น้ำไหลผ่านท่อที่เครื่องคำนวณแรงดัน การกำหนดกำลังการผลิตของท่อส่ง

บี.เค. Kovalev รองผู้อำนวยการฝ่าย R&D

เมื่อเร็ว ๆ นี้เราต้องจัดการกับตัวอย่างมากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อวางคำสั่งซื้อสำหรับอุตสาหกรรม อุปกรณ์แก๊สดำเนินการโดยผู้จัดการที่ไม่มีประสบการณ์และความรู้ด้านเทคนิคเพียงพอเกี่ยวกับเรื่องของการจัดซื้อจัดจ้าง บางครั้งผลลัพธ์อาจไม่ใช่แอปพลิเคชันที่ถูกต้องทั้งหมดหรือการเลือกอุปกรณ์ที่สั่งซื้อไม่ถูกต้องโดยพื้นฐาน หนึ่งในข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดคือการเลือกส่วนที่ระบุของท่อทางเข้าและทางออกของสถานีจ่ายก๊าซโดยมุ่งเน้นเฉพาะค่าแรงดันก๊าซในท่อโดยไม่คำนึงถึงอัตราการไหลของก๊าซ บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกคำแนะนำในการกำหนดปริมาณงานของท่อส่ง GDS ซึ่งช่วยให้เมื่อเลือกขนาดมาตรฐานของสถานีจ่ายก๊าซเพื่อดำเนินการประเมินเบื้องต้นของประสิทธิภาพสำหรับค่าเฉพาะของแรงดันใช้งานและค่าเล็กน้อย เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อทางเข้าและทางออก

เมื่อเลือกขนาดมาตรฐานของอุปกรณ์ GDS เกณฑ์หลักประการหนึ่งคือประสิทธิภาพ ซึ่งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความจุของท่อทางเข้าและทางออก

แบนด์วิดธ์ท่อของสถานีจ่ายน้ำมันคำนวณโดยคำนึงถึงข้อกำหนด เอกสารกฎเกณฑ์จำกัดอัตราการไหลของก๊าซสูงสุดที่อนุญาตในท่อที่ 25m/s ในทางกลับกัน อัตราการไหลของก๊าซขึ้นอยู่กับความดันของก๊าซและพื้นที่หน้าตัดของท่อเป็นหลัก เช่นเดียวกับการอัดตัวของก๊าซและอุณหภูมิ

ปริมาณงานของท่อสามารถคำนวณได้จากสูตรคลาสสิกสำหรับความเร็วของก๊าซในท่อส่งก๊าซ (คู่มือการออกแบบท่อส่งก๊าซหลัก เรียบเรียงโดย A.K. Dertsakyan, 1977):

ที่ไหน W- ความเร็วของการเคลื่อนที่ของก๊าซในท่อส่งก๊าซ m/s;
คิว- การไหลของก๊าซผ่านส่วนที่กำหนด (ที่ 20 ° C และ 760 mm Hg), m 3 / h;
z- ปัจจัยการอัดตัว (สำหรับก๊าซในอุดมคติ z = 1);
T = (273 + t °C)- อุณหภูมิแก๊ส, °K;
ดี- เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อซม.
พี\u003d (Prab + 1.033) - แรงดันแก๊สสัมบูรณ์ kgf / cm 2 (atm);
ในระบบ SI (1 kgf / cm 2 \u003d 0.098 MPa; 1 mm \u003d 0.1 cm) สูตรนี้จะมีรูปแบบต่อไปนี้:

โดยที่ D คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ mm;
p = (Pwork + 0.1012) - ความดันก๊าซสัมบูรณ์ MPa
เป็นไปตามปริมาณงานของไปป์ไลน์ Qmax ซึ่งสอดคล้องกับ ความเร็วสูงสุดการไหลของก๊าซ w = 25m/s กำหนดโดยสูตร:

สำหรับการคำนวณเบื้องต้น เราสามารถหา z = 1; T \u003d 20? C \u003d 293? K และด้วยระดับความน่าเชื่อถือที่เพียงพอทำการคำนวณโดยใช้สูตรแบบง่าย:

ค่าของปริมาณงานของไปป์ไลน์ที่พบได้บ่อยที่สุดใน GDS เส้นผ่านศูนย์กลางตามเงื่อนไขที่ความดันก๊าซต่างๆ แสดงไว้ในตารางที่ 1

การทำงาน (MPa)	ความจุของท่อ (m?/h), ที่ 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

หมายเหตุ: สำหรับการประเมินเบื้องต้นของปริมาณงานของไปป์ไลน์ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในท่อจะถูกนำมาเท่ากับค่าปกติ (DN 50; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500)

ตัวอย่างการใช้ตาราง:

1. กำหนดความจุของ GDS ด้วย DNin=100mm, DNout=150mm, with PNin=2.5 - 5.5 MPa and PNout=1.2 MPa.

จากตารางที่ 1 เราพบว่าความจุของท่อทางออก DN=150mm ที่ PN=1.2 MPa จะอยู่ที่ 19595 m 3 / h ในเวลาเดียวกันท่อทางเข้า DN=100 mm ที่ PN=5.5 MPa จะสามารถผ่าน 37520 ม. 3 / ชม. และที่ PN=2.5 MPa - เพียง 17420 ม. 3 / ชม. ดังนั้น GDS นี้ที่มี PNin=2.5 - 5.5 MPa และ PNout=1.2 MPa จะสามารถส่งผ่านจาก 17420 ถึง 19595 m 3 /h ได้มากที่สุด หมายเหตุ: เพิ่มเติม ค่าที่แน่นอน Qmax สามารถหาได้จากสูตร (3)

2. กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อทางออกของ GDS ด้วยความจุ 5000 m 3 / h ที่ Pin=3.5 MPa สำหรับแรงดันทางออก Pout1=1.2 MPa และ Pout2=0.3 MPa

จากตารางที่ 1 เราพบว่าปริมาณงาน 5,000m 3 /hour ที่ Pout=1.2 MPa จะถูกจัดเตรียมโดยไปป์ไลน์ DN=80mm และที่ Pout=0.3 MPa - DN=150mm เท่านั้น ในเวลาเดียวกัน ก็เพียงพอแล้วที่จะมีไปป์ไลน์ DN=50mm ที่ทางเข้า GDS

ลักษณะนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ประการแรก นี่คือเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ เช่นเดียวกับชนิดของของเหลว และตัวบ่งชี้อื่นๆ

สำหรับการคำนวณทางไฮดรอลิกของไปป์ไลน์ คุณสามารถใช้เครื่องคำนวณการคำนวณไฮดรอลิกของไปป์ไลน์ได้

เมื่อคำนวณระบบใด ๆ ตามการไหลเวียนของของไหลผ่านท่อจำเป็นต้องกำหนดอย่างถูกต้อง ความจุท่อ. นี่คือค่าเมตริกที่กำหนดลักษณะปริมาณของของเหลวที่ไหลผ่านท่อในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ตัวบ่งชี้นี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับวัสดุที่ใช้ทำท่อ

ตัวอย่างเช่น หากเราใช้ท่อพลาสติก ปริมาณงานเกือบจะเท่ากันตลอดระยะเวลาการทำงาน พลาสติกซึ่งแตกต่างจากโลหะมักไม่เกิดการกัดกร่อน ดังนั้นจึงไม่พบว่ามีการสะสมเพิ่มขึ้นทีละน้อยในนั้น

ส่วนท่อโลหะนั้น ปริมาณงานลดลงปีแล้วปีเล่า. เนื่องจากมีลักษณะเป็นสนิม จึงเกิดการหลุดลอกของวัสดุภายในท่อ สิ่งนี้นำไปสู่ความขรุขระของพื้นผิวและการก่อตัวของคราบเขม่ามากขึ้น กระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วโดยเฉพาะในท่อที่มีน้ำร้อน

ต่อไปนี้เป็นตารางค่าโดยประมาณซึ่งสร้างขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกในการกำหนดปริมาณงานของท่อสำหรับการเดินสายภายในอพาร์ตเมนต์ ตารางนี้ไม่ได้คำนึงถึงการลดลงของปริมาณงานเนื่องจากการปรากฏตัวของตะกอนภายในท่อ

ตารางความจุท่อสำหรับของเหลว ก๊าซ ไอน้ำ

ประเภทของเหลว	ความเร็ว (ม./วินาที)
น้ำประปาในเมือง
ท่อส่งน้ำ
ระบบน้ำ ระบบความร้อนกลาง
ระบบแรงดันน้ำในท่อส่งน้ำ
น้ำมันไฮดรอลิก	สูงถึง 12m/s
ท่อส่งน้ำมัน
น้ำมันในระบบแรงดันของท่อส่งน้ำมัน
ไอน้ำในระบบทำความร้อน
ระบบท่อส่งไอน้ำกลาง
อบไอน้ำในระบบทำความร้อนที่อุณหภูมิสูง
อากาศและก๊าซในระบบท่อกลาง

ส่วนใหญ่มักใช้น้ำธรรมดาเป็นสารหล่อเย็น อัตราการลดลงของปริมาณงานในท่อขึ้นอยู่กับคุณภาพ ยิ่งคุณภาพของสารหล่อเย็นสูงขึ้น ท่อที่ทำจากวัสดุใดๆ (เหล็ก เหล็กหล่อ ทองแดง หรือพลาสติก) ก็จะยิ่งยาวขึ้น

การคำนวณปริมาณงานของท่อ

สำหรับการคำนวณที่แม่นยำและเป็นมืออาชีพ คุณต้องใช้ตัวชี้วัดต่อไปนี้:

• วัสดุที่ใช้ทำท่อและองค์ประกอบอื่น ๆ ของระบบ
• ความยาวท่อ
• จำนวนจุดการใช้น้ำ (สำหรับระบบจ่ายน้ำ)

วิธีการคำนวณที่นิยมมากที่สุด:

1. สูตร. พอ สูตรที่ซับซ้อนซึ่งเข้าใจได้เฉพาะกับมืออาชีพเท่านั้น โดยคำนึงถึงค่าต่างๆ มากมายในคราวเดียว พารามิเตอร์หลักที่นำมาพิจารณาคือวัสดุของท่อ (ความขรุขระของพื้นผิว) และความลาดเอียง

2. ตาราง นี่เป็นวิธีที่ง่ายกว่าที่ทุกคนสามารถกำหนดปริมาณงานของไปป์ไลน์ได้ ตัวอย่างคือตารางทางวิศวกรรมของ F. Shevelev โดยที่คุณสามารถค้นหาปริมาณงานตามวัสดุท่อได้

3. โปรแกรมคอมพิวเตอร์ หนึ่งในโปรแกรมเหล่านี้สามารถค้นหาและดาวน์โหลดได้อย่างง่ายดายบนอินเทอร์เน็ต ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อกำหนดปริมาณงานสำหรับท่อของวงจรใดๆ ในการหาค่า จำเป็นต้องป้อนข้อมูลเบื้องต้นลงในโปรแกรม เช่น วัสดุ ความยาวของท่อ คุณภาพน้ำหล่อเย็น เป็นต้น

ควรจะกล่าวว่าวิธีหลังแม้ว่าจะแม่นยำที่สุด แต่ก็ไม่เหมาะสำหรับการคำนวณระบบครัวเรือนทั่วไป ค่อนข้างซับซ้อนและต้องการความรู้เกี่ยวกับค่านิยมของอินดิเคเตอร์ต่างๆ ในการคำนวณระบบง่ายๆในบ้านส่วนตัวควรใช้ตาราง

ตัวอย่างการคำนวณปริมาณงานของไปป์ไลน์

ความยาวของไปป์ไลน์เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญในการคำนวณ throughput ความยาวของสายหลักมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของปริมาณงาน ยิ่งน้ำเดินทางได้ระยะทางมากเท่าไร แรงดันในท่อก็จะยิ่งน้อยลง ซึ่งหมายความว่าอัตราการไหลจะลดลง

นี่คือตัวอย่างบางส่วน. อ้างอิงจากตารางที่พัฒนาโดยวิศวกรเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้

ความจุท่อ:

• 0.182 ตัน/ชม. ที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 15 มม.
• 0.65 ตัน/ชม. เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 25 มม.
• 4 ตัน/ชม. ที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม.

ดังที่เห็นได้จากตัวอย่างด้านบน เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ขึ้นจะเพิ่มอัตราการไหล หากเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้น 2 เท่า ปริมาณงานก็จะเพิ่มขึ้นด้วย การพึ่งพาอาศัยกันนี้จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อทำการติดตั้งระบบของเหลว ไม่ว่าจะเป็นน้ำประปา ท่อน้ำทิ้ง หรือระบบจ่ายความร้อน โดยเฉพาะความกังวล ระบบทำความร้อนเนื่องจากในกรณีส่วนใหญ่ปิดและการจ่ายความร้อนในอาคารขึ้นอยู่กับการไหลเวียนของของเหลวอย่างสม่ำเสมอ

ในทุกๆ บ้านทันสมัยหนึ่งในเงื่อนไขหลักของความสะดวกสบายคือน้ำไหล และด้วยการถือกำเนิดของเทคโนโลยีใหม่ที่ต้องเชื่อมต่อกับแหล่งน้ำ บทบาทของมันในบ้านจึงมีความสำคัญมาก หลายคนไม่เข้าใจวิธีการทำโดยไม่ต้อง เครื่องซักผ้า, เครื่องล้างจานฯลฯ แต่อุปกรณ์เหล่านี้แต่ละอย่าง การดำเนินการที่ถูกต้องต้องการแรงดันน้ำที่มาจากแหล่งน้ำ และตอนนี้ผู้ที่ตัดสินใจติดตั้งระบบประปาใหม่ในบ้านของเขากำลังคิดว่าจะคำนวณแรงดันในท่ออย่างไรเพื่อให้อุปกรณ์ประปาทั้งหมดทำงานได้ดี

ความต้องการของระบบประปาที่ทันสมัย

ระบบประปาสมัยใหม่ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดและคุณลักษณะทั้งหมด ที่ทางออกของก๊อก น้ำควรไหลอย่างราบรื่นโดยไม่กระตุก ดังนั้นจึงไม่ควรมีแรงดันตกในระบบเมื่อแยกวิเคราะห์น้ำ น้ำที่ไหลผ่านท่อไม่ควรสร้างเสียงรบกวน มีสิ่งเจือปนในอากาศ และการสะสมภายนอกอื่นๆ ที่ส่งผลเสียต่อก๊อกเซรามิกและท่อประปาอื่นๆ เพื่อหลีกเลี่ยงเหตุการณ์ที่ไม่พึงประสงค์เหล่านี้ แรงดันน้ำในท่อไม่ควรต่ำกว่าค่าต่ำสุดเมื่อแยกวิเคราะห์น้ำ

บันทึก! แรงดันน้ำขั้นต่ำควรเป็น 1.5 บรรยากาศ แรงดันนี้เพียงพอที่จะใช้งานเครื่องล้างจานและเครื่องซักผ้า

จำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของระบบน้ำประปาที่เกี่ยวข้องกับการไหลของน้ำ ในเขตที่อยู่อาศัยใด ๆ มีการวิเคราะห์น้ำมากกว่าหนึ่งจุด ดังนั้นการคำนวณระบบน้ำประปาจะต้องตอบสนองความต้องการน้ำของอุปกรณ์ประปาทั้งหมดในขณะที่เปิดอยู่ พารามิเตอร์นี้ทำได้ไม่เพียงแค่แรงดันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปริมาตรของน้ำที่ไหลเข้าซึ่งท่อของส่วนใดส่วนหนึ่งสามารถผ่านได้ การพูด ภาษาธรรมดาก่อนการติดตั้งจำเป็นต้องทำการคำนวณทางไฮดรอลิกของการจ่ายน้ำโดยคำนึงถึงการไหลและแรงดันของน้ำ

ก่อนการคำนวณ เรามาพิจารณาแนวคิดสองข้อดังกล่าวอย่างละเอียดยิ่งขึ้น เช่น แรงดันและการไหล เพื่อให้เข้าใจแก่นแท้ของพวกมัน

ความดัน

ดังที่คุณทราบ แหล่งน้ำส่วนกลางในอดีตเชื่อมต่อกับหอเก็บน้ำ เป็นหอคอยที่สร้างแรงดันในเครือข่ายน้ำประปา หน่วยของความดันคือบรรยากาศ ยิ่งไปกว่านั้น แรงดันไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของถังที่อยู่บนยอดหอคอย แต่ขึ้นอยู่กับความสูงเท่านั้น

บันทึก! ถ้าเทน้ำลงในท่อสูง 10 เมตร จะเกิดแรงดันที่จุดต่ำสุด - 1 บรรยากาศ

ความดันเท่ากับเมตร หนึ่งบรรยากาศมีค่าเท่ากับน้ำ 10 เมตร พิจารณาตัวอย่างด้วย อาคารห้าชั้น. ความสูงของบ้านคือ 15 ม. ดังนั้นความสูงหนึ่งชั้นคือ 3 เมตร หอคอยสูงสิบห้าเมตรจะสร้างแรงกดดัน 1.5 บรรยากาศที่ชั้นล่าง ลองคำนวณแรงดันบนชั้นสอง: 15-3=12 เมตรของคอลัมน์น้ำหรือ 1.2 บรรยากาศ เมื่อคำนวณเพิ่มเติมแล้วจะพบว่าไม่มีแรงดันน้ำที่ชั้น 5 ซึ่งหมายความว่าเพื่อให้น้ำถึงชั้น 5 จำเป็นต้องสร้างหอสูงมากกว่า 15 เมตร และถ้าเป็นเช่น - 25 อาคารชั้น? จะไม่มีใครสร้างหอคอยดังกล่าว ปั๊มใช้ในการประปาที่ทันสมัย

มาคำนวณแรงดันที่ทางออกของปั๊มลึกกัน มีอยู่ ปั๊มจุ่ม, ยกน้ำขึ้นเสาน้ำ 30 เมตร. ซึ่งหมายความว่าจะสร้างแรงกดดัน - 3 บรรยากาศที่ทางออก หลังจากจุ่มปั๊มลงในบ่อน้ำ 10 เมตร มันจะสร้างแรงดันที่ระดับพื้นดิน - 2 บรรยากาศหรือเสาน้ำ 20 เมตร

การบริโภค

พิจารณาปัจจัยต่อไป - ปริมาณการใช้น้ำ ขึ้นอยู่กับแรงดันโดยตรง และยิ่งสูงเท่าไหร่ น้ำก็จะไหลผ่านท่อเร็วขึ้นเท่านั้น นั่นคือจะมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น แต่ประเด็นคือส่วนตัดขวางของท่อที่มันเคลื่อนที่นั้นส่งผลต่อความเร็วของน้ำ และถ้าคุณลดหน้าตัดของท่อความต้านทานน้ำจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นปริมาณที่ทางออกของท่อจะลดลงในช่วงเวลาเดียวกัน

ในการผลิตระหว่างการก่อสร้างท่อส่งน้ำ โครงการต่างๆ จะถูกวาดขึ้นโดยการคำนวณไฮดรอลิกของระบบจ่ายน้ำคำนวณตามสมการเบอร์นูลลี:

โดยที่ ชั่วโมง 1-2 - แสดงการสูญเสียแรงดันที่ทางออกหลังจากเอาชนะความต้านทานในส่วนทั้งหมดของการจ่ายน้ำ

เราคำนวณระบบประปาในบ้าน

แต่อย่างที่พวกเขาพูดคือการคำนวณที่ซับซ้อน สำหรับระบบประปาในบ้าน เราใช้การคำนวณที่ง่ายกว่า

จากข้อมูลหนังสือเดินทางของเครื่องจักรที่น้ำใช้ในบ้าน เราสรุปปริมาณการใช้ทั้งหมด เราเพิ่มปริมาณการใช้ก๊อกน้ำทั้งหมดที่อยู่ในบ้านลงในตัวเลขนี้ หนึ่งก๊อกน้ำไหลผ่านตัวเองได้ประมาณ 5-6 ลิตรต่อนาที เราสรุปตัวเลขทั้งหมดและรับปริมาณการใช้น้ำทั้งหมดในบ้าน ตอนนี้นำโดยการบริโภคทั้งหมดเราซื้อท่อที่มีหน้าตัดที่จะให้ ปริมาณที่เหมาะสมและแรงดันน้ำของอุปกรณ์พับน้ำที่ทำงานพร้อมกันทั้งหมด

เมื่อน้ำประปาที่บ้านเชื่อมต่อกับเครือข่ายเมือง คุณจะใช้สิ่งที่พวกเขาจะให้ ถ้าคุณมีบ่อน้ำอยู่ที่บ้าน ให้ซื้อปั๊มที่จะให้แรงดันที่จำเป็นกับเครือข่ายของคุณอย่างเต็มที่ซึ่งสอดคล้องกับต้นทุน เมื่อซื้อจะต้องได้รับคำแนะนำจากข้อมูลหนังสือเดินทางของปั๊ม

ในการเลือกส่วนของไปป์ เราได้รับคำแนะนำจากตารางเหล่านี้:

การพึ่งพาเส้นผ่านศูนย์กลางตามความยาวของแหล่งน้ำ			ความจุท่อ
ความยาวท่อ, ม	เส้นผ่าศูนย์กลางท่อ, mm		เส้นผ่าศูนย์กลางท่อ, mm	ปริมาณงาน, ลิตร/นาที
น้อยกว่า 10	20		25	30
10 ถึง 30	25		32	50
มากกว่า 30	32		38	75

ตารางเหล่านี้มีพารามิเตอร์ไปป์ที่ได้รับความนิยมมากกว่า สำหรับความคุ้นเคยอย่างสมบูรณ์บนอินเทอร์เน็ต คุณสามารถค้นหาตารางที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นพร้อมการคำนวณสำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน

ที่นี่ ตามการคำนวณเหล่านี้ และด้วยการติดตั้งที่เหมาะสม คุณจะจัดเตรียมพารามิเตอร์ที่จำเป็นทั้งหมดให้กับระบบประปาของคุณ หากมีสิ่งใดไม่ชัดเจน ควรติดต่อผู้เชี่ยวชาญจะดีกว่า