Диаметр трубопровода формула: Инжиниринговая компания ООО Интех ГмбХ

Содержание

Определение диаметра трубопровода и потерь давления

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА ТРУБОПРОВОДА И ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ [c.57]

    При движении продукта по трубопроводу возникает сопротивление от трения его о стенки трубы и различные преграды. Это сопротивление, называемое гидравлическим сопротивлением трубопровода, тем больше, чем выше скорость потока н его плотность. Внутренний диаметр трубопровода может быть определен по заданной потере давления (напора) в трубопроводе по следующей упрощенной формуле  [c.9]


    Обычно основной задачей расчета является определение диаметра трубопровода и потери давления в нем. В случае большой [c.65]

    Из формул (7-1) и (7-1а) следует, что для определения диаметра трубопровода должна быть известна его производительность и выбрана скорость движения жидкости или газа. С увеличением скорости диаметр трубопровода уменьшается, но возрастает потеря давления и, следовательно, расход энергии для продвижения жидкости (газа). С уменьшением скорости расход энергии падает, но увеличивается диаметр трубопровода и повышается его стоимость. Существует некоторая оптимальная скорость, соответствующая. минимуму эксплуатационных расходов, т. е. сумме стоимости энергии и стоимости амортизации и ремонта. Однако определение оптимальной скорости сложно, и обычно ее выбирают на основе практических данных (табл. 7-1). 

[c.127]

    Основной задачей гидравлического расчета трубопроводов отработавшего и вторичного пара и конденсата является определение диаметров труб и потерь давления при заданных расходах или определение пропускной способности трубопроводов , известных диаметров при заданном располагаемом перепаде давлений. [c.111]

    Расчет системы пневмотранспорта сводится к определению расхода воздуха, диаметра трубопроводов, потерь давления в них и подбору побудителя таги. [c. 158]

    Определение диаметров трубопроводов газообразного азота и линейных потерь на треш е надлежит производить по таблицам н номограммам с учетом пзменен1 я объемного веса газа в завие имости от давления при шероховатости стенок К = 0,1. 

[c.202]

    Определение расхода жидкости при перекачке ее по трубопроводу заданного диаметра, длины и профиля. Допустимый перепад давления или потеря напора задана. [c.59]

    Расчет водораспределительной системы включает в себя определение расхода воды и потерь напора в различных трубопроводах, а также вычисление результирующих остаточных давлений. Расчеты относительно большой водопроводной сети часто могут быть упрощены, если ряд трубопроводов с различными диаметрами заменить трубами эквивалентного диаметра. Эквивалентная труба — это воображаемый трубопровод, который заменяет часть реальной системы таким образом, что потери напора в двух системах идентичны для данного расхода воды. Например, трубы различных диаметров, соединенные последовательно, могут быть заменены эквивалентной трубой одного диаметра. Расчет проводят следующим образом исходя из принятого расчетного расхода воды определяют потери напора в пределах каждого участка трубопровода, а затем, используя сумму потерь напора на участках и величину расчетного расхода воды, по соответствующей номограмме находят эквивалентный диаметр трубы. При параллельно расположенных трубопроводах принимают некоторую величину потерь напора и исходя из нее вычисляют расход воды в каждой трубе. Затем по сумме расходов и принятым потерям напора определяют диаметр эквивалентной трубы. 

[c.95]

    Из формул (7-1) и (7-2) следует, что для определения диаметра трубопровода должен быть известен требуемый расход и выбрана скорость движения жидкости или газа. С увеличением скорости диаметр трубопровода, необходимый при данном расходе, уменьшается, но возрастает потеря давления и, следовательно, расход энергии на перемещение жидкости (газа).

С уменьшением скорости расход энергии уменьшается, но увеличивается диаметр трубопровода и повышается его стоимость. Некоторая оптимальная скорость соответствует минимуму эксплуатационных расходов, т. е. сумме стоимости энергии, амортизации [c.186]

    Обычно расход перекачиваемой среды известен и, следовательно, расчет диаметра трубопровода требует определения единственной величины — т. Чем больше скорость, тем меньше потребный диаметр трубопровода, что снижает стоимость трубопровода, его монтажа и ремонта. Однако с увеличением скорости растут потери напора в трубопроводе, что ведет к увеличению перепада давления, требуемого для перемещения среды, и, следовательно, к росту затрат энергии на ее перемещение. 

[c.10]

    После определения внутреннего диаметра определяют потери давления при движении воздуха по трубопроводу, используя формулы, приведенные в подразделах 10,2 и 10,3, Обычно потери в трубопроводах при правильном выборе его параметров составляют не более 5,,, 10% рабочего давления. [c.292]

    При определении пропускной способности ПСК расчетные давления и рви>. должны приниматься такими, которые могут иметь место во входном и выходном патрубках клапана, т. е. с учетом потери давления в подводящем и сбросном трубопроводах при расходе газа У . Тогда будет равно давлению в контролируемой точке газопровода за вычетом потери в подводящем трубопроводе, рвых будет равно потере давления в сбросном трубопроводе. Особое значение учет потери имеет при установке ПСК на газопроводах низкого давления, где ее значение может приближаться к Рвх- Поэтому зачастую целесообразно диаметр сбросного трубопровода принимать больше диаметра выходного патрубка ПСК. 

[c.164]

    В общем случае определение диаметра трубопровода и скорости воздуха на участке с заданным перепадом давлений должно производиться методом подбора (путем последовательных приближений), чтобы суммарные потери давления на нем при заданном расходе воздуха равнялись этому перепаду.[c.44]

    При определении диаметра трубопроводов для транспортирования конденсата, воды, раствора и суспензий исходят из допускаемой потери напора на пути их движения. Обычно принимают следующие значения скорости движения жидкости по трубопроводу при принудительной подаче со=1,5…3,0 м/с при движении самотеком за счет перепада давления (о = 0,5… 0,75 м/с. 

[c.123]

    Определение перепада давления или потерь напора в трубопроводе заданного диаметра, длины и профиля при перекачке Определенного количества данной жидкости. [c.59]

    Для определения степени отгона сырья на выходе из печи воспользуемся методом А. М. Трегубова, основанным нз использовании уравнения ОИ многокомпонентной смеси. Однако для решения задачи необходимо знать величину давления р на выхбде из печи. Это давление зависит от давления ро в колонне и потерь напора Д/> в трубопроводе, соединяющем печь с колонной. Значение Ар зависит от многих факторов (диаметра и длины трубл провода, количества и качества сырья и др.), поэтому на практике величина Д/ находится в широких пределах, доходящих Лаже до 3 кГ см к выше. Однако, изменяя сечение и число параллельных потоков в указанном трубопроводе, можно получить лкзбое желательное значение В данном примере принято Ар — ШО мм рт. ст. тогда > Щ 

[c.332]

    Расходомерные трубы устанавливаются на трубопроводах диаметром 50—500 мм и при значениях относительного сечения т — =0,05-г-0,6. Коэффициенты расхода пока определены для жидкостей. Для газов имеются только расчетные данные. Согласно определению французских норм расходомерные трубы бывают укороченные и длинные. В длинных расходомерных трубах диаметр выходного диффузора равен диаметру трубопровода, в укороченных— меньше его. Так как при качественном выполнении укороченная расходомерная труба создает потери давления незначительно большие, чем длинная (и только при малых числах т), то обычно отдается предпочтение укороченным трубам, которые проще в изготовлении и дешевле.[c.39]

    Определение потерь давления при больших перепадах давления. При работе установок газового пожаротушения могут создаваться значительные перепады давления между начальным и конечным участками трубопровода. В этом случае даже при постоянном диаметре трубопровода режим движения газового состава будет нестационарным. Так как давление газа уменьшается подлине трубопровода, уменьшается и плотность газа, следовательно возрастает его скорость по длине трубопровода. На рис. Vni-18 показан характер изменения давления по длине трубопровода углекислотной установки. [c.313]

    Для определения общего напора, необходимого для перемещения требуемого количества жидкости по трубопроводу определенного диаметра, к величине потери напора следует прибавить напор, соответствующий разности уровней в питающем и приемном резервуарах, а также учесть давление (или разрежение) в этих резервуарах избыточное давление в питающем резервуаре или разрежение в приемном сокращает необходимый напор, разрежение в питающем резервуаре или давление в приемном резервуаре увеличивают его. 

[c.59]

    Герметичность оборудования характеризуется количеством выходящих из аппарата жидкости, паров или газов в единицу времени (в час). Для определения- степени герметичности аппарат или трубопровод заполняют водой или инертным газом, поднимают в нем давление до рабочего и устанавливают наблюдение за падением давления в течение определенного времени (для новых аппаратов не менее 24 ч). Понятно, что изменение абсолютной величины давления и скорость изменения тем меньше, чем больше степень герметичности испытываемого аппарата. Результат испытания на герметичность считают удовлетворительным, если падение давления за 1 ч не превышает 0,1% при токсичных и 0,2% при пожаро-и взрывоопасных средах для вновь установленных аппаратов и 0,5%—при периодических испытаниях уже работающих аппаратов для межцеховых газопроводов с условным диаметром до 250 мм допустимой считается потеря давления от 0,1 до 0,2% в час, 

[c. 42]

    При проектировании аэротенков необходимо рассчитывать воздуховоды и подбирать компрессоры или воздуходувки в соответствии с расходом воздуха и необходимым давлением. Расчет воздуховодов состоит в подборе диаметров труб и определении потерь напора в них. Диаметр трубопроводов выбирают в соответствии с оптимальными скоростями движения воздуха, которые принимают в общем и распределительном воздуховодах 10—15 м/с, в воздуховодах небольшого диаметра, подающих воздух в лоток под фильтросы, — 4—5 м/с. [c.181]

    Как указывалось (раздел 10), преждевременное развитие кавитации в насосе может явиться следствием добавочных потерь энергии во всасывающей линии. В связи с этим на всасывающей линии следует применять возможно короткие трубопроводы определенных диаметров, избегать резких поворотов и особенно — расположения колен в различных плоскостях. Если конструкция входного патрубка насоса вызывает повышенное закручивание потока перед входом в рабочее колесо, то при неизменном давлении на входе кавитационные качества насоса ухудшаются и уменьшается максимальная подача. 

[c.138]

    Поэтому в случае необходимости перемещения через ответвления равных количеств воздуха следует уменьшать их поперечные сечения по мере приближения к вентилятору, причем тем в большей степени, чем большую роль играют изменения располагаемых перепадов давлений по сравнению с потерями давления в самих ответвлениях. При этом для правильного определения размеров этих сечений требуется проведение тщательного расчета сети. Необходимость изменять диаметры трубопроводов создает большие неудобства при эксплуатации, если в конструкции оборудования предусмотрены постоянные размеры, например, вытяжных каналов прядильных машин вискозного производства. Тогда для выравнивания отсоса от отдельных машин применяют искусственные сопротивления в ответвлениях сборных магистралей либо предусматривают это при проектировании трубопроводов. 

[c.46]

    Обычно при определении диаметра пневматического трубопровода исходят из задаваемых значений потерь давления в пределах 0,5—2,0%. Экспериментальные работы с пневматическим водоподъемником, проведенные автором в ЦНИЛВе в декабре 1957 г., показали, что в пневматическом трубопроводе длиной 73 ж и диаметром 1,5″ потери практически не заметны. Поэтому можно считать [c.16]

    Выбор диаметров трубопроводов при проектировании холодильных установок производят с учетом скорости агента, коэффициента местных сопротивлений, допускаемой потери давления на определенной длине трубопровода. [c.312]

    Скорость движения жидких и газообразных продуктов определяется расчетом и опытами и принимается для воды и маловязких жидких продуктов (спирт, ацетон, бензин, слабые растворы кислот и щелочей и пр.) — от 15 до 30 ж/сек для сжатого воздуха и насыщенного пара — от 20 до 40 м/сек для перегретого пара — от 30 до 60 м1сек для жидкостей с большой вязкостью (масла, суспензии и пр.) —от 0,5 до 1,5 м1сек. Гидравлическое сопротивление тем выше, чем больше скорость движения продукта. Внутренний диаметр трубопровода по заданной потере давления (напора) в трубопроводе может быть определен по упрощенной формуле [c.21]

    У с т о й ч и в 10 с т ь гибких э л е м е и т о в. Максимальное число волн гибкого элемента определяется его способностью при соответствующих геометрических параметрах и давлении среды противостоять потере устойчивости. Практика эксплуатации компенсаторов 1на трубопроводах показывает, что при определенном количестве волн (длине) гибкого элемента происходит потеря продольной устойчивости, в результате чего нарушается его работоспособность. Причиной потери устойчивости могут быть первоначальная кривизна гибкого элемента, отклонения от правильной осевой симметрии из-за различных диаметров волн и толщин гибкого элемента. Значительное смещение осей патрубков при монтаже компенсатора на трубопроводе является потенциальной причиной потери устойчивости компенсатора. Чем больше несо- [c.47]

    Иапытания по определению степени утечки воды из труб проводятся главным образом в сухих районах, где уровень грунтовых вод находится нилсе уровня заложения трубы. Один из приемлемых методов испытания сводится к заполнению трубы водой под давлением и фиксации потерь расхода в течение определенного промежутка времени, так как при этом коллектор и смотровые колодцы подвергаются естественному напору воды. Чрезмерные напоры могут вызвать разрушения в нижних секциях коллектора кроме того, испытание секций между смотровыми колодцами сопряжено с определенным риском. Максимальный используемый гидростатический иаиор обычно составляет 3 м. До начала измерения количества просачивающейся в грунт воды заполненный водой трубопровод выдерживают в течение 4 ч. За этот перпод как лматериал самой трубы, так и материал заполнения стыков насыщаются водой, а попавший в трубу воздух вытесняется. Нормы на максимально допустимую утечку колеблются от 10 до 45 л/сут на 1 км длины и 1 мм диаметра трубы, например, допустимой является утечка 25, т/сут на 1 км длины и на 1 мм диаметра трубы при напоре воды 3 м, тогда как в других случаях максимальной считается величина 20 л/сут на 1 км длины и на 1 мм диаметра плюс 10%-ное увеличение на каждые 0,6 м напора сверх первоначальных 0,6 м. [c.275]

    Расчет пиевмолииии включает в себя два основных компонента определение внутреннего диаметра трубопровода и определение потерь давления в трубопроводе Ар  [c.291]

    Метод Эндрюса — Ноулза — Итона — Силберберга — Брауна [25] основан на полуэмпирическом подходе к решению поставленной задачи. В ней использовано общее гидродинамическое уравнение, включающее в себя член, представляющий необратимые потери на трение. В окончательной формуле учтено уменьшение напора как за счет потерь энергии на трение, так и за счет изменения кинетической энергии смеси. В упрощенном варианте, допустимом при расчете трубопроводов высокого давления, отбрасьшают члены, зависящие от изменения скорости смеси. Результатом является формула типа Дарси — Вейсбаха. Для определения истинных скоростей движения компонентов смеси используют данные об истинном газосодержании, получаемые на основании зависимости Итона. Коэффициент гидравлического сопротивления находится из экспериментальной зависимости, полученной авторами по исследованиям, проведенным со смесями природного газа и различных жидких компонентов (вода, конденсат, нефть) на трубе диаметром 52 мм. Уравнение, описьшающее движение смеси, имеет след)оощий вид  [c.147]


Как правильно подобрать диаметр труб?

Дата публикации: 15.08.2018 15:27

При прооектировании системы поверхностного водоотвода необходимо обеспечить пропускную способность трубопроводов, достаточную для отведения как усреднённого, так и залпового объёма стоков. Подобного расчёта требуют также и параметры водоотводного оборудования, такие как площадь сечения каналов и диаметр отводов трапов. 

Формулу для расчета оптимального диаметра трубопровода получим из формулы для расхода:

Q=(π*d2/4)*v

где:

Q – расход перекачиваемой воды, м3
d – диаметр трубопровода, м
v – скорость потока, м/с

π — число пи = 3.1416…

Отсюда, расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода:

d=((4*Q)/(π*v))1/2

Таблица, приведённая ниже, содержит рассчитанные значения пропускной способности для расопространённых сечений трубопроводов:

 

Диаметр, мм Площадь внутр. сечения, мм2 Пропускная способность в литр/сек при скорости
Наружный Внутренний 0,5 м/с 0,8 м/с 1,2 м/с 2,0 м/с 2,5 м/с
63 50 1964 0,98 1,57 2,36 3,93 4,91
125 110 9506 4,75 7,61 11,41 19,01 23,77
160 150 17677 8,84 14,14 21,21 35,36 44,19
225 200 31426 15,71 25,14 37,71 62,85 78,56

 

Оценочная скорость потока воды в трубопроводе:

 

Скорость воды в трубе самотёком — 0,5 м/с. Эту скорость можно взять за основу при расчёте средней пропускной способности.

Скорость воды в трубе коллектора — 0,8 м/с. Эту скорость нужно использовать для расчёта пиковой пропускной способности.

Максимально возможная скорость воды в трубе — 2,5 м/с.

Расчет диаметра трубы для прокладки кабеля

Закладка кабеля в защитные пластиковые трубы производится, когда необходимо защитить кабель от воздействия блуждающих токов, агрессивных грунтов и от механических повреждений. Прокладка кабеля в ПНД (ПВХ) трубе часто практикуется при монтаже силовых линий.

В случае, если при прокладке кабеля пересекаются дороги, трубопроводы и прочие коммуникации, использование защитной пластиковой трубы является обязательным.

Наиболее распространенные виды труб, используемые для прокладки в них кабеля:

  • Бетонные

  • Железобетонные

  • Асбестоцементные

  • Керамические

  • Чугунные

  • Пластиковые (ПНД, ПВХ)

Наиболее практичными и распространенными являются электротехнические трубы ПНД, которые используются, как для телефонных кабелей, так и для силовых проводов и кабелей. Популярность данных трубы обуславливается невысокой ценой, удобством транспортировки (труба ПНД легкая) и монтажа, к тому же, трубы ПНД совершенно безвредны для окружающей среды и человека — не токсична и абсолютно взрывобезопасна.

И так, после того, как был определен тип трубы, который будет использоваться для прокладки кабеля, необходимо рассчитать внутренний диаметр ПНД трубы, подходящий для кабеля.

Как рассчитать условный диаметр электротехнической трубы ПНД для прокладки кабеля?

На практике используется 2 варианта расчета диаметра трубы. Назовем эти варианты нетривиально — простой и сложный:

  • Простой — не требует специальных расчетов и учета нюансов (тип кабеля, количество проводов в одной трубе, количество и величина поворотов, длина трассы и т. д.) прокладки кабеля. Данный способ, естественно, допускает некоторую погрешность в точном определении внутреннего диаметра трубы для прокладки кабеля.

  • Сложный — необходимы расчеты и определения группы и шифров сложности кабельной трассы, учет типа кабеля и т.д.

Простой способ расчета минимального диаметра трубы для прокладки кабелей и проводов

Расчет производится по формуле в зависимости от группы сложности прокладки (формула используется при прокладке одного кабеля в трубе):

  1. Группа I:

dвн ≥ 1,65*dкаб

Прямые участки 100 м.; участки 75 м. с одним поворотом 90° или двумя большими углами; участки 50 м. с двумя углами 90° или тремя большими углами; участки 40 м. с тремя углами 90° или тремя большими углами; участки 30 м. с четырьмя углами 90° или пятью большими углами;

  1. Группа II

dвн ≥ 1,4*dкаб

Прямые участки 75 м.; участки 50 м. с одним углом 90° или двумя большими углами; участки 30 м. с двумя углами 90° или тремя большими углами; участки 20 м. с четырьмя углами 90° или пятью большими углами;

  1. Группа III

dвн ≥ 1,25*dкаб

Прямые участки 50 м.; участки 30 м. с одним углом 90° или двумя большими углами; участки 20 м. с двумя углами 90° или тремя большими углами; участки 10 м. с четырьмя углами 90° или пятью большими углами.

где dвн — внутренний диаметр ПНД трубы, мм, dкаб — наружный диаметр кабеля, мм

На практике большинство проектировщиков используют усредненный коэффициент — 1,4, без учета группы сложности

Важно: торговые организации и производители электротехнической трубы ПНД указывают в своих каталогах и прайс-листах внешний диаметр трубы: 16, 20, 25, 32, 40 и т. д. Расчет внутреннего диаметра трубы очень прост:

dвн= dнар-(e*2),

где dвн – внутренний диаметр трубы, dнар – наружный диаметр трубы, e – толщина стенки трубы.

Пример. Труба техническая ПНД 110х8,1 мм

110-(8,1х2) = 93,8 мм

Для расчета внутреннего диаметра трубы ПНД при прокладке в ней нескольких кабелей с одинаковыми или разными диаметрами используются следующие формулы:

 

Кликните для увеличения

где dвн — минимальный внутренний диаметр трубы, dкаб — диаметр кабеля (или его максимальный поперечный размер), dкаб1, dкаб2 и n1, n2 — диаметры кабелей и их количество. Для плоского кабеля в формулу необходимо подставить его ширину деленную на 2.

Для более детального расчета, при котором учитываются все нюансы прокладки кабеля в трубе, Вы можете воспользоваться инструкцией по монтажу электропроводок в трубах.

3. Пример расчёта трубопровода. Выбор насоса.

Произвести расчет трубопровода для перекачивания G = 5000 кг/ч смеси бензола (70%) и толуола (30%) при температуре 30 0С из хранилища в трубчатый паровой подогреватель. Схема трубопровода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема трубопровода

3.1. Проектирование трубопровода

Трубопровод соединяет хранилище 1 с трубчатым паровым подогревателем 7. Так как насос установлен у хранилища, то трубопровод напорный. В трубопровод включено 5 участков общей длины 31 м, три запорных вентиля (2, 3, 4), центробежный насос 5, измерительная диафрагма 6. Трубопровод имеет три поворота на 900. Высота подъёма смеси 14 м.

3.2. Определение характеристик смеси

Поскольку в условии задачи не оговаривается изменение температуры, принимаем поток изотермическим, т.е. с сохранением температуры 30°С на всем протяжении. Состав смеси бензола и толуола позволяет определить плотность и вязкость смеси.

Плотность при 30 0С: бензола ρб = 868,5 кг/м3 и плотность толуола ρт = 856,5 кг/м3, тогда плотность смеси: ρсм = 0,7* ρб + 0,3* ρт = 0,7*868,5 + 0,3*856,5 = 864,9 кг/м3 [2, с.5…].

Вязкость при 30 0С: бензола μб = 5,6*10-4 Па*с и вязкость толуола μт = 5,22*10-4 Па*с, тогда вязкость смеси: lg μсм = 0,7*lg μб + 0,3*lg μт = 0,7*lg (5,6*10-4) + 0,3*lg (5,22*10-4) = — 3,261, а μсм = 5,48*10-4 Па*с [2, с.5 ].

3.3. Перевод массового расхода жидкости к объёмному

В расчетах используется объемный расход жидкости Vc, м3/с.

Перевод осуществляется по формуле:

Vc = G/(3600* ρсм) (19)

Vc = 5000/(3600*864,9) = 1,61*10-3 м3/с.

3.4. Определение ориентировочного диаметра трубопровода

По таблице [2, с.17] выбираем скорость движения в напорном трубопроводе w = 2 м/с.

Средний диаметр трубопровода можно определить по формуле:

dср = (4* Vc/π*w)0,5 (20)

dср = (4*1,61*10-3/3,14*2)0,5 = 0,032 м.

3.5. Выбор стандартного диаметра трубопровода

Промышленность выпускает гостированный сортамент труб, среди которых необходимо выбрать трубы с диаметром наиболее близким к расчетному (пункт 3.4.). Обозначаются трубы dн х δ, где dн – наружный диаметр трубы, мм; δ – толщина стенки трубы, мм. При этом внутренний диаметр трубы dвн = dн – 2* δ.

Гостированные размеры труб по ГОСТ 8732-78 составляют следующий ряд, мм: 14х2; 18х2; 25х2; 32х2,5; 38х2,5; 45х3; 57х3; 76х3,5; 89х4,5; 108х4,5; 133х4; 159х4,5; 219х6; 272х7; 325х8; 377х10; 426х11; 465х13.

Согласно пункта 3.4. внутренний размер трубы 32 мм, тогда наружный размер dн = 32 + 2*2,5 = 37 мм. Наиболее близкая по размерам труба 38х2,5 мм. Гостированный внутренний диаметр 33 мм, поэтому эквивалентный диаметр примем dэ = 0,033 м.

3.6. Уточнение скорости движения жидкости

Выразим из уравнения (20) скорость движения жидкости:

w = 4* Vc/(π* dэ2) = 4*1,61*10-3/(3,14*(0,033)2) = 1,883 м/с.

3.7. Определение режима движения жидкости

Режим движения жидкости определим по уравнению Рейнольдса (формула (3)):

Re = W* dэ * ρсмсм = 1,883*0,033*864,9/5,48*10-4 = 98073.

Режим движения развитый турбулентный.

3.8. Определение коэффициента гидравлического сопротивления

Примем среднее значение шероховатости l = 0,2 мм, тогда относительная шероховатость составит ε = l/ dэ = 0,2/33 = 6,06*10-3.

Проверим условие Re ≥ 220*ε -1,125.

220*(6,06*10-3)-1,125 = 68729, т.е. меньше Re = 98073. Область движения автомодельная и коэффициент гидравлического сопротивления находится по формуле (14):

1/ λ0,5 = 2*lg(3,7/ε) = 2*lg(3,7/6,06*10-3) = -6,429. Откуда λ = 0,0242.

3.9. Нахождение коэффициентов местных сопротивлений

Согласно пункта 3.2. и с учетом того, что [2, с.520] коэффициенты местных сопротивлений следующие:

— вход в трубу ξтр = 0,5;

— вентиль нормальный ξвен = 4,7;

— колено 90 0 ξкол = 1,1;

— выход из трубы ξвтр = 1;

— измерительная диафрагма (при m = (dэ/D)2 = 0,3, то ξд = 18,2)

∑ ξмс = ξтр + 3* ξвен + 3* ξкол + ξд + ξвтр = 0,5 + 3*4,7 + 3*1,1 + 18,2 + 1 = 37,1.

Геометрическая высота подъема смеси 14 м.

3.10. Определение полной потери напора в трубопроводе

Сумма всех длин участков трубопровода 31 м, Р1 = Р2. Тогда полное гидравлическое сопротивление сети по формуле (18):

ΔРсети = (1 + λ * I/ dэ + ∑ ξмс)* ρ*W2 /2 + ρ*g*hгеом + (Р2 – Р1) = (1 + 0,0242*31/0,033 + 37,1)*864,9*1,8832/2 + 864,9*9,81*14 = 168327,4 Па.

Из соотношения ΔРсети = ρ*g*h определим hсети = ΔРсети/ (ρ*g) = 168327,4/(864,9*9,81) = 19,84 м.

3.11. Построение характеристики трубопроводной сети

Будем считать, что характеристика сети представляет собой правильную параболу, выходящую из точки с координатами Vc = 0; h на которой известна точка с координатами Vc = 5,78 м3/ч и hсети = 19,84 м. Найдем коэффициент параболы.

Общее уравнение параболы у = а*х2 + b. Подставив значения имеем 19,84 = а*5,782 + 14. Тогда а = 0,1748.

Возьмем несколько значений объемной производительности и определим напор hсети.

Данные сведем в таблицу.

Таблица – Зависимость напора сети от производительности насоса

Производительность, м3

Напор сети, м

1

14,17

2

14,70

3

15,57

4

16,80

5

18,37

5,78

19,84

6

20,29

7

22,57

8

25,19

9

28,16

10

31,48

По полученным точкам строим характеристику сети (линия 1 на рисунке 2).

Рисунок 2 – Совмещение характеристик сети и насоса:

1 – характеристика сети; 2 – характеристика насоса; 3 — расчетная точка; 4 – рабочая точка.

Способ определения диаметра трубопровода

 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть преимущественно использовано при транспорте нефти с высоким газовым фактором для получения устойчивой эмульсионной структуры в трубопроводе типа «жидкость в газе». Технический результат изобретения состоит в снижении энергозатрат, предотвращении разрушения труб, образовании пробок и гидравлических ударов. Это достигается тем, что по критерию Вебера, равному или большему 11,5, определяют скорость движения газовой фазы с учетом ее плотности, диаметра капель и поверхностного натяжения на границе раздела фаз и по найденной скорости определяют необходимый диаметр трубопровода из выражения где Q’ — объемный расход жидкости, Q» — объемный расход газа, приведенный к Tср и Рср, при этом найденное значение диаметра трубопровода при выборе его из таблиц ГОСТ округляют в меньшую сторону. 1 табл.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть преимущественно использовано при транспорте нефтей с высоким газовым фактором для получения устойчивой эмульсионной структуры в трубопроводе типа «жидкость в газе».

Известен метод определения диаметра трубопровода (см. Зимин А.А. Гидравлические расчеты нефтепродуктопроводов и насосных станций. Справочник Гостоптехиздат, Москва, 1962) по формуле где — коэффициент Дарси; l — длина трубопровода; h — потери напора; V — скорость жидкости; g — ускорение силы тяжести. Недостаток — известная формула определения диаметра трубопровода не приемлема для расчета в системах сбора при добыче нефтей с высоким газовым фактором. Кроме того, применение этой формулы вносит много ошибок, так как при определении диаметра не учитывает таких параметров, как плотность газовой фазы, скорость газовой фазы и поверхностное натяжение на границе раздела фаз «газ-жидкость». В области расходного газосодержания больше 0,95 поток сам подготавливает однородную структуру «жидкость в газе». Задача сводится к необходимости «помочь» ему в ее создании, обеспечить ее стабильность путем ликвидации волнового течения и тем самым расширить границы ее существования. «Помощь» заключается в создании такого режима, когда с учетом свойств перекачиваемых сред образование структуры, ее устойчивость проистекает за счет разумного использования кинетической энергии потока газовой фазы, ее скоростного напора. Устойчивость такой структуры, а также ее образование определяется значением критерия Вебера
Исходя из выше приведенной формулы при получении и сохранении определенной крупности капель жидкой фазы радиусом rк в объеме газа на значении параметра We оказывает влияние плотность газовой фазы , межфазное натяжение на границе газ-жидкость и скорость потока газа U». Цель изобретения — повышение эффективности способа путем снижения энергозатрат, предотвращения разрушения труб, образования пробок и гидравлических ударов. Поставленная цель достигается тем, что критерию Вебера, равном или большем 11,5, определяют скорость движения газовой фазы с учетом ее плотности, диаметра капель и поверхностного натяжения на границе раздела фаз и по найденной скорости определяют необходимый диаметр трубопровода из выражения

где Q’ — объемный расход жидкости;
Q» — объемный расход газа, приведенный к Tср и Pср при этом найденное значение диаметра трубопровода при выборе его из таблиц ГОСТ округляют в меньшую сторону. Сущность способа заключается в следующем. При обустройстве систем сбора важным фактором является определение необходимого диаметра трубопровода. Для определения последнего служит численное значение критерия Вебера, так называемого его критического значения, при котором наблюдается процесс устойчивого распыла жидкой фазы. Необходимо сказать также о крупности капель в потоке с газом. Это связано с тем, что в расчетные зависимости, например, по определению значения скорости потока наряду с другими параметрами входит размер капли, ее диаметр. Значение последнего большую роль играет в процессе отделения распыленной жидкой фазы из газового потока в конечном пункте сбора. В этой связи необходимо создавать такие скорости, когда размер капель имел бы вполне определенный размер. Экспериментально установлено, что дробление капли начинается при значении We = 10. Анализ экспериментального материала показал, что несмотря на то, что в одном случае значение критерия Вебера равнялось 11,5, а в другом 10 в интервале изменения скорости от 20 до 25 м/с размер капель отличается незначительно и представляет физически ощутимый размер. В этой связи при определении значения скорости газовой фазы, по которой затем находят диаметр трубопровода, значение критерия Вебера подставляется равным 10, а размер капли
dк = 0,33 10-3 м. Последовательность подхода к получению необходимого значения числа Вебера и определению диаметра трубопровода на конкретном примере рассмотрим по данным, приведенным в таблице. По трубопроводу с внутренним диаметром d = 0,090 м, длиной l = 1455 м подается до ГУ (групповая установка) 284 м3/сут нефти и приведенного к среднему давлению 9800 м3/сут газа. На это затрачивается в виде перепада давления P= 1,32 МПа. Плотность газа = 9,87 кг/м3, значение скорости газовой фазы U» = 18,19 м/с. При принятии крупности капель распыленной нефти dк = 0,3 10-3 м межфазное натяжение на границе «нефть-газ» = 2610-3 н/м, значение критерия Вебера определяем по формуле

Полученное значение Вебера меньше 10. Движение газонефтяной смеси проистекает при полукольцевой структурной форме. Часть нефти распылена и переносится в поток газа. Другая, основная часть движется сплошным слоем по нижней образующей трубы с наличием волн на границе раздела «газ-жидкость». Путем изменения значений и U» пытаемся получить значение числа Вебера больше 10. Пусть его значение будет равно 11,5. Значение увеличим за счет создания подпора в конце трубопровода, а U» — за счет уменьшения диаметра трубопровода. Увеличим давление в конце трубопровода с 0,34 МПа до 0,84 МПа. При этом Pср = 1,25 МПа и
Определяем скорость газовой фазы.
Диаметр трубопровода определим из следующего выражения

Из приведенного примера следует, что вместе с уменьшением перепада давления на 0,82 МПа наблюдается снижение расхода металла второго по отношению к первому исходному варианту в 1,18 раз. При определении расхода металла толщины стенок труб первого и второго вариантов принимались одинаковыми и равными 8 10-3 м. Использование предполагаемого изобретения при поддержании режима (We = 11,5) позволит, во-первых, снизить энергозатраты в 1,5 раза, а во-вторых, предотвратить разрушение труб по нижней образующей, что в свою очередь даст возможность снизить расход дорогостоящих ингибиторов коррозии.


Формула изобретения

Способ определения диаметра трубопровода, включающий использование отношения объема перекачиваемой жидкости к ее скорости в трубопроводе, отличающийся тем, что по критерию Вебера, равному или большему 11,5, определяют скорость движения газовой фазы с учетом ее плотности, диаметра капель и поверхностного натяжения на границе раздела фаз и по найденной скорости определяют необходимый диаметр трубопровода из выражения

где Q — объемный расход жидкости;
Q» — объемный расход газа, приведенный к Тср и Рср;
U« — скорость движения газовой фазы;
Тср — средняя температура смеси;
Рср — среднее давление по длине трубопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Расход воды в системе водоснабжения связан с сечением трубы и скоростью движения следующей зависимостью:

  • где V — скорость движения воды в трубе, м/с;

  • d — внутренний диаметр трубы, м.

Отсюда

Очевидно, что для определения диаметра трубы кроме расчетного расхода необходимо знать (или задавать) скорость движения воды V.

Практически не представляется возможным установить какие-либо обоснованные пределы колебания расчетной скорости движения воды в трубах, исходя из чисто технических соображений [1]. Между тем, легко видеть, что изменение скорости (при заданном расчетном расходе) существенно влияет на экономические показатели системы водоснабжения. Из приведенной выше формулы видно, что с увеличением скорости диаметр водопровода уменьшается, что обуславливает снижение его строительной стоимости. В свою очередь увеличение скорости влечет за собой увеличение потерь напора в водопроводной сети. Потери напора при движении воды по трубам пропорциональны их длине и зависят от диаметра труб, расхода воды (скорости течения), характера и степени шероховатости стенок труб (то есть от материала труб) и от области гидравлического режима их работы. Основной формулой инженерной гидравлики, связывающей все указанные характеристики, является формула Дарси-Вейсбаха:

  • где — линейные потери напора, м;

  • — коэффициент гидравлического сопротивления;

  • l и d — длина и диаметр трубы, м;

  • V — скорость движения воды, м/с;

  • g — ускорение свободного падения, м/с2.

Режим движения жидкости определяется числом Рейнольдса

  • Re — безразмерное число Рейнольдса;

  • V — характерный параметр, скорость движения воды в трубе, м/с;

  • d — характерный параметр, внутренний диаметр трубопровода, м;

  • — кинематический коэффициент вязкости воды при температуре воды 10 ºС.

Смена режимов движения происходит при критических числах Рейнольдса .

Критерием режима движения служат следующие неравенства:

Ламинарный режим

При , коэффициент гидравлического сопротивления можно определить по формуле Колбрука-Уайта

Область перемежающейся турбулентности

Коэффициент гидравлического сопротивления можно определить по формуле

видео-инструкция как рассчитать своими руками, особенности трубопроводов, цена, фото

Как выполняется расчет диаметров трубопроводов отопления при известной мощности котла? Как подсчитать минимальный диаметр для отдельного участка контура? В этой статье нам предстоит познакомиться с формулами, используемыми при вычислениях, и сопроводить знакомство примерами расчетов.

Мы научимся вычислять внутренний диаметр трубы. Стоит помнить, что обычно они маркируются внешним.

Зачем это нужно

А в самом деле – для чего необходим расчет диаметров труб отопления? Почему просто-напросто не взять трубы заведомо избыточного размера? Ведь тем самым мы обезопасим себя от чрезмерно медленной циркуляции в контуре.

Увы, у такого подхода есть несколько серьезных недостатков.

  • Материалоемкость и, соответственно, цена погонного метра растет пропорционально квадрату диаметра. Расходы будут далеко не копеечными.

Заметьте: для сохранения того же рабочего давления при увеличении диаметра трубы приходится увеличивать толщину стенок, что дополнительно увеличивает материалоемкость.

  • Что не менее важно, увеличившийся диаметр трубопровода означает увеличение объем теплоносителя и, соответственно, выросшую тепловую инерционность системы. Она будет дольше прогреваться и дольше остывать, что не всегда желательно.
  • Наконец, при открытой прокладке толстых труб отопления они не очень-то украсят помещение, а при скрытой – увеличат глубину штроб в стенах или толщину стяжки на полу.

Спрятать в штробы толстые трубы заметно сложнее.

Формулы

Поскольку мы с вами, уважаемый читатель, не посягаем на получение диплома инженера-теплотехника, не станем лезть в дебри.

Упрощенный расчет диаметра трубопровода отопления выполняется по формуле D=354*(0,86*Q/Dt)/v, в которой:

  • D – искомое значение диаметра в сантиметрах.
  • Q – тепловая нагрузка на соответствующий участок контура.
  • Dt – дельта температур между подающим и обратным трубопроводами. В типичной автономной системе она равна примерно 20 градусам.
  • v – скорость потока теплоносителя в трубах.

Похоже, для продолжения нам не хватает кое-каких данных.

Чтобы выполнить расчет диаметра труб для отопления, нам нужно:

  1. Выяснить, с какой максимальной скоростью может двигаться теплоноситель.
  2. Научиться рассчитывать тепловую мощность всей системы и ее отдельных участков.

Скорость теплоносителя

Она должна соответствовать паре граничных условий.

С одной стороны, теплоноситель должен оборачиваться в контуре примерно три раза за час. В противном случае заветная дельта температур заметно увеличится, сделав нагрев радиаторов неравномерным. Кроме того, в сильные холода мы получим вполне реальную возможность разморозки наиболее холодных участков контура.

Медленная циркуляция привела к разморозке радиатора.

С другой стороны, избыточно большая скорость породит гидравлические шумы. Засыпать под гул воды в трубах – удовольствие, скажем так, на любителя.

Допустимым считается диапазон скоростей потока от 0,6 до 1,5 метров в секунду; при этом в расчетах обычно используется максимально допустимое значение – 1,5 м/с.

Тепловая мощность

Вот схема ее расчета для нормированного теплового сопротивления стен (для центра страны – 3,2 м2*С/Вт).

  • Для частного дома за базовую мощность берутся 60 ватт на кубометр помещения.
  • К ним добавляется 100 ватт на каждое окно и 200 – на каждую дверь.
  • Результат умножается на региональный коэффициент, зависящий от климатической зоны:
Средняя температура января Коэффициент
-40 2,0
-25 1,6
-15 1,4
-5 1
0 0,8

Средняя температура января на карте страны.

Так, помещение объемом 300 м2 с тремя окнами и дверью в Краснодаре (средняя температура января – +0,6С) потребует (300*60+(3*100+200))*0,8=14800 ватт тепла.

Для зданий, тепловое сопротивление стен которых значительно отличается от нормированного, используется еще одна упрощенная схема: Q=V*Dt*K/860, где:

  • Q – потребность в тепловой мощности в киловаттах.
  • V – объем отапливаемого помещения в кубометрах.
  • Dt – разница температур между помещением и улицей в пик холодов.

Полезно: температуру в помещении лучше брать соответствующей санитарным нормам, уличную – среднему минимуму за последние несколько лет.

  • К – коэффициент утепления здания. Откуда брать его значения? Инструкция отыщется в очередной таблице.
Коэффициент утепления Описание ограждающих конструкций
0,6 – 0,9 Пенопластовая или минераловатная шуба, утепленная кровля, энергосберегающие тройные стеклопакеты
1,-1,9 Кладка в полтора кирпича, однокамерные стеклопакеты
2 – 2,9 Кладка в кирпич, окна в деревянных рамах без утепления
3-4 Кладка в полкирпича, остекление в одну нитку

Откуда брать нагрузку для отдельного участка контура? Она рассчитывается по объему помещения, которое отапливается этим участком, одним из приведенных выше способов.

Пример расчета

Итак, в теории мы знаем, как рассчитать диаметр трубы отопления.

Давайте подтвердим теоретические знания практикой и своими руками выполним расчет для следующих условий:

  • Нам необходимо вычислить диаметр розлива в частном доме площадью 100 квадратных метров.
  • Высота потолка в доме – 2,8 метра.
  • Стены представляют собой кадку газобетонными блоками марки D600 толщиной 40 см с наружной пенопластовой шубой толщиной 150 мм.

Пенопластовая шуба сведет потери тепла к минимуму.

  • Дом расположен в Комсомольске-на-Амуре Хабаровского края (средний минимум температуры января – -30,8 С). Внутреннюю температуру примем равной +20 С.

Вначале вычислим потребность в тепловой мощности.

Утепление явно обеспечит тепловое сопротивление лучше нормированного, что заставит нас обратиться к второй из приведенных схем расчета.

  1. Внутренний объем дома равен 100*2,8=280 м3.
  2. Дельта температур между улицей и домом в худшем для нас случае будет равна 50 градусам.
  3. Коэффициент утепления примем равным 0,7.
  4. Расчетная мощность бытового отопительного котла должна быть не менее 280*50*0,7/860=11,4 КВт.