Kako izračunati tlak vode v cevi. Neodvisen hidravlični izračun cevovoda

doma

Črpalke in črpalna oprema

Cevovodi za transport različnih tekočin so sestavni del enot in instalacij, v katerih se izvajajo delovni procesi različnih področij uporabe. Pri izbiri cevi in konfiguracije cevovoda so zelo pomembni stroški tako samih cevi kot cevnih priključkov. Končni strošek črpanja medija skozi cevovod je v veliki meri določen z velikostjo cevi (premer in dolžina). Izračun teh vrednosti se izvaja z uporabo posebej razvitih formul, specifičnih za določene vrste operacij.

Cev je votli cilinder iz kovine, lesa ali drugega materiala, ki se uporablja za transport tekočih, plinastih in zrnatih medijev. Prevozni medij je lahko voda, zemeljski plin, para, naftni derivati itd. Cevi se uporabljajo povsod, od različnih industrij do domačih aplikacij.

Za izdelavo cevi se lahko uporabljajo različni materiali, kot so jeklo, lito železo, baker, cement, plastika, kot so ABS, PVC, klorirani PVC, polibuten, polietilen itd.

Glavni indikatorji dimenzij cevi so njen premer (zunanji, notranji itd.) in debelina stene, ki se merita v milimetrih ali palcih. Uporablja se tudi taka vrednost, kot je nazivni premer ali nazivna izvrtina - nazivna vrednost notranjega premera cevi, merjena tudi v milimetrih (označeno z Du) ali palcih (označeno z DN). Nazivni premeri so standardizirani in so glavno merilo pri izbiri cevi in fitingov.

Ustreznost nazivnih vrednosti izvrtine v mm in palcih:

Cev s krožnim prečnim prerezom ima prednost pred drugimi geometrijskimi prerezi iz več razlogov:

Krog ima minimalno razmerje med obodom in površino, in ko se nanese na cev, to pomeni, da bo pri enaki prepustnosti poraba materiala okroglih cevi minimalna v primerjavi s cevmi drugačne oblike. To pomeni tudi minimalne možne stroške za izolacijo in zaščitni premaz;
Krožni prerez je najbolj ugoden za gibanje tekočega ali plinastega medija s hidrodinamičnega vidika. Prav tako je zaradi najmanjše možne notranje površine cevi na enoto njene dolžine trenje med transportiranim medijem in cevjo minimalno.
Okrogla oblika je najbolj odporna na notranje in zunanje pritiske;
Postopek izdelave okroglih cevi je precej preprost in enostaven za izvedbo.

Cevi se lahko zelo razlikujejo po premeru in konfiguraciji, odvisno od namena in uporabe. Tako lahko glavni cevovodi za premikanje vode ali naftnih derivatov s precej preprosto konfiguracijo dosežejo premer skoraj pol metra, ogrevalne tuljave, ki so tudi cevi, pa imajo zapleteno obliko z veliko zavoji z majhnim premerom.

Nemogoče si je predstavljati katero koli industrijo brez mreže cevovodov. Izračun takšnega omrežja vključuje izbiro materiala cevi, izdelavo specifikacije, v kateri so navedeni podatki o debelini, velikosti cevi, poti itd. Surovine, vmesni izdelki in/ali končni izdelki prehajajo skozi proizvodne faze in se gibljejo med različnimi aparati in inštalacijami, ki so povezani s cevovodom in armaturami. Ustrezen izračun, izbira in montaža cevnega sistema je nujen za zanesljivo izvedbo celotnega procesa, zagotavljanje varnega prenosa medijev ter za tesnjenje sistema in preprečevanje uhajanja črpane snovi v ozračje.

Ne obstaja ena sama formula in pravilo, s katerim bi lahko izbrali cevovod za vsako možno aplikacijo in delovno okolje. Na vsakem posameznem področju uporabe cevovodov obstaja več dejavnikov, ki jih je treba upoštevati in lahko pomembno vplivajo na zahteve za cevovod. Torej, na primer, ko se ukvarjate z blatom, velik cevovod ne bo povečal le stroškov namestitve, temveč bo povzročil tudi operativne težave.

Običajno se cevi izberejo po optimizaciji materialnih in obratovalnih stroškov. Večji kot je premer cevovoda, torej višja je začetna naložba, manjši bo padec tlaka in s tem nižji obratovalni stroški. Nasprotno pa bo majhna velikost cevovoda zmanjšala primarne stroške za same cevi in cevne armature, vendar bo povečanje hitrosti povzročilo povečanje izgub, kar bo povzročilo potrebo po porabi dodatne energije za črpanje medija. Omejitve hitrosti, določene za različne aplikacije, temeljijo na optimalnih konstrukcijskih pogojih. Velikost cevovodov se izračuna na podlagi teh standardov ob upoštevanju področij uporabe.

Oblikovanje cevovoda

Pri načrtovanju cevovodov se za osnovo vzamejo naslednji glavni projektni parametri:

zahtevana zmogljivost;
vstopna in izstopna točka cevovoda;
srednja sestava, vključno z viskoznostjo in specifično težo;
topografske razmere trase cevovoda;
največji dovoljeni delovni tlak;
hidravlični izračun;
premer cevovoda, debelina stene, natezna trdnost tečenja materiala stene;
število črpališč, razdalja med njimi in poraba energije.

Zanesljivost cevovoda

Zanesljivost pri načrtovanju cevovodov je zagotovljena z upoštevanjem ustreznih projektnih standardov. Prav tako je usposabljanje osebja ključni dejavnik pri zagotavljanju dolge življenjske dobe cevovoda ter njegove tesnosti in zanesljivosti. Stalno ali periodično spremljanje delovanja cevovoda se lahko izvaja s sistemi za spremljanje, obračunavanje, nadzor, regulacijo in avtomatizacijo, osebnimi krmilnimi napravami v proizvodnji in varnostnimi napravami.

Dodatni premaz cevovoda

Na zunanjo stran večine cevi je nanešen korozijsko odporen premaz, ki preprečuje škodljive učinke korozije iz zunanjega okolja. V primeru črpanja korozivnih medijev lahko na notranjo površino cevi nanesemo tudi zaščitni premaz. Pred zagonom se vse nove cevi, namenjene za transport nevarnih tekočin, testirajo na okvare in puščanja.

Osnovne določbe za izračun pretoka v cevovodu

Narava toka medija v cevovodu in pri pretoku okoli ovir se lahko močno razlikuje od tekočine do tekočine. Eden od pomembnih kazalcev je viskoznost medija, za katero je značilen parameter, kot je koeficient viskoznosti. Irski inženir-fizik Osborne Reynolds je leta 1880 izvedel vrsto poskusov, na podlagi katerih je uspel izpeljati brezdimenzionalno količino, ki označuje naravo toka viskozne tekočine, imenovano Reynoldsov kriterij in označeno z Re.

Re = (v L ρ)/μ

kje:
ρ je gostota tekočine;
v je pretok;
L je karakteristična dolžina pretočnega elementa;
μ - dinamični koeficient viskoznosti.

To pomeni, da Reynoldsov kriterij označuje razmerje med vztrajnostnimi silami in silami viskoznega trenja v toku tekočine. Sprememba vrednosti tega merila odraža spremembo razmerja med temi vrstami sil, kar pa vpliva na naravo toka tekočine. V zvezi s tem je običajno razlikovati tri režime pretoka glede na vrednost Reynoldsovega kriterija. Pri 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 opazimo stabilen režim, za katerega je značilna naključna sprememba hitrosti in smeri toka na vsaki posamezni točki, kar skupaj daje izenačitev pretokov po celotnem volumnu. Takšen režim se imenuje turbulenten. Reynoldsovo število je odvisno od višine, ki jo dovaja črpalka, viskoznosti medija pri delovni temperaturi ter velikosti in oblike cevi, skozi katero teče tok.

Profil hitrosti v toku
laminarni tok	prehodni režim	turbulentni režim

Narava toka
laminarni tok	prehodni režim	turbulentni režim

Reynoldsov kriterij je kriterij podobnosti za pretok viskozne tekočine. To pomeni, da je z njegovo pomočjo mogoče simulirati resnični proces v zmanjšani velikosti, ki je priročna za študij. To je izjemno pomembno, saj je pogosto izjemno težko, včasih celo nemogoče, preučiti naravo tokov tekočine v resničnih napravah zaradi njihove velike velikosti.

Izračun cevovoda. Izračun premera cevovoda

Če cevovod ni toplotno izoliran, torej je možna izmenjava toplote med transportiranim in okoljem, se lahko narava toka v njem spreminja tudi pri konstantni hitrosti (pretoku). To je mogoče, če ima črpani medij na vstopu dovolj visoko temperaturo in teče v turbulentnem režimu. Po dolžini cevi bo temperatura transportiranega medija padala zaradi toplotnih izgub v okolje, kar lahko privede do spremembe pretočnega režima v laminarni ali prehodni. Temperatura, pri kateri pride do spremembe načina, se imenuje kritična temperatura. Vrednost viskoznosti tekočine je neposredno odvisna od temperature, zato se za takšne primere uporablja parameter, kot je kritična viskoznost, ki ustreza točki spremembe režima pretoka pri kritični vrednosti Reynoldsovega kriterija:

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

kje:
ν kr - kritična kinematična viskoznost;
Re cr - kritična vrednost Reynoldsovega kriterija;
D - premer cevi;
v je pretok;
Q - stroški.

Drug pomemben dejavnik je trenje, ki nastane med stenami cevi in gibajočim se tokom. V tem primeru je koeficient trenja v veliki meri odvisen od hrapavosti sten cevi. Razmerje med koeficientom trenja, Reynoldsovim kriterijem in hrapavostjo je določeno z Moodyjevim diagramom, ki omogoča določitev enega od parametrov, pri čemer poznamo druga dva.

Formula Colebrook-White se uporablja tudi za izračun koeficienta trenja za turbulentni tok. Na podlagi te formule je mogoče narisati grafe, s katerimi se določi koeficient trenja.

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

kje:
k - koeficient hrapavosti cevi;
λ je koeficient trenja.

Obstajajo tudi druge formule za približen izračun izgub zaradi trenja med tlačnim tokom tekočine v ceveh. Ena izmed najpogosteje uporabljenih enačb v tem primeru je Darcy-Weisbachova enačba. Temelji na empiričnih podatkih in se uporablja predvsem pri modeliranju sistemov. Izguba zaradi trenja je funkcija hitrosti tekočine in odpornosti cevi proti gibanju tekočine, izražena z vrednostjo hrapavosti stene cevi.

∆H = λ L/d v²/(2 g)

kje:
ΔH - izguba glave;
λ - koeficient trenja;
L je dolžina odseka cevi;
d - premer cevi;
v je pretok;
g je pospešek prostega padca.

Izguba tlaka zaradi trenja za vodo se izračuna z uporabo Hazen-Williamsove formule.

∆H = 11,23 L 1/C 1,85 Q 1,85 /D 4,87

kje:
ΔH - izguba glave;
L je dolžina odseka cevi;
C je Haizen-Williamsov koeficient hrapavosti;
Q - poraba;
D - premer cevi.

Pritisk

Delovni tlak cevovoda je najvišji nadtlak, ki zagotavlja določen način delovanja cevovoda. Odločitev o velikosti cevovoda in številu črpalnih postaj se običajno sprejme na podlagi delovnega tlaka cevi, črpalne zmogljivosti in stroškov. Največji in najmanjši tlak cevovoda ter lastnosti delovnega medija določajo razdaljo med črpalnimi postajami in potrebno moč.

Nazivni tlak PN - nazivna vrednost, ki ustreza največjemu tlaku delovnega medija pri 20 ° C, pri katerem je možno neprekinjeno delovanje cevovoda z danimi dimenzijami.

Ko se temperatura dvigne, se nosilnost cevi zmanjša, posledično pa tudi dovoljeni nadtlak. Vrednost pe,zul označuje največji tlak (g) v cevnem sistemu, ko se delovna temperatura poveča.

Razpored dovoljenega nadtlaka:

Izračun padca tlaka v cevovodu

Izračun padca tlaka v cevovodu se izvede po formuli:

∆p = λ L/d ρ/2 v²

kje:
Δp - padec tlaka v odseku cevi;
L je dolžina odseka cevi;
λ - koeficient trenja;
d - premer cevi;
ρ je gostota črpanega medija;
v je pretok.

Prenosni mediji

Najpogosteje se cevi uporabljajo za transport vode, lahko pa se uporabljajo tudi za premikanje blata, gnojevke, pare itd. V naftni industriji se cevovodi uporabljajo za črpanje širokega spektra ogljikovodikov in njihovih mešanic, ki se zelo razlikujejo po kemičnih in fizikalnih lastnostih. Surovo nafto je mogoče prevažati na daljše razdalje od kopenskih polj ali naftnih ploščadi na morju do terminalov, smernih točk in rafinerij.

Cevovodi prenašajo tudi:

rafinirani naftni proizvodi, kot so bencin, letalsko gorivo, kerozin, dizelsko gorivo, kurilno olje itd.;
petrokemične surovine: benzen, stiren, propilen itd.;
aromatski ogljikovodiki: ksilen, toluen, kumen itd.;
utekočinjena naftna goriva, kot so utekočinjeni zemeljski plin, utekočinjen naftni plin, propan (plini pri standardni temperaturi in tlaku, vendar utekočinjeni s tlakom);
ogljikov dioksid, tekoči amoniak (prenaša se kot tekočine pod pritiskom);
bitumen in viskozna goriva so preveč viskozna za transport po cevovodih, zato se za redčenje teh surovin uporabljajo destilatne frakcije nafte in povzročijo mešanico, ki se lahko prevaža po cevovodu;
vodik (za kratke razdalje).

Kakovost transportiranega medija

Fizične lastnosti in parametri transportiranega medija v veliki meri določajo konstrukcijske in obratovalne parametre cevovoda. Specifična teža, stisljivost, temperatura, viskoznost, točka izlivanja in parni tlak so glavni parametri medija, ki jih je treba upoštevati.

Specifična teža tekočine je njena teža na enoto prostornine. Veliko plinov se po cevovodih prevaža pod povišanim tlakom in ko je dosežen določen tlak, se lahko nekateri plini celo utekočinijo. Zato je stopnja stiskanja medija kritičen parameter za načrtovanje cevovodov in določanje pretočne zmogljivosti.

Temperatura ima posreden in neposreden vpliv na delovanje cevovoda. To se izraža v dejstvu, da se tekočina po povečanju temperature poveča v prostornini, pod pogojem, da tlak ostane konstanten. Znižanje temperature lahko vpliva tudi na zmogljivost in splošno učinkovitost sistema. Običajno, ko se temperatura tekočine zniža, jo spremlja povečanje njene viskoznosti, kar ustvarja dodaten torni upor vzdolž notranje stene cevi, kar zahteva več energije za črpanje enake količine tekočine. Zelo viskozni mediji so občutljivi na temperaturna nihanja. Viskoznost je odpornost medija proti pretoku in se meri v centistokih cSt. Viskoznost ne določa le izbire črpalke, temveč tudi razdaljo med črpalnimi postajami.

Takoj, ko temperatura medija pade pod točko izlivanja, postane delovanje cevovoda nemogoče in za nadaljevanje njegovega delovanja se uporabi več možnosti:

ogrevanje medija ali izolacijskih cevi, da se vzdržuje delovna temperatura medija nad njegovo točko tečenja;
sprememba kemične sestave medija, preden vstopi v cevovod;
razredčitev transportiranega medija z vodo.

Vrste glavnih cevi

Glavne cevi so varjene ali brezšivne. Brezšivne jeklene cevi so izdelane brez vzdolžnih zvarov z jeklenimi profili s toplotno obdelavo za doseganje želene velikosti in lastnosti. Varjene cevi se proizvajajo z več proizvodnimi postopki. Ti dve vrsti se med seboj razlikujeta po številu vzdolžnih šivov v cevi in vrsti uporabljene varilne opreme. Jeklene varjene cevi so najpogosteje uporabljena vrsta v petrokemičnih aplikacijah.

Vsak odsek cevi je zvarjen skupaj, da tvori cevovod. Prav tako se v magistralnih cevovodih, odvisno od uporabe, uporabljajo cevi iz steklenih vlaken, različnih plastičnih mas, azbestnega cementa itd.

Za povezavo ravnih odsekov cevi, kot tudi za prehod med odseki cevovoda različnih premerov, se uporabljajo posebej izdelani povezovalni elementi (kolena, ovinke, vrata).

komolec 90°	komolec 90°	prehodna veja	razvejanost

komolec 180°	komolec 30°	adapter	namig

Za vgradnjo posameznih delov cevovodov in fitingov se uporabljajo posebni priključki.

varjene	prirobnica	z navojem	sklopka

Toplotna ekspanzija cevovoda

Ko je cevovod pod tlakom, je njegova celotna notranja površina izpostavljena enakomerno porazdeljeni obremenitvi, kar povzroča vzdolžne notranje sile v cevi in dodatne obremenitve na končnih nosilcih. Temperaturna nihanja vplivajo tudi na cevovod, kar povzroča spremembe v dimenzijah cevi. Sile v fiksnem cevovodu pri temperaturnih nihanjih lahko presežejo dovoljeno vrednost in povzročijo prevelike obremenitve, ki so nevarne za trdnost cevovoda, tako v materialu cevi kot v prirobničnih povezavah. Nihanja temperature črpanega medija povzročajo tudi temperaturno obremenitev v cevovodu, ki se lahko prenese na ventile, črpalne postaje ipd. To lahko povzroči raztlak spojev cevovoda, odpoved ventilov ali drugih elementov.

Izračun dimenzij cevovoda s temperaturnimi spremembami

Izračun spremembe linearnih dimenzij cevovoda s spremembo temperature se izvede po formuli:

∆L = a L ∆t

a - koeficient toplotnega raztezka, mm/(m°C) (glej spodnjo tabelo);
L - dolžina cevovoda (razdalja med fiksnimi nosilci), m;
Δt - razlika med maks. in min. temperatura črpanega medija, °C.

Tabela linearnega raztezanja cevi iz različnih materialov

Navedene številke so povprečja za navedene materiale in za izračun cevovodov iz drugih materialov podatkov iz te tabele ne smemo jemati za osnovo. Pri izračunu cevovoda je priporočljivo uporabiti koeficient linearnega raztezka, ki ga navede proizvajalec cevi v priloženi tehnični specifikaciji ali podatkovnem listu.

Toplotno raztezanje cevovodov se odpravi tako z uporabo posebnih razteznih odsekov cevovoda kot z uporabo kompenzatorjev, ki so lahko sestavljeni iz elastičnih ali gibljivih delov.

Kompenzacijski odseki so sestavljeni iz elastičnih ravnih delov cevovoda, ki so nameščeni pravokotno drug na drugega in pritrjeni z zavoji. Pri toplotnem raztezku se povečanje enega dela kompenzira z deformacijo upogiba drugega dela na ravnini ali deformacijo upogibanja in torzije v prostoru. Če cevovod sam kompenzira toplotno ekspanzijo, se to imenuje samokompenzacija.

Kompenzacija se pojavi tudi zaradi elastičnih upogibov. Del raztezka se kompenzira z elastičnostjo upogibov, drugi del pa se izloči zaradi elastičnih lastnosti materiala odseka za upogibom. Kompenzatorji so nameščeni tam, kjer ni mogoče uporabiti kompenzacijskih odsekov ali kadar je samokompenzacija cevovoda nezadostna.

Glede na zasnovo in načelo delovanja so kompenzatorji štiri vrste: v obliki črke U, leča, valovita, polnilna škatla. V praksi se pogosto uporabljajo ploščati dilatacijski spoji z L-, Z- ali U-obliko. Pri prostorskih kompenzatorjih sta običajno 2 ravna medsebojno pravokotna dela in imajo eno skupno ramo. Elastični dilatacijski spoji so izdelani iz cevi ali elastičnih diskov ali mehov.

Določitev optimalne velikosti premera cevovoda

Optimalni premer cevovoda je mogoče najti na podlagi tehničnih in ekonomskih izračunov. Dimenzije cevovoda, vključno z dimenzijami in funkcionalnostjo različnih komponent, ter pogoji, pod katerimi mora cevovod delovati, določajo transportno zmogljivost sistema. Večje cevi so primerne za večji masni pretok, če so druge komponente v sistemu ustrezno izbrane in dimenzionirane za te pogoje. Običajno daljša kot je dolžina glavne cevi med črpalnimi postajami, večji je padec tlaka v cevovodu. Poleg tega ima lahko velik vpliv na tlak v cevi tudi sprememba fizikalnih lastnosti črpanega medija (viskoznost itd.).

Optimalna velikost - Najmanjša primerna velikost cevi za določeno aplikacijo, ki je stroškovno učinkovita v celotni življenjski dobi sistema.

Formula za izračun zmogljivosti cevi:

Q = (π d²)/4 v

Q je pretok črpane tekočine;
d - premer cevovoda;
v je pretok.

V praksi se za izračun optimalnega premera cevovoda uporabljajo vrednosti optimalnih hitrosti črpanega medija, vzete iz referenčnih materialov, zbranih na podlagi eksperimentalnih podatkov:

Črpal medij		Razpon optimalnih hitrosti v cevovodu, m/s
Tekočine	Gravitacijsko gibanje:
	Viskozne tekočine	0,1 - 0,5
	Tekočine z nizko viskoznostjo	0,5 - 1
	Črpanje:
	sesalna stran	0,8 - 2
	Izpustna stran	1,5 - 3

plini	Naravna vleka	2 - 4
	Majhen pritisk	4 - 15
	Velik pritisk	15 - 25

pari	pregreta para	30 - 50
	Nasičena para pod tlakom:
	Več kot 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

Od tu dobimo formulo za izračun optimalnega premera cevi:

d o = √((4 Q) / (π v o ))

Q - podani pretok črpane tekočine;
d - optimalni premer cevovoda;
v je optimalni pretok.

Pri visokih pretokih se običajno uporabljajo cevi manjšega premera, kar pomeni nižje stroške nakupa cevovoda, njegovih vzdrževalnih in montažnih del (označeno s K 1). S povečanjem hitrosti se povečajo izgube tlaka zaradi trenja in lokalnih uporov, kar vodi do povečanja stroškov črpanja tekočine (označujemo K 2).

Za cevovode velikih premerov bodo stroški K 1 višji, stroški med obratovanjem K 2 pa nižji. Če dodamo vrednosti K 1 in K 2 , dobimo skupne minimalne stroške K in optimalni premer cevovoda. Stroški K 1 in K 2 so v tem primeru podani v istem časovnem obdobju.

Izračun (formula) kapitalskih stroškov za plinovod

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

m je masa cevovoda, t;
C M - stroški 1 tone, rub/t;
K M - koeficient, ki poveča stroške inštalacijskih del, na primer 1,8;
n - življenjska doba, leta.

Navedeni obratovalni stroški, povezani s porabo energije:

K 2 \u003d 24 N n dni C E rub / leto

N - moč, kW;
n DN - število delovnih dni v letu;
C E - stroški na kWh energije, rub/kW*h.

Formule za določanje velikosti cevovoda

Primer splošnih formul za določanje velikosti cevi brez upoštevanja možnih dodatnih dejavnikov, kot so erozija, suspendirane trdne snovi itd.:

ime	Enačba	Možne omejitve
Pretok tekočine in plina pod tlakom
Izguba torne glave Darcy-Weisbach	d = 12 [(0,0311 f L Q 2)/(h f)] 0,2	Q - prostorninski pretok, gal/min; d je notranji premer cevi; hf - izguba torne glave; L je dolžina cevovoda, čevljev; f koeficient trenja; V je pretok.
Enačba za celoten pretok tekočine	d = 0,64 √(Q/V)	Q - prostorninski pretok, gpm
Velikost sesalne cevi črpalke za omejitev izgube glave zaradi trenja	d = √(0,0744 Q)	Q - prostorninski pretok, gpm
Enačba skupnega toka plina	d = 0,29 √((Q T)/(P V))	Q - prostorninski pretok, ft³/min T - temperatura, K P - tlak psi (abs); V - hitrost
Gravitacijski tok
Manningova enačba za izračun premera cevi za največji pretok	d=0,375	Q - prostorninski pretok; n - koeficient hrapavosti; S - pristranskost.
Froudeovo število je razmerje med vztrajnostno silo in silo gravitacije	Fr = V / √[(d/12) g]	g - pospešek prostega padca; v - hitrost toka; L - dolžina ali premer cevi.
Para in izhlapevanje
Enačba premera parne cevi	d = 1,75 √[(W v_g x) / V]	W - masni pretok; Vg - specifična prostornina nasičene pare; x - kakovost pare; V - hitrost.

Optimalni pretok za različne cevne sisteme

Optimalna velikost cevi je izbrana iz pogoja minimalnih stroškov za črpanje medija skozi cevovod in stroškov cevi. Vendar je treba upoštevati tudi omejitve hitrosti. Včasih mora velikost cevovoda ustrezati zahtevam postopka. Enako pogosto je velikost cevovoda povezana s padcem tlaka. Pri idejnih projektantskih izračunih, kjer se izgube tlaka ne upoštevajo, je velikost procesnega cevovoda določena z dovoljeno hitrostjo.

Če pride do sprememb v smeri toka v cevovodu, potem to vodi do znatnega povečanja lokalnih pritiskov na površini, pravokotno na smer toka. Tovrstno povečanje je odvisno od hitrosti tekočine, gostote in začetnega tlaka. Ker je hitrost obratno sorazmerna s premerom, tekočine z visoko hitrostjo zahtevajo posebno pozornost pri dimenzioniranju in konfiguraciji cevovodov. Optimalna velikost cevi, na primer za žveplovo kislino, omejuje hitrost medija na vrednost, ki preprečuje erozijo sten v ovinkih cevi in s tem preprečuje poškodbe strukture cevi.

Pretok tekočine z gravitacijo

Izračun velikosti cevovoda v primeru gravitacijskega toka je precej zapleten. Narava gibanja s to obliko toka v cevi je lahko enofazna (polna cev) in dvofazna (delno polnjenje). Dvofazni tok nastane, ko sta v cevi prisotna tekočina in plin.

Glede na razmerje med tekočino in plinom ter njune hitrosti se lahko dvofazni režim toka razlikuje od mehurčastega do razpršenega.

tok mehurčkov (vodoravno)	tok projektila (vodoravno)	valovni tok	razpršeni tok

Gonilno silo za tekočino pri gibanju gravitacije zagotavlja razlika v višinah začetne in končne točke, predpogoj pa je lega začetne točke nad končno točko. Z drugimi besedami, višinska razlika določa razliko v potencialni energiji tekočine v teh položajih. Ta parameter se upošteva tudi pri izbiri cevovoda. Poleg tega na velikost pogonske sile vplivajo pritiski na začetni in končni točki. Povečanje padca tlaka povzroči povečanje pretoka tekočine, kar posledično omogoča izbiro cevovoda manjšega premera in obratno.

V primeru, da je končna točka povezana s sistemom pod tlakom, kot je destilacijski stolpec, je treba ekvivalentni tlak odšteti od prisotne višinske razlike, da se oceni dejanski ustvarjeni efektivni diferenčni tlak. Tudi, če bo izhodišče cevovoda pod vakuumom, je treba pri izbiri cevovoda upoštevati tudi njegov vpliv na skupni diferenčni tlak. Končna izbira cevi se izvede z uporabo diferenčnega tlaka, ob upoštevanju vseh zgoraj navedenih dejavnikov in ne samo na podlagi razlike v višini začetne in končne točke.

pretok vroče tekočine

V procesnih obratih se pri delu z vročimi ali vrelimi mediji običajno srečujemo z različnimi težavami. Glavni razlog je izhlapevanje dela toka vroče tekočine, to je fazna preobrazba tekočine v paro znotraj cevovoda ali opreme. Tipičen primer je kavitacijski pojav centrifugalne črpalke, ki ga spremlja točkovno vretje tekočine, ki mu sledi nastanek parnih mehurčkov (parna kavitacija) ali sproščanje raztopljenih plinov v mehurčke (plinska kavitacija).

Večji cevovod je prednosten zaradi zmanjšane stopnje pretoka v primerjavi s cevmi manjšega premera pri konstantnem pretoku, kar ima za posledico višji NPSH na sesalni liniji črpalke. Točke nenadne spremembe smeri toka ali zmanjšanja velikosti cevovoda lahko povzročijo tudi kavitacijo zaradi izgube tlaka. Nastala mešanica plina in hlapov ustvarja oviro za prehod toka in lahko povzroči poškodbe cevovoda, zaradi česar je pojav kavitacije med delovanjem cevovoda izjemno nezaželen.

Obvodni cevovod za opremo/instrumente

Oprema in naprave, predvsem tista, ki lahko povzročijo znatne padce tlaka, to so toplotni izmenjevalniki, regulacijski ventili ipd., so opremljeni z obvodnimi cevmi (da ne bi mogli prekiniti procesa tudi med vzdrževalnimi deli). Takšni cevovodi imajo običajno 2 zaporna ventila nameščena vzporedno z napeljavo in ventil za regulacijo pretoka vzporedno s to instalacijo.

Med normalnim delovanjem tok tekočine, ki poteka skozi glavne komponente aparata, doživi dodaten padec tlaka. V skladu s tem se izračuna izpustni tlak zanj, ki ga ustvari priključena oprema, kot je centrifugalna črpalka. Črpalka je izbrana na podlagi skupnega padca tlaka v instalaciji. Med premikanjem po obvodnem cevovodu ta dodatni padec tlaka ni, medtem ko delujoča črpalka črpa tok enake sile, glede na svoje obratovalne lastnosti. Da bi se izognili razlikam v značilnostih pretoka med aparatom in obvodno cevjo, je priporočljivo uporabiti manjši obvodni vod s regulacijskim ventilom za ustvarjanje tlaka, ki je enak glavni instalaciji.

Linija za vzorčenje

Običajno se za analizo odvzame majhna količina tekočine, da se določi njena sestava. Vzorčenje se lahko izvede na kateri koli stopnji procesa, da se določi sestava surovine, vmesnega proizvoda, končnega izdelka ali preprosto transportirane snovi, kot so odpadna voda, tekočina za prenos toplote itd. Velikost odseka cevovoda, na katerem poteka vzorčenje, je običajno odvisna od vrste tekočine, ki se analizira, in lokacije mesta vzorčenja.

Na primer, za pline pod povišanim tlakom zadostujejo majhni cevovodi z ventili za odvzem zahtevanega števila vzorcev. Povečanje premera vzorčne linije bo zmanjšalo delež vzorčenih medijev za analizo, vendar je takšno vzorčenje težje nadzorovati. Hkrati majhna linija za vzorčenje ni primerna za analizo različnih suspenzij, v katerih lahko trdni delci zamašijo pot pretoka. Tako je velikost vzorčne linije za analizo suspenzij močno odvisna od velikosti trdnih delcev in značilnosti medija. Podobni sklepi veljajo za viskozne tekočine.

Velikost vzorčne linije običajno upošteva:

značilnosti tekočine, namenjene izbiri;
izguba delovnega okolja med selekcijo;
varnostne zahteve med izbiro;
enostavnost delovanja;
lokacija izbirne točke.

kroženje hladilne tekočine

Za cevovode s kroženjem hladilne tekočine so prednostne visoke hitrosti. To je predvsem posledica dejstva, da je hladilna tekočina v hladilnem stolpu izpostavljena sončni svetlobi, kar ustvarja pogoje za nastanek plasti, ki vsebuje alge. Del tega volumna, ki vsebuje alge, vstopi v krožečo hladilno tekočino. Pri nizkih pretokih se alge začnejo rasti v cevovodu in čez nekaj časa povzročajo težave pri kroženju hladilne tekočine ali njenem prehodu v toplotni izmenjevalnik. V tem primeru je priporočljiva visoka stopnja kroženja, da se prepreči nastanek zamašitev alg v cevovodu. Običajno je uporaba hladilne tekočine z visoko cirkulacijo v kemični industriji, ki zahteva velike cevovode in dolžine za oskrbo različnih toplotnih izmenjevalnikov.

Prelivanje rezervoarja

Rezervoarji so opremljeni s prelivnimi cevmi iz naslednjih razlogov:

izogibanje izgubi tekočine (odvečna tekočina vstopi v drug rezervoar, namesto da bi se izlila iz prvotnega rezervoarja);
preprečevanje uhajanja neželenih tekočin iz rezervoarja;
vzdrževanje nivoja tekočine v rezervoarjih.

V vseh zgoraj navedenih primerih so prelivne cevi zasnovane za največji dovoljeni pretok tekočine, ki vstopa v rezervoar, ne glede na pretok tekočine, ki izstopa. Drugi principi cevovoda so podobni gravitacijskim cevovodom, to je glede na razpoložljivo navpično višino med začetno in končno točko prelivne cevi.

Najvišja točka prelivne cevi, ki je hkrati tudi njena izhodiščna točka, je na priključku na rezervoar (cisterna prelivna cev) običajno blizu samega vrha, najnižja končna točka pa je lahko v bližini odtočnega žleba pri tleh. Lahko pa se preliv konča tudi na višji nadmorski višini. V tem primeru bo razpoložljiva glava diferenciala nižja.

Pretok blata

V primeru rudarjenja se ruda običajno koplje na težko dostopnih območjih. V takih krajih praviloma ni železniške ali cestne povezave. Za takšne situacije velja, da je najprimernejši hidravlični transport medijev s trdnimi delci, tudi v primeru lokacije rudarskih obratov na zadostni razdalji. Cevovodi za gnojevko se uporabljajo na različnih industrijskih območjih za transport zdrobljenih trdnih snovi skupaj s tekočinami. Takšni cevovodi so se izkazali za najbolj stroškovno učinkovite v primerjavi z drugimi načini transporta trdnih medijev v velikih količinah. Poleg tega njihove prednosti vključujejo zadostno varnost zaradi pomanjkanja več vrst prevoza in prijaznosti do okolja.

Suspenzije in mešanice suspendiranih trdnih snovi v tekočinah so shranjene v stanju periodičnega mešanja, da se ohrani enotnost. V nasprotnem primeru pride do procesa ločevanja, pri katerem suspendirani delci glede na svoje fizikalne lastnosti priplavajo na površino tekočine ali se usedejo na dno. Mešanje zagotavlja oprema, kot je mešalni rezervoar, v cevovodih pa se to doseže z vzdrževanjem pogojev turbulentnega toka.

Zmanjševanje pretoka pri transportu delcev, suspendiranih v tekočini, ni zaželeno, saj se lahko v toku začne proces ločevanja faz. To lahko povzroči zamašitev cevovoda in spremembo koncentracije transportiranih trdnih snovi v toku. Intenzivno mešanje v pretočnem volumnu spodbuja turbulentni pretočni režim.

Po drugi strani pa pretirano zmanjšanje velikosti cevovoda pogosto vodi tudi do blokade. Zato je izbira velikosti cevovoda pomemben in odgovoren korak, ki zahteva predhodno analizo in izračune. Vsak primer je treba obravnavati posebej, saj se različne gnojevke različno obnašajo pri različnih hitrostih tekočine.

Popravilo cevovoda

Med delovanjem cevovoda se lahko v njem pojavijo različne vrste puščanja, ki zahtevajo takojšnjo odpravo, da se ohrani delovanje sistema. Popravilo glavnega cevovoda se lahko izvede na več načinov. To je lahko toliko kot zamenjava celotnega segmenta cevi ali majhnega dela, ki pušča, ali popravek obstoječe cevi. Toda preden se odločite za kakršen koli način popravila, je treba opraviti temeljito študijo vzroka puščanja. V nekaterih primerih bo morda potrebno ne samo popraviti, temveč tudi spremeniti pot cevi, da preprečite njeno ponovno poškodbo.

Prva faza popravil je določitev lokacije odseka cevi, ki zahteva poseg. Nadalje se glede na vrsto cevovoda določi seznam potrebne opreme in ukrepov, potrebnih za odpravo puščanja, ter se zbirajo potrebni dokumenti in dovoljenja, če se odsek cevi, ki ga je treba popraviti, nahaja na ozemlju drugega lastnika. Ker se večina cevi nahaja pod zemljo, bo morda treba del cevi izvleči. Nato se prevleka cevovoda preveri glede splošnega stanja, po katerem se del prevleke odstrani za popravila neposredno s cevjo. Po popravilu se lahko izvajajo različne dejavnosti preverjanja: ultrazvočno testiranje, odkrivanje barvnih napak, detekcija magnetnih delcev itd.

Medtem ko nekatera popravila zahtevajo popolno zaustavitev cevovoda, pogosto zadostuje le začasna zaustavitev, da se popravljeno območje izolira ali pripravi obvod. Vendar se v večini primerov popravila izvajajo s popolno zaustavitvijo cevovoda. Izolacija odseka cevovoda se lahko izvede z uporabo čepov ali zapornih ventilov. Nato namestite potrebno opremo in izvedite neposredna popravila. Popravila se izvajajo na poškodovanem območju, brez medija in brez pritiska. Po koncu popravila se čepi odprejo in celovitost cevovoda se obnovi.

Izračun izgub tlaka vode v cevovodu se izvaja zelo preprosto, v nadaljevanju bomo podrobno preučili možnosti izračuna.

Za hidravlični izračun cevovoda lahko uporabite kalkulator hidravličnega izračuna cevovoda.

Ste imeli srečo, da ste vrtali vrtino tik ob hiši? Neverjetno! Zdaj lahko sebi in svoji hiši ali koči zagotovite čisto vodo, ki ne bo odvisna od centralnega vodovoda. In to pomeni, da ni sezonskega zapiranja vode in tekanja z vedri in umivalniki. Vse kar morate storiti je, da namestite črpalko in končali ste! V tem članku vam bomo pomagali izračunajte izgubo tlaka vode v cevovodu, in že s temi podatki lahko varno kupite črpalko in končno uživate v svoji vodi iz vodnjaka.

Iz šolskih poukov fizike je razvidno, da voda, ki teče po ceveh, v vsakem primeru doživlja upor. Vrednost tega upora je odvisna od hitrosti toka, premera cevi in gladkosti njene notranje površine. Upor je manjši, čim nižja je hitrost pretoka in večji je premer in gladkost cevi. Gladkost cevi odvisno od materiala, iz katerega je izdelan. Cevi iz polimerov so bolj gladke od jeklenih cevi, poleg tega pa ne rjavijo in, kar je pomembno, so cenejše od drugih materialov, hkrati pa niso slabše po kakovosti. Voda bo doživela upor, tudi če se premika po popolnoma vodoravni cevi. Vendar pa, daljša kot je cev sama, manj pomembna bo izguba tlaka. No, začnimo z izračunom.

Izguba glave v ravnih odsekih cevi.

Za izračun izgube tlaka vode v ravnih odsekih cevi uporablja pripravljeno tabelo, predstavljeno spodaj. Vrednosti v tej tabeli so za cevi iz polipropilena, polietilena in drugih besed, ki se začnejo s "poli" (polimeri). Če nameravate namestiti jeklene cevi, morate vrednosti, podane v tabeli, pomnožiti s faktorjem 1,5.

Podatki so podani za 100 metrov cevovoda, izgube so navedene v metrih vodnega stolpca.

Poraba			Notranji premer cevi, mm

Kako uporabljati tabelo: Na primer, v vodoravni vodovodni cevi s premerom cevi 50 mm in pretokom 7 m 3 / h bo izguba 2,1 metra vodnega stolpca za polimerno cev in 3,15 (2,1 * 1,5) za jekleno cev. Kot lahko vidite, je vse precej preprosto in jasno.

Izguba glave zaradi lokalnih uporov.

Žal so cevi popolnoma ravne le v pravljici. V resničnem življenju vedno obstajajo različni zavoji, dušilci in ventili, ki jih ni mogoče prezreti pri izračunu izgube tlaka vode v cevovodu. Tabela prikazuje vrednosti izgube glave za najpogostejše lokalne upornosti: 90-stopinjski koleno, zaobljeno koleno in ventil.

Izgube so podane v centimetrih vodnega stolpca na enoto lokalnega upora.

Hitrost toka, m/s	Komolec 90 stopinj	Zaobljeno koleno	Ventil

Za določitev v - Pretok potrebno je Q - porabo vode (v m 3 / s), deljeno s S - površino preseka (v m 2).

tiste. s premerom cevi 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1.000.000 = 0,0019625 pretoka vode 3 m / 2) h (Q \u003d 7 / 3600 = 0,00194 m 3 / s) pretok
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 m/s

Kot je razvidno iz zgornjih podatkov, izguba tlaka na lokalnih uporih precej nepomemben. Glavne izgube se še vedno pojavljajo v vodoravnih odsekih cevi, zato, da bi jih zmanjšali, skrbno razmislite o izbiri materiala cevi in njihovem premeru. Spomnimo se, da je za zmanjšanje izgub potrebno izbrati cevi iz polimerov z največjim premerom in gladkostjo notranje površine same cevi.

V nekaterih primerih se je treba soočiti s potrebo po izračunu pretoka vode skozi cev. Ta indikator kaže, koliko vode lahko prehaja cev, merjeno v m³ / s.

Za organizacije, ki niso postavile števca na vodo, se obračunavanje temelji na prehodnosti cevi. Pomembno je vedeti, kako natančno so ti podatki izračunani, za kaj in po kakšni stopnji morate plačati. To ne velja za posameznike, zanje se ob odsotnosti števca število prijavljenih ljudi pomnoži s porabo vode 1 osebe po sanitarnih standardih. To je precej velik obseg, s sodobnimi tarifami pa je veliko bolj donosno namestiti števec. Na enak način je v našem času pogosto bolj donosno, da sami segrejete vodo s stebrom, kot da plačate komunalne storitve za njihovo toplo vodo.
Izračun prepustnosti cevi igra veliko vlogo pri načrtovanju hiše, pri dovajanju komunikacij v hišo .

Pomembno je zagotoviti, da lahko vsaka veja vodovoda prejme svoj delež iz glavne cevi tudi v času največje porabe vode. Vodovod je bil ustvarjen za udobje, udobje in enostavnost dela za osebo.

Če vsak večer voda praktično ne bo dosegla prebivalcev zgornjih nadstropij, o kakšnem udobju lahko govorimo? Kako lahko pijete čaj, pomivate posodo, plavate? In vsi pijejo čaj in se kopajo, tako da je bila količina vode, ki bi jo lahko zagotovila cev, razporejena po spodnjih nadstropjih. Ta težava lahko igra zelo slabo vlogo pri gašenju požarov. Če se gasilci priključijo na centralno cev, v njej pa ni pritiska.

Včasih lahko izračun pretoka vode skozi cev pride prav, če je po popravilu oskrbe z vodo s strani nesrečnih mojstrov, zamenjave dela cevi, tlak znatno padel.

Hidrodinamični izračuni niso lahka naloga, običajno jih izvajajo usposobljeni strokovnjaki. Ampak, recimo, da se ukvarjate z zasebno gradnjo in načrtujete svojo udobno prostorno hišo.

Kako sami izračunati pretok vode skozi cev?

Zdi se, da je dovolj vedeti premer luknje za cev, da dobimo morda zaobljene, a na splošno poštene številke. Aja, tega je zelo malo. Drugi dejavniki lahko včasih spremenijo rezultat izračunov. Kaj vpliva na največji pretok vode skozi cev?

Odsek cevi. očiten dejavnik. Izhodišče hidrodinamičnih izračunov.
Tlak v cevi. Ko se tlak poveča, več vode prehaja skozi cev z enakim presekom.
Upogibi, zavoji, sprememba premera, razvejanje blokira pretok vode skozi cev. Različne možnosti v različnih stopnjah.
Dolžina cevi. Daljše cevi bodo prenašale manj vode na enoto časa kot krajše. Celotna skrivnost je v sili trenja. Tako kot zamuja gibanje nam znanih predmetov (avtomobili, kolesa, sani itd.), sila trenja ovira pretok vode.
Cev z manjšim premerom ima večjo površino stika vode s površino cevi glede na prostornino pretoka vode. In iz vsake stične točke je sila trenja. Tako kot pri daljših ceveh je tudi v ožjih ceveh hitrost gibanja vode manjša.
Material cevi. Očitno stopnja hrapavosti materiala vpliva na velikost sile trenja. Sodobni plastični materiali (polipropilen, PVC, kovina-plastika itd.) so v primerjavi s tradicionalnim jeklom zelo spolzki in omogočajo hitrejše premikanje vode.
Trajanje delovanja cevi. Nanos apna, rje močno poslabšajo pretok vode. To je najbolj zapleten dejavnik, saj je stopnjo zamašitve cevi, njen nov notranji relief in koeficient trenja zelo težko izračunati z matematično natančnostjo. Na srečo so izračuni pretoka vode najpogosteje potrebni za novogradnje in sveže, neuporabljene materiale. Po drugi strani pa bo ta sistem dolga leta povezan z že obstoječimi, obstoječimi komunikacijami. In kako se bo obnašala čez 10, 20, 50 let? Najnovejša tehnologija je to stanje močno izboljšala. Plastične cevi ne rjavijo, njihova površina se sčasoma praktično ne pokvari.

Izračun pretoka vode skozi pipo

Prostornino tekočine, ki izteka, najdemo tako, da presek cevne odprtine S pomnožimo s hitrostjo iztoka V. Prečni prerez je površina določenega dela prostornine, v tem primeru površina krog. Najdemo ga po formuli S = πR2. R bo polmer odprtine cevi, ki ga ne smemo zamenjevati s polmerom cevi. π je konstantna vrednost, razmerje med obsegom kroga in njegovim premerom, približno 3,14.

Stopnjo pretoka najdemo po Torricellijevi formuli: . Kjer je g pospešek prostega padca, na planetu Zemlja enak približno 9,8 m/s. h je višina vodnega stolpca nad luknjo.

Primer

Izračunajmo pretok vode skozi pipo z luknjo s premerom 0,01 m in višino stebra 10 m.

Prerez luknje \u003d πR2 \u003d 3,14 x 0,012 \u003d 3,14 x 0,0001 = 0,000314 m².

Hitrost iztoka = √2gh = √2 x 9,8 x 10 = √196 = 14 m/s.

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

Glede na litre se izkaže, da lahko iz določene cevi izteče 4,396 litrov na sekundo.

Izračun izgub tlaka vode v cevovodu se izvaja zelo preprosto, v nadaljevanju bomo podrobno preučili možnosti izračuna.

Za hidravlični izračun cevovoda lahko uporabite hidravlični izračun cevovoda.

Iz šolskih poukov fizike je razvidno, da voda, ki teče po ceveh, v vsakem primeru doživlja upor. Vrednost tega upora je odvisna od hitrosti toka, premera cevi in gladkosti njene notranje površine. Upor je manjši, čim nižja je hitrost pretoka in večji je premer in gladkost cevi. Gladkost cevi odvisno od materiala, iz katerega je izdelan. Polimerne cevi so bolj gladke od jeklenih cevi, ne rjavijo in, kar je pomembno, so cenejše od drugih materialov, ne da bi pri tem izgubile kakovost. Voda bo doživela upor, tudi če se premika po popolnoma vodoravni cevi. Vendar pa, daljša kot je cev sama, manj pomembna bo izguba tlaka. No, začnimo z izračunom.

Izguba glave v ravnih odsekih cevi.

Podatki so podani za 100 metrov cevovoda, izgube so navedene v metrih vodnega stolpca.

Notranji premer cevi, mm

Izguba glave zaradi lokalnih uporov.

Izgube so podane v centimetrih vodnega stolpca na enoto lokalnega upora.

Za določitev v - Pretok potrebno je Q - porabo vode (v m 3 / s), deljeno s S - površino preseka (v m 2).

tiste. s premerom cevi 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1.000.000 = 0,0019625 pretoka vode 3 m / 2) h (Q \u003d 7 / 3600 = 0,00194 m 3 / s) pretok

Izračun in izbira cevovodov. Optimalni premer cevovoda

Za izdelavo cevi se lahko uporabljajo različni materiali, kot so jeklo, lito železo, baker, cement, plastika, kot so ABS, PVC, klorirani PVC, polibuten, polietilen itd.

Ustreznost nazivnih vrednosti izvrtine v mm in palcih:

Cev s krožnim prečnim prerezom ima prednost pred drugimi geometrijskimi prerezi iz več razlogov:

Krog ima minimalno razmerje med obodom in površino, in ko se nanese na cev, to pomeni, da bo pri enaki prepustnosti poraba materiala okroglih cevi minimalna v primerjavi s cevmi drugačne oblike. To pomeni tudi minimalne možne stroške za izolacijo in zaščitni premaz;
Krožni prerez je najbolj ugoden za gibanje tekočega ali plinastega medija s hidrodinamičnega vidika. Prav tako je zaradi najmanjše možne notranje površine cevi na enoto njene dolžine trenje med transportiranim medijem in cevjo minimalno.
Okrogla oblika je najbolj odporna na notranje in zunanje pritiske;
Postopek izdelave okroglih cevi je precej preprost in enostaven za izvedbo.

Oblikovanje cevovoda

Pri načrtovanju cevovodov se za osnovo vzamejo naslednji glavni projektni parametri:

zahtevana zmogljivost;
vstopna in izstopna točka cevovoda;
srednja sestava, vključno z viskoznostjo in specifično težo;
topografske razmere trase cevovoda;
največji dovoljeni delovni tlak;
hidravlični izračun;
premer cevovoda, debelina stene, natezna trdnost tečenja materiala stene;
število črpališč, razdalja med njimi in poraba energije.

Zanesljivost cevovoda

Dodatni premaz cevovoda

Osnovne določbe za izračun pretoka v cevovodu

v je pretok;

L je karakteristična dolžina pretočnega elementa;

μ je dinamični koeficient viskoznosti.

Izračun cevovoda. Izračun premera cevovoda

ν cr - kritična kinematična viskoznost;

Re cr je kritična vrednost Reynoldsovega kriterija;

D je premer cevi;

v je pretok;

Formula Colebrook-White se uporablja tudi za izračun koeficienta trenja za turbulentni tok. Na podlagi te formule je mogoče narisati grafe, s katerimi se določi koeficient trenja.

k je koeficient hrapavosti cevi;

L je dolžina odseka cevi;

d je premer cevi;

v je pretok;

Izguba tlaka zaradi trenja za vodo se izračuna z uporabo Hazen-Williamsove formule.

L je dolžina odseka cevi;

С – Haizen-Williamsov koeficient hrapavosti;

D je premer cevi.

Nazivni tlak PN je nazivna vrednost, ki ustreza največjemu tlaku delovnega medija pri 20 °C, pri katerem je možno neprekinjeno delovanje cevovoda z danimi dimenzijami.

Ko se temperatura dvigne, se nosilnost cevi zmanjša, posledično pa tudi dovoljeni nadtlak. Vrednost pe,zul označuje največji tlak (g) v cevnem sistemu, ko se delovna temperatura poveča.

Razpored dovoljenega nadtlaka:

Izračun padca tlaka v cevovodu

Izračun padca tlaka v cevovodu se izvede po formuli:

Δp je padec tlaka v odseku cevi;

L je dolžina odseka cevi;

d je premer cevi;

ρ je gostota črpanega medija;

v je pretok.

Prenosni mediji

Cevovodi prenašajo tudi:

rafinirani naftni proizvodi, kot so bencin, letalsko gorivo, kerozin, dizelsko gorivo, kurilno olje itd.;
petrokemične surovine: benzen, stiren, propilen itd.;
aromatski ogljikovodiki: ksilen, toluen, kumen itd.;
utekočinjena naftna goriva, kot so utekočinjeni zemeljski plin, utekočinjen naftni plin, propan (plini pri standardni temperaturi in tlaku, vendar utekočinjeni s tlakom);
ogljikov dioksid, tekoči amoniak (prenaša se kot tekočine pod pritiskom);
bitumen in viskozna goriva so preveč viskozna za transport po cevovodih, zato se za redčenje teh surovin uporabljajo destilatne frakcije nafte in povzročijo mešanico, ki se lahko prevaža po cevovodu;
vodik (za kratke razdalje).

Kakovost transportiranega medija

Takoj, ko temperatura medija pade pod točko izlivanja, postane delovanje cevovoda nemogoče in za nadaljevanje njegovega delovanja se uporabi več možnosti:

ogrevanje medija ali izolacijskih cevi, da se vzdržuje delovna temperatura medija nad njegovo točko tečenja;
sprememba kemične sestave medija, preden vstopi v cevovod;
razredčitev transportiranega medija z vodo.

Vrste glavnih cevi

Za povezavo ravnih odsekov cevi, kot tudi za prehod med odseki cevovoda različnih premerov, se uporabljajo posebej izdelani povezovalni elementi (kolena, ovinke, vrata).

Za vgradnjo posameznih delov cevovodov in fitingov se uporabljajo posebni priključki.

Varjena - enodelna povezava, ki se uporablja za vse tlake in temperature;

Prirobnična - snemljiva povezava, ki se uporablja za visoke tlake in temperature;

Navojna - snemljiva povezava, ki se uporablja za srednje tlake in temperature;

Spojka - snemljiva povezava, ki se uporablja za nizke tlake in temperature.

Različnost ovalnosti in stene brezšivnih cevi ne sme biti večja od dovoljenega odstopanja premera in debeline stene.

Toplotna ekspanzija cevovoda

Izračun dimenzij cevovoda s temperaturnimi spremembami

Izračun spremembe linearnih dimenzij cevovoda s spremembo temperature se izvede po formuli:

a koeficient toplotnega raztezka, mm/(m°C) (glej spodnjo tabelo);

L – dolžina cevovoda (razdalja med fiksnimi nosilci), m;

Δt je razlika med maks. in min. temperatura črpanega medija, °C.

Tabela linearnega raztezanja cevi iz različnih materialov

Toplotno raztezanje cevovodov se odpravi tako z uporabo posebnih razteznih odsekov cevovoda kot z uporabo kompenzatorjev, ki so lahko sestavljeni iz elastičnih ali gibljivih delov.

Določitev optimalne velikosti premera cevovoda

Optimalna velikost je najmanjša primerna velikost cevi za določeno aplikacijo, ki je stroškovno učinkovita v celotni življenjski dobi sistema.

Formula za izračun zmogljivosti cevi:

Q je pretok črpane tekočine;

d je premer cevovoda;

v je pretok.

V praksi se za izračun optimalnega premera cevovoda uporabljajo vrednosti optimalnih hitrosti črpanega medija, vzete iz referenčnih materialov, zbranih na podlagi eksperimentalnih podatkov:

Od tu dobimo formulo za izračun optimalnega premera cevi:

Q je določena hitrost pretoka črpane tekočine;

d je optimalni premer cevovoda;

v je optimalni pretok.

Izračun (formula) kapitalskih stroškov za plinovod

m je masa cevovoda, t;

K M - koeficient, ki poveča stroške inštalacijskih del, na primer 1,8;

n je življenjska doba, leta.

Navedeni obratovalni stroški, povezani s porabo energije:

n DN - število delovnih dni v letu;

C E – stroški na kWh energije, rub/kW*h.

Formule za določanje velikosti cevovoda

Primer splošnih formul za določanje velikosti cevi brez upoštevanja možnih dodatnih dejavnikov, kot so erozija, suspendirane trdne snovi itd.:

d je notranji premer cevi;

hf izguba torne glave;

L je dolžina cevovoda, čevljev;

f koeficient trenja;

V je pretok.

T je temperatura, K

P - tlak psi (abs);

n koeficient hrapavosti;

v je hitrost toka;

L je dolžina ali premer cevi.

Vg je specifična prostornina nasičene pare;

x – kakovost pare;

Optimalni pretok za različne cevne sisteme

Pretok tekočine z gravitacijo

Glede na razmerje med tekočino in plinom ter njune hitrosti se lahko dvofazni režim toka razlikuje od mehurčastega do razpršenega.

pretok vroče tekočine

V procesnih obratih se pri delu z vročimi ali vrelimi mediji običajno srečujemo z različnimi težavami. Glavni razlog je izhlapevanje dela toka vroče tekočine, to je fazna preobrazba tekočine v paro znotraj cevovoda ali opreme. Tipičen primer je pojav kavitacije centrifugalne črpalke, ki jo spremlja točkovno vretje tekočine, čemur sledi nastanek parnih mehurčkov (parna kavitacija) ali sproščanje raztopljenih plinov v mehurčke (plinska kavitacija).

Obvodni cevovod za opremo/instrumente

Linija za vzorčenje

Velikost vzorčne linije običajno upošteva:

značilnosti tekočine, namenjene izbiri;
izguba delovnega okolja med selekcijo;
varnostne zahteve med izbiro;
enostavnost delovanja;
lokacija izbirne točke.

kroženje hladilne tekočine

Prelivanje rezervoarja

Rezervoarji so opremljeni s prelivnimi cevmi iz naslednjih razlogov:

izogibanje izgubi tekočine (odvečna tekočina vstopi v drug rezervoar, namesto da bi se izlila iz prvotnega rezervoarja);
preprečevanje uhajanja neželenih tekočin iz rezervoarja;
vzdrževanje nivoja tekočine v rezervoarjih.

Pretok blata

Popravilo cevovoda

Primeri problemov z rešitvami za izračun in izbiro cevovodov

Naloga številka 1. Določitev najmanjšega premera cevovoda

Pogoj: V petrokemični tovarni se paraksilen C 6 H 4 (CH 3) 2 črpa pri T = 30 ° C s kapaciteto Q = 20 m 3 / uro vzdolž odseka jeklene cevi z dolžino L \u003d 30 m. P-ksilen ima gostoto ρ \u003d 858 kg / m 3 in viskoznost μ=0,6 cP. Absolutna hrapavost ε za jeklo je enaka 50 µm.

Začetni podatki: Q=20 m 3 /uro; L=30 m; ρ=858 kg/m 3 ; μ=0,6 cP; ε=50 µm; Δp=0,01 MPa; ΔH=1,188 m.

naloga: Določite najmanjši premer cevi, pri katerem padec tlaka v tem odseku ne bo presegel Δp=0,01 MPa (ΔH=1,188 m stolpca P-ksilena).

Odločitev: Hitrost toka v in premer cevi d nista znana, zato ni mogoče izračunati niti Reynoldsovega števila Re niti relativne hrapavosti ɛ/d. Treba je vzeti vrednost koeficienta trenja λ in izračunati ustrezno vrednost d z uporabo enačbe izgube energije in enačbe kontinuitete. Nato se na podlagi vrednosti d izračunata Reynoldsovo število Re in relativna hrapavost ɛ/d. Nadalje bo z uporabo Moodyjevega diagrama pridobljena nova vrednost f. Tako bomo z metodo zaporednih ponovitev določili želeno vrednost premera d.

Z uporabo oblike enačbe kontinuitete v=Q/F in formule za območje pretoka F=(π d²)/4 pretvorimo Darcy-Weisbachovo enačbo na naslednji način:

Zdaj izrazimo vrednost Reynoldsovega števila v smislu premera d:

Izvedite podobna dejanja z relativno hrapavostjo:

Za prvo stopnjo iteracije je potrebno izbrati vrednost koeficienta trenja. Vzemimo povprečno vrednost λ = 0,03. Nato bomo zaporedno izračunali d, Re in ε/d:

d = 0,0238 5 √ (λ) = 0,0118 m

Re=10120/d=857627

ε/d = 0,00005/d = 0,00424

Ob poznavanju teh vrednosti smo izvedli inverzno operacijo in iz Moodyjevega diagrama določili vrednost koeficienta trenja λ, ki bo enaka 0,017. Nato ponovno najdemo d, Re in ε/d, vendar za novo vrednost λ:

d = 0,0238 5 √ λ = 0,0105 m

Re=10120/d=963809

ε/d = 0,00005/d = 0,00476

Ko se spet zatečemo k Moodyevemu diagramu, dobimo rafinirano vrednost λ, enako 0,0172. Dobljena vrednost se od predhodno izbrane razlikuje za [(0,0172-0,017)/0,0172] 100 = 1,16%, zato ni potrebe po novi fazi ponovitve, prej najdene vrednosti pa so pravilne. Iz tega sledi, da je najmanjši premer cevi 0,0105 m.

Naloga številka 2. Izbira optimalne ekonomske rešitve na podlagi začetnih podatkov

Pogoj: Za izvedbo tehnološkega procesa sta bili predlagani dve možnosti za cevovod različnih premerov. Prva možnost vključuje uporabo cevi večjega premera, kar pomeni velike kapitalske stroške C k1 = 200.000 rubljev, vendar bodo letni stroški manjši in znašajo C e1 = 30.000 rubljev. Za drugo možnost so bile izbrane cevi manjšega premera, kar zmanjša kapitalske stroške C k2 = 160.000 rubljev, vendar poveča stroške letnega vzdrževanja na C e2 = 36.000 rubljev. Obe možnosti sta zasnovani za n = 10 let delovanja.

Začetni podatki: C k1 \u003d 200.000 rubljev; C e1 = 30.000 rubljev; C k2 \u003d 160.000 rubljev; С e2 = 35.000 rubljev; n = 10 let.

naloga: Treba je določiti stroškovno najučinkovitejšo rešitev.

Odločitev: Očitno je druga možnost zaradi nižjih stroškov kapitala bolj donosna, v prvem primeru pa je prednost zaradi nižjih tekočih stroškov. Za določitev dobe vračila dodatnih kapitalskih stroškov zaradi prihrankov pri vzdrževanju uporabimo formulo:

Iz tega sledi, da bo pri življenjski dobi do 8 let gospodarska prednost zaradi nižjih stroškov kapitala na strani druge možnosti, vendar bodo skupni skupni stroški obeh projektov do 8. leta delovanja enaki, in potem bo prva možnost bolj donosna.

Ker je predvideno delovanje plinovoda 10 let, je treba dati prednost prvi možnosti.

Naloga številka 3. Izbira in izračun optimalnega premera cevovoda

Pogoj: Projektira se dve tehnološki liniji, v katerih kroži neviskozna tekočina s pretokom Q 1 = 20 m 3 /uro in Q 2 = 30 m 3 /uro. Da bi poenostavili namestitev in vzdrževanje cevovodov, je bilo odločeno, da se za oba voda uporabijo cevi enakega premera.

Začetni podatki: Q 1 \u003d 20 m 3 / uro; Q 2 \u003d 30 m 3 / uro.

naloga: Za razmere problema je treba določiti ustrezen premer cevi d.

Odločitev: Ker ni dodatnih zahtev za cevovod, bo glavno merilo za skladnost sposobnost črpanja tekočine pri določenih stopnjah pretoka. Uporabimo tabelarne podatke o optimalnih hitrostih za neviskozno tekočino v tlačnem cevovodu. Ta razpon bo enak 1,5 - 3 m / s.

Iz tega sledi, da je mogoče določiti obsege optimalnih premerov, ki ustrezajo vrednostim optimalnih hitrosti za različne pretoke, in določiti območje njihovega presečišča. Premeri cevi iz tega območja bodo očitno zadostili zahtevam uporabnosti za navedene primere toka.

Določimo razpon optimalnih premerov za primer Q 1 = 20 m 3 / uro z uporabo formule pretoka, ki izraža premer cevi:

Zamenjajte najmanjšo in največjo vrednost optimalne hitrosti:

To pomeni, da so za cev s pretokom 20 m 3 / uro primerne cevi s premerom od 49 do 69 mm.

Določimo razpon optimalnih premerov za primer Q 2 = 30 m 3 / uro:

Skupno dobimo, da je za prvi primer obseg optimalnih premerov 49-69 mm, za drugi pa 59-84 mm. Presečišče teh dveh razponov bo dalo nabor iskanih vrednosti. Dobimo, da lahko cevi s premerom od 59 do 69 mm uporabimo za dve liniji.

Naloga številka 4. Določite način pretoka vode v cevi

Pogoj: Glede na cevovod s premerom 0,2 m, ki premika tok vode s pretokom 90 m 3 /uro. Temperatura vode je t \u003d 20 ° C, pri kateri je dinamična viskoznost 1 10 -3 Pa s, gostota pa 998 kg / m 3.

Začetni podatki: d = 0,2 m; Q \u003d 90 m 3 / uro; μ = 1 10 -3; ρ \u003d 998 kg / m 3.

naloga: Potrebno je nastaviti način pretoka vode v cevi.

Odločitev: Pretočni režim lahko določimo z vrednostjo Reynoldsovega kriterija (Re), za izračun katerega je treba najprej določiti pretok vode v cevi (v). Vrednost v se lahko izračuna iz enačbe pretoka za okroglo cev:

S pomočjo najdene vrednosti hitrosti toka zanjo izračunamo vrednost Reynoldsovega kriterija:

Kritična vrednost Reynoldsovega kriterija Re kr je za primer okroglih cevi 2300. Dobljena vrednost kriterija je večja od kritične vrednosti (159680 > 2300), zato je režim pretoka turbulenten.

Naloga številka 5. Določanje vrednosti Reynoldsovega kriterija

Pogoj: Voda teče po nagnjenem žlebu s pravokotnim profilom w = 500 mm širine in h = 300 mm višine, ne dosega a = 50 mm do zgornjega roba žleba. Poraba vode v tem primeru je Q = 200 m 3 /uro. Pri izračunu gostote vode vzemite enako ρ = 1000 kg / m 3 in dinamično viskoznost μ = 1·10 -3 Pa·s.

Začetni podatki:š = 500 mm; h = 300 mm; l = 5000 mm; a = 50 mm; Q \u003d 200 m 3 / uro; ρ \u003d 1000 kg / m 3; μ = 1 10 -3 Pa s.

naloga: Določite vrednost Reynoldsovega kriterija.

Odločitev: Ker v tem primeru gibanje tekočine poteka vzdolž pravokotnega žleba namesto okrogle cevi, je za nadaljnje izračune potrebno najti enakovredni premer kanala. Na splošno se izračuna po formuli:

F W - površina preseka toka tekočine;

Očitno je, da širina toka tekočine sovpada s širino kanala w, medtem ko bo višina toka tekočine enaka h-a mm. V tem primeru dobimo:

Zdaj je mogoče določiti enakovredni premer pretoka tekočine:

Z uporabo predhodno najdenih vrednosti je mogoče uporabiti formulo za izračun Reynoldsovega kriterija:

Naloga številka 6. Izračun in določitev izgube tlaka v cevovodu

Pogoj:Črpalka dovaja vodo po cevovodu krožnega preseka, katerega konfiguracija je prikazana na sliki, do končnega uporabnika. Poraba vode je Q = 7 m 3 /uro. Premer cevi je d = 50 mm, absolutna hrapavost pa je Δ = 0,2 mm. Pri izračunu gostote vode vzemite enako ρ = 1000 kg / m 3 in dinamično viskoznost μ = 1·10 -3 Pa·s.

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

Rešitev: Najprej poiščemo pretok v cevovodu, za katerega uporabimo formulo za pretok tekočine:

Najdena hitrost nam omogoča, da določimo vrednost Reynoldsovega kriterija za dani tok:

Skupna vrednost izgube glave je vsota izgub zaradi trenja med gibanjem tekočine skozi cev (H t) in izgub glave pri lokalnih uporih (H ms).

Izgubo zaradi trenja je mogoče izračunati z naslednjo formulo:

L je skupna dolžina cevovoda;

Poiščimo vrednost hitrostne glave toka:

Za določitev vrednosti koeficienta trenja je treba izbrati pravilno formulo za izračun, ki je odvisna od vrednosti Reynoldsovega kriterija. Če želite to narediti, poiščemo vrednost relativne hrapavosti cevi po formuli:

10/e = 10/0,004 = 2500

Prej najdena vrednost Reynoldsovega kriterija spada v interval 10/e< Re < 560/e, следовательно, необходимо воспользоваться следующей расчетной формулой:

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

Zdaj je mogoče določiti količino izgube tlaka zaradi trenja:

Skupna izguba glave pri lokalnih uporih je vsota izgub glave v vsakem od lokalnih uporov, ki sta v tem problemu dva obrata in en normalni ventil. Izračunate jih lahko s formulo:

kjer je ζ koeficient lokalnega upora.

Ker jih za cevi s premerom 50 mm med tabelarnimi vrednostmi tlačnih koeficientov ni, se boste morali za njihovo določitev zateči k metodi približnega izračuna. Koeficient upora (ζ) za normalen ventil za cev s premerom 40 mm je 4,9, za cev s premerom 80 mm - 4. Predstavljajmo si, da vmesne vrednosti med temi vrednostmi ležijo na ravnini črto, torej njihovo spremembo opišemo s formulo ζ = a d+b, kjer sta a in b koeficienta enačbe premice. Sestavimo in rešimo sistem enačb:

Končna enačba izgleda takole:

V primeru koeficienta upora za 90° koleno cevi s premerom 50 mm takšen približen izračun ni potreben, saj vrednost koeficienta 1,1 ustreza premeru 50 mm.

Izračunajte skupne izgube v lokalnih uporih:

Torej bo skupna izguba tlaka:

Naloga številka 7. Določanje sprememb hidravličnega upora celotnega cevovoda

Pogoj: Med popravili glavnega cevovoda, po katerem se voda črpa s hitrostjo v 1 \u003d 2 m / s, z notranjim premerom d 1 \u003d 0,5 m, se je izkazalo, da je odsek cevi z dolžino L \ zamenjati u003d 25 m. Zaradi pomanjkanja cevi za zamenjavo enakega premera namesto okvarjenega odseka je bila vgrajena cev z notranjim premerom d 2 = 0,45 m. Absolutna hrapavost cevi z premer 0,5 m je Δ 1 = 0,45 mm, cevi s premerom 0,45 m - Δ 2 = 0,2 mm. Pri izračunu gostote vode vzemite enako ρ = 1000 kg / m 3 in dinamično viskoznost μ = 1·10 -3 Pa·s.

naloga: Treba je ugotoviti, kako se bo spremenil hidravlični upor celotnega cevovoda.

Odločitev: Ker preostali del cevovoda ni bil spremenjen, se tudi vrednost njegovega hidravličnega upora po popravilu ni spremenila, zato bo za rešitev problema dovolj primerjati hidravlične upornosti zamenjanega in zamenjanega odseka cevi.

Izračunajte hidravlični upor zamenjanega dela cevi (H 1). Ker na njem ni virov lokalnega upora, bo dovolj, da poiščemo vrednost izgub zaradi trenja (H t1):

λ 1 - koeficient hidravličnega upora zamenjanega odseka;

g je pospešek prostega padca.

Da bi našli λ, je treba najprej določiti relativno hrapavost (e 1) cevi in Reynoldsov kriterij (Re 1):

Izberemo izračunsko formulo za λ 1:

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

Ker je ugotovljena vrednost Re 1 > 560/e 1, je treba λ 1 najti z naslednjo formulo:

Zdaj je mogoče najti padec tlaka na zamenjanem odseku cevi:

Izračunajte hidravlični upor odseka cevi, ki je zamenjal poškodovanega (H 2). V tem primeru odsek poleg padca tlaka zaradi trenja (H t2) ustvarja tudi padec tlaka zaradi lokalnih uporov (H m s2), ki so močno zožitev cevovoda na vstopu v zamenjano odsek in ostro razširitev na izhodu iz njega.

Najprej določimo velikost padca tlaka zaradi trenja v nadomestnem delu cevi. Ker se je premer zmanjšal, pretok pa je ostal enak, je treba najti novo vrednost za hitrost pretoka v 2 . Želeno vrednost je mogoče najti iz enakosti stroškov, izračunanih za zamenjano in nadomestno mesto:

Reynoldsov kriterij za pretok vode v nadomestnem delu:

Zdaj poiščemo relativno hrapavost za segment cevi s premerom 450 mm in izberemo formulo za izračun koeficienta trenja:

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

Nastala vrednost Re 2 je med 10/e 1 in 560/e 1 (22 727< 1 111 500 < 1 272 727), поэтому для расчета λ 2 будет использоваться следующая формула:

Izguba tlaka v lokalnih uporih bo vsota izgub na vstopu v zamenjani odsek (ostro zožitev kanala) in na izstopu iz njega (ostro širjenje kanala). Poiščite razmerje med površinami zamenjane cevi in prvotne cevi:

Glede na tabelarne vrednosti izberemo koeficiente lokalnega upora: za ostro zožitev ζ pc = 0,1; za ostro širitev ζ pp = 0,04. S temi podatki izračunamo skupno izgubo tlaka v lokalnih uporih:

Iz tega sledi, da je skupni padec tlaka v nadomestnem delu enak:

Če poznamo izgubo tlaka v zamenjanem in v zamenjanem odseku cevi, določimo velikost spremembe izgube:

∆H = 0,317-0,194 = 0,123 m

Dobimo, da se je po zamenjavi odseka cevovoda njegova skupna izguba višine povečala za 0,123 m.

Izračun in izbor cevovodov

V vsakem sodobnem domu je eden od glavnih pogojev za udobje vodovod. In s prihodom nove tehnologije, ki zahteva priključitev na vodovod, je postala njena vloga v hiši zelo pomembna. Marsikdo si ne predstavlja več, kako lahko brez pralnega stroja, kotla, pomivalnega stroja itd. Toda vsaka od teh naprav za pravilno delovanje zahteva določen tlak vode, ki prihaja iz vodovoda. In zdaj oseba, ki se odloči za namestitev novega vodovoda v svoji hiši, razmišlja o tem, kako izračunati tlak v cevi, tako da vse vodovodne napeljave dobro delujejo.

Zahteve sodobnega vodovoda

Sodobna vodovodna napeljava mora izpolnjevati vse zahteve in značilnosti. Na izhodu iz pipe mora voda teči gladko, brez trzanja. Zato pri razčlenjevanju vode ne bi smelo prihajati do padcev tlaka v sistemu. Voda, ki teče skozi cevi, ne sme ustvarjati hrupa, imeti nečistoče zraka in druge tuje akumulacije, ki negativno vplivajo na keramične pipe in druge vodovodne instalacije. Da bi se izognili tem neprijetnim incidentom, tlak vode v cevi pri razčlenjevanju vode ne sme pasti pod minimum.

Opomba! Najmanjši tlak oskrbe z vodo mora biti 1,5 atmosfere. Ta tlak je dovolj za delovanje pomivalnega in pralnega stroja.

Upoštevati je treba še eno pomembno značilnost sistema oskrbe z vodo, povezano s pretokom vode. V vsakem stanovanjskem naselju je več kot ena točka analize vode. Zato mora izračun vodovodnega sistema v celoti zadostiti povpraševanju po vodi vseh vodovodnih napeljav med vklopom. Ta parameter je dosežen ne le s tlakom, temveč tudi s količino vhodne vode, ki jo lahko prehaja cev določenega odseka. Preprosto povedano, pred namestitvijo je potrebno izvesti določen hidravlični izračun oskrbe z vodo, ob upoštevanju pretoka in tlaka vode.

Pred izračunom si pobliže oglejmo dva taka pojma, kot sta tlak in pretok, da bi razumeli njihovo bistvo.

Pritisk

Kot veste, je bil centralni vodovod v preteklosti priključen na vodni stolp. Prav ta stolp ustvarja pritisk v vodovodnem omrežju. Enota za tlak je atmosfera. Poleg tega tlak ni odvisen od velikosti rezervoarja, ki se nahaja na vrhu stolpa, ampak le od višine.

Opomba! Če vodo nalijete v deset metrov visoko cev, bo ustvarila tlak na najnižji točki - 1 atmosfero.

Tlak je enak metrim. Ena atmosfera je enaka 10 metrov vode. Razmislite o primeru s petnadstropno stavbo. Višina hiše je 15 m. Zato je višina enega nadstropja 3 metre. Petnajstmetrski stolp bo v pritličju ustvaril tlak 1,5 atmosfere. Izračunajmo tlak v drugem nadstropju: 15-3=12 metrov vodnega stolpca ali 1,2 atmosfere. Po nadaljnjem izračunu bomo videli, da v 5. nadstropju ne bo pritiska vode. To pomeni, da je za oskrbo z vodo v petem nadstropju treba zgraditi stolp, večji od 15 metrov. In če je na primer 25-nadstropna stavba? Nihče ne bo zgradil takšnih stolpov. Črpalke se uporabljajo v sodobnih vodovodih.

Izračunajmo tlak na izhodu globoke črpalke. Obstaja globoka črpalka, ki dvigne vodo za 30 metrov vodnega stolpca. To pomeni, da ustvarja tlak - 3 atmosfere na izhodu. Po potopitvi črpalke v vodnjak za 10 metrov bo ustvarila tlak na nivoju tal - 2 atmosferi ali 20 metrov vodnega stolpca.

Poraba

Upoštevajte naslednji dejavnik - porabo vode. Neposredno je odvisen od tlaka in višji kot je, hitreje se bo voda premikala po ceveh. To pomeni, da bo več stroškov. Toda stvar je v tem, da prerez cevi, skozi katero se premika, vpliva na hitrost vode. In če zmanjšate prerez cevi, se bo vodoodpornost povečala. Posledično se bo njegova količina na izhodu iz cevi v istem časovnem obdobju zmanjšala.

V proizvodnji se med gradnjo vodovodov izdelajo projekti, v katerih se izračuna hidravlični izračun vodovodnega sistema po Bernoullijevi enačbi:

Kjer je h 1-2 - prikazuje izgubo tlaka na izhodu po premagovanju upora v celotnem odseku oskrbe z vodo.

Izračunamo hišni vodovod

Ampak to so, kot pravijo, zapleteni izračuni. Za vodovodne instalacije doma uporabljamo enostavnejše izračune.

Na podlagi podatkov iz potnega lista strojev, ki jih porabi voda v hiši, povzamemo skupno porabo. K tej številki dodamo porabo vseh vodnih pip, ki se nahajajo v hiši. Ena pipa skozi sebe preide približno 5-6 litrov vode na minuto. Seštejemo vse številke in dobimo skupno porabo vode v hiši. Zdaj, pod vodstvom celotnega pretoka, kupimo cev s takšnim prerezom, ki bo zagotovil potrebno količino in tlak vode vsem sočasno delujočim napravam za zlaganje vode.

Ko bo hišni vodovod priključen na mestno omrežje, boste porabili, kar vam bodo dali. No, če imate doma vodnjak, kupite črpalko, ki bo vašemu omrežju v celoti zagotovila potreben tlak, ki ustreza stroškom. Pri nakupu se ravnajte po podatkih iz potnega lista črpalke.

Za izbiro odseka cevi nas vodijo te tabele:

Odvisnost premera od dolžine dovoda vode		zmogljivost cevi
dolžina cevovoda, m	premer cevi, mm	premer cevi, mm	prepustnost, l/min
Manj kot 10	20	25	30
10 do 30	25	32	50
Več kot 30	32	38	75

Te tabele ponujajo bolj priljubljene parametre cevi. Za popolno seznanitev na internetu lahko najdete bolj popolne tabele z izračuni za cevi različnih premerov.

Tukaj boste na podlagi teh izračunov in s pravilno namestitvijo zagotovili vaš vodovod z vsemi zahtevanimi parametri. Če kaj ni jasno, je bolje, da se obrnete na strokovnjake.

Razdelki