V podnicích, stejně jako v bytech a domech obecně, se utrácí velký počet voda. Čísla jsou obrovská, ale mohou říci něco jiného, kromě skutečnosti o určitém nákladu? Ano, mohou. Tok vody může pomoci vypočítat průměr potrubí. Zdálo by se, že tyto parametry spolu nesouvisí, ale ve skutečnosti je vztah zřejmý.
Koneckonců, průchodnost vodovodního systému závisí na mnoha faktorech. Významným místem v tomto seznamu je právě průměr potrubí a tlak v systému. Pojďme se do této problematiky ponořit hlouběji.
Průtok vody potrubím kulatý úsek, který má otvor, závisí na velikosti tohoto otvoru. Čím je tedy větší, tím více vody projde potrubím za určitou dobu. Nezapomínejte však na tlak. Ostatně můžete uvést příklad. Metrový sloup protlačí vodu centimetrovým otvorem za jednotku času mnohem méně než sloup o výšce několika desítek metrů. To je jasné. Proto průtok vody dosáhne svého maxima při maximálním vnitřním úseku produktu a také při maximálním tlaku.
Pokud potřebujete získat určitý průtok vody na výstupu z vodovodního systému, pak se nemůžete obejít bez výpočtu průměru potrubí. Koneckonců, tento ukazatel spolu se zbytkem ovlivňuje rychlost propustnosti.
Samozřejmě existují speciální tabulky, které jsou na webu a ve specializované literatuře, které vám umožňují obejít výpočty se zaměřením na určité parametry. Od takových údajů by se však neměla očekávat vysoká přesnost, chyba bude stále přítomna, i když se vezmou v úvahu všechny faktory. Nejlepším způsobem, jak získat přesné výsledky, je proto nezávislý výpočet.
K tomu budete potřebovat následující údaje:
Spotřebu spotřeby vody není nutné počítat – existuje digitální norma. Na směšovači můžete vzít údaje, které říkají, že se spotřebuje asi 0,25 litru za sekundu. Tento údaj lze použít pro výpočty.
Docela dost důležitý parametr pro získání přesných údajů - ztráta hlavy v oblasti. Jak víte, tlak hlavy ve standardních stoupačkách přívodu vody je v rozmezí od 1 do 0,6 atmosféry. Průměr je 1,5-3 atm. Parametr závisí na počtu podlaží v domě. To ale neznamená, že čím vyšší dům, tím vyšší tlak v systému. Ve velmi vysoké domy(více než 16 pater) se někdy používá k rozdělení systému na patra pro normalizaci tlaku.
S ohledem na tlakovou ztrátu lze toto číslo vypočítat pomocí tlakoměrů na začátku a před místem spotřeby.
Pokud všechny stejné znalosti a trpělivost pro vlastní výpočet nestačí, pak můžete použít tabulková data. A ať mají určité chyby, data budou pro určité podmínky dostatečně přesná. A pak podle spotřeby vody bude velmi snadné a rychlé získat průměr trubky. To znamená, že systém zásobování vodou bude správně vypočítán, což umožní získat takové množství kapaliny, které uspokojí potřeby.
Při sestavování plánu na výstavbu velké chaty s několika koupelnami, soukromý hotel, organizace požární systém, je velmi důležité mít více či méně přesné informace o přepravních schopnostech stávajícího potrubí s přihlédnutím k jeho průměru a tlaku v systému. Je to všechno o kolísání tlaku během špičky spotřeby vody: takové jevy vážně ovlivňují kvalitu poskytovaných služeb.
Pokud navíc vodovod není vybaven vodoměry, pak při platbě za inženýrské sítě tzv. "Propustnost potrubí". V tomto případě se zcela logicky nabízí otázka tarifů uplatňovaných v tomto případě.
Zároveň je důležité pochopit, že druhá možnost se nevztahuje na soukromé prostory (byty a chaty), kde při absenci měřičů při výpočtu platby berou v úvahu hygienické normy: obvykle je to až 360 l / den na osobu.
Co určuje průtok vody v kulatém potrubí? Člověk má dojem, že hledání odpovědi by nemělo způsobovat potíže: čím větší je průřez potrubí, tím větší objem vody může za určitý čas projít. Zároveň je pamatováno i na tlak, protože čím vyšší vodní sloupec, tím rychleji bude voda protlačena komunikací. Praxe však ukazuje, že to nejsou zdaleka všechny faktory ovlivňující spotřebu vody.
Kromě nich je třeba vzít v úvahu také následující body:
Všechny výše uvedené faktory je třeba vzít v úvahu mluvíme ne o nějakých malých chybách, ale o několikanásobném závažném rozdílu. Závěrem lze říci, že jednoduché určení průměru potrubí z průtoku vody je stěží možné.
Pokud se voda používá pomocí kohoutku, značně to zjednodušuje úkol. Hlavní věc v tomto případě je, že rozměry otvoru pro vylévání vody jsou mnohem menší než průměr vodovodního potrubí. V tomto případě platí vzorec pro výpočet vody přes průřez Torricelliho potrubí v ^ 2 \u003d 2gh, kde v je rychlost proudění malým otvorem, g je zrychlení volného pádu a h je výška vodního sloupce nad kohoutkem (otvor o průřezu s, za jednotku času projde objem vody s*v). Je důležité si pamatovat, že výraz "sekce" se nepoužívá k označení průměru, ale jeho plochy. K jeho výpočtu použijte vzorec pi * r ^ 2.
Pokud má sloupec vody výšku 10 metrů a otvor má průměr 0,01 m, vypočítá se průtok vody potrubím při tlaku jedné atmosféry následovně: v^2=2*9,78*10=195,6. Po extrakci odmocnina vyjde v=13,98570698963767. Po zaokrouhlení, abychom získali jednodušší údaj o rychlosti, je výsledek 14 m/s. Průřez otvoru o průměru 0,01 m se vypočítá následovně: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 m2. V důsledku toho se ukazuje, že maximální průtok vody potrubím odpovídá 0,000314159265 * 14 = 0,00439822971 m3 / s (o něco méně než 4,5 litru vody za sekundu). Jak je vidět, v tento případ Výpočet vody přes průřez potrubí je poměrně jednoduchý. Volně dostupné jsou také speciální tabulky udávající spotřebu vody u nejoblíbenějších instalatérských výrobků s minimální hodnotou průměru vodovodního potrubí.
Jak jste již pochopili, univerzální lehká cesta, pro výpočet průměru potrubí v závislosti na průtoku vody, neexistuje. Určité ukazatele si však stále můžete odvodit sami. To platí zejména v případě, že je systém vyroben z plastu resp kov-plastové trubky, a spotřeba vody se provádí kohoutky s malým výstupním průřezem. V některých případech je tento způsob výpočtu použitelný ocelové systémy, ale mluvíme především o nových vodovodních potrubích, které se nestihly zakrýt vnitřními usazeninami na stěnách.
Průtok vody podle průměru potrubí: určení průměru potrubí v závislosti na průtoku, výpočet podle úseků, vzorec pro maximální průtok při tlaku v kruhovém potrubí
Dá se nějakým jednoduchým způsobem spočítat průtok vody podle průměru potrubí? Nebo jediným způsobem je kontaktovat specialisty, kteří již dříve zobrazili podrobná mapa všechny vodovodní potrubí v okolí?
Koneckonců, hydrodynamické výpočty jsou extrémně složité ...
Naším úkolem je zjistit, kolik vody touto trubkou projde.
Pokud plánujete stavět velký dům s několika koupelemi pro hosty, mini-hotelem, přemýšlejte o hasicím systému - je žádoucí vědět, kolik vody může potrubí daného průměru dodat při určitém tlaku.
Koneckonců, výrazný pokles tlaku na špičkách spotřeby vody obyvatele pravděpodobně nepotěší. A slabý pramínek vody z hasičské hadice bude pravděpodobně k ničemu.
Upozornění: druhý scénář se netýká bytů a soukromých domů. Pokud nejsou vodoměry, služby účtují vodu podle hygienických norem. U moderních komfortních domů to není více než 360 litrů na osobu a den.
Je třeba přiznat: vodoměr výrazně zjednodušuje vztahy s inženýrskými sítěmi
Co ovlivňuje maximální průtok vody v kulatém potrubí?
Jasná odpověď
Zdravý rozum velí, že odpověď by měla být velmi jednoduchá. Je zde vodovodní potrubí. Je v něm díra. Čím je větší, tím více vody jím projde za jednotku času. Aha, pardon, větší tlak.
Je zřejmé, že sloupec vody 10 centimetrů protlačí centimetrovým otvorem méně vody než vodní sloupec vysoký jako desetipatrová budova.
Takže z vnitřní části potrubí a z tlaku ve vodovodu, ne?
Opravdu je potřeba ještě něco?
Správná odpověď
Ne. Tyto faktory ovlivňují spotřebu, ale jsou jen začátkem dlouhého seznamu. Výpočet průtoku vody podle průměru potrubí a tlaku v něm je stejný jako při výpočtu trajektorie rakety letící k Měsíci na základě zdánlivé polohy našeho satelitu.
Pokud neberete v úvahu rotaci Země, pohyb Měsíce po vlastní oběžné dráze, odpor atmosféry a gravitaci nebeských těles – sotva naše kosmická loď trefit alespoň přibližně požadovaný bod prostor.
Kolik vody vyteče z potrubí o průměru x při tlaku v dráze y je ovlivněno nejen těmito dvěma faktory, ale také:
Ropovody mají čerpací stanice kvůli ztrátě tlaku v dlouhém potrubí.
Důvodem je, že čím menší je potrubí, tím méně příznivý je poměr vnitřního objemu a plochy v něm z hlediska rychlosti proudění vody při pevné délce.
Jednoduše řečeno, voda se snáze pohybuje tlustou trubkou než tenkou.
Zarostlá trubka má mnohem větší odpor proti proudění (odolnost leštěné nové ocelová trubka a rezavé se liší 200krát!). Kromě toho úseky uvnitř potrubí v důsledku přerůstání snižují jejich světlost; i za ideálních podmínek projde zarostlým potrubím mnohem méně vody.
Myslíte, že má smysl počítat propustnost podle průměru trubky u příruby?
Upozornění: stav povrchu plastových a kov-polymerových trubek se časem nezhoršuje. Po 20 letech bude mít potrubí stejnou odolnost proti proudění vody jako v době instalace.
Ach, kdyby bylo možné zanedbat výše uvedené faktory! Nemluvíme však o odchylkách v rámci chyby, ale o občasném rozdílu.
To vše nás vede ke smutnému závěru: jednoduchý výpočet průtoku vody potrubím je nemožný.
V případě průtoku vody kohoutkem lze však úkol značně zjednodušit. Hlavní podmínka pro jednoduchý výpočet: otvor, kterým voda protéká, musí být zanedbatelný ve srovnání s průměrem vodovodního potrubí.
Pak platí Torricelliho zákon: v^2=2gh, kde v je rychlost výtoku z malého otvoru, g je zrychlení volného pádu a h je výška vodního sloupce nad otvorem. V tomto případě objem kapaliny s * v projde otvorem o průřezu s za jednotku času.
Mistr ti nechal dárek
Nezapomeňte: průřez otvoru není průměr, je to plocha rovna pi*r^2.
Pro vodní sloupec 10 metrů (což odpovídá přetlak jedna atmosféra) a otvor o průměru 0,01 metru, výpočet bude následující:
Extrahujeme druhou odmocninu a dostaneme v=13,98570698963767. Pro usnadnění výpočtu zaokrouhlíme hodnotu rychlosti proudění na 14 m/s.
Průřez otvoru o průměru 0,01 m je 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 m2.
Průtok vody naší dírou tedy bude 0,000314159265 * 14 = 0,00439822971 m3 / s, nebo o něco méně než čtyři a půl litru za sekundu.
Jak vidíte, v této variantě není výpočet příliš složitý.
V příloze článku navíc naleznete tabulku spotřeby vody podle nejběžnějších vodovodních zařizovacích předmětů s uvedením minimální průměr oční linky.
To je v kostce vše. Jak vidíte, univerzální jednoduché řešení Nenašli jsme; nicméně doufáme, že vám článek bude užitečný. Hodně štěstí!
Výpočet kapacity je jedním z nejobtížnějších úkolů při pokládání potrubí. V tomto článku se pokusíme zjistit, jak přesně se to dělá odlišné typy potrubí a potrubní materiály.
Vysokokapacitní potrubí
Propustnost je důležitým parametrem pro všechna potrubí, kanály a další dědice římského akvaduktu. Průchodnost však není vždy uvedena na obalu potrubí (nebo na samotném výrobku). Kromě toho také závisí na schématu potrubí, kolik kapaliny potrubí projde úsekem. Jak správně vypočítat průchodnost potrubí?
Existuje několik metod pro výpočet tohoto parametru, z nichž každá je vhodná pro konkrétní případ. Některé zápisy, které jsou důležité při určování propustnosti potrubí:
Vnější průměr - fyzická velikost části trubky od jednoho okraje vnější stěny ke druhému. Ve výpočtech se označuje jako Dn nebo Dn. Tento parametr je uveden v označení.
Jmenovitý průměr je přibližná hodnota průměru vnitřní části trubky zaokrouhlená na celé číslo nahoru. Ve výpočtech se označuje jako Du nebo Du.
Fyzikální metody pro výpočet průchodnosti potrubí
Hodnoty propustnosti potrubí jsou určeny speciálními vzorci. Pro každý typ výrobku - pro plyn, vodovod, kanalizaci - se způsoby výpočtu liší.
Metody tabulkových výpočtů
Je vytvořena tabulka přibližných hodnot, aby se usnadnilo stanovení průchodnosti potrubí pro elektroinstalaci uvnitř bytu. Většinou vysoká přesnost není vyžadováno, takže hodnoty lze použít bez složitých výpočtů. Tato tabulka však nezohledňuje pokles propustnosti v důsledku výskytu sedimentárních výrůstků uvnitř potrubí, což je typické pro staré dálnice.
Existuje přesná tabulka pro výpočet kapacity, nazývaná Shevelevova tabulka, která bere v úvahu materiál potrubí a mnoho dalších faktorů. Tyto stoly se zřídka používají při pokládání vodovodních potrubí po bytě, ale v soukromém domě s několika nestandardními stoupačkami se mohou hodit.
Výpočet pomocí programů
Moderní instalatérské firmy mají k dispozici speciální počítačové programy pro výpočet průchodnosti potrubí, stejně jako mnoho dalších podobných parametrů. Kromě toho byly vyvinuty online kalkulačky, které jsou sice méně přesné, ale jsou zdarma a nevyžadují instalaci na PC. Jeden ze stacionárních programů „TAScope“ je výtvorem západních inženýrů, což je shareware. Velké společnosti používají "Hydrosystem" - jedná se o domácí program, který počítá potrubí podle kritérií, která ovlivňují jejich provoz v regionech Ruské federace. Na rozdíl od hydraulický výpočet, umožňuje číst další parametry potrubí. průměrná cena 150 000 rublů.
Plyn je jedním z nejobtížněji přepravitelných materiálů, zejména proto, že má tendenci se stlačovat, a proto může proudit i těmi nejmenšími mezerami v potrubí. K výpočtu propustnosti plynové potrubí(podobně jako design plynový systém obecně) mají zvláštní požadavky.
Vzorec pro výpočet průchodnosti plynového potrubí
Maximální kapacita plynovodů je určena vzorcem:
Qmax = 0,67 DN2 * str
kde p je rovno pracovnímu tlaku v plynovodním systému + 0,10 MPa popř absolutní tlak plyn;
Du - podmíněný průchod potrubí.
Existuje komplexní vzorec pro výpočet průchodnosti plynového potrubí. Při provádění předběžných výpočtů, stejně jako při výpočtu domácího plynovodu, se obvykle nepoužívá.
Qmax = 196,386 Du2* p/z*T
kde z je faktor stlačitelnosti;
T je teplota přepravovaného plynu, K;
Podle tohoto vzorce se určuje přímá závislost teploty dopravovaného média na tlaku. Čím vyšší je hodnota T, tím více se plyn rozpíná a tlačí na stěny. Proto inženýři při výpočtu velkých dálnic berou v úvahu možné počasí v oblasti, kudy prochází potrubí. Pokud je jmenovitá hodnota potrubí DN menší než tlak plynu vzniklého při vysoké teploty v létě (například při +38 ... +45 stupních Celsia), pak je pravděpodobné poškození vedení. To má za následek únik cenných surovin a vytváří možnost exploze části potrubí.
Tabulka kapacit plynových potrubí v závislosti na tlaku
Pro běžně používané průměry a jmenovitý pracovní tlak potrubí je uvedena tabulka pro výpočet průchodnosti plynovodu. K určení charakteristik plynovodu vlastní velikosti a tlak bude vyžadovat technické výpočty. Také tlak, rychlost pohybu a objem plynu je ovlivněn teplotou venkovního vzduchu.
Maximální rychlost (W) plynu v tabulce je 25 m/s az (faktor stlačitelnosti) je 1. Teplota (T) je 20 stupňů Celsia nebo 293 Kelvinů.
Šířka pásma Kanalizační potrubí- důležitý parametr, který závisí na typu potrubí (tlakové nebo netlakové). Výpočtový vzorec je založen na zákonech hydrauliky. Kromě pracného výpočtu se pro stanovení kapacity stoky používají tabulky.
Hydraulický výpočetní vzorec
Pro hydraulický výpočet kanalizace je nutné určit neznámé:
V praxi jsou omezeny na výpočet hodnoty l nebo h / d, protože zbývající parametry lze snadno vypočítat. Hydraulický sklon se v předběžných výpočtech považuje za rovný sklonu zemského povrchu, při kterém se pohybuje odpadní voda nebude nižší než rychlost samočištění. Hodnoty rychlosti a také maximální hodnoty h/Dn pro domácí sítě naleznete v tabulce 3.
Kromě toho existuje normalizovaná hodnota minimální sklon pro trubky s malým průměrem: 150 mm
(i=0,008) a 200 (i=0,007) mm.
Vzorec pro objemový průtok kapaliny vypadá takto:
kde a je volná plocha toku,
v je rychlost proudění, m/s.
Rychlost se vypočítá podle vzorce:
kde R je hydraulický poloměr;
C je smáčecí koeficient;
Z toho můžeme odvodit vzorec pro hydraulický sklon:
Podle něj se tento parametr určí, je-li nutný výpočet.
kde n je faktor drsnosti v rozmezí od 0,012 do 0,015 v závislosti na materiálu trubky.
Hydraulický poloměr je považován za rovný obvyklému poloměru, ale pouze tehdy, když je potrubí zcela naplněno. V ostatních případech použijte vzorec:
kde A je plocha příčného toku tekutiny,
P je smáčený obvod nebo příčná délka vnitřního povrchu trubky, která se dotýká kapaliny.
Tabulky kapacit pro beztlakové kanalizační potrubí
Tabulka zohledňuje všechny parametry použité k provedení hydraulického výpočtu. Údaje se volí podle hodnoty průměru potrubí a dosazují se do vzorce. Zde již byl vypočten objemový průtok q kapaliny procházející úsekem potrubí, který lze považovat za průchodnost potrubí.
Kromě toho existují podrobnější tabulky Lukin obsahující hotové hodnoty průchodnosti pro trubky různých průměrů od 50 do 2000 mm.
Tabulky kapacit pro tlakové kanalizační systémy
V tabulkách kapacit pro kanalizační tlakové potrubí závisí hodnoty na maximálním stupni plnění a vypočteném průměrná rychlost odpadní voda.
Vodovodní potrubí v domě se používá nejčastěji. A protože jsou pod velkým zatížením, stává se výpočet průchodnosti vodovodu důležitá podmínka spolehlivý provoz.
Průchodnost potrubí v závislosti na průměru
Průměr není nejdůležitějším parametrem při výpočtu průchodnosti potrubí, ale také ovlivňuje jeho hodnotu. Čím větší je vnitřní průměr potrubí, tím vyšší je propustnost a také nižší pravděpodobnost ucpání a zátek. Kromě průměru je však nutné vzít v úvahu koeficient tření vody na stěnách potrubí (tabulková hodnota pro každý materiál), délku vedení a rozdíl tlaku kapaliny na vstupu a výstupu. Průchodnost navíc značně ovlivní počet ohybů a tvarovek v potrubí.
Tabulka kapacity potrubí podle teploty chladicí kapaliny
Čím vyšší je teplota v potrubí, tím nižší je jeho kapacita, protože voda expanduje a vytváří tak další tření. Pro instalatérství to není důležité, ale v topné systémy je klíčový parametr.
K dispozici je tabulka pro výpočty tepla a chladiva.
Tabulka kapacity potrubí v závislosti na tlaku chladicí kapaliny
Existuje tabulka popisující průchodnost potrubí v závislosti na tlaku.
Tabulka kapacity potrubí v závislosti na průměru (podle Sheveleva)
Tabulky F.A. a A.F. Sheveleva jsou jedny z nejpřesnějších tabulkové metody výpočet kapacity vodovodu. Navíc obsahují všechny potřebné kalkulační vzorce pro každý konkrétní materiál. Jedná se o objemný informační materiál používaný hydrotechniky nejčastěji.
Tabulky berou v úvahu:
Kapacita potrubí v závislosti na průměru, tlaku: tabulky, kalkulační vzorce, online kalkulačka
Při sestavování plánu na výstavbu velké chaty s několika koupelnami, soukromým hotelem, organizací požárního systému je velmi důležité mít více či méně přesné informace o přepravních schopnostech stávajícího potrubí, s přihlédnutím k jeho průměr a tlak v systému. Je to všechno o kolísání tlaku během špičky spotřeby vody: takové jevy vážně ovlivňují kvalitu poskytovaných služeb.
Pokud navíc vodovod není vybaven vodoměry, pak při platbě za inženýrské sítě tzv. "Propustnost potrubí". V tomto případě se zcela logicky nabízí otázka tarifů uplatňovaných v tomto případě.
Zároveň je důležité pochopit, že druhá možnost se nevztahuje na soukromé prostory (byty a chaty), kde se při absenci měřičů při výpočtu platby berou v úvahu hygienické normy: obvykle je to až 360 l / den na osobu.
Co určuje průtok vody v kulatém potrubí? Člověk má dojem, že hledání odpovědi by nemělo způsobovat potíže: čím větší je průřez potrubí, tím větší objem vody může za určitý čas projít. Jednoduchý vzorec pro objem potrubí vám umožní zjistit tuto hodnotu. Zároveň je pamatováno i na tlak, protože čím vyšší vodní sloupec, tím rychleji bude voda protlačena komunikací. Praxe však ukazuje, že to nejsou zdaleka všechny faktory ovlivňující spotřebu vody.
Kromě nich je třeba vzít v úvahu také následující body:
Všechny výše uvedené faktory je třeba vzít v úvahu, protože nemluvíme o nějakých malých chybách, ale o několikanásobném závažném rozdílu. Závěrem lze říci, že jednoduché určení průměru potrubí z průtoku vody je stěží možné.
Pokud se voda používá pomocí kohoutku, značně to zjednodušuje úkol. Hlavní věc v tomto případě je, že rozměry otvoru pro vylévání vody jsou mnohem menší než průměr vodovodního potrubí. V tomto případě platí vzorec pro výpočet vody přes průřez Torricelliho potrubí v ^ 2 \u003d 2gh, kde v je rychlost proudění malým otvorem, g je zrychlení volného pádu a h je výška vodního sloupce nad kohoutkem (otvor o průřezu s, za jednotku času projde objem vody s*v). Je důležité si pamatovat, že výraz "sekce" se nepoužívá k označení průměru, ale jeho plochy. K jeho výpočtu použijte vzorec pi * r ^ 2.
Pokud má sloupec vody výšku 10 metrů a otvor má průměr 0,01 m, vypočítá se průtok vody potrubím při tlaku jedné atmosféry následovně: v^2=2*9,78*10=195,6. Po odebrání druhé odmocniny v=13,98570698963767. Po zaokrouhlení, abychom získali jednodušší údaj o rychlosti, je výsledek 14 m/s. Průřez otvoru o průměru 0,01 m se vypočítá následovně: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 m2. V důsledku toho se ukazuje, že maximální průtok vody potrubím odpovídá 0,000314159265 * 14 = 0,00439822971 m3 / s (o něco méně než 4,5 litru vody za sekundu). Jak vidíte, v tomto případě je výpočet vody přes průřez potrubí poměrně jednoduchý. Volně dostupné jsou také speciální tabulky udávající spotřebu vody u nejoblíbenějších instalatérských výrobků s minimální hodnotou průměru vodovodního potrubí.
Jak jste již pochopili, neexistuje žádný univerzální jednoduchý způsob výpočtu průměru potrubí v závislosti na průtoku vody. Určité ukazatele si však stále můžete odvodit sami. To platí zejména v případech, kdy je systém vybaven plastovými nebo kovoplastovými trubkami a voda je spotřebována kohoutky s malým výstupním průřezem. V některých případech je tato metoda výpočtu použitelná pro ocelové systémy, ale mluvíme především o nových vodovodních potrubích, které se nestihly pokrýt vnitřními usazeninami na stěnách.
Potrubí pro dopravu různé kapaliny jsou nedílná součást jednotky a instalace, ve kterých se provádějí pracovní procesy související s různými oblastmi použití. Při výběru potrubí a konfigurace potrubí velká důležitost má náklady jak na samotné trubky, tak na potrubní armatury. Konečné náklady na čerpání média potrubím jsou do značné míry určeny velikostí potrubí (průměrem a délkou). Výpočet těchto hodnot se provádí pomocí speciálně vyvinutých vzorců specifických pro určité typy operací.
Trubka je dutý válec vyrobený z kovu, dřeva nebo jiného materiálu používaný k přepravě kapalných, plynných a zrnitých médií. Voda může být použita jako pohyblivé médium zemní plyn pára, ropné produkty atd. Trubky se používají všude, od různých průmyslových odvětví až po domácí aplikace.
Pro výrobu trubek lze použít nejvíce různé materiály jako je ocel, litina, měď, cement, plasty jako ABS, polyvinylchlorid, chlorovaný polyvinylchlorid, polybuten, polyethylen atd.
Hlavními rozměrovými ukazateli trubky jsou její průměr (vnější, vnitřní atd.) a tloušťka stěny, které se měří v milimetrech nebo palcích. Také se používá taková hodnota, jako je jmenovitý průměr nebo jmenovitý otvor - jmenovitá hodnota vnitřního průměru trubky, měřená také v milimetrech (označeno Du) nebo palcích (označeno DN). Jmenovité průměry jsou normalizované a jsou hlavním kritériem pro výběr trubek a tvarovek.
Shoda jmenovitých hodnot vrtání v mm a palcích:
Potrubí s kruhovým průřezem je upřednostňováno před jinými geometrickými průřezy z několika důvodů:
Trubky se mohou velmi lišit v průměru a konfiguraci v závislosti na účelu a aplikaci. Hlavní potrubí pro pohyb vody nebo ropných produktů tak mohou při poměrně jednoduché konfiguraci dosáhnout průměru téměř půl metru a topné spirály, které jsou také trubkami, mají složitý tvar s mnoha závity o malém průměru.
Není možné si představit žádné odvětví bez sítě potrubí. Výpočet každé takové sítě zahrnuje výběr materiálu potrubí, vypracování specifikace, která uvádí údaje o tloušťce, velikosti potrubí, trase atd. Suroviny, meziprodukty a/nebo hotové výrobky procházejí výrobními stupni a pohybují se mezi různými zařízeními a instalacemi, které jsou propojeny potrubím a armaturami. Správný výpočet, výběr a instalace potrubního systému je nezbytný pro spolehlivou realizaci celého procesu, zajištění bezpečného přenosu médií, dále pro utěsnění systému a zamezení úniku čerpané látky do atmosféry.
Neexistuje jediný vzorec a pravidla, která by mohla být použita k výběru potrubí pro jakékoli možná aplikace a pracovní prostředí. V každé jednotlivé oblasti použití potrubí existuje řada faktorů, které je třeba vzít v úvahu a mohou mít významný vliv na požadavky na potrubí. Tedy například při práci s kalem potrubí velká velikost nejen zvyšují náklady na instalaci, ale také způsobují provozní potíže.
Typicky se trubky vybírají po optimalizaci materiálových a provozních nákladů. Čím větší je průměr potrubí, tedy vyšší počáteční investice, tím nižší bude tlaková ztráta a tím nižší provozní náklady. Naopak malá velikost potrubí sníží primární náklady na potrubí samotné a potrubní armatury, ale zvýšení rychlosti bude mít za následek zvýšení ztrát, což povede k nutnosti vynakládat další energii na čerpání média. Opraveny rychlostní limity různé oblasti aplikace jsou založeny na optimálních konstrukčních podmínkách. Velikost potrubí se vypočítává pomocí těchto norem s ohledem na oblasti použití.
Při navrhování potrubí se za základ berou následující hlavní konstrukční parametry:
Spolehlivost při navrhování potrubí je zajištěna dodržováním správných konstrukčních norem. Také školení personálu je klíčovým faktorem pro zajištění dlouhé životnosti potrubí a jeho těsnosti a spolehlivosti. Nepřetržité nebo periodické sledování provozu potrubí lze provádět pomocí monitorovacích, účetních, řídicích, regulačních a automatizačních systémů, osobních kontrolních zařízení ve výrobě a bezpečnostních zařízení.
Na vnější stranu většiny trubek je nanesen povlak odolný proti korozi, aby se zabránilo škodlivým účinkům koroze zvenčí. vnější prostředí. V případě čerpání korozivních médií lze nanést i ochranný nátěr vnitřní povrch potrubí. Před uvedením do provozu jsou všechna nová potrubí určená pro dopravu nebezpečných kapalin testována na závady a těsnost.
Charakter proudění média v potrubí a při obtékání překážek se může kapalina od kapaliny značně lišit. Jeden z důležité ukazatele je viskozita média, charakterizovaná takovým parametrem, jako je koeficient viskozity. Irský inženýr-fyzik Osborne Reynolds provedl v roce 1880 řadu experimentů, podle kterých se mu podařilo odvodit bezrozměrnou veličinu charakterizující povahu proudění viskózní tekutiny, nazývanou Reynoldsovo kritérium a označovanou Re.
Re = (v L ρ)/μ
Kde:
ρ je hustota kapaliny;
v je průtoková rychlost;
L je charakteristická délka průtokového prvku;
μ - dynamický koeficient viskozity.
To znamená, že Reynoldsovo kritérium charakterizuje poměr sil setrvačnosti k silám viskózního tření v proudu tekutiny. Změna hodnoty tohoto kritéria odráží změnu poměru těchto typů sil, což zase ovlivňuje charakter proudění tekutiny. V tomto ohledu je obvyklé rozlišovat tři režimy toku v závislosti na hodnotě Reynoldsova kritéria. Ve společnosti Re<2300 наблюдается так называемый ламинарный поток, при котором жидкость движется тонкими слоями, почти не смешивающимися друг с другом, при этом наблюдается постепенное увеличение скорости потока по направлению от стенок трубы к ее центру. Дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к дестабилизации такой структуры потока, и значениям 2300
| Rychlostní profil v proudu | ||
|---|---|---|
| laminární proudění | přechodný režim | turbulentním režimem |
 |
 |
|
| Povaha toku | ||
| laminární proudění | přechodný režim | turbulentním režimem |
 |
 |
 |
Reynoldsovo kritérium je kritériem podobnosti pro proudění viskózní tekutiny. To znamená, že s jeho pomocí je možné simulovat skutečný proces ve zmenšené velikosti, vhodné pro studium. To je nesmírně důležité, protože je často extrémně obtížné a někdy dokonce nemožné studovat povahu proudění tekutin ve skutečných zařízeních kvůli jejich velké velikosti.
Pokud potrubí není tepelně izolováno, to znamená, že je možná výměna tepla mezi dopravovaným a okolím, může se charakter proudění v něm měnit i při konstantní rychlosti (průtoku). To je možné, pokud má čerpané médium dostatečně vysokou teplotu na vstupu a proudí v turbulentním režimu. Po délce potrubí bude vlivem tepelných ztrát do okolí klesat teplota dopravovaného média, což může vést ke změně režimu proudění na laminární nebo přechodný. Teplota, při které dochází ke změně režimu, se nazývá kritická teplota. Hodnota viskozity kapaliny přímo závisí na teplotě, proto se v takových případech používá takový parametr, jako je kritická viskozita, který odpovídá bodu změny režimu proudění při kritické hodnotě Reynoldsova kritéria:
v cr = (v D)/Re cr = (4 Q)/(π D Re cr)
Kde:
ν kr - kritická kinematická viskozita;
Re cr - kritická hodnota Reynoldsova kritéria;
D - průměr potrubí;
v je průtoková rychlost;
Q - výdaj.
Dalším důležitým faktorem je tření, ke kterému dochází mezi stěnami potrubí a pohybujícím se proudem. V tomto případě koeficient tření do značné míry závisí na drsnosti stěn potrubí. Vztah mezi koeficientem tření, Reynoldsovým kritériem a drsností je stanoven pomocí Moodyho diagramu, který umožňuje určit jeden z parametrů se znalostí ostatních dvou.
Colebrook-White vzorec se také používá k výpočtu koeficientu tření pro turbulentní proudění. Na základě tohoto vzorce je možné vykreslit grafy, pomocí kterých se stanoví koeficient tření.
(√λ ) -1 = -2 log(2,51/(Re √λ ) + k/(3,71 d))
Kde:
k - koeficient drsnosti potrubí;
λ je koeficient tření.
Existují i další vzorce pro přibližný výpočet ztrát třením při tlakovém proudění kapaliny v potrubí. Jednou z nejčastěji používaných rovnic je v tomto případě rovnice Darcy-Weisbach. Vychází z empirických dat a používá se především při modelování systémů. Ztráta třením je funkcí rychlosti tekutiny a odporu potrubí vůči pohybu tekutiny, vyjádřená jako hodnota drsnosti stěny potrubí.
∆H = λ L/d v²/(2 g)
Kde:
ΔH - ztráta hlavy;
λ - koeficient tření;
L je délka části potrubí;
d - průměr potrubí;
v je průtoková rychlost;
g je zrychlení volného pádu.
Ztráta tlaku v důsledku tření o vodu se vypočítá pomocí Hazen-Williamsova vzorce.
∆H = 11,23 L 1/C 1,85 Q 1,85 / D 4,87
Kde:
ΔH - ztráta hlavy;
L je délka části potrubí;
C je Haizen-Williamsův koeficient drsnosti;
Q - spotřeba;
D - průměr trubky.
Pracovní tlak potrubí je nejvyšší přetlak, který poskytuje stanovený režim provozu potrubí. Rozhodnutí o velikosti potrubí a počtu čerpacích stanic se obvykle provádí na základě pracovního tlaku potrubí, čerpací kapacity a nákladů. Maximální a minimální tlak potrubí a také vlastnosti pracovního média určují vzdálenost mezi čerpacími stanicemi a požadovaný výkon.
Jmenovitý tlak PN - jmenovitá hodnota odpovídající maximálnímu tlaku pracovního média při 20 °C, při které je možný nepřetržitý provoz potrubí o daných rozměrech.
Se zvyšující se teplotou klesá nosnost potrubí a v důsledku toho i dovolený přetlak. Hodnota pe,zul udává maximální tlak (g) v potrubním systému při zvyšování provozní teploty.
Přípustný plán přetlaku:
Výpočet poklesu tlaku v potrubí se provádí podle vzorce:
∆p = λ L/d ρ/2 v²
Kde:
Δp - pokles tlaku v části potrubí;
L je délka části potrubí;
λ - koeficient tření;
d - průměr potrubí;
ρ je hustota čerpaného média;
v je průtok.
Nejčastěji se potrubí používá k dopravě vody, ale lze je použít i pro přesun kalů, kalů, páry atd. V ropném průmyslu se potrubí používá k čerpání široké škály uhlovodíků a jejich směsí, které se velmi liší chemickými a fyzikálními vlastnostmi. Surová ropa může být přepravována na delší vzdálenosti z pobřežních polí nebo ropných plošin na moři do terminálů, průjezdních bodů a rafinerií.
Potrubí také přenáší:
Fyzikální vlastnosti a parametry dopravovaných médií do značné míry určují konstrukční a provozní parametry potrubí. Specifická hmotnost, stlačitelnost, teplota, viskozita, bod tuhnutí a tlak par jsou hlavní parametry média, které je třeba vzít v úvahu.
Měrná hmotnost kapaliny je její hmotnost na jednotku objemu. Mnoho plynů je přepravováno potrubím pod zvýšeným tlakem a při dosažení určitého tlaku mohou některé plyny dokonce podléhat zkapalnění. Stupeň stlačení média je proto kritickým parametrem pro návrh potrubí a stanovení kapacity průchodu.
Teplota má nepřímý a přímý vliv na výkon potrubí. To je vyjádřeno tím, že kapalina po zvýšení teploty zvětší svůj objem za předpokladu, že tlak zůstane konstantní. Snížení teploty může mít také dopad na výkon a celkovou účinnost systému. Obvykle, když je teplota kapaliny snížena, je to doprovázeno zvýšením její viskozity, což vytváří další třecí odpor na vnitřní stěně potrubí, což vyžaduje více energie k čerpání stejného množství kapaliny. Velmi viskózní média jsou citlivá na kolísání teploty. Viskozita je odpor média vůči proudění a měří se v centistokech cSt. Viskozita určuje nejen výběr čerpadla, ale také vzdálenost mezi čerpacími stanicemi.
Jakmile teplota média klesne pod bod tuhnutí, provoz potrubí se stane nemožným a je použito několik možností pro obnovení jeho provozu:
Hlavní trubky jsou svařované nebo bezešvé. Bezešvé ocelové trubky jsou vyráběny bez podélných svarů ocelovými profily s tepelným zpracováním pro dosažení požadovaných rozměrů a vlastností. Svařovaná trubka se vyrábí pomocí několika výrobních procesů. Tyto dva typy se od sebe liší počtem podélných švů v trubce a typem použitého svařovacího zařízení. Ocelové svařované trubky jsou nejběžněji používaným typem v petrochemických aplikacích.
Každá část trubky je svařena dohromady, aby vytvořila potrubí. Také v hlavních potrubích se v závislosti na aplikaci používají trubky ze sklolaminátu, různých plastů, azbestocementu atd.
Pro spojování rovných úseků potrubí a také pro přechod mezi úseky potrubí různých průměrů se používají speciálně vyrobené spojovací prvky (kolena, kolena, vrata).
| koleno 90° | koleno 90° | přechodová větev | větvení |
 |
 |
 |
|
| koleno 180° | koleno 30° | adaptér | spropitné |
 |
 |
 |
Pro montáž jednotlivých částí potrubí a armatur se používají speciální spoje.
| svařované | přírubové | závitové | spojka |
 |
 |
 |
 |
Když je potrubí pod tlakem, je celý jeho vnitřní povrch vystaven rovnoměrně rozloženému zatížení, což způsobuje podélné vnitřní síly v potrubí a přídavné zatížení koncových podpěr. Kolísání teplot má vliv i na potrubí a způsobuje změny rozměrů potrubí. Síly v pevném potrubí při kolísání teplot mohou překročit přípustnou hodnotu a vést k nadměrnému namáhání, které je nebezpečné pro pevnost potrubí jak v materiálu potrubí, tak v přírubových spojích. Kolísání teploty čerpaného média také vytváří teplotní pnutí v potrubí, které se může přenášet na armatury, čerpací stanice apod. To může vést k odtlakování potrubních spojů, selhání ventilů nebo jiných prvků.
Výpočet změny lineárních rozměrů potrubí se změnou teploty se provádí podle vzorce:
∆L = a L ∆t
a - koeficient tepelného prodloužení, mm/(m°C) (viz tabulka níže);
L - délka potrubí (vzdálenost mezi pevnými podpěrami), m;
Δt - rozdíl mezi max. a min. teplota čerpaného média, °C.
Tabulka lineární roztažnosti trubek z různých materiálů
Uvedená čísla jsou průměry pro uvedené materiály a pro výpočet potrubí z jiných materiálů, údaje z této tabulky nelze brát jako základ. Při výpočtu potrubí se doporučuje použít koeficient lineárního prodloužení uvedený výrobcem potrubí v přiložené technické specifikaci nebo datovém listu.
Tepelné prodlužování potrubí je eliminováno jak použitím speciálních dilatačních úseků potrubí, tak použitím kompenzátorů, které mohou sestávat z pružných nebo pohyblivých částí.
Kompenzační úseky se skládají z pružných rovných částí potrubí, umístěných navzájem kolmo a upevněných ohyby. Při tepelném prodloužení je zvětšení jedné části kompenzováno deformací ohybu druhé části na rovině nebo deformací ohybu a kroucení v prostoru. Pokud potrubí samo kompenzuje tepelnou roztažnost, nazývá se to samokompenzace.
Ke kompenzaci dochází také díky elastickým ohybům. Část prodloužení je kompenzována elasticitou ohybů, druhá část je eliminována díky elastickým vlastnostem materiálu úseku za ohybem. Kompenzátory se instalují tam, kde není možné použít kompenzační úseky nebo když je samokompenzace potrubí nedostatečná.
Podle konstrukce a principu činnosti jsou kompenzátory čtyř typů: ve tvaru U, čočka, vlnovka, ucpávka. V praxi se často používají ploché dilatační spáry ve tvaru L, Z nebo U. U prostorových kompenzátorů jsou to obvykle 2 ploché vzájemně kolmé sekce a mají jedno společné rameno. Elastické kompenzátory jsou vyrobeny z trubek nebo pružných kotoučů nebo vlnovců.
Optimální průměr potrubí lze zjistit na základě technických a ekonomických výpočtů. Rozměry potrubí, včetně rozměrů a funkčnosti jednotlivých komponent, jakož i podmínky, za kterých musí potrubí fungovat, určují přepravní kapacitu systému. Větší potrubí jsou vhodná pro vyšší hmotnostní průtok za předpokladu, že ostatní komponenty v systému jsou správně vybrány a dimenzovány pro tyto podmínky. Obvykle platí, že čím delší je délka hlavního potrubí mezi čerpacími stanicemi, tím větší je tlaková ztráta v potrubí. Kromě toho může mít velký vliv na tlak v potrubí i změna fyzikálních vlastností čerpaného média (viskozita atd.).
Optimální velikost – Nejmenší vhodná velikost potrubí pro konkrétní aplikaci, která je nákladově efektivní po celou dobu životnosti systému.
Vzorec pro výpočet výkonu potrubí:
Q = (π d²)/4 v
Q je průtok čerpané kapaliny;
d - průměr potrubí;
v je průtok.
V praxi se pro výpočet optimálního průměru potrubí používají hodnoty optimálních rychlostí čerpaného média převzaté z referenčních materiálů sestavených na základě experimentálních dat:
| Čerpané médium | Rozsah optimálních rychlostí v potrubí, m/s | |
|---|---|---|
| Tekutiny | Gravitační pohyb: | |
| Viskózní kapaliny | 0,1 - 0,5 | |
| Kapaliny s nízkou viskozitou | 0,5 - 1 | |
| Čerpací: | ||
| sací strana | 0,8 - 2 | |
| Výtlačná strana | 1,5 - 3 | |
| plyny | Přirozená trakce | 2 - 4 |
| Malý tlak | 4 - 15 | |
| Velký tlak | 15 - 25 | |
| páry | přehřátá pára | 30 - 50 |
| Nasycená tlaková pára: | ||
| Více než 105 Pa | 15 - 25 | |
| (1 - 0,5) 105 Pa | 20 - 40 | |
| (0,5 - 0,2) 105 Pa | 40 - 60 | |
| (0,2 - 0,05) 105 Pa | 60 - 75 | |
Odtud dostaneme vzorec pro výpočet optimálního průměru potrubí:
d o = √ ((4 Q) / (π v o ))
Q - daný průtok čerpané kapaliny;
d - optimální průměr potrubí;
v je optimální průtok.
Při vysokých průtocích se obvykle používají trubky menšího průměru, což znamená nižší náklady na pořízení potrubí, jeho údržbu a montážní práce (označuje se K 1). S nárůstem otáček dochází k nárůstu tlakových ztrát třením a v místních odporech, což vede ke zvýšení nákladů na čerpání kapaliny (označujeme K 2).
U potrubí velkých průměrů budou náklady K 1 vyšší a náklady při provozu K 2 budou nižší. Pokud sečteme hodnoty K 1 a K 2, dostaneme celkové minimální náklady K a optimální průměr potrubí. Náklady K 1 a K 2 jsou v tomto případě uvedeny ve stejném časovém období.
K1 = (m C M K M)/n
m je hmotnost potrubí, t;
C M - náklady na 1 tunu, rub/t;
K M - koeficient, který zvyšuje náklady na instalační práce, například 1,8;
n - životnost, roky.
Uvedené provozní náklady spojené se spotřebou energie:
K 2 \u003d 24 N n dní C E rub / rok
N - výkon, kW;
n DN - počet pracovních dnů v roce;
C E - náklady na kWh energie, rub/kW*h.
Příklad obecných vzorců pro určení velikosti potrubí bez zohlednění možných dalších faktorů, jako je eroze, nerozpuštěné látky atd.:
| název | Rovnice | Možná omezení |
|---|---|---|
| Proudění kapaliny a plynu pod tlakem | ||
| Ztráta třecí hlavy Darcy-Weisbach |
d = 12 [(0,0311 f L Q 2)/(h f)] 0,2 |
Q - objemový průtok, gal/min; d je vnitřní průměr trubky; hf - ztráta třecí hlavy; L je délka potrubí, stop; f je koeficient tření; V je průtok. |
| Rovnice pro celkový průtok tekutiny | d = 0,64 √ (Q/V) |
Q - objemový průtok, gpm |
| Velikost sacího potrubí čerpadla pro omezení ztráty třecí hlavy | d = √ (0,0744 Q) |
Q - objemový průtok, gpm |
| Rovnice celkového průtoku plynu | d = 0,29 √((Q T)/(P V)) |
Q - objemový průtok, ft³/min T - teplota, K P - tlak psi (abs); V - rychlost |
| Gravitační proudění | ||
| Manningova rovnice pro výpočet průměru potrubí pro maximální průtok | d = 0,375 |
Q - objemový průtok; n - koeficient drsnosti; S - zaujatost. |
| Froudeho číslo je poměr síly setrvačnosti a gravitační síly | Fr = V / √[(d/12) g] |
g - zrychlení volného pádu; v - rychlost proudění; L - délka nebo průměr trubky. |
| Pára a odpařování | ||
| Rovnice průměru parního potrubí | d = 1,75 √[(W v_g x) / V] |
W - hmotnostní tok; Vg - měrný objem syté páry; x - kvalita páry; V - rychlost. |
Optimální velikost potrubí se volí z podmínky minimálních nákladů na čerpání média potrubím a nákladů na potrubí. Je však třeba počítat i s rychlostními limity. Někdy musí velikost potrubí splňovat požadavky procesu. Stejně tak často souvisí velikost potrubí s tlakovou ztrátou. V předběžných konstrukčních výpočtech, kde se neberou v úvahu tlakové ztráty, je velikost procesního potrubí určena povolenou rychlostí.
Pokud dochází ke změnám směru proudění v potrubí, pak to vede k výraznému zvýšení lokálních tlaků na povrchu kolmém ke směru proudění. Tento druh zvýšení je funkcí rychlosti tekutiny, hustoty a počátečního tlaku. Protože rychlost je nepřímo úměrná průměru, vysokorychlostní tekutiny vyžadují zvláštní pozornost při dimenzování a konfiguraci potrubí. Optimální velikost potrubí, například pro kyselinu sírovou, omezuje rychlost média na hodnotu, která zabraňuje erozi stěny v ohybech potrubí, a tím zabraňuje poškození konstrukce potrubí.
Výpočet velikosti potrubí v případě proudění pohybujícího se gravitací je poměrně komplikovaný. Charakter pohybu s touto formou proudění v potrubí může být jednofázový (plné potrubí) a dvoufázový (částečné plnění). Dvoufázový tok se vytváří, když je v potrubí přítomna kapalina i plyn.
V závislosti na poměru kapaliny a plynu a také na jejich rychlostech se dvoufázový režim proudění může měnit od bublinkového po rozptýlený.
| proudění bublin (horizontální) | tok projektilu (horizontální) | vlnový tok | rozptýlený tok |
 |
 |
 |
 |
Hnací síla pro kapalinu při pohybu gravitací je zajištěna rozdílem výšek počátečního a koncového bodu a předpokladem je umístění počátečního bodu nad koncovým bodem. Jinými slovy, výškový rozdíl určuje rozdíl v potenciální energii kapaliny v těchto polohách. Tento parametr je také zohledněn při výběru potrubí. Kromě toho je velikost hnací síly ovlivněna tlaky v počátečním a koncovém bodě. Zvýšení tlakové ztráty má za následek zvýšení průtoku tekutiny, což zase umožňuje výběr potrubí s menším průměrem a naopak.
V případě, že je koncový bod připojen k tlakovému systému, jako je destilační kolona, musí být ekvivalentní tlak odečten od přítomného výškového rozdílu, aby se odhadl skutečně generovaný efektivní diferenciální tlak. Rovněž pokud bude počáteční bod potrubí pod vakuem, pak je třeba při výběru potrubí vzít v úvahu jeho vliv na celkový diferenční tlak. Konečný výběr potrubí se provádí pomocí diferenčního tlaku, s přihlédnutím ke všem výše uvedeným faktorům, a nikoli pouze na základě rozdílu výšek počátečního a koncového bodu.
Ve zpracovatelských závodech se obvykle při práci s horkými nebo vroucími médii vyskytují různé problémy. Hlavním důvodem je odpařování části proudu horké kapaliny, tedy fázová přeměna kapaliny na páru uvnitř potrubí nebo zařízení. Typickým příkladem je kavitační jev odstředivého čerpadla, doprovázený bodovým varem kapaliny s následným vznikem parních bublin (parní kavitace) nebo uvolňováním rozpuštěných plynů do bublin (plynová kavitace).
Upřednostňuje se větší potrubí kvůli sníženému průtoku ve srovnání s potrubím s menším průměrem při konstantním průtoku, což má za následek vyšší NPSH na sacím potrubí čerpadla. Místa náhlé změny směru proudění nebo zmenšení velikosti potrubí mohou také způsobit kavitaci v důsledku tlakové ztráty. Vzniklá směs plynu a páry vytváří překážku průchodu toku a může způsobit poškození potrubí, což činí jev kavitace extrémně nežádoucím během provozu potrubí.
Zařízení a přístroje, zejména ty, které mohou vytvářet značné tlakové ztráty, tj. výměníky, regulační ventily atd., jsou vybaveny obtokovým potrubím (aby nemohlo dojít k přerušení procesu ani při údržbě). Taková potrubí mají obvykle 2 uzavírací ventily instalované v řadě s instalací a regulační ventil průtoku paralelně k této instalaci.
Během normálního provozu zaznamenává proud tekutiny procházející hlavními součástmi zařízení další pokles tlaku. V souladu s tím se vypočítá jeho výtlačný tlak, vytvořený připojeným zařízením, jako je odstředivé čerpadlo. Čerpadlo se vybírá na základě celkového poklesu tlaku v instalaci. Při pohybu obtokovým potrubím tento dodatečný pokles tlaku chybí, zatímco provozní čerpadlo čerpá proud stejné síly podle svých provozních charakteristik. Aby se předešlo rozdílům v průtokových charakteristikách mezi strojem a obtokem, doporučuje se použít menší obtok s regulačním ventilem pro vytvoření tlaku ekvivalentního hlavní instalaci.
Obvykle se odebírá malé množství tekutiny pro analýzu, aby se určilo její složení. Odběr vzorků lze provést v jakékoli fázi procesu, aby se zjistilo složení suroviny, meziproduktu, hotového výrobku nebo jednoduše přepravované látky, jako je odpadní voda, teplonosná kapalina atd. Velikost úseku potrubí, na kterém probíhá odběr vzorků, obvykle závisí na typu analyzované tekutiny a umístění odběrného místa.
Například pro plyny pod zvýšeným tlakem stačí malá potrubí s ventily k odběru požadovaného počtu vzorků. Zvětšením průměru vzorkovací linky se sníží podíl média odebraného pro analýzu, ale kontrola takového vzorkování se stává obtížnější. Malá vzorkovací linka se zároveň příliš nehodí pro analýzu různých suspenzí, ve kterých mohou pevné částice ucpat průtokovou cestu. Velikost vzorkovací linky pro analýzu suspenzí je tedy vysoce závislá na velikosti pevných částic a vlastnostech média. Podobné závěry platí pro viskózní kapaliny.
Velikost vzorkovací čáry obvykle bere v úvahu:
Pro potrubí s cirkulujícím chladivem jsou preferovány vysoké rychlosti. Je to způsobeno především tím, že chladicí kapalina v chladicí věži je vystavena slunečnímu záření, což vytváří podmínky pro tvorbu vrstvy obsahující řasy. Část tohoto objemu obsahujícího řasy vstupuje do cirkulujícího chladiva. Při nízkém průtoku začnou v potrubí růst řasy a po chvíli znesnadňují cirkulaci chladicí kapaliny nebo její průchod do výměníku tepla. V tomto případě se doporučuje vysoká rychlost cirkulace, aby se zabránilo tvorbě řas v potrubí. Typicky se použití chladicí kapaliny s vysokou cirkulací nachází v chemickém průmyslu, který vyžaduje velká potrubí a délky pro poskytování energie různým výměníkům tepla.
Nádrže jsou vybaveny přepadovým potrubím z následujících důvodů:
Ve všech výše uvedených případech jsou přepadové trubky navrženy pro maximální přípustný průtok kapaliny vstupující do nádrže, bez ohledu na průtok kapaliny odcházející. Ostatní principy potrubí jsou podobné jako u gravitačního potrubí, tedy podle dostupné vertikální výšky mezi počátečním a koncovým bodem přepadového potrubí.
Nejvyšší bod přepadové trubky, který je zároveň jejím výchozím bodem, je v místě připojení k nádrži (přepadová trubka nádrže) obvykle zcela nahoře a nejnižší koncový bod může být poblíž odtokového skluzu blízko země. Přepadová čára však může končit i ve vyšší nadmořské výšce. V tomto případě bude dostupná výška diferenciálu nižší.
V případě těžby se ruda obvykle těží v těžko dostupných oblastech. V takových místech zpravidla není železniční ani silniční spojení. Pro takové situace se za nejvhodnější považuje hydraulický transport médií s pevnými částicemi, a to i v případě umístění těžebních závodů v dostatečné vzdálenosti. Kalová potrubí se používají v různých průmyslových oblastech k dopravě drcených pevných látek spolu s kapalinami. Taková potrubí se ukázala jako nejhospodárnější ve srovnání s jinými způsoby přepravy pevných médií ve velkých objemech. Mezi jejich výhody navíc patří dostatečná bezpečnost díky absenci několika druhů dopravy a šetrnost k životnímu prostředí.
Suspenze a směsi suspendovaných pevných látek v kapalinách jsou skladovány ve stavu periodického míchání, aby byla zachována jednotnost. Jinak dochází k separačnímu procesu, při kterém suspendované částice v závislosti na svých fyzikálních vlastnostech vyplavou na povrch kapaliny nebo se usadí na dně. Míchání je zajištěno zařízením, jako je míchaná nádrž, zatímco v potrubí je toho dosaženo udržováním podmínek turbulentního proudění.
Snížení rychlosti toku při transportu částic suspendovaných v kapalině není žádoucí, protože proces separace fází může začít v toku. To může vést k ucpání potrubí a změně koncentrace dopravovaných pevných látek v proudu. Intenzivní míchání v průtokovém objemu je podporováno režimem turbulentního proudění.
Na druhou stranu přílišné zmenšení potrubí také často vede k ucpání. Proto je volba velikosti potrubí důležitým a odpovědným krokem, který vyžaduje předběžnou analýzu a výpočty. Každý případ je třeba posuzovat individuálně, protože různé suspenze se chovají odlišně při různých rychlostech tekutiny.
Během provozu potrubí se v něm mohou vyskytovat různé druhy netěsností, které vyžadují okamžitou eliminaci, aby byla zachována výkonnost systému. Oprava hlavního potrubí může být provedena několika způsoby. To může být stejně jako výměna celého segmentu potrubí nebo malého úseku, který netěsní, nebo záplata stávajícího potrubí. Před výběrem jakékoli metody opravy je však nutné provést důkladnou studii příčiny úniku. V některých případech může být nutné nejen opravit, ale změnit trasu potrubí, aby se zabránilo jeho opětovnému poškození.
První fází oprav je určení umístění potrubního úseku vyžadujícího zásah. Dále je v závislosti na typu potrubí stanoven seznam potřebného zařízení a opatření nezbytných k odstranění úniku a jsou shromažďovány potřebné dokumenty a povolení, pokud se opravovaný úsek potrubí nachází na území jiného vlastníka. Protože většina potrubí je umístěna pod zemí, může být nutné část potrubí vytáhnout. Dále se kontroluje celkový stav povlaku potrubí, načež se část povlaku odstraní pro opravy přímo s potrubím. Po opravě lze provádět různé ověřovací činnosti: ultrazvukové testování, detekce barevných vad, detekce magnetických částic atd.
Zatímco některé opravy vyžadují úplné odstavení potrubí, často k izolaci opravovaného prostoru nebo přípravě obchvatu stačí pouze dočasné odstavení. Ve většině případů se však opravy provádějí s úplným odstavením potrubí. Izolaci části potrubí lze provést pomocí zátek nebo uzavíracích ventilů. Dále nainstalujte potřebné vybavení a proveďte přímé opravy. Opravy se provádějí na poškozeném místě, zbaveném média a bez tlaku. Na konci opravy se zátky otevřou a obnoví se celistvost potrubí.
Tato vlastnost závisí na několika faktorech. Především se jedná o průměr potrubí, typ kapaliny a další ukazatele.
Pro hydraulický výpočet potrubí můžete použít kalkulačku hydraulického výpočtu potrubí.
Při výpočtu jakýchkoli systémů založených na cirkulaci tekutiny potrubím je nutné přesně určit kapacita potrubí. Jedná se o metrickou hodnotu, která charakterizuje množství tekutiny protékající potrubím za určité časové období. Tento indikátor přímo souvisí s materiálem, ze kterého jsou trubky vyrobeny.
Pokud vezmeme například plastové trubky, pak se po celou dobu provozu liší téměř stejnou průchodností. Plast, na rozdíl od kovu, není náchylný ke korozi, takže v něm není pozorován postupný nárůst usazenin.
Pokud jde o kovové trubky, jejich propustnost klesá rok po roce. Kvůli vzhledu rzi dochází uvnitř trubek k oddělení materiálu. To vede k drsnosti povrchu a tvorbě ještě většího množství usazenin. Tento proces probíhá zvláště rychle v potrubí s horkou vodou.
Níže je uvedena tabulka přibližných hodnot, která byla vytvořena pro usnadnění stanovení průchodnosti potrubí pro vnitrobytovou elektroinstalaci. Tato tabulka nebere v úvahu snížení průchodnosti v důsledku výskytu usazenin uvnitř potrubí.
|
Kapalný typ |
Rychlost (m/s) |
|
Městský vodovod |
|
|
Vodní potrubí |
|
|
Ústřední topení voda |
|
|
Systém tlaku vody v potrubí |
|
|
hydraulická kapalina |
až 12 m/s |
|
Ropovod |
|
|
Olej v tlakovém systému potrubí |
|
|
Pára v topném systému |
|
|
Centrální potrubní systém páry |
|
|
Pára ve vysokoteplotním topném systému |
|
|
Vzduch a plyn v centrálním potrubním systému |
Nejčastěji se jako chladicí kapalina používá obyčejná voda. Rychlost poklesu průchodnosti v potrubí závisí na jeho kvalitě. Čím kvalitnější je chladicí kapalina, tím déle vydrží potrubí vyrobené z jakéhokoli materiálu (ocel, litina, měď nebo plast).
Pro přesné a profesionální výpočty musíte použít následující indikátory:
Nejoblíbenější metody výpočtu:
1. Vzorec. Poměrně komplikovaný vzorec, který je srozumitelný pouze profesionálům, bere v úvahu několik hodnot najednou. Hlavní parametry, které se berou v úvahu, jsou materiál trubek (drsnost povrchu) a jejich sklon.
2. Tabulka. Toto je jednodušší způsob, jak kdokoli může určit propustnost potrubí. Příkladem je inženýrská tabulka F. Sheveleva, pomocí které lze zjistit průchodnost na základě materiálu potrubí.
3. Počítačový program. Jeden z těchto programů lze snadno najít a stáhnout na internetu. Je navržen speciálně pro určení propustnosti pro potrubí jakéhokoli okruhu. Pro zjištění hodnoty je nutné zadat do programu výchozí údaje, jako je materiál, délka potrubí, kvalita chladicí kapaliny atd.
Je třeba říci, že druhá metoda, ačkoli je nejpřesnější, není vhodná pro výpočet jednoduchých systémů pro domácnost. Je to poměrně složité a vyžaduje znalost hodnot různých ukazatelů. Pro výpočet jednoduchého systému v soukromém domě je lepší použít tabulky.
Délka potrubí je důležitým ukazatelem při výpočtu průchodnosti Délka potrubí má významný vliv na průchodnost. Čím větší vzdálenost voda urazí, tím menší tlak vytváří v potrubí, což znamená, že průtok klesá.
Zde jsou nějaké příklady. Na základě tabulek vyvinutých inženýry pro tyto účely.
Kapacita potrubí:
Jak je vidět z příkladů výše, větší průměr zvyšuje průtok. Pokud se průměr zvětší 2krát, zvýší se také propustnost. Tato závislost musí být zohledněna při instalaci jakéhokoli kapalného systému, ať už se jedná o zásobování vodou, kanalizaci nebo zásobování teplem. To platí zejména pro topné systémy, protože ve většině případů jsou uzavřeny a zásobování teplem v budově závisí na rovnoměrné cirkulaci kapaliny.
