Conductele de transport de lichide sunt o parte integrantă a dispozitivelor și instalațiilor de diferite utilizări. Selecția tuburilor și configurația tuburilor depind de prețul tuburilor și armăturilor. Prețul final al pompării mediului prin conductă este determinat, în mare parte, de dimensiunile conductelor (diametrul și lungimea acestora). Pentru a calcula aceste dimensiuni, se aplică formule speciale, al căror tip depinde de destinația finală a conductei.

conductelor

Tubul este un cilindru gol din metal, lemn sau alt material care este utilizat pentru transportul mediilor lichide, gazoase sau aride. Mediul transportat poate fi apa, gazul natural, aburul, derivații de petrol etc. Tuburile sunt utilizate universal, atât la scară industrială, cât și la scară internă.

Pentru fabricarea tuburilor se utilizează o gamă largă de materiale: oțel, fontă, cupru, ciment și materiale plastice, în special ABS, PVC, clorură de PVC, PB, polietilenă etc.

Principalele dimensiuni ale tubului sunt: ​​diametrul (exterior, intern etc.) și grosimea peretelui său, care sunt măsurate în milimetri sau inci. La fel, se folosește așa-numitul diametru nominal, care corespunde valorii nominale a diametrului interior al țevii, care se măsoară și în milimetri (marcat ca Dn) sau în inci (marcat ca DN). Diametrele nominale sunt standardizate și reprezintă criteriile cheie de selecție pentru tuburi și fitinguri.

Vezi mai jos corespondența dintre valorile diametrului nominal în mm și în inci:

Ду, mm DN, țoli Ду, mm DN, țoli
cincisprezece ½ 400 16
douăzeci ¾ 450 18
25 1 500 douăzeci
40 1½ 600 24
cincizeci Două 650 26
80 3 700 28
100 4 750 30
150 6 800 32
200 8 900 36
250 10 1000 40
300 12
350 14

Tuburile cu secțiuni transversale rotunde sunt utilizate mai mult decât tuburile altor secțiuni geometrice, din mai multe motive:

  • Cercul este caracterizat de o relație minimă între perimetru și suprafață. În cazul unui tub, aceasta înseamnă că, având capacitatea tuburilor de formă diferită egală, fabricarea tuburilor rotunde necesită mai puțin material decât tuburile de altă formă. De asemenea, acest lucru permite minimizarea cheltuielilor cu izolarea și acoperirea de protecție;
  • Secțiunea transversală rotundă este cea mai avantajoasă din punct de vedere hidrodinamic pentru transportul mediilor lichide sau gazoase. De asemenea, datorită minimizării suprafeței interne a tubului în raport cu lungimea acestuia, fricțiunea dintre mediul transportat și tub este minimizată.
  • Forma rotundă este cea mai rezistentă la presiunea internă și externă;
  • Fabricarea tuburilor rotunde este destul de simplă.

Diametrul și configurația tuburilor variază considerabil, în funcție de utilizarea lor și domeniul de aplicare. Astfel, de exemplu, conductele portbagajului pentru transportul apei sau a derivaților de petrol pot avea un diametru de puțin sub 50 de centimetri, configurația lor fiind destul de simplă, bobinele de încălzire, la rândul lor, au un diametru redus și o formă complicată cu viraje multiple.

Nicio ramură industrială nu poate face fără țevi. Calculul unei țevi include selectarea materialelor pentru țevi, elaborarea specificațiilor cu toate datele privind grosimea și dimensiunea țevilor, traseul țevii etc. Materia primă, semifabricatul și/sau produsul final trec prin diferite etape de producție, deplasându-se între diferite dispozitive și facilități conectate între ele prin conducte și supape. Calculele corecte, selecția și asamblarea conductelor sunt esențiale pentru a garanta fiabilitatea procesului, siguranța pompării mediului, precum și etanșeitatea sistemului și prevenirea scurgerii substanței pompate în atmosferă.

Nu există nici o formulă, nici reguli universale care să servească pentru a selecta conducta pentru orice aplicație sau mediu procesat. Utilizarea conductelor în fiecare zonă specifică este condiționată de o serie de factori care trebuie luați în considerare, deoarece influențează considerabil cerințele față de conducte. Astfel, de exemplu, în cazul pompei de nămol, o conductă mare face instalațiile mai scumpe și împiedică funcționarea lor normală.

De obicei, selectarea tuburilor se realizează prin optimizarea materialului și a cheltuielilor de funcționare. Cu cât diametrul țevii este mai mare, adică cu atât sunt mai mari investițiile inițiale, cu atât scade presiunea și cheltuielile de funcționare. Prin reducerea dimensiunilor conductelor, reducem investițiile inițiale în țevi și fitinguri. Cu toate acestea, odată cu creșterea vitezei, vom vedea pierderile cresc și ne vom vedea forțați să cheltuim energie suplimentară pompând mediul. Regulile de viteză stabilite pentru diferite domenii de aplicare se bazează pe condiții optime de calcul. Dimensiunile conductelor sunt calculate pe baza acestor standarde, ținând cont de domeniul lor de aplicare.

Proiectarea țevilor

Următorii parametri cheie de proiectare sunt luați în considerare în cursul de proiectare a conductelor:

  • fluxul necesar;
  • punctele de intrare și ieșire ale conductei;
  • compoziția mediului, inclusiv vâscozitatea și greutatea sa specifică;
  • condițiile topografice ale traseului conductei;
  • presiunea maximă de funcționare;
  • calcule hidraulice;
  • diametrul țevii, grosimea pereților, punctul de curgere al materialului pereților pe parcursul tracțiunii sale;
  • stațiile de pompare, distanța dintre ele și puterea consumată.

Fiabilitatea conductelor

Pentru a asigura fiabilitatea conductelor, trebuie respectate standardele de proiectare relevante. În mod similar, unul dintre factorii cheie pentru a garanta o durată lungă de viață utilă a țevii, etanșeitatea și fiabilitatea acesteia este formarea personalului. Pentru controlul continuu sau discontinuu al funcționării conductelor, se utilizează sisteme de control, inventar, gestionare, reglare și automatizare, precum și dispozitive de control personal și dispozitive de siguranță.

Acoperire suplimentară a țevii

Exteriorul majorității țevilor este acoperit de un strat rezistent la coroziune de către mediu. În cazul pompării mediilor corozive, partea internă poate fi acoperită și de un strat protector. Înainte de punerea în funcțiune a tuturor conductelor noi destinate transportului lichidelor periculoase, acestea sunt verificate pentru defecte și scurgeri.

Principalele dispoziții pentru calcularea debitului conductei

Caracterul fluxului de medii printr-o conductă și modul în care conturează obstacolele pot varia considerabil de la lichid la lichid. Unul dintre indicatorii cheie în acest sens este vâscozitatea mediului, care se caracterizează prin parametrul numit coeficient de vâscozitate. În 1880 inginerul și fizicianul irlandez Osborne Reynolds a efectuat o serie de experimente și a găsit o valoare nedimensională care caracteriza caracterul fluxului de lichid vâscos, așa-numitul număr Reynolds sau Re.

Unde:
ρ - este densitatea lichidului;
v - este viteza de curgere;
L - este lungimea caracteristică a elementului de curgere;
μ - este coeficientul de vâscozitate dinamică.

Numărul Reynolds caracterizează relația dintre forțele de inerție și forțele de frecare vâscoase în fluxul de lichid. Modificarea acestui criteriu reflectă schimbarea relației dintre aceste forțe, care, la rândul său, influențează caracterul fluxului de lichid. Ca rezultat, de obicei, se face distincția între trei tipuri de flux, în funcție de numărul Reynolds. La Re 4000, se stabilește un regim stabil care se caracterizează prin schimbări aleatorii ale vitezei și direcției de curgere în fiecare punct izolat. Ca urmare, vitezele de-a lungul volumului de curgere devin egale. Acest regim este numit regim turbulent. Numărul Reynolds depinde de presiunea generată de pompă, de vâscozitatea fluxului sub temperatura de funcționare, precum și de dimensiunile și secțiunea tubului prin care trece fluxul.

Numărul Reynolds este un criteriu de similaritate pentru fluxul de lichid vâscos. Vă permite să modelați un proces real la o scară mai mică, ceea ce este convenabil pentru studii. Este foarte important, deoarece uneori este foarte dificil sau absolut imposibil să se studieze caracterul fluxurilor de lichid în dispozitivele reale datorită dimensiunilor lor mari.

Calculele conductelor. Calcule diametrul țevii

Dacă conducta nu are izolație termică, ceea ce permite schimbul de căldură între mediul transportat și mediul înconjurător, caracterul debitului se poate modifica chiar și atunci când viteza (debitul) este constantă. Este posibil când mediul pompat are o temperatură destul de ridicată la intrare și curge într-un regim turbulent. De-a lungul tubului, temperatura mediului va scădea ca urmare a pierderilor termice asupra mediului, ceea ce poate duce la o schimbare a regimului de curgere atunci când este laminar sau de tranziție. Temperatura sub care are loc schimbarea regimului se numește temperatura critică. Vâscozitatea lichidului depinde în mod direct de temperatură, astfel încât pentru astfel de cazuri utilizează parametrul de vâscozitate critică, care corespunde punctului de schimbare a regimului de curgere atunci când se atinge numărul critic Reynolds.

Unde:
νcr - este vâscozitatea cinematică critică;
Recr - este valoarea critică a numărului Reynolds;
D - este diametrul tubului;
v - este viteza de curgere;
Q - este debitul.

Un alt factor important este fricțiunea dintre pereții tubului și fluxul în mișcare. Coeficientul de frecare depinde în mare măsură de rugozitatea pereților tubului. Relația dintre coeficientul de frecare, numărul Reynolds și rugozitatea este stabilită de diagrama Moody care permite determinarea fiecăruia dintre parametrii enumerați pe baza celorlalți doi.

De asemenea, ecuația Colebrook - White este utilizată pentru a calcula coeficientul de frecare pentru fluxul turbulent. Această formulă permite realizarea de diagrame pentru a determina coeficientul de frecare.

(√ λ) -1 = -2 log (2.51/(Re √ λ) + k/(3.71 d))

Unde:
k - este coeficientul de rugozitate al conductei;
λ - este coeficientul de frecare.

Există, de asemenea, alte formule care permit calculul aproximativ al pierderilor de frecare atunci când un lichid curge prin tuburi sub presiune. Una dintre cele mai utilizate ecuații de acest tip este ecuația Darcy-Weisbach. Se bazează pe date empirice și este utilizat în principal în cursul de modelare a sistemelor. Pierderile de frecare sunt o funcție a vitezei lichidului și a rezistenței tubului la avansul său, care se exprimă prin valoarea de rugozitate a pereților conductelor.

Unde:
ΔH - sunt pierderile de presiune;
λ - este coeficientul de frecare;
L - este lungimea secțiunii conductei;
d - este diametrul tubului;
v - este viteza de curgere;
g - este accelerația gravitației.

Pierderea de presiune prin frecare pentru apă este calculată conform formulei Hazen-Williams.

∆H = 11,23 · L · 1/С 1,85 · Q 1,85/D 4,87

Unde:
ΔH - sunt pierderile de presiune;
L - este lungimea secțiunii conductei;
С - este coeficientul de rugozitate Hazen-Williams;
Q - este debitul;
D - este diametrul tubului.

Presiune

Presiunea de funcționare a conductei este suprapresiunea maximă care garantează funcționarea conductei în regimul dat. De obicei, decizia cu privire la dimensiunea conductei și numărul stațiilor de pompare depinde de presiunea de funcționare a conductelor, capacitatea pompei și debitele. Presiunile maxime și minime ale conductei, precum și proprietățile mediului pompat determină distanța dintre stațiile de pompare și puterea necesară.

Presiunea nominală PN este o valoare nominală care corespunde presiunii maxime a mediului pompat sub temperatura de 20 ° C care face posibilă o funcționare prelungită a conductei de dimensiuni date.

Pe măsură ce temperatura crește, capacitatea tubului și suprapresiunea admisibilă scad. Valoarea pe, zul arată presiunea maximă (suprapresiune) în interiorul sistemului de conducte în cazul unei creșteri a temperaturii de funcționare.