اعتماد معدل تدفق المياه على الضغط والقطر. معدل نقل الأنابيب: بسيط حول المجمع

يهدف الحساب الهيدروليكي في تطوير مشروع خط الأنابيب إلى تحديد قطر الأنبوب وانخفاض ضغط تدفق الناقل. يتم إجراء هذا النوع من الحساب مع مراعاة خصائص المواد الإنشائية المستخدمة في تصنيع الخط ونوع وعدد العناصر التي يتكون منها نظام خطوط الأنابيب (المقاطع المستقيمة ، والوصلات ، والانتقالات ، والانحناءات ، وما إلى ذلك) ، الإنتاجية والفيزيائية والكيميائية لبيئة العمل.

أظهرت سنوات عديدة من الخبرة العملية في تشغيل أنظمة خطوط الأنابيب أن الأنابيب ذات المقطع العرضي الدائري لها مزايا معينة على خطوط الأنابيب ذات المقطع العرضي لأي شكل هندسي آخر:

• الحد الأدنى لنسبة المحيط إلى منطقة المقطع العرضي ، أي مع قدرة متساوية على ضمان استهلاك الناقل ، ستكون تكلفة المواد العازلة والحماية في تصنيع الأنابيب ذات المقطع العرضي على شكل دائرة ضئيلة ؛
• يعتبر المقطع العرضي الدائري أكثر فائدة لتحريك وسيط سائل أو غازي من وجهة نظر الديناميكا المائية ؛ يتم تحقيق الحد الأدنى من الاحتكاك للناقل ضد جدران الأنابيب ؛
• شكل القسم على شكل دائرة مقاوم إلى أقصى حد لتأثيرات الضغوط الخارجية والداخلية ؛
• عملية صنع الأنابيب المستديرة بسيطة نسبيًا وبأسعار معقولة.

يتم اختيار الأنابيب حسب القطر والمواد على أساس متطلبات التصميم المحددة لعملية تكنولوجية محددة. في الوقت الحاضر ، عناصر خطوط الأنابيب موحدة وموحدة من حيث القطر. المعلمة المحددة عند اختيار قطر الأنبوب هي ضغط العمل المسموح به حيث سيتم تشغيل خط الأنابيب هذا.

المعلمات الرئيسية التي تميز خط الأنابيب هي:

• القطر المشروط (الاسمي) - D N ؛
• الضغط الاسمي - P N ؛
• ضغط التشغيل (الزائد) المسموح به ؛
• مواد خطوط الأنابيب ، التمدد الخطي ، التمدد الخطي الحراري ؛
• الخصائص الفيزيائية والكيميائية لبيئة العمل ؛
• مجموعة كاملة من نظام خطوط الأنابيب (الانحناءات ، الوصلات ، عناصر تعويض التمدد ، إلخ) ؛
• المواد العازلة لخطوط الأنابيب.

القطر الاسمي (الممر) لخط الأنابيب (D N)هي قيمة مشروطة بدون أبعاد تميز إنتاجية الأنبوب ، مساوية تقريبًا لقطرها الداخلي. تؤخذ هذه المعلمة في الاعتبار عند ضبط منتجات خطوط الأنابيب ذات الصلة (الأنابيب ، والانحناءات ، والتجهيزات ، وما إلى ذلك).

يمكن أن يكون للقطر الاسمي قيم من 3 إلى 4000 ويشار إليه بـ: DN 80.

الممر الاسمي ، من خلال التعريف العددي ، يتوافق تقريبًا مع القطر الحقيقي لأقسام معينة من خط الأنابيب. يتم اختياره عدديًا بحيث يزداد إنتاجية الأنبوب بنسبة 60-100٪ عند الانتقال من الحجم الاسمي السابق إلى الحجم الذي يليه ، ويتم اختيار القطر الاسمي وفقًا لقيمة القطر الداخلي لخط الأنابيب. هذه هي القيمة الأقرب إلى القطر الفعلي للأنبوب نفسه.

الضغط الاسمي (PN)هي كمية بلا أبعاد تميز الضغط الأقصى لوسط العمل في أنبوب بقطر معين ، حيث يمكن تشغيل خط الأنابيب على المدى الطويل عند درجة حرارة 20 درجة مئوية.

تم إنشاء تصنيفات الضغط بناءً على الممارسة طويلة المدى والخبرة التشغيلية: من 1 إلى 6300.

يتم تحديد الضغط الاسمي لخط أنابيب بخصائص محددة من خلال الضغط الأقرب إلى الضغط الفعلي الناتج فيه. في الوقت نفسه ، يجب أن تتوافق جميع تجهيزات خطوط الأنابيب لهذا الخط مع نفس الضغط. يتم حساب سماكة جدار الأنبوب مع مراعاة قيمة الضغط الاسمي.

المبادئ الأساسية للحساب الهيدروليكي

يحدد وسيط العمل (السائل ، الغاز ، البخار) المنقول بواسطة خط الأنابيب المتوقع ، بسبب خصائصه الفيزيائية والكيميائية الخاصة ، طبيعة تدفق الوسيط في خط الأنابيب هذا. أحد المؤشرات الرئيسية التي تميز وسط العمل هو اللزوجة الديناميكية ، التي تتميز بمعامل اللزوجة الديناميكية - μ.

أجرى المهندس الفيزيائي أوزبورن رينولدز (أيرلندا) ، الذي درس تدفق الوسائط المختلفة ، سلسلة من الاختبارات في عام 1880 ، استمدت نتيجتها مفهوم معيار رينولدز (Re) - كمية بلا أبعاد تصف طبيعة تدفق السائل في الأنبوب. يتم حساب هذا المعيار وفقًا للصيغة:

يعطي معيار رينولدز (Re) فكرة عن نسبة قوى القصور الذاتي إلى قوى الاحتكاك اللزج في تدفق السوائل. تميز قيمة المعيار التغيير في نسبة القوى المشار إليها ، والتي بدورها تؤثر على طبيعة تدفق الناقل في خط الأنابيب. من المعتاد التمييز بين الأنماط التالية لتدفق الناقل السائل في الأنبوب ، اعتمادًا على قيمة هذا المعيار:

• التدفق الصفحي (إعادة<2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
• الوضع العابر (2300
• التدفق المضطرب (Re> 4000) هو وضع مستقر يتغير فيه اتجاهه وسرعته عند كل نقطة منفصلة من التدفق ، مما يؤدي في النهاية إلى معادلة سرعة التدفق على طول حجم الأنبوب.

يعتمد معيار رينولدز على الرأس الذي تضخ به المضخة السائل ، ولزوجة الحامل عند درجة حرارة التشغيل والأبعاد الهندسية للأنبوب المستخدم (د ، الطول). هذا المعيار هو معلمة تشابه لتدفق السوائل ، لذلك ، باستخدامه ، من الممكن محاكاة عملية تقنية حقيقية على نطاق صغير ، وهو مناسب للاختبار والتجارب.

عند إجراء العمليات الحسابية والحسابات بواسطة المعادلات ، يمكن أخذ بعض الكميات غير المعروفة المحددة من مصادر مرجعية خاصة. طور الأستاذ ، دكتور في العلوم التقنية F. A. Shevelev عددًا من الجداول لحساب إنتاجية الأنبوب بدقة. تتضمن الجداول قيم المعلمات التي تميز كل من خط الأنابيب نفسه (الأبعاد والمواد) وعلاقتها بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للناقل. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الأدبيات على جدول للقيم التقريبية لسرعات تدفق السائل والبخار والغاز في أنبوب من أقسام مختلفة.

اختيار القطر الأمثل لخط الأنابيب

يعد تحديد القطر الأمثل لخط الأنابيب مشكلة إنتاج معقدة ، يعتمد حلها على مجموعة من الظروف المترابطة المختلفة (التقنية والاقتصادية ، وخصائص وسيط العمل ومواد خط الأنابيب ، والمعايير التكنولوجية ، وما إلى ذلك). على سبيل المثال ، تؤدي الزيادة في سرعة التدفق الذي يتم ضخه إلى انخفاض في قطر الأنبوب ، مما يضمن معدل تدفق الناقل المحدد في ظروف العملية ، مما يؤدي إلى انخفاض في تكاليف المواد ، وانخفاض في التكلفة لتركيب وإصلاح خط الأنابيب ، إلخ. من ناحية أخرى ، تؤدي الزيادة في معدل التدفق إلى فقدان الرأس ، الأمر الذي يتطلب تكاليف طاقة ومالية إضافية لضخ حجم معين من الناقل.

يتم حساب قيمة القطر الأمثل لخط الأنابيب وفقًا لمعادلة استمرارية التدفق المحول ، مع مراعاة معدل تدفق الناقل المحدد:

في الحساب الهيدروليكي ، غالبًا ما يتم تحديد معدل تدفق السائل الذي يتم ضخه وفقًا لظروف المشكلة. يتم تحديد قيمة معدل تدفق الوسيط الذي يتم ضخه بناءً على خصائص الوسيط المحدد والبيانات المرجعية المقابلة (انظر الجدول).

معادلة استمرارية التدفق المحولة لحساب قطر العمل للأنبوب لها الشكل:

حساب انخفاض الرأس والمقاومة الهيدروليكية

تشمل الخسائر الإجمالية في رأس السائل الخسائر الناتجة عن التغلب على جميع العوائق بواسطة التدفق: وجود مضخات ، شفاطات ، صمامات ، أكواع ، انحناءات ، اختلافات في المستوى عندما يتدفق التدفق عبر خط أنابيب يقع بزاوية ، إلخ. يتم أخذ خسائر المقاومة المحلية بسبب خصائص المواد المستخدمة في الاعتبار.

عامل مهم آخر يؤثر على فقدان الرأس هو احتكاك التيار المتحرك ضد جدران خط الأنابيب ، والذي يتميز بمعامل المقاومة الهيدروليكية.

تعتمد قيمة معامل المقاومة الهيدروليكية على نظام التدفق وخشونة مادة جدار خط الأنابيب. يُفهم الخشونة على أنها عيوب ومخالفات في السطح الداخلي للأنبوب. يمكن أن تكون مطلقة أو نسبية. تختلف الخشونة في الشكل وغير متساوية فوق مساحة سطح الأنبوب. لذلك ، تستخدم الحسابات مفهوم الخشونة المتوسطة مع عامل التصحيح (k1). تعتمد هذه الخاصية لخط أنابيب معين على المادة ومدة تشغيله ووجود عيوب تآكل مختلفة وأسباب أخرى. القيم التي نوقشت أعلاه هي للإشارة فقط.

يتم تحديد العلاقة الكمية بين معامل الاحتكاك ورقم رينولدز والخشونة بواسطة مخطط مودي.

لحساب معامل الاحتكاك للتدفق المضطرب ، تُستخدم أيضًا معادلة Colebrook-White ، والتي يمكن من خلالها تصور التبعيات الرسومية التي يتم من خلالها تحديد معامل الاحتكاك:

تستخدم الحسابات معادلات أخرى للحساب التقريبي لخسائر رأس الاحتكاك. واحدة من أكثرها ملاءمة وغالبًا ما تستخدم في هذه الحالة هي صيغة Darcy-Weisbach. تعتبر خسائر رأس الاحتكاك دالة على سرعة السائل من مقاومة الأنبوب إلى حركة السوائل ، والتي يتم التعبير عنها من خلال قيمة خشونة سطح جدار الأنبوب:

يتم حساب فقدان الضغط الناتج عن احتكاك الماء باستخدام صيغة Hazen-Williams:

حساب خسائر الضغط

ضغط العمل في خط الأنابيب هو الضغط الزائد الأكبر ، حيث يتم توفير الوضع المحدد للعملية التكنولوجية. قيم الضغط الأدنى والأقصى ، بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية لوسط العمل ، هي المعلمات المحددة عند حساب المسافة بين المضخات التي تضخ الوسيط والقدرة الإنتاجية.

يتم حساب الخسائر بسبب انخفاض الضغط في خط الأنابيب وفقًا للمعادلة:

أمثلة على مشاكل الحساب الهيدروليكي لخط أنابيب مع حلول

المشكلة 1

يتم ضخ الماء في الجهاز بضغط 2.2 بار عبر خط أنابيب أفقي بقطر فعال يبلغ 24 ملم من مخزن مفتوح. المسافة إلى الجهاز 32 م ، ومعدل التدفق 80 م 3 / ساعة. الرأس الكلي 20 م ، معامل الاحتكاك المفترض 0.028.

احسب فقدان رأس السائل للمقاومة المحلية في خط الأنابيب هذا.

البيانات الأولية:

الاستهلاك Q = 80 م 3 / ساعة = 80 1/3600 = 0.022 م 3 / ث ؛

القطر الفعال د = 24 مم ؛

طول الأنبوب لتر = 32 م ؛

معامل الاحتكاك λ = 0.028 ؛

الضغط في الجهاز P = 2.2 بار = 2.2 · 10 5 باسكال ؛

إجمالي الرأس Н = 20 م.

حل المشكلة:

يتم حساب معدل تدفق حركة المياه في خط الأنابيب باستخدام المعادلة المعدلة:

ث = (4 س) / (π د 2) = ((4 0.022) / (3.14 2)) = 48.66 م / ث

يتم تحديد الفقد الاحتكاكي لضغط السائل في خط الأنابيب بالمعادلة:

H Т = (λ · l) / (d ·) = (0.028 · 32) / (0.024 · 2) / (2 · 9.81) = 0.31 م

يتم حساب إجمالي خسارة رأس الناقل وفقًا للمعادلة وهي:

h p = H - [(p 2 -p 1) / (ρ · g)] - H g = 20 - [(2.2-1) · 10 5) / (1000 · 9.81)] - 0 = 7.76 م

يتم تحديد خسارة الرأس على المقاومة المحلية على أنها الفرق:

7.76 - 0.31 = 7.45 م

إجابة: فقدان ضغط الماء على المقاومات المحلية 7.45 م.

المهمة 2

يتم نقل المياه عبر خط أنابيب أفقي بواسطة مضخة طرد مركزي. يتحرك التدفق في الأنبوب بسرعة 2.0 م / ث. إجمالي الرأس 8 م.

أوجد الحد الأدنى لطول خط الأنابيب المستقيم مع وجود صمام واحد في المنتصف. يتم سحب المياه من مخزن مفتوح. من الأنبوب ، يصب الماء بالجاذبية في وعاء آخر. يبلغ قطر العمل لخط الأنابيب 0.1 متر ، ويُفترض أن تكون الخشونة النسبية 4 · 10 -5.

البيانات الأولية:

معدل تدفق السائل W = 2.0 م / ث ؛

قطر الأنبوب د = 100 مم ؛

إجمالي الرأس Н = 8 م ؛

الخشونة النسبية 4 · 10 -5.

حل المشكلة:

وفقًا للبيانات المرجعية في أنبوب يبلغ قطره 0.1 متر ، فإن معاملات المقاومة المحلية للصمام والمخرج من الأنبوب هي 4.1 و 1 على التوالي.

يتم تحديد قيمة رأس السرعة من خلال النسبة:

ث 2 / (2 جم) = 2.0 2 / (2 9.81) = 0.204 م

سيكون فقدان ضغط الماء على المقاومة المحلية:

∑ζ MS · = (4.1 + 1) · 0.204 = 1.04 م

يتم حساب إجمالي خسائر رأس الحامل لمقاومة الاحتكاك والمقاومة المحلية وفقًا لمعادلة الرأس الكلي للمضخة (الارتفاع الهندسي Hg وفقًا لظروف المشكلة هو 0):

ع p = H - (p 2 -p 1) / (g) - = 8 - ((1-1) 10 5) / (1000 9.81) - 0 = 8 م

ستكون خسارة الاحتكاك الناتجة عن الناقل:

8-1.04 = 6.96 م

دعونا نحسب قيمة رقم رينولدز لظروف التدفق المعطاة (تعتبر اللزوجة الديناميكية للماء 1 · 10 -3 باسكال ، كثافة الماء 1000 كجم / م 3):

Re = (w d ρ) / μ = (2.0 0.1 1000) / (1 10 -3) = 200000

وفقًا للقيمة المحسوبة لـ Re ، علاوة على ذلك ، 2320

λ = 0.316 / Re 0.25 = 0.316 / 200000 0.25 = 0.015

دعنا نحول المعادلة ونجد الطول المطلوب لخط الأنابيب من صيغة الحساب لخسارة رأس الاحتكاك:

l = (H about d) / (λ) = (6.96 0.1) / (0.016 0.204) = 213.235 م

إجابة: طول خط الأنابيب المطلوب 213.235 م.

مشكلة 3

في الإنتاج ، يتم نقل الماء عند درجة حرارة تشغيل 40 درجة مئوية مع معدل تدفق إنتاج Q = 18 م 3 / ساعة. طول خط الأنابيب المستقيم l = 26 م ، المادة - فولاذ. الخشونة المطلقة (ε) تؤخذ للصلب حسب المصادر المرجعية وتبلغ 50 ميكرون. ماذا سيكون قطر الأنبوب الفولاذي إذا كان انخفاض الضغط في هذا القسم لا يتجاوز Δp = 0.01 ميجا باسكال (ΔH = 1.2 متر للمياه)؟ يُفترض أن معامل الاحتكاك يساوي 0.026.

البيانات الأولية:

الاستهلاك Q = 18 م 3 / ساعة = 0.005 م 3 / ث ؛

طول خط الأنابيب l = 26 م ؛

للمياه ρ = 1000 كجم / م 3 ، μ = 653.3 · 10 -6 باسكال ث (عند T = 40 درجة مئوية) ؛

خشونة الأنبوب الفولاذي ε = 50 ميكرون ؛

معامل الاحتكاك λ = 0.026 ؛

Δp = 0.01 ميجا باسكال ؛

حل المشكلة:

باستخدام صيغة معادلة الاستمرارية W = Q / F ومعادلة منطقة التدفق F = (π · d²) / 4 ، نقوم بتحويل تعبير Darcy-Weisbach:

∆H = λ · l / d · W² / (2 · g) = λ · l / d · Q² / (2 · g · F²) = λ · [(l · Q²) / (2 · d · g · [ (π · d²) / 4] ²)] = (8 · l · Q²) / (g · π²) · λ / d 5 = (8 · 26 · 0.005²) / (9.81 · 3.14²) · Λ / د 5 = 5.376 · 10 -5 · / يوم 5

دعونا نعبر عن القطر:

د 5 = (5.376 · 10 -5 · λ) / H = (5.376 · 10 -5 · 0.026) / 1.2 = 1.16 · 10 -6

د = 5 1.16 ؛ 10 -6 = 0.065 م.

إجابة: القطر الأمثل لخط الأنابيب هو 0.065 م.

المشكلة 4

يتم تصميم خطين لنقل السوائل غير اللزجة بسعة تقديرية Q 1 = 18 م 3 / ساعة و Q 2 = 34 م 3 / ساعة. يجب أن تكون الأنابيب لكلا خطي الأنابيب من نفس القطر.

تحديد قطر الأنبوب الفعال د ، المناسب لظروف هذه المهمة.

البيانات الأولية:

س 1 = 18 م 3 / ساعة.

س 2 = 34 م 3 / ساعة.

حل المشكلة:

دعونا نحدد النطاق المحتمل للأقطار المثلى لخطوط الأنابيب المصممة باستخدام الشكل المحول لمعادلة التدفق:

د = √ (4 س) / (π ث)

نجد قيم معدل التدفق الأمثل من البيانات الجدولية المرجعية. بالنسبة للسائل غير السائل ، ستكون معدلات التدفق 1.5 - 3.0 م / ث.

بالنسبة لخط الأنابيب الأول بمعدل تدفق Q 1 = 18 م 3 / ساعة ، فإن الأقطار الممكنة هي:

د 1 دقيقة = √ (4 18) / (3600 3.14 1.5) = 0.065 م

د 1 ماكس = √ (4 18) / (3600 3.14 3.0) = 0.046 م

بالنسبة لخط الأنابيب الذي يبلغ معدل تدفقه 18 م 3 / ساعة ، فإن الأنابيب ذات القطر المقطعي من 0.046 إلى 0.065 م مناسبة.

وبالمثل ، سنحدد القيم المحتملة للقطر الأمثل لخط الأنابيب الثاني بمعدل تدفق Q 2 = 34 م 3 / ساعة:

د 2 دقيقة = √ (344) / (3600 3.14 1.5) = 0.090 م

د 2 ماكس = √ (344) / (3600 3.14 3) = 0.063 م

بالنسبة لخط أنابيب بمعدل تدفق 34 م 3 / ساعة ، يمكن أن تكون الأقطار المثلى الممكنة من 0.063 إلى 0.090 م.

يتراوح تقاطع القطرين المثاليين من 0.063 م إلى 0.065 م.

إجابة: بالنسبة لخطي أنابيب ، فإن الأنابيب التي يبلغ قطرها من 0.063 إلى 0.065 متر مناسبة.

المشكلة 5

في خط أنابيب يبلغ قطره 0.15 مترًا عند درجة حرارة T = 40 درجة مئوية ، يتحرك تدفق المياه بسعة 100 متر مكعب / ساعة. تحديد طريقة تدفق تدفق المياه في الأنبوب.

منح:

قطر الأنبوب د = 0.25 م ؛

معدل التدفق Q = 100 م 3 / ساعة ؛

μ = 653.3 · 10 -6 Pa · s (وفقًا للجدول عند T = 40 درجة مئوية) ؛

ρ = 992.2 كجم / م 3 (حسب الجدول عند T = 40 درجة مئوية).

حل المشكلة:

يتم تحديد نظام تدفق تدفق الناقل من خلال قيمة رقم رينولدز (Re). لحساب Re ، نحدد سرعة تدفق السائل في الأنبوب (W) باستخدام معادلة التدفق:

W = Q · 4 / (π · d²) = · = 0.57 م / ث

يتم تحديد قيمة رقم رينولدز بالصيغة:

Re = (ρ W د) / μ = (992.2 0.57 0.25) / (653.3 10 -6) = 216422

القيمة الحرجة للمعيار Re cr وفقًا للبيانات المرجعية تساوي 4000. القيمة التي تم الحصول عليها لـ Re أكبر من القيمة الحرجة المحددة ، والتي تشير إلى الطبيعة المضطربة لتدفق المائع في ظل الظروف المحددة.

إجابة: نظام تدفق المياه مضطرب.

حساب خسائر ضغط المياه في خط الأنابيبإنه بسيط للغاية ، ثم سننظر بالتفصيل في خيارات الحساب.

للحساب الهيدروليكي لخط الأنابيب ، يمكنك استخدام آلة حاسبة لحساب خط الأنابيب الهيدروليكية.

هل كنت محظوظًا بما يكفي لحفر بئر بجوار منزلك مباشرةً؟ رائع! الآن سوف تكون قادرًا على تزويد نفسك ومنزلك أو كوخك الصيفي بالمياه النظيفة ، والتي لن تعتمد على إمدادات المياه المركزية. وهذا يعني عدم وجود إغلاق موسمي للمياه وتشغيل الدلاء والأحواض. كل ما تحتاجه هو تركيب المضخة وانتهى الأمر! في هذه المقالة سوف نساعدك احسب فقدان ضغط الماء في خط الأنابيب، وبواسطة هذه البيانات ، يمكنك شراء مضخة بأمان والاستمتاع ، أخيرًا ، بالمياه من البئر.

من دروس الفيزياء المدرسية ، من الواضح أن المياه المتدفقة عبر الأنابيب ، على أي حال ، تواجه مقاومة. يعتمد حجم هذه المقاومة على معدل التدفق وقطر الأنبوب ونعومة سطحه الداخلي. كلما قلت المقاومة ، انخفض معدل التدفق وزاد قطر الأنبوب ونعومته. نعومة الأنبوبيعتمد على المادة التي صنعت منها. أنابيب البوليمر أنعم من أنابيب الصلب، كما أنها لا تصدأ ، وهو أمر مهم ، أرخص من المواد الأخرى ، في حين أنها ليست أقل جودة. سيقاوم الماء الحركة حتى في الأنبوب الأفقي تمامًا. ومع ذلك ، فكلما زاد طول الأنبوب نفسه ، قل فقدان الرأس. حسنًا ، دعنا ننتقل إلى الحساب.

فقدان الرأس في أقسام الأنابيب المستقيمة.

لحساب فقد ضغط الماء في أقسام الأنابيب المستقيمة ، يستخدم جدولًا جاهزًا أدناه. القيم الواردة في هذا الجدول للأنابيب المصنوعة من البولي بروبلين والبولي إيثيلين وكلمات أخرى تبدأ بـ "بولي" (بوليمرات). إذا كنت ستقوم بتركيب أنابيب فولاذية ، فأنت بحاجة إلى مضاعفة القيم الواردة في الجدول بمعامل 1.5.

تم تقديم بيانات عن 100 متر من خط الأنابيب ، يشار إلى الخسائر بالأمتار من عمود الماء.

استهلاك			قطر الأنبوب الداخلي ، مم

كيفية استخدام الجدول: على سبيل المثال ، في مصدر مياه أفقي بقطر أنبوب يبلغ 50 مم ومعدل تدفق 7 م 3 / ساعة ، ستكون الخسارة 2.1 متر من عمود الماء لأنبوب بوليمر و 3.15 (2.1 * 1.5) للصلب يضخ. كما ترى ، كل شيء بسيط جدًا ومباشر.

فقدان الضغط على المقاومات المحلية.

لسوء الحظ ، الأنابيب مستقيمة تمامًا فقط في قصة خيالية. في الحياة الواقعية ، هناك دائمًا العديد من الانحناءات والمخمدات والصمامات ، والتي لا يمكن تجاهلها عند حساب فقد ضغط الماء في خط الأنابيب. يوضح الجدول قيم خسائر الرأس في المقاومة المحلية الأكثر شيوعًا: 90 درجة كوع ، كوع دائري وصمام.

يشار إلى الخسائر بالسنتيمتر من عمود الماء لكل وحدة مقاومة محلية.

سرعة التدفق ، م / ث	90 درجة الكوع	الركبة المدورة	صمام

لتحديد v - معدل المد و الجزرمن الضروري Q - معدل تدفق المياه (م 3 / ث) مقسومًا على S - مساحة المقطع العرضي (بالمتر 2).

أولئك. بقطر ماسورة يبلغ 50 مم (π * R 2 = 3.14 * (50/2) 2 = 1962.5 مم 2 ؛ S = 1962.5 / 1،000،000 = 0.0019625 م 2) ومعدل تدفق ماء 7 م 3 / ساعة (س = 7/3600 = 0.00194 م 3 / ث) معدل التدفق
الخامس = Q / S = 0.00194 / 0.0019625 = 0.989 م / ث

كما ترى من البيانات أعلاه ، فقدان الرأس على المقاومات المحليةتافهة جدا. لا تزال الخسائر الرئيسية تحدث في أقسام الأنابيب الأفقية ، لذلك لتقليلها ، يجب أن تفكر بعناية في اختيار مادة الأنابيب وقطرها. تذكر أنه لتقليل الخسائر ، يجب عليك اختيار أنابيب مصنوعة من البوليمرات بأقصى قطر ونعومة للسطح الداخلي للأنبوب نفسه.

تستهلك الشركات ، وكذلك في الشقق والمنازل بشكل عام ، كمية كبيرة من المياه. الأعداد ضخمة ، لكن هل يمكنهم قول أي شيء أكثر من مجرد حساب معين؟ نعم يستطيعون. وبالتحديد ، يمكن أن يساعد معدل تدفق المياه في حساب قطر الأنبوب. هذه معايير غير مرتبطة على ما يبدو ، ولكن في الواقع العلاقة واضحة.

بعد كل شيء ، يعتمد إنتاجية نظام إمدادات المياه على العديد من العوامل. مكان مهم في هذه القائمة هو قطر الأنابيب فقط ، وكذلك الضغط في النظام. دعونا نلقي نظرة أعمق على هذه المسألة.

العوامل المؤثرة على نفاذية الماء عبر الأنبوب

يعتمد معدل تدفق الماء عبر أنبوب دائري به فتحة على حجم هذا الثقب. وبالتالي ، كلما زاد حجمها ، زاد عدد المياه التي تمر عبر الأنبوب في فترة زمنية معينة. ومع ذلك ، لا تنس الضغط. بعد كل شيء ، يمكنك إعطاء مثال. عمود متر يدفع الماء عبر ثقب بالسنتيمتر أقل بكثير لكل وحدة زمنية من عمود بارتفاع عدة عشرات من الأمتار. إنه واضح. لذلك ، سيصل استهلاك المياه إلى الحد الأقصى عند الحد الأقصى للقسم الداخلي للمنتج ، وكذلك عند الضغط الأقصى.

حساب القطر

إذا كنت بحاجة إلى الحصول على معدل تدفق معين للمياه عند مخرج نظام إمداد المياه ، فلا يمكنك الاستغناء عن حساب قطر الأنبوب. بعد كل شيء ، هذا المؤشر ، إلى جانب المؤشرات الأخرى ، له تأثير على مؤشر الإنتاجية.

بالطبع ، هناك جداول خاصة موجودة على الويب وفي الأدبيات المتخصصة تسمح لك بتجاوز الحسابات ، مع التركيز على معايير معينة. ومع ذلك ، لا ينبغي للمرء أن يتوقع دقة عالية من هذه البيانات ، فسيظل الخطأ موجودًا ، حتى لو تم أخذ جميع العوامل في الاعتبار. لذلك ، فإن أفضل طريقة للحصول على نتائج دقيقة هي حساب نفسك.

للقيام بذلك ، تحتاج إلى البيانات التالية:

• استهلاك المياه.
• خسارة الرأس من نقطة البداية إلى نقطة الاستهلاك.

ليس من الضروري حساب استهلاك المياه - يوجد معيار رقمي. يمكنك أخذ البيانات الموجودة على الخلاط ، والتي تشير إلى استهلاك حوالي 0.25 لترًا في الثانية. يمكن استخدام هذا الرقم لإجراء العمليات الحسابية.

معلمة مهمة للحصول على بيانات دقيقة هي فقدان الرأس في الموقع. كما تعلم ، فإن ضغط الرأس في رافعات إمداد المياه القياسية يتراوح من 1 إلى 0.6 ضغط جوي. متوسط ​​المؤشر هو 1.5-3 أجهزة الصراف الآلي. تعتمد المعلمة على عدد الطوابق في المنزل. لكن هذا لا يعني أنه كلما ارتفع المنزل ، زاد الضغط في النظام. في المباني الشاهقة جدًا (أكثر من 16 طابقًا) ، يُستخدم تقسيم الأرضية أحيانًا لتطبيع الضغط.

فيما يتعلق بفقدان الرأس ، يمكن حساب هذا الرقم باستخدام مقاييس الضغط عند نقطة البداية وقبل نقطة الاستهلاك.

ومع ذلك ، إذا لم تكن المعرفة والصبر لحساب الذات كافيين ، فيمكنك استخدام البيانات المجدولة. وعلى الرغم من وجود أخطاء معينة بها ، إلا أن البيانات ستكون دقيقة بما يكفي لظروف معينة. وبعد ذلك ، وفقًا لمعدل تدفق المياه ، سيكون من السهل جدًا والسريع الحصول على قطر الأنبوب. هذا يعني أنه سيتم حساب نظام إمداد المياه بشكل صحيح ، مما سيسمح لك بالحصول على مثل هذه الكمية من السائل الذي يلبي احتياجاتك.

من أجل تركيب هيكل إمدادات المياه بشكل صحيح ، وبدء تطوير النظام وتخطيطه ، من الضروري حساب تدفق المياه عبر الأنبوب.

تعتمد المعلمات الرئيسية لإمدادات المياه المنزلية على البيانات التي تم الحصول عليها.

في هذه المقالة ، سيتمكن القراء من التعرف على التقنيات الأساسية التي ستساعدهم بشكل مستقل في حساب نظام السباكة الخاص بهم.

الغرض من حساب قطر خط الأنابيب حسب معدل التدفق: تحديد القطر والمقطع العرضي لخط الأنابيب بناءً على بيانات معدل التدفق ومعدل الحركة الطولية للمياه.

من الصعب إجراء مثل هذا الحساب. هناك الكثير من نقاط البيانات الفنية والاقتصادية التي يجب مراعاتها. هذه المعلمات مترابطة. يعتمد قطر خط الأنابيب على نوع السائل الذي سيتم ضخه من خلاله.

إذا قمت بزيادة معدل التدفق ، يمكنك تقليل قطر الأنبوب. سوف ينخفض ​​استهلاك المواد تلقائيًا. سيكون تركيب مثل هذا النظام أسهل بكثير ، وستنخفض تكلفة العمل.

ومع ذلك ، فإن الزيادة في التدفق ستؤدي إلى خسائر في الرأس تتطلب طاقة إضافية ليتم ضخها. إذا قمت بتقليله كثيرًا ، فقد تظهر عواقب غير مرغوب فيها.

عند تصميم خط أنابيب ، في معظم الحالات ، يتم تحديد كمية تدفق المياه على الفور. تبقى كميتان غير معروفين:

• قطر دائرة الانبوب؛
• معدل المد و الجزر.

من الصعب جدًا إجراء حساب تقني واقتصادي بالكامل. هذا يتطلب معرفة هندسية مناسبة والكثير من الوقت. لتسهيل هذه المهمة ، عند حساب قطر الأنبوب المطلوب ، يتم استخدام المواد المرجعية. يعطون قيم أفضل معدل تدفق تم الحصول عليه تجريبياً.

صيغة التصميم النهائية لقطر خط الأنابيب الأمثل هي كما يلي:

د = √ (4Q / Πw)
Q - معدل تدفق السائل الذي تم ضخه ، m3 / s
د - قطر خط الأنابيب ، م
ث - سرعة التدفق ، م / ث

سرعة السوائل المناسبة ، حسب نوع خط الأنابيب

بادئ ذي بدء ، يتم أخذ الحد الأدنى من التكاليف في الاعتبار ، والتي بدونها يستحيل ضخ السائل. بالإضافة إلى ذلك ، يجب النظر في تكلفة خط الأنابيب.

عند الحساب ، يجب على المرء دائمًا أن يتذكر حدود سرعة الوسيط المتحرك. في بعض الحالات ، يجب أن يفي حجم خط الأنابيب الرئيسي بالمتطلبات المنصوص عليها في العملية التكنولوجية.

تؤثر الزيادات المحتملة في الضغط أيضًا على أبعاد خط الأنابيب.

عند إجراء الحسابات الأولية ، لا يؤخذ التغيير في الضغط في الاعتبار. يعتمد تصميم خط أنابيب العملية على السرعة المسموح بها.

عندما تكون هناك تغييرات في اتجاه الحركة في خط الأنابيب المصمم ، يبدأ سطح الأنبوب في تجربة الكثير من الضغط الموجه بشكل عمودي على التدفق.

ترتبط هذه الزيادة بعدة مؤشرات:

• سرعة السائل
• كثافة؛
• الضغط الأولي (الرأس).

علاوة على ذلك ، تكون السرعة دائمًا في تناسب عكسي مع قطر الأنبوب. هذا هو السبب في أن السوائل عالية السرعة تتطلب الاختيار الصحيح للتكوين ، والاختيار الكفء لأبعاد خط الأنابيب.

على سبيل المثال ، إذا تم ضخ حمض الكبريتيك ، فإن السرعة تقتصر على قيمة لن تسبب تآكلًا على جدران ثنيات الأنابيب. نتيجة لذلك ، لن يتم إزعاج هيكل الأنبوب.

سرعة الماء في صيغة خط الأنابيب

يُحسب معدل التدفق الحجمي V (60m³ / h أو 60 / 3600m³ / s) على أنه ناتج سرعة التدفق w والمقطع العرضي للأنبوب S (والمقطع العرضي بدوره S = 3.14 d² / 4): V = 3.14 واط يوم² / 4. من هذا نحصل على w = 4V / (3.14 d²). لا تنس تحويل القطر من مليمترات إلى أمتار ، أي أن القطر سيكون 0.159 م.

صيغة استهلاك المياه

بشكل عام ، تعتمد منهجية قياس تدفق المياه في الأنهار وخطوط الأنابيب على شكل مبسط من معادلة استمرارية السوائل غير القابلة للضغط:

تدفق المياه من خلال طاولة الأنابيب

معدل التدفق مقابل الضغط

لا يوجد مثل هذا الاعتماد لمعدل تدفق السوائل على الضغط ، ولكن هناك - على انخفاض الضغط. الصيغة سهلة الاستنتاج. هناك معادلة مقبولة عمومًا لانخفاض الضغط أثناء تدفق المائع في أنبوب Δp = (L / d) w² / 2 ، هو معامل الاحتكاك (يتم البحث عنها اعتمادًا على سرعة الأنبوب وقطره وفقًا للرسوم البيانية أو الصيغ المقابلة) ، L طول الأنبوب ، d هو قطره ، ρ كثافة السائل ، w السرعة. من ناحية أخرى ، هناك تعريف لمعدل التدفق G = ρwπd² / 4. نعبر عن السرعة من هذه الصيغة ، ونستبدلها في المعادلة الأولى ونجد اعتماد معدل التدفق G = π SQRT (Δp d ^ 5 / λ / L) / 4 ، SQRT هو الجذر التربيعي.

يتم البحث عن معامل الاحتكاك بالاختيار. أولاً ، قم بتعيين قيمة معينة لسرعة السائل من الفانوس وحدد رقم رينولدز Re = ρwd / μ ، حيث μ هي اللزوجة الديناميكية للسائل (لا تخلط بينه وبين اللزوجة الحركية ، فهذه أشياء مختلفة). وفقًا لرينولدز ، فأنت تبحث عن قيم معامل الاحتكاك λ = 64 / Re للنظام الرقائقي و λ = 1 / (1.82 lgRe - 1.64) ² للواحد المضطرب (هنا lg هو اللوغاريتم العشري). وخذ القيمة الأعلى. بعد أن تعثر على معدل تدفق السوائل وسرعته ، ستحتاج إلى تكرار العملية الحسابية بالكامل مرة أخرى باستخدام معامل احتكاك جديد. وتتكرر إعادة الحساب هذه حتى تتطابق قيمة السرعة المحددة لتحديد معامل الاحتكاك ، إلى حد ما ، مع القيمة التي ستجدها من الحساب.