A folyékony szállítócsövek a különféle felhasználású eszközök és berendezések szerves részét képezik. A csövek kiválasztása és a csövek konfigurációja a csövek és szerelvények árától függ. A közegen keresztül történő szivattyúzás végső árát nagyrészt a csövek méretei (átmérője és hossza) határozzák meg. E méretek kiszámításához speciális képleteket alkalmaznak, amelyek típusa a cső végső rendeltetési helyétől függ.

csövek

A cső fémből, fából vagy más anyagból készült üreges henger, amelyet folyékony, gáznemű vagy száraz közeg szállítására használnak. A szállított közeg lehet víz, földgáz, gőz, olajszármazékok stb. A csöveket univerzálisan használják, mind ipari, mind háztartási méretekben.

A csövek gyártásához széles anyagválasztékot használnak: acél, öntöttvas, réz, cement és műanyagok, különösen ABS, PVC, PVC-klorid, PB, polietilén stb.

A cső fő méretei: átmérője (külső, belső stb.) És falának vastagsága, amelyeket milliméterben vagy hüvelykben mérnek. Hasonlóképpen, az úgynevezett névleges átmérőt használják, amely megfelel a cső belső átmérőjének névleges értékének, amelyet szintén milliméterben (Dn jelöléssel) vagy hüvelykben (DN jelöléssel) mérnek. A névleges átmérők szabványosítottak és képviselik a csövek és szerelvények legfontosabb választási kritériumait.

Az alábbiakban lásd a névleges átmérőértékek mm-ben és hüvelykben való megfelelését:

Ду, mm DN, hüvelyk Ду, mm DN, hüvelyk
tizenöt ½ 400 16.
húsz ¾ 450 18.
25 1 500 húsz
40 1½ 600 24.
ötven két 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

A kerek keresztmetszetű csöveket több okból is jobban használják, mint más geometriai keresztmetszetű csöveket:

  • A kört a kerület és a felület közötti minimális kapcsolat jellemzi. A cső esetében ez azt jelenti, hogy a különböző alakú csövek kapacitása esetén a kerek csövek előállításához kevesebb anyagra van szükség, mint egy másik alakú csövekre. Hasonlóképpen ez lehetővé teszi a szigetelés és a védőbevonás költségeinek minimalizálását;
  • A kerek keresztmetszet a hidrodinamikai szempontból a legelőnyösebb a folyékony vagy gáznemű közeg szállításához. Hasonlóképpen, a cső belső felületének a hosszához viszonyított minimalizálásának köszönhetően a szállított közeg és a cső közötti súrlódás minimálisra csökken.
  • A kerek forma a legellenállóbb a belső és külső nyomásnak;
  • A kerek csövek gyártása meglehetősen egyszerű.

A csövek átmérője és konfigurációja jelentősen eltér a használatuktól és az alkalmazási körtől függően. Így például a víz vagy az olajszármazékok szállítására szolgáló törzscsövek átmérője alig lehet 50 centiméter, konfigurációjuk meglehetősen egyszerű, a fűtőtekercsek viszont csökkentett átmérőjűek és többszörös fordulattal bonyolultabbak.

Egyetlen iparág sem képes csövek nélkül. A cső kiszámítása magában foglalja a csövekhez szükséges anyagok kiválasztását, a specifikációk kidolgozását a csövek vastagságára és méretére, a cső nyomvonalára vonatkozó összes adattal együtt. Az alapanyag, a félkész termék és/vagy a végtermék a gyártás különböző szakaszain megy keresztül, különböző eszközök és létesítmények között mozogva, amelyeket csövek és szelepek kötnek össze egymással. A megfelelő számítások, a csövek kiválasztása és összeszerelése elengedhetetlen a folyamat megbízhatóságának, a közeg szivattyúzásának biztonságának, valamint a rendszer tömítettségének és a szivattyúzott anyag légkörbe történő szivárgásának megakadályozása érdekében.

Nincs sem képlet, sem univerzális szabály, amely bármely alkalmazás vagy feldolgozott közeg csövének kiválasztására szolgál. A csövek használatát az egyes területeken számos olyan tényező szabja meg, amelyeket figyelembe kell venni, mivel ezek jelentősen befolyásolják a csövekkel szemben támasztott követelményeket. Így például az iszap szivattyúzása esetén egy nagy cső drágábbá teszi a létesítményeket és akadályozza azok normális működését.

A csövek kiválasztása általában az anyag- és üzemeltetési költségek optimalizálásával történik. Minél nagyobb a cső átmérője, vagyis minél nagyobbak a kezdeti beruházások, annál alacsonyabb a nyomásesés és az üzemeltetési költségek. A cső méreteinek csökkentésével csökkentjük a csövekbe és a csőszerelvényekbe történő kezdeti beruházásokat. A növekvő sebességgel azonban látni fogjuk a veszteségek növekedését, és arra kényszerülünk, hogy további energiákat költsünk a közeg pumpálására. A különböző alkalmazási területekre beállított sebességszabályok az optimális számítási feltételeken alapulnak. A csövek méreteit ezen szabványok alapján számítják ki, figyelembe véve azok alkalmazási körét.

Cső kialakítása

A csővezeték-tervezési tanfolyamon a következő fő tervezési paramétereket veszik figyelembe:

  • a szükséges áramlás;
  • a csővezeték be- és kilépési pontjai;
  • a közeg összetétele, beleértve annak viszkozitását és fajsúlyát;
  • a csővezeték nyomvonalának domborzati viszonyai;
  • a legnagyobb üzemi nyomás;
  • hidraulikus számítások;
  • a cső átmérője, a falak vastagsága, a falak anyagának folyási pontja annak feszültsége során;
  • szivattyútelepek, a köztük lévő távolság és az elfogyasztott energia.

Csővezeték megbízhatósága

A csövek megbízhatóságának biztosítása érdekében be kell tartani a vonatkozó tervezési előírásokat. Hasonlóképpen, a cső hosszú élettartamának, tömítettségének és megbízhatóságának garantálásának egyik kulcsfontosságú tényezője a személyzet képzése. A csővezeték működésének folyamatos vagy szünetmentes vezérléséhez vezérlő, leltározási, irányítási, szabályozási és automatizálási rendszereket, valamint személyi és biztonsági berendezéseket használnak.

A cső további bevonata

A legtöbb cső külső részét a környezeti korróziónak ellenálló bevonat borítja. Korrozív közeg szivattyúzása esetén a belső rész is védőbevonattal fedhető le. Az összes veszélyes folyadék szállítására szánt új cső üzembe helyezése előtt ellenőrizni kell, hogy nincsenek-e rajta hibák és szivárgások.

A csővezeték áramlásának kiszámítására vonatkozó főbb rendelkezések

A közeg áramlása a csövön keresztül és az akadályok kontúrozása folyadékonként jelentősen eltérhet. Az egyik legfontosabb mutató ebben a tekintetben a közeg viszkozitása, amelyet a viszkozitási együtthatónak nevezett paraméter jellemez. 1880-ban Osborne Reynolds ír mérnök és fizikus kísérletsorozatot hajtott végre, és olyan nem dimenziós értéket talált, amely a viszkózus folyadékáramlás jellegét jellemezte, az úgynevezett Reynolds-számot vagy Re.

hol:
ρ - a folyadék sűrűsége;
v - az áramlási sebesség;
L - az áramlási elem jellegzetes hossza;
μ - a dinamikus viszkozitási együttható.

A Reynolds-szám jellemzi az inerciális erők és a viszkózus súrlódási erők kapcsolatát a folyadékáramban. E kritérium változása tükrözi ezen erők viszonyának változását, ami viszont befolyásolja a folyadékáramlás jellegét. Ennek eredményeként általában három áramlástípust különböztetnek meg, a Reynolds-számtól függően. A Re 4000-nél egy stabil rendszer jön létre, amelyet az áramlás sebességének és irányának véletlenszerű változásai jellemeznek az egyes izolált pontokban. Ennek eredményeként a teljes áramlási térfogat sebessége egyenlővé válik. Ezt a rendszert turbulens rezsimnek hívják. A Reynolds-szám függ a szivattyú által generált nyomástól, az üzemi hőmérséklet alatti áramlás viszkozitásától, valamint a cső méreteitől és szakaszától, amelyen keresztül az áramlás áthalad.

A Reynolds-szám a viszkózus folyadékáramlás hasonlósági kritériuma. Lehetővé teszi, hogy egy valós folyamatot kisebb léptékben modellezzen, ami kényelmes a tanulmányokhoz. Nagyon fontos, mivel néha nagyon bonyolult vagy teljesen lehetetlen tanulmányozni a folyadékáramlás jellegét a valós készülékekben, nagy méretük miatt.

Csőszámítások. Csőátmérő számítások

Ha a csőből hiányzik a hőszigetelés, amely lehetővé teszi a hőcserét a szállított közeg és a környezet között, akkor az áramlási karakter akkor is megváltozhat, ha a sebesség (áramlás) állandó. Lehetséges, ha a szivattyúzott közeg hőmérséklete a beömlőnyílásnál meglehetősen magas, és turbulens üzemmódban áramlik. A cső mentén a közeg hőmérséklete csökken a környezeti hőveszteségek következtében, ami lamináris vagy átmenetkor az áramlási rendszer változását eredményezheti. A hőmérsékletet, amely alatt a rendszerváltás bekövetkezik, kritikus hőmérsékletnek nevezzük. A folyadék viszkozitása közvetlenül függ a hőmérséklettől, ezért az ilyen esetekben a kritikus viszkozitás paramétert használják, amely megfelel az áramlási mód változásának pontjának, amikor a kritikus Reynolds-szám eléri.

hol:
νcr - a kritikus kinematikai viszkozitás;
Recr - a Reynolds-szám kritikus értéke;
D - a cső átmérője;
v - az áramlási sebesség;
Q - az áramlási sebesség.

Egy másik fontos tényező a csőfalak és a mozgó áramlás közötti súrlódás. A súrlódási együttható nagymértékben függ a cső falainak érdességétől. A súrlódási együttható, a Reynolds-szám és az érdesség közötti kapcsolatot a Moody-diagram állapítja meg, amely lehetővé teszi a felsorolt ​​paraméterek mindegyikének meghatározását a másik két alapján.

Hasonlóképpen, a Colebrook - White egyenletet használják a turbulens áramlás súrlódási együtthatójának kiszámításához. Ez a képlet lehetővé teszi diagramok készítését a súrlódási együttható meghatározásához.

(√ λ) -1 = -2 log (2,51/(Re √ λ) + k/(3,71 d))

hol:
k - a cső érdességi együtthatója;
λ - a súrlódási együttható.

Vannak más képletek is, amelyek lehetővé teszik a súrlódási veszteségek hozzávetőleges kiszámítását, amikor egy folyadék nyomás alatt folyik át a csöveken. Az egyik legelterjedtebb ilyen típusú egyenlet a Darcy-Weisbach-egyenlet. Empirikus adatokon alapul, és elsősorban a rendszer modellezési tanfolyamon használják. A súrlódási veszteségek a folyadék sebességének és a cső előrehaladásának ellenállásának függvényei, amelyet a cső falainak érdességi értéke fejez ki.

hol:
ΔH - a nyomásveszteség;
λ - a súrlódási együttható;
L - a csőszakasz hossza;
d - a cső átmérője;
v - az áramlási sebesség;
g - a gravitáció gyorsulása.

A víz súrlódási nyomásveszteségét a Hazen-Williams képlet szerint számítják ki.

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

hol:
ΔH - a nyomásveszteség;
L - a csőszakasz hossza;
С - a Hazen-Williams érdességi együttható;
Q - az áramlási sebesség;
D - a cső átmérője.

Nyomás

A csővezeték üzemi nyomása a maximális túlnyomás, amely garantálja a csővezeték működését az adott rezsimben. Általában a csővezeték méretével és a szivattyútelepek számával kapcsolatos döntés a csövek üzemi nyomásától, a szivattyú teljesítményétől és az áramlási sebességtől függ. A csővezeték maximális és minimális nyomása, valamint a szivattyúzott közeg tulajdonságai határozzák meg a szivattyútelepek közötti távolságot és a szükséges teljesítményt.

A névleges PN nyomás egy névleges érték, amely megfelel a szivattyúzott közeg maximális nyomásának 20 ° C hőmérsékleten, amely lehetővé teszi a cső hosszirányú működését az adott méretek mellett.

A hőmérséklet növekedésével csökken a cső kapacitása és a megengedett túlnyomás. A pe, zul értéke a csőrendszeren belüli maximális nyomást (túlnyomást) mutatja megemelkedett üzemi hőmérséklet esetén.