Flusso d'acqua attraverso un tubo al calcolatore di pressione. Determinazione della capacità di flusso delle condotte

BK Kovalev, vicedirettore per la ricerca e sviluppo

Di recente, sempre più spesso abbiamo a che fare con esempi quando si effettuano ordini per l'industria apparecchiature a gas condotto da gestori che non hanno sufficiente esperienza e conoscenza tecnica in relazione alla materia degli appalti. A volte il risultato non è un'applicazione completamente corretta o una selezione fondamentalmente errata delle apparecchiature ordinate. Uno degli errori più comuni è la scelta delle sezioni nominali delle tubazioni di ingresso e uscita di una stazione di distribuzione del gas, orientate solo ai valori nominali della pressione del gas nella condotta senza tenere conto della portata del gas. Lo scopo di questo articolo è di emettere raccomandazioni per determinare la portata dei gasdotti GDS, che consentono, nella scelta della dimensione standard di una stazione di distribuzione del gas, di effettuare una valutazione preliminare delle sue prestazioni per valori specifici di pressioni di esercizio e nominali diametri delle tubazioni di ingresso e di uscita.

Quando si scelgono le dimensioni standard richieste delle apparecchiature GDS, uno dei criteri principali è la prestazione, che dipende in gran parte dalla capacità delle tubazioni di ingresso e uscita.

Larghezza di banda i gasdotti di una stazione di distribuzione del gas sono calcolati tenendo conto dei requisiti documenti normativi limitando a 25 m/s la portata massima ammissibile di gas nella condotta. A sua volta, la portata del gas dipende principalmente dalla pressione del gas e dall'area della sezione trasversale della condotta, nonché dalla comprimibilità del gas e dalla sua temperatura.

Il throughput del gasdotto può essere calcolato dalla formula classica per la velocità del gas in un gasdotto (Manuale sulla progettazione dei gasdotti principali, a cura di AK Dertsakyan, 1977):

dove w- velocità di movimento del gas nel gasdotto, m/s;
Q- flusso di gas attraverso una determinata sezione (a 20°C e 760 mm Hg), m 3/h;
z- fattore di compressibilità (per un gas ideale z = 1);
T = (273 + t °C)- temperatura del gas, °K;
D- diametro interno della condotta, cm;
p\u003d (Prab + 1.033) - pressione assoluta del gas, kgf / cm 2 (atm);
Nel sistema SI (1 kgf / cm 2 \u003d 0,098 MPa; 1 mm \u003d 0,1 cm), questa formula assumerà la forma seguente:

dove D è il diametro interno della tubazione, mm;
p = (Pwork + 0,1012) - pressione assoluta del gas, MPa.
Ne consegue che il throughput della pipeline Qmax, corrispondente a velocità massima flusso di gas w = 25m/s, determinato dalla formula:

Per i calcoli preliminari, possiamo prendere z = 1; T \u003d 20? C \u003d 293? K e, con un grado di affidabilità sufficiente, eseguire calcoli utilizzando una formula semplificata:

Valori di throughput delle pipeline con il più comune in GDS diametri condizionali a varie pressioni del gas sono riportati nella tabella 1.

di lavoro (MPa)	Capacità della condotta (mq/h), a wgas=25 m/s; z = 1; T \u003d 20? C \u003d 293? K
	DN 50	DN 80	DN 100	DN 150	DN 200	DN 300	DN 400	DN 500

Nota: per una valutazione preliminare della portata delle condotte, diametri interni i tubi sono presi pari ai loro valori convenzionali (DN 50; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500).

Esempi di utilizzo della tabella:

1. Determinare la capacità del GDS con DNin=100mm, DNout=150mm, con PNin=2.5 - 5.5 MPa e PNout=1.2 MPa.

Dalla tabella 1 troviamo che la portata della condotta di uscita DN=150mm a PN=1.2 MPa sarà di 19595 m 3 / h, allo stesso tempo la condotta di ingresso DN=100 mm a PN=5.5 MPa potrà superare 37520 m 3 / h e a PN=2,5 MPa - solo 17420 m 3 / h. Pertanto, questo GDS con PNin=2.5 - 5.5 MPa e PNout=1.2 MPa potrà passare da 17420 a 19595 m 3 /h il più possibile. Nota: di più valori esatti Qmax può essere ottenuto dalla formula (3).

2. Determinare il diametro della tubazione di uscita del GDS, con una portata di 5000 m 3 / ha Pin=3,5 MPa per pressioni di uscita Pout1=1,2 MPa e Pout2=0,3 MPa.

Dalla tabella 1 troviamo che una portata di 5000 m 3 /ora a Pout=1,2 MPa sarà fornita da una tubazione DN=80 mm, ea Pout=0,3 MPa - solo DN=150 mm. Allo stesso tempo è sufficiente avere una tubazione DN=50mm all'ingresso del GDS.

Questa caratteristica dipende da diversi fattori. Prima di tutto, questo è il diametro del tubo, nonché il tipo di liquido e altri indicatori.

Per il calcolo idraulico della condotta, è possibile utilizzare il calcolatore di calcolo idraulico della condotta.

Quando si calcola qualsiasi sistema basato sulla circolazione del fluido attraverso i tubi, diventa necessario determinare con precisione capacità del tubo. Si tratta di un valore metrico che caratterizza la quantità di fluido che scorre nelle tubazioni in un determinato periodo di tempo. Questo indicatore è direttamente correlato al materiale con cui sono realizzati i tubi.

Se prendiamo, ad esempio, tubi di plastica, differiscono quasi per la stessa produttività durante l'intero periodo di funzionamento. La plastica, a differenza del metallo, non è soggetta a corrosione, quindi non si osserva un graduale aumento dei depositi.

Per quanto riguarda i tubi metallici, loro la velocità di trasmissione diminuisce anno dopo anno. A causa dell'aspetto della ruggine, all'interno dei tubi si verifica il distacco del materiale. Questo porta alla rugosità superficiale e alla formazione di ancora più depositi. Questo processo si verifica particolarmente rapidamente nei tubi con acqua calda.

Di seguito è riportata una tabella di valori approssimativi che è stata creata per facilitare la determinazione della portata dei tubi per il cablaggio interno all'appartamento. Questa tabella non tiene conto della riduzione della portata dovuta alla comparsa di depositi di sedimenti all'interno del tubo.

Tabella delle capacità dei tubi per liquidi, gas, vapore.

Tipo liquido	Velocità (m/s)
Approvvigionamento idrico cittadino
Conduttura dell'acqua
Sistema idrico riscaldamento centralizzato
Sistema di pressione dell'acqua nella linea del gasdotto
fluido idraulico	fino a 12 m/s
Linea dell'oleodotto
Olio nel sistema di pressione della linea del gasdotto
Vapore nell'impianto di riscaldamento
Sistema di tubazioni centrali del vapore
Vapore in un sistema di riscaldamento ad alta temperatura
Aria e gas nel sistema di tubazioni centrale

Molto spesso, l'acqua normale viene utilizzata come refrigerante. Il tasso di diminuzione della portata nei tubi dipende dalla sua qualità. Maggiore è la qualità del liquido di raffreddamento, maggiore è la durata della tubazione di qualsiasi materiale (acciaio, ghisa, rame o plastica).

Calcolo della portata del tubo.

Per calcoli accurati e professionali, è necessario utilizzare i seguenti indicatori:

• Il materiale di cui sono fatti i tubi e altri elementi del sistema;
• Lunghezza della condotta
• Numero di punti di consumo dell'acqua (per il sistema di approvvigionamento idrico)

I metodi di calcolo più diffusi:

1. Formula. Basta formula complessa, che è comprensibile solo ai professionisti, tiene conto di più valori contemporaneamente. I parametri principali che vengono presi in considerazione sono il materiale dei tubi (rugosità superficiale) e la loro pendenza.

2. Tavolo. Questo è un modo più semplice con cui chiunque può determinare il throughput della pipeline. Un esempio è la tabella ingegneristica di F. Shevelev, in base alla quale è possibile scoprire la produttività in base al materiale del tubo.

3. Programma per computer. Uno di questi programmi può essere facilmente trovato e scaricato su Internet. È progettato specificamente per determinare la portata per i tubi di qualsiasi circuito. Per conoscere il valore, è necessario inserire nel programma i dati iniziali, come materiale, lunghezza del tubo, qualità del liquido di raffreddamento, ecc.

C'è da dire che quest'ultimo metodo, pur essendo il più accurato, non è adatto per il calcolo di semplici impianti domestici. È piuttosto complesso e richiede la conoscenza dei valori di una varietà di indicatori. Per calcolare un sistema semplice in una casa privata, è meglio usare le tabelle.

Un esempio di calcolo del throughput della pipeline.

La lunghezza del gasdotto è un indicatore importante per il calcolo del throughput La lunghezza della linea principale ha un impatto significativo sulle prestazioni del throughput. Maggiore è la distanza percorsa dall'acqua, minore è la pressione che crea nei tubi, il che significa che la portata diminuisce.

Ecco alcuni esempi. Basato su tabelle sviluppate da ingegneri per questi scopi.

Capacità del tubo:

• 0,182 t/h a 15 mm di diametro
• 0,65 t/h con tubo diametro 25 mm
• 4 t/h a 50 mm di diametro

Come si può vedere dagli esempi sopra, un diametro maggiore aumenta la portata. Se il diametro viene aumentato di 2 volte, aumenterà anche la produttività. Questa dipendenza deve essere presa in considerazione durante l'installazione di qualsiasi sistema a liquido, che si tratti di approvvigionamento idrico, fognario o fornitura di calore. Soprattutto si tratta impianti di riscaldamento, poiché nella maggior parte dei casi sono chiusi e l'apporto di calore nell'edificio dipende dalla circolazione uniforme del liquido.

In ogni casa moderna una delle principali condizioni di comfort è l'acqua corrente. E con l'avvento della nuova tecnologia che richiede l'allaccio alla rete idrica, il suo ruolo in casa è diventato molto importante. Molte persone non capiscono più come farne a meno lavatrice, caldaia, lavastoviglie eccetera. Ma ognuno di questi dispositivi corretto funzionamento richiede una certa pressione dell'acqua proveniente dalla rete idrica. E ora una persona che decide di installare una nuova rete idrica nella sua casa pensa a come calcolare la pressione nel tubo in modo che tutti gli impianti idraulici funzionino bene.

I requisiti dell'impianto idraulico moderno

L'impianto idraulico moderno deve soddisfare tutti i requisiti e le caratteristiche. All'uscita del rubinetto, l'acqua dovrebbe fluire senza intoppi, senza strappi. Pertanto, non dovrebbero esserci cadute di pressione nel sistema durante l'analisi dell'acqua. L'acqua che scorre attraverso i tubi non deve creare rumore, avere impurità nell'aria e altri accumuli estranei che influiscono negativamente sui rubinetti in ceramica e altri impianti idraulici. Per evitare questi spiacevoli incidenti, la pressione dell'acqua nel tubo non deve scendere al di sotto del minimo durante l'analisi dell'acqua.

Nota! La pressione minima di alimentazione dell'acqua dovrebbe essere di 1,5 atmosfere. Questa pressione è sufficiente per azionare la lavastoviglie e la lavatrice.

È necessario tenere conto di un'altra importante caratteristica del sistema di approvvigionamento idrico relativa al flusso dell'acqua. In ogni zona residenziale è presente più di un punto di analisi dell'acqua. Pertanto, il calcolo del sistema di approvvigionamento idrico deve soddisfare pienamente il fabbisogno idrico di tutti gli impianti idraulici durante l'accensione. Questo parametro è ottenuto non solo dalla pressione, ma anche dal volume di acqua in ingresso che può passare un tubo di una certa sezione. parlando linguaggio semplice, prima dell'installazione, è necessario eseguire un determinato calcolo idraulico dell'approvvigionamento idrico, tenendo conto della portata e della pressione dell'acqua.

Prima del calcolo, diamo un'occhiata più da vicino a due concetti come pressione e flusso per comprenderne l'essenza.

Pressione

Come sapete, la rete idrica centrale in passato era collegata a una torre idrica. È questa torre che crea pressione nella rete di approvvigionamento idrico. L'unità di pressione è l'atmosfera. Inoltre, la pressione non dipende dalle dimensioni del serbatoio posto in cima alla torre, ma solo dall'altezza.

Nota! Se versi acqua in un tubo alto dieci metri, creerà pressione nel punto più basso: 1 atmosfera.

La pressione è uguale a metri. Un'atmosfera equivale a 10 metri d'acqua. Considera un esempio con edificio di cinque piani. L'altezza della casa è di 15 m Pertanto, l'altezza di un piano è di 3 metri. Una torre di quindici metri creerà una pressione di 1,5 atmosfere al piano terra. Calcoliamo la pressione al secondo piano: 15-3=12 metri di colonna d'acqua o 1,2 atmosfere. Dopo aver effettuato un ulteriore calcolo, vedremo che non ci sarà pressione dell'acqua al 5° piano. Ciò significa che per fornire acqua al quinto piano è necessario costruire una torre di oltre 15 metri. E se lo è, per esempio - 25 casa a piani? Nessuno costruirà tali torri. Le pompe sono utilizzate negli impianti idraulici moderni.

Calcoliamo la pressione all'uscita della pompa profonda. Disponibile pompa sommersa, elevando l'acqua di 30 metri di colonna d'acqua. Ciò significa che crea pressione - 3 atmosfere alla sua uscita. Dopo aver immerso la pompa nel pozzo di 10 metri, creerà pressione a livello del suolo - 2 atmosfere o 20 metri di colonna d'acqua.

Consumo

Considera il fattore successivo: il consumo di acqua. Dipende direttamente dalla pressione e più è alta, più velocemente l'acqua si muoverà attraverso i tubi. Cioè, ci saranno più spese. Ma il fatto è che la sezione trasversale del tubo attraverso il quale si muove influisce sulla velocità dell'acqua. E se riduci la sezione trasversale del tubo, la resistenza all'acqua aumenterà. Di conseguenza, la sua quantità all'uscita del tubo diminuirà nello stesso periodo di tempo.

In produzione, durante la costruzione di condotte idriche, vengono elaborati progetti in cui viene calcolato il calcolo idraulico del sistema di approvvigionamento idrico secondo l'equazione di Bernoulli:

Dove h 1-2 - mostra la perdita di carico in uscita, dopo aver superato la resistenza nell'intera sezione della rete idrica.

Calcoliamo l'impianto idraulico di casa

Ma si tratta, come si suol dire, di calcoli complessi. Per l'impianto idraulico domestico, utilizziamo calcoli più semplici.

Sulla base dei dati del passaporto delle macchine consumate dall'acqua in casa, riassumiamo il consumo totale. A questa cifra si aggiunge il consumo di tutti i rubinetti dell'acqua presenti in casa. Un rubinetto passa attraverso se stesso circa 5-6 litri di acqua al minuto. Riassumiamo tutti i numeri e otteniamo il consumo totale di acqua in casa. Ora, guidati dal consumo totale, acquistiamo un tubo con una sezione trasversale che fornirà la giusta quantità e la pressione dell'acqua di tutti i dispositivi di piegatura dell'acqua che funzionano contemporaneamente.

Quando la rete idrica domestica sarà collegata alla rete cittadina, utilizzerai ciò che ti daranno. Bene, se hai un pozzo in casa, acquista una pompa che fornisca completamente alla tua rete la pressione necessaria corrispondente ai costi. Al momento dell'acquisto, lasciati guidare dai dati del passaporto della pompa.

Per selezionare una sezione di tubo, siamo guidati da queste tabelle:

La dipendenza del diametro dalla lunghezza della rete idrica			capacità del tubo
lunghezza della condotta, m	diametro del tubo, mm		diametro del tubo, mm	portata, l/min
Meno di 10	20		25	30
10 a 30	25		32	50
Oltre i 30	32		38	75

Queste tabelle forniscono parametri dei tubi più comuni. Per una conoscenza completa su Internet, puoi trovare tabelle più complete con calcoli per tubi di diverso diametro.

Qui, sulla base di questi calcoli e con una corretta installazione, fornirai al tuo impianto idraulico tutti i parametri richiesti. Se qualcosa non è chiaro, è meglio contattare gli esperti.