Perhitungan tekanan cairan di dalam pipa. Perhitungan hidrolik pipa dapat dilakukan sendiri

pengantar

Tujuan dan sasaran makalah

1. Perhitungan pipa

1.1 Pencarian

1.2 Perhitungan

1.2.1 Penentuan kecepatan dan laju

1.2.2 Penentuan kepala statis dan kecepatan

1.2.3 Perhitungan head loss

1.2.4 Menentukan kepala yang dibutuhkan

2. Pemilihan pompa

3. Peraturan pompa

4. Perhitungan angkat hisap yang diizinkan

Pipa teknologi disebut pipa seperti itu perusahaan industri, di mana campuran, produk antara dan produk jadi, reagen bekas, air, bahan bakar dan bahan lainnya diangkut, memastikan pelaksanaan proses teknologi.

Dengan bantuan pipa teknologi di perusahaan kimia, produk dipindahkan baik antara perangkat individu dalam bengkel atau unit proses yang sama, dan antara unit proses dan bengkel individu, bahan baku dipasok dari fasilitas penyimpanan atau diangkut produk jadi ke tempat penyimpanannya.

Di perusahaan industri kimia pipa proses merupakan bagian integral peralatan teknologi. Biaya konstruksi mereka dalam beberapa kasus dapat mencapai 30% dari biaya seluruh perusahaan. Di beberapa pabrik kimia, panjang pipa diukur dalam puluhan bahkan ratusan kilometer. Operasi yang tidak terputus dari unit proses dan perusahaan kimia secara keseluruhan, kualitas produk dan kondisi operasi yang aman dari peralatan proses sangat bergantung pada seberapa kompeten pipa dirancang dan dioperasikan, dan pada tingkat apa kondisi baik mereka dipertahankan.

Bahan baku dan produk yang digunakan dalam teknologi kimia dan diangkut melalui pipa memiliki sifat fisik dan kimia yang berbeda. Mereka bisa dalam bentuk cair, plastik, gas atau uap, dalam bentuk emulsi, suspensi atau cairan berkarbonasi. Suhu media ini dapat berkisar dari suhu beku rendah hingga tekanan sangat tinggi, dari vakum dalam hingga puluhan atmosfer. Lingkungan ini bisa netral, asam, basa, mudah terbakar dan meledak, berbahaya bagi kesehatan dan berbahaya bagi lingkungan.

Pipa dibagi menjadi sederhana dan kompleks, pendek dan panjang. Pipa yang tidak memiliki cabang sepanjang rute cairan dalam pipa untuk pemilihan atau tambahan pasokan cairan ke pipa disebut sederhana. Pipa kompleks termasuk pipa yang terdiri dari pipa utama dan cabang samping, membentuk jaringan pipa dengan berbagai konfigurasi. Pipa instalasi teknologi perusahaan kimia sebagian besar sederhana.

Paling secara sederhana memindahkan cairan dari satu peralatan ke peralatan lainnya adalah pelepasannya secara gravitasi. Pergerakan seperti itu hanya mungkin jika wadah awal terletak di atas wadah yang diisi.

· Pembiasaan dengan pengaturan jaringan pipa teknologi perusahaan kimia, metode memindahkan cairan melalui mereka dan metode menggunakan dependensi mendasar untuk mendapatkan persamaan perhitungan yang diperlukan untuk membangun karakteristik hidrolik pipa.

· Melakukan tugas individu untuk membangun kurva tekanan yang diperlukan untuk pipa teknologi sederhana, menentukan metode memindahkan cairan melaluinya untuk laju aliran tertentu, dan memilih pompa, serta memperoleh keterampilan menganalisis pengoperasian saluran pipa berdasarkan karakteristik hidroliknya.

1.1 Tugas untuk makalah nomor 1 dalam disiplin "Proses dan perangkat teknologi kimia"

Opsi I-1

Lakukan perhitungan hidrolik dari pipa proses dan plot kurva head yang diperlukan. Pilih pompa untuk memompa cairan melalui pipa dengan laju aliran tertentu.

Skema perpipaan

Data untuk perhitungan:

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

Cairan yang dipompa: Asam sulfat 60%;

Jenis resistensi lokal: 1-katup normal;

2-outlet = 90 °;

Jenis dan kondisi pipa: 1-baja dengan deposit besar;

2-baja baru;

Perubahan diameter yang tiba-tiba: penyempitan mendadak

Tinggi pengangkatan cairan: Z=40 m;

Laju aliran cairan yang dipompa: qv=1,8 10-3 m3/s.

Mari kita terjemahkan, jika perlu, data awal ke dalam sistem SI:

Untuk asam sulfat 60%, nilai referensi untuk densitas dan viskositas dinamis masing-masing adalah: ,Lulus;

Mari kita atur 6 nilai kecepatan pada bagian pipa dengan diameter lebih kecil (pipa bagian II) dari interval m/s.

Mari kita cari laju aliran volumetrik cairan:

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;

Hitung luas penampang pipa pertama:

Mari kita cari kecepatan aliran fluida di pipa pertama:

Kami mendapatkan: 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;

Head yang diperlukan untuk mengatasi hambatan kolom cairan:

, di mana .

Kepala kecepatan:

Hitung kerugian kepala:

Untuk melakukan ini, kami menemukan nilai kriteria Reynolds untuk cairan di pipa pertama:

Kekasaran pipa :

Untuk yang pertama pipa baja dengan setoran besar kami akan menerima

Kemudian

Karena semua nilai kriteria Reynolds termasuk dalam interval , maka untuk aliran turbulen campuran, rumus berikut dapat digunakan untuk menghitung koefisien gesekan:

Maka kerugian pada bagian linier pertama dari pipa akan sama dengan:

Kerugian pada bagian pipa linier ke-2:

Kekasaran Pipa:

Untuk pipa baja baru kedua, mari kita ambil: m.

Kemudian:

Nilai kritis dari kriteria Reynolds:

Karena 4 nilai pertama bilangan Reynolds lebih kecil dari ReKP1, alirannya lancar dan turbulen, dan:

Kita mendapatkan:

Karena dua nilai terakhir Re milik interval , alirannya turbulen campuran, dan:

, kemudian

Head loss di bagian kedua dari pipa:

, kita menemukan:

Mari kita cari kerugian kepala dalam resistensi lokal.

Untuk melakukan ini, kami memilih nilai referensi dari koefisien kerugian lokal untuk resistansi lokal yang sesuai:

Pintu masuk ke pipa;

Katupnya normal;

penyempitan mendadak;

Siku =90° ;

Keluar dari pipa;

Kemudian untuk pipa-I:

Untuk pipa II:

Kerugian lokal di bagian I:

, kita mendapatkan:

Kerugian lokal di bagian II:

Maka total kerugian pada seksi I dan II :

Di bagian 1:

Di bagian ke-2:

Total kerugian:

Kami menemukan nilai tekanan aktual:

Kami menemukan tekanan yang diperlukan:

Berdasarkan perhitungan yang dilakukan, kami membuat kurva untuk tekanan yang diperlukan.

Dalam pekerjaan ini, pemilihan pompa terdiri dari menemukan pompa yang titik operasinya, ketika disejajarkan dengan kurva head yang diperlukan, terletak di dalam area pompa, dan untuk itu laju aliran biasa qv sama dengan laju aliran yang ditentukan untuk pipa atau berbeda dari itu dalam sisi besar. Dalam hal ini, aliran berlebih dapat dipadamkan dengan menutup perangkat penutup.

Menggunakan pompa untuk memastikan aliran cairan m3 / s = m3 / jam, perlu untuk membuat tekanan yang diperlukan Hreb = 38m.

Kami akan memilih pompa untuk memastikan kondisi berikut:

Mari kita tentukan area kerja untuk aliran fluida yang dibutuhkan:

m3/s;

m3/s.

Kami menemukan tekanan yang sesuai dengan biaya tersebut:

Dari relasi , substitusikan H1=24 m, qv1=2.4 10-3 m3/s dan berturut-turut m3/s dan m3/s cari m; m.

Berdasarkan tiga titik yang tersedia, kami akan membuat kurva pompa.

Dapat dilihat bahwa kurva tekanan yang dibutuhkan dan pompa berpotongan hampir dalam area kerja. Selain itu, pompa menyediakan sedikit aliran dan tekanan tambahan. Untuk meningkatkan tekanan yang diperlukan dalam jaringan, perlu menggunakan perangkat pemutus dan kontrol (katup). Dengan tumpang tindih parsialnya, penampang aliran berkurang dan nilai resistansi lokal meningkat, yang mengarah pada pergeseran kurva kepala berlawanan arah jarum jam.

Metode pengendalian aliran pompa dengan mengubah jumlah putaran poros adalah yang paling efektif dari sudut pandang penghematan energi. Pada saat yang sama, motor listrik asinkron yang relatif murah, andal, dan mudah digunakan sering digunakan untuk menggerakkan pompa. Mengubah jumlah putaran mesin tersebut dikaitkan dengan kebutuhan untuk mengubah frekuensi suplai arus bolak-balik. Metode ini ternyata rumit dan mahal. Dalam hal ini, pelambatan terutama digunakan untuk mengontrol aliran pompa.

Mengubah posisi roda gila katup disertai dengan perubahan koefisien tahanan lokal. Jika perubahan jumlah putaran berpengaruh pada karakteristik pompa, maka throttling adalah perubahan karakteristik jaringan.

Jika, misalnya, katup ditutup, sehingga meningkatkan kehilangan tekanan dalam jaringan, seperti yang dapat dilihat dari persamaan untuk menghitung kehilangan tekanan lokal, peningkatan koefisien resistansi lokal akan menyebabkan peningkatan kehilangan tekanan. Dengan demikian, tekanan yang dibutuhkan juga akan meningkat. Karakteristik baru dari jaringan akan lebih curam. Dalam hal ini, titik operasi akan bergeser ke arah biaya yang lebih rendah.

Hitung daya berguna yang dikeluarkan oleh pompa pada komunikasi energi tekanan ke cairan:

Daya poros (termasuk efisiensi pompa): kW;

Daya yang dikonsumsi oleh motor (nominal), dengan mempertimbangkan efisiensi transmisi sama dengan satu: kW;

Mengambil faktor cadangan daya, kami menemukan daya terpasang mesin:

Mempertimbangkan bahwa kekuatan papan nama dari pompa yang dipilih sedikit lebih tinggi dari yang dihitung, ini memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa pompa yang paling cocok telah dipilih.

Melewati (melewati). Saat mengatur aliran pompa dengan cara ini, laju aliran yang diperlukan dalam sistem dipastikan dengan mengalihkan sebagian cairan yang dipompa oleh pompa dari pipa tekanan ke pipa hisap, melalui pipa bypass. Jika perlu untuk mengurangi aliran ke sistem, buka katup pada pipa bypass. Karakteristik jaringan akan menjadi lebih positif dan total aliran pompa akan meningkat.

Metode kontrol ini lebih ekonomis untuk pompa yang konsumsi dayanya berkurang dengan meningkatnya aliran. Pada pompa sentrifugal kontrol bypass akan meningkatkan daya pompa dan mungkin membebani motor.

Dilewati dari sisi tekanan ke sisi hisap, aliran fluida memiliki beberapa energi. Jika selama kontrol bypass tidak ada transfer energi yang berguna dari cairan yang dilewati ke aliran yang sesuai untuk impeller, rugi daya dapat ditentukan dengan rumus:

,

di mana qH adalah aliran pompa,

qP - aliran yang dilewati,

Nset adalah daya yang dikonsumsi oleh unit pompa.

Kemudian kW.

Energi aliran yang dilewati dapat digunakan secara rasional dalam dua cara:

1) Untuk meningkatkan tekanan di rongga hisap pompa dengan menciptakan efek ejeksi dengan aliran yang dilewati; secara seri dengan pompa utama, pompa air jet dihidupkan, menghilangkan sebagian tekanan yang harus diatasi dari pompa utama, sehingga pompa utama beroperasi pada head yang lebih rendah dan meningkatkan kondisi kavitasi.

2) Untuk memutar aliran di depan impeller. Perputaran aliran dilakukan ke arah rotasi impeller, sementara ada pengurangan semu dalam frekuensi rotasi impeller. n pada frekuensi rotasi aliran fluida yang berputar. Parameter pompa - tekanan, aliran, dan konsumsi daya akan berubah.

Saat merancang unit pemompaan, pemeriksaan dilakukan untuk ketinggian yang diijinkan pengisapan.

Alasan untuk ini adalah bahwa kepala (dan paling sering tekanan) di saluran masuk ke pipa hisap lebih tinggi daripada di saluran masuk ke pompa dengan jumlah kerugian di pipa hisap. Biasanya, tekanan masuk pompa di bawah tekanan atmosfer (vakum). Jumlah vakum, pada gilirannya, dibatasi oleh jumlah tekanan atmosfer.

Ketika tekanan uap jenuh tercapai, cairan akan mulai mendidih. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi tekanan uap. Uap yang masuk ke pompa mengganggu operasinya. Dalam pompa aksi dinamis tekanan yang dihasilkan tergantung pada densitas cairan. Uap memiliki densitas hampir 1000 kali lebih kecil dari densitas cairan. Akibatnya, tekanan juga turun. Pada pompa perpindahan positif, aliran juga berkurang karena densitas uap yang rendah, dan kebocoran melalui kebocoran meningkat.

Fenomena lain yang sangat tidak diinginkan selama operasi pompa dan disebabkan oleh penurunan tekanan hisap adalah kavitasi (mendidihnya cairan di zona tekanan rendah (misalnya, di belakang tepi bilah pompa) diikuti dengan runtuhnya gelembung yang terbentuk di dalam pompa. zona peningkatan tekanan). Ketika gelembung uap runtuh, cairan bergerak menuju pusatnya. Dalam hal ini, cairan memperoleh kecepatan tertentu. Di tengah rongga uap, cairan berhenti seketika, karena cairan praktis tidak dapat dimampatkan. Energi kinetik diubah menjadi energi potensial (peningkatan tekanan). Tekanan cairan sangat tinggi sehingga logam bilah dihancurkan di zona kavitasi.

Dalam hal ini, perhitungan dibuat dari kondisi operasi pompa non-kavitasi. Dalam praktiknya, satu kuantitas lagi harus diperhitungkan - yang disebut cadangan kavitasi.

Pengangkatan hisap yang diizinkan tergantung pada tekanan uap jenuh. Semakin dekat suhu cairan ke titik didih, semakin tinggi tekanan uap jenuh, dan akibatnya, pompa dapat dinaikkan ke ketinggian yang lebih rendah relatif terhadap permukaan cairan. Sebagai hasil dari perhitungan, bahkan nilai negatif dapat diperoleh. Memang, saat memompa cairan dengan titik didih rendah, pompa harus diperdalam (dipasang di bawah permukaan cairan).

Kecepatan cairan juga mengurangi ketinggian hisap yang diijinkan karena head kecepatan dan head loss pada pipa hisap. Untuk alasan ini, ketika merancang unit pompa diameter pipa hisap berusaha dibuat besar. Setiap resistensi lokal juga sangat tidak diinginkan. Berbagai jenis filter, katup atau katup gerbang, jika memungkinkan, dipasang bukan pada hisap, tetapi pada pipa pelepasan.

Dengan demikian:

, di mana:

pt \u003d 200 mm Hg \u003d 26,66 103 Pa - tekanan uap jenuh

asam sulfat pada suhu operasi (25 °C);

uBC== m/s adalah kecepatan fluida dalam pipa hisap pompa;

Mari kita cari hPOT - kehilangan kepala di jalur hisap:

Alirannya turbulen campuran, oleh karena itu:

m - cadangan kavitasi.

· p1=1,472·105 Pa – tekanan dalam pipa hisap.

temuan

Pada pekerjaan ini dilakukan perhitungan teknologi pipeline (penentuan tekanan yang dibutuhkan) yang terdiri dari penentuan tekanan statik, kecepatan, serta tahanan lokal dan linier pada daerah yang berbeda dan di seluruh pipa secara keseluruhan. Sebuah kurva dari kepala yang dibutuhkan dibangun, dan sebuah pompa dipilih untuk memberikan laju aliran fluida yang diangkut yang ditentukan oleh guru.

1. A.G. Kasatkin, "Proses Dasar dan Aparatus Teknologi Kimia", Moskow: Kimia, 1971 - 784 hal.

2. Proses dan peralatan dasar teknologi kimia: Manual desain / G.S. Borisov, V.P. Brykov, Yu.I. Dytnersky dan lainnya.Ed. Yu.I. Dytnersky, edisi ke-2, direvisi. dan tambahan Moskow: Kimia, 1991 - 496 hal.

3. KF Pavlov, P.G. Romankov, A.A. Noskov. Contoh dan tugas untuk jalannya proses dan perangkat kimia. teknologi, 10th ed., direvisi. dan tambahan Ed. P.G. Romankov. L.: Kimia, 1987 - 578 hal.

5 PERHITUNGAN HIDROLIK PIPA

5.1 Pipa sederhana dengan penampang konstan

Pipa disebut sederhana, jika tidak memiliki cabang. Pipa sederhana dapat membentuk koneksi: seri, paralel atau bercabang. Pipa dapat kompleks yang berisi koneksi atau percabangan serial dan paralel.

Cairan bergerak melalui pipa karena fakta bahwa energinya di awal pipa lebih besar daripada di akhir. Perbedaan (perbedaan) tingkat energi ini dapat diciptakan dengan satu atau lain cara: dengan pengoperasian pompa, karena perbedaan tingkat cairan, oleh tekanan gas. Dalam teknik mesin, kita harus berurusan terutama dengan pipa, pergerakan cairan yang disebabkan oleh pengoperasian pompa.

Dalam perhitungan hidrolik pipa, paling sering ditentukan oleh: tekanan yang dibutuhkanH konsumsi - nilai yang secara numerik sama dengan tinggi piezometrik di bagian awal pipa. Jika tekanan yang diperlukan diberikan, maka biasanya disebut tekanan yang tersediaH memarut. Dalam hal ini, perhitungan hidrolik dapat menentukan aliran Q cairan dalam pipa atau diameternya d. Nilai diameter pipa dipilih dari nomor yang ditetapkan sesuai dengan GOST 16516-80.

Biarkan pipa sederhana bagian aliran konstan, sewenang-wenang terletak di ruang (Gambar 5.1, sebuah), memiliki panjang keseluruhan aku dan diameter d dan mengandung sejumlah tahanan hidrolik lokal I dan II.

Mari kita tulis persamaan Bernoulli untuk inisial 1-1 dan terakhir 2-2 bagian dari pipa ini, dengan asumsi bahwa koefisien Coriolis di bagian ini adalah sama (α 1 = 2). Setelah mengurangi tekanan kecepatan, kita mendapatkan

di mana z 1 , z 2 - koordinat pusat gravitasi, masing-masing, dari bagian awal dan akhir;

p 1 , p 2 - tekanan di bagian awal dan akhir pipa, masing-masing;

Kehilangan tekanan total dalam pipa.

Oleh karena itu diperlukan tekanan

, (5.1)

Seperti dapat dilihat dari rumus yang diperoleh, tekanan yang dibutuhkan adalah jumlah dari tinggi geometris total z = z 2 – z 1 , ke mana cairan naik dalam proses bergerak di sepanjang pipa, ketinggian piezometrik di bagian akhir pipa dan jumlah kerugian hidrolik tekanan yang timbul dari pergerakan fluida di dalamnya.

Dalam hidrolika, biasanya untuk memahami tekanan statis pipa sebagai jumlah .

Kemudian, mewakili total kerugian sebagai fungsi daya dari konsumsi Q, kita mendapatkan

di mana t - nilai tergantung pada mode aliran fluida dalam pipa;

K - resistensi pipa.

Dalam rezim laminar aliran fluida dan resistansi lokal linier (panjang ekivalennya diberikan aku eq) total kerugian

,

di mana aku kal = aku + aku eq - perkiraan panjang pipa.

Oleh karena itu, di bawah aliran laminar t = 1, .

Dalam aliran fluida turbulen

.

Mengganti dalam rumus ini kecepatan rata-rata cair melalui aliran, kami memperoleh total head loss

. (5.3)

Kemudian dalam rezim yang bergejolak , dan eksponen m= 2. Harus diingat bahwa, dalam kasus umum, koefisien rugi gesekan sepanjang panjang juga merupakan fungsi dari laju aliran Q.

Bertindak serupa dalam setiap kasus tertentu, setelah transformasi dan perhitungan aljabar sederhana, seseorang dapat memperoleh formula yang menentukan ketergantungan analitik dari tekanan yang diperlukan untuk pipa sederhana yang diberikan pada laju aliran di dalamnya. Contoh ketergantungan tersebut dalam bentuk grafik ditunjukkan pada Gambar 5.1, b, di.

Analisis rumus yang diberikan di atas menunjukkan bahwa solusi untuk masalah menentukan tekanan yang diperlukan H konsumsi dengan biaya yang diketahui Q cairan dalam pipa dan diameternya d tidak sulit, karena selalu mungkin untuk mengevaluasi mode aliran fluida di dalam pipa dengan membandingkan nilai kritis Ulangkep= 2300 dengan nilai sebenarnya, yang untuk pipa bulat dapat dihitung dengan rumus

Setelah menentukan rezim aliran, Anda dapat menghitung kerugian head, dan kemudian head yang dibutuhkan menggunakan rumus (5.2).

Jika nilai-nilai Q atau d tidak diketahui, maka dalam banyak kasus sulit untuk menilai rezim aliran, dan, oleh karena itu, masuk akal untuk memilih formula yang menentukan kehilangan tekanan dalam pipa. Dalam situasi seperti itu, dapat direkomendasikan untuk menggunakan salah satu metode aproksimasi berturut-turut, yang biasanya membutuhkan jumlah pekerjaan komputasi yang cukup besar, atau metode grafis, yang dalam penerapannya diperlukan untuk membangun apa yang disebut karakteristik dari tekanan pipa yang diperlukan.

5.2. Membangun karakteristik tekanan yang diperlukan dari pipa sederhana

Representasi grafis dalam koordinat N-Q ketergantungan analitis (5.2) yang diperoleh untuk pipa tertentu, dalam hidrolika disebut karakteristik tekanan yang dibutuhkan. Pada Gambar 5.1, b, c beberapa kemungkinan karakteristik tekanan yang diperlukan diberikan (linier - dengan rezim aliran laminar dan resistensi lokal linier; lengkung - dengan rezim aliran turbulen atau adanya resistensi lokal kuadrat dalam pipa).

Seperti yang dapat dilihat dari grafik, nilai kepala statis H st bisa keduanya positif (cairan disuplai ke ketinggian tertentu z atau di bagian terakhir ada tekanan berlebih p 2), dan negatif (ketika cairan mengalir ke bawah atau ketika bergerak ke dalam rongga dengan penghalusan).

Kecuraman karakteristik head yang dibutuhkan tergantung pada tahanan pipa dan meningkat dengan bertambahnya panjang pipa dan penurunan diameternya, dan juga tergantung pada jumlah dan karakteristik tahanan hidrolik lokal. Selain itu, dalam rezim aliran laminar, nilai yang dipertimbangkan juga sebanding dengan viskositas fluida. Titik perpotongan karakteristik tekanan yang dibutuhkan dengan sumbu absis (titik TETAPI pada gambar 5.1, b, di) menentukan aliran fluida di dalam pipa saat bergerak secara gravitasi.

Kurva tekanan yang diperlukan banyak digunakan untuk menentukan aliran Q saat menghitung saluran pipa sederhana dan kompleks. Oleh karena itu, kami akan mempertimbangkan metodologi untuk membangun ketergantungan seperti itu (Gambar 5.2, sebuah). Ini terdiri dari langkah-langkah berikut.

tahap 1. Menggunakan rumus (5.4) kami menentukan nilai aliran kritis Q cr sesuai Ulangkep=2300, dan tandai pada sumbu pengeluaran (sumbu absis). Jelas, untuk semua biaya yang terletak di sebelah kiri Q kr, pipa akan memiliki rezim aliran laminar, dan untuk laju aliran yang terletak di sebelah kanan Q cr, - bergolak.

tahap ke-2. Kami menghitung nilai tekanan yang dibutuhkan H 1 dan H2 pada laju aliran dalam pipa sama dengan Q cr, masing-masing, dengan asumsi bahwa H 1 - hasil perhitungan untuk rezim aliran laminar, dan H2 - dengan turbulen.

tahap ke-3. Kami membangun karakteristik tinggi yang diperlukan untuk rezim aliran laminar (untuk laju aliran kurang dari Q kr) . Jika resistansi lokal yang dipasang di pipa memiliki ketergantungan linier kerugian pada laju aliran, maka karakteristik kepala yang diperlukan memiliki bentuk linier.

tahap ke-4. Kami membangun karakteristik head yang diperlukan untuk rezim aliran turbulen (untuk laju aliran besar Qkep). Dalam semua kasus, karakteristik lengkung diperoleh, dekat dengan parabola derajat kedua.

Memiliki karakteristik tekanan yang diperlukan untuk pipa tertentu, adalah mungkin untuk nilai yang diketahui tekanan yang tersedia Hmemarut temukan laju aliran yang diinginkan Q x (lihat gambar 5.2, sebuah).

Jika perlu untuk menemukan diameter dalam pipa d, kemudian, diberikan beberapa nilai d, Anda harus membangun ketergantungan tekanan yang diperlukan Hkonsumsi dari diameter d (Gbr. 5.2, b). Selanjutnya dalam nilai penyebaran H diameter lebih besar terdekat dipilih dari kisaran standar d st .

Dalam beberapa kasus, dalam praktiknya, ketika menghitung sistem hidrolik, alih-alih karakteristik tekanan yang diperlukan, karakteristik pipa digunakan. Karakteristik saluran pipa adalah ketergantungan total kehilangan tekanan dalam pipa pada aliran. Ekspresi analitis untuk ketergantungan ini memiliki bentuk

Perbandingan rumus (5.5) dan (5.2) memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa karakteristik pipa berbeda dari karakteristik tekanan yang diperlukan karena tidak adanya tekanan statis H berdiri di H st = 0 kedua dependensi ini sama.

5.3 Sambungan perpipaan sederhana.

Analitis dan cara grafis perhitungan

Pertimbangkan metode untuk menghitung koneksi pipa sederhana.

Biarkan kita memiliki koneksi serial beberapa pipa sederhana ( 1 , 2 dan 3 pada gambar 5.3, sebuah) panjang yang berbeda, diameter yang berbeda, dengan rangkaian hambatan lokal yang berbeda. Karena pipa-pipa ini dihubungkan secara seri, aliran fluida yang sama terjadi di masing-masing pipa tersebut. Q. Total head loss untuk seluruh koneksi (antara titik M dan N) adalah jumlah dari kehilangan tekanan di setiap pipa sederhana ( , , ), yaitu untuk koneksi serial, sistem persamaan berikut ini valid:

(5.6)

Kehilangan tekanan di setiap pipa sederhana dapat ditentukan melalui nilai laju aliran yang sesuai:

Sistem persamaan (5.6), dilengkapi dengan dependensi (5.7), adalah dasar untuk perhitungan analitik sistem hidrolik dengan sambungan pipa seri.

Jika metode perhitungan grafis digunakan, maka perlu untuk membangun karakteristik total koneksi.

Pada gambar 5.3, b metode untuk mendapatkan karakteristik ringkasan koneksi serial ditampilkan. Untuk ini, karakteristik pipa sederhana digunakan. 1 , 2 dan 3

Untuk membangun suatu titik yang termasuk dalam karakteristik total dari sambungan seri, perlu, sesuai dengan (5.6), untuk menambahkan kehilangan tekanan dalam pipa asli pada laju aliran yang sama. Untuk tujuan ini, garis vertikal arbitrer digambar pada grafik (pada laju aliran arbitrer Q" ). Sepanjang vertikal ini, segmen (kehilangan tekanan, dan) yang dihasilkan dari perpotongan vertikal dengan karakteristik awal pipa diringkas. Poin yang diperoleh TETAPI akan menjadi milik total karakteristik koneksi. Oleh karena itu, karakteristik total sambungan seri beberapa pipa sederhana diperoleh dengan menjumlahkan ordinat titik-titik karakteristik awal pada biaya ini.

Paralel disebut sambungan pipa yang memiliki dua titik yang sama (titik percabangan dan titik penutupan). Contoh koneksi paralel tiga saluran pipa sederhana ditunjukkan pada Gambar 5.3, di. Jelas bahwa biaya Q cairan dalam sistem hidrolik sebelum bercabang (titik M) dan setelah penutupan (titik N) sama dan sama dengan jumlah pengeluaran Q 1 , Q 2 dan Q 3 di cabang paralel.

Jika kita menunjuk total kepala di poin M dan N melalui HM dan H N, kemudian untuk setiap pipa, kerugian kepala sama dengan perbedaan antara kepala ini:

; ; ,

yaitu dalam pipa paralel, kerugian kepala selalu sama. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa dengan sambungan seperti itu, terlepas dari hambatan hidraulik yang berbeda dari setiap pipa sederhana, biayanya Q 1 , Q 2 dan Q 3 dibagikan di antara mereka sehingga kerugian tetap sama.

Dengan demikian, sistem persamaan untuk koneksi paralel memiliki bentuk

(5.8)

Kehilangan tekanan di setiap pipa yang termasuk dalam sambungan dapat ditentukan dengan rumus formulir (5.7). Dengan demikian, sistem persamaan (5.8), ditambah dengan rumus (5.7), adalah dasar untuk perhitungan analitik sistem hidrolik dengan koneksi paralel pipa.

Pada gambar 5.3, G metode untuk mendapatkan karakteristik ringkasan dari koneksi paralel ditampilkan. Untuk ini, karakteristik pipa sederhana digunakan. 1 , 2 dan 3 , yang dibangun menurut dependensi (5.7).

Untuk mendapatkan titik yang termasuk dalam karakteristik total dari sambungan paralel, perlu, sesuai dengan (5.8), untuk menjumlahkan biaya dalam pipa asli dengan kehilangan tekanan yang sama. Untuk tujuan ini, sewenang-wenang garis horisontal(untuk kerugian sewenang-wenang). Sepanjang garis horizontal ini, segmen diringkas secara grafis (pengeluaran Q 1 , Q 2 dan Q 3) diperoleh dari perpotongan horizontal dengan karakteristik awal jaringan pipa. Poin yang diperoleh PADA milik total karakteristik koneksi. Oleh karena itu, karakteristik total dari sambungan paralel pipa diperoleh dengan menjumlahkan titik-titik dari karakteristik awal untuk kerugian yang diberikan.

Dengan metode serupa, karakteristik total untuk pipa bercabang dibangun. koneksi bercabang disebut himpunan dari beberapa pipa yang memiliki satu titik yang sama (tempat percabangan atau persimpangan pipa).

Sambungan seri dan paralel yang dibahas di atas, sebenarnya, termasuk dalam kategori saluran pipa yang kompleks. Namun, dalam hidrolika perpipaan yang kompleks, sebagai aturan, mereka memahami koneksi beberapa saluran pipa sederhana seri dan paralel.

Pada gambar 5.3, d contoh pipa kompleks yang terdiri dari tiga pipa diberikan 1 , 2 dan 3. saluran pipa 1 terhubung secara seri dengan pipa 2 dan 3. saluran pipa 2 dan 3 dapat dianggap sejajar, karena mereka memiliki titik percabangan yang sama (titik M) dan suplai cairan ke tangki hidrolik yang sama.

Untuk saluran pipa yang kompleks, perhitungan biasanya dilakukan dengan metode grafis. Urutan berikut direkomendasikan:

1) pipa yang kompleks dibagi menjadi beberapa pipa sederhana;

2) untuk setiap pipa sederhana, karakteristiknya dibangun;

3) dengan penambahan grafis, karakteristik pipa yang kompleks diperoleh.

Pada gambar 5.3, e menunjukkan urutan konstruksi grafis ketika memperoleh karakteristik total () dari pipa yang kompleks. Pertama, karakteristik jaringan pipa dan ditambahkan sesuai dengan aturan penambahan karakteristik jaringan pipa paralel, dan kemudian karakteristik sambungan paralel ditambahkan ke karakteristik sesuai dengan aturan penambahan karakteristik jaringan pipa seri dan karakteristik dari seluruh pipa kompleks diperoleh.

Memiliki grafik yang dibangun dengan cara ini (lihat gambar 5.3, e) untuk pipa yang kompleks, dimungkinkan cukup sederhana dari laju aliran yang diketahui Q 1 memasuki sistem hidrolik, tentukan tekanan yang diperlukan H konsumsi = untuk seluruh pipa kompleks, biaya Q 2 dan Q 3 di cabang paralel, serta kehilangan kepala , dan di setiap pipa sederhana.

5.4 Pipa yang dipompa

Seperti yang telah dicatat, metode utama memasok cairan dalam teknik mesin adalah injeksi paksa oleh pompa. pompa disebut alat hidrolik yang mengubah energi mekanik penggerak menjadi energi aliran fluida kerja. Dalam hidrolika, pipa di mana pergerakan fluida disediakan oleh pompa disebut pipa yang dipompa(Gambar 5.4, sebuah).

Tujuan dari perhitungan pipa yang dipompa biasanya untuk menentukan head yang dihasilkan oleh pompa (pump head). Kepala pompa H n adalah energi mekanik total yang dipindahkan oleh pompa ke satu satuan berat cairan. Jadi, untuk menentukan H n perlu untuk memperkirakan peningkatan energi spesifik total cairan ketika melewati pompa, yaitu.

, (5.9)

di mana H in,keluar - energi spesifik cairan, masing-masing, di saluran masuk dan keluar pompa.

Pertimbangkan pengoperasian pipa terbuka dengan suplai pemompaan (lihat Gambar 5.4, sebuah). Pompa memompa cairan dari reservoir bawah TETAPI dengan tekanan cair p 0 ke tangki lain B, dimana tekanan R 3 . Tinggi pompa relatif terhadap level cairan yang lebih rendah H 1 disebut ketinggian hisap, dan pipa tempat cairan memasuki pompa adalah pipa hisap, atau saluran hisap. Ketinggian bagian akhir pipa atau tingkat atas cairan H 2 disebut ketinggian debit, dan pipa di mana cairan bergerak dari pompa, tekanan, atau saluran hidrolik injeksi.

Mari kita tulis persamaan Bernoulli untuk aliran cairan dalam pipa hisap, yaitu untuk bagian 0-0 dan 1-1 :

, (5.10)

dimana adalah kehilangan tekanan pada pipa hisap.

Persamaan (5.10) adalah yang utama untuk menghitung pipa hisap. Tekanan p 0 biasanya terbatas (paling sering adalah tekanan atmosfer). Oleh karena itu, tujuan perhitungan pipa hisap, sebagai suatu peraturan, adalah untuk menentukan tekanan di depan pompa. Itu harus lebih tinggi dari tekanan uap jenuh cairan. Hal ini diperlukan untuk menghindari kavitasi pada saluran masuk pompa. Dari persamaan (5.10) dapat dicari energi spesifik cairan di saluran masuk pompa:

. (5.11)

Mari kita tulis persamaan Bernoulli untuk aliran fluida di pipa tekanan, yaitu untuk bagian 2-2 dan 3-3:

, (5.12)

di mana adalah kehilangan tekanan dalam pipa tekanan.

Sisi kiri persamaan ini adalah energi spesifik cairan di outlet pompa HKELUAR. Mengganti ke (5.9) bagian yang tepat dari ketergantungan (5.11) untuk Hdi dan (5.12) untuk HKELUAR, kita mendapatkan

Sebagai berikut dari persamaan (5.13), head pompa H n menyediakan cairan untuk naik ke ketinggian (H 1+H 2), menekan dengan R 0 sebelum p 3 dan dihabiskan untuk mengatasi hambatan di pipa hisap dan tekanan.

Jika di ruas kanan persamaan (5.13) menunjuk H st dan ganti pada KQ m , maka kita dapatkan Hn= Hcr + KQ m.

Mari kita bandingkan ekspresi terakhir dengan rumus (5.2), yang menentukan tekanan yang diperlukan untuk pipa. Identitas lengkap mereka jelas:

itu. pompa menciptakan head yang sama dengan tekanan pipa yang diperlukan.

Persamaan yang dihasilkan (5.14) memungkinkan Anda untuk menentukan kepala pompa secara analitis. Namun, dalam banyak kasus, metode analisisnya cukup rumit, sehingga metode grafis untuk menghitung pipa yang dipompa telah tersebar luas.

Metode ini terdiri dari plot bersama pada grafik karakteristik tekanan pipa yang diperlukan (atau karakteristik pipa) dan karakteristik pompa. Karakteristik pompa dipahami sebagai ketergantungan tekanan yang diciptakan oleh pompa pada laju aliran. Titik potong ketergantungan ini disebut poin operasi sistem hidrolik dan merupakan hasil dari solusi grafis persamaan (5.14).

Pada gambar 5.4, b contoh solusi grafis seperti itu diberikan. Inilah titik A dan merupakan titik operasi yang diinginkan dari sistem hidrolik. Koordinatnya menentukan tekanan H n, dipompa, dan konsumsi Qn cairan dari pompa ke sistem hidrolik.

Jika karena alasan tertentu posisi titik operasi pada grafik tidak sesuai dengan perancang, maka posisi ini dapat diubah dengan menyesuaikan parameter pipa atau pompa.

7.5. Palu air di dalam pipa

palu air disebut proses osilasi yang terjadi di dalam pipa dengan perubahan kecepatan cairan secara tiba-tiba, misalnya ketika aliran berhenti karena penutupan katup (faucet) yang cepat.

Proses ini sangat cepat dan ditandai dengan pergantian peningkatan dan penurunan tekanan yang tajam, yang dapat menyebabkan kehancuran sistem hidrolik. Ini disebabkan oleh fakta bahwa energi kinetik dari aliran yang bergerak, ketika dihentikan, bekerja untuk meregangkan dinding pipa dan mengompresi cairan. Bahaya terbesar adalah lonjakan tekanan awal.

Mari kita telusuri tahapan kejutan hidrolik yang terjadi pada pipa saat aliran tersumbat dengan cepat (Gambar 7.5).

Biarkan di ujung pipa tempat fluida bergerak dengan kecepatan vq, keran segera ditutup TETAPI. Kemudian (lihat Gambar 7.5, sebuah) kecepatan partikel fluida yang mengenai keran akan padam, dan energi kinetiknya akan diubah menjadi kerja deformasi dinding pipa dan fluida. Dalam hal ini, dinding pipa diregangkan, dan cairan dikompresi. Tekanan dalam fluida yang dihentikan meningkat sebesar p ketukan Partikel lain menabrak partikel cair yang diperlambat di derek dan juga kehilangan kecepatan, akibatnya penampang p-p bergerak ke kanan dengan kecepatan c disebut kecepatan gelombang kejut daerah transisi itu sendiri (bagian p-p), dimana tekanan berubah sebesar p oud, disebut gelombang kejut.

Ketika gelombang kejut mencapai reservoir, cairan akan dihentikan dan dikompresi di seluruh pipa, dan dinding pipa akan diregangkan. Tekanan dampak meningkat p ud akan menyebar ke seluruh pipa (lihat gambar 7.5, b).

Tapi keadaan ini tidak seimbang. Di bawah tekanan tinggi ( R 0 + Δ p ud) partikel cair akan mengalir dari pipa ke tangki, dan gerakan ini akan dimulai dari bagian yang berbatasan langsung dengan tangki. Sekarang bagian p-p bergerak melalui pipa ke arah yang berlawanan - ke katup - dengan kecepatan yang sama dengan, meninggalkan tekanan dalam cairan p 0 (lihat gambar 7.5, di).

Fluida dan dinding pipa kembali ke keadaan awal sesuai dengan tekanan p 0 . Pekerjaan deformasi sepenuhnya diubah menjadi energi kinetik, dan cairan dalam pipa memperoleh kecepatan awalnya , tetapi berlawanan arah.

Dengan kecepatan ini, "kolom cair" (lihat gambar 7.5, G) cenderung melepaskan diri dari derek, menghasilkan gelombang kejut negatif (tekanan dalam cairan berkurang dengan nilai yang sama p oud). Batas antara dua keadaan cair diarahkan dari keran ke tangki dengan kecepatan dengan, meninggalkan dinding pipa terkompresi dan cairan yang diperluas (lihat gambar 7.5, d). Energi kinetik cairan kembali masuk ke pekerjaan deformasi, tetapi dengan tanda yang berlawanan.

Keadaan cairan di dalam pipa pada saat datangnya gelombang kejut negatif ke tangki ditunjukkan pada Gambar 7.5, e. Seperti pada kasus yang ditunjukkan pada Gambar 7.5, b, tidak dalam kesetimbangan, karena cairan dalam pipa berada di bawah tekanan ( R 0 + Δ p ketukan), kurang dari di dalam tangki. Pada Gambar 7.5, dengan baik menunjukkan proses pemerataan tekanan di dalam pipa dan tangki, disertai dengan terjadinya gerakan fluida dengan kecepatan .

Jelas, segera setelah gelombang kejut yang dipantulkan dari tangki mencapai katup, akan muncul situasi yang telah terjadi pada saat katup ditutup. Seluruh siklus palu air akan diulang.

teoretis dan studi percontohan kejutan hidrolik pada pipa pertama kali dilakukan oleh N.E. Zhukovsky. Dalam eksperimennya, hingga 12 siklus lengkap didaftarkan dengan penurunan bertahap dalam p ketukan Sebagai hasil dari penelitian, N.E. Zhukovsky memperoleh ketergantungan analitis yang memungkinkan untuk memperkirakan tekanan tumbukan p ketukan Salah satu formula ini, dinamai N.E. Zhukovsky, memiliki bentuk

di mana adalah kecepatan rambat gelombang kejut dengan ditentukan oleh rumus

,

di mana KE - modulus elastisitas cairan; E - modulus elastisitas bahan dinding pipa; d dan masing-masing adalah diameter dalam dan ketebalan dinding pipa.

Rumus (7.14) berlaku untuk palu air langsung, bila waktu penutupan aliran t lebih kecil dari fase palu air t 0:

di mana aku- panjang pipa.

Fase palu air t 0 adalah waktu yang diperlukan gelombang kejut untuk bergerak dari katup ke tangki dan kembali. Pada t tutup > t 0 tekanan kejut lebih sedikit, dan palu air seperti itu disebut tidak langsung.

Jika perlu, Anda dapat menggunakan cara yang diketahui"mitigasi" kejutan hidrolik. Yang paling efektif adalah meningkatkan waktu respons keran atau perangkat lain yang menghalangi aliran cairan. Efek serupa dicapai dengan memasang akumulator hidrolik atau katup pengaman. Mengurangi kecepatan fluida dalam pipa dengan meningkatkan diameter dalam pipa pada laju aliran tertentu dan mengurangi panjang pipa (mengurangi fase kejut hidrolik) juga berkontribusi pada penurunan tekanan kejut.

[Daftar Isi] [Kuliah Berikutnya] Pengguna VIP.
Ini dapat dilakukan sepenuhnya gratis. Membaca.

Pipa sebagai metode transportasi media cair dan gas adalah cara yang paling ekonomis di semua industri ekonomi Nasional. Jadi dia akan selalu menikmati perhatian yang meningkat dari para spesialis.

Perhitungan hidraulik saat merancang sistem perpipaan memungkinkan Anda menentukan diameter bagian dalam pipa dan penurunan tekanan jika maksimum lebar pita pipa. Pada saat yang sama, kehadiran parameter berikut adalah wajib: bahan dari mana pipa dibuat, jenis pipa, produktivitas, karakteristik fisikokimia media yang dipompa.

Saat membuat perhitungan menggunakan rumus, beberapa nilai yang diberikan dapat diambil dari literatur referensi. F.A. Shevelev, profesor, doktor ilmu teknik, mengembangkan tabel untuk penghitungan throughput yang akurat. Tabel berisi nilai diameter bagian dalam, resistivitas, dan parameter lainnya. Selain itu, ada tabel perkiraan kecepatan untuk cairan, gas, uap untuk menyederhanakan pekerjaan dengan menentukan throughput pipa. Ini digunakan di sektor utilitas, di mana data yang akurat tidak begitu diperlukan.

bagian penyelesaian

Perhitungan diameter dimulai dengan menggunakan rumus gerakan seragam cairan (persamaan kontinuitas):

di mana q adalah aliran desain

v adalah laju aliran ekonomi.

- daerah persilangan pipa bulat dengan diameter d.

Dihitung dengan rumus:

di mana d adalah diameter dalam

maka d = 4*q/ v*π

Kecepatan pergerakan fluida dalam pipa diasumsikan 1,5-2,5 m/s. Ini adalah nilai yang sesuai performa optimal sistem linier.

Kerugian head (tekanan) dalam pipa tekanan ditemukan dengan rumus Darcy:

h = *(L/d)*(v2/2g),

di mana g adalah percepatan jatuh bebas,

L adalah panjang bagian pipa,

v2/2g adalah parameter yang menunjukkan head kecepatan (dinamis),

adalah koefisien tahanan hidrolik, tergantung pada mode pergerakan fluida dan tingkat kekasaran dinding pipa. Kekasaran berarti ketidakrataan, cacat Permukaan dalam pipa dan dibagi menjadi absolut dan relatif. Kekasaran mutlak adalah tinggi ketidakteraturan. Kekasaran relatif dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Kekasarannya berbeda dalam bentuk dan tidak merata di sepanjang pipa. Dalam hal ini, kekasaran rata-rata k1 diperhitungkan dalam perhitungan, yang merupakan faktor koreksi. Nilai ini tergantung pada sejumlah faktor: bahan pipa, durasi pengoperasian sistem, berbagai cacat dalam bentuk korosi, dll. Dengan versi pipa baja, nilai yang diterapkan sama dengan 0,1-0,2 mm. Pada saat yang sama, dalam situasi lain, parameter k1 dapat diambil dari tabel F.A. Shevelkov.

Dalam hal panjang saluran utama tidak tinggi, maka kerugian head (tekanan) lokal pada peralatan stasiun pompa kira-kira sama dengan kerugian head di sepanjang pipa. Total kerugian ditentukan dengan rumus:

h = P/ρ*g, di mana

adalah massa jenis medium

Ada situasi ketika pipa melintasi rintangan apa pun, misalnya, badan air, jalan, dll. Kemudian sifon digunakan - struktur yang merupakan pipa pendek yang diletakkan di bawah penghalang. Di sini juga, ada tekanan cairan. Diameter sifon ditemukan dengan rumus (dengan mempertimbangkan bahwa laju aliran fluida lebih dari 1 m/s):

h = *(L/d)*(v2/2g),

h = I*L+ * v2/2g

- koefisien resistensi lokal

Perbedaan tanda tray pipa pada awal dan akhir siphon diasumsikan sama dengan head loss.

Resistansi lokal dihitung dengan rumus:

hм = * v2/2g.

Gerakan fluida bisa laminar atau turbulen. Koefisien hm tergantung pada turbulensi aliran (bilangan Reynolds Re). Dengan peningkatan turbulensi, turbulensi fluida tambahan dibuat, yang karenanya nilai koefisien resistensi hidrolik meningkat. Pada Re 3000, rezim turbulen selalu diamati.

Koefisien tahanan hidrolik dalam mode laminar, ketika Re 2300, dihitung dengan rumus:

Dalam kasus aliran turbulen kuadrat, akan tergantung pada arsitektur objek linier: sudut tikungan lutut, tingkat pembukaan katup, keberadaan katup periksa. Untuk keluar dari pipa, sama dengan 1. Jaringan pipa yang panjang memiliki hambatan lokal sebesar 10-15% untuk gesekan htr. Maka kerugian totalnya adalah:

= menit + menit 1,15 menit

Saat membuat perhitungan, pompa dipilih berdasarkan parameter aliran, tekanan, dan kinerja aktual.

Kesimpulan

Sangat mungkin untuk membuat perhitungan hidrolik pipa di sumber online, di mana kalkulator akan memberikan nilai yang diinginkan. Untuk melakukan ini, cukup memasukkan komposisi pipa, panjangnya sebagai nilai awal, dan mesin akan memberikan data yang diperlukan (diameter bagian dalam, kehilangan head, laju aliran).

Selain itu, ada versi online Program Tabel Shevelev ver 2.0. Sederhana dan mudah dipelajari, merupakan peniru tabel versi buku dan juga berisi kalkulator penghitungan.

Perusahaan peletakan sistem linier, memiliki program khusus arsenal untuk menghitung throughput pipa. Salah satunya "Hidrosistem" dikembangkan oleh pemrogram Rusia dan populer di industri Rusia.

Paling kemungkinan penyebab pelanggaran dalam pengoperasian sistem pasokan air di rumah pribadi adalah, seperti yang Anda tahu, korosi dinding pipa, pengendapan garam di atasnya dan tekanan tinggi air di dalam pipa. Mempertimbangkan fakta bahwa dalam tahun-tahun terakhir untuk mengubah pipa logam semakin sering rekan-rekan plastik mereka datang, hanya dua alasan terakhir di atas yang menjadi ancaman nyata bagi pasokan air Anda. Masalah memerangi endapan garam tidak termasuk dalam cakupan artikel kami (walaupun sebagian mempengaruhi indikator tekanan dalam pipa), dan oleh karena itu kami hanya akan mempertimbangkan faktor terakhir.

Untuk peringatan kemungkinan masalah sebelum membeli produk tabung, Anda harus membiasakan diri dengan paspor yang dilampirkan padanya dan memastikan bahwa mereka mampu menahan tekanan yang disediakan dalam sistem pasokan air Anda.

Catatan! Tekanan darah tinggi dalam sistem menyebabkan peningkatan konsumsi air.

Ini mengarah ke biaya tambahan listrik yang dikonsumsi oleh peralatan pompa, yang menyediakan sirkulasi air terus menerus dalam sistem.

Nilai tekanan

Telah diketahui dengan baik bahwa mempertahankan tingkat tekanan air yang normal di dalam pipa adalah kondisi penting kesehatan jaringan pasokan air, serta operasi jangka panjang dan bebas masalah. Pada saat yang sama, tekanan dalam pipa mungkin sangat berbeda dari nilai rata-rata tetap yang dinormalisasi untuk sistem pasokan air domestik.

Jadi, misalnya, untuk operasi normal katup dapur, tekanan pembawa dalam sistem pasokan air tidak boleh kurang dari 0,5 bar.

Tetapi dalam kondisi nyata, nilai indikator ini, sebagai suatu peraturan, agak berbeda dari nilai yang ditunjukkan. Itulah sebabnya, ketika menerima sistem pasokan air (khususnya setelah perbaikan), diinginkan untuk mengontrol tekanan kerja agar sesuai dengan standar yang ditetapkan.

Nah, dalam hal pemasangan pipa sendiri, sebelum mulai bekerja, Anda harus hati-hati membaca persyaratan dasar untuk rumah tangga sistem perpipaan, serta dengan urutan pengaturan yang diterima secara umum.

Alat pemerataan tekanan

Pertimbangkan beberapa perangkat yang akan membantu menyamakan tekanan.

Untuk menyamakan tekanan air di pipa domestik, perangkat khusus dapat digunakan untuk menghilangkan media berlebih. Selain itu, tekanan berlebih dalam sistem dapat dikompensasi dengan sangat sederhana - untuk ini, yang disebut tangki ekspansi dipasang di dalamnya, yang mengambil semua media berlebih.

Sesuai dengan desainnya, semua sampel tangki ekspansi (kompensasi) yang diketahui dibagi menjadi perangkat tipe terbuka dan tertutup. Mereka sangat sering digunakan dalam sistem pasokan fasilitas. air panas, karena dalam hal ini kemungkinan pembentukan penurunan tekanan dalam sistem sangat tinggi. Ini disebabkan oleh fakta bahwa pendingin dalam proses sirkulasinya melalui jaringan (dari "kembali" ke boiler pemanas, dan kemudian kembali ke sistem) sedikit meningkatkan volumenya.

Catatan! Ketika suhu air berubah sebesar 10°C, misalnya, laju ekspansi cairan pendingin dalam sistem mencapai 0,3% dari total volume cairan di dalamnya.

Kurangnya perangkat ekspansi tipe terbuka adalah bahwa pemasangannya menempatkan sistem ke mode yang dicirikan oleh tekanan cairan pendingin yang rendah dan, sebagai akibatnya, kemampuan pengendalian yang buruk. Selain itu, di Sistem terbuka ada penguapan bertahap pembawa. Upaya tambahan akan diperlukan dari Anda untuk pemulihan berkelanjutan.

Untuk semua hal di atas, kita dapat menambahkan fakta bahwa, karena keterbukaan tangki, bagian-bagian udara segar terus-menerus masuk ke dalamnya, yang menyebabkan percepatan proses korosif dalam sistem.

Catatan! Karena tangki ekspansi tipe terbuka harus ditempatkan di bagian paling atas gedung, mereka memerlukan insulasi wajib. Jelas bahwa biaya seluruh sistem pasokan air secara keseluruhan dalam kasus ini meningkat tajam.

Dimungkinkan untuk menghindari semua masalah di atas dengan menggunakan tangki tipe tertutup sebagai perangkat kompensasi, yang lokasi pemasangannya, sebagai suatu peraturan, tidak distandarisasi. Tangki semacam itu dilengkapi dengan mekanisme membran bawaan yang memungkinkan Anda menyesuaikan tekanan pembawa dalam mode tertutup.

Selain tangki kompensasi, yang disebut akumulator hidraulik dapat dipasang di sistem pasokan air, yang digunakan untuk melindungi pipa dari fenomena berbahaya seperti palu air.

Fenomena water hammer biasanya memanifestasikan dirinya ketika peralatan pompa terputus dari jaringan atau ketika keran air tiba-tiba ditutup (dibuka). Beban dinamis yang dihasilkan dapat secara signifikan melebihi nilai yang diizinkan untuk pipa tertentu. Perhatikan bahwa perangkat tersebut dioperasikan, sebagai suatu peraturan, dalam saluran pipa dengan air minum dan memungkinkan Anda untuk membuat pasokan kecil pembawa, yang dapat secara otomatis diarahkan kembali ke sistem (jika terjadi penurunan tekanan di dalamnya).
Seperti perangkat kompensasi yang dibahas sebelumnya, akumulator dapat dibuat dalam keadaan tertutup atau formulir terbuka dan memiliki semua kelemahan yang tercantum di atas.

Catatan! Bersamaan dengan akumulator hidrolik, direkomendasikan untuk menempatkan tangki ekspansi berkapasitas kecil (sekitar 0,2 liter) di titik pengambilan air.

Saat mempelajari desain akumulator hidrolik paling sederhana dari tipe tertutup, kami menemukan bahwa operasinya didasarkan pada mekanisme membran yang sama (mirip dengan tangki ekspansi). Dalam volume tertutup, membran dalam keadaan stabil, seimbang dengan tekanan pendingin yang kira-kira sama dan gelembung udara yang terletak di sisi berlawanan dari partisi.
Setelah dinyalakan stasiun pompa volume pendingin dalam sistem meningkat, yang mengarah pada kompresi udara di silinder membran dan, sebagai akibatnya, peningkatan tekanannya. Perubahan ini secara otomatis ditransmisikan ke elemen penginderaan dari relai internal, yang mematikan pompa ketika parameter ini mencapai nilai tertentu.

Dalam proses pengeluaran air dalam sistem, tekanannya menurun tajam, yang lagi-lagi mengarah ke relai, tetapi sekarang menyala.
Kinerja hidrolik

Perhitungan tekanan pembawa yang cukup untuk fungsi normal saluran air Anda akan memungkinkan Anda untuk secara akurat menentukan sampel produk pipa yang dibeli sebelum pemasangannya. Pada saat yang sama, harus diingat bahwa batas tekanan dalam jaringan biasanya dikaitkan dengan indikator berikut:

• ambang tekanan cairan atas dan bawah, di mana perangkat kompensasi tipe tertutup yang dipasang di jaringan (tangki ekspansi dan akumulator hidrolik) dirancang;
• nilai tekanan yang menciptakan kondisi untuk operasi normal peralatan Rumah Tangga, tergantung pada pasokan air ( mesin cuci, Sebagai contoh);
• batas tekanan yang dirancang untuk pipa yang Anda beli dan perlengkapan yang terpasang padanya (katup, tee, mixer, dll.).

Catatan! Unit pengukuran untuk tekanan pembawa yang beredar di jaringan pasokan air adalah 1 bar (atau 1 atmosfer). Nilai indikator ini untuk saluran air perkotaan (sesuai dengan persyaratan SNiP saat ini) harus sekitar 4 atmosfer.

Kami juga mencatat bahwa katup, mixer yang dipasang di pipa pemanas, serta pipa itu sendiri, harus tahan terhadap lonjakan tekanan jangka pendek hingga 6 atmosfer. Saat membeli sampel dasar peralatan rumah tangga yang terhubung ke jaringan pasokan air Anda, Anda harus memilih model yang memiliki margin keamanan kecil dalam hal indikator pembatas. Pandangan ke depan seperti itu akan memungkinkan Anda untuk melindungi mereka dari lonjakan tekanan mendadak di jaringan yang disebabkan oleh palu air.

Pada saat yang sama, sangat penting bahwa dalam sistem pasokan air rumah pribadi tekanan air harus memiliki tingkat yang memungkinkan Anda untuk secara bersamaan menyalakan beberapa titik konsumsi sekaligus, yang dapat dipastikan dengan minimum 1,5 bar .

Untuk pembacaan langsung tekanan dalam jaringan pasokan air, pengukur tekanan pengukur standar dengan skala linier standar yang dikalibrasi dalam unit yang sesuai digunakan.

Menurut persyaratan SNiP, memeriksa pengoperasian perangkat di jaringan pemanas, serta status semuanya peralatan bantu harus dilakukan minimal setahun sekali.

Selama pengujian ini, pertama-tama, adanya kebocoran dalam sistem pasokan air dan penurunan tekanan yang disebabkannya ditetapkan. Setelah semua kebocoran dihilangkan, perlu untuk memeriksa tekanan dalam pasokan air sesuai dengan pengukur tekanan yang dipasang pada akumulator hidrolik utama.

Selama pengoperasian normal sistem, pembacaan perangkat ini harus mendekati nilai minimum (Pmin). Jika ada perbedaan mencolok dari Pmin (lebih dari 10%), Anda perlu mencoba meningkatkan tekanan ke nilai yang diinginkan dengan menyalakan peralatan pompa yang beroperasi di jaringan Anda. Jika tekanan air di jaringan pemanas meningkat (segera setelah relai penghenti pompa diaktifkan), perlu untuk mengukur tekanan lagi, tetapi sekarang dalam mode mati. Parameter yang ditentukan, dengan analogi dengan kasus sebelumnya, tidak boleh berbeda dari nilai Pmax lebih dari 10%.