Calculul presiunii apei în conductă. Calculul hidraulic al conductelor

În această secțiune vom aplica legea conservării energiei mișcării lichidului sau gazului prin conducte. Mișcarea lichidului prin țevi este adesea întâlnită în tehnologie și viața de zi cu zi. Conductele de apă furnizează apă în oraș către case și locuri de consum. În mașini, uleiul pentru lubrifiere, combustibilul pentru motoare etc. curg prin țevi Mișcarea lichidului prin țevi se găsește adesea în natură. Este suficient să spunem că circulația sanguină a animalelor și a oamenilor este fluxul de sânge prin tuburi - vasele de sânge. Într-o oarecare măsură, curgerea apei în râuri este, de asemenea, un tip de curgere de lichid prin conducte. Albia râului este un fel de conductă pentru apa curgătoare.

După cum se știe, un lichid staționar dintr-un vas, conform legii lui Pascal, transmite presiunea externă în toate direcțiile și în toate punctele volumului fără modificare. Cu toate acestea, atunci când un fluid curge fără frecare printr-o conductă a cărei secțiune transversală este zone diferite este diferită, presiunea nu este aceeași de-a lungul conductei. Să aflăm de ce presiunea într-un lichid în mișcare depinde de aria secțiunii transversale a țevii. Dar mai întâi să ne uităm la unul caracteristică importantă orice flux de fluid.

Să presupunem că un lichid curge printr-o conductă orizontală, a cărei secțiune transversală este locuri diferite diverse, de exemplu, de-a lungul unei conducte, o parte din care este prezentată în Figura 207.

Dacă ar fi să desenăm mental mai multe secțiuni de-a lungul unei conducte, ale căror zone sunt, respectiv, egale, și să măsurăm cantitatea de lichid care curge prin fiecare dintre ele într-o anumită perioadă de timp, am constata că aceeași cantitate de lichid a trecut prin fiecare. secțiune. Aceasta înseamnă că tot lichidul care trece prin prima secțiune în același timp trece prin a treia secțiune, deși are o suprafață semnificativ mai mică decât prima. Dacă nu ar fi așa și, de exemplu, ar trece mai puțin lichid printr-o secțiune cu o zonă în timp decât printr-o secțiune cu o zonă, atunci excesul de lichid ar trebui să se acumuleze undeva. Dar lichidul umple întreaga țeavă și nu există unde să se acumuleze.

Cum poate un lichid care a trecut printr-o secțiune largă să reușească să „strecura” printr-o secțiune îngustă în același timp? Evident, pentru ca acest lucru să se întâmple, la trecerea porțiunilor înguste ale țevii, viteza de deplasare trebuie să fie mai mare și de exact de atâtea ori cât aria secțiunii transversale este mai mică.

Într-adevăr, să luăm în considerare o anumită secțiune a unei coloane de lichid în mișcare, care la momentul inițial de timp coincide cu una dintre secțiunile conductei (Fig. 208). În timp, această zonă se va deplasa pe o distanță egală cu unde este viteza fluidului. Volumul V de lichid care curge printr-o secțiune a unei țevi este egal cu produsul dintre suprafața acestei secțiuni și lungimea

Un volum de fluxuri de lichid pe unitatea de timp -

Volumul de lichid care curge pe unitatea de timp printr-o secțiune transversală a unei țevi este egal cu produsul dintre aria secțiunii transversale a țevii și viteza curgerii.

După cum tocmai am văzut, acest volum trebuie să fie același în diferite secțiuni ale țevii. Prin urmare, cu cât secțiunea transversală a țevii este mai mică, cu atât viteza de mișcare este mai mare.

Cât de mult lichid trece printr-o secțiune a unei țevi într-un anumit timp, aceeași cantitate trebuie să treacă în astfel de țevi

în același timp prin orice altă secțiune.

În același timp, credem că o anumită masă de lichid are întotdeauna același volum, că nu își poate comprima și reduce volumul (se spune că un lichid este incompresibil). Este bine cunoscut, de exemplu, că în locurile înguste ale unui râu viteza de curgere a apei este mai mare decât în ​​cele largi. Dacă notăm viteza curgerii fluidului în secțiuni prin zone prin care se poate scrie:

Din aceasta se poate observa că atunci când lichidul trece dintr-o secțiune de țeavă cu suprafata mai mare secțiune transversală la o secțiune cu o zonă de secțiune transversală mai mică, viteza curgerii crește, adică lichidul se mișcă cu accelerație. Și aceasta, conform celei de-a doua legi a lui Newton, înseamnă că o forță acționează asupra lichidului. Ce fel de putere este aceasta?

Această forță poate fi doar diferența dintre forțele de presiune din secțiunile largi și înguste ale conductei. Astfel, într-o secțiune largă, presiunea fluidului trebuie să fie mai mare decât într-o secțiune îngustă a conductei.

Acest lucru rezultă și din legea conservării energiei. Într-adevăr, dacă viteza de mișcare a fluidului în locuri înguste dintr-o țeavă crește, atunci crește și energia lui cinetică. Și întrucât am presupus că fluidul curge fără frecare, această creștere a energiei cinetice trebuie compensată printr-o scădere a energiei potențiale, deoarece energia totală trebuie să rămână constantă. Despre ce energie potențială vorbim aici? Dacă conducta este orizontală, atunci energia potențială de interacțiune cu Pământul în toate părțile conductei este aceeași și nu se poate modifica. Aceasta înseamnă că rămâne doar energia potențială a interacțiunii elastice. Forța de presiune care forțează lichidul să curgă prin țeavă este forța elastică de compresie a lichidului. Când spunem că un lichid este incompresibil, ne referim doar că nu poate fi comprimat atât de mult încât volumul acestuia să se modifice vizibil, dar inevitabil are loc o comprimare foarte mică, provocând apariția unor forțe elastice. Aceste forțe creează presiunea fluidului. Această compresie a lichidului este cea care scade în părțile înguste ale țevii, compensând creșterea vitezei. În zonele înguste ale conductelor, presiunea fluidului ar trebui, prin urmare, să fie mai mică decât în ​​zonele largi.

Aceasta este legea descoperită de academicianul din Sankt Petersburg Daniil Bernoulli:

Presiunea fluidului care curge este mai mare în acele secțiuni ale fluxului în care viteza de mișcare a acestuia este mai mică și,

dimpotrivă, în acele tronsoane în care viteza este mai mare, presiunea este mai mică.

Oricât de ciudat ar părea, dar când un lichid „se strecoară”. zone îngustețeavă, compresia acesteia nu crește, ci scade. Și experiența confirmă bine acest lucru.

Dacă conducta prin care curge lichidul este echipată cu tuburi deschise lipite în ea - manometre (Fig. 209), atunci va fi posibil să se observe distribuția presiunii de-a lungul conductei. În zonele înguste ale conductei, înălțimea coloanei de lichid din tubul de presiune este mai mică decât în ​​zonele largi. Aceasta înseamnă că există mai puțină presiune în aceste locuri. Cu cât secțiunea transversală a țevii este mai mică, cu atât viteza de curgere este mai mare și presiunea este mai mică. Este evident posibilă selectarea unei secțiuni în care presiunea este egală cu cea exterioară presiunea atmosferică(înălțimea nivelului lichidului în manometru va fi atunci zero). Și dacă luăm o secțiune și mai mică, atunci presiunea fluidului din ea va fi mai mică decât cea atmosferică.

Acest flux de fluid poate fi folosit pentru a pompa aer. Așa-numita pompă cu jet de apă funcționează pe acest principiu. Figura 210 prezintă o diagramă a unei astfel de pompe. Un curent de apă este trecut prin tubul A cu o gaură îngustă la capăt. Presiunea apei la deschiderea conductei este mai mică decât presiunea atmosferică. De aceea

gazul din volumul pompat este tras prin tubul B până la capătul tubului A și îndepărtat împreună cu apă.

Tot ceea ce s-a spus despre mișcarea lichidului prin conducte se aplică și mișcării gazului. Dacă viteza de curgere a gazului nu este prea mare și gazul nu este comprimat atât de mult încât volumul său se modifică și dacă, în plus, frecarea este neglijată, atunci legea lui Bernoulli este valabilă și pentru fluxurile de gaz. În părțile înguste ale conductelor, unde gazul se mișcă mai repede, presiunea sa este mai mică decât în ​​părțile largi și poate deveni mai mică decât presiunea atmosferică. În unele cazuri, nici măcar nu necesită conducte.

Puteți face un experiment simplu. Dacă suflați pe o foaie de hârtie de-a lungul suprafeței sale, așa cum se arată în Figura 211, veți vedea că hârtia va începe să se ridice. Acest lucru se întâmplă din cauza scăderii presiunii în fluxul de aer deasupra hârtiei.

Același fenomen are loc atunci când un avion zboară. Un contracurent de aer curge pe suprafața superioară convexă a aripii unei aeronave zburătoare și, din această cauză, are loc o scădere a presiunii. Presiunea de deasupra aripii este mai mică decât presiunea de sub aripă. Aceasta este ceea ce cauzează ridicarea aripii.

Exercițiul 62

1. Viteza admisă a curgerii uleiului prin conducte este de 2 m/sec. Ce volum de ulei trece printr-o țeavă cu diametrul de 1 m într-o oră?

2. Măsurați cantitatea de apă care curge din robinet de apă pentru anumit timp Determinați viteza curgerii apei măsurând diametrul țevii din fața robinetului.

3. Care ar trebui să fie diametrul conductei prin care ar trebui să curgă apa pe oră? Viteza admisă de curgere a apei este de 2,5 m/sec.

În fiecare casă modernă Una dintre principalele condiții pentru confort este apa curentă. Și odată cu venirea tehnologie nouă, necesitand racordarea la un sistem de alimentare cu apa, rolul acestuia in casa a devenit foarte important. Mulți oameni nu își mai imaginează cum se pot descurca fără maşină de spălat, boiler, maşină de spălat vase etc. Dar fiecare dintre aceste dispozitive pt funcționare corectă necesită o anumită presiune a apei provenind de la alimentarea cu apă. Și astfel o persoană care decide să instaleze un nou sistem de alimentare cu apă în casa sa se gândește cum să calculeze presiunea în conductă, astfel încât toate corpurile sanitare să funcționeze bine.

Cerințele instalațiilor sanitare moderne

Alimentarea modernă cu apă trebuie să îndeplinească toate cerințele și caracteristicile. La ieșirea din robinet, apa trebuie să curgă lin, fără smucituri. Prin urmare, nu ar trebui să existe scăderi de presiune în sistem la extragerea apei. Apa care curge prin țevi nu trebuie să creeze zgomot, să conțină impurități de aer și alte acumulări străine care afectează negativ robinetele ceramice și alte accesorii sanitare. Pentru a evita aceste incidente neplacute, presiunea apei din conducta nu trebuie sa scada sub minimul ei la demontarea apei.

Fiţi atenți! Presiune minima alimentarea cu apă trebuie să fie de 1,5 atmosfere. Această presiune este suficientă pentru a funcționa mașina de spălat vase și mașina de spălat.

Mai trebuie luat în considerare un lucru caracteristică importantă instalatii sanitare asociate cu consumul de apa. În orice clădire rezidențială există mai mult de un punct de colectare a apei. Prin urmare, calculul alimentării cu apă trebuie să satisfacă pe deplin cererea de apă a tuturor corpurilor de instalații sanitare atunci când sunt pornite în același timp. Acest parametru este atins nu numai prin presiune, ci și prin volumul de apă de intrare prin care poate trece o conductă cu o anumită secțiune transversală. Vorbitor într-un limbaj simplu, înainte de instalare, este necesar să se efectueze un anumit calcul hidraulic al sistemului de alimentare cu apă, ținând cont de debitul și presiunea apei.

Înainte de a calcula, să aruncăm o privire mai atentă la două concepte precum presiunea și debitul pentru a înțelege esența lor.

Presiune

După cum se știe, alimentarea cu apă centrală era conectată în trecut turn de apă. Acest turn este cel care creează presiune în rețeaua de alimentare cu apă. Unitatea de măsură a presiunii este atmosfera. Mai mult, presiunea nu depinde de dimensiunea containerului situat in varful turnului, ci doar de inaltime.

Fiţi atenți! Dacă turnați apă într-o țeavă înaltă de zece metri, se va crea o presiune de 1 atmosferă în punctul cel mai de jos.

Presiunea este echivalentă cu metri. O atmosferă este egală cu 10 m de coloană de apă. Să ne uităm la un exemplu cu clădire cu cinci etaje. Înălțimea casei este de 15 m. Prin urmare, înălțimea unui etaj este de 3 metri. Un turn de cincisprezece metri va crea o presiune la parter de 1,5 atmosfere. Să calculăm presiunea la etajul doi: 15-3 = 12 metri coloană de apă sau 1,2 atmosfere. După ce am făcut calcule suplimentare, vom vedea că nu va exista presiunea apei la etajul 5. Aceasta înseamnă că, pentru a furniza apă la etajul cinci, este necesară construirea unui turn de peste 15 metri. Și dacă este, de exemplu, 25 casă cu etaj? Nimeni nu va construi asemenea turnuri. Sistemele moderne de alimentare cu apă folosesc pompe.

Să calculăm presiunea la ieșirea pompei de puț adânc. Disponibil pompa puţului adânc, ridicând apa la 30 de metri de coloană de apă. Aceasta înseamnă că creează o presiune de 3 atmosfere la ieșire. După ce pompa este scufundată la 10 metri în puț, va crea o presiune la nivelul solului - 2 atmosfere, sau 20 de metri de coloană de apă.

Consum

Să luăm în considerare următorul factor– consumul de apă. Depinde direct de presiune și cu cât este mai mare, cu atât apă mai rapidă se va deplasa prin conducte. Adică va fi mai mult consum. Dar ideea este că viteza apei este afectată de secțiunea transversală a conductei prin care se deplasează. Și dacă reduceți secțiunea transversală a țevii, rezistența la apă va crește. În consecință, cantitatea acestuia la ieșirea din conductă va scădea în aceeași perioadă de timp.

În producție, în timpul construcției conductelor de apă, se întocmesc proiecte în care calculul hidraulic al sistemului de alimentare cu apă este calculat folosind ecuația Bernoulli:

Unde h 1-2 - arată pierderea de presiune la ieșire, după depășirea rezistenței de-a lungul întregii secțiuni a alimentării cu apă.

Calcularea instalațiilor sanitare la domiciliu

Dar, după cum se spune, acestea sunt calcule complexe. Pentru instalațiile sanitare la domiciliu, folosim calcule mai simple.

Pe baza datelor pașaportului mașinilor care consumă apă în casă, rezumăm consumul total. Adăugăm la această cifră consumul tuturor robinetelor de apă situate în casă. Un robinet de apă trece prin aproximativ 5-6 litri de apă pe minut. Însumăm toate cifrele și obținem consumul total de apă din casă. Acum, ghidați de debitul total, cumpărăm o conductă cu o secțiune transversală care va furniza cantitatea și presiunea necesară de apă tuturor dispozitivelor de distribuție a apei care funcționează simultan.

Când alimentarea cu apă a casei tale este conectată la rețeaua orașului, vei folosi ceea ce îți oferă. Ei bine, dacă aveți o fântână acasă, cumpărați o pompă care să vă alimenteze integral rețeaua presiunea potrivită, cheltuielile aferente. Când cumpărați, fiți ghidat de datele pașaportului pompei.

Pentru a selecta secțiunea conductei, ne ghidăm după aceste tabele:

Dependența diametrului de lungimea conductei de apă			Capacitatea conductei
Lungimea conductei m	diametrul conductei, mm		diametrul conductei, mm	lățime de bandă, l/min
Mai puțin de 10	20		25	30
De la 10 la 30	25		32	50
Mai mult de 30	32		38	75

Aceste tabele oferă parametrii de conductă mai populari. Pentru o prezentare completă, puteți găsi mai multe informații pe Internet. mese pline cu calcule ale conductelor de diferite diametre.

Acum, pe baza acestor calcule, și cu instalare corectă, veți asigura alimentarea cu apă cu toți parametrii necesari. Dacă ceva nu este clar, este mai bine să contactați specialiști.

Mișcarea fluidului prin conducte.
Dependența presiunii fluidului de debitul său

Flux staționar de fluid. Ecuația de continuitate

Să luăm în considerare cazul în care un fluid nevâscos curge printr-o țeavă cilindrică orizontală cu o secțiune transversală variabilă.

Curgerea fluidului se numește staţionar, dacă în fiecare punct al spațiului ocupat de lichid, viteza acestuia nu se modifică în timp. În cazul curgerii staţionare prin oricare secţiune transversală conductele transportă volume egale de lichid la intervale de timp egale.

Lichidele sunt practic incompresibil, adică putem presupune că o anumită masă de lichid are întotdeauna un volum constant. Prin urmare, aceleași volume de lichid care trec prin diferite secțiuni ale țevii înseamnă că viteza de curgere a fluidului depinde de secțiunea transversală a țevii.

Fie vitezele curgerii fluidului staționar prin secțiunile de țeavă S1 și S2 să fie egale cu v1 și, respectiv, v2. Volumul lichidului care curge într-o perioadă de timp t prin secțiunea S1 este egal cu V1=S1v1t, iar volumul lichidului care curge prin secțiunea S2 în același timp este egal cu V2=S2v2t. Din egalitatea V1=V2 rezultă că

Relația (1) se numește ecuația de continuitate. De aici rezultă că

Prin urmare, într-un flux de fluid staționar, viteza de mișcare a particulelor sale prin diferite secțiuni transversale ale conductei este invers proporțională cu suprafețele acestor secțiuni.

Presiunea într-un fluid în mișcare. legea lui Bernoulli

O creștere a vitezei de curgere a fluidului atunci când se trece de la o secțiune de țeavă cu o secțiune transversală mai mare la o secțiune de țeavă cu o zonă de secțiune transversală mai mică înseamnă că lichidul se mișcă cu accelerație.

Conform celei de-a doua legi a lui Newton, accelerația este cauzată de forță. Această putere în în acest caz, este diferența de forțe de presiune care acționează asupra lichidului care curge în părțile late și înguste ale conductei. Prin urmare, în partea largă a conductei presiunea fluidului trebuie să fie mai mare decât în ​​partea îngustă. Acest lucru poate fi observat direct prin experiență. În fig. Se arată că în secțiuni de diferite secțiuni transversale S1 și S2, tuburile manometrice sunt introduse în conducta prin care curge lichidul.

După cum arată observațiile, nivelul lichidului în tubul de presiune la secțiunea S1 a conductei este mai mare decât la secțiunea S2. În consecință, presiunea într-un fluid care curge printr-o secțiune cu o suprafață mai mare S1 este mai mare decât presiunea într-un fluid care curge printr-o secțiune cu o zonă mai mică S2. Prin urmare, în timpul curgerii staționare a fluidului, în acele locuri în care viteza de curgere este mai mică, presiunea în lichid este mai mare și, invers, unde viteza de curgere este mai mare, presiunea în lichid este mai mică. Bernoulli a fost primul care a ajuns la această concluzie, motiv pentru care se numește această lege legea lui Bernoulli.

Defalcarea rezolvării problemelor:

SARCINA 1. Apa curge într-o conductă orizontală de secțiune transversală variabilă. Viteza de curgere în partea lată a conductei este de 20 cm/s. Determinați viteza curgerii apei în partea îngustă a țevii, al cărei diametru este de 1,5 ori mai mic decât diametrul părții late.

SARCINA 2. Un lichid curge într-o conductă orizontală cu o secțiune transversală de 20 cm2. Într-un singur loc țeava are o îngustare cu o secțiune transversală de 12 cm2. Diferența nivelurilor de lichid în tuburile manometrice instalate în părțile late și înguste ale conductei este de 8 cm. Determinați debitul volumetric al lichidului în 1 s.

SARCINA 3. Se aplică o forță de 15 N pe pistonul seringii, situat orizontal. Determinați viteza de curgere a apei din vârful seringii dacă aria pistonului este de 12 cm2.

Conducte pentru transport diverse lichide fac parte integrantă din unitățile și instalațiile în care se desfășoară procese de lucru legate de diverse domenii de aplicare. La selectarea țevilor și a configurației țevilor mare valoare are costul atât al conductelor în sine cât și fitinguri de conducte. Costul final de pompare a unui mediu printr-o conductă este în mare măsură determinat de dimensiunile conductelor (diametru și lungime). Calculul acestor cantități se realizează folosind formule special dezvoltate specifice anumite tipuri operare.

O țeavă este un cilindru gol din metal, lemn sau alt material folosit pentru transportul mediilor lichide, gazoase și granulare. Mediul transportat poate fi apa, gaz natural, abur, produse petroliere etc. Conductele sunt folosite peste tot, incepand de la diverse industrii industrie pentru uz casnic.

Pentru fabricarea tevilor cel mai mult materiale diferite, cum ar fi oțel, fontă, cupru, ciment, plastic, cum ar fi plastic ABS, PVC, clorură de polivinil clorurat, polibutenă, polietilenă etc.

Principalii indicatori dimensionali ai unei țevi sunt diametrul acesteia (extern, intern etc.) și grosimea peretelui, care sunt măsurate în milimetri sau inci. Se folosește și o valoare precum diametrul nominal sau alezajul nominal - valoarea nominală a diametrului interior al țevii, măsurată și în milimetri (notat cu DN) sau inci (notat cu DN). Valorile diametrelor nominale sunt standardizate și reprezintă principalul criteriu la selectarea țevilor și a fitingurilor de conectare.

Corespondența valorilor diametrului nominal în mm și inci:

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

• Un cerc are un raport minim între perimetru și zonă, iar atunci când este aplicat pe o țeavă, aceasta înseamnă că este egal lățime de bandă consumul de material pentru conducte formă rotundă va fi minimă în comparație cu țevile de alte forme. Aceasta implică și costurile minime posibile pentru izolație și strat protector;
• O secțiune transversală circulară este cea mai avantajoasă pentru deplasarea unui mediu lichid sau gazos din punct de vedere hidrodinamic. De asemenea, datorită ariei interne minime posibile a țevii pe unitatea de lungime a acesteia, frecarea dintre mediul în mișcare și țeavă este minimizată.
• Forma rotundă este cea mai rezistentă la presiunile interne și externe;
• Procesul de realizare a țevilor rotunde este destul de simplu și ușor de implementat.

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

Este imposibil să ne imaginăm vreo industrie fără o rețea de conducte. Calculul oricărei astfel de rețele include selecția materialului țevilor, întocmirea unui caiet de sarcini care enumeră date despre grosimea, dimensiunea țevilor, traseul etc. Materiile prime, produsele intermediare și/sau produsele finite trec prin etape de producție prin deplasarea între diverse aparate și instalații, care sunt conectate prin țevi și fitinguri. Calculul, selectarea și instalarea corectă a sistemului de conducte sunt necesare pentru implementarea fiabilă a întregului proces, asigurând pomparea în siguranță a mediilor, precum și pentru etanșarea sistemului și prevenirea scurgerilor de substanță pompată în atmosferă.

Nu există o formulă sau reguli unice care ar putea fi utilizate pentru a selecta o conductă pentru oricare aplicație posibilăŞi mediu de lucru. În fiecare aplicare individuală a conductelor există o serie de factori care necesită luare în considerare și pot avea un impact semnificativ asupra cerințelor pentru conductă. Deci, de exemplu, atunci când lucrați cu nămol, conducta dimensiune mare nu numai că va crește costul de instalare, dar va crea și dificultăți operaționale.

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

Proiectarea conductei

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

• performanța necesară;
• punctele de intrare și ieșire ale conductei;
• compoziția mediului, inclusiv vâscozitatea și greutate specifică;
• condiţiile topografice ale traseului conductei;
• maxim admisibil presiunea de lucru;
• calcul hidraulic;
• diametrul conductei, grosimea peretelui, limita de curgere la tracțiune a materialului peretelui;
• cantitate statii de pompare, distanța dintre ele și consumul de energie.

Fiabilitatea conductei

Fiabilitatea în proiectarea conductelor este asigurată prin respectarea standardelor adecvate de proiectare. Pregătirea personalului este, de asemenea factor cheie dispoziţie pe termen lung serviciul de conducte și etanșeitatea și fiabilitatea acestuia. Monitorizarea continuă sau periodică a funcționării conductei poate fi efectuată prin sisteme de monitorizare, contabilitate, control, reglare și automatizare, dispozitive personale de monitorizare a producției și dispozitive de siguranță.

Acoperire suplimentară pentru conducte

Un strat rezistent la coroziune este aplicat pe exteriorul majorității conductelor pentru a preveni efectele dăunătoare ale coroziunii de la mediu extern. În cazul pompării mediilor corozive, se poate aplica și un strat de protecție suprafata interioara conducte Înainte de punere în funcțiune, toate țevile noi destinate transportului lichide periculoase, sunt verificate pentru defecte și scurgeri.

Principii de bază pentru calcularea debitului într-o conductă

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

Re = (v·L·ρ)/μ

Unde:
ρ—densitatea lichidului;
v—viteza curgerii;
L este lungimea caracteristică a elementului de curgere;
μ - coeficient de vâscozitate dinamică.

Adică, criteriul Reynolds caracterizează raportul dintre forțele de inerție și forțele de frecare vâscoase într-un flux de fluid. O modificare a valorii acestui criteriu reflectă o modificare a raportului acestor tipuri de forțe, care, la rândul său, afectează natura curgerii fluidului. În acest sens, se obișnuiește să se distingă trei moduri de curgere în funcție de valoarea criteriului Reynolds. La Re<2300 наблюдается так называемый ламинарный поток, при котором жидкость движется тонкими слоями, почти не смешивающимися друг с другом, при этом наблюдается постепенное увеличение скорости потока по направлению от стенок трубы к ее центру. Дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к дестабилизации такой структуры потока, и значениям 23004000, se observă deja un regim stabil, caracterizat printr-o modificare aleatorie a vitezei și direcției curgerii în fiecare punct individual, care în total egalizează debitele pe întreg volumul. Acest regim se numește turbulent. Numărul Reynolds depinde de presiunea stabilită de pompă, de vâscozitatea mediului la temperatura de funcționare, precum și de dimensiunea și forma secțiunii transversale a conductei prin care trece fluxul.

Profilul vitezei curgerii
modul laminar	regim tranzitoriu	regim turbulent
Caracterul curentului
modul laminar	regim tranzitoriu	regim turbulent

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

Calculul conductei. Calculul diametrului conductei

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

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

Unde:
ν cr - vâscozitatea cinematică critică;
Re cr - valoarea critică a criteriului Reynolds;
D - diametrul conductei;
v - viteza de curgere;
Q - consum.

Un alt factor important este frecarea care are loc între pereții conductei și fluxul în mișcare. În acest caz, coeficientul de frecare depinde în mare măsură de rugozitatea pereților conductei. Relația dintre coeficientul de frecare, criteriul Reynolds și rugozitate este stabilită de diagrama Moody, care permite determinarea unuia dintre parametri cunoscând ceilalți doi.

Formula Colebrook-White este, de asemenea, utilizată pentru a calcula coeficientul de frecare al curgerii turbulente. Pe baza acestei formule, se pot construi grafice din care se determină coeficientul de frecare.

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

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

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

∆H = λ L/d v²/(2 g)

Unde:
ΔH - pierderea de presiune;
λ - coeficientul de frecare;
L este lungimea secțiunii conductei;
d - diametrul conductei;
v - viteza de curgere;
g este accelerația căderii libere.

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

∆H = 11,23 L 1/C 1,85 Q 1,85 /D 4,87

Unde:
ΔH - pierderea de presiune;
L este lungimea secțiunii conductei;
C este coeficientul de rugozitate Heisen-Williams;
Q - debitul;
D - diametrul conductei.

Presiune

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

Presiunea nominală PN este o valoare nominală corespunzătoare presiunii maxime a mediului de lucru la 20 °C, la care este posibilă funcționarea pe termen lung a unei conducte cu dimensiunile date.

Pe măsură ce temperatura crește, capacitatea de încărcare a țevii scade, la fel ca rezultatul excesului de presiune admisibil. Valoarea pe,zul arată presiunea maximă (gp) din sistemul de conducte pe măsură ce temperatura de funcționare crește.

Diagrama de suprapresiune permisă:

Calculul căderii de presiune într-o conductă

Căderea de presiune în conductă se calculează folosind formula:

∆p = λ L/d ρ/2 v²

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

Mijloace de lucru transportate

Cel mai adesea, țevile sunt folosite pentru transportul apei, dar pot fi folosite și pentru deplasarea nămolului, suspensiilor, aburului etc. În industria petrolieră, conductele sunt folosite pentru a transporta o gamă largă de hidrocarburi și amestecurile acestora, care diferă foarte mult ca proprietăți chimice și fizice. Țițeiul poate fi transportat pe distanțe mai mari de la câmpurile de pe uscat sau platformele petroliere offshore la terminale, puncte intermediare și rafinării.

Conductele transmit, de asemenea:

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

Calitatea mediului transportat

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

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

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

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

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

Tipuri de conducte principale

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

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

Pentru conectarea secțiunilor de conducte drepte, precum și pentru tranziția între secțiunile de conducte de diferite diametre, sunt utilizate elemente de legătură special fabricate (coturi, coturi, supape).

cot 90°	îndoire la 90°	ramură de tranziție	ramificare
cot 180°	îndoiți 30°	racord adaptor	sfat

Conexiunile speciale sunt utilizate pentru a instala părți individuale ale conductelor și fitingurilor.

sudate	flanșată	filetat	cuplare

Creșterea temperaturii conductei

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

Calculul dimensiunilor conductei cu schimbări de temperatură

Calculul modificărilor dimensiunilor liniare ale conductei cu schimbări de temperatură se realizează folosind formula:

∆L = a·L·∆t

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

Tabel de dilatare liniară a țevilor din diverse materiale

Numerele date reprezintă valori medii pentru materialele enumerate și pentru calcularea unei conducte din alte materiale, datele din acest tabel nu trebuie luate ca bază. La calcularea conductei, se recomandă utilizarea coeficientului de alungire liniar indicat de producătorul conductei în specificația tehnică sau fișa tehnică însoțitoare.

Alungirea termică a conductelor este eliminată atât prin utilizarea secțiunilor speciale de compensare ale conductei, cât și cu ajutorul compensatorilor, care pot consta din părți elastice sau mobile.

Secțiunile de compensare constau din părți drepte elastice ale conductei, situate perpendicular una pe cealaltă și asigurate cu coturi. In timpul alungirii termice, cresterea unei piese este compensata de deformarea la incovoiere a celeilalte piese pe plan sau de deformarea la incovoiere si torsiune in spatiu. Dacă conducta în sine compensează expansiunea termică, atunci aceasta se numește autocompensare.

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

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

Determinarea dimensiunii optime a diametrului conductei

Diametrul optim al conductei poate fi găsit pe baza calculelor tehnice și economice. Dimensiunile conductei, inclusiv dimensiunea și funcționalitatea diferitelor componente, precum și condițiile în care conducta trebuie exploatată, determină capacitatea de transport a sistemului. Dimensiunile mai mari ale conductelor sunt potrivite pentru debite de masă mai mari, cu condiția ca celelalte componente ale sistemului să fie selectate și dimensionate corespunzător pentru aceste condiții. De obicei, cu cât secțiunea conductei principale este mai lungă între stațiile de pompare, cu atât este necesară scăderea de presiune în conductă. În plus, modificările caracteristicilor fizice ale mediului pompat (vâscozitate etc.) pot avea, de asemenea, un impact mare asupra presiunii din conductă.

Dimensiunea optimă este cea mai mică dimensiune adecvată a țevii pentru o anumită aplicație care este rentabilă pe toată durata de viață a sistemului.

Formula pentru calcularea performanței conductei:

Q = (π d²)/4 v

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

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

Mediu pompat		Gama de viteze optime în conductă, m/s
Lichide	Mișcarea gravitațională:
	Lichide vascoase	0,1 - 0,5
	Lichide cu vâscozitate scăzută	0,5 - 1
	Pompare:
	Partea de aspirare	0,8 - 2
	Partea de refulare	1,5 - 3
Gaze	Pofta naturala	2 - 4
	Joasă presiune	4 - 15
	Presiune mare	15 - 25
Cupluri	Abur supraîncălzit	30 - 50
	Abur saturat sub presiune:
	Mai mult de 105 Pa	15 - 25
	(1 - 0,5) 105 Pa	20 - 40
	(0,5 - 0,2) 105 Pa	40 - 60
	(0,2 - 0,05) 105 Pa	60 - 75

De aici obținem formula pentru calcularea diametrului optim al țevii:

d o = √((4·Q) / (π·v o ))

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

La debite mari, se folosesc de obicei conducte cu diametru mai mic, ceea ce înseamnă costuri reduse pentru achiziționarea conductei, lucrările de întreținere și instalare a acesteia (notate cu K 1). Pe măsură ce viteza crește, pierderea de presiune datorată frecării și rezistenței locale crește, ceea ce duce la o creștere a costului de pompare a lichidului (notat cu K 2).

Pentru conductele cu diametru mare, costurile K 1 vor fi mai mari, iar costurile de exploatare K 2 vor fi mai mici. Dacă adunăm valorile K 1 și K 2, obținem costurile minime totale K și diametrul optim al conductei. Costurile K 1 și K 2 în acest caz sunt date în aceeași perioadă de timp.

Calculul (formula) costurilor de capital pentru o conductă

K1 = (m.C M.K M)/n

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

Costurile de operare indicate asociate cu consumul de energie sunt:

K 2 = 24 N n zi C E rub/an

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

Formule pentru determinarea dimensiunilor conductei

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

Nume	Ecuaţie	Posibile restricții
Flux de lichid și gaz sub presiune
Pierderea capului din cauza frecării Darcy-Weisbach	d = 12 [(0,0311 f L Q 2)/(h f)] 0,2	Q - debit volumetric, gal/min; d - diametrul interior al conductei; hf - pierderea de presiune din cauza frecării; L - lungimea conductei, picioare; f - coeficientul de frecare; V - viteza de curgere.
Ecuația debitului total de fluid	d = 0,64 √(Q/V)	Q - debitul volumic, gpm
Dimensiunea conductei de aspirație a pompei pentru a limita pierderea de sarcină prin frecare	d = √(0,0744·Q)	Q - debitul volumic, gpm
Ecuația debitului total de gaz	d = 0,29 √((Q T)/(P V))	Q - debit volumic, ft³/min T - temperatura, K P - presiune lb/in² (abs); V - viteza
Curgerea gravitațională
Ecuația lui Manning pentru calcularea diametrului conductei pentru debit maxim	d = 0,375	Q - debitul volumetric; n - coeficientul de rugozitate; S - pantă.
Numărul Froude este relația dintre forța de inerție și forța de gravitație	Fr = V / √[(d/12) g]	g - accelerația în cădere liberă; v - viteza de curgere; L - lungimea sau diametrul conductei.
Abur și evaporare
Ecuația pentru determinarea diametrului conductei pentru abur	d = 1,75 √[(W v_g x) / V]	W - debitul masic; Vg - volum specific de abur saturat; x - calitatea aburului; V - viteza.

Debite optime pentru diverse sisteme de conducte

Dimensiunea optimă a conductei este selectată pe baza costului minim de pompare a mediului prin conductă și a costului conductelor. Cu toate acestea, trebuie luate în considerare și limitele de viteză. Uneori, dimensiunea conductei trebuie să corespundă cerințelor procesului. De asemenea, adesea dimensiunea conductei este legată de căderea de presiune. În calculele preliminare de proiectare, în care pierderile de presiune nu sunt luate în considerare, dimensiunea conductei de proces este determinată de viteza admisă.

Dacă există modificări ale direcției de curgere în conductă, aceasta duce la o creștere semnificativă a presiunilor locale la suprafața perpendiculară pe direcția de curgere. Acest tip de creștere este o funcție de viteza fluidului, densitatea și presiunea inițială. Deoarece viteza este invers proporțională cu diametrul, fluidele de mare viteză necesită o atenție specială atunci când se selectează dimensiunea și configurația conductelor. Dimensiunea optimă a conductei, de exemplu pentru acidul sulfuric, limitează viteza mediului la o valoare la care erodarea pereților din coturile conductei nu este permisă, prevenind astfel deteriorarea structurii conductei.

Fluxul de fluid gravitațional

Calcularea dimensiunii unei conducte în cazul unui flux gravitațional este destul de complicată. Natura mișcării cu această formă de curgere în conductă poate fi monofazată (conductă completă) și bifazată (umplere parțială). Curgerea în două faze se formează atunci când lichidul și gazul sunt prezente simultan în conductă.

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

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

Forța motrice pentru un lichid atunci când se deplasează gravitațional este furnizată de diferența de înălțime a punctelor de început și de sfârșit, iar o condiție prealabilă este ca punctul de pornire să fie situat deasupra punctului de sfârșit. Cu alte cuvinte, diferența de înălțime determină diferența de energie potențială a lichidului în aceste poziții. Acest parametru este luat în considerare și la selectarea unei conducte. În plus, mărimea forței motrice este influențată de valorile presiunii la punctele de început și de sfârșit. O creștere a căderii de presiune implică o creștere a debitului de fluid, care, la rândul său, face posibilă selectarea unei conducte cu un diametru mai mic și invers.

Dacă punctul final este conectat la un sistem presurizat, cum ar fi o coloană de distilare, este necesar să se scadă presiunea echivalentă din diferența de înălțime existentă pentru a estima presiunea diferențială efectivă generată. De asemenea, dacă punctul de pornire al conductei este sub vid, atunci efectul său asupra presiunii diferențiale generale trebuie de asemenea luat în considerare la selectarea conductei. Selecția finală a țevilor se realizează folosind presiunea diferențială, luând în considerare toți factorii de mai sus și nu se bazează numai pe diferența de înălțime dintre punctele de început și de sfârșit.

Curgerea lichidului fierbinte

Instalațiile de proces se confruntă de obicei cu diverse provocări atunci când manipulează medii fierbinți sau fierbinți. Motivul principal este evaporarea unei părți din fluxul de lichid fierbinte, adică transformarea de fază a lichidului în vapori în interiorul conductei sau al echipamentului. Un exemplu tipic este fenomenul de cavitație a unei pompe centrifuge, însoțit de fierbere punctuală a unui lichid cu formarea ulterioară a bulelor de abur (cavitație cu abur) sau eliberarea gazelor dizolvate în bule (cavitație de gaz).

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

Conductă de ocolire pentru echipamente/instrumente

Echipamentele și dispozitivele, în special cele care pot crea căderi semnificative de presiune, adică schimbătoare de căldură, supape de control etc., sunt echipate cu conducte de bypass (pentru a permite ca procesul să nu fie întrerupt nici în timpul lucrărilor de întreținere tehnică). Astfel de conducte au de obicei 2 supape de închidere instalate în linia de instalare și o supapă de control a debitului paralelă cu această instalație.

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

Linie de prelevare

De obicei, o cantitate mică de lichid este prelevată pentru analiză pentru a determina compoziția acestuia. Prelevarea de probe se poate face în orice etapă a procesului pentru a determina compoziția materiei prime, a produsului intermediar, a produsului finit sau pur și simplu a substanței transportate, cum ar fi apa uzată, lichidul de răcire etc. Mărimea secțiunii de conducte din care are loc eșantionarea depinde de obicei de tipul de fluid analizat și de locația punctului de prelevare.

De exemplu, pentru gaze în condiții de înaltă presiune, conductele mici cu supape sunt suficiente pentru a colecta numărul necesar de probe. Creșterea diametrului liniei de eșantionare va reduce proporția de mediu prelevat pentru analiză, dar o astfel de eșantionare devine mai dificil de controlat. Cu toate acestea, o linie mică de prelevare nu este potrivită pentru analiza diferitelor suspensii în care particulele solide pot înfunda calea curgerii. Astfel, dimensiunea liniei de eșantionare pentru analiza suspensiei depinde în mare măsură de dimensiunea particulelor solide și de caracteristicile mediului. Concluzii similare se aplică lichidelor vâscoase.

La selectarea dimensiunii conductei de eșantionare, se iau în considerare de obicei următoarele:

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

Circulația lichidului de răcire

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

Rezervor preaplin

Rezervoarele sunt echipate cu conducte de preaplin din următoarele motive:

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

În toate cazurile de mai sus, conductele de preaplin sunt proiectate pentru a găzdui debitul maxim admis de fluid care intră în rezervor, indiferent de debitul de ieșire al fluidului. Alte principii pentru selectarea conductelor sunt similare cu selecția conductelor pentru lichide gravitaționale, adică în conformitate cu disponibilitatea înălțimii verticale disponibile între punctele de început și de sfârșit ale conductei de preaplin.

Cel mai înalt punct al conductei de preaplin, care este și punctul său de pornire, este situat în punctul de conectare la rezervor (conducta de preaplin al rezervorului), de obicei aproape în partea de sus, iar punctul cel mai de jos poate fi în apropierea jgheabului de scurgere aproape la pământul. Cu toate acestea, linia de preaplin se poate termina la o altitudine mai mare. În acest caz, presiunea diferențială disponibilă va fi mai mică.

Curgerea nămolului

În cazul mineritului, minereul este de obicei extras din zone inaccesibile. În astfel de locuri, de regulă, nu există legături feroviare sau rutiere. Pentru astfel de situații, transportul hidraulic al mediilor cu particule solide este considerat cel mai potrivit, inclusiv în cazul uzinelor de prelucrare minieră situate la o distanță suficientă. Conductele de șlam sunt utilizate în diverse aplicații industriale pentru a transporta solide sub formă zdrobită împreună cu lichide. Astfel de conducte s-au dovedit a fi cele mai rentabile în comparație cu alte metode de transport al mediilor solide în volume mari. În plus, avantajele lor includ siguranță suficientă datorită absenței mai multor tipuri de transport și respectarea mediului.

Suspensiile și amestecurile de solide în suspensie în lichide sunt depozitate într-o stare de agitare periodică pentru a menține omogenitatea. În caz contrar, are loc un proces de separare în care particulele în suspensie, în funcție de proprietățile lor fizice, plutesc la suprafața lichidului sau se depun pe fund. Amestecarea se realizează prin echipamente precum un rezervor cu agitator, în timp ce în conducte, acest lucru se realizează prin menținerea condițiilor de curgere turbulente ale mediului.

Reducerea debitului la transportul particulelor suspendate într-un lichid nu este de dorit, deoarece procesul de separare a fazelor poate începe în flux. Acest lucru poate duce la înfundarea conductei și la modificări ale concentrației solidelor transportate în flux. Amestecarea intensivă în volumul curgerii este facilitată de regimul de curgere turbulent.

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

Reparație conducte

În timpul funcționării conductei, în aceasta pot apărea diferite tipuri de scurgeri, necesitând eliminarea imediată pentru a menține operabilitatea sistemului. Reparația conductei principale poate fi efectuată în mai multe moduri. Acest lucru poate varia de la înlocuirea unui întreg segment de țeavă sau a unei secțiuni mici care are scurgeri sau aplicarea unui plasture pe o țeavă existentă. Dar înainte de a alege orice metodă de reparare, este necesar să se efectueze un studiu amănunțit al cauzei scurgerii. În unele cazuri, poate fi necesar nu doar repararea, ci și schimbarea traseului conductei pentru a preveni deteriorarea repetă.

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

Deși unele reparații necesită o oprire completă a conductei, de multe ori doar o întrerupere temporară a lucrărilor este suficientă pentru a izola zona care este reparată sau pentru a pregăti un bypass. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, lucrările de reparație sunt efectuate atunci când conducta este complet deconectată. Izolarea unei secțiuni de conductă se poate face folosind dopuri sau supape de închidere. În continuare, echipamentul necesar este instalat și reparațiile sunt efectuate direct. Lucrările de reparații se efectuează pe zona avariată, eliberată de mediu și fără presiune. La finalizarea reparației, dopurile sunt deschise și integritatea conductei este restaurată.

Afacerile și casele consumă cantități mari de apă. Acești indicatori digitali devin nu numai dovezi ale unei valori specifice care indică consumul.

În plus, ele ajută la determinarea diametrului sortimentului de țevi. Mulți oameni cred că este imposibil să se calculeze debitul de apă pe baza diametrului conductei și a presiunii, deoarece aceste concepte nu au nicio legătură.

Dar practica a arătat că nu este așa. Capacitățile de producție ale rețelei de alimentare cu apă depind de mulți indicatori, iar primul din această listă va fi diametrul sortimentului de conducte și presiunea principală.

Se recomandă efectuarea tuturor calculelor în faza de proiectare a construcției conductelor, deoarece datele obținute determină parametrii cheie nu numai pentru locuințe, ci și pentru conductele industriale. Toate acestea vor fi discutate în continuare.

Calculator pentru calcularea apei online

ATENŢIE! 1 kgf/cm2 = 1 atmosferă; 10 m coloană de apă = 1 kgf/cm2 = 1 atm; 5m coloană de apă = 0,5 kgf/cm2 și = 0,5 atm etc. Numerele fracționale sunt introduse printr-un punct (de exemplu: 3,5 și nu 3,5)

Introduceți parametrii pentru calcul:

Diametrul interior al conductei Dy, mm

Lungimea conductei L, m

Temperatura apei t, grade

Presiune (presiune) N, kgf/cm2 la ieșire

Tip sanitar

Materialul și starea țevii

1.Pompier 2.Incendiu-producție 3.Producție. sau departamentul de pompieri

4. Gospodărie sau ferme. baut

INSTRUCŢIUNI

Ce factori influențează permeabilitatea lichidului printr-o conductă?

1. Criteriile care influențează indicatorul descris alcătuiesc o listă mare. Iată câteva dintre ele.
2. Diametrul interior pe care îl are conducta.
3. Viteza curgerii, care depinde de presiunea din linie.

Material luat pentru producerea sortimentului de țevi.

Determinarea debitului de apă la ieșirea din magistrală se realizează în funcție de diametrul conductei, deoarece această caracteristică, împreună cu altele, afectează debitul sistemului. De asemenea, atunci când se calculează cantitatea de fluid consumată, nu se poate reduce grosimea peretelui, care este determinată pe baza presiunii interne așteptate.

S-ar putea chiar argumenta că definiția „geometriei țevii” nu este afectată doar de lungimea rețelei. Iar secțiunea transversală, presiunea și alți factori joacă un rol foarte important.

Pentru a rezuma, putem spune că determinarea debitului vă permite să determinați cu exactitate tipul optim de material pentru construirea sistemului și să alegeți tehnologia utilizată pentru asamblarea acestuia. În caz contrar, rețeaua nu va funcționa eficient și va necesita reparații de urgență frecvente.

Calculul consumului de apă prin diametru teava rotunda, depinde de ea dimensiune. În consecință, pe o secțiune transversală mai mare, o cantitate mai mare de fluid se va mișca într-o anumită perioadă de timp. Dar atunci când se efectuează calcule și se ține cont de diametru, nu se poate reduce presiunea.

Dacă luăm în considerare acest calcul folosind un exemplu specific, se dovedește că mai puțin lichid va trece printr-un produs de țeavă lung de un metru printr-o gaură de 1 cm într-o anumită perioadă de timp decât printr-o conductă care atinge o înălțime de câteva zeci de metri. Acest lucru este firesc, deoarece cel mai mare nivel de consum de apă de pe șantier își va atinge valorile maxime la cea mai mare presiune din rețea și la cea mai mare dimensiune a volumului său.

Urmăriți videoclipul

Calcule sectiuni conform SNIP 2.04.01-85

În primul rând, trebuie să înțelegeți că calcularea diametrului unui canal este un proces de inginerie complex. Acest lucru va necesita cunoștințe speciale. Dar atunci când se realizează construcția internă a unui canalizare, calculele hidraulice ale secțiunii transversale sunt adesea efectuate independent.

Acest tip de calcul al vitezei curgerii pentru un canal poate fi efectuat în două moduri. Primul este datele tabelare. Dar, trecând la tabele, trebuie să știți nu numai numărul exact de robinete, ci și recipientele pentru colectarea apei (băi, chiuvete) și alte lucruri.

Doar dacă aveți aceste informații despre sistemul de canalizare, puteți utiliza tabelele furnizate de SNIP 2.04.01-85. Ele sunt utilizate pentru a determina volumul de apă pe baza circumferinței țevii. Iată un astfel de tabel:

Volumul exterior al sortimentului de țevi (mm)

Cantitatea aproximativă de apă obținută în litri pe minut

Cantitatea aproximativă de apă, calculată în m3 pe oră

Dacă vă concentrați pe standardele SNIP, puteți vedea următoarele în ele - volumul zilnic de apă consumat de o persoană nu depășește 60 de litri. Aceasta este cu condiția ca casa să nu fie dotată cu apă curentă, iar într-o situație cu locuințe confortabile, acest volum crește la 200 de litri.

În mod clar, aceste date de volum care arată consumul sunt interesante ca informații, dar un specialist în conducte va trebui să determine date complet diferite - acesta este volumul (în mm) și presiunea internă în conductă. Acest lucru nu poate fi găsit întotdeauna în tabel. Iar formulele te ajută să afli aceste informații mai precis.

Urmăriți videoclipul

Este deja clar că dimensiunile secțiunii transversale ale sistemului afectează calculul hidraulic al consumului. Pentru calculele de acasă, se folosește o formulă de debit de apă, care ajută la obținerea rezultatului având în vedere presiunea și diametrul produsului conductei. Iată formula:

Formula de calcul: q = π×d²/4 ×V

În formula: q arată consumul de apă. Se calculează în litri. d este dimensiunea secțiunii țevii, este afișată în centimetri. Și V în formulă este o desemnare pentru viteza de mișcare a fluxului, este afișată în metri pe secundă.

Dacă rețeaua de alimentare cu apă este alimentată de un turn de apă, fără influența suplimentară a unei pompe de presiune, atunci viteza de curgere este de aproximativ 0,7 - 1,9 m/s. Dacă este conectat orice dispozitiv de pompare, atunci pașaportul pentru acesta conține informații despre coeficientul de presiune creat și viteza de mișcare a fluxului de apă.

Această formulă nu este singura. Mai sunt multe. Ele pot fi găsite cu ușurință pe Internet.

În plus față de formula prezentată, trebuie remarcat faptul că pereții interni ai produselor de țeavă au un impact uriaș asupra funcționalității sistemului. De exemplu, produsele din plastic au o suprafață netedă decât omologii lor din oțel.

Din aceste motive, coeficientul de rezistență al plasticului este semnificativ mai mic. În plus, aceste materiale nu sunt afectate de formațiuni corozive, ceea ce are și un efect pozitiv asupra debitului rețelei de alimentare cu apă.

Determinarea pierderii capului

Trecerea apei se calculează nu numai după diametrul țevii, ci se calculează prin cădere de presiune. Pierderile pot fi calculate folosind formule speciale. Ce formule să folosească, fiecare va decide singur. Pentru a calcula valorile necesare, puteți utiliza diverse opțiuni. Nu există o soluție universală unică pentru această problemă.

Dar, în primul rând, este necesar să ne amintim că spațiul interior al trecerii unei structuri din plastic și metal-plastic nu se va schimba după douăzeci de ani de serviciu. Și jocul intern al trecerii unei structuri metalice va deveni mai mic în timp.

Și acest lucru va atrage după sine pierderea unor parametri. În consecință, viteza apei în conductă în astfel de structuri va fi diferită, deoarece în unele situații diametrul rețelei noi și vechi va fi vizibil diferit. Valoarea rezistenței în linie va diferi și ea.

De asemenea, înainte de a calcula parametrii necesari pentru trecerea lichidului, trebuie să țineți cont de faptul că pierderea vitezei debitului de alimentare cu apă este asociată cu numărul de spire, fitinguri, tranziții de volum, prezența supapelor de închidere și forța. de frecare. Mai mult, toate acestea atunci când se calculează debitul trebuie efectuate după o pregătire și măsurători atentă.

Calcularea consumului de apă folosind metode simple nu este ușoară. Dar, dacă ai cea mai mică dificultate, poți oricând să apelezi la specialiști pentru ajutor. Apoi puteți conta pe faptul că rețeaua de alimentare cu apă sau de încălzire instalată va funcționa cu eficiență maximă.

Urmăriți videoclipul
Postări