Seda kulutatakse ettevõtetes, aga ka korterites ja majades üldiselt suur hulk vesi. Numbrid on tohutud, aga kas nad võivad midagi muud öelda, välja arvatud teatud kulu fakt? Jah nad saavad. Nimelt võib veevool aidata välja arvutada toru läbimõõdu. Näib, et need parameetrid pole üksteisega seotud, kuid tegelikult on seos ilmne.

Lõppude lõpuks sõltub veevarustussüsteemi läbilaskevõime paljudest teguritest. Märkimisväärne koht selles loendis on täpselt torude läbimõõt, samuti rõhk süsteemis. Süveneme sellesse teemasse sügavamalt.

Vee läbilaskvust läbi toru mõjutavad tegurid

Veevool läbi toru ümmargune lõik, millel on auk, sõltub selle augu suurusest. Seega, mida suurem see on, seda rohkem vett läbib toru teatud aja jooksul. Kuid ärge unustage survet. Lõppude lõpuks võite tuua näite. Meetri sammas surub vett läbi sentimeetrise augu ajaühikus palju vähem kui mitmekümne meetri kõrgune sammas. See on ilmselge. Seetõttu saavutab veevool maksimaalse toote maksimaalse sisemise osa ja ka maksimaalse rõhu juures.

Läbimõõdu arvutamine

Kui teil on vaja veevarustussüsteemi väljalaskeava juures saada teatud veevool, siis ei saa te ilma toru läbimõõdu arvutamata hakkama. Lõppude lõpuks mõjutab see indikaator koos teistega indikaatorit ribalaius.

Muidugi on veebis ja erialakirjanduses spetsiaalseid tabeleid, mis võimaldavad teil arvutustest mööda minna, keskendudes teatud parameetritele. Kuid kõrge täpsusega te ei tohiks sellistelt andmetelt eeldada, viga on endiselt olemas, isegi kui kõiki tegureid arvesse võtta. Seetõttu on parim viis täpsete tulemuste saamiseks iseseisvalt arvutada.

Selleks vajate järgmisi andmeid:

• Veetarbimise tarbimine.
• Pea kaotus alguspunktist tarbimispunktini.

Veetarbimise tarbimist pole vaja arvutada - on olemas digitaalne standard. Võite võtta andmed segisti kohta, mis ütleb, et sekundis kulub umbes 0,25 liitrit. Seda arvu saab kasutada arvutuste tegemiseks.

Oluline parameeter täpsete andmete saamiseks on peakaotus piirkonnas. Nagu teate, on pearõhk tavalistes veevarustuse püstikutes vahemikus 1 kuni 0,6 atmosfääri. Keskmine on 1,5-3 atm. Parameeter sõltub maja korruste arvust. Kuid see ei tähenda, et mida kõrgem on maja, seda suurem on rõhk süsteemis. Väga kõrgetes hoonetes (rohkem kui 16 korrust) kasutatakse rõhu normaliseerimiseks mõnikord süsteemi jagamist korrusteks.

Seoses peakaotusega saab seda arvu arvutada manomeetrite abil lähtepunktis ja enne tarbimiskohta.

Kui teadmistest ja kannatlikkusest enesearvutamiseks siiski ei piisa, võite kasutada tabeliandmeid. Ja las neil on teatud vead, andmed on teatud tingimuste jaoks piisavalt täpsed. Ja siis on vastavalt veetarbimisele väga lihtne ja kiire toru läbimõõt saada. See tähendab, et veevarustussüsteem arvutatakse õigesti, mis võimaldab saada sellise koguse vedelikku, mis vastab vajadustele.

Torujuhtme veerõhukadude arvutamine tehakse väga lihtsalt, edaspidi kaalume üksikasjalikult arvutusvõimalusi.

Torujuhtme hüdrauliliseks arvutuseks saate kasutada torujuhtme hüdraulilist arvutust.

Kas teil on olnud õnn puurida kaev otse oma maja kõrvale? Hämmastav! Nüüd saate kindlustada endale ja oma maja või suvila puhas vesi, millest ei sõltu tsentraalne veevarustus. Ja see ei tähenda hooajalist vee sulgemist ega ämbrite ja kraanikaussidega töötamist. Tuleb vaid pump paigaldada ja ongi valmis! Selles artiklis aitame teid arvutage torustikus oleva vee rõhukadu, ja juba nende andmetega võid julgelt pumba osta ja lõpuks kaevu vett nautida.

Koolifüüsika tundidest selgub, et torudest voolav vesi kogeb igal juhul vastupanu. Selle takistuse väärtus sõltub voolukiirusest, toru läbimõõdust ja selle sisepinna siledusest. Takistus on seda väiksem, seda väiksem on voolukiirus ja suurem on toru läbimõõt ja siledus. Toru siledus sõltub materjalist, millest see on valmistatud. Polümeertorud on siledamad kui terastorud, ja ka need ei roosteta ja, mis kõige tähtsam, on odavamad kui muud materjalid, kuid mitte halvema kvaliteediga. Vesi kogeb vastupanu, liikudes isegi täielikult horisontaalne toru. Kuid mida pikem on toru ise, seda väiksem on rõhukadu. Noh, alustame arvutamist.

Pea kadu sirgetes torulõikudes.

Veesurve kadumise arvutamiseks torude sirgetes osades kasutab ta valmis tabelit, mis on esitatud allpool. Selle tabeli väärtused kehtivad torudele, mis on valmistatud polüpropüleenist, polüetüleenist ja muudest sõnadest, mis algavad sõnaga "poly" (polümeerid). Kui kavatsete paigaldada terastorusid, peate tabelis toodud väärtused korrutama koefitsiendiga 1,5.

Andmed on antud 100 meetri torustiku kohta, kaod on näidatud veesamba meetrites.

Toru siseläbimõõt, mm

Kuidas tabelit kasutada: Näiteks horisontaalses veetorus toru läbimõõduga 50 mm ja voolukiirusega 7 m 3 / h on kaod polümeertoru puhul 2,1 meetrit veesammast ja terasest 3,15 (2,1 * 1,5). toru. Nagu näete, on kõik üsna lihtne ja selge.

Peakaotus kohalike takistuste tõttu.

Kahjuks on torud absoluutselt sirged ainult muinasjutus. Reaalses elus on alati erinevaid käänakuid, siibrid ja ventiilid, mida ei saa torustikus oleva vee rõhukao arvutamisel tähelepanuta jätta. Tabelis on toodud peakao väärtused enamlevinud lokaalsete takistuste jaoks: 90-kraadine põlv, ümar põlve ja ventiil.

Kaod on antud veesamba sentimeetrites kohaliku takistuse ühiku kohta.

Et määrata v - voolukiirus see on vajalik Q - veetarbimine (m 3 / s) jagatud S - ristlõike pindalaga (m 2).

Need. toru läbimõõduga 50 mm (π * R 2 \u003d 3,14 * (50/2) 2 \u003d 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1 000 000 \u003d 0,00196, vee voolukiirus 0,00196 m2 7 m3 h (Q \u003d 7 / 3600 \u003d 0,00194 m 3 / s) voolukiirus

Nagu ülaltoodud andmetest näha, rõhukadu kohalikel takistustelüsna tähtsusetu. Peamised kaod tekivad ikkagi torude horisontaalsetes lõikudes, mistõttu nende vähendamiseks kaaluge hoolikalt toru materjali valikut ja nende läbimõõtu. Tuletame meelde, et kadude minimeerimiseks on vaja valida polümeeridest valmistatud torud, mille läbimõõt on maksimaalne ja toru enda sisepind on sile.

Torujuhtmete arvutamine ja valik. Torujuhtme optimaalne läbimõõt

Erinevate vedelike transportimiseks mõeldud torustikud on nende sõlmede ja paigaldiste lahutamatu osa, milles viiakse läbi erinevate kasutusvaldkondadega seotud tööprotsesse. Torude ja torustiku konfiguratsiooni valimisel suur tähtsus on nii torude enda kui ka toruliitmike maksumus. Söötme torujuhtme kaudu pumpamise lõplik maksumus sõltub suuresti torude suurusest (läbimõõt ja pikkus). Nende väärtuste arvutamine toimub teatud tüüpi toimingute jaoks spetsiaalselt välja töötatud valemite abil.

Toru on metallist, puidust või muust materjalist valmistatud õõnes silinder, mida kasutatakse vedelate, gaasiliste ja granuleeritud keskkonna transportimiseks. Transporditavaks kandjaks võib olla vesi, maagaas, aur, naftatooted jne. Torusid kasutatakse kõikjal, erinevatest tööstusharudest kuni kodumaiste rakendusteni.

Torude valmistamiseks saab kõige rohkem kasutada erinevad materjalid näiteks teras, malm, vask, tsement, plastid nagu ABS, polüvinüülkloriid, klooritud polüvinüülkloriid, polübuteen, polüetüleen jne.

Toru peamised mõõtmete näitajad on selle läbimõõt (välimine, sisemine jne) ja seina paksus, mida mõõdetakse millimeetrites või tollides. Kasutatakse ka sellist väärtust nagu nimiläbimõõt või nimiava - toru siseläbimõõdu nimiväärtus, mõõdetuna ka millimeetrites (tähistatud Du) või tollides (tähistatud DN-ga). Nimiläbimõõdud on standardiseeritud ja on torude ja liitmike valiku peamine kriteerium.

Ava nimiväärtuste vastavus millimeetrites ja tollides:

Ringikujulise ristlõikega toru eelistatakse muudele geomeetrilistele sektsioonidele mitmel põhjusel:

• Ringil on minimaalne perimeetri ja pindala suhe ning torule kandmisel tähendab see, et võrdse läbilaskevõime korral on ümarate torude materjalikulu minimaalne võrreldes erineva kujuga torudega. See tähendab ka minimaalseid võimalikke kulutusi isolatsioonile ja kaitsekate;
• Ringikujuline ristlõige on hüdrodünaamilisest seisukohast kõige soodsam vedela või gaasilise keskkonna liikumiseks. Samuti on toru minimaalse võimaliku sisepinna tõttu selle pikkuseühiku kohta minimaalne hõõrdumine transporditava aine ja toru vahel.
• Ümmargune kuju on sise- ja välissurve suhtes kõige vastupidavam;
• Ümartorude valmistamise protsess on üsna lihtne ja hõlpsasti rakendatav.

Torude läbimõõt ja konfiguratsioon võivad olenevalt eesmärgist ja rakendusest olla väga erinevad. Seega võivad vee või naftasaaduste teisaldamiseks mõeldud magistraaltorustikud üsna lihtsa konfiguratsiooniga ulatuda ligi poolemeetrise läbimõõduni ning küttespiraalid, mis on ühtlasi torud, on keerulise kujuga, millel on palju väikese läbimõõduga keerdu.

On võimatu ette kujutada ühtegi tööstust ilma torujuhtmete võrguta. Iga sellise võrgu arvutamine hõlmab torumaterjali valikut, spetsifikatsiooni koostamist, kus on loetletud andmed paksuse, toru suuruse, trassi jms kohta. Tooraine, vahesaadused ja/või valmistooted läbivad tootmisetappe, liikudes erinevate aparaatide ja paigaldiste vahel, mis on omavahel ühendatud torustike ja liitmikega. Torustikusüsteemi nõuetekohane arvutamine, valik ja paigaldamine on vajalik kogu protsessi usaldusväärseks läbiviimiseks, keskkonna ohutuks ülekandmiseks, samuti süsteemi tihendamiseks ja pumbatava aine lekkimise vältimiseks atmosfääri.

Pole olemas ühtset valemit ja reegleid, mida saaks kasutada konveieri valimiseks võimalik rakendus ja töökeskkonda. Torujuhtmete igas kasutusvaldkonnas on mitmeid tegureid, mida tuleb arvesse võtta ja mis võivad torujuhtmele esitatavaid nõudeid oluliselt mõjutada. Nii näiteks mudaga töötamisel torujuhe suur suurus mitte ainult ei suurenda paigalduskulusid, vaid tekitab ka tööraskusi.

Tavaliselt valitakse torud pärast materjali- ja tegevuskulude optimeerimist. Mida suurem on torujuhtme läbimõõt, st mida suurem on alginvesteering, seda väiksem on rõhulangus ja sellest tulenevalt ka tegevuskulud. Vastupidi, torujuhtme väiksus vähendab torude endi ja toruliitmike esmaseid kulusid, kuid kiiruse suurenemine toob kaasa kadude suurenemise, mis toob kaasa vajaduse kulutada lisaenergiat keskkonna pumpamiseks. Erinevate rakenduste jaoks fikseeritud kiiruspiirangud põhinevad optimaalsetel projekteerimistingimustel. Torujuhtmete suurus arvutatakse nende standardite alusel, võttes arvesse kasutusvaldkondi.

Torujuhtme projekteerimine

Torujuhtmete projekteerimisel võetakse aluseks järgmised peamised projekteerimisparameetrid:

• nõutav jõudlus;
• torujuhtme sisenemis- ja väljumispunkt;
• söötme koostis, sealhulgas viskoossus ja erikaal;
• torujuhtme trassi topograafilised tingimused;
• maksimaalne lubatud töörõhk;
• hüdrauliline arvutus;
• torujuhtme läbimõõt, seina paksus, seinamaterjali tõmbetugevus;
• kogus pumbajaamad, nendevaheline kaugus ja energiatarve.

Torujuhtme töökindlus

Torustiku projekteerimise usaldusväärsuse tagab nõuetekohaste projekteerimisstandardite järgimine. Samuti on tagamisel võtmetegur personali väljaõpe pikaajaline torustiku teenindus ning selle tihedus ja töökindlus. Torujuhtme töö pidevat või perioodilist seiret saab teostada seire-, arvestus-, juhtimis-, reguleerimis- ja automaatikasüsteemide, tootmises olevate personaalsete juhtimisseadmete ja ohutusseadmete abil.

Torujuhtme täiendav kate

Enamiku torude välisküljele kantakse korrosioonikindel kate, et vältida väljastpoolt tuleva korrosiooni kahjustavat mõju. väliskeskkond. Korrodeeriva aine pumpamisel võib peale kanda ka kaitsekatte sisepind torud. Enne kasutuselevõttu kontrollitakse kõiki uusi ohtlike vedelike transpordiks mõeldud torusid defektide ja lekete suhtes.

Torujuhtme vooluhulga arvutamise põhisätted

Söötme voolu iseloom torustikus ja takistuste ümber voolamisel võib vedelikuti oluliselt erineda. Üks olulisi näitajaid on keskkonna viskoossus, mida iseloomustab selline parameeter nagu viskoossustegur. Iiri insener-füüsik Osborne Reynolds viis 1880. aastal läbi rea katseid, mille tulemuste põhjal õnnestus tal tuletada viskoosse vedeliku voolu olemust iseloomustav dimensioonitu suurus, mida nimetatakse Reynoldsi kriteeriumiks ja mida tähistatakse Re-ga.

v on voolukiirus;

L on vooluelemendi iseloomulik pikkus;

μ on viskoossuse dünaamiline koefitsient.

See tähendab, et Reynoldsi kriteerium iseloomustab inertsjõudude ja viskoosse hõõrdejõu suhet vedeliku voolus. Selle kriteeriumi väärtuse muutus peegeldab seda tüüpi jõudude vahekorra muutust, mis omakorda mõjutab vedeliku voolu olemust. Sellega seoses on tavaks eristada kolme voolurežiimi sõltuvalt Reynoldsi kriteeriumi väärtusest. aadressil 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, täheldatakse stabiilset režiimi, mida iseloomustab voolu kiiruse ja suuna juhuslik muutus igas üksikus punktis, mis kokku annab voolukiiruste ühtlustamise kogu mahu ulatuses. Sellist režiimi nimetatakse turbulentseks. Reynoldsi arv sõltub pumba toitekõrgust, keskkonna viskoossusest töötemperatuuril ning voolu läbiva toru suurusest ja kujust.

Reynoldsi kriteerium on viskoosse vedeliku voolu sarnasuse kriteerium. See tähendab, et selle abiga on võimalik simuleerida tegelikku protsessi vähendatud suuruses, mis on õppimiseks mugav. See on äärmiselt oluline, kuna vedelikuvoogude olemust tegelikes seadmetes on nende suure suuruse tõttu sageli äärmiselt raske ja mõnikord isegi võimatu uurida.

Torujuhtme arvutamine. Torujuhtme läbimõõdu arvutamine

Kui torustik ei ole soojusisoleeritud, st on võimalik soojusvahetus transporditava ja keskkonna vahel, siis võib voolu olemus selles muutuda isegi konstantse kiiruse (voolukiiruse) korral. See on võimalik, kui pumbatava keskkonna sisselaskeava temperatuur on piisavalt kõrge ja see voolab turbulentses režiimis. Toru pikkuses langeb transporditava keskkonna temperatuur soojuskadude tõttu keskkonda, mis võib viia voolurežiimi muutumiseni laminaarseks või üleminekuks. Temperatuuri, mille juures režiimimuutus toimub, nimetatakse kriitiliseks temperatuuriks. Vedeliku viskoossuse väärtus sõltub otseselt temperatuurist, seetõttu kasutatakse sellistel juhtudel sellist parameetrit nagu kriitiline viskoossus, mis vastab voolurežiimi muutumispunktile Reynoldsi kriteeriumi kriitilisel väärtusel:

ν cr - kriitiline kinemaatiline viskoossus;

Re cr on Reynoldsi kriteeriumi kriitiline väärtus;

D on toru läbimõõt;

v on voolukiirus;

Teine oluline tegur on hõõrdumine, mis tekib toru seinte ja liikuva voolu vahel. Sellisel juhul sõltub hõõrdetegur suuresti toru seinte karedusest. Hõõrdeteguri, Reynoldsi kriteeriumi ja kareduse vaheline seos määratakse Moody diagrammi abil, mis võimaldab teil määrata ühe parameetri, teades ülejäänud kahte.

Colebrook-White'i valemit kasutatakse ka turbulentse voolu hõõrdeteguri arvutamiseks. Selle valemi alusel on võimalik koostada graafikud, mille abil määratakse hõõrdetegur.

k on toru kareduse koefitsient;

Hõõrdekadude ligikaudseks arvutamiseks torudes vedeliku rõhuvoolu ajal on ka teisi valemeid. Üks kõige sagedamini kasutatavaid võrrandeid sel juhul on Darcy-Weisbachi võrrand. See põhineb empiirilistel andmetel ja seda kasutatakse peamiselt süsteemide modelleerimisel. Hõõrdekadu on vedeliku kiiruse ja toru takistuse vedeliku liikumisele funktsioon, mida väljendatakse toru seina kareduse väärtusena.

L on toruosa pikkus;

d on toru läbimõõt;

v on voolukiirus;

Vee hõõrdumisest tingitud rõhukadu arvutatakse Hazen-Williamsi valemi abil.

L on toruosa pikkus;

С – Haizen-Williamsi kareduse koefitsient;

D on toru läbimõõt.

Torujuhtme töörõhk on kõrgeim ülerõhk, mis tagab torustiku ettenähtud töörežiimi. Otsus torustiku suuruse ja pumbajaamade arvu kohta tehakse tavaliselt torude töörõhu, pumpamisvõimsuse ja kulude põhjal. Torujuhtme maksimaalne ja minimaalne rõhk, samuti töökeskkonna omadused määravad pumbajaamade vahelise kauguse ja vajaliku võimsuse.

Nimirõhk PN on nimiväärtus, mis vastab töökeskkonna maksimaalsele rõhule temperatuuril 20 °C, mille juures on võimalik antud mõõtmetega torujuhtme pidev töö.

Temperatuuri tõustes väheneb toru kandevõime ja sellest tulenevalt ka lubatud ülerõhk. Väärtus pe,zul näitab maksimaalset rõhku (g) ​​torusüsteemis töötemperatuuri tõustes.

Lubatud ülerõhu graafik:

Torujuhtme rõhulanguse arvutamine

Torujuhtme rõhulanguse arvutamine toimub järgmise valemi järgi:

Δp on rõhu langus toruosas;

L on toruosa pikkus;

d on toru läbimõõt;

ρ on pumbatava keskkonna tihedus;

v on voolukiirus.

Transporditav kandja

Kõige sagedamini kasutatakse torusid vee transportimiseks, kuid nendega saab teisaldada ka setteid, lägasid, auru jne. Naftatööstuses kasutatakse torujuhtmeid väga erinevate süsivesinike ja nende segude pumpamiseks, mis erinevad suuresti keemiliste ja füüsikaliste omaduste poolest. Toornaftat saab transportida pikemate vahemaade tagant maismaaväljadelt või avamere naftaplatvormidelt terminalidesse, teekonnapunktidesse ja rafineerimistehastesse.

Torujuhtmed edastavad ka:

• rafineeritud naftatooted, nagu bensiin, lennukikütus, petrooleum, diislikütus, kütteõli jne;
• naftakeemia toorained: benseen, stüreen, propüleen jne;
• aromaatsed süsivesinikud: ksüleen, tolueen, kumeen jne;
• veeldatud naftakütused nagu veeldatud maagaas, vedelgaas, propaan (gaasid standardtemperatuuril ja -rõhul, kuid veeldatud rõhuga);
• süsinikdioksiid, vedel ammoniaak (transporditakse vedelikena rõhu all);
• bituumen ja viskoossed kütused on torujuhtmete kaudu transportimiseks liiga viskoossed, seetõttu kasutatakse nende toorainete lahjendamiseks nafta destillaatfraktsioone ja tulemuseks on segu, mida saab torujuhtme kaudu transportida;
• vesinik (lühikeste vahemaade jaoks).

Transporditava kandja kvaliteet

Transporditava kandja füüsikalised omadused ja parameetrid määravad suuresti torujuhtme konstruktsiooni ja tööparameetrid. Erikaal, kokkusurutavus, temperatuur, viskoossus, hangumispunkt ja aururõhk on peamised kandja parameetrid, mida tuleb arvestada.

Vedeliku erikaal on selle kaal ruumalaühiku kohta. Paljud gaasid transporditakse torujuhtmete kaudu kõrgendatud rõhu all ja teatud rõhu saavutamisel võivad mõned gaasid isegi veelduda. Seetõttu on keskkonna kokkusurumise aste torustike projekteerimisel ja läbilaskevõime määramisel kriitiline parameeter.

Temperatuuril on kaudne ja otsene mõju torujuhtme jõudlusele. See väljendub selles, et vedeliku maht suureneb pärast temperatuuri tõusu tingimusel, et rõhk jääb konstantseks. Temperatuuri alandamine võib samuti mõjutada nii jõudlust kui ka süsteemi üldist tõhusust. Tavaliselt kaasneb vedeliku temperatuuri alandamisega selle viskoossuse tõus, mis tekitab toru siseseinale täiendava hõõrdetakistuse, mis nõuab sama koguse vedeliku pumpamiseks rohkem energiat. Väga viskoossed kandjad on tundlikud temperatuurikõikumiste suhtes. Viskoossus on keskkonna takistus voolule ja seda mõõdetakse sentistookides cSt. Viskoossus ei määra mitte ainult pumba valikut, vaid ka pumbajaamade vahelise kauguse.

Niipea, kui keskkonna temperatuur langeb alla valamisepunkti, muutub torujuhtme töö võimatuks ja selle töö jätkamiseks kasutatakse mitut võimalust:

• söötme või isolatsioonitorude kuumutamine, et säilitada keskkonna töötemperatuur üle selle hangumispunkti;
• keskkonna keemilise koostise muutus enne torujuhtmesse sisenemist;
• transporditava keskkonna lahjendamine veega.

Peatorude tüübid

Põhitorud on keevitatud või õmblusteta. Õmblusteta terastorud valmistatakse ilma pikisuunaliste keevisõmblusteta terassektsioonide abil kuumtöötlusega, et saavutada soovitud suurus ja omadused. Keevitatud toru valmistatakse mitme tootmisprotsessi abil. Need kaks tüüpi erinevad üksteisest toru pikisuunaliste õmbluste arvu ja kasutatavate keevitusseadmete tüübi poolest. Terasest keevitatud toru on naftakeemiarakendustes kõige sagedamini kasutatav tüüp.

Iga toruosa keevitatakse kokku, moodustades torujuhtme. Samuti kasutatakse magistraaltorustikes olenevalt rakendusest klaaskiust, erinevatest plastidest, eterniit jms torusid.

Torude sirgete osade ühendamiseks, aga ka erineva läbimõõduga torujuhtmeosade vahel üleminekuks kasutatakse spetsiaalselt valmistatud ühenduselemente (põlved, põlved, väravad).

Torujuhtmete ja liitmike üksikute osade paigaldamiseks kasutatakse spetsiaalseid ühendusi.

Keevitatud - ühes tükis ühendus, kasutatakse kõigi rõhkude ja temperatuuride jaoks;

Äärikuga - eemaldatav ühendus, kasutatakse kõrge rõhu ja temperatuuri jaoks;

Keermestatud - eemaldatav ühendus, kasutatakse keskmise rõhu ja temperatuuri jaoks;

Ühendus - lahtivõetav ühendus, mida kasutatakse madalate rõhkude ja temperatuuride jaoks.

Õmblusteta torude ovaalsus ja seina varieeruvus ei tohiks olla suurem kui läbimõõdu ja seina paksuse lubatud kõrvalekalle.

Torujuhtme soojuspaisumine

Kui torustik on rõhu all, mõjub kogu selle sisepind ühtlaselt jaotunud koormusele, mis põhjustab torus pikisuunalisi sisemisi jõude ja lisakoormust otsatugedele. Temperatuurikõikumised mõjutavad ka torustikku, põhjustades muutusi torude mõõtmetes. Fikseeritud torustikus temperatuurikõikumisel tekkivad jõud võivad ületada lubatud väärtust ja põhjustada liigset pinget, mis on ohtlik torustiku tugevusele nii torumaterjalis kui ka äärikühendustes. Pumbatava keskkonna temperatuuri kõikumine tekitab torustikus ka temperatuuripinge, mis võib kanduda üle ventiilidele, pumbajaamadele jne. See võib viia torujuhtmete ühenduste rõhu languseni, ventiilide või muude elementide rikkeni.

Torujuhtme mõõtmete arvutamine temperatuurimuutustega

Torujuhtme lineaarsete mõõtmete muutuse arvutamine temperatuuri muutusega toimub järgmise valemi järgi:

a on termilise pikenemise koefitsient, mm/(m°C) (vt allolevat tabelit);

L – torujuhtme pikkus (paigaldatud tugede vaheline kaugus), m;

Δt on vahe max. ja min. pumbatava keskkonna temperatuur, °C.

Erinevatest materjalidest torude lineaarse paisumise tabel

Toodud arvud on loetletud materjalide keskmised ja muudest materjalidest torustike arvutamisel ei tohiks selle tabeli andmeid aluseks võtta. Torujuhtme arvutamisel on soovitatav kasutada toru tootja poolt kaasasoleval tehnilisel spetsifikatsioonil või andmelehel näidatud joonpikenemise koefitsienti.

Torujuhtmete termiline pikenemine kõrvaldatakse nii torujuhtme spetsiaalsete paisumissektsioonide kui ka kompensaatorite abil, mis võivad koosneda elastsetest või liikuvatest osadest.

Kompensatsioonisektsioonid koosnevad torujuhtme elastsetest sirgetest osadest, mis asetsevad üksteise suhtes risti ja on kinnitatud painutustega. Termilise pikenemise korral kompenseeritakse ühe osa suurenemine teise osa tasapinnal aset leidva painde deformatsiooniga või ruumis painde ja väände deformatsiooniga. Kui torujuhe ise kompenseerib soojuspaisumist, siis nimetatakse seda isekompensatsiooniks.

Kompensatsioon toimub ka elastsete painde tõttu. Osa venimisest kompenseeritakse painde elastsusega, teine ​​osa jääb ära tänu paindetaguse lõigu materjali elastsusomadustele. Kompensaatorid paigaldatakse sinna, kus ei ole võimalik kasutada kompenseerivaid sektsioone või kui torustiku isekompensatsioon on ebapiisav.

Konstruktsiooni ja tööpõhimõtte järgi on kompensaatoreid nelja tüüpi: U-kujulised, läätsed, lainelised, täitekast. Praktikas kasutatakse sageli L-, Z- või U-kujulisi lamedaid paisumisvuuke. Ruumiliste kompensaatorite puhul on need tavaliselt 2 tasast üksteisega risti asetsevat osa ja neil on üks ühine õlg. Elastsed paisumisvuugid on valmistatud torudest või elastsetest ketastest või lõõtsast.

Torujuhtme läbimõõdu optimaalse suuruse määramine

Torujuhtme optimaalse läbimõõdu saab leida tehniliste ja majanduslike arvutuste põhjal. Torujuhtme mõõtmed, sealhulgas erinevate komponentide mõõtmed ja funktsionaalsus, samuti tingimused, mille korral torujuhe peab töötama, määravad süsteemi transpordivõimsuse. Suuremad torud sobivad suurema massivoolu jaoks, eeldusel, et süsteemi muud komponendid on nende tingimuste jaoks õigesti valitud ja suurusega. Tavaliselt, mida pikem on pumbajaamade vaheline magistraaltoru pikkus, seda suuremat rõhulangust torustikus on vaja. Lisaks võib rõhku torustikus oluliselt mõjutada ka pumbatava keskkonna füüsikaliste omaduste muutus (viskoossus jne).

Optimaalne suurus on väikseim konkreetse rakenduse jaoks sobiv toru suurus, mis on süsteemi eluea jooksul tasuv.

Toru jõudluse arvutamise valem:

Q on pumbatava vedeliku voolukiirus;

d on torujuhtme läbimõõt;

v on voolukiirus.

Praktikas arvutada optimaalne läbimõõt torujuhtmetes kasutatakse pumbatava keskkonna optimaalsete kiiruste väärtusi, mis on võetud eksperimentaalsete andmete põhjal koostatud võrdlusmaterjalidest:

Siit saame toru optimaalse läbimõõdu arvutamise valemi:

Q on pumbatava vedeliku määratud voolukiirus;

d on torujuhtme optimaalne läbimõõt;

v on optimaalne voolukiirus.

Suure vooluhulga korral kasutatakse tavaliselt väiksema läbimõõduga torusid, mis tähendab väiksemaid kulusid torustiku ostmiseks, selle hoolduseks ja paigaldustöödeks (tähistatakse K 1-ga). Kiiruse suurenemisega suurenevad hõõrdumisest ja kohalikest takistustest tingitud rõhukadud, mis toob kaasa vedeliku pumpamise kulude suurenemise (tähistame K 2).

Suure läbimõõduga torustike puhul on kulud K 1 suuremad ja töötamise ajal K 2 madalamad. Kui liidame K 1 ja K 2 väärtused, saame kokku minimaalsed kulud K ja torujuhtme optimaalne läbimõõt. Kulud K 1 ja K 2 on antud juhul antud samas ajavahemikus.

Torujuhtme kapitalikulude arvutamine (valem).

m on torujuhtme mass, t;

K M - koefitsient, mis suurendab paigaldustööde maksumust, näiteks 1,8;

n on kasutusiga, aastad.

Näidatud energiatarbimisega seotud tegevuskulud:

n DN - tööpäevade arv aastas;

C E – kulu kWh energia kohta, rub/kW*h.

Torujuhtme suuruse määramise valemid

Näide üldvalemitest torude suuruse määramiseks, võtmata arvesse võimalikke lisategureid, nagu erosioon, hõljuvad ained jne:

d on toru siseläbimõõt;

hf on hõõrdepea kadu;

L on torujuhtme pikkus, jalad;

f on hõõrdetegur;

V on voolukiirus.

T on temperatuur, K

P - rõhk psi (abs);

n on kareduse koefitsient;

v on voolukiirus;

L on toru pikkus või läbimõõt.

Vg on küllastunud auru erimaht;

x – auru kvaliteet;

Optimaalne voolukiirus erinevate torustike jaoks

Toru optimaalne suurus valitakse tingimuse, et keskkonna pumpamiseks läbi torujuhtme on minimaalsed kulud ja torude maksumus. Arvestada tuleb aga ka kiiruspiirangutega. Mõnikord peab torujuhtme suurus vastama protsessi nõuetele. Sama sageli on torujuhtme suurus seotud rõhulangusega. Esialgsetes projekteerimisarvutustes, kus rõhukadusid ei võeta arvesse, määratakse protsessi torujuhtme suurus lubatud kiirusega.

Kui torujuhtmes on voolusuunas muutusi, siis see toob kaasa lokaalsete rõhkude olulise suurenemise voolusuunaga risti olevale pinnale. Selline tõus on vedeliku kiiruse, tiheduse ja algrõhu funktsioon. Kuna kiirus on pöördvõrdeline läbimõõduga, vajavad suure kiirusega vedelikud torujuhtmete suuruse määramisel ja konfigureerimisel erilist tähelepanu. Toru optimaalne suurus, näiteks väävelhappe jaoks, piirab keskkonna kiirust väärtuseni, mis hoiab ära seina erosiooni toru käänakutes, vältides nii torukonstruktsiooni kahjustamist.

Vedeliku vool raskusjõu toimel

Torujuhtme suuruse arvutamine raskusjõu mõjul liikuva voolu korral on üsna keeruline. Liikumise olemus selle vooluvormiga torus võib olla ühefaasiline (täistoru) ja kahefaasiline (osaline täitmine). Kahefaasiline vool tekib siis, kui torus on nii vedelik kui gaas.

Sõltuvalt vedeliku ja gaasi vahekorrast ning nende kiirustest võib kahefaasiline voolurežiim varieeruda mullilisest kuni hajutatud.

Vedelikule liikumapaneva jõu raskusjõul liikudes annab algus- ja lõpp-punkti kõrguste erinevus ning eelduseks on alguspunkti asukoht lõpp-punkti kohal. Teisisõnu, kõrguste erinevus määrab vedeliku potentsiaalse energia erinevuse nendes positsioonides. Seda parameetrit võetakse arvesse ka torujuhtme valimisel. Lisaks mõjutavad liikumapaneva jõu suurust rõhud algus- ja lõpp-punktis. Rõhulanguse suurenemine toob kaasa vedeliku voolukiiruse suurenemise, mis omakorda võimaldab valida väiksema läbimõõduga torujuhtme ja vastupidi.

Juhul, kui lõpp-punkt on ühendatud rõhu all oleva süsteemiga, näiteks destilleerimiskolonniga, tuleb tegeliku efektiivse diferentsiaalrõhu hindamiseks olemasolevast kõrguste erinevusest lahutada ekvivalentrõhk. Samuti, kui torustiku alguspunkt saab olema vaakumi all, siis tuleb torustiku valikul arvestada ka selle mõju summaarsele diferentsiaalrõhule. Torude lõplik valik tehakse diferentsiaalrõhu abil, võttes arvesse kõiki ülaltoodud tegureid, mitte ainult algus- ja lõpp-punktide kõrguste erinevuse põhjal.

kuuma vedeliku vool

Töötlemisettevõtetes tekivad kuuma või keeva keskkonnaga töötamisel tavaliselt erinevad probleemid. Peamine põhjus on kuuma vedeliku voolu osa aurustumine, see tähendab vedeliku faasimuutumine auruks torujuhtme või seadme sees. Tüüpiliseks näiteks on tsentrifugaalpumba kavitatsiooninähtus, millega kaasneb vedeliku punktkeemine, millele järgneb aurumullide teke (aurukavitatsioon) või lahustunud gaaside vabanemine mullideks (gaasikavitatsioon).

Eelistatakse suuremat torustikku väiksema voolukiiruse tõttu, võrreldes väiksema läbimõõduga torustikuga konstantsel voolul, mille tulemuseks on kõrgem NPSH pumba imitorustikus. Voolusuuna järsu muutumise või torujuhtme suuruse vähenemise punktid võivad samuti põhjustada rõhukadu tõttu kavitatsiooni. Saadud gaasi-auru segu takistab voolu läbimist ja võib torustikku kahjustada, mis muudab kavitatsiooni nähtuse torujuhtme töötamise ajal äärmiselt ebasoovitavaks.

Seadmete/instrumentide ümbersõidutorustik

Seadmed ja seadmed, eriti need, mis võivad tekitada olulisi rõhulangusi, st soojusvahetid, juhtventiilid jne, on varustatud möödaviigutorustikuga (et mitte katkestada protsessi isegi hooldustööde ajal). Sellistel torustikel on tavaliselt 2 sulgventiili, mis on paigaldatud paigaldisega paralleelselt ja voolureguleerimisventiil paralleelselt selle paigaldusega.

Tavalise töötamise ajal kogeb seadme põhikomponente läbiv vedelikuvool täiendavat rõhulangust. Vastavalt sellele arvutatakse selle jaoks ühendatud seadmete, näiteks tsentrifugaalpumba poolt tekitatud tühjendusrõhk. Pump valitakse kogu paigaldise rõhulanguse põhjal. Möödavoolutorustiku liikumise ajal seda täiendavat rõhulangust ei esine, samal ajal kui töötav pump pumpab vastavalt oma tööomadustele sama jõu voolu. Vältimaks erinevusi masina ja möödaviigu vooluomadustes, on soovitatav kasutada väiksemat juhtklapiga möödavoolu, et tekitada põhipaigaldisega samaväärne rõhk.

Proovivõtu liin

Tavaliselt võetakse selle koostise määramiseks analüüsiks väike kogus vedelikku. Tooraine, vahesaaduse, valmistoote või lihtsalt transporditava aine, näiteks reovee, soojusülekandevedeliku jne koostise määramiseks võib proove võtta protsessi mis tahes etapis. Torujuhtme lõigu suurus, millelt proove võetakse, sõltub tavaliselt analüüsitava vedeliku tüübist ja proovivõtukoha asukohast.

Näiteks kõrgendatud rõhu all olevate gaaside puhul piisab väikestest ventiilidega torujuhtmetest vajaliku arvu proovide võtmiseks. Proovivõtutoru läbimõõdu suurendamine vähendab analüüsiks võetava söötme osakaalu, kuid sellist proovide võtmist on raskem kontrollida. Samas ei sobi väike proovivõtuliin hästi erinevate suspensioonide analüüsimiseks, milles tahked osakesed võivad voolutee ummistada. Seega sõltub suspensioonide analüüsimiseks kasutatava proovivõtuliini suurus suurel määral tahkete osakeste suurusest ja söötme omadustest. Sarnased järeldused kehtivad viskoossete vedelike kohta.

Valimirea suuruse määramisel võetakse tavaliselt arvesse:

• valimiseks mõeldud vedeliku omadused;
• töökeskkonna kaotus valiku ajal;
• ohutusnõuded valiku ajal;
• töö lihtsus;
• valikupunkti asukoht.

jahutusvedeliku ringlus

Tsirkuleeriva jahutusvedelikuga torujuhtmete puhul eelistatakse suuri kiirusi. Selle põhjuseks on eelkõige asjaolu, et jahutustornis olev jahutusvedelik satub päikesevalgusele, mis loob tingimused vetikaid sisaldava kihi tekkeks. Osa sellest vetikaid sisaldavast mahust siseneb ringlevasse jahutusvedelikku. Madala voolukiiruse korral hakkavad torustikus vohama vetikad ja tekitavad mõne aja pärast raskusi jahutusvedeliku ringluses või selle läbimisel soojusvahetisse. Sel juhul on soovitatav kasutada suurt tsirkulatsioonikiirust, et vältida vetikate ummistuste teket torustikus. Tavaliselt kasutatakse suure tsirkulatsiooniga jahutusvedelikku keemiatööstuses, kus erinevate soojusvahetite toiteallikaks on vaja suuri torujuhtmeid ja pikkusi.

Paagi ülevool

Mahutid on varustatud ülevoolutorudega järgmistel põhjustel:

• vedeliku kadumise vältimine (liigne vedelik siseneb teise reservuaari, mitte ei voola algsest reservuaarist välja);
• soovimatute vedelike lekkimise vältimine paagist väljapoole;
• vedeliku taseme hoidmine paakides.

Kõigil ülaltoodud juhtudel on ülevoolutorud ette nähtud mahutisse siseneva vedeliku maksimaalse lubatud voolu jaoks, olenemata väljuva vedeliku voolukiirusest. Muud torustiku põhimõtted on sarnased gravitatsioonitorustikuga, st vastavalt ülevoolutorustiku algus- ja lõpp-punkti vahelisele olemasolevale vertikaalsele kõrgusele.

Ülevoolutoru kõrgeim punkt, mis on ühtlasi ka selle alguspunkt, asub ühenduses paagiga (paagi ülevoolutoru) tavaliselt kõige tipu lähedal ja madalaim punkt võib asuda äravoolurenni lähedal maapinna lähedal. Kuid ülevooluliin võib lõppeda ka kõrgemal. Sel juhul on saadaolev diferentsiaalipea madalam.

Muda vool

Kaevandamise puhul kaevandatakse maaki tavaliselt raskesti ligipääsetavates piirkondades. Sellistes kohtades reeglina raudtee- ega maanteeühendus puudub. Sellistes olukordades peetakse kõige sobivamaks tahkete osakestega kandjate hüdraulilist transporti, sealhulgas juhul, kui kaevandusettevõtted asuvad piisaval kaugusel. Lägatorustikke kasutatakse erinevates tööstuspiirkondades purustatud tahkete ainete transportimiseks koos vedelikega. Sellised torujuhtmed on osutunud kõige kulutõhusamaks võrreldes teiste suurtes kogustes tahke kandja transportimise meetoditega. Lisaks on nende eeliste hulgas piisav ohutus mitme transpordiliigi puudumise ja keskkonnasõbralikkuse tõttu.

Suspensioone ja hõljuvate ainete segusid vedelikes säilitatakse ühtluse säilitamiseks perioodiliselt segades. Vastasel juhul toimub eraldusprotsess, mille käigus hõljuvad osakesed ujuvad sõltuvalt nende füüsikalistest omadustest vedeliku pinnale või settivad põhja. Segamist tagavad sellised seadmed nagu segamispaak, torujuhtmetes aga turbulentse voolu tingimustes.

Voolukiiruse vähendamine vedelikus hõljuvate osakeste transportimisel ei ole soovitav, kuna voolus võib alata faaside eraldumise protsess. See võib kaasa tuua torujuhtme ummistumise ja voolus transporditavate tahkete ainete kontsentratsiooni muutumise. Vooluhulga intensiivset segunemist soodustab turbulentne voolurežiim.

Teisest küljest põhjustab torujuhtme suuruse liigne vähendamine sageli ka ummistumist. Seetõttu on torujuhtme suuruse valik oluline ja vastutusrikas samm, mis nõuab eelanalüüsi ja arvutusi. Iga juhtumit tuleb käsitleda eraldi, kuna erinevad suspensioonid käituvad erinevatel vedeliku kiirustel erinevalt.

Torujuhtme remont

Torujuhtme töötamise ajal võivad selles esineda mitmesugused lekked, mis vajavad viivitamatut kõrvaldamist, et süsteemi jõudlust säilitada. Peatorustiku remonti saab teha mitmel viisil. See võib tähendada kogu torusegmendi või väikese lekkiva osa asendamist või olemasoleva toru lappimist. Kuid enne mis tahes parandusmeetodi valimist on vaja põhjalikult uurida lekke põhjust. Mõnel juhul võib osutuda vajalikuks mitte ainult remont, vaid ka toru trassi muutmine, et vältida selle uuesti kahjustamist.

Remonditööde esimene etapp on sekkumist vajava toruosa asukoha määramine. Edasi määratakse sõltuvalt torustiku tüübist lekke kõrvaldamiseks vajalike seadmete ja meetmete loetelu ning kogutakse vajalikud dokumendid ja load, kui remonditav torulõik asub teise omaniku territooriumil. Kuna enamik torusid asub maa all, võib osutuda vajalikuks osa torust välja tõmmata. Järgmisena kontrollitakse torustiku katte üldist seisukorda, misjärel eemaldatakse osa kattest remonditöödeks otse toruga. Pärast remonti saab läbi viia erinevaid kontrollitoiminguid: ultraheli testimine, värvivigade tuvastamine, magnetosakeste vigade tuvastamine jne.

Kui mõne remondi puhul tuleb torustik täielikult sulgeda, siis sageli piisab remonditava ala isoleerimiseks või ümbersõidu ettevalmistamiseks vaid ajutisest seiskamisest. Kuid enamikul juhtudel tehakse remonditööd torujuhtme täieliku väljalülitamisega. Torujuhtme lõigu isoleerimist saab läbi viia pistikute või sulgeventiilide abil. Järgmisena paigaldage vajalikud seadmed ja viige läbi otsene remont. Remonditööd tehakse kahjustatud alal, keskkonnast vabastatuna ja ilma surveta. Remondi lõpus avatakse pistikud ja taastatakse torustiku terviklikkus.

Torujuhtmete arvutamise ja valiku lahenduste probleemide näited

Ülesanne number 1. Torujuhtme minimaalse läbimõõdu määramine

Seisukord: Naftakeemiatehases pumbatakse paraksüleeni C 6 H 4 (CH 3) 2 temperatuuril T \u003d 30 ° C võimsusega Q \u003d 20 m 3 / tund mööda terastoru lõiku pikkusega L \u003d 30 m. P-ksüleeni tihedus on ρ \u003d 858 kg / m 3 ja viskoossus μ=0,6 cP. Terase absoluutne karedus ε on 50 µm.

Algandmed: Q = 20 m 3 /tund; L = 30 m; ρ=858 kg/m3; μ=0,6 cP; e = 50 urn; Δp = 0,01 MPa; ΔH = 1,188 m.

Ülesanne: Määrake toru minimaalne läbimõõt, mille juures rõhulang selles osas ei ületa Δp=0,01 MPa (ΔH=1,188 m P-ksüleeni kolonn).

Lahendus: Voolukiirus v ja toru läbimõõt d on teadmata, mistõttu ei saa arvutada ei Reynoldsi arvu Re ega suhtelist karedust ɛ/d. Vaja on võtta hõõrdeteguri λ väärtus ja arvutada energiakao võrrandi ja pidevuse võrrandi abil vastav d väärtus. Seejärel arvutatakse d väärtuse põhjal Reynoldsi arv Re ja suhteline karedus ɛ/d. Edasi, kasutades Moody diagrammi, saadakse uus f väärtus. Seega, kasutades järjestikuste iteratsioonide meetodit, määratakse läbimõõdu d soovitud väärtus.

Kasutades pidevusvõrrandi vormi v=Q/F ja vooluala valemit F=(π d²)/4, teisendame Darcy-Weisbachi võrrandi järgmiselt:

Nüüd väljendame Reynoldsi arvu väärtust läbimõõduga d:

Teeme sarnaseid toiminguid suhtelise karedusega:

Iteratsiooni esimeseks etapiks on vaja valida hõõrdeteguri väärtus. Võtame keskmise väärtuse λ = 0,03. Järgmisena arvutame järjestikku d, Re ja ε/d:

d = 0,0238 5 √ (λ) = 0,0118 m

Re=10120/d=857627

ε/d = 0,00005/d = 0,00424

Neid väärtusi teades teostasime pöördoperatsiooni ja määrasime Moody diagrammi järgi hõõrdeteguri λ väärtuse, mis on 0,017. Järgmisena leiame uuesti d, Re ja ε/d, kuid uue λ väärtuse jaoks:

d = 0,0238 5 √ λ = 0,0105 m

Re=10120/d=963809

ε/d = 0,00005/d = 0,00476

Pärast uuesti Moody diagrammi kasutamist saame λ täpsustatud väärtuse, mis on võrdne 0, 0172. Saadud väärtus erineb eelnevalt valitud väärtusest [(0,0172-0,017)/0,0172] 100 = 1,16%, seega pole uut iteratsioonietappi vaja ja varem leitud väärtused on õiged. Sellest järeldub, et toru minimaalne läbimõõt on 0,0105 m.

Ülesanne number 2. Optimaalse majandusliku lahenduse valimine lähteandmete põhjal

Seisukord: Tehnoloogilise protsessi rakendamiseks pakuti välja kaks erineva läbimõõduga torujuhtme võimalust. Esimene võimalus hõlmab suurema läbimõõduga torude kasutamist, mis tähendab suuri kapitalikulusid C k1 = 200 000 rubla, kuid aastased kulud on väiksemad ja moodustavad C e1 = 30 000 rubla. Teise variandi jaoks valiti väiksema läbimõõduga torud, mis vähendab kapitalikulusid C k2 = 160 000 rubla, kuid suurendab iga-aastase hoolduse maksumust C e2 = 36 000 rublani. Mõlemad valikud on mõeldud n = 10-aastaseks tööks.

Algandmed: C k1 \u003d 200 000 rubla; C e1 = 30 000 rubla; C k2 \u003d 160 000 rubla; С e2 = 35 000 rubla; n = 10 aastat.

Ülesanne: Tuleb välja selgitada kõige kuluefektiivsem lahendus.

Lahendus: Ilmselgelt on teine ​​variant kasumlikum tänu väiksematele kapitalikuludele, kuid esimesel juhul on eelis madalamate jooksvate kulude tõttu. Hooldussäästust tulenevate täiendavate kapitalikulude tasuvusaja määramiseks kasutame valemit:

Sellest järeldub, et kuni 8-aastase kasutusea korral jääb majanduslik eelis teise variandi poolele tänu väiksematele kapitalikuludele, kuid mõlema projekti kogumaksumus on võrdne 8. tegevusaastaga, ja siis on esimene variant tulusam.

Kuna torustikku plaanitakse kasutada 10 aastat, tuleks eelistada esimest varianti.

Ülesanne number 3. Torujuhtme optimaalse läbimõõdu valimine ja arvutamine

Seisukord: Projekteerimisel on kaks tehnoloogilist liini, milles tsirkuleeritakse mitteviskoosset vedelikku voolukiirustega Q 1 = 20 m 3 /tunnis ja Q 2 = 30 m 3 /tunnis. Torustiku paigaldamise ja hooldamise lihtsustamiseks otsustati mõlema liini puhul kasutada sama läbimõõduga torusid.

Algandmed: Q 1 \u003d 20 m 3 / tund; Q 2 \u003d 30 m 3 / tund.

Ülesanne: Probleemi tingimuste jaoks on vaja määrata sobiv toru läbimõõt d.

Lahendus: Kuna torujuhtmele ei esitata täiendavaid nõudeid, on vastavuse peamiseks kriteeriumiks võime pumbata vedelikku kindlaksmääratud voolukiirustel. Kasutame survetorustiku mitteviskoosse vedeliku optimaalsete kiiruste tabeliandmeid. See vahemik on 1,5–3 m / s.

Sellest järeldub, et on võimalik määrata optimaalsete läbimõõtude vahemikud, mis vastavad erinevate voolukiiruste optimaalsete kiiruste väärtustele, ja määrata nende ristumisala. Sellest piirkonnast pärit torude läbimõõdud vastavad ilmselt loetletud voolujuhtumite kohaldamisnõuetele.

Määrame optimaalsete läbimõõtude vahemiku juhul, kui Q 1 = 20 m 3 / tund, kasutades vooluvalemit, väljendades sellest toru läbimõõtu:

Asendage optimaalse kiiruse minimaalsed ja maksimaalsed väärtused:

See tähendab, et liini jaoks, mille voolukiirus on 20 m 3 / h, sobivad torud läbimõõduga 49–69 mm.

Määrame juhtumi Q 2 = 30 m 3 / tunnis optimaalsete läbimõõtude vahemiku:

Kokkuvõttes saame, et esimesel juhul on optimaalsete läbimõõtude vahemik 49–69 mm ja teisel juhul 59–84 mm. Nende kahe vahemiku ristumiskoht annab otsitavate väärtuste komplekti. Saame, et 59–69 mm läbimõõduga torusid saab kasutada kahe liini jaoks.

Ülesanne number 4. Määrake veevoolu režiim torus

Seisukord: Antud torustik läbimõõduga 0,2 m, mis liigutab veevoolu vooluhulgaga 90 m 3 /tunnis. Vee temperatuur on t \u003d 20 ° C, mille dünaamiline viskoossus on 1 10 -3 Pa s ja tihedus 998 kg / m 3.

Algandmed: d = 0,2 m; Q \u003d 90 m 3 / tund; μ = 1 10 -3; ρ \u003d 998 kg / m 3.

Ülesanne: On vaja seadistada veevoolu režiim torus.

Lahendus: Voolurežiimi saab määrata Reynoldsi kriteeriumi väärtusega (Re), mille arvutamiseks on kõigepealt vaja määrata vee voolukiirus torus (v). V väärtuse saab arvutada ümara toru vooluvõrrandist:

Kasutades leitud voolukiiruse väärtust, arvutame selle jaoks Reynoldsi kriteeriumi väärtuse:

Reynoldsi kriteeriumi Re kr kriitiline väärtus ümartorude puhul on 2300. Saadud kriteeriumi väärtus on suurem kriitilisest väärtusest (159680 > 2300), mistõttu on voolurežiim turbulentne.

Ülesanne number 5. Reynoldsi kriteeriumi väärtuse määramine

Seisukord: Vesi voolab mööda kaldus renni, mille ristkülikukujuline profiil on w = 500 mm lai ja h = 300 mm kõrge, mitte ulatudes a = 50 mm renni ülemisse serva. Veekulu on sel juhul Q = 200 m 3 /tunnis. Vee tiheduse arvutamisel võta ρ = 1000 kg / m 3 ja dünaamiline viskoossus μ = 1·10 -3 Pa·s.

Algandmed: w = 500 mm; h = 300 mm; l = 5000 mm; a = 50 mm; Q \u003d 200 m 3 / tund; ρ \u003d 1000 kg / m 3; μ = 1 10 -3 Pa s.

Ülesanne: Määrake Reynoldsi kriteeriumi väärtus.

Lahendus: Kuna sel juhul toimub vedeliku liikumine mööda ristkülikukujulist renni, mitte ümmargust toru, siis järgnevateks arvutusteks on vaja leida kanali ekvivalentne läbimõõt. Üldiselt arvutatakse see valemiga:

F W - vedeliku voolu ristlõikepindala;

On ilmne, et vedeliku voolu laius langeb kokku kanali w laiusega, samas kui vedeliku voolu kõrgus on võrdne h-a mm. Sel juhul saame:

Nüüd on võimalik määrata vedeliku voolu samaväärne läbimõõt:

Varem leitud väärtusi kasutades on võimalik kasutada Reynoldsi kriteeriumi arvutamise valemit:

Ülesanne number 6. Torujuhtme rõhukao arvutamine ja määramine

Seisukord: Pump tarnib vett lõppkasutajale läbi ringikujulise ristlõikega torujuhtme, mille konfiguratsioon on näidatud joonisel. Veekulu on Q = 7 m 3 /tunnis. Toru läbimõõt on d = 50 mm ja absoluutne karedus on Δ = 0,2 mm. Vee tiheduse arvutamisel võta ρ = 1000 kg / m 3 ja dünaamiline viskoossus μ = 1·10 -3 Pa·s.

Algandmed: Q \u003d 7 m 3 / tund; d = 120 mm; Δ = 0,2 mm; ρ \u003d 1000 kg / m 3; μ = 1 10 -3 Pa s.

Lahendus: Esiteks leiame torujuhtme voolukiiruse, mille jaoks kasutame vedeliku voolukiiruse valemit:

Leitud kiirus võimaldab meil määrata Reynoldsi kriteeriumi väärtuse antud voolu jaoks:

Peakao summaarne väärtus on hõõrdekadude summa vedeliku liikumisel läbi toru (H t) ja peakadude summa kohalikes takistustes (H ms).

Hõõrdekadu saab arvutada järgmise valemi abil:

L on torujuhtme kogupikkus;

Leiame voolu kiiruspea väärtuse:

Hõõrdeteguri väärtuse määramiseks on vaja valida õige arvutusvalem, mis sõltub Reynoldsi kriteeriumi väärtusest. Selleks leiame toru suhtelise kareduse väärtuse valemi järgi:

10/e = 10/0,004 = 2500

Reynoldsi kriteeriumi varem leitud väärtus jääb vahemikku 10/e< Re < 560/e, следовательно, необходимо воспользоваться следующей расчетной формулой:

λ = 0,11 (e+68/Re) 0,25 = 0,11 (0,004+68/50000) 0,25 = 0,03

Nüüd on võimalik kindlaks teha hõõrdumise rõhukadu suurus:

Kogu peakadu lokaalsetes takistustes on peakadude summa kõigis lokaalsetes takistustes, mis selles ülesandes on kaks pööret ja üks tavaline klapp. Saate need arvutada järgmise valemi abil:

kus ζ on kohaliku takistuse koefitsient.

Kuna rõhukoefitsientide tabeliväärtuste hulgas pole 50 mm läbimõõduga torude jaoks selliseid väärtusi, peate nende määramiseks kasutama ligikaudset arvutusmeetodit. 40 mm läbimõõduga toru tavalise ventiili takistustegur (ζ) on 4,9 ja 80 mm toru puhul - 4. Kujutagem lihtsalt ette, et nende väärtuste vahepealsed väärtused asuvad sirgel. joon ehk nende muutumist kirjeldatakse valemiga ζ = a d+b, kus a ja b on sirge võrrandi koefitsiendid. Koostame ja lahendame võrrandisüsteemi:

Lõplik võrrand näeb välja selline:

50 mm läbimõõduga toru 90° põlve takistuse koefitsiendi puhul pole selline ligikaudne arvutus vajalik, kuna koefitsiendi väärtus 1,1 vastab 50 mm läbimõõdule.

Arvutage lokaalsete takistuste kogukaod:

Seega on kogu rõhukadu:

Ülesanne number 7. Kogu torujuhtme hüdraulilise takistuse muutuste määramine

Seisukord: Peatorustiku, mille kaudu pumbatakse vett kiirusega v 1 \u003d 2 m / s, siseläbimõõduga d 1 \u003d 0,5 m, remonditööde käigus selgus, et toruosa pikkusega L \ u003d 25 m tuleb välja vahetada, kuna ebaõnnestunud sektsiooni asemel ei olnud toru sama läbimõõduga asendamiseks, paigaldati toru siseläbimõõduga d 2 = 0,45 m Toru absoluutne karedus, millel on a. läbimõõt 0,5 m on Δ 1 = 0,45 mm ja torud läbimõõduga 0,45 m - Δ 2 = 0,2 mm. Vee tiheduse arvutamisel võta ρ = 1000 kg / m 3 ja dünaamiline viskoossus μ = 1·10 -3 Pa·s.

Ülesanne: On vaja kindlaks teha, kuidas muutub kogu torujuhtme hüdrauliline takistus.

Lahendus: Kuna ülejäänud torustikku ei muudetud, ei muutunud pärast remonti ka selle hüdrotakistuse väärtus, mistõttu piisab probleemi lahendamiseks vahetatud ja vahetatud toruosa hüdrauliliste takistuste võrdlemisest.

Arvutage välja vahetatud toruosa hüdrauliline takistus (H 1). Kuna sellel puuduvad kohaliku takistuse allikad, piisab hõõrdekadude väärtuse (H t1) leidmisest:

λ 1 - asendatud sektsiooni hüdraulilise takistuse koefitsient;

g on vaba langemise kiirendus.

λ leidmiseks tuleb esmalt määrata toru suhteline karedus (e 1) ja Reynoldsi kriteerium (Re 1):

Valime λ 1 arvutusvalemi:

560/e 1 = 560/0,0009 = 622222

Kuna leitud väärtus Re 1 > 560/e 1, siis λ 1 tuleb leida järgmise valemi abil:

Nüüd on võimalik leida asendatud toruosa rõhulang:

Arvutage kahjustatud toruosa hüdrauliline takistus (H 2). Sel juhul tekitab sektsioon lisaks hõõrdumisest tingitud rõhulangule (H t2) ka lokaalsete takistuste (H m s2) tõttu rõhulange, mis on torustiku järsk ahenemine vahetatava sisselaskeava juures. sektsioon ja selle väljapääsu juures järsk laienemine.

Esiteks määrame asendustoru sektsioonis hõõrdumisest tingitud rõhulanguse suuruse. Kuna läbimõõt on muutunud väiksemaks ja vooluhulk on jäänud samaks, on vaja leida voolukiirusele v 2 uus väärtus. Soovitud väärtuse leiad asendatavale ja asenduskohale arvestatud kulude võrdsusest:

Reynoldsi veevoolu kriteerium asendussektsioonis:

Nüüd leiame 450 mm läbimõõduga torusegmendi suhtelise kareduse ja valime hõõrdeteguri arvutamise valem:

560/e 2 = 560/0,00044 = 1272727

Saadud Re 2 väärtus jääb vahemikku 10/e 1 kuni 560/e 1 (22 727< 1 111 500 < 1 272 727), поэтому для расчета λ 2 будет использоваться следующая формула:

Kohalike takistuste rõhukadu on asendatud sektsiooni sisselaskeava (kanali järsk kitsenemine) ja sellest väljumise (kanali järsk laienemine) kadude summa. Leidke vahetatud toru ja algse toru pindalade suhe:

Tabeliväärtuste järgi valime kohaliku takistuse koefitsiendid: järsu kitsenemise korral ζ pc = 0,1; järsu paisumise korral ζ pp = 0,04. Neid andmeid kasutades arvutame kogu rõhukadu kohalikes takistustes:

Sellest järeldub, et kogu rõhulang asendussektsioonis on võrdne:

Teades rõhukadu asendatud ja vahetatud toruosas, määrame kadude muutuse suuruse:

∆H = 0,317-0,194 = 0,123 m

Saame, et pärast torujuhtme lõigu väljavahetamist suurenes selle kogukõrguse kadu 0,123 m võrra.

Torujuhtmete arvutamine ja valik

Erinevate vedelike transportimiseks mõeldud torustikud on nende sõlmede ja paigaldiste lahutamatu osa, milles viiakse läbi erinevate kasutusvaldkondadega seotud tööprotsesse. Torude ja torustiku konfiguratsiooni valimisel on suur tähtsus nii torude enda kui ka toruliitmike maksumusel. Söötme torujuhtme kaudu pumpamise lõplik maksumus sõltub suuresti torude suurusest (läbimõõt ja pikkus). Nende väärtuste arvutamine toimub teatud tüüpi toimingute jaoks spetsiaalselt välja töötatud valemite abil.

Tihti juhtub, et veesurve korteri veepunktides on selgelt ebapiisav. See põhjustab sanitaartehniliste seadmete kasutamisel ebamugavusi, "külmumist" või täielikku seiskumist kodumasinadühendatud veevarustusega, kaasaegsete seadmete (dušid, mullivannid, bideed jne) ebaõige töö, mis nõuavad teatud veesurvet. Loomulikult nõuab selline olukord haldusmeetmete võtmist (mis paraku alati ei aita) või spetsiaalsete rõhutõstepumpade või pumbajaamade paigaldamist.

Nõude esitamiseks või paigalduse kavandamiseks lisavarustus, on soovitav eelnevalt teada, millist survet veevarustuses peamiselt hoitakse, st kui palju see erineb normatiivsest. Kui manomeeter on olemas, võtke näidud - see pole keeruline. Aga mis siis, kui sellist seadet pole? Vahet pole, seal on lihtne ja täpne eksperimentaalne viis, mille alusel on koostatud allolev kalkulaator veevarustuse veesurve arvutamiseks.

Mõõtmiste ja arvutuste kirjeldus - kalkulaatori all olevas tekstiosas.

Sisestage kahe mõõtmise tulemused ja vajutage nuppu "Arvuta veerõhk"

atmosfääriline

Ho - õhusamba kõrgus enne kraani avamist , mm

Ta - õhusamba kõrgus täielikult avatud ventiiliga , mm

Kuidas teha eksperimentaalseid mõõtmisi ja arvutusi?

Rõhu isemõõtmiseks vajate umbes 2 meetri pikkust läbipaistvat voolikut (toru). Läbimõõt ei oma sel juhul määravat tähtsust – peaasi, et voolik oleks võimalik hermeetiliselt panna segistile või mõnele muule kraaniga varustatud torule.

• Voolik asetatakse segistile või torule hermeetiliselt, nii et vesi ega õhk välja ei lekiks. Kõige parem on see mähkida tavalise klambriga.
• Voolikusse lastakse väike kogus vett, seejärel mõistetakse see vertikaalselt ja fikseeritakse selles asendis. Veetase alumises ahelas peaks olema ligikaudu kraani (toru) kõrgus. See on selgelt näidatud vasakpoolsel joonisel. Pärast seda mõõtke õhusamba esialgne pikkus ho millimeetrites. Väärtus kirjutatakse üles.
• Järgmiseks suletakse voolik ülalt hermeetiliselt mingi korgiga ja seejärel avatakse klapp täielikult. Vesi surub oma rõhuga torus oleva õhu kokku ja tõuseb teatud kõrgusele. Peaasi, et õhul ei tohi mingil juhul ülevalt imbuda.
• Pärast taseme stabiliseerumist tehke veel üks õhusamba kõrguse mõõtmine (parempoolsel joonisel) - ta.

Need kaks väärtust on lähtepunktid kalkulaatorisse sisenemiseks ja veevarustuses oleva vee rõhu väärtuse saamiseks. Tulemus antakse tehnilistes atmosfäärides (baar) ja veesamba meetrites - vastavalt sellele, kumb teile mugavam on.

Veevarustuskonstruktsiooni õigeks paigaldamiseks, alustades süsteemi arendamist ja planeerimist, on vaja arvutada vee vool läbi toru.

Kodukanali peamised parameetrid sõltuvad saadud andmetest.

Selles artiklis saavad lugejad tutvuda põhitehnikatega, mis aitavad neil iseseisvalt oma veevärgisüsteemi arvutada.

Torujuhtme läbimõõdu voolu järgi arvutamise eesmärk: Torujuhtme läbimõõdu ja läbilõike määramine vooluhulga ja vee pikisuunalise liikumise kiiruse andmete põhjal.

Sellise arvutuse tegemine on üsna keeruline. Arvesse tuleb võtta palju tehniliste ja majanduslike andmetega seotud nüansse. Need parameetrid on omavahel seotud. Torujuhtme läbimõõt sõltub sellest, millist vedelikku sellest läbi pumbatakse.

Kui suurendate voolukiirust, saate toru läbimõõtu vähendada. Materjali tarbimine väheneb automaatselt. Sellist süsteemi on palju lihtsam paigaldada, töö maksumus langeb.

Voolu liikumise suurenemine põhjustab aga rõhukadusid, mis nõuavad pumpamiseks lisaenergia loomist. Kui vähendate seda liiga palju, võivad ilmneda soovimatud tagajärjed.

Torujuhtme projekteerimisel määratakse enamikul juhtudel koheselt vee vooluhulk. Kaks kogust on teadmata:

• Toru läbimõõt;
• Voolukiirus.

Täielikku tehnilist ja majanduslikku arvutust on väga raske teha. See nõuab vastavaid inseneriteadmisi ja palju aega. Selle ülesande hõlbustamiseks soovitud toru läbimõõdu arvutamisel kasutatakse võrdlusmaterjale. Need annavad empiiriliselt saadud parima voolukiiruse väärtused.

Lõplik arvutusvalem torujuhtme optimaalse läbimõõdu jaoks on järgmine:

d = √(4Q/Πw)
Q on pumbatava vedeliku voolukiirus, m3/s
d – torujuhtme läbimõõt, m
w on voolukiirus, m/s

Sobiv vedeliku kiirus, olenevalt torujuhtme tüübist

Esiteks võetakse arvesse minimaalseid kulusid, ilma milleta pole vedelikku võimalik pumbata. Lisaks tuleb arvestada torujuhtme maksumusega.

Arvutamisel tuleb alati meeles pidada liikuva kandja kiiruspiiranguid. Mõnel juhul peab magistraaltorustiku suurus vastama tehnoloogilises protsessis sätestatud nõuetele.

Torujuhtme mõõtmeid mõjutavad ka võimalikud rõhu tõusud.

Millal on tehtud esialgsed arvutused, rõhu muutust ei võeta arvesse. Protsessitorustiku projekteerimisel võetakse aluseks lubatud kiirus.

Kui projekteeritava torujuhtme liikumissuund muutub, hakkab toru pind kogema suur surve suunatud vooluga risti.

See tõus on tingitud mitmest näitajast:

• Vedeliku kiirus;
• Tihedus;
• Algrõhk (rõhk).

Pealegi on kiirus alati pöördvõrdeline toru läbimõõduga. Sellepärast nõuavad suure kiirusega vedelikud õige valik konfiguratsioonid, torujuhtme mõõtmete pädev valik.

Näiteks kui seda pumbatakse väävelhape, on kiiruse väärtus piiratud väärtusega, mis ei põhjusta erosiooni toru kõverate seintel. Selle tulemusena ei purune toru struktuur kunagi.

Vee kiirus torujuhtme valemis

Mahuvoolu V (60m³/h või 60/3600m³/sek) arvutatakse voolukiiruse w ja toru S ristlõike korrutisena (ja ristlõige omakorda arvutatakse S=3,14 d²/4) : V = 3,14 w d²/4. Siit saame w = 4V/(3,14 d²). Ärge unustage teisendada läbimõõtu millimeetritest meetriteks, st läbimõõt on 0,159 m.

Veetarbimise valem

Üldiselt põhineb jõgede ja torustike veevoolu mõõtmise metoodika pidevusvõrrandi lihtsustatud kujul kokkusurumatute vedelike jaoks:

Veevool läbi torulaua

Voolu vs rõhk

Sellist vedeliku voolu sõltuvust rõhust ei ole, küll aga - rõhu langusest. Valem on lihtne. Rõhu languse kohta vedeliku voolamisel torus on üldtunnustatud võrrand Δp = (λL/d) ρw²/2, λ on hõõrdetegur (otsitakse sõltuvalt toru kiirusest ja läbimõõdust vastavalt graafikud või vastavad valemid), L on toru pikkus, d on selle läbimõõt, ρ - vedeliku tihedus, w - kiirus. Teisest küljest on voolu definitsioon G = ρwπd²/4. Avaldame kiiruse selle valemi järgi, asendame selle esimese võrrandiga ja leiame voolukiiruse G = π SQRT(Δp d^5/λ/L)/4 sõltuvuse, SQRT on ruutjuur.

Hõõrdetegurit otsitakse valiku teel. Esiteks määrate laternast teatud vedeliku kiiruse väärtuse ja määrate Reynoldsi arvu Re=ρwd/μ, kus μ on vedeliku dünaamiline viskoossus (ärge ajage seda segamini kinemaatilise viskoossusega, need on erinevad asjad). Reynoldsi sõnul otsite laminaarse režiimi hõõrdeteguri λ = 64 / Re ja turbulentse režiimi jaoks λ = 1 / (1,82 lgRe - 1,64)² (siin lg - kümnendlogaritm). Ja võtke väärtus, mis on suurem. Pärast voolukiiruse ja kiiruse leidmist peate kogu arvutust uuesti uue hõõrdeteguriga kordama. Ja kordate seda ümberarvutamist seni, kuni hõõrdeteguri määramiseks määratud kiiruse väärtus langeb kokku mingi veaga arvutusest leitud väärtusega.

Erinevate vedelike transportimiseks mõeldud torustikud on nende sõlmede ja paigaldiste lahutamatu osa, milles viiakse läbi erinevate kasutusvaldkondadega seotud tööprotsesse. Torude ja torustiku konfiguratsiooni valimisel on suur tähtsus nii torude enda kui ka toruliitmike maksumusel. Söötme torujuhtme kaudu pumpamise lõplik maksumus sõltub suuresti torude suurusest (läbimõõt ja pikkus). Nende väärtuste arvutamine toimub teatud tüüpi toimingute jaoks spetsiaalselt välja töötatud valemite abil.

Toru on metallist, puidust või muust materjalist valmistatud õõnes silinder, mida kasutatakse vedelate, gaasiliste ja granuleeritud keskkonna transportimiseks. Transporditavaks kandjaks võib olla vesi, maagaas, aur, naftatooted jne. Torusid kasutatakse kõikjal, erinevatest tööstusharudest kuni kodumaiste rakendusteni.

Torude valmistamiseks saab kasutada mitmesuguseid materjale, nagu teras, malm, vask, tsement, plastid nagu ABS, PVC, klooritud PVC, polübuteen, polüetüleen jne.

Toru peamised mõõtmete näitajad on selle läbimõõt (välimine, sisemine jne) ja seina paksus, mida mõõdetakse millimeetrites või tollides. Kasutatakse ka sellist väärtust nagu nimiläbimõõt või nimiava - toru siseläbimõõdu nimiväärtus, mõõdetuna ka millimeetrites (tähistatud Du) või tollides (tähistatud DN-ga). Nimiläbimõõdud on standardiseeritud ja on torude ja liitmike valiku peamine kriteerium.

Ava nimiväärtuste vastavus millimeetrites ja tollides:

Ringikujulise ristlõikega toru eelistatakse muudele geomeetrilistele sektsioonidele mitmel põhjusel:

• Ringil on minimaalne perimeetri ja pindala suhe ning torule kandmisel tähendab see, et võrdse läbilaskevõime korral on ümarate torude materjalikulu minimaalne võrreldes erineva kujuga torudega. See tähendab ka minimaalseid võimalikke kulutusi isolatsioonile ja kaitsekihile;
• Ringikujuline ristlõige on hüdrodünaamilisest seisukohast kõige soodsam vedela või gaasilise keskkonna liikumiseks. Samuti on toru minimaalse võimaliku sisepinna tõttu selle pikkuseühiku kohta minimaalne hõõrdumine transporditava aine ja toru vahel.
• Ümmargune kuju on sise- ja välissurve suhtes kõige vastupidavam;
• Ümartorude valmistamise protsess on üsna lihtne ja hõlpsasti rakendatav.

Torude läbimõõt ja konfiguratsioon võivad olenevalt eesmärgist ja rakendusest olla väga erinevad. Seega võivad vee või naftasaaduste teisaldamiseks mõeldud magistraaltorustikud üsna lihtsa konfiguratsiooniga ulatuda ligi poolemeetrise läbimõõduni ning küttespiraalid, mis on ühtlasi torud, on keerulise kujuga, millel on palju väikese läbimõõduga keerdu.

On võimatu ette kujutada ühtegi tööstust ilma torujuhtmete võrguta. Iga sellise võrgu arvutamine hõlmab torumaterjali valikut, spetsifikatsiooni koostamist, kus on loetletud andmed paksuse, toru suuruse, trassi jms kohta. Tooraine, vahesaadused ja/või valmistooted läbivad tootmisetappe, liikudes erinevate aparaatide ja paigaldiste vahel, mis on omavahel ühendatud torustike ja liitmikega. Torustikusüsteemi nõuetekohane arvutamine, valik ja paigaldamine on vajalik kogu protsessi usaldusväärseks läbiviimiseks, keskkonna ohutuks ülekandmiseks, samuti süsteemi tihendamiseks ja pumbatava aine lekkimise vältimiseks atmosfääri.

Pole olemas ühtset valemit ja reeglit, mida saaks kasutada konveieri valimiseks iga võimaliku rakenduse ja töökeskkonna jaoks. Torujuhtmete igas kasutusvaldkonnas on mitmeid tegureid, mida tuleb arvesse võtta ja mis võivad torujuhtmele esitatavaid nõudeid oluliselt mõjutada. Nii et näiteks mudaga tegelemisel ei suurenda suur torustik mitte ainult paigalduse maksumust, vaid tekitab ka tööraskusi.

Tavaliselt valitakse torud pärast materjali- ja tegevuskulude optimeerimist. Mida suurem on torujuhtme läbimõõt, st mida suurem on alginvesteering, seda väiksem on rõhulangus ja sellest tulenevalt ka tegevuskulud. Vastupidi, torujuhtme väiksus vähendab torude endi ja toruliitmike esmaseid kulusid, kuid kiiruse suurenemine toob kaasa kadude suurenemise, mis toob kaasa vajaduse kulutada lisaenergiat keskkonna pumpamiseks. Erinevate rakenduste jaoks fikseeritud kiiruspiirangud põhinevad optimaalsetel projekteerimistingimustel. Torujuhtmete suurus arvutatakse nende standardite alusel, võttes arvesse kasutusvaldkondi.

Torujuhtme projekteerimine

Torujuhtmete projekteerimisel võetakse aluseks järgmised peamised projekteerimisparameetrid:

• nõutav jõudlus;
• torujuhtme sisenemis- ja väljumispunkt;
• keskmine koostis, sealhulgas viskoossus ja erikaal;
• torujuhtme trassi topograafilised tingimused;
• maksimaalne lubatud töörõhk;
• hüdrauliline arvutus;
• torujuhtme läbimõõt, seina paksus, seinamaterjali tõmbetugevus;
• pumbajaamade arv, nendevaheline kaugus ja energiatarve.

Torujuhtme töökindlus

Torustiku projekteerimise usaldusväärsuse tagab nõuetekohaste projekteerimisstandardite järgimine. Samuti on personali väljaõpe võtmeteguriks torustiku pika tööea ning selle tiheduse ja töökindluse tagamisel. Torujuhtme töö pidevat või perioodilist seiret saab teostada seire-, arvestus-, juhtimis-, reguleerimis- ja automaatikasüsteemide, tootmises olevate personaalsete juhtimisseadmete ja ohutusseadmete abil.

Torujuhtme täiendav kate

Enamiku torude välisküljele kantakse korrosioonikindel kate, et vältida väliskeskkonnast tulenevat korrosiooni kahjustavat mõju. Korrodeeriva keskkonna pumpamise korral võib torude sisepinnale kanda ka kaitsekatte. Enne kasutuselevõttu kontrollitakse kõiki uusi ohtlike vedelike transpordiks mõeldud torusid defektide ja lekete suhtes.

Torujuhtme vooluhulga arvutamise põhisätted

Söötme voolu iseloom torustikus ja takistuste ümber voolamisel võib vedelikuti oluliselt erineda. Üks olulisi näitajaid on keskkonna viskoossus, mida iseloomustab selline parameeter nagu viskoossustegur. Iiri insener-füüsik Osborne Reynolds viis 1880. aastal läbi rea katseid, mille tulemuste põhjal õnnestus tal tuletada viskoosse vedeliku voolu olemust iseloomustav dimensioonitu suurus, mida nimetatakse Reynoldsi kriteeriumiks ja mida tähistatakse Re-ga.

Re = (v L ρ)/μ

Kus:
ρ on vedeliku tihedus;
v on voolukiirus;
L on vooluelemendi iseloomulik pikkus;
μ - dünaamiline viskoossuse koefitsient.

See tähendab, et Reynoldsi kriteerium iseloomustab inertsjõudude ja viskoosse hõõrdejõu suhet vedeliku voolus. Selle kriteeriumi väärtuse muutus peegeldab seda tüüpi jõudude vahekorra muutust, mis omakorda mõjutab vedeliku voolu olemust. Sellega seoses on tavaks eristada kolme voolurežiimi sõltuvalt Reynoldsi kriteeriumi väärtusest. aadressil 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, täheldatakse stabiilset režiimi, mida iseloomustab voolu kiiruse ja suuna juhuslik muutus igas üksikus punktis, mis kokku annab voolukiiruste ühtlustamise kogu mahu ulatuses. Sellist režiimi nimetatakse turbulentseks. Reynoldsi arv sõltub pumba toitekõrgust, keskkonna viskoossusest töötemperatuuril ning voolu läbiva toru suurusest ja kujust.

Voo kiirusprofiil
laminaarvoolus	üleminekurežiim	rahutu režiim
Voolu olemus
laminaarvoolus	üleminekurežiim	rahutu režiim

Reynoldsi kriteerium on viskoosse vedeliku voolu sarnasuse kriteerium. See tähendab, et selle abiga on võimalik simuleerida tegelikku protsessi vähendatud suuruses, mis on õppimiseks mugav. See on äärmiselt oluline, kuna vedelikuvoogude olemust tegelikes seadmetes on nende suure suuruse tõttu sageli äärmiselt raske ja mõnikord isegi võimatu uurida.

Torujuhtme arvutamine. Torujuhtme läbimõõdu arvutamine

Kui torustik ei ole soojusisoleeritud, st on võimalik soojusvahetus transporditava ja keskkonna vahel, siis võib voolu olemus selles muutuda isegi konstantse kiiruse (voolukiiruse) korral. See on võimalik, kui pumbatava keskkonna sisselaskeava temperatuur on piisavalt kõrge ja see voolab turbulentses režiimis. Toru pikkuses langeb transporditava keskkonna temperatuur soojuskadude tõttu keskkonda, mis võib viia voolurežiimi muutumiseni laminaarseks või üleminekuks. Temperatuuri, mille juures režiimimuutus toimub, nimetatakse kriitiliseks temperatuuriks. Vedeliku viskoossuse väärtus sõltub otseselt temperatuurist, seetõttu kasutatakse sellistel juhtudel sellist parameetrit nagu kriitiline viskoossus, mis vastab voolurežiimi muutumispunktile Reynoldsi kriteeriumi kriitilisel väärtusel:

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

Kus:
ν kr - kriitiline kinemaatiline viskoossus;
Re cr - Reynoldsi kriteeriumi kriitiline väärtus;
D - toru läbimõõt;
v on voolukiirus;
Q - kulu.

Teine oluline tegur on hõõrdumine, mis tekib toru seinte ja liikuva voolu vahel. Sellisel juhul sõltub hõõrdetegur suuresti toru seinte karedusest. Hõõrdeteguri, Reynoldsi kriteeriumi ja kareduse vaheline seos määratakse Moody diagrammi abil, mis võimaldab teil määrata ühe parameetri, teades ülejäänud kahte.

Colebrook-White'i valemit kasutatakse ka turbulentse voolu hõõrdeteguri arvutamiseks. Selle valemi alusel on võimalik koostada graafikud, mille abil määratakse hõõrdetegur.

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

Kus:
k - toru kareduse koefitsient;
λ on hõõrdetegur.

Hõõrdekadude ligikaudseks arvutamiseks torudes vedeliku rõhuvoolu ajal on ka teisi valemeid. Üks kõige sagedamini kasutatavaid võrrandeid sel juhul on Darcy-Weisbachi võrrand. See põhineb empiirilistel andmetel ja seda kasutatakse peamiselt süsteemide modelleerimisel. Hõõrdekadu on vedeliku kiiruse ja toru takistuse vedeliku liikumisele funktsioon, mida väljendatakse toru seina kareduse väärtusena.

∆H = λ L/d v²/(2 g)

Kus:
ΔH - peakaotus;
λ - hõõrdetegur;
L on toruosa pikkus;
d - toru läbimõõt;
v on voolukiirus;
g on vaba langemise kiirendus.

Vee hõõrdumisest tingitud rõhukadu arvutatakse Hazen-Williamsi valemi abil.

∆H = 11,23 L 1/C 1,85 Q 1,85 / D 4,87

Kus:
ΔH - peakaotus;
L on toruosa pikkus;
C on Haizen-Williamsi kareduse koefitsient;
Q - tarbimine;
D - toru läbimõõt.

Surve

Torujuhtme töörõhk on kõrgeim ülerõhk, mis tagab torustiku määratud töörežiimi. Otsus torustiku suuruse ja pumbajaamade arvu kohta tehakse tavaliselt torude töörõhu, pumpamisvõimsuse ja kulude põhjal. Torujuhtme maksimaalne ja minimaalne rõhk, samuti töökeskkonna omadused määravad pumbajaamade vahelise kauguse ja vajaliku võimsuse.

Nimirõhk PN - nimiväärtus, mis vastab töökeskkonna maksimaalsele rõhule temperatuuril 20 ° C, mille juures on võimalik antud mõõtmetega torujuhtme pidev töötamine.

Temperatuuri tõustes väheneb toru kandevõime ja sellest tulenevalt ka lubatud ülerõhk. Väärtus pe,zul näitab maksimaalset rõhku (g) ​​torusüsteemis töötemperatuuri tõustes.

Lubatud ülerõhu graafik:

Torujuhtme rõhulanguse arvutamine

Torujuhtme rõhulanguse arvutamine toimub järgmise valemi järgi:

∆p = λ L/d ρ/2 v²

Kus:
Δp - rõhu langus toruosas;
L on toruosa pikkus;
λ - hõõrdetegur;
d - toru läbimõõt;
ρ on pumbatava keskkonna tihedus;
v on voolukiirus.

Transporditav kandja

Kõige sagedamini kasutatakse torusid vee transportimiseks, kuid nendega saab teisaldada ka setteid, lägasid, auru jne. Naftatööstuses kasutatakse torujuhtmeid väga erinevate süsivesinike ja nende segude pumpamiseks, mis erinevad suuresti keemiliste ja füüsikaliste omaduste poolest. Toornaftat saab transportida pikemate vahemaade tagant maismaaväljadelt või avamere naftaplatvormidelt terminalidesse, teekonnapunktidesse ja rafineerimistehastesse.

Torujuhtmed edastavad ka:

• rafineeritud naftatooted, nagu bensiin, lennukikütus, petrooleum, diislikütus, kütteõli jne;
• naftakeemia toorained: benseen, stüreen, propüleen jne;
• aromaatsed süsivesinikud: ksüleen, tolueen, kumeen jne;
• veeldatud naftakütused nagu veeldatud maagaas, vedelgaas, propaan (gaasid standardtemperatuuril ja -rõhul, kuid veeldatud rõhuga);
• süsinikdioksiid, vedel ammoniaak (transporditakse vedelikena rõhu all);
• bituumen ja viskoossed kütused on torujuhtmete kaudu transportimiseks liiga viskoossed, seetõttu kasutatakse nende toorainete lahjendamiseks nafta destillaatfraktsioone ja tulemuseks on segu, mida saab torujuhtme kaudu transportida;
• vesinik (lühikeste vahemaade jaoks).

Transporditava kandja kvaliteet

Transporditava kandja füüsikalised omadused ja parameetrid määravad suuresti torujuhtme konstruktsiooni ja tööparameetrid. Erikaal, kokkusurutavus, temperatuur, viskoossus, hangumispunkt ja aururõhk on peamised kandja parameetrid, mida tuleb arvestada.

Vedeliku erikaal on selle kaal ruumalaühiku kohta. Paljud gaasid transporditakse torujuhtmete kaudu kõrgendatud rõhu all ja teatud rõhu saavutamisel võivad mõned gaasid isegi veelduda. Seetõttu on keskkonna kokkusurumise aste torustike projekteerimisel ja läbilaskevõime määramisel kriitiline parameeter.

Temperatuuril on kaudne ja otsene mõju torujuhtme jõudlusele. See väljendub selles, et vedeliku maht suureneb pärast temperatuuri tõusu tingimusel, et rõhk jääb konstantseks. Temperatuuri alandamine võib samuti mõjutada nii jõudlust kui ka süsteemi üldist tõhusust. Tavaliselt kaasneb vedeliku temperatuuri alandamisega selle viskoossuse tõus, mis tekitab toru siseseinale täiendava hõõrdetakistuse, mis nõuab sama koguse vedeliku pumpamiseks rohkem energiat. Väga viskoossed kandjad on tundlikud temperatuurikõikumiste suhtes. Viskoossus on keskkonna takistus voolule ja seda mõõdetakse sentistookides cSt. Viskoossus ei määra mitte ainult pumba valikut, vaid ka pumbajaamade vahelise kauguse.

Niipea, kui keskkonna temperatuur langeb alla valamisepunkti, muutub torujuhtme töö võimatuks ja selle töö jätkamiseks kasutatakse mitut võimalust:

• söötme või isolatsioonitorude kuumutamine, et säilitada keskkonna töötemperatuur üle selle hangumispunkti;
• keskkonna keemilise koostise muutus enne torujuhtmesse sisenemist;
• transporditava keskkonna lahjendamine veega.

Peatorude tüübid

Põhitorud on keevitatud või õmblusteta. Õmblusteta terastorud valmistatakse ilma pikisuunaliste keevisõmblusteta terassektsioonide abil kuumtöötlusega, et saavutada soovitud suurus ja omadused. Keevitatud toru valmistatakse mitme tootmisprotsessi abil. Need kaks tüüpi erinevad üksteisest toru pikisuunaliste õmbluste arvu ja kasutatavate keevitusseadmete tüübi poolest. Terasest keevitatud toru on naftakeemiarakendustes kõige sagedamini kasutatav tüüp.

Iga toruosa keevitatakse kokku, moodustades torujuhtme. Samuti kasutatakse magistraaltorustikes olenevalt rakendusest klaaskiust, erinevatest plastidest, eterniit jms torusid.

Torude sirgete osade ühendamiseks, aga ka erineva läbimõõduga torujuhtmeosade vahel üleminekuks kasutatakse spetsiaalselt valmistatud ühenduselemente (põlved, põlved, väravad).

küünarnukk 90°	küünarnukk 90°	üleminekuharu	hargnemine
küünarnukk 180°	küünarnukk 30°	adapter	jootraha

Torujuhtmete ja liitmike üksikute osade paigaldamiseks kasutatakse spetsiaalseid ühendusi.

keevitatud	äärikutega	keermestatud	sidumine

Torujuhtme soojuspaisumine

Kui torustik on rõhu all, mõjub kogu selle sisepind ühtlaselt jaotunud koormusele, mis põhjustab torus pikisuunalisi sisemisi jõude ja lisakoormust otsatugedele. Temperatuurikõikumised mõjutavad ka torustikku, põhjustades muutusi torude mõõtmetes. Fikseeritud torustikus temperatuurikõikumisel tekkivad jõud võivad ületada lubatud väärtust ja põhjustada liigset pinget, mis on ohtlik torustiku tugevusele nii torumaterjalis kui ka äärikühendustes. Pumbatava keskkonna temperatuuri kõikumine tekitab torustikus ka temperatuuripinge, mis võib kanduda üle ventiilidele, pumbajaamadele jne. See võib viia torujuhtmete ühenduste rõhu languseni, ventiilide või muude elementide rikkeni.

Torujuhtme mõõtmete arvutamine temperatuurimuutustega

Torujuhtme lineaarsete mõõtmete muutuse arvutamine temperatuuri muutusega toimub järgmise valemi järgi:

∆L = a L ∆t

a - termilise pikenemise koefitsient, mm/(m°C) (vt allolevat tabelit);
L - torujuhtme pikkus (paigaldatud tugede vaheline kaugus), m;
Δt – vahe max. ja min. pumbatava keskkonna temperatuur, °C.

Erinevatest materjalidest torude lineaarse paisumise tabel

Toodud arvud on loetletud materjalide keskmised ja muudest materjalidest torustike arvutamisel ei tohiks selle tabeli andmeid aluseks võtta. Torujuhtme arvutamisel on soovitatav kasutada toru tootja poolt kaasasoleval tehnilisel spetsifikatsioonil või andmelehel näidatud joonpikenemise koefitsienti.

Torujuhtmete termiline pikenemine kõrvaldatakse nii torujuhtme spetsiaalsete paisumissektsioonide kui ka kompensaatorite abil, mis võivad koosneda elastsetest või liikuvatest osadest.

Kompensatsioonisektsioonid koosnevad torujuhtme elastsetest sirgetest osadest, mis asetsevad üksteise suhtes risti ja on kinnitatud painutustega. Termilise pikenemise korral kompenseeritakse ühe osa suurenemine teise osa tasapinnal aset leidva painde deformatsiooniga või ruumis painde ja väände deformatsiooniga. Kui torujuhe ise kompenseerib soojuspaisumist, siis nimetatakse seda isekompensatsiooniks.

Kompensatsioon toimub ka elastsete painde tõttu. Osa venimisest kompenseeritakse painde elastsusega, teine ​​osa jääb ära tänu paindetaguse lõigu materjali elastsusomadustele. Kompensaatorid paigaldatakse sinna, kus ei ole võimalik kasutada kompenseerivaid sektsioone või kui torustiku isekompensatsioon on ebapiisav.

Konstruktsiooni ja tööpõhimõtte järgi on kompensaatoreid nelja tüüpi: U-kujulised, läätsed, lainelised, täitekast. Praktikas kasutatakse sageli L-, Z- või U-kujulisi lamedaid paisumisvuuke. Ruumiliste kompensaatorite puhul on need tavaliselt 2 tasast üksteisega risti asetsevat osa ja neil on üks ühine õlg. Elastsed paisumisvuugid on valmistatud torudest või elastsetest ketastest või lõõtsast.

Torujuhtme läbimõõdu optimaalse suuruse määramine

Torujuhtme optimaalse läbimõõdu saab leida tehniliste ja majanduslike arvutuste põhjal. Torujuhtme mõõtmed, sealhulgas erinevate komponentide mõõtmed ja funktsionaalsus, samuti tingimused, mille korral torujuhe peab töötama, määravad süsteemi transpordivõimsuse. Suuremad torud sobivad suurema massivoolu jaoks, eeldusel, et süsteemi muud komponendid on nende tingimuste jaoks õigesti valitud ja suurusega. Tavaliselt, mida pikem on pumbajaamade vaheline magistraaltoru pikkus, seda suuremat rõhulangust torustikus on vaja. Lisaks võib rõhku torustikus oluliselt mõjutada ka pumbatava keskkonna füüsikaliste omaduste muutus (viskoossus jne).

Optimaalne suurus – väikseim konkreetse rakenduse jaoks sobiv toru suurus, mis on süsteemi eluea jooksul tasuv.

Toru jõudluse arvutamise valem:

Q = (π d²)/4 v

Q on pumbatava vedeliku voolukiirus;
d - torujuhtme läbimõõt;
v on voolukiirus.

Praktikas kasutatakse torujuhtme optimaalse läbimõõdu arvutamiseks pumbatava keskkonna optimaalsete kiiruste väärtusi, mis on võetud eksperimentaalsete andmete põhjal koostatud võrdlusmaterjalidest:

Pumbatav keskkond		Torujuhtme optimaalsete kiiruste vahemik, m/s
Vedelikud	Gravitatsiooni liikumine:
	Viskoossed vedelikud	0,1 - 0,5
	Madala viskoossusega vedelikud	0,5 - 1
	Pumpamine:
	imemise pool	0,8 - 2
	Tühjenduspool	1,5 - 3
gaasid	Loomulik veojõud	2 - 4
	Väike surve	4 - 15
	Suur surve	15 - 25
Paarid	ülekuumutatud aur	30 - 50
	Küllastunud surveaur:
	Rohkem kui 105 Pa	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

Siit saame toru optimaalse läbimõõdu arvutamise valemi:

d o = √((4 Q) / (π v o ))

Q - pumbatava vedeliku antud voolukiirus;
d - torujuhtme optimaalne läbimõõt;
v on optimaalne voolukiirus.

Suure vooluhulga korral kasutatakse tavaliselt väiksema läbimõõduga torusid, mis tähendab väiksemaid kulusid torustiku ostmiseks, selle hoolduseks ja paigaldustöödeks (tähistatakse K 1-ga). Kiiruse suurenemisega suurenevad hõõrdumisest ja kohalikest takistustest tingitud rõhukadud, mis toob kaasa vedeliku pumpamise kulude suurenemise (tähistame K 2).

Suure läbimõõduga torustike puhul on kulud K 1 suuremad ja töötamise ajal K 2 madalamad. Kui liidame K 1 ja K 2 väärtused, saame minimaalse kogumaksumuse K ja torujuhtme optimaalse läbimõõdu. Kulud K 1 ja K 2 on antud juhul antud samas ajavahemikus.

Torujuhtme kapitalikulude arvutamine (valem).

K1 = (m C M K M)/n

m on torujuhtme mass, t;
C M - maksumus 1 tonn, hõõruda / t;
K M - koefitsient, mis suurendab paigaldustööde maksumust, näiteks 1,8;
n - kasutusiga, aastat.

Näidatud energiatarbimisega seotud tegevuskulud:

K 2 \u003d 24 N n päeva C E hõõruda / aastas

N - võimsus, kW;
n DN - tööpäevade arv aastas;
C E - kulud kWh energia kohta, rub/kW*h.

Torujuhtme suuruse määramise valemid

Näide üldvalemitest torude suuruse määramiseks, võtmata arvesse võimalikke lisategureid, nagu erosioon, hõljuvad ained jne:

Nimi	Võrrand	Võimalikud piirangud
Vedeliku ja gaasi vool rõhu all
Hõõrdepea kadu Darcy-Weisbach	d = 12 [(0,0311 f L Q 2)/(h f)] 0,2	Q - mahuvool, gal/min; d on toru siseläbimõõt; hf - hõõrdepea kadu; L on torujuhtme pikkus, jalad; f on hõõrdetegur; V on voolukiirus.
Kogu vedelikuvoolu võrrand	d = 0,64 √ (Q/V)	Q - mahuvool, gpm
Pumba imemistoru suurus, et piirata hõõrdepea kadu	d = √(0,0744 Q)	Q - mahuvool, gpm
Gaasi koguvoolu võrrand	d = 0,29 √((Q T)/(P V))	Q - vooluhulk, ft³/min T - temperatuur, K P - rõhk psi (abs); V - kiirus
Gravitatsioonivool
Mehitatud võrrand toru läbimõõdu arvutamiseks maksimaalse vooluhulga jaoks	d = 0,375	Q - mahuvool; n - kareduse koefitsient; S - eelarvamus.
Froude'i arv on inertsjõu ja gravitatsioonijõu suhe	Fr = V / √[(d/12) g]	g - vabalangemise kiirendus; v - voolukiirus; L - toru pikkus või läbimõõt.
Aur ja aurustamine
Aurutoru läbimõõdu võrrand	d = 1,75 √[(W v_g x) / V]	W - massivool; Vg - küllastunud auru erimaht; x - auru kvaliteet; V - kiirus.

Optimaalne voolukiirus erinevate torustike jaoks

Toru optimaalne suurus valitakse tingimuse, et keskkonna pumpamiseks läbi torujuhtme on minimaalsed kulud ja torude maksumus. Arvestada tuleb aga ka kiiruspiirangutega. Mõnikord peab torujuhtme suurus vastama protsessi nõuetele. Sama sageli on torujuhtme suurus seotud rõhulangusega. Esialgsetes projekteerimisarvutustes, kus rõhukadusid ei võeta arvesse, määratakse protsessi torujuhtme suurus lubatud kiirusega.

Kui torujuhtmes on voolusuunas muutusi, siis see toob kaasa lokaalsete rõhkude olulise suurenemise voolusuunaga risti olevale pinnale. Selline tõus on vedeliku kiiruse, tiheduse ja algrõhu funktsioon. Kuna kiirus on pöördvõrdeline läbimõõduga, vajavad suure kiirusega vedelikud torujuhtmete suuruse määramisel ja konfigureerimisel erilist tähelepanu. Toru optimaalne suurus, näiteks väävelhappe jaoks, piirab keskkonna kiirust väärtuseni, mis hoiab ära seina erosiooni toru käänakutes, vältides nii torukonstruktsiooni kahjustamist.

Vedeliku vool raskusjõu toimel

Torujuhtme suuruse arvutamine raskusjõu mõjul liikuva voolu korral on üsna keeruline. Liikumise olemus selle vooluvormiga torus võib olla ühefaasiline (täistoru) ja kahefaasiline (osaline täitmine). Kahefaasiline vool tekib siis, kui torus on nii vedelik kui gaas.

Sõltuvalt vedeliku ja gaasi vahekorrast ning nende kiirustest võib kahefaasiline voolurežiim varieeruda mullilisest kuni hajutatud.

mullivool (horisontaalne)	mürsu vool (horisontaalne)	lainevool	hajutatud vool

Vedelikule liikumapaneva jõu raskusjõul liikudes annab algus- ja lõpp-punkti kõrguste erinevus ning eelduseks on alguspunkti asukoht lõpp-punkti kohal. Teisisõnu, kõrguste erinevus määrab vedeliku potentsiaalse energia erinevuse nendes positsioonides. Seda parameetrit võetakse arvesse ka torujuhtme valimisel. Lisaks mõjutavad liikumapaneva jõu suurust rõhud algus- ja lõpp-punktis. Rõhulanguse suurenemine toob kaasa vedeliku voolukiiruse suurenemise, mis omakorda võimaldab valida väiksema läbimõõduga torujuhtme ja vastupidi.

Juhul, kui lõpp-punkt on ühendatud rõhu all oleva süsteemiga, näiteks destilleerimiskolonniga, tuleb tegeliku efektiivse diferentsiaalrõhu hindamiseks olemasolevast kõrguste erinevusest lahutada ekvivalentrõhk. Samuti, kui torustiku alguspunkt saab olema vaakumi all, siis tuleb torustiku valikul arvestada ka selle mõju summaarsele diferentsiaalrõhule. Torude lõplik valik tehakse diferentsiaalrõhu abil, võttes arvesse kõiki ülaltoodud tegureid, mitte ainult algus- ja lõpp-punktide kõrguste erinevuse põhjal.

kuuma vedeliku vool

Töötlemisettevõtetes tekivad kuuma või keeva keskkonnaga töötamisel tavaliselt erinevad probleemid. Peamine põhjus on kuuma vedeliku voolu osa aurustumine, see tähendab vedeliku faasimuutumine auruks torujuhtme või seadme sees. Tüüpiliseks näiteks on tsentrifugaalpumba kavitatsiooninähtus, millega kaasneb vedeliku punktkeemine, millele järgneb aurumullide teke (aurukavitatsioon) või lahustunud gaaside vabanemine mullideks (gaasikavitatsioon).

Eelistatakse suuremat torustikku väiksema voolukiiruse tõttu, võrreldes väiksema läbimõõduga torustikuga konstantsel voolul, mille tulemuseks on kõrgem NPSH pumba imitorustikus. Voolusuuna järsu muutumise või torujuhtme suuruse vähenemise punktid võivad samuti põhjustada rõhukadu tõttu kavitatsiooni. Saadud gaasi-auru segu takistab voolu läbimist ja võib torustikku kahjustada, mis muudab kavitatsiooni nähtuse torujuhtme töötamise ajal äärmiselt ebasoovitavaks.

Seadmete/instrumentide ümbersõidutorustik

Seadmed ja seadmed, eriti need, mis võivad tekitada olulisi rõhulangusi, st soojusvahetid, juhtventiilid jne, on varustatud möödaviigutorustikuga (et mitte katkestada protsessi isegi hooldustööde ajal). Sellistel torustikel on tavaliselt 2 sulgventiili, mis on paigaldatud paigaldisega paralleelselt ja voolureguleerimisventiil paralleelselt selle paigaldusega.

Tavalise töötamise ajal kogeb seadme põhikomponente läbiv vedelikuvool täiendavat rõhulangust. Vastavalt sellele arvutatakse selle jaoks ühendatud seadmete, näiteks tsentrifugaalpumba poolt tekitatud tühjendusrõhk. Pump valitakse kogu paigaldise rõhulanguse põhjal. Möödavoolutorustiku liikumise ajal seda täiendavat rõhulangust ei esine, samal ajal kui töötav pump pumpab vastavalt oma tööomadustele sama jõu voolu. Vältimaks erinevusi masina ja möödaviigu vooluomadustes, on soovitatav kasutada väiksemat juhtklapiga möödavoolu, et tekitada põhipaigaldisega samaväärne rõhk.

Proovivõtu liin

Tavaliselt võetakse selle koostise määramiseks analüüsiks väike kogus vedelikku. Tooraine, vahesaaduse, valmistoote või lihtsalt transporditava aine, näiteks reovee, soojusülekandevedeliku jne koostise määramiseks võib proove võtta protsessi mis tahes etapis. Torujuhtme lõigu suurus, millelt proove võetakse, sõltub tavaliselt analüüsitava vedeliku tüübist ja proovivõtukoha asukohast.

Näiteks kõrgendatud rõhu all olevate gaaside puhul piisab väikestest ventiilidega torujuhtmetest vajaliku arvu proovide võtmiseks. Proovivõtutoru läbimõõdu suurendamine vähendab analüüsiks võetava söötme osakaalu, kuid sellist proovide võtmist on raskem kontrollida. Samas ei sobi väike proovivõtuliin hästi erinevate suspensioonide analüüsimiseks, milles tahked osakesed võivad voolutee ummistada. Seega sõltub suspensioonide analüüsimiseks kasutatava proovivõtuliini suurus suurel määral tahkete osakeste suurusest ja söötme omadustest. Sarnased järeldused kehtivad viskoossete vedelike kohta.

Valimirea suuruse määramisel võetakse tavaliselt arvesse:

• valimiseks mõeldud vedeliku omadused;
• töökeskkonna kaotus valiku ajal;
• ohutusnõuded valiku ajal;
• töö lihtsus;
• valikupunkti asukoht.

jahutusvedeliku ringlus

Tsirkuleeriva jahutusvedelikuga torujuhtmete puhul eelistatakse suuri kiirusi. Selle põhjuseks on eelkõige asjaolu, et jahutustornis olev jahutusvedelik satub päikesevalgusele, mis loob tingimused vetikaid sisaldava kihi tekkeks. Osa sellest vetikaid sisaldavast mahust siseneb ringlevasse jahutusvedelikku. Madala voolukiiruse korral hakkavad torustikus vohama vetikad ja tekitavad mõne aja pärast raskusi jahutusvedeliku ringluses või selle läbimisel soojusvahetisse. Sel juhul on soovitatav kasutada suurt tsirkulatsioonikiirust, et vältida vetikate ummistuste teket torustikus. Tavaliselt kasutatakse suure tsirkulatsiooniga jahutusvedelikku keemiatööstuses, kus erinevate soojusvahetite toiteallikaks on vaja suuri torujuhtmeid ja pikkusi.

Paagi ülevool

Mahutid on varustatud ülevoolutorudega järgmistel põhjustel:

• vedeliku kadumise vältimine (liigne vedelik siseneb teise reservuaari, mitte ei voola algsest reservuaarist välja);
• soovimatute vedelike lekkimise vältimine paagist väljapoole;
• vedeliku taseme hoidmine paakides.

Kõigil ülaltoodud juhtudel on ülevoolutorud ette nähtud mahutisse siseneva vedeliku maksimaalse lubatud voolu jaoks, olenemata väljuva vedeliku voolukiirusest. Muud torustiku põhimõtted on sarnased gravitatsioonitorustikuga, st vastavalt ülevoolutorustiku algus- ja lõpp-punkti vahelisele olemasolevale vertikaalsele kõrgusele.

Ülevoolutoru kõrgeim punkt, mis on ühtlasi ka selle alguspunkt, asub ühenduses paagiga (paagi ülevoolutoru) tavaliselt kõige tipu lähedal ja madalaim punkt võib asuda äravoolurenni lähedal maapinna lähedal. Kuid ülevooluliin võib lõppeda ka kõrgemal. Sel juhul on saadaolev diferentsiaalipea madalam.

Muda vool

Kaevandamise puhul kaevandatakse maaki tavaliselt raskesti ligipääsetavates piirkondades. Sellistes kohtades reeglina raudtee- ega maanteeühendus puudub. Sellistes olukordades peetakse kõige sobivamaks tahkete osakestega kandjate hüdraulilist transporti, sealhulgas juhul, kui kaevandusettevõtted asuvad piisaval kaugusel. Lägatorustikke kasutatakse erinevates tööstuspiirkondades purustatud tahkete ainete transportimiseks koos vedelikega. Sellised torujuhtmed on osutunud kõige kulutõhusamaks võrreldes teiste suurtes kogustes tahke kandja transportimise meetoditega. Lisaks on nende eeliste hulgas piisav ohutus mitme transpordiliigi puudumise ja keskkonnasõbralikkuse tõttu.

Suspensioone ja hõljuvate ainete segusid vedelikes säilitatakse ühtluse säilitamiseks perioodiliselt segades. Vastasel juhul toimub eraldusprotsess, mille käigus hõljuvad osakesed ujuvad sõltuvalt nende füüsikalistest omadustest vedeliku pinnale või settivad põhja. Segamist tagavad sellised seadmed nagu segamispaak, torujuhtmetes aga turbulentse voolu tingimustes.

Voolukiiruse vähendamine vedelikus hõljuvate osakeste transportimisel ei ole soovitav, kuna voolus võib alata faaside eraldumise protsess. See võib kaasa tuua torujuhtme ummistumise ja voolus transporditavate tahkete ainete kontsentratsiooni muutumise. Vooluhulga intensiivset segunemist soodustab turbulentne voolurežiim.

Teisest küljest põhjustab torujuhtme suuruse liigne vähendamine sageli ka ummistumist. Seetõttu on torujuhtme suuruse valik oluline ja vastutusrikas samm, mis nõuab eelanalüüsi ja arvutusi. Iga juhtumit tuleb käsitleda eraldi, kuna erinevad suspensioonid käituvad erinevatel vedeliku kiirustel erinevalt.

Torujuhtme remont

Torujuhtme töötamise ajal võivad selles esineda mitmesugused lekked, mis vajavad viivitamatut kõrvaldamist, et süsteemi jõudlust säilitada. Peatorustiku remonti saab teha mitmel viisil. See võib tähendada kogu torusegmendi või väikese lekkiva osa asendamist või olemasoleva toru lappimist. Kuid enne mis tahes parandusmeetodi valimist on vaja põhjalikult uurida lekke põhjust. Mõnel juhul võib osutuda vajalikuks mitte ainult remont, vaid ka toru trassi muutmine, et vältida selle uuesti kahjustamist.

Remonditööde esimene etapp on sekkumist vajava toruosa asukoha määramine. Edasi määratakse sõltuvalt torustiku tüübist lekke kõrvaldamiseks vajalike seadmete ja meetmete loetelu ning kogutakse vajalikud dokumendid ja load, kui remonditav torulõik asub teise omaniku territooriumil. Kuna enamik torusid asub maa all, võib osutuda vajalikuks osa torust välja tõmmata. Järgmisena kontrollitakse torustiku katte üldist seisukorda, misjärel eemaldatakse osa kattest remonditöödeks otse toruga. Pärast remonti saab läbi viia erinevaid kontrollitoiminguid: ultraheli testimine, värvivigade tuvastamine, magnetosakeste vigade tuvastamine jne.

Kui mõne remondi puhul tuleb torustik täielikult sulgeda, siis sageli piisab remonditava ala isoleerimiseks või ümbersõidu ettevalmistamiseks vaid ajutisest seiskamisest. Kuid enamikul juhtudel tehakse remonditööd torujuhtme täieliku väljalülitamisega. Torujuhtme lõigu isoleerimist saab läbi viia pistikute või sulgeventiilide abil. Järgmisena paigaldage vajalikud seadmed ja viige läbi otsene remont. Remonditööd tehakse kahjustatud alal, keskkonnast vabastatuna ja ilma surveta. Remondi lõpus avatakse pistikud ja taastatakse torustiku terviklikkus.