icon

Гидравлический расчет трубопроводов

В различных установках предусмотрены трубы, предназначенные для передвижения различных препаратов. Чтобы узнать какое количество таких труб необходимо, нужно выполнить гидравлический расчет трубопроводов. Гидравлическое испытание трубопровода - методика не из легких. Чтобы он функционировал без сбоев и отвечал всем предъявленным СНИП, необходимо учесть множество параметров – это и свойства вещества, предусмотренного для транспортировки, условия эксплуатации и многое другое.

В различных конструкциях, в том числе химических, предусмотрены трубы, которые предназначены для передвижения различных препаратов. Для того, чтобы узнать, какое количество их необходимо, нужно выполнить гидравлический расчет трубопроводов. Несколько таких приспособлений образуют общую конструкцию. Химические аппараты обычно закрытого типа. Замкнутые и изолированные детали также входят в систему. Она состоит из:

  • трубы;
  • уплотнения, которые объединяют два разъемных участка;
  • соединительные детали.

Данные приспособления производятся по отдельности и только после изготовления соединяются в общую конструкцию. Кроме того, в трубопроводе может предусматриваться обогрев, изоляция. При подборе материала учитываются конструктивные и технологические требования — СНиП. Они способны различаться в каждой отдельной ситуации.

Гидравлический расчет трубопроводов

Основным параметром СНиП, служащим основой определения условий эксплуатации, является сила сопротивления. Ее значение играет большую роль в расчете многих величин, для которых предусмотрена специальная программа.

Условный проход

Представляет собой значение СНиП, выступающее в качестве характерного признака в системах. DN необходимо учитывать при подгонке фитингов, труб, арматуры и других элементов. Данная величина является безразмерной. Она примерно равняется диаметру внутри трубопровода. Этот СНиП нельзя заметить на схемах. Он не может заменять настоящий диаметр. Его числовые величины подбираются так, чтобы система смогла иметь лучшую пропускную способность в результате перехода по условным проходам.

Номинальное давление




Показатель PN соответствует максимальной величине сопротивления среды с температурой в двадцать градусов. При этом учитывается наибольшая длительность эксплуатации конструкции определенных размеров. PN — параметр безразмерный. Он подбирается для индивидуальной системы, в зависимости от реального сопротивления. Методика PN необходима когда происходит гидравлическое испытание трубопроводов в процессе расчета толщины стенок трубы. От этого зависит ее функциональность.

Допустимое рабочее давление

Использование номинального сопротивления возможно при учете температуры эксплуатационной среды. Она составляет двадцать градусов. При ее увеличении уменьшаются нагрузочная устойчивость трубы. Таким образом, значение допустимого избыточного сопротивления понижается. Данные показатели неизменно связаны между собой. Величина pe,zul − максимальное значение сопротивления в случае повышения рабочей температуры.

Затрачиваемые материалы

В ходе выбора учитывают характеристики продукта, перемещаемого установкой, давление в рабочих условиях, вероятность воздействия коррозии. От всех этих факторов зависит вид используемого материала. В нормальной среде без излишних нагрузок и отсутствия вероятности коррозии применяется нелегированная сталь либо серый чугун.

Гидравлический расчет трубопроводов

При высокой возможности разрушений ржавчиной для обустройства трубопровода используется нержавеющая сталь. То же самое касается перемещаемого вещества, к которому предъявляются высокие запросы.

Помимо этого, материал конструкции должен сберегать устойчивость к действию морской воды. В таком случае применяются тантал, цирконий либо сплавы из алюминия. Широкое распространение заслуживает использование разновидностей пластмасс.

Данный факт объясняется легкостью материала, отсутствием проявлений коррозии, простым оборудованием. Такой трубопровод часто устанавливают для транспортировки сточных вод.

Соединительные элементы

В процессе монтажа потребуются специальные детали, при помощи которых осуществляется крепление фитингов и отдельных элементов трубопроводной конструкции. Их выбор зависит от:

  • условий работы;
  • материала, из которого изготовлены трубы и фасонные элементы;
  • типа соединения;
  • требований к системе.

Тепловое линейное расширение

По мере функционирования геометрическая форма деталей конструкции может видоизменяться. Это происходит по причине воздействия сопротивления и температуры.

В данном случае имеет место линейное расширение, которое отрицательно сказывается на качествах трубопровода.Если компенсировать расширение не представляется возможным, система подвергается деформации. Во время монтажа следует принимать во внимание вероятное изменение длины.

Оно происходит вследствие повышения температуры, показывающей большую значимость при обустройстве конструкций, и обозначает тепловое линейное расширение.

Трубопроводные отводы

Они ввариваются для компенсации действия температур. В качестве отводов применяются элементы Z-, U-образной и угловой формы. Кроме того, существуют лирные элементы. Отводы берут деформацию на себя, помогая избежать воздействия высоких температур. Такой программа обладает определенными ограничениями. При высоком давлении востребованы колени, обладающими разными углами. Они подбираются к определенному виду конструкции.

Компенсаторы волнистого типа

Устройство содержит гофрированную трубу из металла, имеющую тонкие стенки. Она называется сифоном и может удлиняться по направлению трубопровода. Существует несколько их разновидностей. Осевые устройства возмещают линейные расширения вдоль оси. Во внутренней части устанавливается направляющее кольцо, дабы избежать загрязнения и сдвига в сторону. При защите извне применяется специальная облицовка и СНиП. Компенсаторы, у которых отсутствует такое кольцо, поглощают сдвиги и вибрацию, таким образом помогают избежать потерь.

трубопровод

Изоляция устройства

Существуют определенная методика для эксплуатации. Если они предусматривают транспортировку веществ высокой температуры, конструкция нуждается в изоляции. Она способствует сохранению тепла. Если транспортируется вещество низкой температуры, изоляционный материал помогает избежать его нагрева с окружающей средой. Для этого вокруг труб закрепляются:

  • жесткие пенопласты (низкие температуры);
  • фасонные оболочки (средние температуры);
  • керамические волокна (высокие температуры).

Изоляционный материал наносится вдоль всего трубопровода, включая участки колен, а также отводов. Запрещается образование пропусков, иначе тепловых потерь не избежать.

Расчет гидравлического сопротивления, вычисление падения давления

В случае неровностей трубопровода, а также их воздействием с рабочей средой возникает сопротивление трению. В результате образуется тормозящее деньги, что приводит к необходимости дополнительной энергии.

Величину потери на трение можно рассчитать по следующей формуле:

HТ=[(λ·l)/dэ]·[w2/(2g)], где номограмма:

  • λ — коэффициент трения;
  • g — ускорение свободного сопротивления;
  • l — длина трубопровода;
  • [w2/(2g)] — скоростной напор;
  • w — скорость движения вещества;
  • dЭ — эквивалентный диаметр трубы.

Скорость потока измеряется в м/с, g — в м/с², остальные параметры — в метрах.

Падение давление вычисляется следующим образом:

СНиП формула Δp=λ·(l/d1)·(ρ/2)·v², где номограмма:

  • v — скорость транспортировки потока, м/с;
  • Δp — перепад сопротивления на определенном отрезке трубы, Па;
  • λ — коэффициент трения;
  • ρ — плотность вещества, кг/м²;
  • l — длина отрезка трубы, м;
  • d1 — диаметр трубы, м.

Эквивалентный диаметр

Параметр необходим в расчете трубопровода, имеющего нецилиндрическую форму. Эквивалентный диаметр может быть вычислен несколькими формулами. Они зависят от формы трубы.

трубопровод

Общая СНиП формула имеет следующий вид:

dэ = 4F/P, где номограмма:

  • F — площадь поперечного сечения, м;
  • dэ — эквивалентный диаметр, м;
  • Р — периметр внутреннего поперечного сечения, м.

Оптимальный диаметр

Когда происходит гидравлическое испытание трубопроводов учитывается много частных факторов. Чем выше скорость транспортируемой среды, тем меньше диаметр. Это позволяет облегчить процесс монтажа, снизить его материалоемкость. Однако в данном случае возможны потери напора, что предусматривает дополнительное использование энергии. Нежелательно и сильно уменьшать скорость потока, иначе могут возникнуть отрицательные последствия. Оптимальный диаметр вычисляется, исходя из СНиП формулы расхода:

Q = (Πd²/4)·w, где

  • d — диаметр трубы, м;
  • Q — расход жидкости, м³/с;
  • w — скорость перемещаемого вещества, м/с.

Как правило, в задачах, используемых в процессе проектирования трубопроводной системы, расход представляет собой постоянную величину. Таким образом, достаточно вычислить только два оставшихся значения. Так как технико-экономический расчет — процесс довольно сложный, обычно пользуются показателями оптимальных скоростей потока. Данные значения можно найти в справочных материалах. Они составляются на основе испытаний. Это значительно упрощает расчет оптимального диаметра и существенно экономит время.

В результате формула, необходимая для вычисления этого параметра выглядит так:

формула СНиП d = √(4Q/Πw), где

  • w — скорость транспортируемого вещества, м/с;
  • d — диаметр трубы в системе, м;
  • Q — расход перемещаемой жидкости, м³/с.

Таким образом, можно сделать вывод, что гидравлическое испытание трубопроводов — методика не из легких. Чтобы она функционировала без сбоев и отвечала всем предъявленным СНиП, нужно учитывать множество параметров. Огромное значение имеет вещество, предусмотренное для транспортировки, условия эксплуатации и многое другое.

http://www.youtube.com/watch?v=_Mobx2X_zqI
Очень плохоПлохоСреднеХорошоОтлично (Еще нет голосов, оставьте первым)
Загрузка...
Похожие статьи