Beregning av vanntrykk i rørledningen

Innhold

• 1 Trykkfall i rørledningen.

• 1.1 Trykktap på rette deler av røret.
• 1.2 Trykktap på lokale motstander.

Trykkfall i rørledningen.

Beregningen av vanntrykkstap i rørledningen er veldig enkel, så vil vi i detalj vurdere beregningsalternativene.

For beregning av hydraulisk rørledning kan du bruke kalkulatoren for hydraulisk rørledning.

Var du heldig nok til å bore en brønn rett ved siden av huset ditt? Fantastisk! Nå vil du kunne gi deg selv og ditt hus eller hytte med rent vann som ikke vil avhenge av sentral vannforsyning. Og dette betyr ingen sesong vannbrudd og kjører rundt med bøtter og bassenger. Du trenger bare å installere pumpen og du er ferdig! I denne artikkelen vil vi hjelpe deg med å beregne tap av vanntrykk i rørledningen, og med disse dataene kan du trygt kjøpe en pumpe og til slutt nyte vannet fra brønnen.

Det er klart fra skolefysikklærer at vann som strømmer gjennom rør, i alle fall opplever motstand. Størrelsen på denne motstanden avhenger av strømningshastigheten, rørets diameter og glattheten på dens indre overflate. Jo lavere motstand, jo lavere strømningshastighet og jo større diameter og glatthet av røret. Glattheten av røret avhenger av materialet som det er laget av. Polymerrør er jevnere enn stålrør, og de ruster heller ikke og, viktigere, er billigere enn andre materialer, mens de ikke er dårligere i kvalitet. Vannet vil oppleve motstand, beveger seg selv langs et helt horisontalt rør. Men jo lengre røret selv, desto mindre signifikant vil trykktapet være. Vel, la oss starte beregningen.

Trykktap på rette deler av røret.

For å beregne tap av vanntrykk på rette deler av rør, bruk det ferdige tabellen nedenfor. Verdiene i denne tabellen er for rør laget av polypropylen, polyetylen og andre ord som begynner med "poly" (polymerer). Hvis du skal installere stålrør, må du multiplisere verdiene gitt i tabellen med en faktor på 1,5.

Data er gitt for 100 meter rørledning, tap er angitt i meter vannsøyle.

Indre diameter av røret, mm

Slik bruker du bordet: for eksempel i et horisontalt vannrør med en rørdiameter på 50 mm og en strømningshastighet på 7 m3 / h, vil tapene være 2,1 meter vannkolonne for et polymerrør og 3,15 (2,1*1,5) for et stålrør. Som du kan se, er alt ganske enkelt og klart.

Trykktap på lokale motstander.

Dessverre er rørene helt rette bare i et eventyr. I virkeligheten er det alltid forskjellige bøyninger, spjeld og ventiler som ikke kan ignoreres ved beregning av vanntrykkstap i rørledningen. Tabellen viser verdiene for trykktap i de vanligste lokale motstandene: et 90 graders kne, et avrundet kne og en ventil.

Tap er angitt i centimeter vannsøyle per enhet av lokal motstand.

For å bestemme v-strømningshastighet er Det nødvendig å dele Q-vannstrømningshastighet (i m3 / s)Med s-tverrsnittsareal (i m2).

Dvs. med en rørdiameter på 50 mm (π*r 2 =3,14*(50/2) 2 =1962,5 mm2; S=1962,5/1 000 000 =0,0019625 m2) og vannmengde på 7 m3 / t (Q=7/3600=0,00194 m3/s)

Videre, ifølge tabellen, er det allerede mulig å bestemme lokal motstand: i kneet 90 grader-7,6 centimeter vannkolonne – i det avrundede kneet-0,7, i ventilen-35.

Som det fremgår av dataene ovenfor, er trykktap på lokale motstander ganske ubetydelige. De største tapene oppstår fortsatt på horisontale deler av rør, så for å redusere dem, bør du nøye vurdere valg av rørmateriale og diameter. Husk at for å minimere tap, er det nødvendig å velge rør laget av polymerer med maksimal diameter og glatthet av selve rørets indre overflate.

Nå, nå vet du hvordan du skal beregne vanntrykkstapet i rørledningen og er klar til å kjøpe rørene selv. Lykke til!

Trykkfall i rørledningen
Beregning av trykket i rørledningen, beregning av trykkfallet i rørledningen for huset og leiligheten.

Beregning og valg av rørledninger. Optimal rørledningsdiameter

Rørledninger for transport av ulike væsker er en integrert del av enheter og installasjoner der arbeidsprosesser knyttet til ulike anvendelsesområder utføres. Ved valg av rør og rørkonfigurasjon er kostnaden for både rørene selv og rørledningsarmaturene av stor betydning. Den endelige kostnaden ved å pumpe mediet gjennom rørledningen bestemmes i stor grad av rørets størrelse(diameter og lengde). Beregningen av disse verdiene utføres ved hjelp av spesialutviklede formler som er spesifikke for visse typer operasjoner.

Et rør er en hul sylinder laget av metall, tre eller annet materiale som brukes til transport av væske, gassformig og bulkmedier. Vann, naturgass, damp, petroleumsprodukter, etc. kan fungere som et bevegelig medium. Rør brukes overalt, fra ulike bransjer og slutter med innenlands bruk.

En rekke materialer kan brukes til fremstilling av rør, for eksempel stål, støpejern, kobber, sement, plast, FOR EKSEMPEL ABS-plast, polyvinylklorid, klorert polyvinylklorid, polybutylen, polyetylen, etc.

De viktigste dimensjonene av røret er dens diameter (ytre, indre, etc.) og veggtykkelse, som måles i millimeter eller tommer. Også brukt er en verdi som en nominell diameter eller en betinget passasje-den nominelle verdien av rørets indre diameter, også målt i millimeter (betegnet MED DN) eller tommer(betegnet MED DN). Verdiene av de nominelle diametrene er standardisert og er hovedkriteriet for valg av rør og tilkoblingsbeslag.

Korrespondanse av verdiene for den betingede passasjen i mm og tommer:

Et rør med et sirkulært tverrsnitt foretrekkes over andre geometriske tverrsnitt av flere årsaker:

• En sirkel har et minimum perimeter-til-arealforhold, og gjelder for et rør, dette betyr at materialforbruket av rundformede rør med lik gjennomstrømning vil være minimal i forhold til rør av andre former. Dette innebærer også de minste mulige kostnadene for isolasjon og beskyttende belegg;
• Et sirkulært tverrsnitt er mest fordelaktig for å flytte et væske-eller gassmedium fra et hydrodynamisk synspunkt. På grunn av det minste mulige indre området av røret per enhet av lengden, blir friksjonen mellom det bevegelige medium og røret minimert.
• Rund form er mest motstandsdyktig mot indre og ytre trykk;
• Prosessen med å lage rundformede rør er ganske enkel og lett mulig.

Rør kan variere sterkt i diameter og konfigurasjon avhengig av formål og anvendelse. Så hovedrørene for å flytte vann eller petroleumsprodukter kan nå nesten en halv meter i diameter med en ganske enkel konfigurasjon, og varmespoler, som også representerer et rør, med liten diameter, har en kompleks form med mange svinger.

Det er umulig å forestille seg noen industri uten et nettverk av rørledninger. Beregningen av et slikt nettverk inkluderer valg av rørmateriale, utarbeidelse av en spesifikasjon, som viser data om tykkelse, størrelse på rør, rute etc. Råvarer, mellomprodukter og/eller ferdige produkter går gjennom produksjonsstadiene, og beveger seg mellom ulike apparater og installasjoner som er koblet til ved hjelp av rørledninger og beslag. Korrekt beregning, valg og installasjon av rørledningssystemet er nødvendig for pålitelig gjennomføring av hele prosessen, sikring av sikker pumping av media, samt for tetting av systemet og forebygging av lekkasjer av pumpet stoff i atmosfæren.

Det er ingen enkelt formel og regler som kan brukes til å velge en rørledning for mulig bruk og arbeidsmiljø. Det er en rekke faktorer i hver enkelt anvendelse av rørledninger som krever vurdering og kan ha en betydelig innvirkning på kravene til rørledningen. For eksempel, når du arbeider med slam, vil en stor rørledning ikke bare øke kostnadene ved installasjon, men også skape operasjonelle vanskeligheter.

Vanligvis velges rør etter optimalisering av materialkostnader og driftskostnader. Jo større rørledningens diameter, det vil si jo høyere den opprinnelige investeringen, desto lavere trykkfall vil være, og dermed jo lavere driftskostnadene. Omvendt vil den lille størrelsen på rørledningen redusere de primære kostnadene til rørene og rørfittings selv, men en økning i fart vil medføre en økning i tap, noe som vil føre til behovet for å bruke ekstra energi på å pumpe mediet. Hastighetsstandardene som er fastsatt for ulike applikasjoner, er basert på optimale designforhold. Størrelsen på rørledninger beregnes ved hjelp av disse standardene, med tanke på anvendelsesområdene.

Rørledningsdesign

Ved utforming av rørledninger tas følgende grunnleggende designparametere som grunnlag:

• Nødvendig ytelse;
• Innløp og utløp plassering av rørledningen;
• Sammensetning av mediet, inkludert viskositet og spesifikk tyngdekraft;
• Topografiske forhold for rørledningen ruten;
• Maksimalt tillatt driftstrykk;
• Hydraulisk beregning;
• Rørledningsdiameter, veggtykkelse, strekkfasthet av veggmaterialet;
• Antall pumpestasjoner, avstanden mellom dem og strømforbruket.

Pålitelighet av rørledninger

Pålitelighet i rørledningskonstruksjon sikres ved overholdelse av riktige designstandarder. Personellopplæring er også en nøkkelfaktor for å sikre rørledningens lange levetid og dens tetthet og pålitelighet. Konstant eller periodisk overvåking av rørledningsoperasjonen kan utføres av kontrollsystemer, regnskap, ledelse, regulering og automatisering, personlige kontrollenheter ved produksjon, sikkerhetsinnretninger.

Ytterligere rørledning belegg

Et korrosjonsbestandig belegg påføres den ytre delen av de fleste rør for å forhindre den ødeleggende effekten av korrosjon fra det ytre miljø. Ved pumping av korrosive medier kan et beskyttende belegg også påføres rørets indre overflate. Før igangkjøring kontrolleres alle nye rør beregnet for transport av farlige væsker for feil og lekkasjer.

Grunnleggende bestemmelser for beregning av strømning i rørledningen

Arten av strømmen av mediet i rørledningen og når det strømmer rundt hindringer, kan variere sterkt fra væske til væske. En av de viktige indikatorene er viskositeten til mediet, karakterisert ved en slik parameter som viskositetskoeffisienten. Den Irske ingeniørfysikeren Osborne Reynolds gjennomførte en rekke eksperimenter i 1880, ifølge resultatene som han kunne utlede en dimensjonsløs mengde som karakteriserer naturen av den viskøse væskestrømmen, Kalt Reynolds-kriteriet Og betegnet Re.

V er strømningshastigheten;

L er den karakteristiske lengden på strømningselementet;

Μ er den dynamiske viskositetskoeffisienten.

Det Vil si At Reynolds-kriteriet karakteriserer forholdet mellom treghetskrefter og viskøse friksjonskrefter i en væskestrøm. En endring i verdien av dette kriteriet gjenspeiler en endring i forholdet mellom disse typer krefter, som igjen påvirker væskestrømmenes natur. I denne forbindelse er det vanlig å skille tre strømningsmoduser avhengig av Verdien Av Reynolds-kriteriet. Når Re4000 det er allerede et stabilt regime preget av en tilfeldig endring i hastigheten og retningen av strømmen på hvert enkelt punkt, som totalt gir en justering av strømningshastigheten gjennom volumet. Denne modusen kalles turbulent. Reynolds-tallet avhenger av trykket satt av pumpen, viskositeten til mediet ved driftstemperatur, samt størrelsen og formen på tverrsnittet av røret gjennom hvilket strømmen passerer.

Reynolds-kriteriet er et likhetskriterium for strømmen av en viskøs væske. Det er med hjelpen det er mulig å simulere en ekte prosess i redusert størrelse, praktisk for å studere. Dette er ekstremt viktig, fordi det ofte er ekstremt vanskelig, og noen ganger umulig, å studere arten av væskestrømmer i ekte enheter på grunn av deres store størrelse.

Rørledning beregning. Beregning av rørledningens diameter

Hvis rørledningen ikke er termisk isolert, det vil si varmeveksling mellom den transporterte og miljøet er mulig, så kan strømmen i den endres selv ved konstant hastighet (strømningshastighet). Dette er mulig hvis pumpemediet har tilstrekkelig høy temperatur ved innløpet og strømmer i turbulent modus. Langs rørets lengde vil temperaturen på det transporterte mediet falle på grunn av varmetap til miljøet, noe som kan føre til endring i strømningsmodus til laminær eller forbigående. Temperaturen der regimeskiftet oppstår kalles kritisk temperatur. Verdien av væskens viskositet avhenger direkte av temperaturen, derfor brukes en parameter som den kritiske viskositeten som svarer til strømningspunktet ved den kritiske verdien Av Reynolds-kriteriet:

Vcr-kritisk kinematisk viskositet;

Reqr er den kritiske verdien Av Reynolds-kriteriet;

D er diameteren av røret;

V er strømningshastigheten;

En annen viktig faktor er friksjonen som oppstår mellom rørets vegger og den bevegelige strømmen. I dette tilfellet avhenger friksjonskoeffisienten i stor grad av rørveggenes grovhet. Forholdet mellom friksjonskoeffisienten, reynolds-kriteriet og grovheten er etablert Av Moody-diagrammet, som lar deg bestemme en av parametrene, å vite de to andre.

Colebrook-White-formelen brukes også til å beregne friksjonskoeffisienten av en turbulent strømning. Basert på denne formelen er det mulig å bygge grafer i henhold til hvilke friksjonskoeffisienten er satt.

K er rørets grovhetskoeffisient;

Det finnes også andre formler for omtrentlig beregning av friksjonstap under trykkstrømmen av væske i rør. En av de mest brukte ligningene i Dette tilfellet Er Darcy-Weisbach-ligningen. Den er basert på empiriske data og brukes hovedsakelig i systemmodellering. Friksjonstap er en funksjon av væskehastighet og rørmotstand mot væskebevegelse uttrykt i form av rørledningens vegger.

Se også: Stål vann – og gassrør standard 10704 91

L er lengden på rørseksjonen;

D er diameteren av røret;

V er strømningshastigheten;

G er akselerasjonen av tyngdekraften.

Trykktapet på grunn av friksjon for vann beregnes Med Hazen-Williams-formelen.

L er lengden på rørseksjonen;

C Er Heisen-Williams grovhetskoeffisient;

D er diameteren av røret.

Arbeidstrykket i rørledningen er det høyeste overtrykk som sikrer den angitte driftsmodusen til rørledningen. Beslutningen om rørledningens størrelse og antall pumpestasjoner gjøres vanligvis basert på rørets arbeidstrykk, pumpens ytelse og kostnader. Maksimum og minimum rørledningstrykk, samt egenskapene til arbeidsmediet, bestemmer avstanden mellom pumpestasjoner og nødvendig effekt.

Nominelt trykk PN er den nominelle verdien som tilsvarer maksimalt trykk på arbeidsmediet ved 20 °C, hvor kontinuerlig drift av rørledningen med de angitte dimensjonene er mulig.

Når temperaturen øker, reduseres rørets lastkapasitet, og det tillatte overtrykket som følge av dette. Verdien av pe, zul viser maksimalt trykk (isb) i rørsystemet når driftstemperaturen øker.

Graf av tillatt overtrykk:

Beregning av trykkfall i rørledningen

Beregningen av trykkfallet i rørledningen utføres i henhold til formelen:

Δ – trykkfall på rørseksjonen;

L er lengden på rørseksjonen;

D er diameteren av røret;

P er tettheten til det pumpede mediet;

V er strømningshastigheten.

Transportert arbeidsmedier

Rør brukes oftest til å transportere vann, men de kan også brukes til å flytte slam, suspensjoner, damp, etc. I oljeindustrien brukes rørledninger til å pumpe et bredt spekter av hydrokarboner og deres blandinger, som varierer sterkt i kjemiske og fysiske egenskaper. Råolje kan transporteres lengre avstander fra landbaserte felt eller offshore oljerigger til terminaler, mellompunkter og raffinerier.

Rørledninger overfører også:

• Raffinerte petroleumsprodukter som bensin, flydrivstoff, parafin, diesel, fyringsolje, etc.;
• Petrokjemiske råvarer: benzen, styren, propylen, etc.;
• Aromatiske hydrokarboner: xylen, toluen, kumen, etc.;
• Flytende petroleumsbrensel, som flytende naturgass, flytende petroleumsgass, propan (gasser med standard temperatur og trykk, men utsatt for trykkflytende);
• Karbondioksid, flytende ammoniakk (transporteres som væsker under trykk);
• Bitumen og viskøs brensel er for viskøs til å transporteres gjennom rørledninger, så destillatfraksjoner av olje brukes til å væske dette råmaterialet og produsere en blanding som kan transporteres gjennom en rørledning;
• Hydrogen (for korte avstander).

Kvaliteten på det transporterte mediet

De fysiske egenskapene og parametrene til det transporterte mediet bestemmer i stor grad rørledningens design og driftsparametere. Spesifikk tyngdekraft, komprimerbarhet, temperatur, viskositet, størkningspunkt og damptrykk er hovedparametrene til arbeidsmediet som må tas i betraktning.

Den spesifikke tyngdekraften til en væske er dens vekt per volumenhet. Mange gasser transporteres gjennom rørledninger under høyt trykk, og når et visst trykk er nådd, kan noen gasser til og med være flytende. Derfor er graden av kompresjon av mediet en kritisk parameter for utforming av rørledninger og bestemmelse av gjennomstrømningskapasitet.

Temperaturen har en indirekte og direkte effekt på rørledningens ytelse. Dette uttrykkes i det faktum at væsken øker i volum etter en økning i temperaturen, forutsatt at trykket forblir konstant. Senking av temperaturen kan også påvirke både ytelsen og den totale effektiviteten til systemet. Vanligvis, når væskens temperatur reduseres, ledsages dette av en økning i viskositeten, noe som skaper ytterligere friksjonsmotstand langs rørets indre vegg, noe som krever mer energi til å pumpe samme mengde væske. Meget viskøse medier er følsomme for endringer i driftstemperaturer. Viskositet er motstanden til mediet til å strømme og måles i centistokes cSt. Viskositeten bestemmer ikke bare valget av pumpe, men også avstanden mellom pumpestasjoner.

Så snart temperaturen på mediet faller under punktet for tap av strømning, blir rørledningens drift umulig, og noen alternativer blir tatt for å gjenoppta driften:

• Oppvarming av mediet eller termisk isolasjon av rør for å opprettholde driftstemperaturen til mediet over strømningspunktet;
• Endre kjemisk sammensetning av mediet før du går inn i rørledningen;
• Fortynning av det bevegelige mediet med vann.

Typer av hovedrør

Hovedrørene er sveiset eller sømløse. Sømløse stålrør er laget uten langsgående sveiser i stålseksjoner med varmebehandling for å oppnå ønsket størrelse og egenskaper. Det sveisede røret er produsert ved hjelp av flere produksjonsprosesser. Disse to typene avviger fra hverandre i antall langsgående sømmer i røret og typen sveiseutstyr som brukes. Stål sveiset rør er den mest brukte typen i det petrokjemiske applikasjonsfeltet.

Hvert rørsegment er sammenføyet av sveisede seksjoner for å danne en rørledning. Også, avhengig av applikasjonen, rør laget av glassfiber, ulike plast, asbest sement, etc. brukes i trunk rørledninger.

Spesielt laget forbindelseselementer (albuer, bøyer, nedleggelser) brukes til å koble rette deler av rør, samt for overgangen mellom deler av rørledningen med forskjellige diametre.

Spesielle tilkoblinger brukes til installasjon av enkelte deler av rørledninger og beslag.

Sveiset-alt-i-ett-ledd, gjelder for alle trykk og temperaturer;

Flens-avtakbar tilkobling som brukes til høye trykk og temperaturer;

Gjenget avtakbar tilkobling som brukes til middels trykk og temperaturer;

Kobling-avtakbar tilkobling som brukes til lave trykk og temperaturer.

Ovaliteten og forskjellen i tykkelsen på sømløse rør bør ikke være større enn den tillatte avviket av verdien av diameteren og veggtykkelsen.

Temperaturutvidelse av rørledningen

Når rørledningen er under trykk, blir hele den indre overflaten utsatt for en jevnt fordelt belastning, noe som forårsaker langsgående indre krefter i røret og ytterligere belastninger på endestøttene. Temperaturvariasjoner påvirker også rørledningen, noe som forårsaker endringer i rørets størrelse. Kreftene i den faste rørledningen under temperaturvariasjoner kan øke den tillatte verdien og føre til overdreven stress, noe som er farlig for rørledningens styrke både i rørmaterialet og i flensforbindelsene. Fluktuasjoner i temperaturen på pumpet medium skaper også en temperaturspenning i rørledningen, som kan overføres til ventiler, pumpestasjoner, etc. Dette kan føre til trykkavlastning av rørledd, feil på beslag eller andre elementer.

Beregning av rørledningsdimensjoner når temperaturen endres

Beregningen av endringen i rørledningens lineære dimensjoner med temperaturendring utføres i henhold til formelen:

A er koeffisienten for termisk forlengelse, mm/(m°C) (se tabell under);

L er lengden på rørledningen (avstand mellom faste støtter), m;

Δ er forskjellen mellom maks. og min. temperaturen på det pumpede mediet, °C.

Tabell med lineær utvidelse av rør laget av ulike materialer

(134) de oppgitte tallene er gjennomsnitt for de oppførte materialene, og for beregning av rørledninger laget av andre materialer bør dataene fra denne tabellen ikke legges til grunn. Ved beregning av rørledningen anbefales det å bruke lineær forlengelseskoeffisient spesifisert av rørprodusenten i den medfølgende tekniske spesifikasjonen eller teknisk datablad.

Temperaturforlengelse av rørledninger elimineres både ved bruk av spesielle kompenserende deler av rørledningen og ved bruk av kompensatorer, som kan bestå av elastiske eller bevegelige deler.

Kompensasjonsseksjonene består av elastiske rette deler av rørledningen, plassert vinkelrett på hverandre og festet med kraner. Ved temperaturforlengelse kompenseres økningen i en del av bøyningsdeformasjonen av den andre delen på flyet eller ved bøyning og torsjonsdeformasjon i rommet. Hvis rørledningen kompenserer for temperaturutvidelsen selv, kalles dette selvkompensasjon.

Kompensasjon oppstår også på grunn av elastiske bøyninger. En del av forlengelsen kompenseres av bøyningens elastisitet, den andre delen elimineres på grunn av de elastiske egenskapene til materialet i seksjonen som ligger bak springen. Kompensatorer er installert der det ikke er mulig å bruke kompensasjonsseksjoner eller når selvkompensasjon av rørledningen er utilstrekkelig.

I henhold til design og operasjonsprinsipp er kompensatorer av fire typer: U-formet, linse, bølgete, fyllingsboks. I praksis brukes flate kompensatorer med L -, Z-Eller U-form ganske ofte. I tilfelle av romlige kompensatorer er de vanligvis 2 flate gjensidig vinkelrette seksjoner og har en felles skulder. Elastiske ekspansjonsfuger er laget av rør eller elastiske plater eller bælger.

Bestemmelse av den optimale rørdiameterstørrelsen

Den optimale diameteren av rørledningen kan bli funnet på grunnlag av tekniske og økonomiske beregninger. Dimensjonene til rørledningen, inkludert dimensjonene og funksjonaliteten til ulike komponenter, samt forholdene under hvilke rørledningen skal drives, bestemmer transportkapasiteten til systemet. Større rør er egnet for en mer intens massestrøm av mediet, forutsatt at andre komponenter i systemet er riktig valgt og utformet for disse forholdene. Vanligvis, jo lengre lengden på hovedrøret mellom pumpestasjoner, desto større trykkfall i rørledningen er nødvendig. I tillegg endres de fysiske egenskapene til det pumpede mediet (viskositet, etc.) kan også ha stor innvirkning på trykket i rørledningen.

Optimal størrelse-den minste av de riktige rørstørrelsene for en bestemt applikasjon, kostnadseffektiv gjennom hele systemets levetid.

Formel for beregning av rørytelse:

Q Er strømningshastigheten til den pumpede væsken;

D er rørledningens diameter;

V er strømningshastigheten.

I praksis, for å beregne rørledningens optimale diameter, brukes verdiene for det pumpede mediums optimale hastigheter, tatt fra referansematerialer utarbeidet på grunnlag av eksperimentelle data:

Herfra får vi formelen for beregning av optimal rørdiameter:

Q Er den angitte strømningshastigheten til den pumpede væsken;

D er den optimale diameteren av rørledningen;

V er den optimale strømningshastigheten.

Ved høye strømningshastigheter brukes rør med mindre diameter vanligvis, noe som betyr lavere kostnader for kjøp av rørledningen, vedlikeholds – og installasjonsarbeid (la Oss betegne K1). Med økende hastighet er det en økning i trykktap på grunn av friksjon og i lokale motstander, noe som fører til en økning i kostnaden for å pumpe væsken (betegne K2).

For rørledninger med store diametre vil kostnadene Ved K1 bli høyere, og kostnadene ved drift Av K2 vil bli lavere. Hvis vi legger til verdiene K1 Og K2, får vi den totale minimumskostnaden K Og den optimale diameteren på rørledningen. Kostnadene Til K1 Og K2 i dette tilfellet er gitt i samme tidsintervall.

Beregning (formel) av kapitalkostnader for rørledningen

M er massen av rørledningen, t;

KM er en koeffisient som øker kostnadene ved installasjonsarbeid, for eksempel 1,8;

N-levetid, år.

De angitte driftskostnadene er knyttet til energiforbruk:

PD – antall arbeidsdager per år;

SE-kostnader per kWh energi, rub / kWh.

Formler for å bestemme rørledningsdimensjoner

Eksempel på generelle formler for å bestemme størrelsen på rør uten å ta hensyn til mulige tilleggsfaktorer, som erosjon, suspenderte faste stoffer, etc.:

D er rørets indre diameter;

Hf-friksjonstrykktap;

L er lengden på rørledningen, føtter;

F er friksjonskoeffisienten;

V er strømningshastigheten.

T – temperatur, K

P – trykk lb/in2 (abs);

N er grovhetskoeffisienten;

V er strømningshastigheten;

L er lengden på røret eller diameteren.

Vg-spesifikt volum av mettet damp;

X-steam kvalitet;

Optimal strømningshastighet for ulike rørledningssystemer

Den optimale rørstørrelsen er valgt ut fra tilstanden til minimumskostnaden for å pumpe mediet gjennom rørledningen og kostnaden for rør. Fartsgrenser må også tas i betraktning. Noen ganger må størrelsen på rørledningen oppfylle kravene til den teknologiske prosessen. Like ofte er størrelsen på rørledningen forbundet med et trykkfall. I foreløpige designberegninger, hvor trykktap ikke tas i betraktning, bestemmes størrelsen på prosessrørledningen av tillatt hastighet.

Hvis det er endringer i strømningsretningen i rørledningen, fører dette til en betydelig økning i lokalt trykk på overflaten vinkelrett på strømningsretningen. Denne typen økning er en funksjon av væskehastighet, tetthet og innledende trykk. Siden hastigheten er omvendt proporsjonal med diameteren, krever høyhastighetsvæsker spesiell oppmerksomhet ved valg av rørledningens størrelse og konfigurasjon. Den optimale rørstørrelsen, for eksempel for svovelsyre, begrenser mediumets hastighet til en verdi hvor erosjon av veggene i rørknøttene ikke er tillatt, for å forhindre skade på rørstrukturen.

Væskestrøm av tyngdekraften

Beregningen av rørledningsstørrelsen i tilfelle en tyngdekraftflyt er ganske komplisert. Bevegelsens natur med denne form for strømning i røret kan være enfaset (fullt rør) og tofaset (delvis fylling). En tofasestrøm dannes når væske og gass samtidig er tilstede i røret.

Avhengig av forholdet mellom væske og gass, så vel som deres hastigheter, kan tofasestrømningsmodusen variere fra boble til dispergert.

Drivkraften for væsken når den beveger seg med tyngdekraften, er gitt av forskjellen i høydene til start-og sluttpunktene, og plasseringen av startpunktet over den endelige er en forutsetning. Med andre ord bestemmer høydeforskjellen forskjellen i væskens potensielle energi i disse stillingene. Denne parameteren tas også i betraktning ved valg av rørledningen. I tillegg påvirkes størrelsen på drivkraften av trykkverdiene ved start-og sluttpunktene. En økning i trykkfallet medfører en økning i væskestrømmen, som igjen lar deg velge en rørledning med mindre diameter og omvendt.

Hvis endepunktet er koblet til et trykksystem, for eksempel en destillasjonskolonne, er det nødvendig å trekke det ekvivalente trykket fra den eksisterende høydeforskjellen for å estimere det effektive differansetrykket som faktisk genereres. Også, hvis utgangspunktet for rørledningen er under vakuum, bør dens effekt på det totale differansetrykket også tas i betraktning ved valg av rørledning. Det endelige valget av rør utføres ved hjelp av differensialtrykk, med tanke på alle de ovennevnte faktorene, og er ikke bare basert på høydeforskjellen til start-og sluttpunktene.

Se også: Utskifting av vannrør i leiligheten

Varm væskestrøm

Teknologiske installasjoner møter vanligvis ulike problemer når de arbeider med varme eller kokende medier. Hovedårsaken er fordampningen av en del av den varme væskestrømmen, det vil si fasetransformasjonen av væsken til damp inne i rørledningen eller utstyret. Et typisk eksempel er fenomenet kavitasjon av en sentrifugalpumpe, ledsaget av et punktkoking av en væske etterfulgt av dannelse av dampbobler (dampkavitasjon) eller frigjøring av oppløste gasser i bobler (gasskavitasjon).

En større rørledning er å foretrekke på grunn av lavere strømningshastighet sammenlignet med en mindre rørledning med konstant strømningshastighet, noe som skyldes oppnåelse av en høyere NPSH-indeks på pumpens sugeledning. Også årsaken til kavitasjon i tilfelle trykktap kan være punktene for en plutselig endring i strømningsretningen eller en reduksjon i rørledningens størrelse. Den resulterende dampgassblandingen skaper et hinder for strømmen og kan forårsake skade på rørledningen, noe som gjør fenomenet kavitasjon ekstremt uønsket under rørledningens drift.

Bypass rørledning for utstyr / apparater

Utstyr og enheter, spesielt De som kan skape betydelige trykkfall, det vil si varmevekslere, kontrollventiler, etc., er utstyrt med bypass rørledninger (for ikke å forstyrre prosessen selv under vedlikeholdsarbeid). Slike rørledninger har vanligvis 2 avstengningsventiler installert i installasjonslinjen, og en ventil som regulerer strømmen parallelt med denne installasjonen.

Under normal drift opplever væskestrømmen som passerer gjennom apparatets hovedkomponenter et ekstra trykkfall. I samsvar med dette beregnes utløpstrykket for det skapt av det tilkoblede utstyret, for eksempel en sentrifugalpumpe. Pumpen er valgt ut fra det totale trykkfallet i installasjonen. Under bevegelsen langs bypassrørledningen er dette ekstra trykkfallet fraværende, mens arbeidspumpen pumper strømmen av samme kraft, i henhold til driftsegenskapene. For å unngå forskjeller i strømningsegenskapene gjennom apparatet og bypassledningen, anbefales det å bruke en mindre bypassledning med en justeringsventil for å skape et trykk som tilsvarer hovedinstallasjonen.

Prøvetaking linje

Vanligvis tas en liten mengde væske for analyse for å bestemme sammensetningen. Prøvetaking kan utføres på ethvert stadium av prosessen for å bestemme sammensetningen av råvarer, mellomliggende, ferdig produkt, eller bare transporterte stoffer som avløpsvann, kjølevæske, etc. Størrelsen på rørledningsseksjonen der prøvetaking foregår, avhenger vanligvis av typen arbeidsmedium som analyseres og plasseringen av prøvetakingspunktet.

For eksempel for gasser under høytrykksforhold er små rørledninger med ventiler tilstrekkelig til å ta det nødvendige antall prøver. Å øke diameteren på prøvetakingslinjen vil redusere andelen av mediet tatt for analyse, men slik prøvetaking blir vanskeligere å kontrollere. Samtidig er en liten prøvetakingslinje dårlig egnet for analyse av forskjellige suspensjoner der faste partikler kan tette strømningsdelen. Dermed er størrelsen på prøvetakingslinjen for analyse av suspensjoner i stor grad avhengig av størrelsen på faste partikler og egenskapene til mediet. Lignende konklusjoner gjelder for viskøse væsker.

Når du velger størrelsen på prøvetakingsrørledningen, blir det vanligvis tatt hensyn til:

• Kjennetegn på væsken beregnet for prøvetaking;
• Tap av arbeidsmiljø ved utvelgelse;
• Sikkerhetskrav ved valg;
• Enkel betjening;
• Plassering av utvalgspunktet.

Kjølevæskesirkulasjon

For rørledninger med sirkulerende kjølevæske foretrekkes høye hastigheter. Dette skyldes hovedsakelig at kjølevæsken i kjøletårnet er utsatt for sollys, noe som skaper forhold for dannelsen av et algerholdig lag. En del av dette algerholdige volumet kommer inn i sirkulerende kjølevæske. Ved lav strømningshastighet begynner alger å vokse i rørledningen, og etter en stund skaper vanskeligheter for sirkulasjonen av kjølevæsken eller dens passasje inn i varmeveksleren. I dette tilfellet anbefales en høy sirkulasjonshastighet for å unngå dannelse av alger i rørledningen. Vanligvis finnes bruk av intensivt sirkulerende kjølevæske i kjemisk industri, som krever rørledninger av store størrelser og lengder for å gi strøm til ulike varmevekslere.

Tank overløp

Tanker er utstyrt med overløpsrør av følgende grunner:

• Unngå væsketap (overflødig væske strømmer inn i en annen tank i stedet for å spyle ut av den opprinnelige tanken);
• Forhindre at uønskede væsker lekker utenfor tanken;
• Opprettholde væskenivået i tankene.

I alle de ovennevnte tilfellene er overløpsrørene konstruert for maksimal tillatt væskestrøm inn i tanken, uavhengig av væskens strømningshastighet ved utløpet. Andre prinsipper for rørvalg ligner valg av rørledninger for tyngdekraftsvæsker, det vil si i samsvar med tilgjengeligheten av en tilgjengelig vertikal høyde mellom start-og sluttpunktet til overløpsrørledningen.

Det høyeste punktet til overløpsrøret, som også er utgangspunktet, ligger ved tilkoblingspunktet til tanken (tankens overløpsrør) er vanligvis nesten helt øverst, og det laveste endepunktet kan være nær avløpsrøret nesten ved bakken. Overløpslinjen kan imidlertid ende på et høyere nivå. I dette tilfellet vil det tilgjengelige differansetrykket være lavere.

Slamstrøm

Ved gruvedrift blir malm vanligvis utvunnet i vanskelige områder. På slike steder er det som regel ingen jernbane-eller veiforbindelse. For slike situasjoner anses hydraulisk transport av medier med faste partikler som den mest akseptable, inkludert ved plassering av gruveanlegg i tilstrekkelig avstand. Slurryrørledninger brukes i ulike industrielle felt for å transportere faste medier i knust form sammen med væske. Slike rørledninger har vist seg å være mest kostnadseffektive sammenlignet med andre metoder for transport av faste medier i store mengder. I tillegg inkluderer deres fordeler tilstrekkelig sikkerhet på grunn av fravær av flere typer transport og miljøvennlighet.

Suspensjoner og blandinger av suspenderte stoffer i væsker lagres i en tilstand av periodisk omrøring for å opprettholde ensartethet. Ellers oppstår en stratifiseringsprosess, hvor suspenderte partikler, avhengig av deres fysiske egenskaper, flyter til overflaten av væsken eller legger seg til bunnen. Blanding leveres av utstyr som en tank med omrører, mens i rørledninger oppnås dette ved å opprettholde turbulente forhold for mediumets strømning.

Det er ikke ønskelig å redusere strømningshastigheten ved transport av partikler suspendert i en væske, siden faseseparasjonsprosessen kan begynne i strømmen. Dette kan føre til tilstopping av rørledningen og en endring i konsentrasjonen av det transporterte faste stoffet i strømmen. Det turbulente strømningsregimet bidrar til intensiv blanding i strømningsvolumet.

På den annen side fører overdreven reduksjon i rørledningens størrelse også ofte til blokkering. Derfor er valg av rørledningens størrelse et viktig og ansvarlig skritt som krever foreløpig analyse og beregninger. Hvert tilfelle bør vurderes individuelt, siden forskjellige slimes oppfører seg annerledes ved forskjellige væskehastigheter.

Rørledning reparasjon

Under driften av rørledningen kan det forekomme ulike typer lekkasjer i det, noe som krever umiddelbar eliminering for å opprettholde driften av systemet. Reparasjonen av hovedrørledningen kan utføres på flere måter. Dette kan enten erstatte et helt rørsegment eller en liten del der det har oppstått en lekkasje, eller påføre en lapp på et eksisterende rør. Men før du velger en reparasjonsmetode, er det nødvendig å gjennomføre en grundig undersøkelse av årsaken til lekkasjen. I noen tilfeller kan det være nødvendig ikke bare å reparere, men å endre rørets rute for å forhindre gjentatt skade.

Den første fasen av reparasjonsarbeid er å bestemme plasseringen av rørseksjonen som krever inngrep. Videre, avhengig av type rørledning, bestemmes en liste over nødvendig utstyr og tiltak som er nødvendige for å eliminere lekkasje, og nødvendige dokumenter og tillatelser samles inn dersom rørseksjonen som skal repareres, ligger på en annen eiers territorium. Siden de fleste rørene ligger under jorden, kan det være nødvendig å fjerne en del av røret. Deretter kontrolleres rørledningsbelegget for generell tilstand, hvorpå en del av belegget fjernes for reparasjonsarbeid direkte med røret. Etter reparasjonen kan ulike verifikasjonsforanstaltninger utføres: ultralydtesting, fargefeildeteksjon, magnetisk pulverfeildeteksjon, etc.

Selv om noen reparasjoner krever en fullstendig nedleggelse av rørledningen, er det ofte bare en midlertidig driftsbrudd som er tilstrekkelig til å isolere den reparerte delen eller forberede en bypassbane. Men i de fleste tilfeller utføres reparasjonsarbeid når rørledningen er helt frakoblet. Isoleringen av rørledningsseksjonen kan utføres ved hjelp av plugger eller avstengningsventiler. Deretter installeres det nødvendige utstyret og reparasjoner utføres direkte. Reparasjonsarbeid utføres på det skadede området, frigjort fra miljøet og uten trykk. På slutten av reparasjonen åpnes pluggene og rørledningens integritet gjenopprettes.

Eksempler på problemer med løsninger for beregning og valg av rørledninger

Oppgave Nr.1. Bestemmelse av rørledningens minste diameter

Tilstand: Paraxylen C6H4 (CH3) pumpes i et petrokjemisk anlegg2 Ved T = 30 ° C med en kapasitet På Q = 20 m3 / time langs en del av stålrør Med en lengde På L = 30 m. P-xylen har en tetthet på p = 858 kg / m3 og en viskositet på μ = 0,6 sP. Den absolutte ujevnheten for stål bør tas lik 50 mikron.

Innledende data: Q = 20 m3/ h; L=30 m; p = 858 kg / m3; μ = 0,6 sP; ε = 50 mikron; Δ = 0,01 MPa; Δ=1.188 m.

Oppgave: Bestem minste diameter på røret der trykkfallet i denne delen ikke vil overstige Δ = 0,01 MPa (Δ = 1,188 m Av P-xylenkolonnen).

Løsning: Strømningshastigheten v og diameteren til røret d er ukjent, så det er umulig å beregne Enten Reynolds-tallet Re Eller den relative grovheten ɛ / d. det er nødvendig å ta verdien av friksjonskoeffisienten λ og beregne den tilsvarende verdien d ved hjelp av energitapsligningen og kontinuitetsligningen. Deretter, basert på verdien av d, Vil Reynolds-tallet Re og den relative grovheten ɛ/d bli beregnet. Ved hjelp Av Moody-diagrammet vil en ny verdi av f bli oppnådd. Ved bruk av metoden for suksessive iterasjoner vil den ønskede verdien av diameteren d bli bestemt.

Bruk kontinuitetsligningsformen v=Q/F og strømningsområdet formel F=(π·d2)/4 forvandle darcy-Weisbach-ligningen som følger:

Neste uttrykker vi diameteren:

Nå uttrykker vi verdien Av Reynolds-tallet når det gjelder diameter d:

Vi vil utføre lignende handlinger med relativ grovhet:

For det første iterasjonstrinnet må verdien av friksjonskoeffisienten velges. Ta gjennomsnittlig verdi λ = 0.03. Deretter skal vi utføre en sekvensiell beregning av d, Re og ε/d:

D = 0.0238 * 5 √ (λ) = 0.0118 m

Re = 10120 / d = 857627

Ε / d = 0,00005 / d = 0,00424

Å Vite disse verdiene, utfører vi den inverse operasjonen og bestemmer fra Moody-diagrammet verdien av friksjonskoeffisienten, som vil være lik 0,017. Deretter finner vi igjen d, Re og ε / d, men for en ny verdi λ:

D = 0.0238 * 5 √ λ = 0.0105 m

Re = 10120 / d = 963809

Ε / d = 0,00005 / d = 0,00476

Å Ty igjen Til Humørsyk diagram, får vi en raffinert verdi av λ lik 0.0172. Den resulterende verdien er forskjellig fra den tidligere valgte med bare · 100 = 1,16%, derfor er det ikke behov for et nytt iterasjonstrinn, og verdiene som ble funnet tidligere er riktige. Det følger at rørets minste diameter er 0,0105 m.

Oppgave Nr.2. Velge den optimale økonomiske løsningen basert på de opprinnelige dataene

Tilstand: To rørledningsalternativer med forskjellige diametre ble foreslått for gjennomføring av den teknologiske prosessen. Alternativ en innebærer bruk av rør med større diameter, noe Som innebærer store investeringer På Sk1 = 200 000 rubler, men de årlige kostnadene vil være mindre og vil utgjøre Se1 = 30 000 rubler. For det andre alternativet ble mindre diameter rør valgt, noe som reduserer kapitalkostnadene Til Sk2 = 160 000 rubler, men øker kostnaden for årlig vedlikehold Til Ce2 = 36 000 rubler. Begge varianter er designet for n = 10 års drift.

Innledende data: Sk1 = 200 000 rubler; Se1 = 30 000 rubler; Sk2 = 160 000 rubler; Se2 = 35 000 rubler; n = 10 år.

Oppgave: Det er nødvendig å bestemme den mest økonomisk fordelaktige løsningen.

Løsning: Det Andre alternativet Er Selvsagt mer lønnsomt på grunn av lavere kapitalkostnader, men i det første tilfellet er det en fordel på grunn av lavere driftskostnader. La oss bruke formelen til å bestemme tilbakebetalingsperioden for ekstra kapitalkostnader på grunn av besparelser på vedlikehold:

Det følger at med en levetid på opptil 8 år vil den økonomiske fordelen være på siden av det andre alternativet på grunn av lavere kapitalkostnader, men de totale totale kostnadene for begge prosjektene vil være lik for 8 års drift, og det første alternativet vil være mer lønnsomt ytterligere.

Siden det er planlagt å drive rørledningen i 10 år, bør fordelen gis til det første alternativet.

Oppgave #3. Valg og beregning av optimal rørledningsdiameter

Tilstand: To teknologiske linjer blir utformet der en usynlig væske trekkes Med strømningshastigheter Q1 = 20 m3 / time og Q2 = 30 m3 / time. For å forenkle installasjon og vedlikehold av rørledninger ble det besluttet å bruke rør med samme diameter for begge linjene.

Kilde data: Q1 = 20 m3 / time; Q2 = 30 m3 / time.

Oppgave: Det er nødvendig å bestemme rørdiameteren d egnet for forholdene til problemet.

Avgjørelse: Siden det ikke er noen tilleggskrav til rørledningen, vil hovedkriteriet for overholdelse være evnen til å pumpe væske til de angitte kostnadene. La oss bruke tabelldataene for optimale hastigheter for usynlig væske i trykkrørledningen. Dette området vil være 1,5 – 3 m/s.

Det følger av dette at det er mulig å bestemme områdene med optimale diametre som svarer til verdiene for optimale hastigheter for forskjellige strømningshastigheter, og å etablere skjæringsområdet. Rørdiametre fra dette området vil åpenbart oppfylle kravene til anvendelighet for de ovennevnte strømningssaker.

Bestem rekkevidden av optimale diametre For saken Q1 = 20 m3 / h, ved hjelp av strømningsformelen, som uttrykker rørets diameter fra den:

Erstatt minimums – og maksimumsverdiene for optimal hastighet:

Det vil si rør med en diameter fra 49 til 69 mm er egnet for en linje med en strømningshastighet på 20 m3 / time.

Se Også: Beregning av rørdiameter for vannforsyning

Bestem rekkevidden av optimale diametre For saken Q2 = 30 m3 / h:

Totalt får vi det for det første tilfellet rekkevidden av optimale diametre er 49-69 mm, og for den andre – 59-84 mm. krysset mellom disse to områdene vil gi et sett med de ønskede verdiene. Vi får at rør med en diameter fra 59 til 69 mm kan brukes til to linjer.

Oppgave Nr.4. Bestem modusen for vannstrømmen i røret

Tilstand: En rørledning med en diameter på 0,2 m er gitt, gjennom hvilken en strøm av vann beveger seg med en strømningshastighet på 90 m3 / time. Vanntemperaturen er t = 20 ° C, hvor den dynamiske viskositeten er 1 · 10 -3 Pa · s, og tettheten er 998 kg / m3.

Innledende data: D = 0,2 m; Q = 90 m3 / time; μ = 1·10 -3; p = 998 kg / m3 .

Oppgave: Det er nødvendig å stille inn vannstrømningsmodus i røret.

Løsning: Strømningsregimet kan bestemmes av Verdien Av Reynolds-kriteriet (Re), for beregningen som det først er nødvendig å bestemme vannstrømmen i røret (v). Verdien v kan beregnes ut fra strømningsligningen for et sirkulært rør:

Ved å bruke den funnet verdien av strømningshastigheten beregner vi verdien Av Reynolds-kriteriet for Den:

Den kritiske verdien Av reynolds-kriteriet Reqr for tilfelle av sirkulære rør er 2300. Den oppnådde kriterieverdien er større enn den kritiske verdien (159680 > 2300), derfor er strømningsmodusen turbulent.

Oppgave Nr.5. Bestemmelse av Verdien Av reynolds-kriteriet

Tilstand: Vann strømmer langs et skråt trough som har en rektangulær profil med en bredde på w = 500 mm og en høyde på h = 300 mm, og når ikke a = 50 mm til den øvre kanten av troughen. Vannforbruket i Dette tilfellet Er Q = 200 m3 / time. Ved beregning bør vanntettheten tas lik p = 1000 kg / m3, og den dynamiske viskositeten μ = 1 * 10 -3 Pa * s.

Innledende data: B = 500 mm; h = 300 mm; l = 5000 mm; a = 50 mm; Q = 200 m3/time; p = 1000 kg/m3 ; μ = 1·10 -3 Pa·s.

Oppgave: Bestem verdien Av Reynolds-kriteriet.

Avgjørelse: Siden i dette tilfellet oppstår væskebevegelsen langs et rektangulært trough i stedet for et rundt rør, så for etterfølgende beregninger er det nødvendig å finne en ekvivalent diameter av kanalen. Generelt beregnes det med formelen:

Fj er tverrsnittsarealet av væskestrømmen;

Det er åpenbart at bredden på væskestrømmen faller sammen med bredden på kanalen w, mens høyden på væskestrømmen vil være lik h-a mm. I dette tilfellet får vi:

Nå blir det mulig å bestemme ekvivalent diameter av væskestrømmen:

Deretter bruker vi formelen for strømningshastigheten uttrykt i forhold til strømningshastigheten og dens tverrsnittsareal, og finner strømningshastigheten:

Ved å Bruke verdiene som er funnet tidligere, blir det mulig å bruke formelen for å beregne Reynolds-kriteriet:

Oppgave Nr.6. Beregning og bestemmelse av trykktapet i rørledningen

Tilstand: Vann pumpes gjennom en sirkulær rørledning, hvis konfigurasjon er vist på figuren, til sluttbrukeren. Vannforbruket Er Q = 7 m3 / time. Diameteren på røret er d = 50 mm, og den absolutte grovheten Δ = 0,2 mm. ved beregning bør vanntettheten tas lik p = 1000 kg / m3, og den dynamiske viskositeten μ = 1 · 10 -3 Pa · s.

Innledende data: Q = 7 m3/ h; D = 120 mm; Δ = 0,2 mm; p = 1000 kg/m3 ; μ = 1 * 10 -3 Pa * s.

Oppgave: Beregn mengden trykktap i rørledningen (Nop).

Løsning: Først finner vi strømningshastigheten i rørledningen, som vi vil bruke væskestrømningsformelen til:

Den funnet hastigheten gjør det mulig å bestemme verdien Av Reynolds-kriteriet for en gitt strømning:

Den totale mengden trykktap består av friksjonstap under væskebevegelse gjennom røret (Ht) og trykktap i lokale motstander (Nms).

Friksjonstap kan beregnes ved hjelp av følgende formel:

L er den totale lengden på rørledningen;

Finn verdien av hastighetshodet til strømmen:

For å bestemme verdien av friksjonskoeffisienten, er det nødvendig å velge riktig beregningsformel, som avhenger Av Verdien Av Reynolds-kriteriet. For å gjøre dette finner vi verdien av rørets relative grovhet i henhold til formelen:

E = Δ / d = 0,2 / 50 = 0,004

Deretter beregner vi to tilleggsverdier:

10 / e = 10/0, 004 = 2500

Den tidligere funnet verdien Av Reynolds-kriteriet faller innenfor intervallet 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

Nå blir det mulig å bestemme mengden trykktap på friksjon:

Totalt trykktap i lokale motstander består av trykktap i hver av de lokale motstandene, som i dette problemet er to svinger og en normal ventil. De kan beregnes ved hjelp av formelen:

Hvor ζ er koeffisienten for lokal motstand.

Siden det ikke er noen trykkkoeffisienter blant tabellverdiene for rør med en diameter på 50 mm, må vi derfor ty til metoden for omtrentlig beregning for å bestemme dem. Motstandskoeffisienten (ζ) for en normal ventil for et rør med en diameter på 40 mm er 4,9, og for et rør på 80 mm-4. Bare tenk at mellomverdiene mellom disse verdiene ligger på en rett linje, det vil si at deres endring er beskrevet med formelen ζ = a·d +b, hvor a og b er koeffisientene til ligningen av de rette linjene. La oss gjøre opp og løse et system av ligninger:

Den endelige ligningen er som følger:

I tilfelle av en motstandskoeffisient for en 90° albue av et rør med en diameter på 50 mm, er en slik omtrentlig beregning ikke nødvendig, siden diameteren på 50 mm tilsvarer en koeffisientverdi på 1,1.

Beregn de totale tapene i lokale motstander:

Dermed vil det totale trykktapet være:

Oppgave Nr.7. Bestemmelse av endringer i den hydrauliske motstanden til hele rørledningen

Tilstand: Under reparasjonsarbeidet til hovedrørledningen gjennom hvilket vann pumpes med en hastighet på v1 = 2 m / s, med en indre diameter på d1 = 0,5 m, viste det seg at en del av rør med en lengde På L = 25 m er gjenstand for utskifting. På grunn av mangel på et rør for å erstatte samme diameter, ble et rør med en indre diameter d2 = 0,45 m installert i stedet for den mislykkede delen. Den absolutte ruheten til et rør med en diameter på 0,5 m er Δ1 = 0,45 mm, og et rør med en diameter på 0,45 m er Δ2 = 0,2 mm. ved beregning bør vanntettheten tas lik p = 1000 kg / m3, og den dynamiske viskositeten μ = 1 · 10 -3 Pa · s.

Oppgave: Det er nødvendig å bestemme hvordan den hydrauliske motstanden til hele rørledningen vil endres.

Løsning: Siden resten av rørledningen ikke er endret, har verdien av dens hydrauliske motstand heller ikke endret seg etter reparasjon, så det vil være nok til å sammenligne de hydrauliske motstandene til den erstattede og erstattede rørseksjonen for å løse problemet.

Beregn den hydrauliske motstanden til rørseksjonen som er erstattet (H1). Siden det ikke er noen kilder til lokale motstander på det, vil det være nok å finne verdien av friksjonstap (Ht1):

Λ 1 er koeffisienten for hydraulisk motstand av den erstattede delen;

G er akselerasjonen av tyngdekraften.

For å finne λ må du først bestemme rørets relative grovhet (e1) og Reynolds-kriteriet (Re1):

La oss velge beregningsformelen for λ1:

560 / e1 = 560/0, 0009 = 622222

Siden Den funnet verdien Av Re1 > 560 / e1, bør λ1 bli funnet med følgende formel:

Nå blir det mulig å finne trykkfallet på den erstattede rørseksjonen:

Beregn den hydrauliske motstanden til rørseksjonen som erstattet den skadede (H2). I tillegg til friksjonstrykkfallet (Ht2), skaper seksjonen også et trykkfall på grunn av lokale motstander (Nmc2), som er en skarp innsnevring av rørledningen ved inngangen til den erstattede delen og en skarp ekspansjon ved utgangen fra den.

Først, la oss bestemme størrelsen på trykkfallet på friksjonen i den erstattede delen av røret. Siden diameteren er blitt mindre og strømningshastigheten har forblitt den samme, er det nødvendig å finne en ny verdi av strømningshastigheten v2. Den ønskede verdien kan bli funnet fra likestilling av utgifter beregnet for erstattet og erstattet nettsted:

Reynolds kriterium for vannstrøm i erstattet seksjon:

La Oss nå finne den relative grovheten for et rørsegment på 450 mm diameter og velg formelen for beregning av friksjonskoeffisienten:

560 / e2 = 560/0, 00044 = 1272727

Den resulterende re2-verdien ligger mellom 10 / e1 og 560 / e1 (22 727< 1 111 500 < 1 272 727), поэтому для расчета λ2 будет использоваться следующая формула:

Herfra blir det mulig å beregne mengden friksjonstap i den erstattede delen:

Trykktap i lokale motstander vil bestå av tap ved inngangen til den erstattede delen (en skarp innsnevring av kanalen) og ved utgangen fra den (en skarp utvidelse av kanalen). La oss finne forholdet mellom områdene av erstattet og det opprinnelige røret:

I henhold til tabellverdiene velger vi koeffisientene for lokal motstand: for en skarp innsnevring, zp = 0,1; for en skarp ekspansjon, zp = 0,04. Ved hjelp av disse dataene beregner vi de totale trykktapene i lokale motstander:

Det følger at det totale trykkfallet i den erstattede delen er lik:

Å Vite trykktapene i den erstattede og i den erstattede delen av rørene, bestemmer vi størrelsen på endringen i tap:

∆h = 0,317-0,194 = 0,123 m

Vi får det etter å ha erstattet rørledningsseksjonen, økte det totale trykktapet med 0,123 m.

Beregning og valg av rørledninger
Rørledninger for transport av ulike væsker er en integrert del av enheter og installasjoner der arbeidsprosesser knyttet til ulike anvendelsesområder utføres. Ved valg av rør og rørkonfigurasjon er kostnaden for både rørene selv og rørledningsarmaturene av stor betydning. Den endelige kostnaden ved å pumpe mediet gjennom rørledningen bestemmes i stor grad av rørets størrelse(diameter og lengde). Beregningen av disse verdiene utføres ved hjelp av spesialutviklede formler som er spesifikke for visse typer operasjoner

Vannstrømmen gjennom røret ved ønsket trykk

Hovedoppgaven med å beregne volumet av vannforbruk i et rør ved tverrsnittet (diameter) er å velge rør slik at vannstrømmen ikke er for stor, og trykket forblir godt. I dette tilfellet er det nødvendig å ta hensyn til:

• Diameter (innvendig seksjon DN),
• Trykktap i det beregnede området,
• Hydraulisk strømningshastighet,
• Maksimalt trykk,
• Effekten av svinger og nedleggelser i systemet,
• Materiale (egenskaper av rørledningen vegger) og lengde, etc..

Valget av rørdiameteren i henhold til vannstrømmen ved hjelp av bordet anses å være en enklere, men mindre nøyaktig metode enn måling og beregning av trykk, vannhastighet og andre parametere i rørledningen, laget lokalt.

Tabell standarddata og gjennomsnitt for hovedparametrene

For å bestemme den estimerte maksimale vannstrømmen gjennom røret, er det gitt et bord for de 9 vanligste diametrene ved forskjellige trykkindikatorer.

Gjennomsnittstrykket i de fleste stigerør ligger i området 1,5 – 2,5 atmosfærer. Den eksisterende avhengigheten av antall etasjer (spesielt merkbar i høyhus) reguleres ved å dele vannforsyningssystemet i flere segmenter. Vanninjeksjon ved hjelp av pumper påvirker også endringen i hastigheten på hydraulikkstrømmen. I tillegg, når det refereres til tabellene, tar beregningen av vannforbruk ikke bare hensyn til antall kraner, men også antall vannvarmere, bad, etc. kilde.

Endre egenskapene til kranens patency ved hjelp av vannstrømregulatorer, økonomer som Ligner På WaterSave (http://water-save.com /), er ikke registrert i tabellene, og som regel er ikke tatt hensyn til ved beregning av vannstrømmen på (på) rør.

Metoder for beregning av avhengigheter av vann utslipp og rørledning diameter

Ved hjelp av formlene nedenfor er det mulig å beregne vannstrømmen i røret, og for å bestemme avhengigheten av rørdiameteren på vannstrømmen.

I denne vannuttaks formelen:

• Under q er strømningshastigheten i l/s tatt,
• V-bestemmer hastigheten på hydraulikkstrømmen i m / s,
• D-indre tverrsnitt(diameter i cm).

Å Vite strømningshastigheten og d-tverrsnittene, er det mulig, ved hjelp av inverse beregninger, å angi hastigheten, eller å vite strømningshastigheten og hastigheten, for å bestemme diameteren. Hvis det er en ekstra kompressor (for eksempel i høyhus), er trykket skapt av det og hastigheten på hydraulikkstrømmen angitt i enhetspasset. Uten ytterligere injeksjon varierer strømningshastigheten oftest i området 0,8-1,5 m / sek.

For mer nøyaktige beregninger, ta hensyn til trykktapet ved Hjelp Av Darcys formel:

For å beregne må du i tillegg angi:

• Rørledningslengde (L),
• Tapskoeffisient, som avhenger av ruheten i rørveggene, turbulens, krumning og seksjoner med stengeventiler (λ),
• Viskositet av væsken (p).

Forholdet mellom rørledningsverdien D, den hydrauliske strømningshastigheten (V) og vannutløpet (q), med tanke på hellingsvinkelen (i), kan uttrykkes i et bord der to kjente verdier er forbundet med en rett linje, og verdien av ønsket verdi vil være synlig ved krysset mellom skalaen og den rette linjen.

For teknisk begrunnelse er også grafer av avhengigheten av drifts-og kapitalkostnader konstruert med bestemmelse Av den optimale verdien Av D, som er satt ved krysset mellom kurvene for drifts-og kapitalkostnader.

Beregningen av vannstrømmen gjennom røret, tar hensyn til trykkfallet, kan utføres ved hjelp av online kalkulatorer (for eksempel: http://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda.html). for hydraulisk beregning, som i formelen, er det nødvendig å ta hensyn til tapskoeffisienten, noe som innebærer valg av:

1. Metoder for beregning av motstand,
2. Materiale og type rørledningssystemer (stål, støpejern, asbestsement, armert betong, plast), der det tas hensyn til at plastflater for eksempel er mindre grove enn stål og ikke er utsatt for korrosjon,
3. Innvendige diametre,
4. Seksjonslengder,
5. Trykkfall per meter rørledning.

Noen kalkulatorer tar hensyn til ytterligere egenskaper ved rørledningssystemer, for eksempel:

• Ny eller ikke ny med bituminøs belegg eller uten innvendig beskyttende belegg,
• Med utvendig plast-eller polymer-sementbelegg,
• Med et eksternt sement-sandbelegg påført ved forskjellige metoder, etc.

Vannstrømmen gjennom røret ved et gitt trykk-beregningstabell
Bestemmelse av avhengigheten av strømningshastigheten av vannvolum, rørdiameter, trykk og strømningshastighet på 3 måter: bruk av bord, formler eller beregninger med en online kalkulator.