Хидравлично изчисление на тръбата. Изчисляване на прости и сложни тръбопроводи. Основи за изчисляване на потока в тръбопровод

Движението на течността в тръбопровода се определя от разликата между две глави: главата преди влизане в тръбопровода и главата на изхода от него. Въпреки това, ако равнината за сравнение е подравнена със свободната повърхност на течността в пиезометър, свързан към изходната секция, тогава специфичната потенциална енергия на изходната секция по отношение на референтната равнина ще бъде равна на нула. В повечето практически задачи кинетичната енергия в изходния участък е или много малка, или не представлява интерес за изчислението. По този начин основната величина, която определя движението на течността в тръбопровода, е главата в началната секция спрямо нивото на течността в пиезометъра, свързан към изходната секция. Това налягане се нарича дизайнерска главатръбопровод.

Големината на проектната глава може да се оцени по следния начин. Като цяло разликата между енергиите на входното и изходното напречно сечение

Обикновено течността влиза в тръбопровода от резервоар или резервоар с толкова голям размер, че скоростта пред входа може да се счита за незначителна. Кинетичната енергия на изхода, както вече беше отбелязано, също може да бъде пренебрегната. Освен това, ако и двете секции са в комуникация с атмосферата (както обикновено се случва), тогава ... Тогава

тоест в този прост случай проектната глава е разликата между геометричните височини на центровете на тежестта на входните и изходящите секции на тръбопровода.

Нека първо разгледаме схемата за изчисление простотръбопровод, тоест тръбопровод, който няма разклонения. Такъв тръбопровод може да доставя вода от един резервоар под налягане в друг или от канал (резервоар) до точка, където водата от водоснабдителната система се влива директно в атмосферата.

Дължина на тръбата ли диаметър дможе да бъде хоризонтален или наклонен, скоростта на потока протича през него В(фиг. 6.1).

Нека съставим уравнението на Бернули за две секции: едната от тях 1 –1 съвпада със свободната повърхност на водата в резервоара, другата 2 –2 преминава през изхода на тръбопровода. Начертайте равнината на сравнение 0–0 през центъра на изходната част на тръбата. Уравнението на Бернули може да се запише като

.

Сравнителната равнина е изтеглена през центъра на изходната секция, т.е z 1 = Х, z 2 = 0. Налягането в двете секции е равно на атмосферното налягане: ... Следователно нивото на течността в резервоара остава постоянно.

За дълги тръбопроводи кинетичната енергия на флуида в изходния участък винаги е много малка в сравнение със стойността на загубите; тя може да бъде пренебрегната точно както пренебрегваме локалните загуби. Като се вземе предвид всичко това, от уравнението на Бернули получаваме

.

(6.1)

Това съотношение означава, че практически цялата налична глава се изразходва за преодоляване на съпротивлението на триене по дължината на тръбопровода. За да разберете необходимото количество глава, трябва да изчислите загубата на енергия по дължината на тръбопровода. Изчисляването на дългите тръбопроводи се основава на тази позиция.

Загубите, разпределени по дължината на тръбопровода, могат да бъдат изчислени по формулата (5.2) - формулата на Weisbach-Darcy:

.

Скоростта на движение на флуида през тръбопровода с напълно развит турбулентен режим на потока, тоест в случай на квадратично съпротивление, се определя по формула (4.7) - формулата на Шези:

Тогава скоростта на потока на течността ще се определи като

Комплексът изразява количеството флуиден поток, който разглежданата тръба може да премине при хидравличен наклон, равен на единица. Тази стойност се нарича потоков модултръби. Запомняйки израза за хидравличен наклон ипри постоянен поток

и използвайки обозначението на модула за дебита, можем да получим формула, свързваща загубите на енергия и дебита на течността:

.

(6.2)

Модулът на потока на тръбата е свързан с нейния диаметър и степента на грапавост. Използване на формулата на Манинг (4.9) за коефициента ° С, и като вземем предвид стойността на хидравличния радиус за кръгли тръби, можем да напишем

.

За тръби със стандартни диаметри (асортименти), произведени от индустрията, стойностите на модула на потока Кизчислени и обобщени в хидравлични справочници.

По този начин основните формули за трите вида проблеми, възникващи при изчисленията на прост тръбопровод, могат да бъдат получени от формула (6.2), като се вземе предвид формула (6.1), тоест като се използва стойността на загубите на енергия като проектна глава:

	,	(6.3)
	,	(6.4)
	.	(6.5)

Процедурата за изчисляване на задачи от първия тип (определяне на необходимото налягане) е както следва.

1. Въз основа на известния диаметър на тръбата се изчисляват площта на напречното сечение и средната скорост на потока

2. Изчислява се числото на Рейнолдс

3. В съответствие с материала и състоянието (нов или употребяван) на тръбопровода, неговата грапавост се определя според хидравличните таблици.

4. Въз основа на изчисленото Re число и грапавостта от графиките на Никурадзе се определя кой случай на съпротивление по дължината се осъществява. Това ще ви позволи да изберете вида на формулата за изчисляване на коефициента ° С.

5. Изчислена или определена от хидравлични таблици стойността на модула на потока К.

6. С известни В, ли Кпо формула (6.3) се намира стойността на главата. Стойността, намерена по този начин, често е Хлеко увеличение (с 2–5%) за резерва за неотчетени местни загуби.

При задачи от втория тип (определяне на дебита) първоначално е невъзможно да се изчислят скоростите, да се изчисли числото на Рейнолдс и да се определи закона за съпротивлението по дължината на тръбата. При задачи от третия тип (изчисляване на необходимите диаметри) първоначалните характеристики на грапавостта на тръбопровода също са неизвестни. Такива проблеми се решават чрез последователни приближения, при които се извършват предварителни изчисления, като се имат предвид някои първоначални стойности на неизвестни параметри. След получаване на резултата първоначалните предположения се коригират и изчисленията се повтарят. Когато се използват възможностите на съвременните компютърни технологии, тези методи не причиняват фундаментални трудности.

Ако тръбопроводите се разглеждат с умишлено висок дебит и значителна грапавост, тогава това ни позволява уверено да приемем наличието на квадратичен закон на съпротивлението. След това, използвайки формулите на Шези, Павловски или Манинг, е възможно да се решат такива проблеми без селекция.

Тръбопроводите за транспортиране на различни течности са неразделна част от инсталации и инсталации, в които се извършват работни процеси, свързани с различни области на приложение. При избора на тръби и конфигурацията на тръбопровода от голямо значение е цената както на самите тръби, така и на тръбопроводните фитинги. Крайната цена за изпомпване на средата през тръбопровода до голяма степен се определя от размера на тръбите (диаметър и дължина). Изчисляването на тези стойности се извършва с помощта на специално разработени формули, специфични за определени видове операции.

Тръбата е кух цилиндър, изработен от метал, дърво или друг материал, използван за транспортиране на течни, газообразни и насипни среди. Транспортираната среда може да бъде вода, природен газ, пара, нефтопродукти и др. Тръбите се използват в широк спектър от индустрии от различни индустрии до битови приложения.

За производството на тръби могат да се използват голямо разнообразие от материали, като стомана, чугун, мед, цимент, пластмаса като ABS пластмаса, PVC, хлориран PVC, полибутен, полиетилен и др.

Основните размери на тръбата са нейният диаметър (външен, вътрешен и др.) и дебелината на стената, които се измерват в милиметри или инчове. Използва се и такава стойност като номинален диаметър или номинален отвор - номиналната стойност на вътрешния диаметър на тръбата, също измерена в милиметри (означени с DN) или инчове (означени с DN). Номиналните диаметри са стандартизирани и са основен критерий за избор на тръби и фитинги.

Съответствие на номиналните размери в мм и инчове:

Тръба с кръгло напречно сечение е предпочитана пред други геометрични сечения поради редица причини:

• Кръгът има минимално съотношение на периметъра към площта и когато се прилага към тръба, това означава, че при еднаква производителност, консумацията на материал за кръгли тръби ще бъде минимална в сравнение с тръби с други форми. Това предполага и възможно най-ниски разходи за изолация и защитно покритие;
• Кръглото напречно сечение е най-полезно за движението на течна или газообразна среда от хидродинамична гледна точка. Също така, поради възможно най-малката вътрешна площ на тръбата на единица дължина, се постига минимизиране на триенето между транспортираната среда и тръбата.
• Кръглата форма е най-устойчива на вътрешни и външни натиск;
• Процесът на производство на кръгли тръби е доста прост и лесен за изпълнение.

Тръбите могат да се различават значително по диаметър и конфигурация, в зависимост от целта и областта на приложение. Така че главните тръбопроводи за преместване на вода или нефтопродукти могат да достигнат почти половин метър в диаметър с доста проста конфигурация, а нагревателните намотки, които също са тръби, с малък диаметър имат сложна форма с много завои.

Невъзможно е да си представим нито един отрасъл на индустрията без тръбопроводна мрежа. Изчисляването на всяка такава мрежа включва избор на тръбен материал, изготвяне на спецификация, която изброява данни за дебелина, размер на тръбата, маршрут и т.н. Суровините, междинните продукти и/или готовите продукти преминават през производствени етапи, като се движат между различни устройства и инсталации, които са свързани с помощта на тръбопроводи и фитинги. Правилното изчисляване, избор и монтаж на тръбопроводната система е необходимо за надеждното изпълнение на целия процес, осигуряване на безопасно изпомпване на среда, както и за уплътняване на системата и предотвратяване на изтичане на изпомпваното вещество в атмосферата.

Няма единна формула или правило, които могат да се използват за избор на тръбопроводи за всяко възможно приложение и работна среда. Във всяка отделна област на приложение на тръбопровода има редица фактори, които изискват внимание и могат да окажат значително влияние върху изискванията за тръбопровода. Например, когато се работи с утайки, голям тръбопровод не само ще увеличи цената на инсталацията, но и ще създаде оперативни трудности.

Обикновено тръбите се избират след оптимизиране на материалните и експлоатационните разходи. Колкото по-голям е диаметърът на тръбопровода, т.е. колкото по-висока е първоначалната инвестиция, толкова по-нисък ще бъде спадът на налягането и съответно по-ниски експлоатационни разходи. Обратно, малкият размер на тръбопровода ще намали първичните разходи на самите тръби и тръбни фитинги, но увеличаването на скоростта ще доведе до увеличаване на загубите, което ще доведе до необходимостта от изразходване на допълнителна енергия за изпомпване на средата. Ограниченията на скоростта, фиксирани за различни приложения, се основават на оптимални условия на проектиране. Размерът на тръбопроводите се изчислява с помощта на тези стандарти, като се вземат предвид областите на приложение.

Проектиране на тръбопровод

При проектирането на тръбопроводи се вземат за основа следните основни конструктивни параметри:

• необходима производителност;
• входна и изходна точка на тръбопровода;
• състав на средата, включително вискозитет и специфично тегло;
• топографски условия на трасето на тръбопровода;
• максимално допустимо работно налягане;
• хидравлично изчисление;
• диаметър на тръбопровода, дебелина на стената, граница на провлачане на опън на материала на стената;
• броя на помпените станции, разстоянието между тях и консумацията на енергия.

Надеждност на тръбопровода

Надеждността при проектирането на тръбопроводите се осигурява от спазването на правилните кодове за проектиране. Обучението на персонала също е ключов фактор за осигуряване на дълъг експлоатационен живот на тръбопровода и неговата херметичност и надеждност. Постоянен или периодичен мониторинг на работата на тръбопровода може да се осъществява чрез системи за наблюдение, отчитане, контрол, регулиране и автоматизация, персонални контролни устройства в производството и устройства за безопасност.

Допълнително покритие на тръбопровода

Устойчиво на корозия покритие се нанася от външната страна на повечето тръби, за да се предотвратят корозивните ефекти от корозията в околната среда. В случай на изпомпване на корозивни среди, върху вътрешната повърхност на тръбите може да се нанесе защитно покритие. Преди въвеждане в експлоатация всички нови тръби, предназначени за транспорт на опасни течности, се тестват за дефекти и течове.

Основи за изчисляване на потока в тръбопровод

Характерът на потока на средата в тръбопровода и при обтичане на препятствия може да бъде много различен от течност до течност. Един от важните показатели е вискозитетът на средата, характеризиращ се с такъв параметър като коефициент на вискозитет. Ирландският инженер-физик Осбърн Рейнолдс провежда серия от експерименти през 1880 г., според резултатите от които успява да изведе безразмерна величина, характеризираща естеството на потока на вискозна течност, наречена критерий на Рейнолдс и означавана Re.

Re = (v L ρ) / μ

където:
ρ е плътността на течността;
v е скоростта на потока;
L е характерната дължина на елемента на потока;
μ е динамичният коефициент на вискозитет.

Тоест критерият на Рейнолдс характеризира съотношението на инерционните сили към силите на вискозно триене във флуиден поток. Промяната в стойността на този критерий отразява промяна в съотношението на тези видове сили, което от своя страна влияе върху естеството на флуидния поток. В тази връзка е обичайно да се разграничават три режима на поток в зависимост от стойността на критерия на Рейнолдс. Когато Re<2300 наблюдается так называемый ламинарный поток, при котором жидкость движется тонкими слоями, почти не смешивающимися друг с другом, при этом наблюдается постепенное увеличение скорости потока по направлению от стенок трубы к ее центру. Дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к дестабилизации такой структуры потока, и значениям 23004000 се наблюдава стабилен режим, характеризиращ се със случайна промяна в скоростта и посоката на потока във всяка негова отделна точка, което като цяло дава изравняване на дебитите в целия обем. Този режим се нарича турбулентен. Числото на Рейнолдс зависи от налягането, зададено от помпата, вискозитета на средата при работна температура и размера и формата на тръбата, през която преминава потокът.

Профил на скоростта на потока
ламинарен режим	преходен режим	турбулентен режим
Естеството на потока
ламинарен режим	преходен режим	турбулентен режим

Критерият на Рейнолдс е критерий за сходство за потока на вискозна течност. Тоест с негова помощ е възможно да се симулира реален процес в намален размер, удобен за изследване. Това е изключително важно, тъй като често е изключително трудно, а понякога дори невъзможно да се изследва естеството на флуидните потоци в реални устройства поради големия им размер.

Изчисляване на тръбопровода. Изчисляване на диаметъра на тръбопровода

Ако тръбопроводът не е топлоизолиран, тоест възможен е топлообмен между транспортирания и околната среда, тогава естеството на потока в него може да се промени дори при постоянна скорост (скорост на потока). Това е възможно, ако на входа изпомпваната среда има достатъчно висока температура и тече в турбулентен режим. По дължината на тръбата температурата на транспортираната среда ще спадне поради топлинни загуби в околната среда, което може да доведе до промяна в режима на потока до ламинарен или преходен. Температурата, при която настъпва промяната на режима, се нарича критична температура. Стойността на вискозитета на течността зависи пряко от температурата, следователно за такива случаи се използва такъв параметър като критичен вискозитет, съответстващ на точката на промяна на режима на потока при критичната стойност на критерия на Рейнолдс:

v cr = (v D) / Re cr = (4 Q) / (π D Re cr)

където:
ν cr - критичен кинематичен вискозитет;
Re cr е критичната стойност на критерия на Рейнолдс;
D е диаметърът на тръбата;
v е скоростта на потока;
Q - потребление.

Друг важен фактор е триенето между стената на тръбата и течащия поток. В този случай коефициентът на триене до голяма степен зависи от грапавостта на стените на тръбата. Връзката между коефициента на триене, критерия на Рейнолдс и грапавостта се установява от диаграмата на Муди, която ви позволява да определите един от параметрите, като знаете другите два.

Формулата Colebrook-White се използва и за изчисляване на коефициента на триене на турбулентния поток. Въз основа на тази формула е възможно да се изградят графики, според които се установява коефициентът на триене.

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

където:
k - коефициент на грапавост на тръбата;
λ е коефициентът на триене.

Съществуват и други формули за приблизително изчисляване на загубите от триене по време на потока на течността под налягане в тръбите. Едно от най-често използваните уравнения в този случай е уравнението на Дарси-Вайсбах. Той се основава на емпирични данни и се използва предимно при системно моделиране. Загубата от триене е функция от скоростта на флуида и съпротивлението на тръбата срещу движение на течността, изразено чрез стойността на грапавостта на стените на тръбата.

∆H = λ L / d v² / (2 g)

където:
ΔH - загуба на глава;
λ е коефициентът на триене;
L е дължината на секцията на тръбата;
d - диаметър на тръбата;
v е скоростта на потока;
g е ускорението на гравитацията.

Загубата на налягане, дължаща се на триене за водата, се изчислява по формулата на Hazen-Williams.

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

където:
ΔH - загуба на глава;
L е дължината на секцията на тръбата;
C е коефициентът на грапавост на Heisen-Williams;
Q - потребление;
D е диаметърът на тръбата.

налягане

Работното налягане на тръбопровода е най-високото свръхналягане, което осигурява определения режим на работа на тръбопровода. Решението за размера на тръбопровода и броя на помпените станции обикновено се взема въз основа на работното налягане на тръбите, капацитета на помпата и разходите. Максималното и минималното налягане на тръбопровода, както и свойствата на работната среда определят разстоянието между помпените станции и необходимата мощност.

Номинално налягане PN - номинална стойност, съответстваща на максималното налягане на работната среда при 20 ° C, при което е възможна непрекъсната работа на тръбопровода с дадените размери.

С повишаване на температурата, товароносимостта на тръбата намалява, както и допустимото свръхналягане в резултат. Стойността pe, zul показва максималното налягане (g) в тръбопроводната система при повишаване на работната температура.

Графика на допустимото свръхналягане:

Изчисляване на спада на налягането в тръбопровода

Изчисляването на спада на налягането в тръбопровода се извършва по формулата:

∆p = λ L / d ρ / 2 v²

където:
Δp е спада на налягането в участъка на тръбата;
L е дължината на секцията на тръбата;
λ е коефициентът на триене;
d - диаметър на тръбата;
ρ е плътността на изпомпваната среда;
v е скоростта на потока.

Транспортирана работна среда

Най-често тръбите се използват за транспортиране на вода, но могат да се използват и за преместване на утайки, суспензии, пара и др. В нефтената индустрия тръбопроводите се използват за изпомпване на широк спектър от въглеводороди и техните смеси, които се различават значително по химични и физични свойства. Суровият петрол може да се транспортира на по-големи разстояния от наземни находища или офшорни нефтени платформи до терминали, междинни точки и рафинерии.

Тръбопроводите предават също:

• рафинирани продукти като бензин, авиационно гориво, керосин, дизелово гориво, мазут и др.;
• нефтохимическа суровина: бензол, стирен, пропилен и др .;
• ароматни въглеводороди: ксилен, толуен, кумол и др.;
• втечнени петролни горива като втечнен природен газ, втечнен нефтен газ, пропан (газове при стандартна температура и налягане, но втечнени с помощта на налягане);
• въглероден диоксид, течен амоняк (пренасят се като течности под налягане);
• битумът и вискозните горива са твърде вискозни, за да бъдат транспортирани по тръбопроводи, следователно, дестилатните фракции на маслото се използват за втечняване на тези суровини и водят до смес, която може да се транспортира през тръбопровода;
• водород (на къси разстояния).

Качеството на транспортираната среда

Физическите свойства и параметри на транспортираната среда до голяма степен определят конструктивните и работните параметри на тръбопровода. Специфичното тегло, свиваемостта, температурата, вискозитета, точката на изливане и налягането на парите са основните параметри на работната среда, които трябва да се вземат предвид.

Специфичното тегло на течността е нейното тегло на единица обем. Много газове се транспортират по тръбопроводи под повишено налягане и при достигане на определено налягане някои газове могат дори да претърпят втечняване. Следователно степента на компресия на средата е критичен параметър за проектиране на тръбопроводи и за определяне на пропускателната способност.

Температурата косвено и пряко влияе върху работата на тръбопровода. Това се изразява във факта, че течността увеличава обема си след повишаване на температурата, при условие че налягането остава постоянно. Понижаването на температурата може също да повлияе както на производителността, така и на цялостната ефективност на системата. Обикновено, когато температурата на течността намалява, това е придружено от увеличаване на нейния вискозитет, което създава допълнително съпротивление на триене по вътрешната стена на тръбата, което изисква повече енергия за изпомпване на същото количество течност. Високо вискозните среди са чувствителни към промени в работните температури. Вискозитетът е съпротивлението на течността да тече и се измерва в сантистоки cSt. Вискозитетът определя не само избора на помпа, но и разстоянието между помпените станции.

Веднага щом температурата на средата падне под точката на изливане, работата на тръбопровода става невъзможна и се предприемат няколко опции за възобновяване на функционирането му:

• загряване на средата или топлоизолация на тръби за поддържане на работната температура на средата над нейната точка на изливане;
• промяна в химичния състав на средата преди навлизане в тръбопровода;
• разреждане на транспортираната среда с вода.

Видове главни тръби

Главните тръби се правят заварени или безшевни. Безшевните стоманени тръби се изработват без надлъжни заварки с термично обработени стоманени дължини за постигане на желания размер и свойства. Заварената тръба се произвежда чрез няколко производствени процеса. Тези два вида се различават един от друг по броя на надлъжните заварки в тръбата и по вида на използваното заваръчно оборудване. Заварената стоманена тръба е най-често използваният тип в нефтохимическите приложения.

Всяка дължина на тръбата е заварена заедно, за да образува тръбопровод. Също така, в главните тръбопроводи, в зависимост от областта на приложение, се използват тръби от фибростъкло, различни пластмаси, азбестоцимент и др.

За свързване на прави тръбни участъци, както и за преход между тръбопроводни секции с различни диаметри, се използват специално изработени свързващи елементи (колена, колена, порти).

коляно 90°	огънат 90°	преходен клон	разклоняване
коляно 180°	огънат 30°	адаптерно нипел	бакшиш

За монтажа на отделни части от тръбопроводи и фитинги се използват специални връзки.

заварени	фланцова	с резба	съединител на кола

Термично удължаване на тръбопровода

Когато тръбопроводът е под налягане, цялата му вътрешна повърхност е подложена на равномерно разпределено натоварване, което причинява надлъжни вътрешни сили в тръбата и допълнителни натоварвания върху крайните опори. Температурните колебания също влияят на тръбопровода, причинявайки промени в размерите на тръбата. Силите в фиксиран тръбопровод при температурни колебания могат да надхвърлят допустимата стойност и да доведат до прекомерно напрежение, опасно за здравината на тръбопровода, както в материала на тръбата, така и във фланцевите съединения. Колебанията в температурата на изпомпваната среда създават и температурно напрежение в тръбопровода, което може да се предаде на фитинги, помпени станции и др. Това може да доведе до разхерметизиране на тръбопроводните съединения, повреда на арматура или други елементи.

Изчисляване на размерите на тръбопровода при промяна на температурата

Изчисляването на промяната в линейните размери на тръбопровода с промяна на температурата се извършва по формулата:

∆L = a L ∆t

a - коефициент на термично удължение, mm / (m ° C) (виж таблицата по-долу);
L - дължина на тръбопровода (разстояние между фиксираните опори), m;
Δt е разликата между макс. и мин. температура на изпомпваната среда, °С.

Маса за линейно разширение за тръби от различни материали

Посочените числа представляват средната стойност за изброените материали и за изчисляване на тръбопровода от други материали, данните от тази таблица не трябва да се вземат за основа. При изчисляване на тръбопровода се препоръчва да се използва коефициентът на линейно удължение, посочен от производителя на тръбата в придружаващата техническа спецификация или информационен лист.

Топлинното разширение на тръбопроводите се елиминира както чрез използване на специални компенсационни секции на тръбопровода, така и чрез използване на компенсатори, които могат да се състоят от еластични или подвижни части.

Компенсационните секции се състоят от еластични прави части на тръбопровода, разположени перпендикулярно една на друга и закрепени с огъвания. При термично удължение увеличаването на едната част се компенсира от деформацията на огъване на другата част в равнината или от деформацията на огъване и усукване в пространството. Ако самият тръбопровод компенсира топлинното разширение, тогава това се нарича самокомпенсация.

Компенсацията се осъществява и благодарение на еластичните завои. Част от удължението се компенсира от еластичността на завоите, другата част се елиминира поради еластичните свойства на материала на секцията, разположена зад огъването. Разширителни фуги се монтират там, където не е възможно да се използват компенсиращи секции или когато самокомпенсацията на тръбопровода е недостатъчна.

Според дизайна и принципа на действие, има четири вида компенсатори: U-образни, лещи, вълнообразни, сандъче. На практика често се използват плоски компенсатори с L-, Z- или U-образна форма. При пространствените разширителни фуги те обикновено са 2 плоски взаимно перпендикулярни секции и имат едно общо рамо. Еластичните компенсатори се изработват от тръби или еластични дискове или силфони.

Определяне на оптималния размер на диаметъра на тръбопроводите

Оптималният диаметър на тръбопровода може да бъде намерен въз основа на технически и икономически изчисления. Размерите на тръбопровода, включително размерите и функционалността на различните компоненти и условията, при които тръбопроводът трябва да работи, определят транспортния капацитет на системата. По-големите размери на тръбите са подходящи за по-високи масови дебити, при условие че другите компоненти в системата са правилно оразмерени и оразмерени. Обикновено, колкото по-голяма е дължината на главната тръба между помпените станции, толкова по-голям е спадът на налягането в тръбопровода. Освен това промяната във физическите характеристики на изпомпваната среда (вискозитет и др.) също може да има голям ефект върху налягането в линията.

Оптимален размер — Най-малкият подходящ размер на тръбата за конкретно приложение, рентабилен през целия живот на системата.

Формула за изчисляване на производителността на тръбата:

Q = (π · d²) / 4 · v

Q е дебитът на изпомпваната течност;
d е диаметърът на тръбопровода;
v е скоростта на потока.

На практика за изчисляване на оптималния диаметър на тръбопровода се използват стойностите на оптималните скорости на изпомпваната среда, взети от референтни материали, съставени въз основа на експериментални данни:

Препомпаната среда		Диапазонът на оптималните скорости в тръбопровода, m / s
Течности	Шофиране чрез гравитация:
	Вискозни течности	0,1 - 0,5
	Течности с нисък вискозитет	0,5 - 1
	Трансфер с помпа:
	Страна на засмукване	0,8 - 2
	Изпускателна страна	1,5 - 3
Газове	Естествени желания	2 - 4
	Ниско налягане	4 - 15
	Високо налягане	15 - 25
двойки	Прегрята пара	30 - 50
	Наситена пара под налягане:
	Повече от 105 Ра	15 - 25
	(1 - 0,5) 105 Pa	20 - 40
	(0,5 - 0,2) 105 Pa	40 - 60
	(0,2 - 0,05) 105 Pa	60 - 75

От тук получаваме формулата за изчисляване на оптималния диаметър на тръбата:

d о = √ ((4 Q) / (π v о))

Q е посоченият дебит на изпомпваната течност;
d е оптималният диаметър на тръбопровода;
v е оптималният дебит.

При високи скорости на потока обикновено се използват тръби с по-малък диаметър, което означава по-ниски разходи за закупуване на тръбопровода, неговата поддръжка и монтажни работи (посочете K 1). С увеличаване на скоростта се увеличават загубите на напор поради триене и локални съпротивления, което води до увеличаване на разходите за изпомпване на течност (означава се K 2).

За тръбопроводи с големи диаметри разходите за K 1 ще бъдат по-високи, а разходите по време на работа на K 2 са по-ниски. Ако добавим стойностите на K 1 и K 2, тогава получаваме общите минимални разходи K и оптималния диаметър на тръбопровода. Разходите K 1 и K 2 в този случай са дадени в един и същи период от време.

Изчисляване (формула) на капиталовите разходи за тръбопровод

K 1 = (m C M K M) / n

m е масата на тръбопровода, t;
C M - цена на 1 тон, триене / тон;
K M - коефициент, който увеличава разходите за монтажни работи, например 1,8;
n - експлоатационен живот, години.

Посочените експлоатационни разходи са свързани с консумацията на енергия:

K 2 = 24 N n дни C E триене / година

N - мощност, kW;
n ДН - брой работни дни в годината;
С Э - разходи за един kWh енергия, рубли / kW * h.

Формули за оразмеряване на тръбопроводи

Пример за общи формули за оразмеряване на тръби, без да се вземат предвид възможните допълнителни влияещи фактори като ерозия, суспендирани твърди частици и др.

име	Уравнението	Възможни ограничения
Течен и газов поток под налягане
Загуба от триене Дарси-Вайсбах	d = 12 · [(0,0311 · f · L · Q 2) / (h f)] 0,2	Q - обемен дебит, gal / min; d е вътрешният диаметър на тръбата; hf - загуба на главата при триене; L е дължината на тръбопровода, фута; f е коефициентът на триене; V е скоростта на потока.
Уравнение за общия поток на флуида	d = 0,64 √ (Q / V)	Q - обемен дебит, гал/мин
Размер на смукателния тръбопровод на помпата за ограничаване на загубите от триене	d = √ (0,0744 Q)	Q - обемен дебит, гал/мин
Уравнение за общия газов поток	d = 0,29 √ ((Q T) / (P V))	Q - обемен дебит, ft³ / min Т - температура, К P - налягане lb / in² (abs); V - скорост
Гравитационен поток
Уравнение на Манинг за изчисляване на диаметъра на тръбата за максимален поток	d = 0,375	Q е обемният дебит; n е коефициентът на грапавост; S е наклонът.
Съотношение на числата на Фруд на инерцията и гравитацията	Fr = V / √ [(d / 12) · g]	g е ускорението на гравитацията; v е скоростта на потока; L - дължина или диаметър на тръбата.
Пара и изпаряване
Уравнение за определяне на диаметъра на тръбата за пара	d = 1,75 · √ [(W · v_g · x) / V]	W е масовият поток; Vg е специфичният обем наситена пара; x - качество на парата; V е скоростта.

Оптимален дебит за различни тръбопроводни системи

Оптималният размер на тръбата се избира от условието за минимални разходи за изпомпване на средата през тръбопровода и цената на тръбите. Трябва обаче да се вземат предвид и ограниченията на скоростта. Понякога размерът на тръбопровода трябва да отговаря на изискванията на процеса. По същия начин размерът на тръбопровода често е свързан със спада на налягането. При предварителни проектни изчисления, където загубите на налягане не се вземат предвид, размерът на технологичния тръбопровод се определя от допустимата скорост.

Ако има промени в посоката на потока в тръбопровода, това води до значително повишаване на локалните налягания на повърхността, перпендикулярна на посоката на потока. Този тип увеличение е функция на скоростта на течността, плътността и първоначалното налягане. Тъй като скоростта е обратно пропорционална на диаметъра, високоскоростните течности изискват специално внимание при оразмеряването и конфигурирането на тръбопроводите. Оптималният размер на тръбата, например за сярна киселина, ограничава скоростта на флуида до стойност, която предотвратява ерозията на стената в тръбните завои, като по този начин предотвратява повреда на структурата на тръбата.

Течен поток чрез гравитация

Изчисляването на размера на тръбопровода в случай на гравитачен поток е доста сложно. Характерът на движението с тази форма на поток в тръбата може да бъде еднофазен (пълна тръба) и двуфазен (частично пълнене). Двуфазен поток възниква, когато в тръбата има както течност, така и газ.

В зависимост от съотношението течност и газ, както и техните скорости, режимът на двуфазния поток може да варира от мехурчета до диспергирани.

балонен поток (хоризонтален)	поток (хоризонтален)	вълнов поток	разпръснат поток

Движещата сила за флуида при движение чрез гравитация се осигурява от разликата във височините на началната и крайната точки, а предпоставка е разположението на началната точка над крайната точка. С други думи, разликата във височините определя разликата в потенциалната енергия на течността в тези позиции. Този параметър се взема предвид и при избора на тръбопровод. В допълнение, величината на движещата сила се влияе от стойностите на налягането в началната и крайната точки. Увеличаването на спада на налягането води до увеличаване на дебита на флуида, което от своя страна позволява избора на тръбопровод с по-малък диаметър и обратно.

Ако крайната точка е свързана към система под налягане, като дестилационна колона, еквивалентното налягане трябва да се извади от наличната разлика във височината, за да се оцени действителното генерирано ефективно диференциално налягане. Освен това, ако началната точка на тръбопровода е под вакуум, тогава неговият ефект върху общото диференциално налягане също трябва да се вземе предвид при избора на тръбопровода. Окончателното оразмеряване на тръбата се извършва с помощта на диференциално налягане, като се вземат предвид всички горепосочени фактори, а не се основава само на разликата във височината между началната и крайната точки.

Горещ течен поток

Технологичните инсталации обикновено се сблъскват с различни проблеми при работа с гореща или кипяща среда. Основната причина е изпаряването на част от потока гореща течност, тоест фазовата трансформация на течността в пара в тръбопровода или оборудването. Типичен пример е явлението кавитация на центробежна помпа, придружено от точково кипене на течност, последвано от образуване на парни мехурчета (парна кавитация) или отделяне на разтворени газове в мехурчета (газова кавитация).

По-големият тръбопровод е предпочитан поради намаления дебит пред по-малките тръбопроводи при постоянен дебит поради по-високия NPSH при смукателния тръбопровод на помпата. Кавитация, причинена от загуба на налягане, може да бъде причинена и от внезапни промени в посоката на потока или намаляване на размера на тръбопровода. Получената паро-газова смес създава пречка за преминаването на потока и може да причини повреда на тръбопровода, което прави явлението кавитация изключително нежелателно по време на работа на тръбопровода.

Оборудване / байпасен тръбопровод за инструмент

Оборудването и устройствата, особено тези, които могат да създадат значителни спадове на налягането, тоест топлообменници, контролни клапани и др., са оборудвани с байпасни тръбопроводи (така че процесът да не се прекъсва дори по време на поддръжка). Такива тръбопроводи обикновено имат 2 спирателни вентила, монтирани в линията на инсталацията и клапан, който регулира потока успоредно на инсталацията.

При нормална работа флуидният поток, преминаващ през основните компоненти на апарата, изпитва допълнителен спад на налягането. Съответно се изчислява изходното налягане за него, генерирано от свързаното оборудване, като центробежна помпа. Помпата се избира въз основа на общия спад на налягането в инсталацията. Докато се движите през байпаса, този допълнителен спад на налягането липсва, докато работещата помпа осигурява същия поток на сила според своите работни характеристики. За да се избегнат разлики в характеристиките на потока между апарата и байпасната линия, се препоръчва да се използва по-малък байпасен тръбопровод с контролен клапан, за да се създаде налягане, еквивалентно на основния комплект.

Линия за вземане на проби

Обикновено се взема малко количество течност за анализ, за ​​да се определи нейният състав. Вземането на проби може да се извърши на всеки етап от процеса за определяне на състава на суровината, междинния продукт, крайния продукт или просто транспортираното вещество като отпадна вода, топлоносител и др. Размерът на участъка на тръбопровода, от който се взема проба, обикновено зависи от вида на анализираната течност и местоположението на точката за вземане на проби.

Например, за газове с повишено налягане, малки тръбопроводи с клапани са достатъчни за вземане на необходимия брой проби. Увеличаването на диаметъра на линията за вземане на проби ще намали дела на пробата, взета за анализ, но такова вземане на проби става по-трудно за контролиране. В същото време малка линия за вземане на проби не е подходяща за анализ на различни суспензии, в които твърдите вещества могат да запушат пътя на потока. По този начин размерът на пробната линия за анализ на суспензии зависи до голяма степен от размера на твърдите частици и характеристиките на средата. Подобни заключения се отнасят и за вискозните течности.

При оразмеряването на линията за вземане на проби е обичайно да се има предвид:

• характеристики на течността, която се приема;
• загуба на работна среда по време на селекция;
• изисквания за безопасност при избора;
• лекота на използване;
• местоположение на точката за вземане на проби.

Циркулация на охлаждащата течност

За тръбопроводи с циркулираща охлаждаща течност се предпочитат високи скорости. Това се дължи главно на факта, че охлаждащата течност в охладителната кула е изложена на слънчева светлина, което създава условия за образуване на слой, съдържащ водорасли. Част от този обем, съдържащ водорасли, влиза в циркулиращата охлаждаща течност. При ниски скорости на потока водораслите започват да растат в тръбопровода и след известно време затрудняват циркулацията на охлаждащата течност или преминаването в топлообменника. В този случай се препоръчва висока скорост на циркулация, за да се избегне образуването на запушвания от водорасли в тръбопровода. Обикновено използването на силно циркулираща охлаждаща течност се среща в химическата промишленост, която изисква големи размери и дължини на тръбите за захранване на различни топлообменници.

Преливане на резервоара

Резервоарите са оборудвани с преливни тръби поради следните причини:

• избягване на загуба на течност (излишната течност навлиза в друг резервоар, вместо да се разлива от оригиналния резервоар);
• предотвратяване на изтичане на нежелани течности от резервоара;
• поддържане на нивото на течността в резервоарите.

Във всички гореспоменати случаи, преливните тръби са проектирани за максимално допустим поток на течността, влизаща в резервоара, независимо от скоростта на потока на течността на изхода. Други принципи на избор на тръби са подобни на избора на тръбопроводи за гравитационни флуиди, тоест в съответствие с наличието на налична вертикална височина между началната и крайната точки на преливния тръбопровод.

Най-високата точка на преливната тръба, която е и нейната начална точка, е в точката на свързване с резервоара (преливна тръба на резервоара), обикновено почти в горната част, а най-ниската крайна точка може да бъде близо до дренажния улей, почти при самата земя. Линията за преливане обаче може да завърши на по-висока височина. В този случай наличната диференциална глава ще бъде по-ниска.

Поток на утайка

В случай на минната индустрия рудата обикновено се добива в труднодостъпни райони. На такива места по правило няма железопътна или пътна връзка. За такива ситуации хидравличното транспортиране на среда с твърди частици се счита за най-приемливо, включително в случай на местоположение на минно-обработващи предприятия на достатъчно разстояние. Тръбопроводите за суспензия се използват в различни промишлени области за транспортиране на натрошени твърди вещества заедно с течности. Такива тръбопроводи се оказаха най-рентабилните в сравнение с други методи за транспортиране на твърди вещества в големи обеми. В допълнение, техните предимства включват достатъчна безопасност поради липсата на няколко вида транспорт и екологичност.

Суспензиите и смесите от суспендирани твърди вещества в течности се държат при периодично разбъркване, за да се поддържа еднородност. В противен случай възниква процесът на стратификация, при който суспендираните частици, в зависимост от техните физични свойства, изплуват на повърхността на течността или се утаяват на дъното. Разбъркването се постига чрез оборудване като резервоар за разбъркване, докато в тръбопроводите това се постига чрез поддържане на условия на турбулентен поток.

Намаляването на скоростта на потока по време на транспортирането на частици, суспендирани в течност, не е желателно, тъй като процесът на разделяне на фазите може да започне в потока. Това може да доведе до запушване на тръбопровода и промяна в концентрацията на транспортираните твърди вещества в потока. Интензивното смесване в обема на потока се улеснява от режима на турбулентния поток.

От друга страна, прекомерното намаляване на размера на тръбопровода също често води до блокиране на тръбопровода. Следователно изборът на размера на тръбопровода е важна и решаваща стъпка, която изисква предварителен анализ и изчисления. Всеки случай трябва да се разглежда индивидуално, тъй като различните суспензии се държат различно при различни скорости на флуида.

Ремонт на тръбопровод

По време на работа на тръбопровода в него могат да възникнат различни видове течове, които изискват незабавно отстраняване за поддържане на работоспособността на системата. Ремонтът на главния тръбопровод може да се извърши по няколко начина. Това може да бъде или подмяна на цял тръбен сегмент или малка част, в която е възникнал теч, или поставяне на пластир върху съществуваща тръба. Но преди да изберете какъвто и да е метод за ремонт, е необходимо да се проведе задълбочено проучване на причината за теча. В някои случаи може да се наложи не само ремонт, но и промяна на маршрута на тръбата, за да се предотврати повторното й повреждане.

Първият етап от ремонтните дейности е да се определи местоположението на тръбната секция, изискваща намеса. Освен това, в зависимост от вида на тръбопровода, се определя списък на необходимото оборудване и мерки, необходими за отстраняване на теча, и се извършва събирането на необходимите документи и разрешителни, ако тръбният участък за ремонт се намира на територията на гр. друг собственик. Тъй като повечето от тръбите са разположени под земята, може да се наложи да премахнете част от тръбата. Освен това покритието на тръбопровода се проверява за общо състояние, след което част от покритието се отстранява за ремонтни работи директно с тръбата. След ремонта могат да се извършват различни дейности по проверка: ултразвуково тестване, детекция на дефекти в цвят, откриване на дефекти с магнитен прах и др.

Докато някои ремонти изискват пълно спиране на тръбопровода, често временно прекъсване е достатъчно, за да се изолира ремонтната секция или да се подготви байпас. Въпреки това, в повечето случаи ремонтните дейности се извършват с пълно спиране на тръбопровода. Изолирането на участъка на тръбопровода може да се извърши с помощта на тапи или спирателни кранове. Освен това се монтира необходимото оборудване и ремонтът се извършва директно. Ремонтните дейности се извършват в повредената зона, освободена от средата и без натиск. В края на ремонта щепселите се отварят и целостта на тръбопровода се възстановява.

простсе нарича тръбопровод, който не съдържа разклонения, на всеки от участъците на който дебитът се поддържа постоянен.

Тогава уравнението за постоянство на дебита (уравнение на непрекъснатостта) се записва във вида:

Изчисляването на прости тръбопроводи се основава на формулите:

Дарси (2.20)

за определяне на загубата от триене по дължината и

Вайсбах (2.21)

за изчисляване на загубите при локални съпротивления

Общите загуби се определят като сума

. (2.22)

Необходимата глава (в началната секция) се нарича глава, която трябва да бъде създадена, за да премести течността с дебит Вот началната част до крайната част.

H st- статична глава, определена от разликата във височината З 1 и З 2 тръбопровода и налягане Р 2 в крайния участък на тръбопровода.

Най-общо формулата за изчисляване на напора се изразява чрез дебита:

. (2.24)

, (ламинарен режим). (2,25)

, т= 2 (турбулентен режим). (2,26)

Хидравличната характеристика на обикновен тръбопровод е зависимостта на загубата на напор от дебита.

За конструиране на хидравличните характеристики на участъка: дадени са редица дебити, за всеки от които се определя режимът на потока, коефициентът на съпротивление на триене и се изчисляват загубите на налягане. Получените стойности се използват за изграждане на графика.

Проблеми от тип 1

Посочени: дебит, диаметър, грапавост, дължина на тръбопровода и коефициент на локално съпротивление.

Изисква се да се дефинира тягаили налягане в краищата на тръбопровода.

Проблемът се решава чрез директно определяне:

а) скорост, число на Рейнолдс и режим на потока;

б) площта и коефициента на съпротивление на триене;

в) загуби на напор (2.20) - (2.22).

Проблеми от тип 2

Задават се следните параметри: глава, диаметър, грапавост, дължина на тръбопровода и коефициент на локално съпротивление.

Необходимо е да се определи скоростта на потока в тръбопровода.

Методът за решаване на проблема зависи от режима на потока:

а) за ламинарен режимзадачата се решава чрез директно заместване на (2.25) с (2.26), откъдето се определя скоростта на потока;

б) за турбулентен режимметоди на последователни приближения.

С последователни приближения трябва да продължите както следва:

а) като се има предвид скоростта на потока, определете скоростта, Re, коефициента на съпротивление на триене, загуба на стойност N минуси.проверка на съвпадението на дадена (налична) глава и изчислената. Ако N триене > R декконсумацията е намалена.

б) първоначално задаване на l = 0.03 определя се: k от (2.25) и се изчислява дебитът съгласно (2.24). Прецизирайте l и се върнете към предишната стъпка.

Изчисленията се спират, когато се достигне необходимата точност от 5%.

Проблеми от тип 3

Посочени: дебит, напор, грапавост, дължина на тръбопровода и коефициент на локално съпротивление.

Необходимо е да се определи диаметърът на тръбопровода.

В израз (2.25) диаметърът се изразява чрез критичното число Re кркъде намират N кр- главата, съответстваща на промяната в режима на потока.

Ако режимът е ламинарен, тогава диаметърът се определя от съвместното решение на уравнения (2.24) и (2.25).

Ако е турбулентно ( н > N кр), след което, задавайки стойностите на диаметрите, те решават проблема чрез начертаване на графика дадено Вдо съвпадението и даденото (налично) налягане.

Пример 1.Определете главата на входа на тръбопровода, необходима за подаване на вода през тръбопровод с дължина л= 20 m, диаметър 20 mm, грапавост 2,0 μm в резервоар, напълнен до височина з= 5 m със скорост на потока 1 l / s, при температура на водата 20 ° C.

Решение.Площта на течната част на потока е кръг,

Определете режима на движение в тръбопровода

Госпожица.

.

Режимът на потока е турбулентен.

Определете площта на хидравличното съпротивление

.

За площта на хидравлично гладки тръби, коефициентът на съпротивление на триене

.

Загуби по дължината на тръбопровода

Загубите на изхода от тръбопровода към резервоара са равни на загубите от скоростния напор

.

Необходимият напор на входа на тръбопровода ще бъде определен от 8,5 at (равнина за сравнение), m,,.

.

Отговор: м.

Пример 2.В главния тръбопровод, който се състои от две секции, тече вода с температура 20 ° C. Характеристики на профилите: първи участък: диаметър 20 мм, дължина 40 м, грапавост 60 микрона, коефициент на локално съпротивление 10; втори участък: диаметър 40 mm, дължина 100 m, грапавост 20 микрона, коефициент на локално съпротивление x 2 = 20. Определете дебита на водата в тръбопровода, ако загубата на налягане върху него е н= 20 м.

Първоначални данни: мм, м,

m 2; мм, м,

m 2; кг/м 3, m 2 / s.

Решение.Загуба на напор в тръбопровода

. (2.27)

Решаваме задачата по метода на последователните приближения, като първоначално задаваме l = 0.03.

=

M 3 / s = 0,714 l / s.

За получения дебит изчисляваме стойностите на коефициентите на съпротивление

Госпожица; .

Турбулентен режим

.

Изчисляваме l за областта на преходното хидравлично съпротивление

За втория раздел

Госпожица;

- турбулентен режим.

.

Изясняваме стойностите на дебита според формулата (2.27)

=

=

M 3 / s = 0,736 l / s.

Относителна промяна в скоростта на потока e < 5 %.

Отговор: m 3 / s = 0,74 l / s.

Пример.Определете диаметъра на нов, поцинкован стоманен тръбопровод с дължина 20 m, през който при спад на налягането atm ще тече дебит от kg / s вода с температура 50 ° C. Коефициент на съпротивление x = 5. Свойства на водата при т= 50 ° C: kg / m 3, m 2 / s. Загуба на налягане в тръбопровода

.

Решение.Вземаме стойността на диаметъра mm.

Госпожица.

(турбулентен режим).

; .

Коефициентът на триене се изчислява за преходното хидравлично съпротивление

Загуба на налягане:

Приемаме диаметър mm, скорост m / s.

Потокът ще бъде турбулентен .

.

За хидравлично груби тръби .

Загуба на налягане

Защото Pa, тогава диаметърът трябва да се увеличи

- турбулентен режим.

- преходна зона.

.

Па

д= 22,5 мм

з, 10 5 Ра

д, мм

Ориз. 2.6. Зависимост на загубите на налягане от диаметъра на тръбопровода

д	V	Re	л		д стр
	2,238		0,0309	30,77
	2,411		0,0312	32,18
	2,640		0,0316	33,73

Отговор:мм

Сложенсе наричат ​​тръбопроводи с разклонения, успоредни или пръстеновидни участъци, чийто отделен дебит зависи от тяхното хидравлично съпротивление, общия дебит и структурата на хидравличната мрежа.

С отделни секции, свързани последователно, потокът през всеки възел, свързващ секциите, остава постоянен:

Загубите на напор в такава мрежа са равни на сумата от загубите във всяка от секциите.

При паралелно свързване на всички секции, потреблението на мрежата е равно на сумата от разходите в отделните секции:

и загубите на налягане във всяка от секциите са равни една на друга

При начертаване на характеристиките на необходимата глава

За мрежа сложен тръбопровод е представен като връзка за мрежа, сложен тръбопровод е представен като връзка на отделни прости секции, където и първо се изграждат зависимости за паралелни секции (сумиране на разходите при), а след това загуби в .

5 ХИДРАВЛИЧНО ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ТРЪБОВОДИ

5.1 Прост тръбопровод с постоянно напречно сечение

Тръбопроводът се нарича просто,ако няма клонове. Простите тръбопроводи могат да образуват връзки: последователни, успоредни или разклонени. Тръбопроводите могат да бъдат комплекс,съдържащи както последователни, така и паралелни връзки или разклонения.

Течността се движи през тръбопровода поради факта, че нейната енергия в началото на тръбопровода е по-голяма, отколкото в края. Тази разлика (разлика) в нивата на енергия може да се създаде по един или друг начин: чрез работа на помпата, поради разликата в нивата на течността, налягането на газа. В машиностроенето е необходимо да се работи главно с тръбопроводи, движението на течността в които се дължи на работата на помпата.

При хидравличното изчисление на тръбопровода най-често се определя необходима главаХминус е стойност, числено равна на пиезометричната височина в началния участък на тръбопровода. Ако е дадена необходимата глава, тогава е обичайно да я наричате налична главаХграфик В този случай хидравличното изчисление може да определи скоростта на потока В течност в тръбопровода или неговия диаметър д. Стойността на диаметъра на тръбопровода се избира от установения диапазон в съответствие с GOST 16516-80.

Нека прост тръбопровод с постоянна площ на потока, произволно разположен в пространството (Фигура 5.1, а), има обща дължина ли диаметър д и съдържа редица локални хидравлични съпротивления I и II.

Записваме уравнението на Бернули за началното 1-1 и окончателно 2-2 участъци от този тръбопровод, като се приеме, че коефициентите на Кориолис в тези участъци са еднакви (α 1 = α 2). След намаляване на главите на скоростта получаваме

където z 1 , z 2 - координати на центровете на тежестта, съответно, на началния и крайния участък;

стр 1 , стр 2 - налягане съответно в началния и крайния участък на тръбопровода;

Пълна загуба на напор в тръбопровода.

Оттук и необходимото налягане

, (5.1)

Както се вижда от получената формула, необходимата глава е сумата от общата геометрична височина Δz = z 2 – z 1 , до която течността се издига в хода на движение през тръбопровода, пиезометричната височина в крайната секция на тръбопровода и размера на загубите на хидравлично налягане, произтичащи от движението на течността в него.

В хидравликата е обичайно да се разбира статичната глава на тръбопровода като сума .

След това, представяйки общите загуби като функция на мощността на дебита В, получи

където Т -стойност в зависимост от режима на потока на течността в тръбопровода;

K е съпротивлението на тръбопровода.

В ламинарен режим на флуиден поток и линейни локални съпротивления (еквивалентните им дължини са дадени л eq) общи загуби

,

където лизчисление = л + л eq е прогнозната дължина на тръбопровода.

Следователно, в ламинарен режим t = 1, .

С турбулентен флуиден поток

.

Замествайки в тази формула средната скорост на флуида чрез скоростта на потока, получаваме общата загуба на напор

. (5.3)

След това в турбулентния режим , и степента м= 2. Трябва да се помни, че в общия случай коефициентът на загуба от триене по дължината също е функция от дебита В.

По същия начин във всеки конкретен случай, след прости алгебрични трансформации и изчисления, можете да получите формула, която определя аналитичната зависимост на необходимото налягане за даден прост тръбопровод от дебита в него. Примери за такива зависимости са показани графично на фигура 5.1, б, v.

Анализът на формулите, дадени по-горе, показва, че решението на проблема за определяне на необходимото налягане Хпотребление при известно потребление В течност в тръбопровода и неговия диаметър д не е трудно, тъй като винаги е възможно да се оцени режимът на флуидния поток в тръбопровода чрез сравняване на критичната стойност ReДа сестр= 2300 с неговата действителна стойност, която за кръгли тръби може да се изчисли по формулата

След определяне на режима на потока може да се изчисли загубата на напор, а след това и необходимия напор по формула (5.2).

Ако количествата В или д са неизвестни, то в повечето случаи е трудно да се оцени режимът на потока и следователно е разумно да се изберат формули, които определят загубата на напор в тръбопровода. В такава ситуация е възможно да се препоръча използването или на метода на последователната апроксимация, който обикновено изисква доста голямо количество изчислителна работа, или на графичен метод, при прилагането на който е необходимо да се конструира т.нар. характеристика на необходимото налягане в тръбопровода.

5.2. Начертаване на характеристиките на необходимото налягане на обикновен тръбопровод

Начертаване в координати H-В аналитичната зависимост (5.2), получена за даден тръбопровод, се нарича в хидравликата характеристика на необходимото налягане.На фигура 5.1, б, вдадени са няколко възможни характеристики на необходимото налягане (линейно - с ламинарен режим на потока и линейни локални съпротивления; криволинейно - с режим на турбулентен поток или наличие на квадратични локални съпротивления в тръбопровода).

Както можете да видите на графиките, стойността на статичната глава нул може да бъде както положителен (течността се подава до определена височина Δ z или има свръхналягане в крайната секция стр 2) и отрицателен (когато течността тече надолу или когато се движи в кухината с разреждане).

Наклонът на характеристиките на необходимото налягане зависи от съпротивлението на тръбопровода и се увеличава с увеличаване на дължината на тръбата и намаляване на нейния диаметър, а също така зависи от броя и характеристиките на местните хидравлични съпротивления. Освен това, в режим на ламинарен поток, разглежданата стойност също е пропорционална на вискозитета на течността. Точката на пресичане на характеристиката на необходимата глава с оста на абсцисата (точка Ана фигура 5.1, б, v) определя скоростта на потока на течността в тръбопровода при движение чрез гравитация.

Графичните зависимости на необходимия напор се използват широко за определяне на дебита. В при изчисляване както на прости тръбопроводи, така и на сложни. Ето защо ще разгледаме методологията за конструиране на такава зависимост (Фигура 5.2, а). Състои се от следните стъпки.

1-ви етап.Използвайки формула (5.4), определяме стойността на критичния дебит Вкр съответстващ ReДа сестр= 2300 и го маркирайте върху оста на разходите (ос на абсцисата). Очевидно за всички разходи, разположени вляво В cr, ще има ламинарен поток в тръбопровода, а за скоростите на потока, разположени вдясно Вкр, - бурен.

2-ри етап.Изчисляваме стойностите на необходимото налягане H 1и H 2при дебит в тръбопровода, равен на Вкр, съответно като се приеме, че H 1 -резултатът от изчислението за режим на ламинарен поток, и H 2 -с турбулентна.

3-ти етап.Изграждаме характеристиката на необходимото налягане за режима на ламинарния поток (за дебити по-малки Вкр) . Ако локалните съпротивления, инсталирани в тръбопровода, имат линейна зависимост на загубите от скоростта на потока, тогава характеристиката на необходимата глава има линейна форма.

4-ти етап.Изграждаме характеристика на необходимия напор за режим на турбулентен поток (за големи скорости на потока ВДа сестр). Във всички случаи се получава криволинейна характеристика, която е близка до парабола от втора степен.

Имайки характеристика на необходимия напор за даден тръбопровод, е възможно според известната стойност на наличната напор Храшпицанамерете необходимия дебит Q x (виж фигура 5.2, а).

Ако трябва да намерите вътрешния диаметър на тръбопровода д, след това задаване на няколко стойности д, е необходимо да се изгради зависимостта на необходимото налягане Хотпадъциот диаметър д (фиг.5.2, б). По-нататък по стойност N декнай-близкият по-голям диаметър се избира от стандартния диапазон дул .

В редица случаи на практика при изчисляване на хидравличните системи вместо характеристиката на необходимото налягане се използва характеристиката на тръбопровода. Характеристики на тръбопроводае зависимостта на общите загуби на напор в тръбопровода от дебита. Аналитичният израз за тази зависимост има формата

Сравнението на формули (5.5) и (5.2) ни позволява да заключим, че характеристиката на тръбопровода се различава от характеристиката на необходимата глава поради липсата на статична глава Хул. и при Хул = 0 тези две зависимости съвпадат.

5.3 Прости тръбни връзки.

Аналитични и графични методи за изчисление

Помислете как да изчислите връзките на прости тръбопроводи.

Нека имаме серийна връзканяколко прости тръбопроводи ( 1 , 2 и 3 на фигура 5.3, а) различни дължини, различни диаметри, с различен набор от локални съпротивления. Тъй като тези тръбопроводи са свързани последователно, всеки от тях има еднакъв дебит В. Общата загуба на глава за цялата връзка (между точките Ми н) се състои от загубата на напор във всеки прост тръбопровод ( , , ), т.е. за серийна връзка е валидна следната система от уравнения:

(5.6)

Загубата на напор във всеки прост тръбопровод може да се определи чрез стойностите на съответните скорости на потока:

Системата от уравнения (5.6), допълнена от зависимости (5.7), е в основата на аналитичното изчисление на хидравлична система с последователно свързване на тръбопроводи.

Ако се използва графичен метод за изчисление, тогава става необходимо да се изградят общите характеристики на връзката.

На фигура 5.3, бпоказва метод за получаване на сумата от характеристиките на серийна връзка. За това се използват характеристиките на прости тръбопроводи. 1 , 2 и 3

За да се конструира точка, принадлежаща към общата характеристика на последователна връзка, е необходимо, в съответствие с (5.6), да се добавят загубите на напор в оригиналните тръбопроводи при същия дебит. За тази цел върху графиката се начертава произволна вертикална линия (при произволен дебит В" ). По тази вертикала се сумират сегментите (загуби на налягане и), получени от пресечната точка на вертикалата с оригиналните характеристики на тръбопроводите. Точката, получена по този начин Аще принадлежи към общата характеристика на връзката. Следователно общата характеристика на последователно свързване на няколко прости тръбопровода се получава чрез добавяне на ординатите на точките на първоначалните характеристики при даден дебит.

Паралелносе нарича свързване на тръбопроводи, които имат две общи точки (точка на разклонение и точка на затваряне). Пример за паралелно свързване на три прости тръбопровода е показан на фигура 5.3, v.Очевидно консумацията В течност в хидравличната система преди разклоняване (т М)и след затваряне (точка н) еднакви и равни на размера на разходите В 1 , В 2 и В 3 в успоредни разклонения.

Ако обозначим пълните глави в точките М и нпрез нМ и H N, тогава за всеки тръбопровод загубата на напор е равна на разликата между тези напори:

; ; ,

тоест при паралелни тръбопроводи загубите на напор са винаги едни и същи. Това се дължи на факта, че при такава връзка, въпреки различните хидравлични съпротивления на всеки обикновен тръбопровод, разходите В 1 , В 2 и В 3 разпределени между тях, така че загубите да останат равни.

Така системата от уравнения за паралелно свързване има вида

(5.8)

Загубата на напор във всеки тръбопровод, влизащ в съединението, може да се определи по формули от вида (5.7). По този начин системата от уравнения (5.8), допълнена с формули (5.7), е в основата на аналитичното изчисляване на хидравлични системи с паралелно свързване на тръбопроводи.

На фигура 5.3, гпоказва метод за получаване на обобщената характеристика на паралелна връзка. За това се използват характеристиките на прости тръбопроводи. 1 , 2 и 3 , които са изградени според зависимости (5.7).

За да се получи точка, принадлежаща към общата характеристика на паралелна връзка, е необходимо, в съответствие с (5.8), да се сумират дебитите в оригиналните тръбопроводи при същите загуби на напор. За целта на графиката се начертава произволна хоризонтална линия (с произволна загуба). По тази хоризонтална линия сегментите (разходи В 1 , В 2 и В 3), в резултат на пресичането на хоризонталната линия с оригиналните характеристики на тръбопроводите. Точката, получена по този начин Vпринадлежи към общата характеристика на връзката. Следователно общата характеристика на паралелното свързване на тръбопроводи се получава в резултат на добавянето на абсцисите на точките на изходните характеристики при дадените загуби.

Подобен метод се използва за конструиране на обобщени характеристики за разклонени тръбопроводи. Разклонена връзкасе нарича набор от няколко тръбопровода, имащи една обща точка (мястото на разклоняване или затваряне на тръбите).

Серийните и паралелните връзки, разгледани по-горе, строго погледнато, принадлежат към категорията на сложните тръбопроводи. Въпреки това, в хидравликата под сложен тръбопровод,като правило те разбират свързването на няколко прости тръбопроводи, свързани последователно и паралелно.

На фигура 5.3, де даден пример за такъв сложен тръбопровод, състоящ се от три тръбопровода 1 , 2 и 3. Тръбопровод 1 включени последователно по отношение на тръбопроводите 2 и 3. Тръбопроводи 2 и 3 могат да се считат за успоредни, тъй като имат обща точка на разклонение (точка М) и подава течност към същия хидравличен резервоар.

За сложни тръбопроводи изчислението обикновено се извършва графично. В този случай се препоръчва следната последователност:

1) сложен тръбопровод се разделя на серия от прости тръбопроводи;

2) за всеки прост тръбопровод се изгражда неговата характеристика;

3) чрез графично добавяне се получава характеристика на сложен тръбопровод.

На фигура 5.3, дпоказва последователност от графични конструкции при получаване на обобщена характеристика () на сложен тръбопровод. Първо се добавят характеристиките на тръбопроводите и според правилото за добавяне на характеристики на паралелни тръбопроводи, а след това характеристиката на паралелна връзка се добавя към характеристиката според правилото за добавяне на характеристики на последователно свързани тръбопроводи и характеристиката на се получава целия сложен тръбопровод.

Като имате графика, изградена по този начин (вижте фигура 5.3, д) за сложен тръбопровод това е възможно съвсем просто с известния дебит В 1 влизайки в хидравличната система, определете необходимата глава Хминуси = за целия сложен тръбопровод, разходи В 2 и В 3 в успоредни разклонения, както и загуби на напор и във всеки прост тръбопровод.

5.4 Тръбопроводи, захранвани от помпа

Както вече беше отбелязано, основният метод за подаване на течност в машиностроенето е принудителното изпомпване от помпа. С помпасе нарича хидравлично устройство, което преобразува механичната енергия на задвижването в енергията на потока на работния флуид. В хидравликата се нарича тръбопровод, в който движението на течността се осигурява от помпа тръбопровод с помпа(Фигура 5.4, а).

Целта на изчисляването на помпения тръбопровод обикновено е да се определи напорът, създаден от помпата (напор на помпата). Глава на помпата Н n се нарича общата механична енергия, прехвърлена от помпата към единица тегло на течността. По този начин, за да се определи нн необходимо е да се оцени увеличението на общата специфична енергия на течността, когато тя преминава през помпата, т.е.

, (5.9)

където H в,H out -специфичната енергия на течността, съответно на входа и изхода на помпата.

Помислете за работата на отворен тръбопровод с помпено захранване (вижте фигура 5.4, а). Помпата изпомпва течност от долния резервоар Ас налягане над течността стр 0 към друг резервоар Б,при което налягането Р 3 . Височина на местоположението на помпата спрямо долното ниво на течността Х 1 се нарича смукателна глава, а тръбопроводът, през който течността влиза в помпата, е смукателна тръба,или смукателна линия. Височината на местоположението на крайния участък от тръбопровода или горното ниво на течността н 2 се нарича нагнетателна глава, а тръбопроводът, през който се движи течността от помпата, е напорна глава,или хидравличен напорен тръбопровод.

Нека запишем уравнението на Бернули за потока на флуида в смукателния тръбопровод, т.е. за напречни сечения 0-0 и 1-1 :

, (5.10)

където е загубата на напор в смукателния тръбопровод.

Уравнението (5.10) е основно за изчисляване на смукателните тръбопроводи. налягане стр 0 обикновено ограничено (най-често атмосферно налягане). Следователно целта на изчисляването на смукателния тръбопровод обикновено е да се определи налягането преди помпата. То трябва да е по-високо от парното налягане на течността. Това е необходимо, за да се изключи появата на кавитация на входа на помпата. От уравнение (5.10) можете да намерите специфичната енергия на течността на входа на помпата:

. (5.11)

Нека запишем уравнението на Бернули за потока на флуида в напорния тръбопровод, т.е. за напречните сечения 2-2 и 3-3:

, (5.12)

където е загубата на напор в тръбопровода под налягане.

Лявата страна на това уравнение е специфичната енергия на флуида на изхода на помпата Хнавън... Замествайки в (5.9) десните страни на зависимости (5.11) за Хви (5.12) за Хнавън, получаваме

Както следва от уравнение (5.13), главата на помпата Х n осигурява издигане на течността до височина (H 1+Х 2), повишаване на налягането с Р 0 преди стр 3 и се изразходва за преодоляване на съпротивленията в смукателния и нагнетателния тръбопровод.

Ако от дясната страна на уравнението (5.13) да обозначи Х st и заменете на KQ m , тогава получаваме Хн= H кр + KQ m.

Нека сравним последния израз с формула (5.2), която определя необходимия напор за тръбопровода. Пълната им идентичност е очевидна:

тези. помпата генерира напор, равен на необходимия напор на тръбопровода.

Полученото уравнение (5.14) ви позволява да определите аналитично главата на помпата. В повечето случаи обаче аналитичният метод е доста сложен, поради което графичният метод за изчисляване на тръбопровод с помпено захранване е широко разпространен.

Този метод се състои в съвместно начертаване на характеристиките на необходимата глава на тръбопровода (или характеристиките на тръбопровода) и характеристики на помпата. Характеристиката на помпата се разбира като зависимостта на налягането, генерирано от помпата, от дебита. Пресечната точка на тези зависимости се нарича работна точкахидравлична система и е резултат от графичното решение на уравнение (5.14).

Фигура 5.4, бе даден пример за такова графично решение. Тук точка А е желаната работна точка на хидравличната система. Неговите координати определят налягането Х n генерирано от помпата и дебита Вн течност, идваща от помпата към хидравличната система.

Ако по някаква причина позицията на работната точка на графиката не отговаря на дизайнера, тогава тази позиция може да бъде променена чрез коригиране на параметри на тръбопровода или помпата.

7.5. Воден чук в тръбопровода

Воден чуксе нарича осцилаторен процес, който възниква в тръбопровода с внезапна промяна в скоростта на флуида, например, когато потокът спре поради бързото спиране на клапан (кран).

Този процес е много бърз и се характеризира с редуване на рязко повишаване и намаляване на налягането, което може да доведе до разрушаване на хидравличната система. Това се дължи на факта, че кинетичната енергия на движещия се поток, когато спре, се превръща в работа по разтягане на стените на тръбите и компресиране на течността. Най-голямата опасност е първоначалният скок на налягането.

Нека проследим етапите на водния чук, който се появява в тръбопровода, когато потокът бързо се прекъсва (Фигура 7.5).

Нека в края на тръбата, по която течността се движи със скорост vq, кранът беше незабавно затворен А.След това (виж фигура 7.5, а) скоростта на течните частици, удрящи кранчето, ще бъде угасена и тяхната кинетична енергия ще влезе в работата на деформацията на стените на тръбата и течността. В този случай стените на тръбата се разтягат и течността се компресира. Налягането в спряната течност се увеличава с Δ стрбие Други частици попадат в забавените течни частици близо до крана и също губят скорост, в резултат на което напречното сечение п-псе движи надясно със скорост, наречена s скоростта на ударната вълна,самият преходен регион (раздел п-п),при което налягането се променя със стойността Δ струд, наречен ударна вълна.

Когато ударната вълна достигне резервоара, течността ще бъде спряна и компресирана в цялата тръба, а стените на тръбата ще бъдат разтегнати. Повишаване на ударното налягане Δ стрударите ще се разпространят по цялата тръба (виж фиг. 7.5, б).

Но това състояние не е равновесно. Под влияние на повишено налягане ( Р 0 + Δ струдари) течните частици ще се втурнат от тръбата в резервоара и това движение ще започне от участъка, непосредствено съседен на резервоара. Сега секцията п-псе движи през тръбопровода в обратна посока - към крана - със същата скорост Составяйки налягане в течността стр 0 (виж фигура 7.5, v).

Течността и стените на тръбата се връщат в първоначалното състояние, съответстващо на налягането стр 0 . Работата на деформация се превръща напълно в кинетична енергия и течността в тръбата придобива първоначалната си скорост , но насочени в обратна посока.

При тази скорост "течната колона" (виж фигура 7.5, г) има тенденция да се откъсне от крана, което води до отрицателна ударна вълна (налягането в течността намалява със същата стойност Δ струдари). Границата между две флуидни състояния е насочена от кран до резервоар със скорост Составяйки след свиващите се стени на тръбите и разширената течност (виж фигура 7.5, д). Кинетичната енергия на течността отново се прехвърля в работата на деформацията, но с обратен знак.

Състоянието на течността в тръбата в момента на пристигане на отрицателна ударна вълна в резервоара е показано на фигура 7.5, д.Както в случая, показан на фигура 7.5, б, не е в равновесие, тъй като течността в тръбата е под налягане ( Р 0 + Δ струдари), по-малко, отколкото в резервоара. На фигура 7.5, епоказва процеса на изравняване на налягането в тръбата и резервоара, придружен от възникване на движение на течността със скорост .

Очевидно, веднага щом ударната вълна, отразена от резервоара, достигне до крана, ще възникне ситуация, която вече е възникнала в момента на затваряне на крана. Целият цикъл на водния чук ще се повтори.

Теоретичните и експерименталните изследвания на водния чук в тръбите са извършени за първи път от Н. Е. Жуковски. В неговите експерименти са записани до 12 пълни цикъла с постепенно намаляване на Δ стрбие В резултат на проведеното изследване Н. Е. Жуковски получава аналитични зависимости, които позволяват да се оцени ударното налягане Δ стрбие Една от тези формули, кръстена на Н. Е. Жуковски, има формата

където скоростта на разпространение на ударната вълна Ссе определя по формулата

,

където ДА СЕ -обемен модул на еластичност на течността; E -модул на еластичност на материала на стената на тръбопровода; ди δ са съответно вътрешният диаметър и дебелината на стената на тръбопровода.

Формулата (7.14) е валидна за директен воден чук, когато времето за прекъсване на потока t е по-малко от фазата на водния чук т 0:

където л- дължина на тръбата.

Фаза на воден чук т 0 е времето, необходимо на ударната вълна да премине от крана до резервоара и обратно. В тзатворен> т 0, ударното налягане е по-малко и такъв воден чук се нарича непряк.

Ако е необходимо, можете да използвате известните методи за "смекчаване" на водния чук. Най-ефективният от тях е да се увеличи времето за реакция на кранове или други устройства, които спират потока на течността. Подобен ефект се постига чрез инсталиране на акумулатори или предпазни клапани пред устройства, които спират потока на течността. Намаляването на скоростта на движение на течността в тръбопровода поради увеличаване на вътрешния диаметър на тръбите при даден дебит и намаляване на дължината на тръбопроводите (намаляване на фазата на водния удар) също допринасят за намаляване в ударното налягане.

Хидравлично изчисляване на тръбопроводи.

Разграничаване на прости и сложни тръбопроводи.

Прост тръбопровод- тръбопровод постоянно сечениекоето включва " н „Местна съпротива.

Сложен тръбопровод- комбинация от прости тръбопроводи, свързани последователно, успоредно, разклонено.

Хидравличното изчисление включва определянето на един от следните три параметъра, като се имат предвид другите два:

едно). Комплект г, Q определят главата H potr =?

2). Комплект H, d дефинирай Q =?

3). Комплект H, Q дефинирай d =?

Изчисляване на прост тръбопровод.

За придвижване (пренос) на течности и газове се използват тръбопроводи от различни материали: стомана, чугун, бетон, пластмаса, азбестоцимент и др. Тръбопроводите са под налягане и без налягане, къси и дълги, прости и сложни.

Пропускателната способност на тръбопроводите под налягане зависи значително от загубата на напор по дължината и в локалните съпротивления (фуги, фитинги и др.).

Тръбопроводи с малка дължина и с голям брой локални съпротивления, при които загубите на напор надвишават 10% от загубите на напора по дължината (комуникации на помпени станции, лаборатории, нефтопроводи и др.), се наричат къс.

ДА СЕ дълговключват тръбопроводи с голяма дължина, при които загубите на напор за преодоляване на местните съпротивления са незначителни (не повече от 10% загуби на напор по дължината).

Тръбопроводи от тръби с един или повече диаметри без разклонения и без разпределящ поток по пътя на движение на флуида се наричат просто.

Тръбопроводи от мрежа от тръби с различни диаметри с главни линии и с разклонения (тупик, пръстен) се наричат комплекс.

ОСНОВНИ ФОРМУЛИ ЗА ХИДРАВЛИЧНО ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ТЪРБОВОДИ

Хидравличното изчисляване на тръбопроводите ви позволява да решите три основни проблема:

1) определяне на необходимото налягане за преминаване на известен дебит на водата за даден диаметър на тръбата;

2) определя пропускателната способност на тръбите с даден диаметър с известни загуби на налягане;

3) определете напречното сечение на тръбопроводите при даден дебит на водата и загуби на напор.

Загуба на главатав тръбопровода са съставени от загуби от триене по дължината и загуби за преодоляване на локалното съпротивление, т.е.

(1.104)

Загубата на напор по дължината на тръбопроводите се определя по формулата на Дарси-Вайсбах:

където λ - коефициент на съпротивление на триене по дължината л;

г стр- изчислен вътрешен диаметър на тръбите, m;

υ - средна скорост на движение на течността, m / s;

Р- хидравличен радиус.

Ако за кръгла тръба, за да се определи скоростта на движение на течността

тогава загубата на глава по дължината може да се изчисли по формулата

където е специфичното съпротивление, т.е. съпротивлението на 1 m от тръбопровода.

Съпротивление по цялата дължина лна тръбопровода и след това

Загубата на напор за единица дължина на тръбопровода се нарича хидравличен наклон. ит.е.

(1.108)

Коефициент на съпротивление λ при движението на водата в нови и използвани тръбопроводи от различни материали се определя от зависимостите, получени във ВНИИ ВОДГЕО от д-р техн. Ф. А. Шевелев:

за нови стоманени тръби

за използвани стоманени чугунени тръби

При хидравличните изчисления на водопроводните тръби съпротивлението може да се изчисли с помощта на формулата, съставена, като се вземе предвид увеличението на коефициента λ поради увеличаване на грапавостта на стените на тръбите по време на тяхната работа в резултат на корозия или образуване на отлагания:

(1.109)

Тази формула е валидна, когато скоростта на движение на водата υ ≥ 1,2 m / s. При по-ниски скорости в стойностите на съпротивлението се въвежда корекционен коефициент K nвърху неквадратността на зависимостта на загубите на напор от средната скорост на движение на течността. Тогава формулите (1.106) и (1.107) приемат следния вид:

(1.110)

Стойности на корекционния фактор K nварират от 1 до 1,4 при промяна на скоростта от 1,2 до 0,2 m / s. Коефициентът на корекция се определя по формулата

Загубата на налягане за преодоляване на местните съпротивления се определя по формулата

(1.111)

По аналогия с формула (1.106) можем да запишем

При изчисляване на тръбопроводи, локалните загуби могат да бъдат изразени под формата на загуби от триене по дължината на еквивалентна дължина.При което ч М=h M Eили , където