Tlak vode v ceveh različnih premerov. Hidravlični izračun cevovodov

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 vodoravnem sistemu oskrbe z vodo 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 Jeklena 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 je treba za njihovo zmanjšanje skrbno razmisliti 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.

Podjetja, pa tudi stanovanja in hiše na splošno, porabijo velike količine vode. Številke so ogromne, a lahko povedo še kaj drugega, razen dejstva določenega izdatka? Ja, lahko. Pretok vode lahko namreč pomaga pri izračunu premera cevi. Zdi se, da ti parametri med seboj niso povezani, v resnici pa je razmerje očitno.

Konec koncev je prepustnost vodovodnega sistema odvisna od številnih dejavnikov. Pomembno mesto na tem seznamu je ravno premer cevi, pa tudi tlak v sistemu. Poglobimo se v to vprašanje.

Dejavniki, ki vplivajo na prepustnost vode skozi cev

Pretok vode skozi krožno cev z luknjo je odvisen od velikosti te luknje. Tako večja kot je, več vode bo v določenem časovnem obdobju prešlo skozi cev. Vendar ne pozabite na pritisk. Konec koncev lahko navedete primer. Metrski steber bo potisnil vodo skozi centimetrsko luknjo veliko manj na enoto časa kot steber z višino nekaj deset metrov. Očitno je. Zato bo pretok vode dosegel svoj maksimum na največjem notranjem delu izdelka, pa tudi pri največjem tlaku.

Izračun premera

Če morate na izhodu iz vodovodnega sistema dobiti določen pretok vode, potem ne morete storiti brez izračuna premera cevi. Konec koncev, ta indikator skupaj z ostalimi vpliva na hitrost pretoka.

Seveda obstajajo posebne tabele, ki so na spletu in v specializirani literaturi, ki vam omogočajo, da zaobidete izračune in se osredotočite na določene parametre. Vendar od takšnih podatkov ne gre pričakovati visoke natančnosti, napaka bo še vedno prisotna, tudi če se upoštevajo vsi dejavniki. Zato je najboljši način za pridobitev točnih rezultatov neodvisen izračun.

Za to boste potrebovali naslednje podatke:

• Poraba vode.
• Izguba glave od začetne točke do točke porabe.

Porabe porabe vode ni treba izračunati - obstaja digitalni standard. Na mešalniku lahko vzamete podatke, ki pravijo, da se porabi približno 0,25 litra na sekundo. Ta številka se lahko uporabi za izračune.

Pomemben parameter za pridobivanje točnih podatkov je izguba glave na območju. Kot veste, je tlak glave v standardnih dvižnih vodah v območju od 1 do 0,6 atmosfere. Povprečno je 1,5-3 atm. Parameter je odvisen od števila nadstropij v hiši. Toda to ne pomeni, da višja kot je hiša, višji je pritisk v sistemu. V zelo visokih stavbah (več kot 16 nadstropij) se včasih uporablja razdelitev sistema na tla za normalizacijo tlaka.

V zvezi z izgubo glave je mogoče to številko izračunati z uporabo manometerov na začetni točki in pred točko porabe.

Če kljub temu znanje in potrpežljivost za samoizračun nista dovolj, lahko uporabite tabelarne podatke. In naj imajo določene napake, podatki bodo dovolj točni za določene pogoje. In potem bo glede na porabo vode zelo enostavno in hitro dobiti premer cevi. To pomeni, da bo sistem oskrbe z vodo pravilno izračunan, kar bo omogočilo pridobitev takšne količine tekočine, ki bo zadovoljila potrebe.

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, polivinilklorid, klorirani polivinilklorid, 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 obsegom 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, trasi itd. Surovine, vmesni izdelki in/ali končni izdelki prehajajo skozi proizvodne faze in se gibljejo med različnimi aparati in inštalacijami, ki so med seboj povezani s cevovodom in fitingi. 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 brezdimenzijsko 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 pa 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 režima pretoka 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 vam omogoča, da določite enega od parametrov, pri čemer poznate 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 črpališč 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 zahtevano 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 utekočinjen 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, kar ima za posledico zmes, 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 uporabijo nekatere 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 namestitev 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, ki 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	Naravni oprijem	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 intervalu.

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 morebitnih 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 tekočine 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 pretočnih lastnostih med aparatom in obvodno linijo, 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 z energijo različnim toplotnim izmenjevalnikom.

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 ima puščanje, 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.

Cevi, ki povezujejo različne aparate kemičnih obratov. S pomočjo njih se snovi prenašajo med posameznimi napravami. Praviloma več ločenih cevi s pomočjo povezav ustvari en sam cevni sistem.

Cevovod je sistem cevi, ki so med seboj povezane s pomočjo fitingov, ki se uporabljajo za transport kemikalij in drugih materialov. V kemičnih napravah se za premikanje snovi običajno uporabljajo zaprti cevovodi. Če govorimo o zaprtih in izoliranih delih instalacije, potem veljajo tudi za cevovodni sistem ali omrežje.

Sestava zaprtega cevovodnega sistema lahko vključuje:

1. Cevi.
2. Priključki za cevi.
3. Tesnila, ki povezujejo dva snemljiva dela cevovoda.

Vsi zgoraj navedeni elementi so izdelani ločeno, nato pa so povezani v en sam cevovodni sistem. Poleg tega so cevovodi lahko opremljeni z ogrevanjem in potrebno izolacijo iz različnih materialov.

Izbira velikosti cevi in ​​materialov za izdelavo se izvaja na podlagi tehnoloških in konstrukcijskih zahtev v vsakem posameznem primeru. Toda za standardizacijo dimenzij cevi je bila izvedena njihova razvrstitev in poenotenje. Glavno merilo je bil dovoljeni tlak, pri katerem lahko cev deluje.

Nazivni premer DN

Nazivni prehod DN (nazivni premer) je parameter, ki se uporablja v cevovodnih sistemih kot značilnost, s pomočjo katere poteka vgradnja delov cevovoda, kot so cevi, fitingi, fitingi in drugo.

Nazivni premer je brezdimenzionalna vrednost, vendar številčno približno enaka notranjemu premeru cevi. Primer oznake pogojne izvrtine: DN 125.

Prav tako nazivna izvrtina ni navedena na risbah in ne nadomešča dejanskih premerov cevi. Približno ustreza čistemu premeru določenih delov cevovoda (slika 1.1). Če govorimo o številčnih vrednostih pogojnih prehodov, potem so izbrani tako, da se pretok cevovoda poveča v območju od 60 do 100% pri premikanju od enega pogojnega prehoda do drugega.

Običajni nazivni premeri:

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

Dimenzije teh pogojnih prehodov so določene ob pričakovanju, da ni težav s prileganjem delov med seboj. Z določitvijo nazivnega premera na podlagi vrednosti notranjega premera cevovoda se izbere vrednost pogojnega prehoda, ki je najbližje premeru cevi na čistem.

Nazivni tlak PN

Nazivni tlak PN - vrednost, ki ustreza največjemu tlaku črpanega medija pri 20 °C, pri katerem je možno dolgotrajno delovanje cevovoda z določenimi dimenzijami.

Nazivni tlak je brezdimenzionalna količina.

Poleg nazivnega premera je bil nazivni tlak graduiran na podlagi prakse nabranih izkušenj pri obratovanju (tabela 1.1).

Nazivni tlak za določen cevovod se izbere glede na dejansko ustvarjen tlak v njem, z izbiro najbližje višje vrednosti. Hkrati morajo tudi armature in armature v tem cevovodu ustrezati enakemu nivoju tlaka. Debelina stene cevi se izračuna na podlagi nazivnega tlaka in mora zagotavljati delovanje cevi pri vrednosti tlaka, ki je enaka nazivni (tabela 1.1).

Dovoljeni nadtlak p e,zul

Nazivni tlak se uporablja samo za delovno temperaturo 20°C. Ko se temperatura dvigne, se nosilnost cevi zmanjša. Hkrati se dovoljeni presežni tlak ustrezno zmanjša. Vrednost p e,zul kaže največji nadtlak, ki je lahko v cevovodnem sistemu s povečanjem delovne temperature (slika 1.2).

Materiali za cevovode

Pri izbiri materialov, ki bodo uporabljeni za izdelavo cevovodov, se upoštevajo kazalniki, kot so značilnosti medija, ki bo transportiran po cevovodu, in pričakovani obratovalni tlak v tem sistemu. Upoštevati je treba tudi možnost korozivnega učinka s strani črpanega medija na material sten cevi.

Skoraj vsi cevni sistemi in kemični obrati so izdelani iz jekla. Za splošno uporabo v odsotnosti velikih mehanskih obremenitev in korozivnega delovanja se za izdelavo cevovodov uporablja siva litina ali nelegirana konstrukcijska jekla.

Za višje obratovalne tlake in brez korozivnih obremenitev se uporabljajo cevi iz kaljenega jekla ali litega jekla.

Če je korozivni učinek medija visok ali se postavljajo visoke zahteve glede čistosti izdelka, je cevovod izdelan iz nerjavnega jekla.

Če mora biti cevovod odporen na morsko vodo, se za njegovo izdelavo uporabljajo zlitine bakra in niklja. Uporabljajo se lahko tudi aluminijeve zlitine in kovine, kot sta tantal ali cirkonij.

Zaradi visoke odpornosti proti koroziji, majhne teže in enostavne obdelave so vse pogostejše različne vrste plastike kot material za cevovode. Ta material je primeren za kanalizacijske cevovode.

Priključki cevovoda

Na mestu namestitve se montirajo cevovodi iz plastičnih materialov, primernih za varjenje. Takšni materiali vključujejo jeklo, aluminij, termoplaste, baker itd. Za povezavo ravnih odsekov cevi se uporabljajo posebej izdelani fitingi, na primer kolena, ovinke, vrata in zmanjšanja premera (slika 1.3). Ti priključki so lahko del katerega koli cevovoda.

Cevni priključki

Za montažo posameznih delov cevovoda in fitingov se uporabljajo posebni priključki. Uporabljajo se tudi za priključitev potrebnih armatur in naprav na cevovod.

Priključki so izbrani (slika 1.4) glede na:

1. materiali, ki se uporabljajo za izdelavo cevi in ​​fitingov. Glavno merilo izbire je možnost varjenja.
2. delovni pogoji: nizek ali visok tlak, pa tudi nizka ali visoka temperatura.
3. proizvodne zahteve, ki veljajo za cevovodni sistem.
4. prisotnost snemljivih ali trajnih priključkov v cevovodnem sistemu.

riž. 1.4 Vrste cevnih povezav

Linearna širitev cevi in ​​njena oprema

Geometrijsko obliko predmetov lahko spremenimo tako s silo, ki deluje nanje, kot s spreminjanjem njihove temperature. Ti fizikalni pojavi vodijo v dejstvo, da se cevovod, ki je nameščen v neobremenjenem stanju in brez temperaturnih učinkov, med delovanjem pod tlakom ali temperaturami doživi nekaj linearnih razširitev ali krčev, kar negativno vpliva na njegovo delovanje.

V primeru, da širjenja ni mogoče nadomestiti, pride do deformacije cevovodnega sistema. V tem primeru lahko pride do poškodb tesnil prirobnic in tistih mest, kjer so cevi med seboj povezane.

Toplotna linearna ekspanzija

Pri razporeditvi cevovodov je pomembno upoštevati morebitno spremembo dolžine zaradi dviga temperature oziroma tako imenovanega toplotnega linearnega raztezanja, ki ga označujemo ΔL. Ta vrednost je odvisna od dolžine cevi, ki je označena z L o in temperaturne razlike Δϑ \u003d ϑ2-ϑ1 (slika 1.5).

V zgornji formuli je a koeficient toplotnega linearnega raztezanja danega materiala. Ta indikator je enak linearnemu raztezanju cevi dolžine 1 m s povečanjem temperature za 1 ° C.

Elementi za kompenzacijo raztezanja cevi

Upogibi cevi

Zahvaljujoč posebnim zavojem, ki so privarjeni v cevovod, je mogoče kompenzirati naravno linearno širitev cevi. Za to se uporabljajo kompenzacijski upogibi v obliki črke U, Z in vogalni zavoji ter kompenzatorji lire (slika 1.6).

riž. 1.6 Kompenzacijski upogib cevi

Zaznavajo linearno širjenje cevi zaradi lastne deformacije. Vendar pa je ta metoda možna le z nekaterimi omejitvami. V visokotlačnih cevovodih se za kompenzacijo raztezanja uporabljajo kolena pod različnimi koti. Zaradi pritiska, ki deluje v takšnih ovinkih, je možna povečana korozija.

Valoviti dilatacijski spoji cevi

Ta naprava je sestavljena iz tankostenske kovinske valovite cevi, ki se imenuje meh in je raztegnjena v smeri cevovoda (slika 1.7).

Te naprave so nameščene v cevovodu. Prednapetost se uporablja kot poseben dilatacijski spoj.

Če govorimo o aksialnih razteznih spojih, potem lahko kompenzirajo le tiste linearne raztezke, ki se pojavijo vzdolž osi cevi. Notranji vodilni obroč se uporablja za preprečevanje bočnega premika in notranje kontaminacije. Za zaščito cevovoda pred zunanjimi poškodbami se praviloma uporablja posebna obloga. Raztezni spoji, ki ne vsebujejo notranjega vodilnega obroča, absorbirajo bočno gibanje in vibracije, ki lahko izvirajo iz črpalk.

Izolacija cevi

Če se skozi cevovod premika medij z visoko temperaturo, ga je treba izolirati, da preprečimo izgubo toplote. V primeru nizkotemperaturnega medija, ki se premika po cevovodu, se uporablja izolacija, ki preprečuje njegovo segrevanje z zunanjim okoljem. Izolacija v takih primerih se izvaja s posebnimi izolacijskimi materiali, ki so nameščeni okoli cevi.

Kot taki materiali se praviloma uporabljajo:

1. Pri nizkih temperaturah do 100°C se uporabljajo trde pene, kot sta polistiren ali poliuretan.
2. Pri srednjih temperaturah okoli 600°C se uporabljajo oblikovana ohišja ali mineralna vlakna, kot je kamena volna ali stekleni filc.
3. Pri visokih temperaturah v območju 1200 ° C - keramična vlakna, na primer aluminijev oksid.

Cevi z nazivnim premerom pod DN 80 in debelino izolacijskega sloja manj kot 50 mm so običajno izolirane z izolacijskimi fitingi. Da bi to naredili, sta dve lupini nameščeni okoli cevi in ​​pritrjeni s kovinskim trakom, nato pa zaprti s kositrnim ohišjem (slika 1.8).

Cevovodi, katerih nazivni premer je večji od DN 80, morajo biti opremljeni s toplotno izolacijo s spodnjim okvirjem (slika 1.9). Ta okvir je sestavljen iz vpenjalnih obročev, distančnikov in kovinske obloge iz pocinkanega mehkega jekla ali pločevine iz nerjavnega jekla. Med cevovodom in kovinskim ohišjem je prostor napolnjen z izolacijskim materialom.

Debelina izolacije se izračuna tako, da se določijo stroški njene izdelave, pa tudi izgube, ki nastanejo zaradi toplotnih izgub, in se giblje od 50 do 250 mm.

Toplotno izolacijo je treba namestiti po celotni dolžini cevovoda, vključno z območji upogibov in upogibov. Zelo pomembno je zagotoviti, da ni nezaščitenih mest, ki lahko povzročijo izgubo toplote. Prirobnični priključki in okovi morajo biti opremljeni z oblikovanimi izolacijskimi elementi (slika 1.10). To zagotavlja neoviran dostop do priključne točke brez odstranitve izolacijskega materiala iz celotnega cevnega sistema v primeru puščanja.

V primeru, da je izolacija cevovodnega sistema pravilno izbrana, se rešijo številne težave, kot so:

1. Izogibanje močnemu padcu temperature v tekočem mediju in posledično prihranku energije.
2. Preprečevanje padcev temperature v plinovodnih sistemih pod točko rosišča. Tako je mogoče izključiti nastanek kondenzata, ki lahko povzroči znatne korozijske poškodbe.
3. Preprečevanje sproščanja kondenzata v cevovodih za paro.

Metoda za izračun teoretične hidravlike tabele Shevelev SNiP 2.04.02-84

Začetni podatki

Material cevi: Novo jeklo brez notranje zaščitne prevleke ali z bitumensko zaščitno prevleko Novo lito železo brez notranje zaščitne prevleke ali z bitumensko zaščitno prevleko Nenovo jeklo in lito železo brez notranje zaščitne prevleke ali z bitumensko zaščitno prevleko centrifugirana plastična ali polimer-cementna prevleka Jeklo in lito železo, z notranjo brizgano cementno-peščeno prevleko Jeklo in lito železo, z notranjo prevleko cementno-peščenega premaza Iz polimernih materialov (plastika) Steklo

Ocenjena poraba

l/s m3/h

Zunanji premer mm

debelina stene mm

Dolžina cevovoda m

Povprečna temperatura vode °C

Eq. hrapavost v notranjosti. površine cevi: Močno zarjavelo ali močno odloženo Jeklo ali lito železo staro zarjavelo jeklo pocinkano. po nekaj letih Jeklo po več letih Lito železo novo Pocinkano jeklo novo Varjeno jeklo novo Brezšivno jeklo novo Vlečeno iz medenine, svinca, bakra Steklo

Vsota nizov lokalnih uporov

Izračun

Odvisnost izgube tlaka od premera cevi

html5 ne deluje v vašem brskalniku
Pri izračunu sistema oskrbe z vodo ali ogrevanja se soočate z nalogo izbire premera cevovoda. Za rešitev takšne težave morate narediti hidravlični izračun vašega sistema, za še enostavnejšo rešitev pa lahko uporabite hidravlični izračun na spletu kar bomo zdaj naredili.
Postopek delovanja:
1. Izberite ustrezno metodo izračuna (izračun po Shevelevovih tabelah, teoretični hidravliki ali po SNiP 2.04.02-84)
2. Izberite material cevi
3. Nastavite ocenjeni pretok vode v cevovodu
4. Nastavite zunanji premer in debelino stene cevovoda
5. Nastavite dolžino cevi
6. Nastavite povprečno temperaturo vode
Rezultat izračuna bo graf in naslednje vrednosti hidravličnega izračuna.
Graf je sestavljen iz dveh vrednosti (1 - izguba vode, 2 - hitrost vode). Optimalne vrednosti premera cevi bodo pod grafom zapisane z zeleno barvo.

tiste. premer morate nastaviti tako, da je točka na grafu točno nad vašimi zelenimi vrednostmi za premer cevovoda, saj bosta le pri takih vrednostih hitrost vode in izguba glave optimalna.

Izguba tlaka v cevovodu kaže izgubo tlaka v določenem delu cevovoda. Večje kot so izgube, več dela bo treba opraviti za dostavo vode na pravo mesto.
Značilnost hidravličnega upora kaže, kako učinkovito je izbran premer cevi glede na izgubo tlaka.
Za referenco:
- če želite ugotoviti hitrost tekočine/zrak/plina v cevovodu različnih odsekov, uporabite