Воден поток през тръба при калкулатор за налягане. Определяне на пропускателната способност на тръбопроводите

Б.К. Ковалев, заместник-директор по научноизследователска и развойна дейност

Напоследък все по-често се налага да се справяме с примери, когато правим поръчки за промишлени цели газово оборудванепровежда се от ръководители, които нямат достатъчно опит и технически познания във връзка с предмета на поръчката. Понякога резултатът не е напълно правилно приложение или фундаментално неправилен избор на поръчано оборудване. Една от най-често срещаните грешки е изборът на номинални участъци на входящия и изходния тръбопровод на газоразпределителна станция, ориентирани само към номиналните стойности на налягането на газа в тръбопровода, без да се отчита скоростта на газовия поток. Целта на тази статия е да даде препоръки за определяне на пропускателната способност на тръбопроводи GDS, които позволяват при избора на стандартен размер на газоразпределителна станция да се извърши предварителна оценка на нейната производителност за конкретни стойности на работни налягания и номинални диаметри на входящия и изходящия тръбопровод.

При избора на необходимите стандартни размери на GDS оборудването един от основните критерии е производителността, която до голяма степен зависи от капацитета на входящия и изходния тръбопровод.

Честотна лентатръбопроводи на газоразпределителна станция се изчислява, като се вземат предвид изискванията нормативни документиограничаване на максимално допустимия дебит на газ в тръбопровода до 25m/s. От своя страна дебитът на газа зависи главно от налягането на газа и площта на напречното сечение на тръбопровода, както и от свиваемостта на газа и неговата температура.

Пропускателната способност на тръбопровода може да се изчисли от класическата формула за скоростта на газа в газопровод (Наръчник за проектиране на магистрални газопроводи, редактиран от A.K. Dertsakyan, 1977 г.):

където У- скорост на движение на газа в газопровода, m/sec;
В- газов поток през даден участък (при 20 ° C и 760 mm Hg), m 3 / h;
z- коефициент на свиваемост (за идеален газ z = 1);
T = (273 + t °C)- температура на газа, °К;
д- вътрешен диаметър на тръбопровода, cm;
стр\u003d (Prab + 1,033) - абсолютно налягане на газа, kgf / cm 2 (атм);
В системата SI (1 kgf / cm 2 = 0,098 MPa; 1 mm = 0,1 cm) тази формула ще приеме следната форма:

където D е вътрешният диаметър на тръбопровода, mm;
p = (Pwork + 0,1012) - абсолютно налягане на газа, MPa.
От това следва, че пропускателната способност на тръбопровода Qmax, съответстваща на максимална скоростгазов поток w = 25m/s, определен по формулата:

За предварителни изчисления можем да вземем z = 1; T = 20? C = 293? K и с достатъчна степен на надеждност извършете изчисления по опростена формула:

Стойностите на пропускателната способност на тръбопроводите с най-често срещани в GDS условни диаметрипри различни газови налягания са дадени в Таблица 1.

Работно (MPa)	Капацитет на тръбопровода (m?/h), при wgas=25 m/s; z = 1; T = 20? C = 293? K
Работно (MPa)	DN 50	DN 80	DN 100	DN 150	DN 200	DN 300	DN 400	DN 500

Забележка: за предварителна оценка на пропускателната способност на тръбопроводите, вътрешни диаметритръбите се приемат равни на техните конвенционални стойности (DN 50; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500).

Примери за използване на таблицата:

1. Определете капацитета на GDS с DNin=100mm, DNout=150mm, с PNin=2.5 - 5.5 MPa и PNout=1.2 MPa.

От таблица 1 установяваме, че капацитетът на изходящия тръбопровод DN=150mm при PN=1.2 MPa ще бъде 19595 m 3 / h, като в същото време входящият тръбопровод DN=100 mm при PN=5.5 MPa ще може да премине 37520 m 3 / h , а при PN=2,5 MPa - само 17420 m 3 /h. Така този GDS с PNin=2.5 - 5.5 MPa и PNout=1.2 MPa ще може да преминава от 17420 до 19595 m 3 /h колкото е възможно повече. Забележка: още точни стойности Qmax може да се получи от формула (3).

2. Определете диаметъра на изходния тръбопровод на GDS, с капацитет 5000 m 3 / h при Pin=3,5 MPa за изходни налягания Pout1=1,2 MPa и Pout2=0,3 MPa.

От таблица 1 установяваме, че пропускателна способност от 5000m 3 /час при Pout=1,2 MPa ще бъде осигурена от тръбопровод DN=80mm, а при Pout=0,3 MPa - само DN=150mm. В същото време е достатъчно да има тръбопровод DN=50mm на входа на GDS.

Тази характеристика зависи от няколко фактора. На първо място, това е диаметърът на тръбата, както и видът на течността и други показатели.

За хидравлично изчисляване на тръбопровода можете да използвате калкулатора за хидравлично изчисление на тръбопровода.

При изчисляване на всякакви системи, базирани на циркулацията на течност през тръби, става необходимо точно да се определи капацитет на тръбата. Това е метрична стойност, която характеризира количеството течност, преминаваща през тръбите за определен период от време. Този индикатор е пряко свързан с материала, от който са направени тръбите.

Ако вземем например пластмасови тръби, тогава те се различават по почти една и съща производителност през целия период на работа. Пластмасата, за разлика от метала, не е податлива на корозия, така че в нея не се наблюдава постепенно увеличаване на отлаганията.

Що се отнася до металните тръби, техните пропускателната способност намалявагодина след година. Поради появата на ръжда, вътре в тръбите се получава отделяне на материала. Това води до грапавост на повърхността и образуването на още повече отлагания. Този процес протича особено бързо в тръби с гореща вода.

Следва таблица с приблизителни стойности, която е създадена, за да улесни определянето на пропускателната способност на тръбите за вътрешно-апартаментно окабеляване. Тази таблица не взема предвид намаляването на пропускателната способност поради появата на натрупване на утайки вътре в тръбата.

Таблица с капацитет на тръбите за течности, газ, пара.

Течен тип	Скорост (m/s)
Градско водоснабдяване
Водопровод
Водна система централно отопление
Система за налягане на водата в тръбопровода
хидравлична течност	до 12m/s
Нефтопроводна линия
Масло в системата под налягане на тръбопровода
Пара в отоплителната система
Централна тръбопроводна система за пара
Пара във високотемпературна отоплителна система
Въздух и газ в централната тръбна система

Най-често като охлаждаща течност се използва обикновена вода. Скоростта на намаляване на производителността в тръбите зависи от нейното качество. Колкото по-високо е качеството на охлаждащата течност, толкова по-дълго ще продължи тръбопроводът, изработен от всякакъв материал (стомана, чугун, мед или пластмаса).

Изчисляване на пропускателната способност на тръбата.

За точни и професионални изчисления трябва да използвате следните показатели:

Материалът, от който са направени тръби и други елементи на системата;
Дължина на тръбопровода
Брой точки за потребление на вода (за водоснабдителна система)

Най-популярните методи за изчисление:

1. Формула. Достатъчно сложна формула, което е разбираемо само за професионалистите, отчита няколко стойности наведнъж. Основните параметри, които се вземат предвид, са материалът на тръбите (грапавост на повърхността) и техният наклон.

2. Таблица. Това е по-лесен начин, по който всеки може да определи пропускателната способност на тръбопровода. Пример е инженерната таблица на Ф. Шевелев, чрез която можете да разберете производителността въз основа на материала на тръбата.

3. Компютърна програма. Една от тези програми може лесно да бъде намерена и изтеглена в Интернет. Той е проектиран специално за определяне на пропускателната способност за тръби от всяка верига. За да разберете стойността, е необходимо да въведете първоначалните данни в програмата, като материал, дължина на тръбата, качество на охлаждащата течност и др.

Трябва да се каже, че последният метод, въпреки че е най-точният, не е подходящ за изчисляване на прости битови системи. Това е доста сложно и изисква познаване на стойностите на различни показатели. За да изчислите проста система в частна къща, е по-добре да използвате таблици.

Пример за изчисляване на пропускателната способност на тръбопровода.

Дължината на тръбопровода е важен показател при изчисляването на пропускателната способност.Дължината на главния тръбопровод оказва значително влияние върху производителността на пропускателната способност. Колкото повече разстояние изминава водата, толкова по-малко налягане създава в тръбите, което означава, че скоростта на потока намалява.

Ето няколко примера. Въз основа на таблици, разработени от инженери за тези цели.

Капацитет на тръбата:

0,182 t/h при диаметър 15 mm
0,65 t/h с диаметър на тръбата 25 mm
4 t/h при диаметър 50 mm

Както може да се види от примерите по-горе, по-голям диаметър увеличава скоростта на потока. Ако диаметърът се увеличи 2 пъти, тогава пропускателната способност също ще се увеличи. Тази зависимост трябва да се вземе предвид при инсталиране на всяка течна система, независимо дали е водоснабдяване, канализация или топлоснабдяване. Особено се отнася отоплителни системи, тъй като в повечето случаи те са затворени, а топлоподаването в сградата зависи от равномерната циркулация на течността.

Във всеки модерен домедно от основните условия за комфорт е течащата вода. И с навлизането на нова технология, която изисква връзка с водоснабдяването, ролята му в къщата стана много важна. Много хора вече не разбират как да се справят без пералня, бойлер, съдомиялнаи т.н. Но всяко от тези устройства правилна работаизисква определено налягане на водата, идваща от водопровода. И сега човек, който реши да инсталира нов водопровод в къщата си, мисли как да изчисли налягането в тръбата, така че всички водопроводни инсталации да работят добре.

Изискванията на съвременните ВиК

Съвременната водопроводна инсталация трябва да отговаря на всички изисквания и характеристики. На изхода на крана водата трябва да тече плавно, без да се дръпне. Следователно не трябва да има спадове на налягането в системата при анализ на водата. Водата, която тече през тръбите, не трябва да създава шум, да има въздушни примеси и други външни натрупвания, които влияят неблагоприятно върху керамичните кранове и други водопроводни инсталации. За да се избегнат тези неприятни инциденти, налягането на водата в тръбата не трябва да пада под минимума при анализ на водата.

Забележка! Минималното налягане на водоснабдяването трябва да бъде 1,5 атмосфери. Това налягане е достатъчно за работа на съдомиялната и пералната машина.

Необходимо е да се вземе предвид и друга важна характеристика на водоснабдителната система, свързана с водния поток. Във всеки жилищен район има повече от една точка за анализ на водата. Следователно изчислението на водоснабдяването трябва напълно да отговаря на нуждите от вода на всички водопроводни инсталации, докато са включени. Този параметър се постига не само от налягането, но и от обема на входящата вода, през която може да премине тръба от определен участък. говорене прост език, преди монтажа е необходимо да се извърши определено хидравлично изчисление на водоснабдяването, като се вземе предвид потокът и налягането на водата.

Преди изчислението, нека разгледаме по-отблизо две такива понятия като налягане и поток, за да разберем тяхната същност.

налягане

Както знаете, централното водоснабдяване в миналото е било свързано с водна кула. Именно тази кула създава налягане във водопроводната мрежа. Единицата за налягане е атмосферата. Освен това налягането не зависи от размера на резервоара, разположен в горната част на кулата, а само от височината.

Забележка! Ако излеете вода в тръба с височина десет метра, тогава тя ще създаде налягане в най-ниската точка - 1 атмосфера.

Налягането е равно на метри. Една атмосфера се равнява на 10 метра вода. Помислете за пример с пететажна сграда. Височината на къщата е 15 м. Следователно височината на един етаж е 3 метра. Петнадесетметрова кула ще създаде налягане от 1,5 атмосфери на приземния етаж. Нека изчислим налягането на втория етаж: 15-3=12 метра воден стълб или 1,2 атмосфери. След като направихме допълнително изчисление, ще видим, че няма да има налягане на водата на 5-ия етаж. Това означава, че за да се осигури вода на петия етаж, е необходимо да се изгради кула с повече от 15 метра. А ако е например - 25 етажна сграда? Никой няма да строи такива кули. Помпите се използват в съвременните водопроводи.

Нека изчислим налягането на изхода на дълбоката помпа. На разположение потопяема помпа, повдигайки водата с 30 метра воден стълб. Това означава, че създава налягане - 3 атмосфери на изхода си. След потапяне на помпата в кладенеца на 10 метра, тя ще създаде налягане на нивото на земята - 2 атмосфери или 20 метра воден стълб.

Консумация

Помислете за следващия фактор - консумацията на вода. Това директно зависи от налягането и колкото по-високо е, толкова по-бързо ще се движи водата през тръбите. Тоест ще има повече разходи. Но работата е там, че напречното сечение на тръбата, през която се движи, влияе върху скоростта на водата. И ако намалите напречното сечение на тръбата, тогава водоустойчивостта ще се увеличи. Следователно количеството му на изхода на тръбата ще намалее за същия период от време.

В производството, по време на изграждането на водопроводи, се изготвят проекти, в които хидравличното изчисление на водоснабдителната система се изчислява според уравнението на Бернули:

Където h 1-2 - показва загубата на налягане на изхода, след преодоляване на съпротивлението в целия участък на водоснабдяването.

Изчисляваме ВиК за дома

Но това са, както се казва, сложни изчисления. За домашни водопроводи използваме по-прости изчисления.

Въз основа на паспортните данни на машините, консумирани от водата в къщата, обобщаваме общата консумация. Към тази цифра добавяме консумацията на всички водопроводни кранове, разположени в къщата. Един кран преминава през себе си около 5-6 литра вода в минута. Сумираме всички числа и получаваме общата консумация на вода в къщата. Сега, ръководени от общото потребление, купуваме тръба с напречно сечение, което ще осигури точната сумаи водно налягане на всички едновременно работещи устройства за сгъване на вода.

Когато домашният водопровод е свързан към градската мрежа, ще използвате това, което ще ви дадат. Е, ако имате кладенец у дома, купете помпа, която напълно ще осигури на вашата мрежа необходимото налягане, съответстващо на разходите. Когато купувате, се ръководете от паспортните данни на помпата.

За да изберете тръбна секция, ние се ръководим от тези таблици:

Зависимостта на диаметъра от дължината на водопровода		капацитет на тръбата
дължина на тръбопровода, м	диаметър на тръбата, мм	диаметър на тръбата, мм	пропускателна способност, л/мин
По-малко от 10	20	25	30
10 до 30	25	32	50
Над 30	32	38	75

Тези таблици предоставят по-популярни параметри на тръбите. За пълно запознаване в Интернет можете да намерите по-пълни таблици с изчисления за тръби с различни диаметри.

Тук въз основа на тези изчисления и при правилен монтаж ще осигурите на вашия водопровод всички необходими параметри. Ако нещо не е ясно, по-добре е да се свържете с експертите.