Curgerea apei printr-o conductă la calculatorul de presiune. Determinarea capacității de debit a conductelor

B.K. Kovalev, director adjunct pentru cercetare și dezvoltare

Recent, din ce în ce mai des avem de a face cu exemple atunci când plasăm comenzi pentru industrial echipamente de gaz condus de manageri care nu au suficientă experiență și cunoștințe tehnice în legătură cu subiectul achizițiilor. Uneori rezultatul nu este o aplicare complet corectă sau o selecție fundamental incorectă a echipamentului comandat. Una dintre cele mai frecvente greșeli este alegerea secțiunilor nominale ale conductelor de intrare și ieșire ale unei stații de distribuție a gazului, orientate numai pe valorile nominale ale presiunii gazului în conductă, fără a ține cont de debitul de gaz. Scopul acestui articol este de a emite recomandări pentru determinarea debitului conductelor GDS, care să permită, la alegerea dimensiunii standard a unei stații de distribuție a gazelor, să efectueze o evaluare preliminară a performanței acesteia pentru valori specifice ale presiunilor de funcționare și nominale. diametrele conductelor de intrare și de evacuare.

Atunci când alegeți dimensiunile standard necesare ale echipamentelor GDS, unul dintre criteriile principale este performanța, care depinde în mare măsură de capacitatea conductelor de admisie și de evacuare.

Lățimea de bandă conductele unei stații de distribuție a gazelor se calculează luând în considerare cerințele documente normative limitând debitul maxim admisibil de gaz în conductă la 25m/s. La rândul său, debitul de gaz depinde în principal de presiunea gazului și de aria secțiunii transversale a conductei, precum și de compresibilitatea gazului și de temperatura acestuia.

Debitul conductei poate fi calculat din formula clasică pentru viteza gazului într-o conductă de gaz (Manual pentru proiectarea conductelor principale de gaz, editat de A.K. Dertsakyan, 1977):

Unde W- viteza de deplasare a gazului în gazoduct, m/sec;
Q- fluxul de gaz printr-o secțiune dată (la 20 ° C și 760 mm Hg), m 3 / h;
z- factor de compresibilitate (pentru un gaz ideal z = 1);
T = (273 + t °C)- temperatura gazului, °K;
D- diametrul interior al conductei, cm;
p\u003d (Prab + 1.033) - presiunea absolută a gazului, kgf / cm 2 (atm);
În sistemul SI (1 kgf / cm 2 \u003d 0,098 MPa; 1 mm \u003d 0,1 cm), această formulă va lua următoarea formă:

unde D este diametrul interior al conductei, mm;
p = (Pwork + 0,1012) - presiunea absolută a gazului, MPa.
Rezultă că debitul conductei Qmax, corespunzător viteza maxima debit de gaz w = 25m/s, determinat prin formula:

Pentru calcule preliminare, putem lua z = 1; T \u003d 20? C \u003d 293? K și, cu un grad suficient de fiabilitate, efectuați calcule folosind o formulă simplificată:

Valorile debitului conductelor cu cele mai comune în GDS diametrele condiționate la diferite presiuni ale gazului sunt date în tabelul 1.

Funcționează (MPa)	Capacitatea conductei (m?/h), la 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

Notă: pentru o evaluare preliminară a debitului conductelor, diametrele interioarețevile sunt luate egale cu valorile lor convenționale (DN 50; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500).

Exemple de utilizare a tabelului:

1. Determinați capacitatea GDS-ului cu DNin=100mm, DNout=150mm, cu PNin=2,5 - 5,5 MPa și PNout=1,2 MPa.

Din tabelul 1 constatăm că capacitatea conductei de evacuare DN=150mm la PN=1,2 MPa va fi de 19595 m 3/h, în același timp conducta de admisie DN=100 mm la PN=5,5 MPa va putea trece de 37520 m3/h, iar la PN=2,5 MPa - doar 17420 m3/h. Astfel, acest GDS cu PNin=2,5 - 5,5 MPa și PNout=1,2 MPa va putea trece de la 17420 la 19595 m 3 /h pe cât posibil. Notă: mai mult valori exacte Qmax poate fi obținut din formula (3).

2. Determinați diametrul conductei de evacuare a GDS, cu o capacitate de 5000 m 3 / h la Pin=3,5 MPa pentru presiuni de ieșire Pout1=1,2 MPa și Pout2=0,3 MPa.

Din tabelul 1 constatăm că un debit de 5000m 3 /oră la Pout=1,2 MPa va fi asigurat de o conductă DN=80mm, iar la Pout=0,3 MPa - doar DN=150mm. Totodata este suficient sa ai o conducta DN=50mm la intrarea GDS.

Această caracteristică depinde de mai mulți factori. În primul rând, acesta este diametrul țevii, precum și tipul de lichid și alți indicatori.

Pentru calculul hidraulic al conductei, puteți utiliza calculatorul de calcul hidraulic al conductei.

La calcularea oricăror sisteme bazate pe circulația fluidului prin țevi, devine necesar să se determine cu exactitate capacitatea conductei. Aceasta este o valoare metrică care caracterizează cantitatea de fluid care curge prin conducte într-o anumită perioadă de timp. Acest indicator este direct legat de materialul din care sunt fabricate conductele.

Dacă luăm, de exemplu, țevile din plastic, atunci acestea diferă în aproape același debit pe toată perioada de funcționare. Plasticul, spre deosebire de metal, nu este predispus la coroziune, astfel încât nu se observă o creștere treptată a depozitelor în el.

Cât despre țevile metalice, lor debitul scade an după an. Datorită aspectului de rugină, în interiorul conductelor se produce desprinderea materialului. Acest lucru duce la rugozitatea suprafeței și formarea de și mai multe depozite. Acest proces are loc mai ales rapid în conductele cu apă caldă.

Următorul este un tabel cu valori aproximative, care a fost creat pentru a facilita determinarea debitului conductelor pentru cablarea intra-apartament. Acest tabel nu ia în considerare reducerea debitului din cauza apariției acumulării de sedimente în interiorul conductei.

Tabel de capacitate a conductelor pentru lichide, gaz, abur.

Tip lichid	Viteza (m/s)
Alimentarea cu apă a orașului
Conductă de apă
Sistem de apa încălzire centrală
Sistem de presiune a apei în conducta
fluid hidraulic	până la 12 m/s
Conducta de petrol
Ulei în sistemul de presiune al conductei
Abur în sistemul de încălzire
Sistem central de conducte de abur
Abur într-un sistem de încălzire la temperatură înaltă
Aer și gaz în sistemul central de conducte

Cel mai adesea, apa obișnuită este folosită ca lichid de răcire. Rata de scădere a debitului în conducte depinde de calitatea acesteia. Cu cât este mai mare calitatea lichidului de răcire, cu atât va dura mai mult conducta din orice material (oțel, fontă, cupru sau plastic).

Calculul debitului conductei.

Pentru calcule precise și profesionale, trebuie să utilizați următorii indicatori:

• Materialul din care sunt realizate conductele și alte elemente ale sistemului;
• Lungimea conductei
• Numărul de puncte de consum de apă (pentru sistemul de alimentare cu apă)

Cele mai populare metode de calcul:

1. Formula. Destul formula complexa, care este de înțeles doar profesioniștilor, ia în considerare mai multe valori simultan. Principalii parametri care sunt luați în considerare sunt materialul conductelor (rugozitatea suprafeței) și panta acestora.

2. Tabelul. Acesta este un mod mai ușor prin care oricine poate determina debitul conductei. Un exemplu este tabelul de inginerie al lui F. Shevelev, prin care puteți afla debitul pe baza materialului conductei.

3. Program de calculator. Unul dintre aceste programe poate fi găsit și descărcat cu ușurință de pe Internet. Este conceput special pentru a determina debitul pentru conductele din orice circuit. Pentru a afla valoarea, este necesar să introduceți datele inițiale în program, cum ar fi materialul, lungimea conductei, calitatea lichidului de răcire etc.

Trebuie spus că această din urmă metodă, deși este cea mai precisă, nu este potrivită pentru calcularea sistemelor simple de uz casnic. Este destul de complex și necesită cunoașterea valorilor unei varietăți de indicatori. Pentru a calcula un sistem simplu într-o casă privată, este mai bine să folosiți tabele.

Un exemplu de calcul al debitului conductei.

Lungimea conductei este un indicator important în calcularea debitului.Lungimea conductei principale are un impact semnificativ asupra performanței debitului. Cu cât apa parcurge mai multă distanță, cu atât creează mai puțină presiune în conducte, ceea ce înseamnă că debitul scade.

Aici sunt cateva exemple. Bazat pe tabele dezvoltate de ingineri în aceste scopuri.

Capacitatea conductei:

• 0,182 t/h la 15 mm diametru
• 0,65 t/h cu diametrul conductei 25 mm
• 4 t/h la 50 mm diametru

După cum se poate observa din exemplele de mai sus, un diametru mai mare crește debitul. Dacă diametrul este mărit de 2 ori, atunci și debitul va crește. Această dependență trebuie luată în considerare la instalarea oricărui sistem de lichid, fie că este vorba de alimentare cu apă, de canalizare sau de alimentare cu căldură. Mai ales se referă sisteme de incalzire, deoarece în majoritatea cazurilor sunt închise, iar alimentarea cu căldură în clădire depinde de circulația uniformă a lichidului.

În fiecare casă modernă una dintre principalele conditii de confort este apa curenta. Iar odată cu apariția noii tehnologii care necesită conectarea la alimentarea cu apă, rolul acesteia în casă a devenit foarte important. Mulți oameni nu mai înțeleg cum să se descurce fără mașină de spălat, cazan, spalator de vase etc. Dar fiecare dintre aceste dispozitive funcţionare corectă necesită o anumită presiune a apei provenite din alimentarea cu apă. Și acum o persoană care decide să instaleze o nouă sursă de apă în casa sa se gândește la cum să calculeze presiunea în conductă, astfel încât toate corpurile sanitare să funcționeze bine.

Cerințele instalațiilor sanitare moderne

Instalațiile sanitare moderne trebuie să îndeplinească toate cerințele și caracteristicile. La ieșirea din robinet, apa trebuie să curgă lin, fără smucituri. Prin urmare, nu ar trebui să existe scăderi de presiune în sistem la analizarea apei. Apa care curge prin țevi nu trebuie să creeze zgomot, să aibă impurități de aer și alte acumulări străine care afectează negativ robinetele ceramice și alte instalații sanitare. Pentru a evita aceste incidente neplăcute, presiunea apei din conductă nu ar trebui să scadă sub minimul ei la analizarea apei.

Notă! Presiunea minimă de alimentare cu apă trebuie să fie de 1,5 atmosfere. Această presiune este suficientă pentru a funcționa mașina de spălat vase și mașina de spălat.

Este necesar să se țină cont de o altă caracteristică importantă a sistemului de alimentare cu apă legată de debitul apei. În orice zonă rezidențială există mai mult de un punct de analiză a apei. Prin urmare, calculul sistemului de alimentare cu apă trebuie să satisfacă pe deplin cererea de apă a tuturor corpurilor sanitare în timp ce este pornit. Acest parametru se realizează nu numai prin presiune, ci și prin volumul de apă de intrare pe care o poate trece o conductă de o anumită secțiune. vorbind limbaj simplu, înainte de instalare, este necesară efectuarea unui anumit calcul hidraulic al alimentării cu apă, ținând cont de debitul și presiunea apei.

Înainte de calcul, să aruncăm o privire mai atentă la două concepte precum presiunea și fluxul pentru a înțelege esența lor.

Presiune

După cum știți, alimentarea centrală cu apă în trecut era conectată la un turn de apă. Acest turn este cel care creează presiune în rețeaua de alimentare cu apă. Unitatea de măsură a presiunii este atmosfera. Mai mult, presiunea nu depinde de mărimea rezervorului situat în vârful turnului, ci doar de înălțime.

Notă! Dacă turnați apă într-o țeavă înaltă de zece metri, atunci va crea presiune în punctul cel mai de jos - 1 atmosferă.

Presiunea este egală cu metri. O atmosferă este egală cu 10 metri de apă. Luați în considerare un exemplu cu clădire cu cinci etaje. Înălțimea casei este de 15 m. Prin urmare, înălțimea unui etaj este de 3 metri. Un turn de cincisprezece metri va crea o presiune de 1,5 atmosfere la parter. Să calculăm presiunea la etajul doi: 15-3=12 metri coloană de apă sau 1,2 atmosfere. După ce am făcut un calcul suplimentar, vom vedea că nu va exista presiunea apei la etajul 5. Aceasta înseamnă că, pentru a furniza apă la etajul cinci, este necesară construirea unui turn de peste 15 metri. Și dacă este, de exemplu - 25 casă cu etaj? Nimeni nu va construi asemenea turnuri. Pompele sunt folosite în instalațiile sanitare moderne.

Să calculăm presiunea la ieșirea pompei de adâncime. Disponibil pompă submersibilă, ridicând apa cu 30 de metri de coloană de apă. Aceasta înseamnă că creează presiune - 3 atmosfere la ieșire. După scufundarea pompei în puț cu 10 metri, aceasta va crea presiune la nivelul solului - 2 atmosfere, sau 20 de metri de coloană de apă.

Consum

Luați în considerare următorul factor - consumul de apă. Depinde direct de presiune, iar cu cât este mai mare, cu atât apa se va mișca mai repede prin țevi. Adică vor fi mai multe cheltuieli. Dar lucrul este că secțiunea transversală a țevii prin care se mișcă afectează viteza apei. Și dacă reduceți secțiunea transversală a țevii, atunci rezistența la apă va crește. În consecință, cantitatea acestuia la ieșirea din conductă va scădea în aceeași perioadă de timp.

În producție, în timpul construcției conductelor de apă, se întocmesc proiecte în care calculul hidraulic al sistemului de alimentare cu apă se calculează conform ecuației Bernoulli:

Unde h 1-2 - arată pierderea de presiune la ieșire, după depășirea rezistenței în toată secțiunea de alimentare cu apă.

Calculăm instalațiile sanitare la domiciliu

Dar este, după cum se spune, calcule complexe. Pentru instalațiile sanitare la domiciliu, folosim calcule mai simple.

Pe baza datelor pașaportului mașinilor consumate de apa din casă, rezumăm consumul total. La aceasta cifra adaugam consumul tuturor robinetelor de apa situate in casa. Un robinet trece prin el însuși aproximativ 5-6 litri de apă pe minut. Însumăm toate cifrele și obținem consumul total de apă din casă. Acum, ghidați de consumul total, cumpărăm o țeavă cu o secțiune transversală care va asigura cantitatea potrivităși presiunea apei a tuturor dispozitivelor de pliere cu apă care funcționează simultan.

Când alimentarea cu apă a locuinței este conectată la rețeaua orașului, vei folosi ceea ce îți vor da. Ei bine, dacă aveți o fântână acasă, cumpărați o pompă care să vă asigure în totalitate rețeaua presiunea necesară corespunzătoare costurilor. Când cumpărați, ghidați-vă de datele pașaportului pompei.

Pentru a selecta o secțiune de țeavă, ne ghidăm după aceste tabele:

Dependența diametrului de lungimea alimentării cu apă			capacitatea conductei
lungimea conductei, m	diametrul conductei, mm		diametrul conductei, mm	debit, l/min
Mai putin decât 10	20		25	30
10 până la 30	25		32	50
Peste 30	32		38	75

Aceste tabele oferă parametrii de conductă mai populari. Pentru o cunoaștere completă pe Internet, puteți găsi tabele mai complete cu calcule pentru țevi de diferite diametre.

Aici, pe baza acestor calcule și cu o instalare corespunzătoare, veți furniza instalației dumneavoastră sanitare toți parametrii necesari. Dacă ceva nu este clar, este mai bine să contactați experții.