Proračun tlaka tekućine u cjevovodu. Hidraulički proračun cjevovoda možete napraviti sami

Uvod

Ciljevi i zadaci seminarski rad

1. Proračun cjevovoda

1.1 Potraga

1.2 Proračuni

1.2.1 Određivanje brzina i brzina

1.2.2 Određivanje statičkih i brzinskih glava

1.2.3 Proračun gubitka glave

1.2.4 Određivanje potrebne glave

2. Odabir crpke

3. Regulacija pumpe

4. Proračun dopuštenog usisnog uspona

Tehnološki cjevovodi nazivaju se takvi cjevovodi industrijska poduzeća, kroz koji se transportiraju smjese, međuprodukti i gotovi proizvodi, istrošeni reagensi, voda, gorivo i drugi materijali, osiguravajući provođenje tehnološkog procesa.

Uz pomoć tehnoloških cjevovoda u kemijskim poduzećima proizvodi se premeštaju kako između pojedinačnih uređaja unutar iste radionice ili procesne jedinice, tako i između procesnih jedinica i pojedinih radionica, sirovine se opskrbljuju iz skladišta ili transportiraju Gotovi proizvodi na svoje mjesto skladištenja.

U poduzećima kemijska industrija procesni cjevovodi su sastavni dio tehnološke opreme. Trošak njihove izgradnje u nekim slučajevima može doseći 30% cijene cijelog poduzeća. U nekim kemijskim tvornicama duljina cjevovoda se mjeri u desecima, pa čak i stotinama kilometara. Neprekidni rad procesnih jedinica i kemijskog poduzeća u cjelini, kvaliteta proizvoda i sigurni uvjeti rada procesne opreme uvelike ovise o tome koliko su cjevovodi projektirani i upravljani, te na kojoj razini se održava njihovo dobro stanje.

Sirovine i proizvodi koji se koriste u kemijskoj tehnologiji i transportiraju cjevovodima imaju različita fizikalna i kemijska svojstva. Mogu biti u tekućem, plastičnom, plinovitom ili parnom stanju, u obliku emulzija, suspenzija ili gaziranih tekućina. Temperature tih medija mogu varirati od niskih temperatura smrzavanja do ekstremno visokih tlakova, od dubokog vakuuma do desetaka atmosfera. Ova okruženja mogu biti neutralna, kisela, alkalna, zapaljiva i eksplozivna, štetna za zdravlje i opasna po okoliš.

Cjevovodi se dijele na jednostavne i složene, kratke i duge. Cjevovodi koji nemaju ogranke duž trase tekućine u cijevi za odabir ili dodatnu dovod tekućine u cjevovod nazivaju se jednostavnim. Složeni cjevovodi uključuju cjevovode koji se sastoje od glavne glavne cijevi i bočnih grana, tvoreći mrežu cjevovoda različitih konfiguracija. Cjevovodi tehnoloških instalacija kemijska poduzeća većinom su jednostavni.

Najviše na jednostavan način premještanje tekućine iz jednog aparata u drugi je njezino pražnjenje gravitacijom. Takvo kretanje moguće je samo ako se početni spremnik nalazi iznad napunjenog.

· Upoznavanje s uređenjem tehnoloških cjevovoda kemijskih poduzeća, metodama kretanja tekućina kroz njih i metodama korištenja temeljnih ovisnosti za dobivanje proračunskih jednadžbi potrebnih za konstruiranje hidrauličnih karakteristika cjevovoda.

· Izvođenje individualnog zadatka konstruiranja krivulje potrebnog tlaka za jednostavan tehnološki cjevovod, određivanje načina kretanja tekućine kroz njega za zadani protok te odabir crpke, kao i stjecanje vještine analize rada cjevovoda. cjevovoda na temelju njegovih hidrauličkih karakteristika.

1.1 Zadatak za seminarski rad br. 1 iz discipline "Procesi i uređaji kemijske tehnologije"

Opcija I-1

Izvršite hidraulički proračun procesnog cjevovoda i nacrtajte potrebnu krivulju glave. Odaberite crpku za pumpanje tekućine kroz cjevovod s zadanim protokom.

Shema cjevovoda

Podaci za izračun:

PA=1,5 kg/cm2 g; RV=0,5 kg/cm2 vac; L1=200 m; L2=150 m; d1=95x5 mm; d2=45x4 mm;

Dizana tekućina: Sumporna kiselina 60%;

Vrsta lokalnog otpora: 1-normalni ventil;

2-izlaz φ=90°;

Vrsta i stanje cijevi: 1-čelik s velikim naslagama;

2-čelik novi;

Nagla promjena promjera: naglo sužavanje

Visina dizanja tekućine: ΔZ=40 m;

Brzina protoka dizane tekućine: qv=1,8 10-3 m3/s.

Prevedimo, gdje je potrebno, početne podatke u SI sustav:

Za 60% sumpornu kiselinu, referentne vrijednosti za gustoću i dinamičku viskoznost su: ,Proći;

Postavimo 6 vrijednosti brzine na dijelu cijevi manjeg promjera (presjek cjevovoda II) iz intervala m/s.

Nađimo volumetrijski protok tekućine:

qv1=5,37 10-4 m3/s;

qv2=1,07 10-3 m3/s;

qv3=1,61 10-3 m3/s;

qv4=2,15 10-3 m3/s;

qv5=2,69 10-3 m3/s;

qv6=3,22 10-3 m3/s;

Izračunajte površinu poprečnog presjeka prve cijevi:

Nađimo brzinu protoka tekućine u prvoj cijevi:

Dobivamo: uI, 1=0,10 m/s;

uI, 2 = 0,19 m/s;

uI, 3 = 0,28 m/s;

uI, 4 = 0,38 m/s;

uI, 5 = 0,47 m/s;

Glava potrebna za prevladavanje otpora stupca tekućine:

, gdje .

Brzinska glava:

Izračunajte gubitak glave:

Da bismo to učinili, nalazimo vrijednosti Reynoldsovog kriterija za tekućinu u prvoj cijevi:

Hrapavost cijevi :

Za prvi čelična cijev s velikim depozitima prihvatit ćemo

Zatim

Budući da su sve vrijednosti Reynoldsovog kriterija uključene u interval , tada se za mješoviti turbulentni tok može koristiti sljedeća formula za izračunavanje koeficijenta trenja:

Tada će gubici na 1. linearnom dijelu cjevovoda biti jednaki:

Gubici na 2. linearnom dijelu cijevi:

Hrapavost cijevi:

Za drugu novu čeličnu cijev uzmimo: m.

Zatim:

Kritične vrijednosti Reynoldsovog kriterija:

Budući da su prve 4 vrijednosti Reynoldsovog broja manje od ReKP1, protok je gladak i turbulentan, i:

dobivamo:

Budući da posljednje dvije vrijednosti Re pripadaju intervalu, strujanje je mješovito turbulentno i:

, onda

Gubitak glave u drugom dijelu cjevovoda:

, pronašli smo:

Pronađimo gubitak glave u lokalnim otporima.

Da bismo to učinili, odabiremo referentne vrijednosti koeficijenata lokalnih gubitaka za odgovarajuće lokalne otpore:

Ulaz u cijev;

Ventil je normalan;

naglo sužavanje;

Koljeno φ=90° ;

Izlaz iz cijevi;

Zatim za I-cijev:

Za II cijev:

Lokalni gubici u I dionici:

, dobivamo:

Lokalni gubici u II dijelu:

Tada su ukupni gubici u odjeljcima I i II:

U 1. odjeljku:

U 2. odjeljku:

Ukupni gubici:

Pronalazimo vrijednost stvarnog tlaka:

Nalazimo potreban pritisak:

Na temelju provedenih proračuna konstruiramo krivulju za traženi tlak.

U ovom radu odabir crpke sastoji se u pronalaženju takve crpke za koju se radna točka, kada je poravnata s krivuljom tražene visine, nalazi unutar područja crpke i za koju je uobičajeni protok qv jednak brzina protoka određena za cjevovod ili se od njega razlikuje u velika strana. U tom slučaju, višak protoka može se ugasiti zatvaranjem uređaja za zatvaranje.

Pomoću pumpe za osiguranje protoka tekućine m3 / s = m3 / sat potrebno je stvoriti potrebni tlak Hreb = 38m.

Odabrat ćemo pumpu kako bismo osigurali sljedeće uvjete:

Definirajmo radno područje za potreban protok tekućine:

m3/s;

m3/s.

Nalazimo pritiske koji odgovaraju takvim troškovima:

Iz relacije , zamjenom H1=24 m, qv1=2,4 10-3 m3/s, odnosno m3/s i m3/s naći m; m.

Na temelju tri dostupne točke konstruirat ćemo krivulju pumpe.

Vidi se da se krivulja potrebnog tlaka i crpke sijeku gotovo unutra radni prostor. Osim toga, crpka osigurava malu dodatnu opskrbu protoka i tlaka. Za povećanje potrebnog tlaka u mreži potrebno je koristiti uređaj za zatvaranje i upravljanje (ventil). Njegovim djelomičnim preklapanjem smanjuje se presjek protoka i povećava vrijednost lokalnog otpora, što dovodi do pomaka krivulje glave u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Metoda upravljanja protokom crpke promjenom broja okretaja vratila najučinkovitija je sa stajališta uštede energije. Istodobno, za pogon crpki često se koriste relativno jeftini, pouzdani i laki za korištenje asinkroni elektromotori. Promjena broja okretaja takvih motora povezana je s potrebom za promjenom frekvencije napajanja naizmjenična struja. Pokazalo se da je ova metoda složena i skupa. U tom smislu, prigušivanje se uglavnom koristi za kontrolu protoka crpki.

Promjena položaja zamašnjaka ventila popraćena je promjenom koeficijenta lokalnog otpora. Ako je promjena u broju okretaja učinak na karakteristike crpke, tada je prigušivanje promjena karakteristike mreže.

Ako se, na primjer, zatvori ventil, čime se povećava gubitak tlaka u mreži, kao što je vidljivo iz jednadžbe za proračun lokalnih gubitaka tlaka, povećanje koeficijenta lokalnog otpora dovest će do povećanja gubitaka tlaka. Sukladno tome, i potreban pritisak će se povećati. Nova karakteristika mreže bit će strmija. U tom će se slučaju radna točka pomaknuti prema nižim troškovima.

Izračunajte korisnu snagu koju crpka troši na prijenos energije tlaka u tekućinu:

Snaga osovine (uključujući učinkovitost pumpe): kW;

Snaga koju troši motor (nominalna), uzimajući u obzir učinkovitost prijenosa jednako jednom: kW;

Uzimajući faktor rezerve snage, nalazimo instaliranu snagu motora:

S obzirom da je nazivna snaga odabrane crpke nešto veća od izračunate, to nam omogućuje da zaključimo da je odabrana najprikladnija crpka.

Zaobići (zaobići). Prilikom ovakvog reguliranja protoka crpke, potreban protok u sustavu osigurava se preusmjeravanjem dijela tekućine koju pumpa pumpa s tlačne cijevi na usisnu cijev, kroz obilaznu cijev. Ako je potrebno smanjiti protok u sustav, otvorite ventil na obilaznom cjevovodu. Karakteristika mreže će postati pozitivnija i ukupni protok crpke će se povećati.

Ova metoda upravljanja je ekonomičnija za crpke čija potrošnja energije opada s povećanjem protoka. Na centrifugalne pumpe bypass kontrola će povećati snagu crpke i može preopteretiti motor.

Prolazeći s tlačne strane na usisnu stranu, protok tekućine ima određenu energiju. Ako tijekom bypass regulacije nema korisnog prijenosa energije iz premoštene tekućine u protok prikladan za impeler, gubitak snage može se odrediti formulom:

,

gdje je qH protok pumpe,

qP - zaobilazni tok,

Nset je snaga koju troši crpna jedinica.

Zatim kW.

Energija zaobilaznog toka može se racionalno iskoristiti na dva načina:

1) Za povećanje tlaka u usisnoj šupljini crpke stvaranjem efekta izbacivanja s zaobilaznim protokom; u seriji s glavnom pumpom, uključuje se vodena mlazna pumpa, uklanjajući dio tlaka koji treba prevladati s glavne pumpe, tako da glavna pumpa radi na nižem naponu i poboljšanim uvjetima kavitacije.

2) Za vrtložni tok ispred rotora. Kovitlanje strujanja vrši se u smjeru rotacije impelera, dok dolazi do pseudo-smanjenja frekvencije vrtnje rotora n na frekvenciju vrtnje strujanja vrtložne tekućine. Promijenit će se parametri crpke - tlak, protok i potrošnja energije.

Prilikom projektiranja crpne jedinice vrši se provjera dopuštena visina usisavanje.

Razlog tome je što je visina (i najčešće tlak) na ulazu u usisnu cijev veći nego na ulazu u pumpu za iznos gubitaka u usisnoj cijevi. Obično je ulazni tlak pumpe ispod atmosferskog tlaka (vakuum). Količina vakuuma je pak ograničena količinom atmosferskog tlaka.

Kada se postigne tlak zasićene pare, tekućina će početi ključati. Što je temperatura viša, to je veći tlak pare. Para koja ulazi u pumpu ometa njen rad. U pumpama s dinamičkim djelovanjem generirani pritisak ovisi o gustoći tekućine. Para ima gustoću gotovo 1000 puta manju od gustoće tekućine. Kao rezultat toga, tlak također pada. Kod pumpi s pozitivnim pomakom protok se također smanjuje zbog niske gustoće pare, a povećava se propuštanje kroz propusnosti.

Druga pojava koja je krajnje nepoželjna tijekom rada crpke i uzrokovana smanjenjem usisnog tlaka je kavitacija (vrenje tekućine u zoni niskog tlaka (npr. iza ruba lopatica pumpe) praćeno kolapsom formiranih mjehurića u zona povećanja tlaka). Kada se mjehur pare sruši, tekućina se pomiče prema svom središtu. U tom slučaju tekućina dobiva određenu brzinu. U središtu parne šupljine dolazi do trenutnog zaustavljanja tekućine, jer tekućina je praktički nestlačiva. Kinetička energija se pretvara u potencijalnu energiju (povećanje tlaka). Tlak tekućine je toliko visok da se metal lopatica uništava u zoni kavitacije.

U tom smislu, proračun se vrši iz uvjeta nekavitacijskog rada crpke. U praksi se mora uzeti u obzir još jedna količina - takozvana kavitacijska rezerva.

Dopušteni usisni uspon ovisi o tlaku zasićene pare. Što je temperatura tekućine bliža točki vrelišta, to je veći tlak zasićene pare i, posljedično, pumpa se može podići na nižu visinu u odnosu na površinu tekućine. Kao rezultat izračuna, može se dobiti čak i negativna vrijednost. Doista, pri pumpanju tekućina s niskim ključanjem, pumpe se moraju produbiti (instalirati ispod razine površine tekućine).

Brzina tekućine također smanjuje dopuštenu usisnu visinu zbog gubitka brzine i glave u usisnoj cijevi. Iz tog razloga, prilikom projektiranja pumpne jedinice promjeri usisnih cjevovoda pokušavaju se učiniti velikim. Svaki lokalni otpor je također vrlo nepoželjan. Različite vrste filtera, ventila ili zasuna, ako je moguće, ugrađuju se ne na usisni, već na ispusni cjevovod.

Na ovaj način:

, gdje:

pt \u003d 200 mm Hg \u003d 26,66 103 Pa - tlak zasićene pare

sumporna kiselina na radnoj temperaturi (25 °C);

uBC== m/s je brzina tekućine u usisnoj cijevi crpke;

Pronađimo hPOT - gubitak glave u usisnom vodu:

Strujanje je mješovito turbulentno, dakle:

m - rezerva kavitacije.

· p1=1,472·105 Pa – tlak u usisnom cjevovodu.

zaključke

U ovom radu izvršen je proračun tehnološkog cjevovoda (određivanje potrebnog tlaka) koji se sastoji od određivanja statičkog, brzinskog tlaka, kao i lokalnih i linearnih otpora na različitim područjima i kroz cjevovod u cjelini. Konstruirana je krivulja tražene visine i odabrana je pumpa koja će osigurati brzinu protoka transportirane tekućine koju je odredio nastavnik.

1. A.G. Kasatkin, "Osnovni procesi i aparati kemijske tehnologije", Moskva: Kemija, 1971. - 784 str.

2. Osnovni procesi i aparati kemijske tehnologije: Priručnik za projektiranje / G.S. Borisov, V.P. Brykov, Yu.I. Dytnersky i dr. Ed. Yu.I. Dytnersky, 2. izd., revidirano. i dodatni Moskva: Kemija, 1991. - 496 str.

3. K.F. Pavlov, P.G. Romankov, A.A. Noskov. Primjeri i zadaci za tijek procesa i uređaja kemijske. tehnologije, 10. izd., revidirano. i dodatni Ed. P.G. Romankov. L .: Kemija, 1987. - 578 str.

5 HIDRAULIČKI PRORAČUN CIJEVOVODA

5.1 Jednostavan cjevovod konstantnog presjeka

Cjevovod se zove jednostavan, ako nema grana. Jednostavni cjevovodi mogu formirati veze: serijske, paralelne ili razgranate. Cjevovodi mogu biti kompleks koji sadrže i serijske i paralelne veze ili grananja.

Tekućina se kreće kroz cjevovod zbog činjenice da je njena energija na početku cjevovoda veća nego na kraju. Ta razlika (razlika) u razinama energije može se stvoriti na ovaj ili onaj način: radom crpke, zbog razlike u razinama tekućine, tlakom plina. U strojarstvu se uglavnom treba baviti cjevovodima, u kojima je kretanje tekućine zbog rada pumpe.

U hidrauličkom proračunu cjevovoda najčešće se određuje njegovim potreban pritisakH potrošnja - vrijednost brojčano jednaka piezometrijskoj visini u početnom dijelu cjevovoda. Ako je zadan traženi pritisak, tada je uobičajeno nazvati ga raspoloživi pritisakH rašpica. U tom slučaju, hidraulički proračun može odrediti protok P tekućina u cjevovodu ili njegov promjer d. Odabire se vrijednost promjera cjevovoda utvrđeni broj u skladu s GOST 16516-80.

Neka je jednostavan cjevovod presjeka konstantnog protoka, proizvoljno smješten u prostoru (slika 5.1, ali), ima ukupnu dužinu l i promjera d i sadrži niz lokalnih hidrauličkih otpora I i II.

Napišimo Bernoullijevu jednadžbu za početnu 1-1 i konačni 2-2 dionice ovog cjevovoda, uz pretpostavku da su Coriolisovi koeficijenti u tim dionicama isti (α 1 =α 2). Nakon smanjenja tlaka brzine, dobivamo

gdje z 1 , z 2 - koordinate težišta početnog i završnog presjeka;

str 1 , str 2 - tlak u početnom i završnom dijelu cjevovoda;

Ukupni gubitak tlaka u cjevovodu.

Stoga potreban pritisak

, (5.1)

Kao što se može vidjeti iz dobivene formule, traženi tlak je zbroj ukupne geometrijske visine Δz = z 2 – z 1 , do koje se tekućina diže u procesu kretanja duž cjevovoda, pijezometrijska visina u završnom dijelu cjevovoda i zbroj hidraulički gubici pritisak koji nastaje kretanjem tekućine u njemu.

U hidraulici je uobičajeno shvaćati statički tlak cjevovoda kao zbroj .

Zatim, predstavljajući ukupne gubitke kao funkcija snage od potrošnje P, dobivamo

gdje T - vrijednost koja ovisi o načinu strujanja tekućine u cjevovodu;

K - otpor cjevovoda.

U laminarnom režimu strujanja tekućine i linearnim lokalnim otporima (dane su njihove ekvivalentne duljine l eq) ukupni gubici

,

gdje l izračun = l + l eq - procijenjena duljina cjevovoda.

Stoga, pod laminarnim tokom t = 1, .

U turbulentnom strujanju tekućine

.

Zamjena u ovoj formuli Prosječna brzina tekućine kroz protok, dobivamo ukupni gubitak glave

. (5.3)

Zatim u turbulentnom režimu , i eksponent m= 2. Treba imati na umu da je, u općem slučaju, koeficijent gubitka trenja po dužini također funkcija brzine protoka P.

Na sličan način u svakom konkretnom slučaju, nakon jednostavnih algebarskih transformacija i proračuna, može se dobiti formula koja određuje analitičku ovisnost potrebnog tlaka za zadani jednostavan cjevovod o protoku u njemu. Primjeri takvih ovisnosti u grafičkom obliku prikazani su na slici 5.1, b, u.

Analiza gore navedenih formula pokazuje da je rješenje problema određivanja potrebnog tlaka H potrošnja o poznatom trošku P tekućine u cjevovodu i njegov promjer d nije teško, jer je uvijek moguće procijeniti režim protoka tekućine u cjevovodu usporedbom kritične vrijednosti Ponovnodostr= 2300 sa svojom stvarnom vrijednošću, koja se za okrugle cijevi može izračunati po formuli

Nakon određivanja režima protoka, možete izračunati gubitak visine, a zatim i potrebnu visinu pomoću formule (5.2).

Ako vrijednosti P ili d nepoznato, tada je u većini slučajeva teško procijeniti režim protoka, pa je stoga razumno odabrati formule koje određuju gubitak tlaka u cjevovodu. U takvoj situaciji može se preporučiti ili metoda uzastopne aproksimacije, koja obično zahtijeva prilično velik računski rad, ili grafička metoda, u čijoj je primjeni potrebno izgraditi karakteristiku tzv. potrebni tlak cjevovoda.

5.2. Izgradnja karakteristike potrebnog tlaka jednostavnog cjevovoda

Grafički prikaz u koordinatama N-P analitička ovisnost (5.2) dobivena za dati cjevovod, u hidraulici se naziva karakteristika potrebnog tlaka. Na slici 5.1, b, c dano je nekoliko mogućih karakteristika potrebnog tlaka (linearno - s laminarnim režimom strujanja i linearnim lokalnim otporima; krivolinijsko - s turbulentnim režimom strujanja ili prisustvom kvadratnih lokalnih otpora u cjevovodu).

Kao što se može vidjeti iz grafikona, vrijednost statičke glave H sv može biti i pozitivan (tekućina se dovodi do određene visine Δ z ili u završnom dijelu postoji nadtlak str 2), i negativni (kada tekućina teče prema dolje ili kada se pomiče u šupljinu s razrjeđivanjem).

Strmina karakteristika tražene glave ovisi o otporu cjevovoda i raste s povećanjem duljine cijevi i smanjenjem njenog promjera, a ovisi i o broju i karakteristikama lokalnog hidrauličkog otpora. Osim toga, u režimu laminarnog strujanja, vrijednost koja se razmatra također je proporcionalna viskoznosti tekućine. Točka presjeka karakteristike traženog tlaka s osi apscise (točka ALI na slici 5.1, b, u) određuje protok tekućine u cjevovodu pri kretanju gravitacijom.

Za određivanje protoka naširoko se koriste potrebne krivulje tlaka P pri proračunu i jednostavnih cjevovoda i složenih. Stoga ćemo razmotriti metodologiju za konstruiranje takve ovisnosti (slika 5.2, ali). Sastoji se od sljedećih koraka.

1. faza. Pomoću formule (5.4) određujemo vrijednost kritičnog protoka P cr odgovarajući Ponovnodostr=2300, i označite ga na osi troškova (os apscisa). Očito, za sve troškove koji se nalaze s lijeve strane P kr, cjevovod će imati laminarni režim strujanja, a za brzine protoka smještene desno P cr, - turbulentan.

2. faza. Izračunavamo vrijednosti potrebnog tlaka H 1 I H 2 pri protoku u cjevovodu jednakom P cr, odnosno, uz pretpostavku da H 1 - rezultat proračuna za režim laminarnog strujanja, i H 2 - s turbulentnim.

3. faza. Izrađujemo karakteristiku potrebne glave za režim laminarnog strujanja (za brzine protoka manje od P cr) . Ako lokalni otpori ugrađeni u cjevovod imaju linearnu ovisnost gubitaka o brzini protoka, tada karakteristika tražene glave ima linearni oblik.

4. faza. Gradimo karakteristiku potrebnog napona za turbulentni režim strujanja (za velike brzine protoka Pdostr). U svim slučajevima dobiva se krivolinijska karakteristika, bliska paraboli drugog stupnja.

Imajući karakteristiku potrebnog tlaka za dati cjevovod, moguće je poznata vrijednost raspoloživi pritisak Hrašpica pronaći željeni protok Q x (vidi sliku 5.2, ali).

Ako je potrebno pronaći unutarnji promjer cjevovod d, zatim, s obzirom na nekoliko vrijednosti d, trebali biste izgraditi ovisnost potrebnog tlaka Hkonzumirati od promjera d (slika 5.2, b). Sljedeći po vrijednosti H širenje najbliži veći promjer se bira iz standardnog raspona d sv .

U nekim slučajevima, u praksi, pri proračunu hidrauličkih sustava, umjesto karakteristike potrebnog tlaka, koristi se karakteristika cjevovoda. Karakteristike cjevovoda je ovisnost ukupnog gubitka tlaka u cjevovodu o protoku. Analitički izraz za ovu ovisnost ima oblik

Usporedba formula (5.5) i (5.2) omogućuje nam da zaključimo da se karakteristika cjevovoda razlikuje od karakteristike potrebnog tlaka odsutnošću statičkog tlaka H st, i at H sv = 0 ove dvije ovisnosti su iste.

5.3 Jednostavni priključci cjevovoda.

Analitički i grafičke načine izračun

Razmotrite metode za izračun spojeva jednostavnih cjevovoda.

Neka imamo serijska veza nekoliko jednostavnih cjevovoda ( 1 , 2 I 3 na slici 5.3, ali) različite duljine, različiti promjeri, s različitim skupom lokalnih otpora. Budući da su ti cjevovodi spojeni serijski, u svakom se odvija isti protok tekućine. P. Ukupni gubitak glave za cijelu vezu (između točaka M I N) je zbroj gubitaka tlaka u svakom jednostavnom cjevovodu ( , , ), tj. za serijsku vezu vrijedi sljedeći sustav jednadžbi:

(5.6)

Gubitak tlaka u svakom jednostavnom cjevovodu može se odrediti kroz vrijednosti odgovarajućih brzina protoka:

Sustav jednadžbi (5.6), dopunjen ovisnostima (5.7), temelj je za analitički proračun hidrauličkog sustava s serijskim spojem cjevovoda.

Ako se koristi grafička metoda izračuna, tada postaje potrebno izgraditi ukupne karakteristike veze.

Na slici 5.3, b prikazana je metoda za dobivanje zbirne karakteristike serijske veze. Za to se koriste karakteristike jednostavnih cjevovoda. 1 , 2 I 3

Za konstruiranje točke koja pripada ukupnoj karakteristici serijskog spoja, potrebno je, u skladu s (5.6), zbrojiti gubitke tlaka u izvornim cjevovodima pri istoj brzini protoka. U tu svrhu, na grafikonu je nacrtana proizvoljna okomita linija (pri proizvoljnoj brzini protoka P" ). Duž ove vertikale sumirani su segmenti (gubitak tlaka i) koji nastaju sjecištem vertikale s početnim karakteristikama cjevovoda. Tako dobivena bod ALI pripadat će ukupnoj karakteristici veze. Stoga se ukupna karakteristika serijskog spoja nekoliko jednostavnih cjevovoda dobiva zbrajanjem ordinata točaka početnih karakteristika na ovaj trošak.

Paralelno naziva se spoj cjevovoda koji imaju dvije zajedničke točke (točku grananja i točku zatvaranja). Primjer paralelna veza tri jednostavna cjevovoda prikazana su na slici 5.3, u. Očito je da je trošak P tekućina u hidrauličkom sustavu prije grananja (točka M) i nakon zatvaranja (točka N) isti i jednak iznosu troškova P 1 , P 2 i P 3 u paralelnim granama.

Ako označimo ukupne glave u točkama M I N preko HM I H N, tada je za svaki cjevovod gubitak glave jednak razlici između ovih glava:

; ; ,

tj. u paralelnim cjevovodima gubitak glave je uvijek isti. To se objašnjava činjenicom da s takvim spojem, unatoč različitim hidrauličkim otporima svakog jednostavnog cjevovoda, troškovi P 1 , P 2 I P 3 raspoređeni među njima tako da gubici ostanu jednaki.

Dakle, sustav jednadžbi za paralelnu vezu ima oblik

(5.8)

Gubitak tlaka u svakom cjevovodu uključenom u priključak može se odrediti formulama oblika (5.7). Dakle, sustav jednadžbi (5.8), dopunjen formulama (5.7), predstavlja osnovu za analitički proračun hidrauličkih sustava s paralelnim spajanjem cjevovoda.

Na slici 5.3, G prikazana je metoda za dobivanje zbirne karakteristike paralelne veze. Za to se koriste karakteristike jednostavnih cjevovoda. 1 , 2 I 3 , koji se grade prema ovisnostima (5.7).

Za dobivanje točke koja pripada ukupnoj karakteristici paralelnog spoja, potrebno je, sukladno (5.8), zbrojiti troškove u izvornim cjevovodima s istim gubitkom tlaka. U tu svrhu, proizvoljno vodoravna crta(za proizvoljni gubitak). Duž ove horizontalne linije, segmenti su grafički sažeti (troškovi P 1 , P 2 I P 3) dobiveno iz sjecišta horizontale s početnim karakteristikama cjevovoda. Tako dobivena bod U pripada ukupnoj karakteristici veze. Dakle, ukupna karakteristika paralelnog spoja cjevovoda dobiva se zbrajanjem apscisa točaka početnih karakteristika sa zadanim gubicima.

Sličnom metodom izgrađuju se ukupne karakteristike za razgranate cjevovode. razgranate veze naziva se skup više cjevovoda koji imaju jednu zajedničku točku (mjesto grananja ili spoja cijevi).

Gore navedene serijske i paralelne veze, strogo govoreći, pripadaju kategoriji složenih cjevovoda. Međutim, u hidraulici složeni cjevovodi, u pravilu razumiju spajanje nekoliko serijskih i paralelnih jednostavnih cjevovoda.

Na slici 5.3, d dat je primjer tako složenog cjevovoda koji se sastoji od tri cjevovoda 1 , 2 I 3. Cjevovod 1 spojeni u seriju s cjevovodima 2 I 3. Cjevovodi 2 I 3 mogu se smatrati paralelnim, budući da imaju zajedničku točku grananja (točka M) i dovod tekućine u isti hidraulički spremnik.

Za složene cjevovode izračun se obično provodi grafičkom metodom. Preporuča se sljedeći redoslijed:

1) složeni cjevovod podijeljen je na nekoliko jednostavnih cjevovoda;

2) za svaki jednostavan cjevovod gradi se njegova karakteristika;

3) grafičkim zbrajanjem dobiva se karakteristika složenog cjevovoda.

Na slici 5.3, e prikazuje redoslijed grafičkih konstrukcija pri dobivanju ukupne karakteristike () složenog cjevovoda. Najprije se dodaju karakteristike cjevovoda i prema pravilu zbrajanja karakteristika paralelnih cjevovoda, a zatim se karakteristika paralelnog spoja dodaje karakteristici po pravilu zbrajanja karakteristika serijski spojenih cjevovoda i karakteristika cjelokupnog složenog cjevovoda dobije se.

Nakon što je graf konstruiran na ovaj način (vidi sliku 5.3, e) za složeni cjevovod to je vrlo jednostavno moguće iz poznate brzine protoka P 1 ulazeći u hidraulički sustav, odredite potrebni tlak H potrošnja = za cijeli složeni cjevovod, troškovi P 2 i P 3 u paralelnim granama, kao i gubitak glave, te u svakom jednostavnom cjevovodu.

5.4 Pumpani cjevovod

Kao što je već spomenuto, glavna metoda opskrbe tekućinom u strojarstvu je njeno prisilno ubrizgavanje pumpom. pumpa naziva se hidraulički uređaj koji pretvara mehaničku energiju pogona u energiju strujanja radnog fluida. U hidraulici se naziva cjevovod u kojem kretanje tekućine osigurava pumpa pumpani cjevovod(Slika 5.4, ali).

Svrha proračuna dizanog cjevovoda obično je određivanje visine koju stvara crpka (glava pumpe). Glava pumpe H n je ukupna mehanička energija koju pumpa prenosi na jediničnu težinu tekućine. Dakle, utvrditi H n potrebno je procijeniti povećanje ukupne specifične energije tekućine pri njenom prolasku kroz pumpu, t.j.

, (5.9)

gdje H u,H van - specifična energija tekućine, odnosno na ulazu i izlazu crpke.

Razmotrite rad otvorenog cjevovoda s opskrbom crpkom (vidi sliku 5.4, ali). Pumpa pumpa tekućinu iz donjeg rezervoara ALI s pritiskom tekućine str 0 u drugi spremnik B, u kojoj je pritisak R 3 . Visina crpke u odnosu na donju razinu tekućine H 1 naziva se usisna visina, a cjevovod kroz koji tekućina ulazi u pumpu je usisna cijev, ili usisni vod. Visina završnog dijela cjevovoda ili gornje razine tekućine H 2 naziva se visina pražnjenja, a cjevovod kroz koji se tekućina kreće iz pumpe, pritisak, ili hidraulički vod za ubrizgavanje.

Napišimo Bernoullijevu jednadžbu za protok tekućine u usisnom cjevovodu, t.j. za sekcije 0-0 I 1-1 :

, (5.10)

gdje je gubitak tlaka u usisnoj cijevi.

Jednadžba (5.10) je glavna za proračun usisnih cjevovoda. Pritisak str 0 obično ograničen (najčešće je to atmosferski tlak). Stoga je svrha proračuna usisnog cjevovoda, u pravilu, odrediti tlak ispred crpke. Mora biti veći od tlaka zasićene pare tekućine. To je potrebno kako bi se izbjegla kavitacija na ulazu u pumpu. Iz jednadžbe (5.10) može se pronaći specifična energija tekućine na ulazu u pumpu:

. (5.11)

Napišimo Bernoullijevu jednadžbu za protok tekućine tlačni cjevovod, tj. za odjeljke 2-2 I 3-3:

, (5.12)

gdje je gubitak tlaka u tlačnom cjevovodu.

Lijeva strana ove jednadžbe je specifična energija tekućine na izlazu crpke HIzlaz. Zamjenjujući u (5.9) prave dijelove ovisnosti (5.11) za Hu i (5.12) za HIzlaz, dobivamo

Kao što slijedi iz jednadžbe (5.13), glava pumpe H n osigurava da se tekućina podigne na visinu (H 1+H 2), pritisak s R 0 prije str 3 i troši se na prevladavanje otpora u usisnom i tlačnom cjevovodu.

Ako je na desnoj strani jednadžbe (5.13) odrediti H st i zamijeniti na KQ m , onda dobivamo Hn= Hcr + KQ m.

Usporedimo zadnji izraz s formulom (5.2), koja određuje potrebni tlak za cjevovod. Njihov potpuni identitet je očit:

oni. pumpa stvara visinu jednaku potrebnom tlaku cjevovoda.

Rezultirajuća jednadžba (5.14) omogućuje vam da analitički odredite glavu crpke. Međutim, u većini slučajeva, analitička metoda je prilično komplicirana, pa je grafička metoda za proračun crpljenog cjevovoda postala široko rasprostranjena.

Ova metoda se sastoji u zajedničkom iscrtavanju na grafikonu karakteristika potrebnog tlaka cjevovoda (ili karakteristika cjevovoda) i karakteristike pumpe. Karakteristika pumpe se shvaća kao ovisnost tlaka koji pumpa stvara o brzini protoka. Točka presjeka ovih ovisnosti naziva se radna točka hidraulički sustavi i rezultat je grafičkog rješenja jednadžbe (5.14).

Na slici 5.4, b dat je primjer takvog grafičkog rješenja. Ovdje je točka A i željena je radna točka hidrauličkog sustava. Njegove koordinate određuju tlak H n, ispumpana, i potrošnja Pn tekućina od pumpe do hidrauličkog sustava.

Ako iz nekog razloga položaj radne točke na grafikonu ne odgovara projektantu, tada se ovaj položaj može promijeniti podešavanjem bilo kojeg parametra cjevovoda ili crpke.

7.5. Vodeni čekić u cjevovodu

Vodeni čekić naziva oscilatorni proces koji se javlja u cjevovodu s naglom promjenom brzine tekućine, na primjer, kada se protok zaustavi zbog brzog gašenja ventila (slavine).

Ovaj proces je vrlo brz i karakterizira ga izmjena naglog povećanja i smanjenja tlaka, što može dovesti do uništenja hidrauličkog sustava. To je zbog činjenice da kinetička energija pokretnog toka, kada se zaustavi, ulazi u rad na istezanju stijenki cijevi i komprimiranju tekućine. Najveća opasnost je početni skok tlaka.

Pratimo faze hidrauličkog udara koji se javlja u cjevovodu kada se protok brzo blokira (slika 7.5).

Neka na kraju cijevi kroz koju se tekućina kreće brzinom vq, slavina se odmah zatvori ALI. Zatim (vidi sliku 7.5, ali) brzina čestica tekućine koje udare u slavinu će se ugasiti, a njihova kinetička energija će se pretvoriti u rad deformacije stijenki cijevi i tekućine. U tom slučaju, zidovi cijevi se rastežu, a tekućina se komprimira. Tlak u zaustavljenoj tekućini raste za Δ str otkucaja Ostale čestice nalijeću na usporene čestice tekućine na dizalici i također gube brzinu, zbog čega poprečni presjek p-p kreće se udesno brzinom c tzv brzina udarnog vala sama tranzicijska regija (odjeljak p-p), u kojoj se tlak mijenja za Δ str oud, zv udarni val.

Kada udarni val dođe do rezervoara, tekućina će se zaustaviti i stisnuti u cijeloj cijevi, a stijenke cijevi će se rastegnuti. Povećanje udarnog tlaka Δ str ud će se proširiti na cijelu cijev (vidi sliku 7.5, b).

Ali ovo stanje nije u ravnoteži. Pod visokim pritiskom ( R 0 + Δ str ud) čestice tekućine će juriti iz cijevi u spremnik, a to će kretanje započeti od dijela koji je neposredno uz spremnik. Sada odjeljak p-p kreće se kroz cjevovod u suprotnom smjeru - do ventila - istom brzinom iz, ostavljajući za sobom pritisak u tekućini str 0 (vidi sliku 7.5, u).

Stjenke tekućine i cijevi vraćaju se u početno stanje koje odgovara tlaku str 0 . Rad deformacije u potpunosti se pretvara u kinetičku energiju, a tekućina u cijevi dobiva svoju početnu brzinu , ali u suprotnom smjeru.

S ovom brzinom, "stupac tekućine" (vidi sliku 7.5, G) ima tendenciju da se odvoji od dizalice, što rezultira negativnim udarnim valom (tlak u tekućini se smanjuje za istu vrijednost Δ str oud). Granica između dva tekuća stanja je usmjerena od slavine do spremnika brzinom iz, ostavljajući za sobom stisnute stijenke cijevi i ekspandiranu tekućinu (vidi sliku 7.5, d). Kinetička energija tekućine opet prelazi u rad deformacije, ali s suprotnim predznakom.

Stanje tekućine u cijevi u trenutku dolaska negativnog udarnog vala u spremnik prikazano je na slici 7.5, e. Kao u slučaju prikazanom na slici 7.5, b, nije u ravnoteži, jer je tekućina u cijevi pod tlakom ( R 0 + Δ str otkucaja), manje nego u spremniku. Na slici 7.5, dobro prikazuje proces izjednačavanja tlaka u cijevi i spremniku, praćen pojavom kretanja tekućine brzinom .

Očito, čim udarni val reflektiran od spremnika dođe do ventila, nastat će situacija koja se već dogodila u trenutku kada je ventil zatvoren. Cijeli ciklus vodenog čekića će se ponoviti.

Teorijski i pilot studija hidraulički udar u cijevima prvi je izveo N.E. Zhukovsky. U njegovim eksperimentima registrirano je do 12 kompletnih ciklusa s postupnim smanjenjem Δ str otkucaja Kao rezultat istraživanja, N.E. Zhukovsky je dobio analitičke ovisnosti koje omogućuju procjenu udarnog tlaka Δ str otkucaja Jedna od ovih formula, nazvana po N.E. Žukovskom, ima oblik

gdje je brzina širenja udarnog vala iz određuje se formulom

,

gdje DO - modul elastičnosti tekućine; E - modul elastičnosti materijala stijenke cjevovoda; d i δ su, redom, unutarnji promjer i debljina stijenke cjevovoda.

Formula (7.14) vrijedi za izravni vodeni udar, kada je vrijeme zatvaranja protoka t close manje od faze vodenog udara t 0:

gdje l- duljina cijevi.

Faza vodenog udara t 0 je vrijeme potrebno da udarni val prijeđe od ventila do spremnika i natrag. Na t zatvori > t 0 udarni tlak je manji, a takav se vodeni čekić zove neizravno.

Ako je potrebno, možete koristiti poznatim načinima"ublažavanje" hidrauličkog udara. Najučinkovitiji od njih je povećati vrijeme odziva slavina ili drugih uređaja koji blokiraju protok tekućine. Sličan učinak postiže se ugradnjom hidrauličnih akumulatora odn sigurnosni ventili. Smanjenje brzine tekućine u cjevovodu povećanjem unutarnjeg promjera cijevi pri zadanoj brzini protoka i smanjenjem duljine cjevovoda (smanjenje faze hidrauličkog udara) također pridonose smanjenju udarnog tlaka.

[Sadržaj] [Sljedeće predavanje] VIP korisnik.
To se može učiniti potpuno besplatno. Čitati.

Cjevovod kao način transporta tekućih i plinovitih medija je najekonomičniji način u svim industrijama Nacionalna ekonomija. Tako će uvijek uživati ​​u povećanoj pažnji stručnjaka.

Hidraulički proračun pri projektiranju cjevovodnog sustava omogućuje vam određivanje unutarnjeg promjera cijevi i pada tlaka u slučaju maksimalnog širina pojasa cijevi. Istodobno, prisutnost sljedećih parametara je obavezna: materijal od kojeg su cijevi izrađene, vrsta cijevi, produktivnost, fizikalno-kemijska svojstva pumpani medij.

Prilikom izračunavanja pomoću formula, neke od zadanih vrijednosti mogu se uzeti iz referentne literature. F.A. Shevelev, profesor, doktor tehničkih znanosti, razvio je tablice za točan izračun propusnosti. Tablice sadrže vrijednosti unutarnjeg promjera, otpornosti i drugih parametara. Osim toga, postoji tablica približnih brzina za tekućine, plin, paru kako bi se pojednostavio rad s određivanjem propusnosti cijevi. Koristi se u komunalnom sektoru, gdje točni podaci nisu toliko potrebni.

Nagodbeni dio

Izračun promjera počinje korištenjem formule jednoliko kretanje tekućine (jednadžba kontinuiteta):

gdje je q projektni tok

v je ekonomski protok.

ω - područje presjek okrugla cijev promjera d.

Izračunato prema formuli:

gdje je d unutarnji promjer

dakle d = √4*q/ v*π

Pretpostavlja se da je brzina kretanja tekućine u cjevovodu 1,5-2,5 m/s. Ovo je vrijednost koja odgovara optimalna izvedba linearni sustav.

Gubitak glave (tlaka) u tlačnom cjevovodu nalazi se Darcyjevom formulom:

h = λ*(L/d)*(v2/2g),

gdje je g ubrzanje slobodnog pada,

L je duljina dijela cijevi,

v2/2g je parametar koji označava brzinu (dinamičku) glavu,

λ je koeficijent hidrauličkog otpora, ovisi o načinu kretanja tekućine i stupnju hrapavosti stijenki cijevi. Hrapavost znači neravnina, nedostatak unutarnja površina cjevovoda i dijeli se na apsolutne i relativne. Apsolutna hrapavost je visina nepravilnosti. Relativna hrapavost može se izračunati pomoću formule:

Hrapavost je različitog oblika i neujednačena duž duljine cijevi. S tim u vezi, u proračunima se uzima u obzir prosječna hrapavost k1, što je faktor korekcije. Ova vrijednost ovisi o nizu čimbenika: materijalu cijevi, trajanju rada sustava, raznim nedostacima u obliku korozije itd. Kod čelične verzije cjevovoda primjenjuje se vrijednost jednaka 0,1-0,2 mm. Istodobno, u drugim situacijama, parametar k1 može se uzeti iz tablica F.A. Shevelkova.

U slučaju da duljina glavnog voda nije velika, tada su lokalni gubici napona (tlaka) u opremi crpnih stanica približno jednaki gubicima glave duž duljine cijevi. Ukupni gubici određuju se po formuli:

h = P/ρ*g, gdje je

ρ je gustoća medija

Postoje situacije kada cjevovod prijeđe bilo koju prepreku, na primjer, vodena tijela, ceste itd. Tada se koriste sifoni - strukture koje su kratke cijevi položene ispod barijere. I ovdje postoji pritisak tekućine. Promjer sifona se nalazi po formuli (uzimajući u obzir da je protok tekućine veći od 1 m/s):

h = λ*(L/d)*(v2/2g),

h = I*L+ Σζ* v2/2g

ζ - koeficijent lokalnog otpora

Pretpostavlja se da je razlika u oznakama nosača cijevi na početku i kraju sifona jednaka gubitku glave.

Lokalni otpori izračunavaju se po formuli:

hm = ζ* v2/2g.

Gibanje fluida može biti laminarno ili turbulentno. Koeficijent hm ovisi o turbulentnosti strujanja (Reynoldsov broj Re). S povećanjem turbulencije stvara se dodatna turbulencija tekućine, zbog čega se povećava vrijednost koeficijenta hidrauličkog otpora. Na Re › 3000 uvijek se opaža turbulentni režim.

Koeficijent hidrauličkog otpora u laminarnom načinu rada, kada je Re ‹ 2300, izračunava se po formuli:

U slučaju kvadratnog turbulentnog strujanja, ζ će ovisiti o arhitekturi linearnog objekta: kutu savijanja koljena, stupnju otvaranja ventila, prisutnosti provjeriti ventil. Za izlazak iz cijevi, ζ je jednak 1. Dugi cjevovodi imaju lokalne otpore reda 10-15% za trenje htr. Tada je ukupni gubitak:

N = htr + Σ htr ≈ 1,15 htr

Prilikom proračuna, crpka se odabire na temelju parametara protoka, tlaka i stvarnog učinka.

Zaključak

Sasvim je moguće napraviti hidraulički izračun cjevovoda u online resursu, gdje će kalkulator dati željenu vrijednost. Da biste to učinili, dovoljno je unijeti sastav cijevi, njihovu duljinu kao početne vrijednosti, a stroj će dati potrebne podatke (unutarnji promjer, gubitak glave, protok).

Osim ovoga, postoji online verzija Program Shevelev's Tables verzija 2.0. Jednostavan je i lak za učenje, oponaša je knjižnu verziju tablica, a sadrži i kalkulator za brojanje.

Tvrtke za polaganje linearni sustavi, u svom arsenalu imaju posebne programe za izračun propusnosti cijevi. Jedan od ovih "Hydrosustava" razvili su ruski programeri i popularan je u ruskoj industriji.

Najviše vjerojatni uzroci kršenja u radu vodoopskrbnog sustava u privatnoj kući su, kao što znate, korozija zidova cijevi, taloženje soli na njima i visokotlačni voda u cjevovodu. Uzimajući u obzir činjenicu da u posljednjih godina za mijenjanje metalne cijevi sve češće dolaze njihovi plastični kolege, samo posljednja dva od gore navedenih razloga predstavljaju stvarnu prijetnju vašoj vodoopskrbi. Pitanje borbe protiv naslaga soli ne spada u okvir našeg članka (iako djelomično utječu na pokazatelje tlaka u cijevima), pa ćemo stoga razmotriti samo posljednji čimbenik.

Za upozorenje mogući problemi prije kupnje cjevastih proizvoda, morate se upoznati s putovnicom koja je priložena uz njih i uvjeriti se da su u stanju izdržati pritiske predviđene u vašem vodoopskrbnom sustavu.

Bilješka! Visoki krvni tlak u sustavu dovodi do povećanja potrošnje vode.

Ovo vodi do dodatni trošak električna energija koju troši crpna oprema, koja osigurava kontinuiranu cirkulaciju vode u sustavu.

Vrijednost tlaka

Dobro je poznato da je održavanje normalne razine tlaka vode u cijevima bitno stanje ispravnost vodoopskrbne mreže, kao i njezin dugotrajan i nesmetan rad. Istodobno, tlak u cjevovodu može se značajno razlikovati od fiksne prosječne vrijednosti normalizirane za sustave vodoopskrbe kućanstva.

Tako, na primjer, za normalan rad kuhinjskog ventila, tlak nosača u vodoopskrbnom sustavu ne smije biti manji od 0,5 bara.

Ali u stvarnim uvjetima vrijednost ovog pokazatelja u pravilu je nešto drugačija od naznačene vrijednosti. Zato je pri prihvaćanju vodoopskrbnog sustava (posebno nakon njegovog popravka) poželjno provjeriti radni tlak da li je u skladu s utvrđenim standardima.

Pa, u slučaju samopolaganja cjevovoda, prije početka rada, trebali biste pažljivo pročitati osnovne zahtjeve za kućanstvo vodovodni sustavi, kao i s općeprihvaćenim redoslijedom njihova uređenja.

Alati za izjednačavanje tlaka

Razmotrite neke uređaje koji će pomoći u izjednačavanju tlaka.

Za izjednačavanje tlaka vode u domaćim cjevovodima mogu se koristiti posebni uređaji za uklanjanje viška medija. Štoviše, višak tlaka u sustavu može se kompenzirati vrlo jednostavno - za to se u njega ugrađuje takozvani ekspanzijski spremnik koji preuzima sav višak medija.

U skladu sa svojim dizajnom, svi poznati uzorci ekspanzijskih (kompenzacijskih) spremnika podijeljeni su na uređaje otvorenog i zatvorenog tipa. Vrlo se često koriste u sustavima opskrbe objekata. Vruća voda, budući da je u ovom slučaju vjerojatnost stvaranja padova tlaka u sustavu vrlo visoka. To je zbog činjenice da rashladna tekućina u procesu cirkulacije kroz mrežu (od "povratka" u kotao za grijanje, a zatim natrag u sustav) malo povećava svoj volumen.

Bilješka! Kada se temperatura vode promijeni za 10°C, na primjer, brzina ekspanzije rashladne tekućine u sustavu doseže 0,3% ukupnog volumena tekućine u njemu.

Nedostatak uređaja za proširenje otvorenog tipa je da njihova instalacija dovodi sustav u način rada koji karakterizira nizak tlak rashladne tekućine i, kao rezultat, loša upravljivost. Pored ovoga, u otvoreni sustav dolazi do postupnog isparavanja nosača. Od vas će biti potrebni dodatni napori za njegovu kontinuiranu obnovu.

Svemu navedenom može se dodati i činjenica da zbog otvorenosti spremnika u njega stalno ulaze svježi dijelovi zraka, što uzrokuje ubrzanje korozivnih procesa u sustavu.

Bilješka! Budući da se ekspanzijski spremnici otvorenog tipa moraju nalaziti na samom vrhu zgrade, zahtijevaju obveznu izolaciju. Jasno je da se trošak cijelog vodoopskrbnog sustava u cjelini u ovom slučaju značajno povećava.

Sve gore navedene nevolje moguće je izbjeći korištenjem spremnika zatvorenog tipa kao kompenzacijskog uređaja, čije mjesto ugradnje u pravilu nije standardizirano. Takvi spremnici opremljeni su ugrađenim membranskim mehanizmom koji vam omogućuje podešavanje tlaka nosača u zatvorenom načinu rada.

Osim kompenzacijskih spremnika, u vodoopskrbne sustave mogu se ugraditi tzv. hidraulički akumulatori koji služe za zaštitu cjevovoda od takvih opasna pojava kao vodeni čekić.

Fenomen vodenog udara obično se manifestira kada se crpna oprema isključi iz mreže ili kada se slavina za vodu naglo zatvori (otvori). Rezultirajuća dinamička opterećenja mogu značajno premašiti vrijednosti dopuštene za određeni cjevovod. Imajte na umu da se takvi uređaji u pravilu rade u cjevovodima s piti vodu i omogućuju vam stvaranje male količine nosača, koji se može automatski preusmjeriti natrag u sustav (u slučaju smanjenja tlaka u njemu).
Poput kompenzacijskih uređaja o kojima smo ranije govorili, akumulatori se mogu izraditi u zatvorenom ili otvoreni oblik i imaju sve gore navedene nedostatke.

Bilješka! Istovremeno s hidrauličkim akumulatorima, preporuča se postavljanje ekspanzijskih spremnika malog kapaciteta (oko 0,2 litre) na mjestima povlačenja vode.

Proučavajući dizajn najjednostavnijeg hidrauličkog akumulatora zatvorenog tipa, otkrivamo da se njegov rad temelji na istom membranskom mehanizmu (slično ekspanzijskom spremniku). U zatvorenom volumenu, membrana je u stabilnom stanju, uravnotežena približno jednakim pritiscima rashladne tekućine i mjehurića zraka koji se nalaze na suprotnim stranama pregrade.
Nakon uključivanja crpne stanice povećava se volumen rashladne tekućine u sustavu, što dovodi do kompresije zraka u membranskom cilindru i, kao rezultat, povećanja njegovog tlaka. Ova se promjena automatski prenosi na senzorski element ugrađenog releja, koji isključuje crpku kada ovaj parametar dosegne određenu vrijednost.

U procesu trošenja vode u sustavu, njegov tlak se značajno smanjuje, što opet dovodi do releja, ali sada da se uključi.
Hidraulički učinak

Izračun tlaka nosača dovoljnog za normalno funkcioniranje vašeg vodovoda omogućit će vam da točno odredite uzorke cijevnih proizvoda kupljenih prije njegove instalacije. Istodobno, treba imati na umu da su granice tlaka u mreži obično povezane sa sljedećim pokazateljima:

• gornji i donji prag tlaka tekućine za koji su projektirani kompenzacijski uređaji zatvorenog tipa ugrađeni u mrežu (ekspanzijski spremnik i hidraulički akumulator);
• vrijednosti tlaka koje stvaraju uvjete za normalan rad Kućanski aparati, ovisno o vodoopskrbi ( perilica za rublje, na primjer);
• granične vrijednosti tlaka za koje su predviđene cijevi koje ste kupili i spojevi na njih (ventili, T-priključci, miješalice itd.).

Bilješka! Mjerna jedinica za tlak nosača koji cirkulira u vodovodnim mrežama je 1 bar (ili 1 atmosfera). Vrijednost ovog pokazatelja za gradske vodovode (prema zahtjevima trenutnog SNiP-a) trebala bi biti oko 4 atmosfere.

Također napominjemo da ventili, mješalice ugrađene u cjevovod grijanja, kao i same cijevi, moraju izdržati kratkotrajne udare tlaka do 6 atmosfera. Kada kupujete osnovne uzorke kućanske opreme spojene na vašu vodoopskrbnu mrežu, trebali biste odabrati modele koji imaju malu marginu sigurnosti u smislu graničnog pokazatelja. Takva predviđanje će vam omogućiti da ih zaštitite od iznenadnih skokova tlaka u mreži uzrokovanih vodenim čekićem.

Istodobno, vrlo je važno da u vodoopskrbnom sustavu privatne kuće tlak vode treba imati razinu koja vam omogućuje istovremeno uključivanje nekoliko točaka potrošnje odjednom, što se može osigurati s najmanje 1,5 bara .

Za izravno očitavanje tlaka u vodoopskrbnoj mreži koriste se standardni mjerni manometri sa standardnom linearnom skalom baždarenom u odgovarajućim jedinicama.

Prema zahtjevima SNiP-a, provjera operativnosti uređaja u mreži grijanja, kao i status svega pomoćna oprema treba provoditi najmanje jednom godišnje.

Tijekom ovog ispitivanja, prije svega, utvrđuje se prisutnost propuštanja u vodoopskrbnom sustavu i pad tlaka uzrokovan njima. Nakon što se otklone sva propuštanja, bit će potrebno provjeriti tlak u vodoopskrbi prema mjeraču tlaka instaliranom na glavnom hidrauličnom akumulatoru.

Tijekom normalnog rada sustava očitanje ovog uređaja treba biti blizu minimalne vrijednosti (Pmin). Ako postoji primjetna razlika od Pmin (više od 10%), morat ćete pokušati povećati tlak na željenu vrijednost uključivanjem crpne opreme koja radi u vašoj mreži. Ako se tlak vode u mreži grijanja poveća (odmah nakon aktiviranja releja za zaustavljanje crpke), bit će potrebno ponovno izmjeriti tlak, ali sada u načinu rada za isključenje. Navedeni parametar, analogno prethodnom slučaju, ne bi se trebao razlikovati od vrijednosti Pmax za više od 10%.