Что определяет величина проходного сечения трубопровода

Технологические трубопроводы

Основной характеристикой трубопровода является диаметр и толщина стенки труб, из которых он изготовлен. Каждая труба имеет два диаметра: внутренний DBH и наружный DH. Между внутренним и наружным диаметрами труб имеется следующая зависимость: DBH = DH2S, где S — толщина стенки трубы.

При изменении толщины стенки изменяется, внутренний диаметр трубы, при этом наружный диаметр трубы остается постоянным, так как его изменение неизбежно вызывает изменение размеров присоединяемых арматуры и фитингов.

Чтобы сохранить для всех элементов трубопровода (труб арматуры и соединительных частей) значение проходного сечения, обеспечивающее расчетные условия для прохода жидкости, пара или газа, введено понятие об условном (указательном) проходе. Под условным проходом труб, арматуры и соединительных деталей понимают средний внутренний диаметр труб (в свету), который соответствует одному или нескольким наружным диаметрам труб. Условный проход обозначают буквами DY с добавлением величины условного прохода в миллиметрах: например, условный проход 150мм обозначают — Dy 150мм. Истинный внутренний диаметр труб обычно не равен и не соответствует (за редким совпадением) диаметру условного прохода. Так, например, у труб с наружным диаметром 159мм при толщине стенки 8мм истинный внутренний диаметр составляет 143мм, а при толщине стенки 5мм — 149мм, однако в обоих случаях условный проход принимается равным 150мм.

Величины условных проходов труб, арматуры, соединительных частей, а также всех деталей технологического оборудования приборов, к которым присоединяют трубы или арматуру, установлены ГОСТом 355—52. Эти величины имеют следующий порядок: 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 6; 8; 10; 13; 15; 20; 25; 32; 40; 50; 60; 70; 80; 100; 125; 150; 175; 200; 225; 250; 275; 300; 325; 350; 375; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 900; 1000мм и т. д.

Толщину стенки труб и деталей трубопроводов выбирают в зависимости от наибольшего давления среды (газа или жидкости), транспортируемой по трубопроводу, от ее температуры и механических свойств металла труб.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Проходные сечения труб рассчитывают исходя из допустимой скорости движения жидкости. [1]

Изменение проходного сечения труб вызывает аномалии на термограммах, изменениях давления и дебитограммах, Эти аномалии используются для выявления нарушений в конструкции скважин. [2]

Диаметр проходного сечения трубы определяют из уравнения скорости протекающего по трубе вещества. [3]

Вследствие большого суммарного проходного сечения труб и межтрубного пространства скорости протекания теплоносителей невелики и коэффициенты теплоотдачи в этом теплообменнике сравнительно низки. Для увеличения скорости протекания в трубном и межтрубном пространствах устанавливают перегородки, уменьшая сечения потока жидкости. На рис. 115 представлен такой многоходовый теплообменник, который имеет два хода по трубному пространству и семь ходов по межтрубному. [4]

Кроме того, проходные сечения труб непосредственно у клапанов имеют предельно малые диаметры и при небольшой неточности установки клапана в этом месте может застрять любой поршень или плунжер. [6]

Наличие подкладных колец уменьшает также проходное сечение трубы и создает дополнительное сопротивление движению среды. В практике эксплуатации известны также случаи отрыва колец и уноса их потоком пара в турбину. Таким образом, само кольцо может явиться источником нарушения нормальной работы установки. [13]

Работа устройства для изменения площади проходного сечения трубы ( см. рис. 2.12) аналогична работе диафрагмы фотоаппарата и состоит в следующем. [15]

Источник

Виды сечений труб.

Для прокладки водопровода или канализации в строительстве применяют трубы различных форм и сечений. Для классического водопровода могут использоваться круглые, квадратные, прямоугольные, треугольные, эллипсовидные и прочие трубы. Для канализации используют трубы круглой, полукруглой, эллиптической, полуэллиптической, яйцевидной, прямоугольной, трапецеидальной и прочих форм и сечений.

Наибольшей популярностью пользуются трубы с круглой формой поперечного сечения. Изготовление таких труб малозатратно, они обладают хорошими техническими характеристиками, а также рядом отличных технических и эксплуатационных качеств.

Для расчета веса трубы, либо длины трубы вы можете воспользоваться трубным калькулятором.

Виды сечений трубопровода могут быть различными:

Далее представлены формы поперечных сечений самотечных труб и каналов, такие как:

Расчет сечения трубопровода.

Формула площади поперечного сечения трубы будет зависеть от того, какова форма этого сечения. Для расчета сечения трубопровода необходимо вычислить площадь круга с диаметром, который равен наружному диаметру трубы, после чего вычесть толщину ее стенок.

Площадь круга рассчитывается по формуле: S = Pi*(R^2) или S=Pi*(D/2-N)^2,

В качестве примера производим расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, в 100 мм.

Радиус, данной трубы, будет составлять 50 мм, или 0,05 м.

Площадь трубы будет равна 3,14 х 0,05^2 = 0,00785 м2.

Внимание: рассчитывая проходимость самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) принимайте в расчет не полное, а так называемое живое сечение потока, которое ограничено средним уровнем воды.

Все необходимые данные о внутреннем диаметре ВГП труб, которые применяются при монтаже внутренних коммуникаций, можно найти в ГОСТ 3262-75, по которому эти трубы изготавливаются.

Таблица наружных диаметров труб.

ДУ, мм

Наружный диаметр, мм

Толщина стенки труб, мм

Легких

Обыкновенных

Усиленных

Особенности труб с различными сечениями.

Трубы круглого сечения очень просто очищаются от образовавшегося осадка гидравлическим способом с использованием шаров и цилиндров

По мере того увеличения диаметра трубы круглого сечения, давление грунта и временной внешней нагрузки стремительно увеличиваются. Для уменьшения усилия в стенках труб, своду придают полуэллиптическое сечение.

Иногда может использоваться яйцевидная форма сечения, труба такого сечения способна высокие статические и динамические нагрузки, но такая трубы имеет и недостатки: для монтажа труб с таким сечением необходима большая высота канала и глубина заложения, чем для труб круглого сечения при одинаковой пропускной способности.

Кроме этого, в трубах эллиптического сечения намного быстрее образуется осадок, который отлаживается на стенках. В тех местах, где присутствуют плывуны и грунт очень влажный, могут использоваться трубы лотковой формы. Это позволяет прокладывать канализационные сети на меньшей глубине.

Источник

Определение проходных сечений трубопроводов.

Площадь проходных сечений трубопроводов определяется по величине расчетного расхода и допустимой скорости движения рабочей жидкости в трубопроводе.

На линии нагнетания диаметр трубопровода d_H определяется по расходу Q (для гидроцилиндра подъема лотка) и допустимой скорости движения рабочей жидкости V_H.

Определим площадь сечения трубопровода с учетом объемного КПД гидроцилиндра:

S_H = Q ∙ / V_H;

где V_H = 3м/с – допустимая скорость движения рабочей жидкости в линии нагнетания;

Q = 0,1311 м 3 /мин = 0,0021856 м 3 /с;

S_H = = 0,00072м 2 ;

Тогда диаметр линии нагнетания d_H:

d_H =

d_H = = 0,030м;

Вычисленное значения диаметра округляют до нормального значения, выбираемого из ряда.

Условный проход 32 мм, толщина стенки 2 мм.

На линии слива диаметр трубопровода d_c определяется по расходу

Q_сл =0,102 м 3 /мин = 0,0017м 3 /с и допустимой скорости движения рабочей жидкости в линии слива V_с.

Определим площадь сечения трубопровода с учетом объемного КПД гидроцилиндра.

S_с = Q_сл ∙ / V_с;

S_c = = 0,00067 м 2 ;

Диаметр линии слива d_c :

d_c = = =0,029м.;

Округляем до нормального значения и определяем толщину стенки:

Принимаем d_c = 32 мм, толщина стенки равна 2 мм.

На линии всасывания диаметр d_в принимают равным d_c:

Проверка трубопровода на гидроудар

Труба гидролинии нагнетания проверяется на повышенное давление при гидравлическом ударе, возникающий в момент переключения золотника.

Расчет ударного давления по формуле Жуковского Н.Е.:

ΔР_гу = V ∙ С∙ , Па;

где V = 3м/с – скорость движения жидкости в трубопроводе (до момента перекрытия сечения).

— плотность рабочей жидкости, кг/м 3 ;

В качестве рабочей жидкости используется масло АМГ-10, плотность которого составляет = 850 кг/м 3 ; кинематическая вязкость =10мм 2 /с;

ΔР_гу =3 ∙ 1320 ∙ 850 = 3366000 Па=3,36 МПа;

= ≤ [ ] = 90 МПа;

где Р₁=0.83 – наибольшее давление в поршневой полости гидроцилиндра;

Тогда: = = 33 МПа ≤ [ ]= 90 МПа.

Выбор гидроаппаратуры управления системой.

Выбор типоразмера аппарата осуществляется по расчетным параметрам потока рабочей жидкости (расходу, давлению), пропускаемого через гидроаппаратуру.

1. Фильтр напорный,

Пропускная способность 140 л/мин.; потери давления: 0,2 МПа;

2. Клапан обратный Г51-3:

D_у =32мм; пропускаемая способность 250л/мин. Потери давления 0,09МПа;

3. Гидрораспределитель тип:3-х позиционный 5-ти линейный с электромагнитным управлением Тип ВЕ20. Расход 150л/мин

Условный проход: 32мм.

потери давления: 0,4 МПа;

4. Гидрозамок

D_у =32мм; пропускаемая способность 250л/мин. Потери давления 0,09МПа;

5.Охладитель жидкости:

Тип: 3-х ходовый; марка КМ3-СК-5;

Охлаждающая площадь: 72м 2 ;

Пропускная способность: 120л/мин.; потери давления: 0,4 МПа;

6.Выбираю сливной фильтр ФС 100-25/6.3;

Расход 120 л/мин.; потери давления: 0,1 МПа; D_у =32мм.

7. Гидроцилиндры

Определение гидравлических потерь в системе

В течение каждого цикла расходы рабочей жидкости на различных участках гидросистемы изменяются, следовательно, будут изменяться и гидравлические потери (потери давления).

За расчетную часть цикла при расчете гидравлических потерь принимается операция рабочего хода исполнительного привода, в течение которой жидкость проходит через регулирующий аппарат, (считаем для подъема, так как гидроцилиндр преодолевает наибольшие усилия).

Гидролиния всасывания

Гидравлические потери (в единицах давления) ΔР_вс в гидролинии всасывания:

ΔР_вс = ΔР + ΔР + ΔР , Па;

где ΔР — потери давления по длине гидролинии всасывания, МПа;

ΔР — потери давления в местных сопротивлениях на линии всасывания, МПа;

ΔР — потери давления в гидроаппаратах;

Определим ΔР по формуле Вейсбаха-Дарси:

ΔР = ∙ , Па;

где — гидравлический коэффициент трения;

300мм – длина линии (всасывания);

d =d_в =32мм – диаметр трубопровода (всасывания);

V=3м/с – скорость потока в трубопроводе (всасывания);

= 850 кгс/см 3 ;

Определим :

Число Рейнольда Re по которому можно судить о режиме течения жидкости:

Re = V ∙ d_t / ;

где V= 3 м/с – средняя скорость потока;

d_t– гидравлический диаметр (при круглом сечении он соответствует внутреннему диаметру трубы, м: d_t = 0,032м);

— кинематическая вязкость, м 2 /с; = 10 мм 2 /с = 0,000010 м 2 /с;

Re = = 9600> 2300 → турбулентное движение;

Для турбулентного течения коэффициент гидравлического трения :

= ; = = 0.031;

ΔР =0,031 ∙ ∙ = 1112Па;

ΔР = ∙ b ∙ ;

где — коэффициент местного сопротивления

=2;

b – поправочный коэффициент, который учитывает зависимость потерь от числа Re

ΔР = 2 ∙ 1 ∙ ∙850 = 7650Па;

ΔР = 0, так как между баком и насосом гидравлическая аппаратура (согласно схеме) отсутствует.

ΔР_вс= ΔР +ΔР + ΔР = 1112+7650 = 8762Па=0,009МПа;

Гидролиния нагнетания

Гидравлические потери ∆Р_Hв гидролинии нагнетания:

ΔР_H=ΔР +ΔР + ΔР ;

Определим ΔР :

Re = = 9690>2300 движение турбулентное;

= 0,031.

ΔР = 0,031 ∙ ∙ = 3705 Па;

Определим ΔР :

Потери в местных сопротивлениях определяются как 25-30% от потерь давлений по длине гидролинии.

ΔР = 0,3 ∙ ΔР =0,3 ∙ 3705 = 1125 Па

Определим ΔР :

ΔР = ΔР + ΔР + ΔР , МПа;

Определим ΔР — потери давления в обратном клапане и потери в гидрозамке

ΔР = ΔР о 2 ;

где ΔР о – потери давления в гидроаппарате при пропускании номинального расхода Q о (паспортные данные);

Q– расчетный расход жидкости, пропускаемый через аппарат.

ΔР о = ΔР = 0,09МПа;

Q= 0,1311 м 3 /мин = 131.1 л/мин

ΔР =0,09 =0,024 МПа;

Т.к. гидрозамок имеет такую же техническую характеристику, то учтем:

Определим ΔР :

ΔР = 0,2 = 0,20 МПа=200000 Па;

ΔР = 0,4 =0,3 МПа=300000 Па;

∆Р_H=ΔР + ΔР + ΔР =3705 +1125+(48000+200000+300000)=552830 Па=0,56 МПа;

Гидролиния слива.

ΔР = ΔР +ΔР + ΔР ,

где ΔР , ΔР и ΔР -потери давления по длине, на местные сопротивления и гидравлическую аппаратуру соответственно, Па.

Определим ΔР :

Re = = 8320>2300 движение турбулентное;

= = = 0,033;

ΔР =0,033 ∙ = 3287Па;

Определим ΔР :

ΔР =0,3 ∙ ΔР =0,3 ∙ 3287= 986 Па;

Определим ΔР :

ΔР = ΔР + ΔР + ΔР + ΔР ;

где ΔР — потери давления на охладителе жидкости, Па;

ΔР — потери давления на магистральном фильтре, Па;

Определим ΔР :

ΔР = 0,4 = 0,28МПа= 280000 Па;

Определим ΔР :

ΔР = 0,1 = 0,07МПа=70000Па;

Определим ΔР :

ΔР = 0.4 =0,18 МПа=180000 Па;

Определим ΔР :

ΔР =0,09 =0,015 МПа=15000 Па

ΔР = 0,28+0.07+0.18 + 0,41+0.015 = 0,885 МПа=885000 Па;

ΔР = ΔР +ΔР + ΔР = 3287+986+885000= 889273 Па=0,89 МПа;

Выбор типа насоса

Определим производительность насоса. Производительность насоса должна превышать расчетный расход в системе на величину утечек ΔQ:

Q_H = Q + ΔQ;

ΔQ = К_у∙ Р; (величина ΔQ зависит от степени герметичности элементов системы вязкости и давления рабочей жидкости).

где К_у = 0,005 — среднее значение расчетного коэффициента утечек;

ΔQ = 0,005 ∙ 0,76= 0,0038 = 0,0000038 л/с =0,000228 л/мин.;

Q_H = 131,1+0,000228 = 131,100228 л/мин.;

Определим рабочее давление насоса Р_H:

где Р_ман. – манометрическое давление в линии нагнетания и слива;

Р_вак – вакуум в линии всасывания.

Р_ман. = 0.76+0,56 +0.89 = 2.21 МПа;

Вакуум во всасывающей линии насоса определяется по формуле:

Р_вак.= ∙ g∙Z_вс+ ΔР_вс,

где Z_вс – геометрическая высота всасывания.

Р_вак.=850 ∙ 9,81 ∙ 0,3+8762 = 11173,55 Па = 0,011 МПа;

Эффективная мощность насоса:

Р_H = 2221000 Па; Q_H = 131.100228 л/мин = 0,002185м 3 /с.

N_H = 2221000 ∙ 0,002185= 4852 Вт.

На основании Q_H = 131,100228 л/мин, Р_H= 2,221 МПа и N_H = 4,852кВт, выберем:

Объемный КПД насоса 0,93, Механический КПД насоса 0,85.

Определим мощность приводного двигателя к насосу:

N_g = ;

где — полный КПД насоса.

Определим :

= ∙ ;

N_g = = 5,95 кВт;

Принимаем N_g = 6 кВт.

Расчет емкости гидробака

Объем гидробака определяется по его 3÷5 минутной производительности.

С учетом запаса по высоте объем бака определяется по формуле:

Источник