Likbez sulla pressione nei gasdotti

Le condutture sono come le arterie della civiltà, "nutrono" il conforto e il buon umore nelle case. La comunicazione è una grande scienza. Sono stati creati servizi speciali per monitorare la condotta e il funzionamento dei sistemi di fornitura di acqua, gas e altre sostanze utili. Aiutare le persone a pubblicare molti materiali metodologici e informativi. Parliamo di uno degli aspetti più importanti della comunicazione: qual è la pressione stimata della pipeline e come influisce sul funzionamento del sistema.

Determinazione della pressione

Qual è la progettazione, la pressione nominale e operativa della condotta? Qual è la differenza tra questi concetti? Capiamo, perché senza la consapevolezza di tali momenti, sarà difficile calcolare il calo di pressione nella pipeline, selezionare gli elementi appropriati per la comunicazione e, quindi, garantire una confortevole permanenza in casa.

Quindi, ricorda cosa significano i seguenti termini:

  1. La pressione di progetto è la massima pressione in eccesso all'interno del sistema, risultante dall'esposizione alla sostanza trasportata attraverso la rete. Va tenuto presente che l'impatto non si verifica solo sui tubi, ma anche su ciascun elemento di cui sono costituite le comunicazioni. La durata e la funzionalità del funzionamento del sistema, così come la sicurezza dei membri della famiglia che vivono in casa, dipende da questo.
  2. Pressione condizionale Questo indicatore viene utilizzato quando si calcola la forza di navi e condotte che lavorano sotto pressione a una temperatura di 20 gradi.
  3. La pressione di esercizio è una pressione esterna o interna, sempre la massima in eccesso osservata in condizioni normali e componenti standard dei processi.
  4. La pressione di prova è un semplice indicatore che implica misurazioni durante il test delle strutture. È importante tenere traccia di come si comportano gli elementi del sistema quando la pressione nella conduttura aumenta / diminuisce. Questa è una sorta di "assicurazione" generale prima della rete.

Cos'è una pipeline

Parliamo di cosa sono queste strutture e quali elementi sono inclusi nel sistema.

Elementi di sistema

Una pipeline è una struttura progettata per spostare gas, liquidi o solidi sfusi.

La costruzione è una rete continua di tali elementi:

  • tubi,
  • elementi di fissaggio,
  • guarnizioni
  • apparecchiature di automazione
  • valvole di intercettazione e controllo,
  • supporti
  • guarnizioni,
  • dispositivi di misurazione,
  • pendenti,
  • collega pezzi,
  • elementi anticorrosione
  • altri materiali necessari.

Dalle parti di collegamento vai al corso:

La missione principale delle parti di collegamento è l'articolazione degli elementi, compresi punti importanti come curve, curve, curve, fluttuazioni nel diametro dei tubi, nonché in situazioni in cui l'uso della rete è sospeso. Il collegamento delle parti viene effettuato principalmente mediante saldatura di testa.

A cosa servono le condutture?

La parte del leone (circa 2/3 parti) della lunghezza totale dei gasdotti nel nostro paese è la linea principale. Sono trasporto per petrolio, gas verso luoghi di consumo o di trasformazione (per la produzione, nei porti, ecc.). Dopo l'elaborazione, i prodotti vengono inviati agli utenti lungo i sistemi trunk. In Russia, la lunghezza totale di tali strutture è di oltre 200 mila chilometri. Il restante terzo delle condotte è classificato come tecnologico. Trasportano liquidi, gas, vapore in forma finita o come prodotti semilavorati, materie prime. Tali reti sono dotate di dispositivi antincendio e di protezione contro l'organismo e la natura delle sostanze nocive.

I parametri e la qualità dei prodotti coinvolti nella costruzione dei gasdotti sono confermati da passaporti e certificati rilasciati dal produttore, ovviamente, se non si acquistano beni rubati o prodotti autonomamente.

Vale la pena prestare attenzione! Il colore dei tubi varia e dipende da cosa viene trasportato da esso. Ad esempio, le condutture del gas hanno un rivestimento giallo, l'acqua potabile ha un colore verde e la tecnica ha una tinta nera. Comunicazioni, che si muovono a vapore, dipinte con toni rossi.

classificazione

Che cos'è una pipeline ad alta pressione o bassa pressione? Come si differenziano?

Per cominciare, ricordiamo quali oleodotti sono in linea di principio dal tipo di sostanze trasportate?

  • gasdotti:
    • l'aria,
    • ossigeno,
    • cloro,
    • acetilene,
    • ammoniaca;
  • tubi dell'acqua;
  • linee di ossigeno;
  • linee di benzina;
  • linee a vapore;
  • linee di sottaceti;
  • condotti alcalini;
  • oleodotti;
  • linee di petrolio

Le sostanze che seguono le comunicazioni, a loro volta, si differenziano per aggressività e sono divise in tali gruppi:

  • poco aggressivo o non aggressivo, che porta alla comparsa di corrosione all'interno del sistema durante l'anno con una velocità fino a 0,1 mm;
  • media aggressività, provocando corrosione con un tasso annuale di 0,1-0,5 mm;
  • altamente aggressivo quando la corrosione arriva più velocemente della media.

Il calcolo dello spessore della parete della condotta e la scelta del materiale del sistema dipendono non solo dalla pressione, ma anche dall'aggressività dei prodotti trasportati. Per le comunicazioni, che spostano sostanze di media aggressività, utilizzare elementi in acciaio al carbonio con una parete spessa per proteggere la rete dai danni dovuti alla ruggine (standard - fino a 0,5 mm all'anno). Se i prodotti altamente aggressivi vengono spostati attraverso le comunicazioni, i migliori materiali per tali autostrade sono l'acciaio altolegato e il metallo non ferroso. Puoi anche scegliere elementi bimetallici e anche non metallici (con l'archiviazione di un professionista). La cosa principale - che il materiale era resistente alla corrosione o alla ruggine lentamente.

E ora la classificazione delle condotte di pressione (1kgs / cm ²):

  • flusso libero (reti che funzionano senza pressione eccessiva);
  • vuoto (fino a 1);
  • basso (1-15);
  • medio (16-100);
  • alto (oltre 100).

È importante sapere! L'inserimento nella condotta sotto pressione deve essere effettuato dai servizi competenti, maestri, con un permesso speciale per tale lavoro.

Pressione nel sistema idraulico

La rete di approvvigionamento idrico è la più popolare della famiglia, inoltre, può essere montata da sola - senza il coinvolgimento di uffici governativi e professionisti rari.

Qual è la pressione nella conduttura dell'acqua fredda secondo GOST, come calcolare questo indicatore in modo che la rete funzioni correttamente per molti anni?

Tutto è calcolato in modo relativamente semplice: il parametro principale è l'indicatore più grande nella rete, derivato dalle situazioni più sfavorevoli nel funzionamento del sistema (ad eccezione dei momenti di colpo d'ariete quando si osserva un brusco salto).

Il calcolo del calcolo statico è diverso. Qui l'indicatore è direttamente dipendente dalla pressione all'interno del sistema nel luogo della massima differenza di altezza.

Esistono calcoli simili nell'applicazione di una regola del genere: tenere sempre conto delle situazioni in circostanze peggiori.

La pressione in ogni singolo punto del sistema deve essere tale che l'acqua possa fluire liberamente, sia nella parte più alta che nella parte più lontana della rete. Dal rubinetto a questo punto, l'umidità vitale dovrebbe essere sottoposta a una pressione moderata, comoda da usare.

La pressione libera dovrebbe costantemente superare l'elevazione geodetica del rubinetto più in alto nella rete.

Gli indicatori minimi di un tale piano di condotte con acqua potabile (in m):

  • edificio a un piano - 10;
  • casa a due piani - 12;
  • edificio a tre piani - 16;
  • ogni piano sopra è più 4.

Indicatore per siti di prelievo dell'acqua - a partire da 10 metri. Edifici alti costruiti su altitudini più elevate sono dotati di un dispositivo per aumentare la pressione nel sistema di approvvigionamento idrico.

Vale la pena prestare attenzione! Non dimenticare: la pressione nella rete potrebbe cadere a causa della resistenza idraulica nella rete.

Perché la rete idrica si muove? Grazie ad aiutanti come torri idrauliche, pompe e strutture idrauliche.

Un argomento a parte è l'organizzazione del rifornimento idrico agli impianti antincendio. Qui, il tasso di pressione, a prescindere dalle circostanze, supera i 10 m. Solo in casi eccezionali, dopo il coordinamento con le autorità competenti, questo indicatore può essere ridotto, e non di molto.

Ora conosci il pacchetto di informazioni di base sulla pressione all'interno delle condotte. Resta da applicare correttamente questa conoscenza a vantaggio della propria famiglia o del proprio progetto imprenditoriale.

Pressione dell'acqua in un tubo di diverso diametro

In questa sezione applichiamo la legge di conservazione dell'energia al movimento di un liquido o gas attraverso i tubi. Il movimento del fluido attraverso i tubi si trova spesso nell'ingegneria e nella vita di tutti i giorni. Le tubature dell'acqua nella città vengono fornite alle case, ai luoghi di consumo. Nelle automobili, i tubi ricevono olio per la lubrificazione, il carburante per i motori, ecc. Il movimento del fluido attraverso i tubi si trova spesso in natura. Basti dire che la circolazione sanguigna di animali e umani è il flusso di sangue attraverso i tubi - i vasi sanguigni. In una certa misura, il flusso di acqua nei fiumi è anche una sorta di flusso di fluido attraverso i tubi. Il letto del fiume è una sorta di tubo per l'acqua che scorre.

Secondo la legge di Pascal, un fluido fisso in una nave trasmette la pressione esterna in tutte le direzioni e in tutti i punti del volume senza modifiche. Tuttavia, quando il fluido scorre senza attrito attraverso il tubo, la cui area della sezione trasversale è diversa in aree diverse, la pressione non è uniforme lungo il tubo. Scopri perché la pressione in un fluido in movimento dipende dall'area della sezione trasversale del tubo. Ma prima, diamo un'occhiata a una caratteristica importante di qualsiasi flusso di fluido.

Supponiamo che un fluido scorra attraverso un tubo orizzontale, la cui sezione trasversale in diversi punti è diversa, ad esempio un tubo, di cui una parte è mostrata nella Figura 207.

Se abbiamo mentalmente fatto diverse sezioni lungo il tubo, le cui aree sono rispettivamente uguali e misurerebbero la quantità di liquido che fluisce attraverso ciascuna di esse per un certo periodo di tempo, troveremmo che la stessa quantità di liquido scorreva attraverso ciascuna sezione. Ciò significa che tutto il fluido che passa attraverso la prima sezione nel tempo passa attraverso la terza sezione nello stesso tempo, sebbene sia considerevolmente più piccolo nella zona rispetto al primo. Se così non fosse, e attraverso una sezione trasversale nel tempo, per esempio, passando meno liquido che attraverso un'area trasversale, il liquido in eccesso dovrebbe accumularsi da qualche parte. Ma il liquido riempie l'intero tubo e da nessuna parte per accumularlo.

Come può un fluido che scorre attraverso un'ampia sezione riuscire a schiacciare uno stretto nello stesso tempo? Ovviamente, per questo, quando si passa attraverso le parti strette del tubo, la velocità del movimento deve essere maggiore, e tante volte quante volte l'area della sezione trasversale è più piccola.

Infatti, consideriamo una sezione di una colonna liquida mobile, che coincide al momento iniziale con una delle sezioni del tubo (figura 208). Nel tempo, questo sito si sposterà su una distanza che è uguale a dove si trova la velocità del flusso di fluido. Il volume V del fluido che scorre attraverso la sezione trasversale del tubo è uguale al prodotto dell'area di questa sezione e la lunghezza

Allo stesso tempo, il volume dei flussi di liquidi -

Il volume del fluido che scorre per unità di tempo attraverso la sezione trasversale di un tubo è uguale al prodotto dell'area della sezione trasversale del tubo per la velocità del flusso.

Come abbiamo appena visto, questo volume deve essere lo stesso in diverse sezioni del tubo. Pertanto, più piccola è la sezione trasversale del tubo, maggiore è la velocità di movimento.

Quanto liquido passa attraverso una sezione del tubo in un tempo, tanto dovrebbe andare per questo

stesso tempo attraverso qualsiasi altra sezione.

Allo stesso tempo, crediamo che una determinata massa di un liquido abbia sempre lo stesso volume, che non possa ridursi e ridurne il volume (dicono che è incomprimibile). È ben noto, per esempio, che nei luoghi stretti di un fiume il tasso di flusso d'acqua è maggiore che in quelli ampi. Se denotiamo la portata del fluido in sezioni per aree, allora possiamo scrivere:

Questo dimostra che quando un fluido passa da una sezione di tubo con un'area di sezione trasversale più grande ad una sezione con un'area di sezione trasversale più piccola, la velocità di flusso aumenta, cioè il liquido si muove con accelerazione. E questo, secondo la seconda legge di Newton, significa che una forza agisce su un liquido. Cos'è questo potere?

Questa forza può essere solo la differenza tra le forze di pressione in sezioni di tubo larghe e strette. Pertanto, in un'area ampia, la pressione del liquido deve essere maggiore rispetto a una sezione ristretta del tubo.

Ciò deriva anche dalla legge di conservazione dell'energia. Infatti, se nei luoghi stretti di un tubo aumenta la velocità di un fluido, aumenta anche la sua energia cinetica. E poiché abbiamo assunto che il fluido scorre senza attrito, questo aumento di energia cinetica deve essere compensato da una diminuzione dell'energia potenziale, perché l'energia totale deve rimanere costante. Di che tipo di energia potenziale stiamo parlando qui? Se il tubo è orizzontale, allora l'energia potenziale di interazione con la Terra in tutte le parti del tubo è la stessa e non può cambiare. Ciò significa che rimane solo l'energia potenziale dell'interazione elastica. La forza di pressione che fa fluire il fluido attraverso il tubo è la forza elastica della compressione del fluido. Quando diciamo che un fluido è incomprimibile, intendiamo solo che non può essere compresso a tal punto che il suo volume cambia notevolmente, ma inevitabilmente si verifica una contrazione molto piccola che causa la comparsa di forze elastiche. Queste forze creano una pressione fluida. Questa compressione del fluido diminuisce nelle parti strette del tubo, compensando l'aumento di velocità. Pertanto, in luoghi stretti di tubi, la pressione del fluido deve quindi essere inferiore rispetto a quelli ampi.

Questa è la legge scoperta dall'accademico di Pietroburgo Daniel Bernoulli:

La pressione del fluido che scorre è maggiore in quelle sezioni di flusso in cui la sua velocità di movimento è inferiore, e

al contrario, in quelle sezioni in cui la velocità è maggiore, la pressione è inferiore.

Per quanto strano possa sembrare, ma quando un liquido "schiaccia" attraverso sezioni di tubo strette, la sua compressione non aumenta, ma diminuisce. E l'esperienza lo conferma bene.

Se il tubo attraverso il quale il fluido scorre viene alimentato con tubi aperti sigillati con manometri (figura 209), allora sarà possibile osservare la distribuzione della pressione lungo il tubo. Nei punti stretti del tubo, l'altezza della colonna liquida nel tubo manometrico è inferiore rispetto a quella larga. Ciò significa che c'è meno pressione in questi luoghi. Più piccola è la sezione trasversale del tubo, maggiore è la velocità del flusso e meno pressione in esso. Ovviamente, è possibile scegliere una sezione in cui la pressione è uguale alla pressione atmosferica esterna (l'altezza del livello del liquido nel manometro sarà quindi uguale a zero). E se prendi una sezione ancora più piccola, allora la pressione del fluido in essa sarà meno che atmosferica.

Questo flusso di fluido può essere utilizzato per pompare aria. Su questo principio agisce la cosiddetta pompa a getto d'acqua. La figura 210 mostra uno schema di una tale pompa. Un getto d'acqua viene fatto passare attraverso il tubo A con un'apertura stretta all'estremità. La pressione dell'acqua nel foro del tubo è inferiore a quella atmosferica. pertanto

il gas dal volume pompato attraverso il tubo B viene aspirato all'estremità del tubo A e viene rimosso insieme all'acqua.

Tutto ciò che viene detto sul movimento del fluido attraverso i tubi si applica anche al movimento del gas. Se la portata del gas non è troppo alta e il gas non è abbastanza compresso per cambiarne il volume, e se, inoltre, l'attrito viene trascurato, la legge di Bernoulli vale anche per i flussi di gas. In parti strette di tubi in cui il gas si muove più velocemente, la sua pressione è inferiore rispetto alle parti ampie e può diventare meno atmosferica. In alcuni casi, questo non richiede nemmeno una pipe.

Puoi fare una semplice esperienza. Se si soffia un foglio di carta lungo la sua superficie, come mostrato nella Figura 211, è possibile vedere che la carta inizia a salire. Ciò è dovuto alla diminuzione della pressione nel getto d'aria sopra la carta.

Lo stesso fenomeno si verifica quando l'aereo sta volando. Un controcorrente di aria scorre sulla superficie superiore convessa dell'ala di un aereo in volo e, a causa di ciò, si verifica una diminuzione della pressione. La pressione sopra l'ala è inferiore alla pressione sotto l'ala. Questo è il motivo per cui l'alettone si verifica.

1. La portata consentita dell'olio attraverso i tubi è di 2 m / s. Quale volume di olio passa attraverso un tubo con un diametro di 1 m per 1 ora?

2. Misurare la quantità di acqua che fuoriesce dal rubinetto dell'acqua per un certo tempo Determinare la portata dell'acqua misurando il diametro del tubo davanti al rubinetto.

3. Quale dovrebbe essere il diametro della tubazione attraverso la quale l'acqua dovrebbe fluire all'ora? La portata d'acqua consentita è di 2,5 m / s.

Calcolo della pressione idrica necessaria nel gasdotto: perché è necessario e come viene prodotto

Il comfort in casa è difficile da immaginare senza acqua corrente. E l'emergere di nuove tecnologie sotto forma di lavaggio, lavastoviglie, caldaia e altre unità ha ulteriormente rafforzato il suo ruolo nell'alloggiare il campione del 21 ° secolo. Ma queste unità richiedono che l'acqua provenga dalla rete idrica con una certa pressione. Pertanto, una persona che ha deciso di dotare la propria casa di un sistema di approvvigionamento idrico deve sapere come calcolare la pressione dell'acqua necessaria nella pipeline in modo che tutti i dispositivi funzionino normalmente.

Per il normale funzionamento della pressione della condotta in esso deve soddisfare gli standard

Misura la definizione

La pressione nel gasdotto può essere suddivisa nei seguenti tipi: lavoro, condizionale, prova e calcolato. Senza conoscere le loro differenze, sarà difficile calcolare la caduta di pressione del fluido trasportato attraverso le comunicazioni ingegneristiche. Di conseguenza, la selezione di elementi idonei dell'impianto idraulico dovrà affrontare difficoltà che non consentono una confortevole permanenza nel soggiorno.

  1. Di lavoro. Questo è esterno o interno, necessariamente la massima sovrapressione registrata dai componenti standard del processo di trasporto dell'acqua in condizioni normali.
  2. Condizionale. Questo indicatore viene utilizzato nel calcolo della resistenza delle condotte (e delle navi) che operano sotto una certa pressione a una temperatura dell'acqua di 20 ° C.
  3. Trial. Questo semplice indicatore viene misurato durante il test di progettazione. Sulla base, il comportamento degli elementi del sistema viene monitorato quando si verificano variazioni di pressione nel sistema di approvvigionamento idrico. Questo approccio serve come una sorta di assicurazione generale prima di installare la rete.
  4. Nominale. Con questo si intende la massima pressione in eccesso nella cavità della tubazione, prodotta dalla sostanza trasportata attraverso di essa. Va tenuto presente che non solo i tubi sono esposti all'impatto, ma anche tutti gli elementi che compongono le comunicazioni ingegneristiche. È sulla base della pressione di progetto che viene determinato lo spessore della parete del tubo dell'acqua. La funzionalità, così come la durata del funzionamento del sistema e, naturalmente, la sicurezza degli abitanti della casa dipende da questo.

La pressione dell'acqua nel rubinetto dipende dalla pressione nel sistema idraulico

Un semplice esempio di calcolo della pressione nel tubo

Come sapete, non molto tempo fa, il sistema di approvvigionamento idrico era collegato alla torre dell'acqua. Grazie a questa struttura, la pressione si crea nella rete idrica. L'unità di misura di questa caratteristica è l'atmosfera. Inoltre, la dimensione del serbatoio situato nella parte superiore della torre non influisce sul valore di questo parametro, dipende solo dall'altezza della torre.

Buono a sapersi! In pratica, la pressione viene misurata in metri di colonna d'acqua. Quando l'acqua viene versata nel tubo con un'altezza di 10 metri, una pressione pari a una atmosfera verrà fissata nel punto più basso.

Considera un esempio con una casa di 5 piani. La sua altezza è di 15 metri. Cioè, su un piano ci sono 3 metri. La torre con un'altezza di 15 metri creerà una pressione di 1,5 atmosfere al primo piano. Il valore di questo indicatore nel tubo del secondo piano sarà già 1.2 atmosfere. Si scopre questo sottraendo l'altezza di un piano dal numero 15 - 3 metri, e dividendo il risultato per 10. Dopo aver fatto ulteriori calcoli, capiremo che non ci sarà alcuna pressione al 5 ° piano. La logica impone che per fornire acqua alle persone che vivono all'ultimo piano, sarà necessario costruire una torre più alta. E se stiamo parlando, ad esempio, di un edificio di 25 piani? Nessuno costruirà strutture così grandi. A tal fine, i moderni sistemi idrici sono dotati di pompe per pozzi profondi.

La pressione all'uscita di tale unità viene calcolata in modo molto semplice. Ad esempio, se una pompa sommergibile, la cui capacità è sufficiente a sollevare l'acqua fino alla linea dei 50 metri della colonna d'acqua, immergerla nel pozzo per 15 metri, creerà una pressione di 3,5 atmosfere (50-15 / 10 = 3,5) a livello del suolo.

È possibile fornire la pressione richiesta nel sistema con una pompa.

Come viene calcolato lo spessore del tubo in base alla pressione?

Quando l'acqua si muove attraverso il tubo, c'è una resistenza dal suo attrito contro le pareti, così come contro vari ostacoli. Questo fenomeno è chiamato resistenza idraulica della condotta. Il suo valore numerico è direttamente proporzionale alla portata. Dall'esempio precedente, sappiamo già che a diverse altezze la pressione dell'acqua è diversa, e questa caratteristica dovrebbe essere presa in considerazione quando si calcola il diametro interno del tubo, cioè il suo spessore. Una formula semplificata per il calcolo di questo parametro per una data perdita di pressione (pressione) è la seguente:

Dext = KGSopr × Dl. tr. / PD × (Ud. × × Sk / 2g),

dove: Dvn. - diametro interno della condotta; KGSopr. - coefficiente di resistenza idraulica; Dl.tr - la lunghezza del gasdotto; PD - perdita di pressione specificata o ammissibile tra la fine e le sezioni iniziali della condotta; Peso specifico. - gravità specifica dell'acqua - 1000 kg / (9815 m /; Sk. - velocità di flusso m / s; g - 9,81 m / s2. La costante ben nota è l'accelerazione di gravità.

La perdita di pressione nel rinforzo e nei raccordi della condotta con sufficiente precisione è determinata dalle perdite in un tubo rettilineo di lunghezza equivalente e con lo stesso passaggio condizionale.

Come calcolare la pressione della parete del tubo

Il calcolo esatto di questi tubi in acciaio indicatore, che operano sotto l'influenza di una pressione interna eccessiva, comprende due fasi. Per prima cosa viene calcolato il cosiddetto spessore calcolato della parete. Quindi al numero risultante viene aggiunto lo spessore di usura dalla corrosione.

Il calcolo della pressione richiesta per la selezione dello spessore della parete del tubo

Suggerimento: Durante la realizzazione e l'assemblaggio della pipeline, non installare inserti casuali separati. Per non provocare un incidente, lavora solo con quelli le cui dimensioni coincidono con quelle calcolate.

Pertanto, la formula generalizzata per il calcolo dello spessore delle pareti è la seguente:

dove: T è il parametro desiderato - spessore della parete; RTS - spessore della parete calcolato; PC: aumento dell'usura corrosiva.

Lo spessore della parete calcolato, in base alla pressione, viene calcolato con la seguente formula:

dove: tipo - sovrapressione interna; DNAR. - diametro esterno del tubo; DR - stress ammissibile a rottura; KPSH - coefficiente di resistenza della cucitura. Il suo valore dipende dalla tecnologia di produzione dei tubi. Nella fase finale del calcolo della pressione della parete del tubo aggiungiamo il valore del parametro PC all'RTS. È preso dalla directory.

Pressione e diametro del tubo

La corretta determinazione della sezione trasversale del tubo non è meno importante della scelta del materiale di fabbricazione. Se il diametro e la pressione non sono calcolati correttamente, ci sarà una turbolenza d'aria nel tubo, che è presente in esso, e nel flusso d'acqua. Per questo motivo, il movimento del fluido attraverso il tubo sarà accompagnato da un aumento del rumore e si formerà una grande quantità di depositi di calcare sulla superficie interna della linea di alimentazione dell'acqua. Inoltre, va ricordato che l'esistenza di una dipendenza della pressione sul diametro del tubo può influire negativamente sul rendimento del sistema di approvvigionamento idrico. In pratica, molti abitanti di appartamenti e case hanno dovuto affrontare una situazione in cui, con l'accensione simultanea di diversi rubinetti, la pressione dell'acqua si è drasticamente ridotta. Questo problema si presenta per due motivi: quando la pressione è caduta nell'intero sistema e ad un diametro ridotto dei tubi collegati.

La capacità della rete idrica dipende dal diametro del tubo

Di seguito è riportata una tabella per il massimo flusso d'acqua stimato attraverso le condotte dei diametri più comuni a diversi valori di pressione.

Pressione dell'acqua in un tubo di diverso diametro

C'è un tubo di ingresso di 1 1/2 pollici (un pollice e mezzo) e un tubo di scarico di 1/2 pollici (mezzo pollice) - vale a dire. tre volte di meno.

Pressione dell'acqua 4 atm.

Nella colonna (1 1/2 pollici) un secchio di 15 litri viene digitato in 1,5 minuti

Nella casa (1/2 pollice) il secchio d'acqua di 15 l viene raccolto in 3 minuti

La domanda è come aumentare la prevalenza (portata, numero di litri al secondo)?

O anche questo: è possibile aumentare la portata d'acqua senza cambiare l'intero tubo dalla colonna alla casa.

In, anche l'immagine dipinta per capire.

Domanda due: la portata cambierà molto (apparentemente nell'idraulica viene chiamato il numero di l / s) nei casi 1-4?

Domanda tre: Ha senso inserire un tubo largo 1-5 m (caso 3 e 4) dopo un tubo stretto per aumentare il flusso?

Post scriptum Capisco che anche le curve del tubo influenzino il flusso (letto da qualche parte), ma sarebbe più facile per me spiegare in qualche modo per capire. Perché per molto tempo ho considerato la pressione come l'indicatore principale che influenza la quantità di acqua per unità di tempo, ma risulta essere costante (4 atm) sia per l'ingresso che per l'uscita. ((((

P.p.s. C'è anche il sospetto che il tubo dalla colonna alla casa sia pesantemente ricoperto di ruggine e abbia un diametro molto più piccolo di quelli dichiarati sopra 1/2 pollice.

Commenti per i contro aggiunti.

Costruzione e riparazione

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44 commenti

Bene, per cominciare, non dovresti confondere i concetti di flusso e testa, il flusso è il volume del fluido nelle unità. tempo (l / s, m3 / h) e la pressione è la pressione (m del flusso d'acqua).

Il consumo dipende dal diametro della tubazione e dalla velocità.

La pressione dipende dalla fonte di pressione (pompa) e maggiore è la resistenza nella tubazione (gomiti, restringimento della tubazione), meno diventa nel corso del flusso del fluido.

e la risposta effettiva alla domanda:

Se la vostra pompa (fonte di pressione) è abbastanza potente e fornisce una buona pressione, tutte le quattro varianti dell'immagine non sono interessate, il numero di litri al secondo produrrà lo stesso tubo, solo con un tubo stretto la portata sarà più alta e con un tubo grande la velocità sarà inferiore.

E uguale a questa portata sarà la pompa.

In primo luogo, confondete pressione e pressione, sebbene questi concetti abbiano la stessa ampiezza, ma il significato è diverso. la pressione può essere applicata solo all'acqua in movimento.

il secondo si confonde potenza con il tipo di pompa. Puoi mettere una potente pompa dohera ma la pressione creata da essa può essere collegata a un dito dall'altra parte: una pompa giocattolo può creare una pressione di centinaia di barre.

Ancora una volta, le prestazioni della pompa non sono affatto un flusso.

In primo luogo, confondete pressione e pressione, sebbene questi concetti abbiano la stessa ampiezza, ma il significato è diverso. la pressione può essere applicata solo all'acqua in movimento. il compito della persona di spiegare la differenza di pressione e flusso e rendere più facile l'utilizzo del concetto di pressione, perché una persona è mal versata in questo, e la parola "pressione" lo riduce già nella giusta direzione del suo pensiero. Per l'uomo medio, non c'è assolutamente alcuna differenza tra pressione e pressione, tranne forse per unità di misura. Per le persone coinvolte nelle pompe, sicuramente SÌ. Se sto parlando di me, capisco perfettamente la differenza in questi concetti.

il secondo si confonde potenza con il tipo di pompa. Puoi mettere una potente pompa dohera ma la pressione creata da essa può essere collegata a un dito dall'altra parte: una pompa giocattolo può creare una pressione di centinaia di barre.
Ancora una volta, le prestazioni della pompa non sono affatto un flusso.

Nell'esempio, il termine "pompa potente" significava una fonte di pressione, in altre parole, una pompa con una testa grande (o pressione se si parla di pompe di tipo volumetrico). E ancora, le prestazioni della pompa in un sistema chiuso sono una pompa - un tubo - un consumatore, questo non è altro che la portata di un liquido in questo tubo (stiamo parlando della modalità operativa nominale della pompa, senza complicare le regolazioni di frequenza, bypassando la pompa, le uscite alla modalità operativa nominale centrifuga pompa, ecc.)

Calcolo della pressione dell'acqua nella condotta

La caduta di pressione nella condotta.

Il calcolo della perdita di pressione dell'acqua nella condotta è molto semplice, quindi considereremo in dettaglio le opzioni di calcolo.

Per il calcolo idraulico della pipeline, è possibile utilizzare il calcolo idraulico della calcolatrice della pipeline.

Sei abbastanza fortunato da perforare un pozzo vicino alla casa? Meraviglioso! Ora puoi fornire a te stesso e alla tua casa o cottage acqua pulita, che non dipenderà dalla fornitura d'acqua centrale. E ciò significa che non c'è l'arresto stagionale delle acque e il funzionamento con secchi e bacini. Hai solo bisogno di installare la pompa e il gioco è fatto! In questo articolo ti aiuteremo a calcolare la perdita di pressione dell'acqua nella condotta e già con questi dati puoi acquistare una pompa in tutta sicurezza e goderti finalmente la tua acqua dal pozzo.

Dalle lezioni di fisica della scuola risulta chiaro che l'acqua che scorre attraverso i tubi, in ogni caso, sta vivendo una resistenza. L'entità di questa resistenza dipende dalla velocità del flusso, dal diametro del tubo e dalla levigatezza della sua superficie interna. La resistenza è minore, minore è la portata e maggiore è il diametro e la scorrevolezza del tubo. La scorrevolezza del tubo dipende dal materiale di cui è fatto. I tubi in polimero sono più agevoli dei tubi in acciaio e non arrugginiscono e, non ultimo, sono meno costosi di altri materiali, pur non essendo di qualità inferiore. L'acqua sperimenterà resistenza spostandosi anche lungo un tubo completamente orizzontale. Tuttavia, più lungo è il tubo stesso, meno significativa sarà la perdita di pressione. Bene, procediamo al calcolo.

Perdite di carico nelle sezioni di tubi diritti.

Per calcolare la perdita di carico dell'acqua nelle sezioni di tubo diritte, utilizzare la tabella già preparata presentata di seguito. I valori di questa tabella sono per tubi fabbricati in polipropilene, polietilene e altre parole che iniziano con "poli" (polimeri). Se si installano tubi in acciaio, è necessario moltiplicare i valori indicati nella tabella per un fattore di 1,5.

I dati sono dati per 100 metri di tubazione, le perdite sono indicate in metri di colonna d'acqua.

Diametro interno tubo, mm

Come utilizzare la tabella: Ad esempio, in un tubo orizzontale dell'acqua con un diametro del tubo di 50 mm e una portata di 7 m 3 / h, la perdita sarà 2,1 metri di colonna d'acqua per un tubo in polimero e 3,15 (2,1 * 1,5) per un tubo di in acciaio. Come puoi vedere, tutto è abbastanza semplice e chiaro.

Perdite di testa sulle resistenze locali.

Sfortunatamente, le pipe sono assolutamente dritte solo in una fiaba. Nella vita reale, ci sono sempre varie curve, serrande e valvole che non possono essere ignorate quando si calcola la perdita di pressione nella condotta. La tabella mostra i valori di perdita di carico nelle resistenze locali più comuni: un ginocchio di 90 gradi, un ginocchio arrotondato e una valvola.

Le perdite sono indicate in centimetri di colonna d'acqua per unità di resistenza locale.

Per determinare la velocità del flusso v, è necessario dividere Q - consumo di acqua (in m 3 / s) per S - area della sezione trasversale (in m 2).

ie con un diametro del tubo di 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1 000 000 = 0,0019625 m 2) e un consumo d'acqua di 7 m 3 / h (Q = 7/3600 = 0,00194 m 3 / s) portata

Inoltre, secondo la tabella, è già possibile determinare la resistenza locale: nel ginocchio di 90 gradi - 7,6 centimetri di colonna d'acqua, nel ginocchio arrotondato - 0,7, nella valvola - 35.

Come si può vedere dai dati sopra riportati, le perdite di carico sulle resistenze locali sono alquanto insignificanti. Le principali perdite si verificano comunque su sezioni orizzontali di tubi, pertanto, per ridurle, si dovrebbe considerare attentamente la scelta del materiale del tubo e il loro diametro. Ricordiamo che al fine di ridurre al minimo le perdite, è necessario scegliere tubi da polimeri con un diametro massimo e levigatezza della superficie interna del tubo stesso.

Bene, ora sai come calcolare la perdita di pressione dell'acqua nella condotta e sono pronti ad acquistare i tubi stessi. Buona fortuna!

Calcolo e selezione delle condotte. Il diametro ottimale della pipeline

Le condotte per il trasporto di vari liquidi sono parte integrante delle unità e degli impianti in cui vengono eseguiti i processi di lavoro relativi ai diversi campi di applicazione. Per la scelta dei tubi e una configurazione della pipeline, il costo di entrambi i tubi e degli accessori per le condotte è di grande importanza. Il costo finale del pompaggio del mezzo attraverso la pipeline è in gran parte determinato dalla dimensione dei tubi (diametro e lunghezza). Il calcolo di questi valori viene eseguito utilizzando formule appositamente sviluppate specifiche per determinati tipi di operazioni.

Un tubo è un cilindro cavo di metallo, legno o altro materiale usato per trasportare fluidi liquidi, gassosi e alla rinfusa. Acqua, gas naturale, vapore, prodotti petroliferi, ecc. Possono agire come mezzo mobile. I tubi vengono utilizzati ovunque, iniziando da vari settori e finendo con l'uso domestico.

Per la produzione di tubi può essere utilizzata una varietà di materiali come acciaio, ghisa, rame, cemento, plastica, come plastica ABS, polivinilcloruro, cloruro di polivinile clorurato, polibutilene, polietilene, ecc.

Le dimensioni principali di un tubo sono il suo diametro (esterno, interno, ecc.) E lo spessore della parete, che sono misurati in millimetri o pollici. Anche utilizzato è un valore come il diametro nominale o il diametro nominale - la dimensione nominale del diametro interno del tubo, anche misurata in millimetri (denotata da Du) o pollici (indicata con DN). I valori dei diametri nominali sono standardizzati e rappresentano il criterio principale nella scelta di tubi e raccordi.

Corrispondenza dei valori condizionali in mm e pollici:

Un tubo con una sezione trasversale circolare è preferito su altre sezioni geometriche per una serie di motivi:

  • Il cerchio ha un rapporto minimo di perimetro con l'area, ed è applicabile al tubo, questo significa che a parità di portata il consumo di materiale di tubi a sezione circolare sarà minimo rispetto ai tubi di altre forme. Ciò implica anche il minimo costo possibile di isolamento e rivestimento protettivo;
  • Una sezione trasversale circolare è più vantaggiosa per spostare un mezzo liquido o gassoso da un punto di vista idrodinamico. Inoltre, a causa della minima superficie interna possibile del tubo per unità della sua lunghezza, l'attrito tra il fluido che viene spostato e il tubo è ridotto al minimo.
  • La forma rotonda è la più resistente alle pressioni interne ed esterne;
  • Il processo di produzione di tubi tondi è abbastanza semplice e facile da implementare.

I tubi possono variare notevolmente in diametro e configurazione a seconda dello scopo e dell'applicazione. Quindi le condotte principali per lo spostamento di acqua o di prodotti petroliferi sono in grado di raggiungere quasi mezzo metro di diametro con una configurazione abbastanza semplice, e le serpentine di riscaldamento, che sono anche un tubo, con un diametro piccolo hanno una forma complessa con molte spire.

È impossibile immaginare un settore senza una rete di condotte. Il calcolo di qualsiasi rete di questo tipo include la selezione del materiale del tubo, la preparazione delle specifiche, che elenca i dati su spessore, dimensioni del tubo, percorso, ecc. Le materie prime, il prodotto intermedio e / o il prodotto finito passano attraverso fasi di produzione, spostandosi tra diversi dispositivi e installazioni, che sono collegati da condotte e raccordi. Il corretto calcolo, selezione e installazione del sistema di tubazioni è necessario per l'implementazione affidabile dell'intero processo, garantendo il trasferimento sicuro dei supporti, nonché per sigillare il sistema e prevenire la dispersione della sostanza pompata nell'atmosfera.

Non esiste una formula uniforme e regole che potrebbero essere utilizzate per selezionare una pipeline per ogni possibile uso e ambiente di lavoro. In ogni singolo campo di applicazione delle condotte ci sono una serie di fattori che devono essere presi in considerazione e che possono avere un impatto significativo sui requisiti di una condotta. Ad esempio, quando si lavora con il fango, una grande pipeline non solo aumenterà i costi di installazione, ma creerà anche difficoltà di lavoro.

Solitamente i tubi vengono selezionati dopo aver ottimizzato i materiali e i costi operativi. Maggiore è il diametro del gasdotto, ovvero maggiore è l'investimento iniziale, minore è la caduta di pressione e, di conseguenza, minori costi operativi. Viceversa, le ridotte dimensioni del gasdotto ridurranno i costi primari per i tubi stessi e per i raccordi, ma un aumento della velocità comporterà un aumento delle perdite, che porterà alla necessità di spendere ulteriore energia per pompare il fluido. Gli standard di velocità, fissati per diverse applicazioni, si basano su condizioni di progettazione ottimali. La dimensione delle condotte viene calcolata utilizzando questi standard, tenendo conto delle aree di applicazione.

Durante la progettazione di condotte, vengono presi i seguenti parametri di progettazione di base:

  • prestazioni richieste;
  • luogo di entrata e di uscita del gasdotto;
  • composizione media, compresa la viscosità e la gravità specifica;
  • condizioni topografiche del percorso del gasdotto;
  • massima pressione di esercizio ammissibile;
  • calcolo idraulico;
  • diametro della tubazione, spessore della parete, resistenza allo snervamento della parete del materiale di trazione;
  • il numero di stazioni di pompaggio, la distanza tra loro e il consumo energetico.

L'affidabilità nella progettazione di condutture è garantita dalla conformità con gli standard di progettazione appropriati. Anche la formazione del personale è un fattore chiave per garantire la lunga durata della pipeline e la sua tenuta e affidabilità. Il monitoraggio permanente o periodico della condotta può essere effettuato da sistemi di controllo, contabilità, gestione, regolazione e automazione, dispositivi di controllo personale in produzione, dispositivi di sicurezza.

Rivestimento aggiuntivo della pipeline

Un rivestimento resistente alla corrosione viene applicato all'esterno della maggior parte dei tubi per prevenire gli effetti dannosi della corrosione dall'ambiente esterno. In caso di pompaggio di ambienti corrosivi, è possibile applicare un rivestimento protettivo sulla superficie interna dei tubi. Prima della messa in servizio, tutti i nuovi tubi destinati al trasporto di liquidi pericolosi sono testati per difetti e perdite.

Fondamenti per il calcolo del flusso in una pipeline

La natura del flusso del fluido nella condotta e quando scorre intorno agli ostacoli può variare notevolmente da liquido a liquido. Uno degli indicatori importanti è la viscosità del mezzo, caratterizzato da un parametro come il coefficiente di viscosità. Il fisico irlandese Osborne Reynolds condusse una serie di esperimenti nel 1880, i cui risultati riuscì a ricavare una quantità adimensionale che caratterizzava la natura di un flusso di fluido viscoso, chiamato il criterio di Reynolds e denotato da Re.

v - portata;

L è la lunghezza caratteristica dell'elemento di flusso;

μ è il coefficiente dinamico di viscosità.

Cioè, il criterio di Reynolds caratterizza il rapporto tra forze inerziali e forze di attrito viscoso in un flusso di fluido. Il cambiamento nel valore di questo criterio riflette il cambiamento nel rapporto di questi tipi di forze, che, a sua volta, influenza la natura del flusso del fluido. A questo proposito, è consuetudine distinguere tre regimi di flusso in base al valore del criterio Reynolds. A Re 4000, è già osservato un regime stabile, caratterizzato da variazioni indiscriminate della velocità e della direzione del flusso in ogni singolo punto, che insieme fornisce un'equalizzazione delle velocità di flusso sull'intero volume. Un tale regime è chiamato turbolento. Il numero di Reynolds dipende dalla testa specificata dalla pompa, dalla viscosità del fluido alla temperatura di esercizio, nonché dalle dimensioni e dalla forma del tubo attraverso cui passa il flusso.

Il criterio di Reynolds è un criterio di somiglianza per un flusso di fluido viscoso. Cioè, con il suo aiuto è possibile simulare un processo reale in una dimensione ridotta, conveniente per lo studio. Ciò è estremamente importante, poiché spesso è estremamente difficile, e talvolta impossibile, studiare la natura dei flussi di fluido in dispositivi reali a causa delle loro grandi dimensioni.

Calcolo della pipeline. Calcolo del diametro della pipeline

Se la tubazione non è isolata termicamente, cioè è possibile scambiare calore tra il movimento e l'ambiente, la natura del flusso in essa può variare anche a velocità costante (flusso). Questo è possibile se il fluido pompato all'ingresso ha una temperatura sufficientemente alta e scorre in modalità turbolenta. Lungo la lunghezza del tubo, la temperatura del fluido in movimento cadrà a causa di perdite di calore nell'ambiente, il che potrebbe comportare una modifica del regime di flusso a laminare o transitorio. La temperatura alla quale si verifica il cambio di modalità è detta temperatura critica. Il valore della viscosità del liquido dipende dalla temperatura, quindi per tali casi, utilizzare un parametro come la viscosità critica corrispondente al punto di cambiamento del regime di flusso al valore critico del criterio di Reynolds:

νcr - viscosità cinematica critica;

recr - il valore critico del criterio di Reynolds;

D è il diametro del tubo;

v - portata;

Un altro fattore importante è l'attrito che si verifica tra le pareti del tubo e il flusso in movimento. In questo caso, il coefficiente di attrito dipende in gran parte dalla rugosità delle pareti del tubo. La relazione tra il coefficiente di attrito, il criterio di Reynolds e la rugosità è stabilita dal diagramma Moody, che consente di determinare uno dei parametri, conoscendo gli altri due.

La formula Colebrook-White viene anche utilizzata per calcolare il coefficiente di attrito di un flusso turbolento. Sulla base di questa formula, è possibile costruire grafici per i quali è stabilito il coefficiente di attrito.

k è il coefficiente di rugosità del tubo;

Esistono anche altre formule per il calcolo approssimativo delle perdite per attrito nel flusso di fluido nei tubi. Una delle equazioni più comunemente usate in questo caso è l'equazione di Darcy-Weisbach. Si basa su dati empirici e viene utilizzato principalmente nei sistemi di modellazione. La perdita di attrito è una funzione della velocità del fluido e della resistenza del tubo al movimento del fluido, espressa in termini del valore della rugosità delle pareti della tubazione.

L è la lunghezza della sezione del tubo;

d è il diametro del tubo;

v - portata;

g - accelerazione gravitazionale.

La perdita di pressione dovuta all'attrito per l'acqua è calcolata usando la formula di Hazen-Williams.

L è la lunghezza della sezione del tubo;

C è il coefficiente di rugosità Heisen-Williams;

D è il diametro del tubo.

La pressione operativa della tubazione è la massima sovrapressione che garantisce la modalità operativa specificata della tubazione. La decisione sulle dimensioni della condotta e sul numero di stazioni di pompaggio viene generalmente presa in base alla pressione di esercizio dei tubi, alle prestazioni della pompa e ai costi. La pressione massima e minima della condotta, così come le proprietà del mezzo di lavoro, determinano la distanza tra le stazioni di pompaggio e la potenza richiesta.

La pressione nominale PN è il valore nominale corrispondente alla pressione massima del fluido di lavoro a 20 ° C, in cui è possibile il funzionamento continuo della tubazione con dimensioni specificate.

Con l'aumentare della temperatura, la capacità di carico del tubo diminuisce, così come la sovrapressione ammissibile di conseguenza. Il valore di pe, zul mostra la pressione massima (g) nel sistema di condotte con l'aumento della temperatura di esercizio.

Programma di sovrapressione ammissibile:

Calcolo della caduta di pressione nella condotta

Il calcolo della caduta di pressione nella tubazione prodotta dalla formula:

Δp è la caduta di pressione attraverso la sezione del tubo;

L è la lunghezza della sezione del tubo;

d è il diametro del tubo;

ρ è la densità del mezzo pompato;

v è la portata.

Ambienti di lavoro trasportati

Molto spesso, le tubature vengono utilizzate per il trasporto di acqua, ma possono anche essere utilizzate per spostare fanghi, sospensioni, vapore, ecc. Nell'industria petrolifera, le condotte servono a pompare una vasta gamma di idrocarburi e loro miscele, che differiscono notevolmente per le proprietà chimiche e fisiche. Il petrolio greggio può essere trasportato più lontano dai campi terrestri o dalle piattaforme petrolifere sullo scaffale fino ai terminali, ai punti intermedi e alle raffinerie.

Le condutture trasmettono anche:

  • prodotti petroliferi raffinati come benzina, carburante per aerei, cherosene, gasolio, olio combustibile, ecc.;
  • materie prime petrolchimiche: benzene, stirene, propilene, ecc.;
  • idrocarburi aromatici: xilene, toluene, cumene, ecc.;
  • combustibili derivati ​​da petrolio liquefatto quali gas naturale liquefatto, gas di petrolio liquefatto, propano (gas con temperatura e pressione standard, ma liquefatti mediante pressione);
  • anidride carbonica, ammoniaca liquida (trasportata sotto forma di liquidi a pressione);
  • il bitume e i combustibili viscosi sono troppo viscosi per essere trasportati attraverso le condotte, pertanto le frazioni di distillato di petrolio vengono utilizzate per liquefare questa materia prima e per produrre una miscela che può essere trasportata attraverso il gasdotto;
  • idrogeno (per brevi distanze).

La qualità del mezzo trasportato

Le proprietà fisiche e i parametri dei supporti trasportati determinano in gran parte il design e i parametri operativi della pipeline. Peso specifico, compressibilità, temperatura, viscosità, punto di scorrimento e pressione del vapore sono i parametri principali dell'ambiente di lavoro da considerare.

Il peso specifico del fluido è il suo peso per unità di volume. Molti gas vengono trasportati attraverso le tubazioni sotto pressione aumentata e quando viene raggiunta una certa pressione, alcuni gas possono persino essere liquefatti. Pertanto, il grado di compressione del mezzo è un parametro critico per la progettazione di condotte e la determinazione delle prestazioni di throughput.

La temperatura influenza indirettamente e direttamente le prestazioni della condotta. Ciò si riflette nel fatto che il liquido aumenta di volume dopo aver aumentato la temperatura, a condizione che la pressione rimanga costante. Abbassare la temperatura può anche avere un impatto sulle prestazioni e sull'efficienza complessiva del sistema. Di solito, quando la temperatura di un liquido diminuisce, questo è accompagnato da un aumento della sua viscosità, che crea ulteriore resistenza all'attrito lungo la parete interna del tubo, richiedendo più energia per pompare la stessa quantità di liquido. I mezzi molto viscosi sono sensibili alle variazioni delle temperature di esercizio. La viscosità è la resistenza di un mezzo a fluire e viene misurata in centistokes cSt. La viscosità determina non solo la scelta della pompa, ma anche la distanza tra le stazioni di pompaggio.

Non appena la temperatura del fluido scende al di sotto del punto di perdita di fluidità, il funzionamento della condotta diventa impossibile e alcune opzioni vengono prese per riprendere il suo funzionamento:

  • riscaldare il mezzo o isolare i tubi per mantenere la temperatura di esercizio del mezzo al di sopra del suo punto di scorrimento;
  • cambiare la composizione chimica del terreno prima di entrare nel gasdotto;
  • diluizione del mezzo trasportato con acqua.

Tipi di tubi del tronco

I tubi del tronco sono saldati o senza cuciture. I tubi in acciaio senza saldatura sono realizzati senza saldature longitudinali con segmenti in acciaio con trattamento termico per ottenere le dimensioni e le proprietà desiderate. Il tubo saldato è realizzato utilizzando diversi processi di produzione. Questi due tipi si differenziano tra loro per il numero di giunzioni longitudinali nel tubo e il tipo di attrezzatura di saldatura utilizzata. Il tubo saldato in acciaio è il tipo più comunemente usato nel campo petrolchimico di applicazione.

Ogni sezione di tubo è unita da sezioni saldate insieme per formare una pipeline. Inoltre, in tubazioni, a seconda dell'applicazione, vengono utilizzati tubi in vetroresina, varie materie plastiche, cemento amianto, ecc.

Per il collegamento di tratti di tubi diritti, nonché per la transizione tra le sezioni della tubazione di diversi diametri, vengono utilizzati elementi di connessione appositamente realizzati (gomiti, curve, chiusure).

Per l'installazione di singole parti di tubazioni e raccordi, vengono utilizzati collegamenti speciali.

Saldato - collegamento monoblocco, applicabile a tutte le pressioni e temperature;

Flangia - connessione plug-in, utilizzata per alte pressioni e temperature;

Connessione filettata - staccabile utilizzata per medie pressioni e temperature;

Accoppiamento: collegamento rimovibile utilizzato per basse pressioni e temperature.

L'ovalità e la finezza dei tubi senza saldatura non devono essere maggiori della tolleranza del diametro e dello spessore della parete.

Allungamento della temperatura del gasdotto

Quando la condotta è sotto pressione, tutta la sua superficie interna è soggetta a un carico uniformemente distribuito, che provoca forze interne longitudinali nel tubo e carichi aggiuntivi sui supporti terminali. Le fluttuazioni della temperatura influenzano anche la pipeline, causando cambiamenti nelle dimensioni dei tubi. Gli sforzi in una tubazione fissa con fluttuazioni di temperatura possono aumentare il valore consentito e portare a uno stress eccessivo, che è pericoloso per la resistenza della tubazione sia nel materiale del tubo che nelle connessioni della flangia. La fluttuazione della temperatura del fluido pompato crea anche tensioni di temperatura nella tubazione, che possono essere trasmesse alla valvola, alla stazione di pompaggio, ecc. Ciò può comportare una depressurizzazione dei giunti delle tubazioni, il guasto della valvola o altri elementi.

Calcolo delle dimensioni della pipeline quando la temperatura cambia

Calcolo delle variazioni nelle dimensioni lineari della pipeline quando le variazioni di temperatura producono la formula:

a è il coefficiente di allungamento termico, mm / (m ° C) (vedi tabella sotto);

L è la lunghezza della condotta (distanza tra supporti fissi), m;

Δt è la differenza tra max. e min. temperatura del mezzo pompato, ° С.

Tabella di espansione lineare di tubi di vari materiali

I numeri indicati sono valori medi per i materiali elencati e per il calcolo della pipeline da altri materiali i dati di questa tabella non dovrebbero essere presi come base. Quando si calcola la pipeline, si consiglia di utilizzare il coefficiente di allungamento lineare indicato dal produttore del tubo nelle specifiche tecniche o nella scheda tecnica allegata.

L'allungamento della temperatura delle tubazioni viene eliminato mediante l'uso di speciali sezioni di compensazione della tubazione, nonché mediante compensatori, che possono essere costituiti da parti elastiche o mobili.

Le aree di compensazione sono costituite da parti elastiche della tubazione, disposte perpendicolarmente l'una all'altra e fissate con i rubinetti. All'allungamento della temperatura, l'aumento di una parte viene compensato dalla deformazione di flessione dell'altra parte nel piano o dalla deformazione di flessione e torsione nello spazio. Se la pipeline stessa compensa l'espansione termica, allora si chiama autocompensazione.

Il risarcimento è anche dovuto ai gomiti elastici. Parte dell'elongazione è compensata dall'elasticità dei rubinetti, l'altra parte viene eliminata a causa delle proprietà elastiche del materiale dell'area dietro l'uscita. I compensatori sono installati dove non è possibile utilizzare sezioni di compensazione o quando l'autocompensazione del tubo è insufficiente.

In base al design e al principio di funzionamento, i compensatori sono di quattro tipi: a forma di U, lenti, ondulato, premistoppa. In pratica, vengono spesso utilizzati compensatori piatti con forma a L, Z o U. Nel caso di compensatori spaziali, di solito sono 2 aree piatte reciprocamente perpendicolari e hanno una spalla comune. I compensatori elastici sono realizzati con tubi o dischi flessibili o soffietti.

Determinazione della dimensione ottimale del diametro delle condotte

Il diametro ottimale della condotta può essere trovato sulla base di calcoli tecnici ed economici. Le dimensioni della condotta, comprese le dimensioni e la funzionalità dei vari componenti, nonché le condizioni in cui deve essere utilizzata la condotta, determinano la capacità di trasporto del sistema. I tubi più grandi sono adatti per un flusso di massa più intenso del mezzo, a condizione che gli altri componenti del sistema siano selezionati e progettati correttamente per queste condizioni. Di solito, maggiore è la lunghezza del tubo principale tra le stazioni di pompaggio, maggiore è la caduta di pressione nella tubazione. Inoltre, i cambiamenti nelle caratteristiche fisiche del mezzo pompato (viscosità, ecc.) Possono anche avere un grande effetto sulla pressione nella linea.

La dimensione ottimale è la più piccola delle dimensioni di tubo adatto per una particolare applicazione, conveniente per tutta la vita del sistema.

La formula per calcolare le prestazioni del tubo:

Q - portata del liquido pompato;

d è il diametro della pipeline;

v è la portata.

In pratica, per calcolare il diametro ottimale della pipeline, utilizzare i valori delle velocità ottimali del fluido pompato, prelevati dai materiali di riferimento sulla base dei dati sperimentali:

Da qui otteniamo la formula per calcolare il diametro ottimale del tubo:

Q - la portata specificata del liquido pompato;

d è il diametro ottimale della pipeline;

v è la portata ottimale.

Ad alte portate, vengono solitamente utilizzati tubi di diametro ridotto, il che significa costi inferiori per l'acquisto della condotta, i suoi interventi di manutenzione e installazione (denotiamo K1). All'aumentare della velocità, si verifica un aumento della perdita di carico all'attrito e delle resistenze locali, il che porta ad un aumento del costo del fluido di pompaggio (denotiamo K2).

Per le condotte di grande diametro i costi K1 sarà più alto e i costi durante l'operazione K2 qui di seguito. Se sommi i valori di K1 e K2, quindi otteniamo il costo minimo totale K e il diametro ottimale della condotta. Costi K1 e K2 in questo caso, dato nello stesso periodo di tempo.

Calcolo (formula) dei costi di capitale per il gasdotto

m è la massa della pipeline, t;

KM - coefficiente che aumenta il costo di installazione, ad esempio 1,8;

n - vita di servizio, anni.

I costi operativi specificati associati al consumo di energia:

nNAM - numero di giorni lavorativi all'anno;

CE - il costo di un kWh di energia, rubli / kWh.

Formule per determinare la dimensione della pipeline

Un esempio di formule generali per determinare la dimensione dei tubi senza tenere conto di possibili fattori di influenza aggiuntivi come l'erosione, i solidi sospesi, ecc.:

d è il diametro interno del tubo;

hf - perdita di carico per attrito;

L è la lunghezza della condotta, in piedi;

f è il coefficiente di attrito;

V è la portata.

T - temperatura, K

R - libbre di pressione / pollici ² (ass);

n è il coefficiente di rugosità;

v è la velocità del flusso;

L - lunghezza o diametro del tubo.

Vg è il volume specifico di vapore saturo;

x è la qualità del vapore;

Portata ottimale per vari sistemi di tubazioni

La dimensione ottimale del tubo viene scelta tra le condizioni del costo minimo di pompaggio del fluido attraverso la pipeline e il costo del tubo. Tuttavia, è necessario considerare anche i limiti di velocità. A volte, la dimensione della linea di tubazioni deve soddisfare i requisiti del processo. Altrettanto spesso, la dimensione della pipeline è correlata alla caduta di pressione. Nei calcoli di progettazione preliminare in cui le perdite di pressione non vengono prese in considerazione, la dimensione della pipeline di processo è determinata dalla velocità consentita.

Se ci sono cambiamenti nella direzione del flusso nella conduttura, allora questo porta ad un aumento significativo delle pressioni locali sulla superficie perpendicolare alla direzione del flusso. Questo tipo di aumento è una funzione della velocità del fluido, della densità e della pressione iniziale. Poiché la velocità è inversamente proporzionale al diametro, i liquidi ad alta velocità richiedono una particolare attenzione nella scelta delle dimensioni e della configurazione della tubazione. La dimensione ottimale del tubo, ad esempio, per l'acido solforico limita la velocità del mezzo a un valore al quale non è consentita l'erosione delle pareti nelle curve del tubo, al fine di evitare danni alla struttura del tubo.

Flusso di gravità

Il calcolo delle dimensioni della conduttura nel caso del flusso, spostandosi per gravità, è piuttosto complicato. La natura del movimento in questa forma di flusso nel tubo può essere monofase (full pipe) e bifase (riempimento parziale). Un flusso bifase si forma quando il liquido e il gas sono simultaneamente presenti nel tubo.

A seconda del rapporto tra liquido e gas, nonché le loro velocità, il regime di flusso a due fasi può variare da bolla a disperso.

La forza trainante di un fluido quando si muove per gravità è data dalla differenza delle altezze dei punti iniziale e finale, e il prerequisito è la posizione del punto iniziale sopra l'ultimo. In altre parole, la differenza di altezza determina la differenza dell'energia potenziale del liquido in queste posizioni. Questo parametro viene preso in considerazione anche quando si seleziona la pipeline. Inoltre, l'entità della forza motrice è influenzata dai valori di pressione sul punto iniziale e finale. L'aumento della caduta di pressione porta ad un aumento della portata del fluido che, a sua volta, consente di selezionare una tubazione di diametro più piccolo e viceversa.

Se il punto finale è collegato a un sistema pressurizzato, come una colonna di distillazione, è necessario sottrarre la pressione equivalente dalla differenza di altezza esistente per stimare l'effettiva pressione differenziale effettiva. Inoltre, se il punto di partenza del gasdotto è sotto vuoto, anche il suo effetto sulla pressione differenziale totale deve essere preso in considerazione quando si sceglie una condotta. La selezione finale dei tubi viene effettuata utilizzando la pressione differenziale, che tiene conto di tutti i fattori di cui sopra, e non si basa solo sulla differenza delle altezze dei punti iniziale e finale.

Flusso di liquido caldo

Negli impianti di processo, di solito incontrano vari problemi quando si lavora con supporti bollenti o bollenti. Il motivo principale è l'evaporazione di parte del flusso di liquido caldo, cioè la trasformazione di fase del liquido in vapore all'interno della conduttura o dell'apparecchiatura. Un tipico esempio è il fenomeno della cavitazione di una pompa centrifuga, seguito da un punto di ebollizione di un liquido con la successiva formazione di bolle di vapore (cavitazione di vapore) o il rilascio di gas disciolti in bolle (cavitazione di gas).

La tubazione più grande è preferibile a causa di una portata inferiore rispetto a un tubo più piccolo a una portata costante, che è causata dal raggiungimento di un NPSH più elevato nella linea di aspirazione della pompa. Inoltre, la causa della cavitazione in caso di perdita di pressione può essere il punto di un improvviso cambiamento nella direzione del flusso o la riduzione delle dimensioni della tubazione. La miscela risultante di gas vapore crea un ostacolo al flusso e può causare danni alla tubazione, il che rende il fenomeno della cavitazione estremamente indesiderabile quando si utilizza la tubazione.

Bypass di apparecchiature / strumenti

Apparecchiature e dispositivi, in particolare quelli che possono creare perdite di carico significative, ovvero scambiatori di calore, valvole di controllo, ecc., Sono dotati di tubazioni di bypass (per non interrompere il processo anche durante i lavori di manutenzione). Tali condotte di solito hanno 2 valvole di isolamento installate nella linea di installazione e una valvola che regola il flusso in parallelo a questa installazione.

Durante il normale funzionamento, il flusso del fluido, passando attraverso i componenti principali dell'apparato, subisce un'ulteriore caduta di pressione. In base a ciò, viene calcolata la pressione di scarico generata dall'apparecchiatura collegata, ad esempio una pompa centrifuga. La pompa viene selezionata in base alla caduta di pressione totale nell'installazione. Durante la guida lungo la tubazione di bypass, questa ulteriore perdita di carico è assente, mentre la pompa in funzione forza il flusso della forza precedente in base alle sue prestazioni. Per evitare differenze nelle caratteristiche di flusso attraverso l'apparecchio e la linea di bypass, si consiglia di utilizzare una linea di bypass più piccola con una valvola di regolazione per creare una pressione equivalente all'impianto principale.

Linea di campionamento

Di solito viene prelevata una piccola quantità di liquido per l'analisi per determinarne la composizione. La selezione può essere effettuata in qualsiasi fase del processo per determinare la composizione della materia prima, del prodotto intermedio, del prodotto finito o semplicemente una sostanza trasportata, come acque reflue, trasportatori di calore, ecc. La dimensione della sezione della tubazione in cui avviene il campionamento di solito dipende dal tipo di terreno di lavoro analizzato e dalla posizione del punto di campionamento.

Ad esempio, per i gas in condizioni di alta pressione, ci sono abbastanza piccole tubazioni con valvole per prendere il numero richiesto di campioni. Aumentando il diametro della linea di campionamento si riduce la proporzione del terreno selezionato per l'analisi, ma tale campionamento diventa più difficile da controllare. Allo stesso tempo, una piccola linea di campionamento è scarsamente adatta per analizzare varie sospensioni in cui i solidi possono intasare la sezione di flusso. Pertanto, la dimensione della linea di campionamento per analizzare le sospensioni dipende in gran parte dalla dimensione delle particelle solide e dalle caratteristiche del mezzo. Conclusioni simili si applicano ai fluidi viscosi.

Quando si seleziona la dimensione della pipeline per il campionamento di solito si prende in considerazione:

  • caratteristiche del fluido da rimuovere;
  • perdita di ambiente di lavoro durante la selezione;
  • requisiti di sicurezza durante il campionamento;
  • facilità d'uso;
  • la posizione del punto di campionamento.

Circolazione del liquido di raffreddamento

Per le condotte con liquido di raffreddamento circolante, si preferiscono alte velocità. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il refrigerante nella torre di raffreddamento è esposto alla luce solare, che crea condizioni per la formazione di uno strato contenente alghe. Parte di questo volume contenente alghe entra nel refrigerante circolante. A basse portate, le alghe iniziano a crescere nella conduttura e dopo un po 'creano difficoltà per la circolazione del refrigerante o il suo passaggio nello scambiatore di calore. In questo caso, si raccomanda un'alta velocità di circolazione per evitare blocchi di alghe nella condotta. Solitamente l'uso di un liquido refrigerante a circolazione intensiva si trova nell'industria chimica, che richiede tubazioni di grandi dimensioni e lunghezze per fornire energia a vari scambiatori di calore.

I serbatoi sono dotati di tubi di troppo pieno per i seguenti motivi:

  • Evitare la perdita di fluido (il fluido in eccesso entra in un altro serbatoio, piuttosto che fuoriuscire dal serbatoio originale);
  • Prevenire fuoriuscite di liquidi indesiderati fuori dal serbatoio;
  • mantenere i livelli di liquidi nei serbatoi.

In tutti i casi di cui sopra, i tubi di troppo pieno sono progettati per il flusso massimo ammissibile di fluido che entra nel serbatoio, indipendentemente dalla portata in uscita. Altri principi di selezione dei tubi sono simili alla selezione delle condotte per i liquidi autosufficienti, ovvero, in conformità con la presenza di un'altezza verticale disponibile tra il punto iniziale e finale della tubazione di troppo pieno.

Il punto più alto del tubo di troppopieno, che è anche il suo punto di partenza, si trova nel punto di connessione al serbatoio (il tubo di troppo pieno della cisterna) è quasi in cima e il punto finale più basso può essere vicino al fondo di scarico quasi a terra. Tuttavia, la linea di overflow può terminare con un segno più alto. In questo caso, la prevalenza differenziale disponibile sarà inferiore.

Nel caso dell'estrazione mineraria, il minerale viene solitamente estratto in aree difficili da raggiungere. In tali luoghi, di regola, non esiste alcun collegamento ferroviario o stradale. Per tali situazioni, il trasporto idraulico di materiali con particelle solide è considerato il più accettabile, anche nel caso della localizzazione di impianti minerari a una distanza sufficiente. Le tubazioni del liquame sono utilizzate in varie aree industriali per il trasporto di materiali solidi in forma schiacciata con liquido. Tali condotte hanno dimostrato di essere il più conveniente rispetto ad altri metodi di trasporto di supporti solidi in grandi volumi. Inoltre, i loro vantaggi includono una sicurezza sufficiente a causa dell'assenza di diversi tipi di trasporto e di compatibilità ambientale.

Le sospensioni e le miscele di sostanze sospese nei liquidi vengono conservate in uno stato di miscelazione periodica per mantenere l'uniformità. Altrimenti, avviene il processo di separazione, in cui le particelle sospese, a seconda delle loro proprietà fisiche, galleggiano sulla superficie del liquido o si depositano sul fondo. La miscelazione è fornita da un'attrezzatura, ad esempio un serbatoio con un agitatore, mentre nelle condotte si ottiene mantenendo le condizioni di flusso turbolento del fluido.

La riduzione della portata durante il trasporto di particelle sospese in un liquido non è desiderabile, poiché il processo di separazione di fase può iniziare nel flusso. Ciò può comportare il blocco della tubazione e cambiamenti nella concentrazione del solido trasportato nella corrente. Il regime di flusso turbolento contribuisce alla miscelazione intensiva nel volume del flusso.

D'altra parte, un'eccessiva riduzione delle dimensioni dell'oleodotto porta spesso al suo blocco. Pertanto, la scelta della dimensione della pipeline è un passaggio importante e cruciale che richiede analisi preliminari e calcoli. Ogni caso deve essere considerato singolarmente, poiché i diversi fanghi si comportano diversamente a velocità del fluido differenti.

Durante il funzionamento della condotta possono esserci vari tipi di perdite che richiedono l'eliminazione immediata per mantenere le prestazioni del sistema. La riparazione della condotta principale può essere eseguita in diversi modi. Può essere una sostituzione per un intero segmento di tubo o una piccola sezione in cui si è verificata una perdita o una patch applicata a un tubo esistente. Ma prima di scegliere qualsiasi metodo di riparazione è necessario condurre uno studio approfondito della causa della perdita. In alcuni casi, potrebbe essere necessario non solo riparare, ma cambiare il percorso del tubo per evitare il suo danno ripetuto.

La prima fase del lavoro di riparazione consiste nel determinare la posizione della sezione del tubo che richiede l'intervento. Inoltre, a seconda del tipo di gasdotto, viene determinato un elenco delle attrezzature e delle misure necessarie per eliminare la perdita e vengono raccolti i documenti e i permessi necessari se la sezione del tubo da riparare si trova sul territorio di un altro proprietario. Poiché la maggior parte dei tubi si trova sottoterra, potrebbe essere necessario estrarre una parte del tubo. Successivamente, il rivestimento della pipeline viene controllato per le condizioni generali, dopo di che parte del rivestimento viene rimosso per lavori di riparazione direttamente con il tubo. Dopo la riparazione, è possibile eseguire varie misure di verifica: test a ultrasuoni, rilevamento dei difetti di colore, rilevamento di difetti della polvere magnetica, ecc.

Sebbene alcune riparazioni richiedano un arresto completo della condotta, è spesso sufficiente interrompere temporaneamente il lavoro per isolare la sezione in riparazione o preparare una linea di bypass. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, i lavori di riparazione vengono eseguiti con la tubazione completamente scollegata. L'isolamento della sezione del gasdotto può essere effettuato utilizzando spine o valvole di intercettazione. Quindi, installare l'attrezzatura necessaria ed effettuare riparazioni direttamente. I lavori di riparazione vengono eseguiti sull'area danneggiata, rilasciati dall'ambiente e senza pressione. Al termine della riparazione, le spine si aprono e ripristinano l'integrità della pipeline.

Esempi di problemi con soluzioni per il calcolo e la selezione di condotte

Task numero 1. Determinazione del diametro minimo della condotta

Condizione: in un impianto petrolchimico pompa paraxilene C6H4(CH3)2 a T = 30 ° C con una capacità di Q = 20 m 3 / h su una sezione di tubo d'acciaio di lunghezza L = 30 m P-xilene ha una densità di ρ = ​​858 kg / m 3 e una viscosità μ = 0,6 cP. La rugosità assoluta ε per l'acciaio è considerata pari a 50 μm.

Dati iniziali: Q = 20 m 3 / h; L = 30 m; ρ = 858 kg / m 3; μ = 0,6 cP; ε = 50 μm; Δp = 0,01 MPa; ΔH = 1,188 m

Compito: Determina il diametro minimo del tubo al quale in questa area la caduta di pressione non supererà Δp = 0,01 MPa (ΔH = 1,18 m della colonna P-xilene).

Soluzione: la velocità di flusso v e il diametro del tubo d non sono noti, pertanto è impossibile calcolare il numero di Reynolds Re o la relativa ruvidità / d. È necessario prendere il valore del coefficiente di attrito λ e calcolare il valore corrispondente d, utilizzando l'equazione della perdita di energia e l'equazione di continuità. Quindi, in base al valore di d, verrà calcolato il numero di Reynolds Re e la relativa ruvidità ɛ / d. Quindi, usando il diagramma Moody, si otterrà il nuovo valore di f. Quindi, usando il metodo delle iterazioni successive, verrà determinato il valore desiderato del diametro d.

Usando la forma dell'equazione di continuità v = Q / F e la formula dell'area di flusso F = (π · d²) / 4, trasformiamo l'equazione di Darcy-Weisbach come segue:

Inoltre esprimeremo il diametro:

Adesso esprimiamo il diametro d del numero di Reynolds:

Eseguiamo azioni simili con relativa ruvidezza:

Per la prima fase dell'iterazione, è necessario scegliere il valore del coefficiente di attrito. Prendi il valore medio di λ = 0,03. Successivamente, eseguiamo un calcolo sequenziale di d, Re e ε / d:

d = 0,0238 · 5 √ (λ) = 0,0118 m

Re = 10120 / d = 857627

ε / d = 0,00005 / d = 0,00424

Conoscendo questi valori, abbiamo eseguito l'operazione inversa e determinato il valore del coefficiente di attrito λ, che sarà uguale a 0,017, utilizzando il diagramma Moody. Poi di nuovo troviamo d, Re e ε / d, ma per il nuovo valore di λ:

d = 0,0238 · 5 √ λ = 0,0105 m

Re = 10120 / d = 963809

ε / d = 0,00005 / d = 0,00476

Ricorrendo al diagramma Moody, otteniamo un valore raffinato di λ, pari a 0,0172. Il valore ottenuto differisce dal totale precedentemente selezionato di [(0,0172-0,017) / 0,0172] · 100 = 1,16%, quindi nella nuova fase di iterazione non è necessario e i valori trovati in precedenza sono corretti. Ne consegue che il diametro minimo del tubo è 0,0105 m.

Task numero 2. La scelta della soluzione economica ottimale per i dati di origine

Condizione: Per l'attuazione del processo tecnologico sono state proposte due versioni della pipeline di diversi diametri. L'opzione 1 prevede l'uso di tubi di diametro maggiore, il che implica elevati costi di capitale Ck1 = 200.000 rubli., Tuttavia, i costi annuali saranno inferiori e saranno Ce1 = 30.000 rubli. Per la seconda opzione, vengono scelti tubi di diametro minore, che riduce i costi di capitale Ck2 = 160000 sfrega., Ma aumenta il costo della manutenzione annuale a Ce2 = 36000 sfregamento. Entrambe le opzioni sono progettate per n = 10 anni di funzionamento.

Linea di base: Ck1 = 200.000 rubli; Ce1 = 30.000 rubli; Ck2 = 160000 sfregamento; Ce2 = 35.000 rubli; n = 10 anni.

Compito: è necessario determinare la soluzione redditizia più economica.

Soluzione: ovviamente, la seconda opzione è più vantaggiosa a causa dei minori costi di capitale, ma nel primo caso vi è un vantaggio dovuto ai minori costi correnti. Usiamo la formula per determinare il periodo di ammortamento degli ulteriori costi di capitale dovuti ai risparmi sulla manutenzione:

Ne consegue che con una vita di servizio fino a 8 anni, il vantaggio economico sarà dalla parte della seconda opzione a causa dei minori costi di capitale, ma i costi totali totali di entrambi i progetti saranno pari agli 8 anni di funzionamento e la prima opzione continuerà ad essere più redditizia.

Poiché è previsto il funzionamento del gasdotto per 10 anni, il vantaggio è di dare la prima opzione.

Task numero 3. Selezione e calcolo del diametro ottimale della pipeline

Prerequisito: vengono progettate due linee di produzione in cui viene prelevato un fluido non viscoso con le portate Q1 = 20 m 3 / he Q2 = 30 m 3 / ora. Al fine di semplificare l'installazione e la manutenzione delle condutture, è stato deciso di utilizzare tubi dello stesso diametro per entrambe le linee.

Linea di base: Q1 = 20 m 3 / h; Q2 = 30 m 3 / ora.

Compito: è necessario determinare il diametro del tubo appropriato nelle condizioni del problema d.

Soluzione: poiché non ci sono requisiti aggiuntivi per la pipeline, il criterio principale per la conformità sarà la capacità di pompare liquidi con i costi indicati. Utilizziamo i dati tabulari delle velocità ottimali per un fluido inviscido in una conduttura a pressione. Questo intervallo sarà pari a 1,5 - 3 m / s.

Da ciò ne consegue che è possibile determinare gli intervalli di diametri ottimali corrispondenti ai valori di velocità ottimali per diverse portate e stabilire l'area della loro intersezione. I diametri dei tubi di questa area ovviamente soddisfano i requisiti di applicabilità per le portate indicate.

Determina la gamma di diametri ottimali per il caso di Q1 = 20 m 3 / ora, utilizzando la formula di flusso, esprimendo da essa il diametro del tubo:

Sostituire i valori minimo e massimo della velocità ottimale:

Cioè, tubi con un diametro da 49 a 69 mm sono adatti per la linea con una portata di 20 m 3 / h.

Determina la gamma di diametri ottimali per il caso di Q2 = 30 m 3 / ora:

In totale, otteniamo che per il primo caso la gamma di diametri ottimali sia 49-69 mm, e per il secondo - 59-84 mm. L'intersezione di questi due intervalli e fornisce un insieme di valori desiderati. Otteniamo quello per due linee tubi con diametri da 59 a 69 mm può essere utilizzato.

Task numero 4. Determina la modalità di flusso dell'acqua nel tubo

Condizione: c'è una tubazione con un diametro di 0,2 m, attraverso la quale l'acqua scorre ad una portata di 90 m 3 / h. La temperatura dell'acqua è t = 20 ° C, a cui la viscosità dinamica è di 1 · 10 -3 Pa · se la densità è di 998 kg / m 3.

Dati iniziali: d = 0,2 m; Q = 90 m 3 / h; μ = 1 · 10 -3; ρ = 998 kg / m 3.

Compito: È necessario impostare la modalità del flusso d'acqua nel tubo.

Soluzione: il regime di flusso può essere determinato dal valore del criterio Reynolds (Re), per il calcolo del quale è necessario innanzitutto determinare la portata dell'acqua nel tubo (v). Il valore di v può essere calcolato dall'equazione del flusso per un tubo tondo:

Utilizzando il valore trovato della portata, calcoliamo per esso il valore del criterio Reynolds:

Il valore critico del criterio di Reynolds Recr per il caso di tubi tondi, è pari a 2300. Il valore di criterio ottenuto è maggiore del valore critico (159680> 2300), pertanto il regime di flusso è turbolento.

Task numero 5. Determinazione del numero di Reynolds

Condizione: su uno scivolo inclinato, con un profilo rettangolare con una larghezza di w = 500 mm e un'altezza di h = 300 mm, l'acqua scorre senza raggiungere a = 50 mm il bordo superiore dello scivolo. Il consumo di acqua in questo caso è Q = 200 m 3 / h. Nei calcoli si presume che la densità dell'acqua sia ρ = 1000 kg / m 3 e la viscosità dinamica è μ = 1 · 10 -3 Pa · s.

Dati iniziali: w = 500 mm; h = 300 mm; l = 5000 mm; a = 50 mm; Q = 200 m 3 / h; ρ = 1000 kg / m 3; μ = 1 · 10 -3 Pa · s.

Compito: determinare il valore del criterio di Reynolds.

Soluzione: Poiché in questo caso il fluido si muove lungo una grondaia rettangolare anziché un tubo circolare, per i calcoli successivi è necessario trovare il diametro equivalente del canale. In generale, è calcolato dalla formula:

Fbene - area della sezione trasversale del flusso del fluido;

È ovvio che la larghezza del flusso del fluido coincide con la larghezza del canale w, mentre l'altezza del flusso del fluido sarà pari a h-a mm. In questo caso, otteniamo:

Ora diventa possibile determinare il diametro equivalente del flusso del fluido:

Successivamente, usiamo la formula per il flusso, espressa in termini di velocità del flusso e relativa area della sezione trasversale, e troviamo la velocità del flusso:

Utilizzando i valori trovati in precedenza, diventa possibile utilizzare la formula per calcolare il criterio di Reynolds:

Task numero 6. Calcolo e determinazione della perdita di pressione nella condotta

Condizione: L'acqua pompata viene fornita attraverso un tubo circolare, la cui configurazione è mostrata nella figura, all'utente finale. Il consumo di acqua è Q = 7 m 3 / h. Il diametro del tubo è d = 50 mm e la rugosità assoluta è Δ = 0,2 mm. Nei calcoli si presume che la densità dell'acqua sia ρ = 1000 kg / m 3 e la viscosità dinamica è μ = 1 · 10 -3 Pa · s.

Dati iniziali: Q = 7 m 3 / h; d = 120 mm; Δ = 0,2 mm; ρ = 1000 kg / m 3; μ = 1 · 10 -3 Pa · s.

Compito: calcolare il valore della perdita di carico nella condotta (Hop).

Soluzione: Innanzitutto, troviamo la portata nella pipeline, per la quale utilizziamo la formula per il flusso del fluido:

La velocità rilevata consente di determinare il valore del criterio Reynolds per un dato flusso:

Il valore totale della perdita di carico è la somma delle perdite per attrito quando un fluido si muove attraverso un tubo (Ht) e perdite di carico in resistenze locali (Hms).

La perdita di attrito può essere calcolata con la seguente formula:

L è la lunghezza totale della pipeline;

Trova l'entità della testa di velocità del flusso:

Per determinare il valore del coefficiente di attrito, è necessario scegliere la formula corretta per il calcolo, che dipende dal valore del criterio Reynolds. Per fare ciò, troviamo il valore della rugosità relativa del tubo secondo la formula:

e = Δ / d = 0,2 / 50 = 0,004

Successivamente, calcoliamo due valori aggiuntivi:

10 / e = 10 / 0,004 = 2500

Il valore del criterio Reynolds rilevato in precedenza cade nell'intervallo 10 / e 560 / e1, allora λ1 deve essere trovato dalla seguente formula:

Ora diventa possibile trovare la caduta di pressione nella sezione del tubo sostituito:

Calcola la resistenza idraulica del tubo che ha sostituito il danneggiato (H2). In questo caso, l'area oltre alla caduta di pressione sull'attrito (HT2) crea anche una caduta di pressione dovuta alla resistenza locale (Hmc2), che sono un forte restringimento del gasdotto all'ingresso della sezione sostituita e una forte espansione all'uscita da esso.

Innanzitutto, determiniamo l'entità della caduta di pressione sull'attrito nella sezione del tubo che è stata sostituita. Poiché il diametro è inferiore e la portata rimane la stessa, è necessario trovare un nuovo valore della velocità di flusso v2. Il valore desiderato può essere trovato dall'uguaglianza dei costi, calcolato per il sostituito e aumentato per sostituire il sito:

Criterio di Reynolds per il flusso d'acqua nella sezione che è stata sostituita:

Ora troviamo la rugosità relativa per una sezione di tubo con un diametro di 450 mm e scegliamo la formula per calcolare il coefficiente di attrito:

560 / e2 = 560 / 0.00044 = 1272727

Re valore ottenuto2 si trova tra 10 / e1 e 560 / e1 (22.727