conectate între ele prin intermediul unor fitinguri utilizate pentru transportul de substanțe chimice și alte materiale. În instalațiile chimice, conductele închise sunt de obicei folosite pentru deplasarea substanțelor. Dacă vorbim despre părți închise și izolate ale instalației, atunci acestea se aplică și sistemului de conducte sau rețelei.

Compoziția unui sistem de conducte închise poate include:

Conducte.
Fitinguri pentru țevi.
Garnituri de etanșare care conectează două secțiuni detașabile ale conductei.

Toate elementele de mai sus sunt fabricate separat, după care sunt conectate într-un singur sistem de conducte. În plus, conductele pot fi echipate cu încălzire și izolația necesară din diverse materiale.

Alegerea dimensiunii conductei și a materialelor pentru fabricație se realizează pe baza cerințelor tehnologice și de proiectare pentru fiecare caz specific. Dar pentru a standardiza dimensiunile conductelor s-a efectuat clasificarea și unificarea acestora. Criteriul principal a fost presiunea admisibilă la care poate fi operat conducta.

Diametru nominal DN

Pasajul nominal DN (diametrul nominal) este un parametru care este utilizat în sistemele de conducte ca trăsătură caracterizatoare, cu ajutorul căruia are loc montarea pieselor de conductă, cum ar fi țevi, fitinguri, fitinguri și altele.

Diametrul nominal este o valoare adimensională, dar numeric aproximativ egal cu diametrul interior al conductei. Exemplu de desemnare a alezajului condiționat: DN 125.

De asemenea, alezajul nominal nu este indicat pe desene și nu înlocuiește diametrele reale ale țevilor. Acesta corespunde aproximativ cu diametrul clar al anumitor părți ale conductei (Fig. 1.1). Dacă vorbim despre valorile numerice ale tranzițiilor condiționate, atunci acestea sunt alese astfel încât debitul conductei să crească în intervalul de la 60 la 100% atunci când se trece de la o trecere condiționată la alta.

Diametre nominale comune:

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

Dimensiunile acestor pasaje condiționate sunt stabilite cu așteptarea că nu există probleme cu montarea pieselor între ele. Determinând diametrul nominal pe baza valorii diametrului interior al conductei, se selectează valoarea pasajului condiționat, care este cel mai apropiat de diametrul conductei în clar.

Presiune nominală PN

Presiune nominală PN - valoarea corespunzătoare presiunii maxime a mediului pompat la 20 °C, la care este posibilă funcționarea pe termen lung a conductei având dimensiunile specificate.

Presiunea nominală este o mărime adimensională.

Pe lângă diametrul nominal, presiunea nominală a fost gradată pe baza experienței în exploatare acumulate (Tabelul 1.1).

Presiunea nominală pentru o anumită conductă este selectată în funcție de presiunea generată efectiv în aceasta, alegând cea mai apropiată valoare mai mare. În același timp, fitingurile și fitingurile din această conductă trebuie, de asemenea, să corespundă aceluiași nivel de presiune. Grosimea peretelui conductei se calculeaza pe baza presiunii nominale si trebuie sa asigure performanta conductei la o valoare a presiunii egala cu cea nominala (Tabelul 1.1).

Suprapresiune admisibilă p e,zul

Presiunea nominală este utilizată numai pentru o temperatură de funcționare de 20°C. Pe măsură ce temperatura crește, capacitatea de încărcare a conductei scade. În același timp, excesul de presiune admisibil este redus în mod corespunzător. Valoarea lui p e,zul arată suprapresiunea maximă care poate fi în sistemul de conducte cu creșterea temperaturii de funcționare (Fig. 1.2).

Materiale pentru conducte

La alegerea materialelor care vor fi utilizate pentru fabricarea conductelor se iau în considerare indicatori precum caracteristicile mediului care va fi transportat prin conductă și presiunea de funcționare așteptată în acest sistem. De asemenea, merită luată în considerare posibilitatea unui efect coroziv din partea mediului pompat asupra materialului pereților conductei.

Aproape toate sistemele de conducte și instalațiile chimice sunt realizate din oțel. Pentru aplicații generale în absența sarcinilor mecanice mari și a acțiunii corozive, fonta cenușie sau oțelurile structurale nealiate sunt utilizate pentru fabricarea conductelor.

Pentru presiuni de operare mai mari și fără sarcini corozive, se utilizează conducte din oțel călit sau oțel turnat.

Dacă efectul coroziv al mediului este ridicat sau se impun cerințe ridicate asupra purității produsului, atunci conducta este realizată din oțel inoxidabil.

Dacă conducta trebuie să fie rezistentă la apa de mare, atunci pentru fabricarea sa se folosesc aliaje de cupru-nichel. De asemenea, pot fi utilizate aliaje de aluminiu și metale precum tantalul sau zirconiul.

Diferite tipuri de materiale plastice devin din ce în ce mai frecvente ca material pentru conducte, datorită rezistenței mari la coroziune, greutății reduse și ușurinței de prelucrare. Acest material este potrivit pentru conductele de canalizare.

Fitinguri ale conductei

Conductele din materiale plastice adecvate pentru sudare sunt asamblate la locul de instalare. Astfel de materiale includ oțel, aluminiu, termoplastice, cupru etc. Pentru a conecta secțiuni drepte ale țevilor, se folosesc fitinguri special realizate, de exemplu, coturi, coturi, porți și reduceri de diametru (Fig. 1.3). Aceste fitinguri pot face parte din orice conductă.

Racorduri la conducte

Conexiunile speciale sunt utilizate pentru a monta părți individuale ale conductei și fitinguri. Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru a conecta fitingurile și dispozitivele necesare la conductă.

Conexiunile sunt selectate (Fig. 1.4) în funcție de:

materiale utilizate pentru fabricarea țevilor și fitingurilor. Principalul criteriu de selecție este posibilitatea de sudare.
condiții de lucru: presiune joasă sau ridicată, precum și temperatură scăzută sau ridicată.
cerințele de producție care se aplică sistemului de conducte.
prezența racordurilor detașabile sau permanente în sistemul de conducte.

Orez. 1.4 Tipuri de racorduri la conducte

Expansiunea liniară a conductelor și a echipamentelor sale

Forma geometrică a obiectelor poate fi modificată atât prin forța care acționează asupra lor, cât și prin modificarea temperaturii acestora. Aceste fenomene fizice conduc la faptul că conducta, care este instalată în stare descărcată și fără efecte de temperatură, suferă unele dilatații sau contracții liniare în timpul funcționării sub presiune sau temperaturi, care îi afectează negativ performanțele.

În cazul în care nu este posibilă compensarea expansiunii, are loc deformarea sistemului de conducte. În acest caz, pot apărea deteriorarea etanșărilor flanșei și a acelor locuri în care țevile sunt conectate între ele.

Dilatare liniară termică

La amenajarea conductelor, este important să se țină cont de posibila modificare a lungimii datorită creșterii temperaturii sau așa-numitei dilatații liniare termice, notată ΔL. Această valoare depinde de lungimea țevii, care este notă cu L o și diferența de temperatură Δϑ \u003d ϑ2-ϑ1 (Fig. 1.5).

În formula de mai sus, a este coeficientul de dilatare liniară termică a unui material dat. Acest indicator este egal cu expansiunea liniară a unei țevi de 1 m lungime cu o creștere a temperaturii de 1 ° C.

Elemente de compensare a expansiunii conductei

Îndoirile țevilor

Datorită coturilor speciale care sunt sudate în conductă, este posibilă compensarea expansiunii liniare naturale a conductelor. Pentru aceasta, se utilizează compensarea curbelor în formă de U, în formă de Z și de colț, precum și compensatoare de liră (Fig. 1.6).

Orez. 1.6 Compensarea coturilor țevii

Ei percep dilatarea liniară a țevilor datorită propriei deformări. Cu toate acestea, această metodă este posibilă doar cu anumite limitări. În conductele de înaltă presiune, coturile în diferite unghiuri sunt folosite pentru a compensa expansiunea. Datorită presiunii care acționează în astfel de coturi, este posibilă creșterea coroziunii.

Rosturi de dilatare țevi ondulate

Acest dispozitiv constă dintr-o țeavă metalică ondulată cu pereți subțiri, care se numește burduf și este întinsă în direcția conductei (Fig. 1.7).

Aceste dispozitive sunt instalate în conductă. Preîncărcarea este utilizată ca rost de dilatare special.

Dacă vorbim despre rosturile de dilatație axiale, atunci acestea sunt capabile să compenseze numai acele dilatații liniare care apar de-a lungul axei țevii. Un inel de ghidare intern este utilizat pentru a evita mișcarea laterală și contaminarea internă. Pentru a proteja conducta de daune externe, de regulă, se folosește o căptușeală specială. Rosturile de dilatație care nu conțin un inel de ghidare intern absorb mișcarea laterală, precum și vibrațiile care pot veni de la pompe.

Izolarea conductelor

Dacă un mediu cu o temperatură ridicată trece prin conductă, acesta trebuie izolat pentru a preveni pierderea de căldură. În cazul unui mediu cu temperatură scăzută care se deplasează printr-o conductă, izolația este utilizată pentru a preveni încălzirea acestuia de către mediul extern. Izolarea în astfel de cazuri se realizează folosind materiale izolante speciale care sunt plasate în jurul țevilor.

Ca astfel de materiale, de regulă, sunt utilizate:

La temperaturi scăzute de până la 100°C se folosesc spume rigide precum polistirenul sau poliuretanul.
La temperaturi medii în jur de 600°C, se folosesc carcase modelate sau fibre minerale precum vată de piatră sau pâslă de sticlă.
La temperaturi ridicate în regiunea de 1200 ° C - fibre ceramice, de exemplu, alumină.

Conductele cu un diametru nominal sub DN 80 și o grosime a stratului de izolație mai mică de 50 mm sunt de obicei izolate cu fitinguri izolatoare. Pentru a face acest lucru, două cochilii sunt plasate în jurul țevii și fixate cu o bandă metalică, apoi închise cu o carcasă de tablă (Fig. 1.8).

Conductele care au un diametru nominal mai mare de DN 80 trebuie sa fie prevazute cu izolatie termica cu cadru inferior (Fig. 1.9). Acest cadru este format din inele de prindere, distanțiere și o placare metalică din oțel moale galvanizat sau tablă de oțel inoxidabil. Între conductă și carcasa metalică, spațiul este umplut cu material izolator.

Grosimea izolației se calculează prin determinarea costurilor de fabricație a acesteia, precum și a pierderilor care apar din cauza pierderilor de căldură și variază de la 50 la 250 mm.

Izolația termică trebuie aplicată pe toată lungimea sistemului de conducte, inclusiv zonele de coturi și coturi. Este foarte important să vă asigurați că nu există locuri neprotejate care pot provoca pierderi de căldură. Racordurile și fitingurile cu flanșe trebuie să fie echipate cu elemente izolatoare profilate (Fig. 1.10). Acest lucru oferă acces neobstrucționat la punctul de conectare fără a fi nevoie să îndepărtați materialul izolator din întregul sistem de conducte în cazul în care a apărut o scurgere.

În cazul în care izolarea sistemului de conducte este aleasă corect, se rezolvă multe probleme, cum ar fi:

Evitarea unei scăderi puternice de temperatură în mediul care curge și, ca urmare, economii de energie.
Prevenirea scăderilor de temperatură în sistemele de conducte de gaz sub punctul de rouă. Astfel, este posibil să se excludă formarea condensului, care poate duce la deteriorarea semnificativă a coroziunii.
Evitarea eliberării condensului în conductele de abur.

Metoda de calcul a tabelului Shevelev hidraulic teoretic SNiP 2.04.02-84

Datele inițiale

Material conducta: Oțel nou fără acoperire de protecție internă sau cu un strat de protecție cu bitum Fontă nouă fără un strat de protecție intern sau cu un strat de protecție cu bitum Oțel nenou și fontă fără un strat de protecție intern sau cu un strat de protecție cu bitum strat de plastic aplicat prin centrifugare sau ciment polimeric Oțel și fontă, cu un strat intern de ciment și nisip aplicat prin pulverizare Oțel și fontă, cu un strat intern de ciment și nisip aplicat prin centrifugare Fabricat din materiale polimerice (plastic) Sticlă

Consum estimativ

l/s m3/h

Diametru exterior mm

grosimea peretelui mm

Lungimea conductei m

Temperatura medie a apei °C

Ec. rugozitate în interior. suprafete conductelor: Ruginit puternic sau depus puternic Oțel sau fontă Oțel ruginit vechi Galv. după câțiva ani Oțel după câțiva ani Fontă nou Oțel galvanizat nou Oțel sudat nou Oțel fără sudură nou Trasat din alamă, plumb, cupru Sticlă

Suma seturi de rezistențe locale

Calcul

Dependența pierderii de presiune de diametrul conductei

HTML5 nu funcționează în browser
Când calculați un sistem de alimentare cu apă sau de încălzire, vă confruntați cu sarcina de a selecta diametrul conductei. Pentru a rezolva o astfel de problemă, trebuie să faceți un calcul hidraulic al sistemului dvs., iar pentru o soluție și mai simplă, puteți utiliza calcul hidraulic online ceea ce vom face acum.
Procedura de operare:
1. Selectați metoda de calcul adecvată (calcul conform tabelelor Shevelev, hidraulice teoretice sau conform SNiP 2.04.02-84)
2. Selectați materialul pentru conducte
3. Setați debitul de apă estimat în conductă
4. Setați diametrul exterior și grosimea peretelui conductei
5. Setați lungimea conductei
6. Setați temperatura medie a apei
Rezultatul calculului va fi graficul și următoarele valori hidraulice de calcul.
Graficul este format din două valori (1 - pierderea de apă, 2 - viteza apei). Valorile optime ale diametrului conductei vor fi scrise cu verde sub grafic.

Acestea. trebuie să setați diametrul astfel încât punctul de pe grafic să fie exact peste valorile dvs. verzi pentru diametrul conductei, deoarece numai la astfel de valori viteza apei și pierderea de sarcină vor fi optime.

Pierderea de presiune în conductă arată pierderea de presiune într-o anumită secțiune a conductei. Cu cât pierderile sunt mai mari, cu atât va trebui făcută mai multă muncă pentru a livra apă la locul potrivit.
Caracteristica de rezistență hidraulică arată cât de eficient este selectat diametrul conductei în funcție de pierderea de presiune.
Pentru trimitere:
- dacă trebuie să aflați viteza lichidului/aerului/gazului într-o conductă de diferite secțiuni, utilizați

Secțiuni