Cách tính tốc độ dòng chảy khi biết mặt cắt ngang và áp suất. Tính toán cấp nước với ví dụ

Trong các doanh nghiệp cũng như trong các căn hộ và nhà ở nói chung, một lượng lớn nước được tiêu thụ. Những con số rất lớn, nhưng liệu họ có thể nói điều gì khác ngoài thực tế về một khoản chi phí nhất định? Vâng, họ có thể. Cụ thể, dòng nước có thể giúp tính toán đường kính của đường ống. Đây là những thông số tưởng chừng như không liên quan nhưng thực chất lại có mối quan hệ rất rõ ràng.

Xét cho cùng, thông lượng của hệ thống cấp nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Một vị trí quan trọng trong danh sách này bị chiếm bởi đường kính của đường ống, cũng như áp suất trong hệ thống. Chúng ta hãy nhìn vào vấn đề này sâu hơn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự dẫn nước qua đường ống

Dòng nước chảy qua đường ống phần tròn có một lỗ phụ thuộc vào kích thước của lỗ này. Vì vậy, nó càng lớn thì nhiều nước hơn sẽ đi qua đường ống trong một khoảng thời gian nhất định. Tuy nhiên, đừng quên áp lực. Rốt cuộc, bạn có thể đưa ra một ví dụ. Một cột dài một mét sẽ đẩy nước qua một lỗ dài centimet trong thời gian trên một đơn vị thời gian ít hơn nhiều so với một cột có chiều cao vài chục mét. Quá rõ ràng. Do đó, lưu lượng nước sẽ đạt tối đa ở mặt cắt bên trong tối đa của sản phẩm, cũng như ở áp suất tối đa.

Tính đường kính

Nếu bạn cần đạt được một lưu lượng nước nhất định ở đầu ra của hệ thống cấp nước, thì bạn không thể làm gì nếu không tính toán đường kính của đường ống. Xét cho cùng, chỉ báo này cùng với các chỉ báo khác đều ảnh hưởng đến chỉ báo băng thông.

Tất nhiên, có những bảng đặc biệt có sẵn trên Internet và trong tài liệu chuyên ngành cho phép bạn bỏ qua các phép tính, tập trung vào các thông số nhất định. Tuy nhiên, bạn không nên mong đợi độ chính xác cao từ dữ liệu đó, lỗi vẫn sẽ xuất hiện, ngay cả khi tất cả các yếu tố đã được tính đến. Vì vậy, cách tốt nhất để có kết quả chính xác là tự mình thực hiện các phép tính.

Để làm điều này, bạn sẽ cần các dữ liệu sau:

• Tiêu thụ nước.
• Tổn thất áp suất từ ​​điểm nguồn đến điểm tiêu thụ.

Lượng nước tiêu thụ không cần phải tính toán - có tiêu chuẩn kỹ thuật số. Bạn có thể lấy dữ liệu trên máy trộn, cho biết khoảng 0,25 lít được tiêu thụ mỗi giây. Con số này có thể được sử dụng để tính toán.

Khá nhiều tham số quan trọngđể có được dữ liệu chính xác - tổn thất áp suất trong khu vực. Như đã biết, áp suất áp suất trong các ống cấp nước tiêu chuẩn dao động từ 1 đến 0,6 atm. Trung bình là 1,5-3 atm. Thông số phụ thuộc vào số tầng trong nhà. Nhưng điều này không có nghĩa là nhà càng cao thì áp suất trong hệ thống càng cao. Trong các tòa nhà rất cao (trên 16 tầng), việc chia hệ thống thành các tầng đôi khi được sử dụng để bình thường hóa áp suất.

Về tổn thất áp suất, con số này có thể được tính toán bằng cách sử dụng đồng hồ đo áp suất tại điểm nguồn và trước điểm tiêu thụ.

Tuy nhiên, nếu kiến ​​​​thức và sự kiên nhẫn không đủ để tính toán độc lập thì bạn có thể sử dụng dữ liệu dạng bảng. Và ngay cả khi họ mắc một số lỗi nhất định, dữ liệu sẽ khá chính xác đối với một số điều kiện nhất định. Và khi đó sẽ rất đơn giản và nhanh chóng để xác định đường kính của đường ống dựa trên lưu lượng nước. Điều này có nghĩa là hệ thống cấp nước sẽ được tính toán chính xác, điều này sẽ cho phép bạn có được lượng chất lỏng đáp ứng nhu cầu của bạn.

Đặc điểm này phụ thuộc vào một số yếu tố. Trước hết, đây là đường kính của đường ống, cũng như loại chất lỏng và các chỉ số khác.

Vì tính toán thủy lựcđường ống, bạn có thể sử dụng máy tính tính toán đường ống thủy lực.

Khi tính toán bất kỳ hệ thống nào dựa trên sự tuần hoàn chất lỏng qua đường ống cần phải xác định chính xác công suất đường ống. Đây là giá trị số liệu đặc trưng cho lượng chất lỏng chảy qua đường ống trong một khoảng thời gian nhất định. Chỉ số này liên quan trực tiếp đến vật liệu mà các đường ống được tạo ra.

Ví dụ: nếu chúng ta lấy ống nhựa, chúng khác nhau về thông lượng gần như giống nhau trong suốt thời gian sử dụng. Nhựa, không giống như kim loại, không dễ bị ăn mòn, do đó không quan sát thấy sự gia tăng dần dần của cặn trong đó.

Đối với ống kim loại, chúng thông lượng giảm năm này qua năm khác. Do xuất hiện rỉ sét nên vật liệu bên trong đường ống sẽ bong ra. Điều này dẫn đến độ nhám bề mặt và hình thành nhiều mảng bám hơn. Quá trình này xảy ra đặc biệt nhanh chóng trong đường ống nước nóng.

Sau đây là bảng các giá trị gần đúng được tạo ra để giúp xác định thông lượng của đường ống trong hệ thống dây điện trong căn hộ dễ dàng hơn. Bảng này không tính đến việc giảm lưu lượng do sự xuất hiện của cặn lắng bên trong đường ống.

Bảng dung tích đường ống dẫn chất lỏng, khí, hơi nước.

Loại chất lỏng	Tốc độ (m/giây)
Nước thành phố
Đường ống dẫn nước
Hệ thống nước sưởi ấm trung tâm
Hệ thống áp lực nước trong đường ống
Chất lỏng thủy lực	lên tới 12m/giây
Đường ống dẫn dầu
Dầu trong hệ thống áp lực của đường ống
Hơi nước trong hệ thống sưởi ấm
Hệ thống đường ống trung tâm hơi nước
Hơi nước trong hệ thống sưởi ấm nhiệt độ cao
Không khí và khí đốt trong hệ thống trung tâmđường ống

Thông thường, nước thông thường được sử dụng làm chất làm mát. Tốc độ giảm thông lượng trong đường ống phụ thuộc vào chất lượng của nó. Chất lượng của chất làm mát càng cao thì đường ống làm bằng bất kỳ vật liệu nào (thép, gang, đồng hoặc nhựa) sẽ tồn tại lâu hơn.

Tính toán công suất đường ống.

Để tính toán chính xác và chuyên nghiệp, bạn phải sử dụng các chỉ số sau:

• Vật liệu chế tạo đường ống và các bộ phận khác của hệ thống;
• Chiều dài ống
• Số điểm tiêu thụ nước (đối với hệ thống cấp nước)

Các phương pháp tính toán phổ biến nhất:

1. Công thức. Một công thức khá phức tạp, chỉ có các chuyên gia mới hiểu được, có tính đến nhiều giá trị cùng một lúc. Các thông số chính được tính đến là vật liệu của đường ống (độ nhám bề mặt) và độ dốc của chúng.

2. Bảng. Đây là một cách đơn giản hơn để bất kỳ ai cũng có thể xác định thông lượng của đường ống. Một ví dụ là bảng kỹ thuật của F. Shevelev, từ đó bạn có thể tìm ra công suất thông lượng dựa trên vật liệu ống.

3. Chương trình máy tính. Một trong những chương trình này có thể dễ dàng tìm thấy và tải xuống trên Internet. Nó được thiết kế đặc biệt để xác định thông lượng cho đường ống của bất kỳ mạch nào. Để tìm ra giá trị, bạn cần nhập dữ liệu ban đầu vào chương trình, chẳng hạn như vật liệu, chiều dài ống, chất lượng nước làm mát, v.v.

Cần phải nói rằng phương pháp cuối cùng, mặc dù chính xác nhất, nhưng không phù hợp để tính toán các công việc đơn giản. hệ thống hộ gia đình. Nó khá phức tạp và đòi hỏi kiến ​​thức về giá trị của nhiều chỉ số khác nhau. Để tính toán một hệ thống đơn giản ở nhà riêng, tốt hơn nên sử dụng bảng.

Một ví dụ về tính toán công suất đường ống.

Chiều dài đường ống là một chỉ số quan trọng khi tính toán thông lượng, chiều dài của đường ống có tác động đáng kể đến các chỉ số thông lượng. Khoảng cách nước di chuyển càng lớn thì áp suất tạo ra trong đường ống càng ít, đồng nghĩa với việc tốc độ dòng chảy giảm.

Dưới đây là một số ví dụ. Dựa trên các bảng do các kỹ sư phát triển cho mục đích này.

Công suất ống:

• 0,182 t/h với đường kính 15 mm
• 0,65 t/h với đường kính ống 25 mm
• 4 t/h với đường kính 50 mm

Như có thể thấy từ các ví dụ đã cho, đường kính lớn hơn sẽ làm tăng tốc độ dòng chảy. Nếu đường kính tăng gấp đôi thì thông lượng cũng sẽ tăng. Sự phụ thuộc này phải được tính đến khi cài đặt bất kỳ hệ thống chất lỏng, có thể là cấp nước, thoát nước hoặc cung cấp nhiệt. Điều này đặc biệt đúng đối với hệ thống sưởi ấm, vì trong hầu hết các trường hợp, chúng đều đóng cửa và việc cung cấp nhiệt trong tòa nhà phụ thuộc vào sự tuần hoàn đồng đều của chất lỏng.

Tại sao lại cần những tính toán như vậy?

Khi lập kế hoạch xây dựng một ngôi nhà lớn có nhiều phòng tắm, một khách sạn tư nhân, một tổ chức hệ thống chữa cháy, điều rất quan trọng là phải có thông tin chính xác ít nhiều về khả năng vận chuyển của đường ống hiện có, có tính đến đường kính và áp suất của nó trong hệ thống. Tất cả là do sự dao động áp suất trong thời gian tiêu thụ nước cao điểm: những hiện tượng như vậy ảnh hưởng khá nghiêm trọng đến chất lượng dịch vụ được cung cấp.

Ngoài ra, nếu nguồn cấp nước không được trang bị đồng hồ nước thì khi thanh toán các dịch vụ tiện ích sẽ được gọi là. "sự thông thoáng của đường ống". Trong trường hợp này, câu hỏi về thuế quan được áp dụng trong trường hợp này phát sinh khá logic.

Điều quan trọng là phải hiểu rằng lựa chọn thứ hai không áp dụng cho các cơ sở tư nhân (căn hộ và nhà tranh), trong trường hợp không có đồng hồ đo, các tiêu chuẩn vệ sinh sẽ được tính đến khi tính toán thanh toán: thông thường con số này lên tới 360 l/ngày mỗi người .

Điều gì quyết định độ thấm của đường ống?

Điều gì quyết định tốc độ dòng nước trong một ống tròn? Có vẻ như việc tìm ra câu trả lời không khó: tiết diện của đường ống càng lớn thì lượng nước có thể đi qua trong một thời gian nhất định càng lớn. Đồng thời, áp lực cũng được ghi nhớ, vì cột nước càng cao thì nước sẽ bị ép vào bên trong đường truyền càng nhanh. Tuy nhiên, thực tế cho thấy đây không phải là tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến lượng nước tiêu thụ.

Ngoài những điều này, các điểm sau cũng phải được tính đến:

1. Chiều dài ống. Khi chiều dài của nó tăng lên, nước cọ xát vào thành của nó mạnh hơn, dẫn đến dòng chảy chậm lại. Thật vậy, ngay từ đầu hệ thống, nước chỉ bị ảnh hưởng bởi áp suất, nhưng điều quan trọng là các phần tiếp theo có cơ hội tham gia liên lạc nhanh như thế nào. Lực hãm trong ống thường đạt giá trị lớn.
2. Lượng nước tiêu thụ phụ thuộc vào đường kínhđến một mức độ phức tạp hơn nhiều so với cái nhìn đầu tiên. Khi đường kính ống nhỏ, các bức tường ngăn nước chảy nhiều hơn so với các hệ thống dày hơn. Kết quả là, khi đường kính ống giảm, lợi ích của nó về tỷ lệ tốc độ dòng nước với diện tích bên trong của khu vực cũng giảm. chiều dài cố định. Nói một cách đơn giản, đường ống dày vận chuyển nước nhanh hơn nhiều so với đường ống mỏng.
3. Vật liệu sản xuất. Khác tâm điểm, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ di chuyển của nước qua đường ống. Ví dụ, propylene mịn thúc đẩy sự trượt của nước ở mức độ lớn hơn nhiều so với những bức tường thép thô.
4. Thời gian phục vụ. Theo thời gian, ống nước bằng thép bị rỉ sét. Ngoài ra, đặc trưng của thép, như gang, là dần dần tích tụ cặn vôi. Khả năng chống nước của ống có cặn cao hơn nhiều so với sản phẩm thép mới: mức chênh lệch này có khi lên tới 200 lần. Ngoài ra, sự phát triển quá mức của đường ống dẫn đến giảm đường kính của nó: ngay cả khi chúng ta không tính đến lực ma sát tăng lên, độ thấm của nó cũng giảm rõ rệt. Điều quan trọng cần lưu ý là các sản phẩm làm bằng nhựa và nhựa kim loại không gặp phải những vấn đề như vậy: ngay cả sau nhiều thập kỷ sử dụng nhiều, mức độ chống nước của chúng vẫn ở mức ban đầu.
5. Có sẵn các lượt, phụ kiện, bộ điều hợp, van góp phần ức chế thêm dòng nước.

Tất cả các yếu tố trên phải được tính đến, bởi vì Chúng ta đang nói về không phải về một số lỗi nhỏ mà về sự khác biệt nghiêm trọng gấp nhiều lần. Để kết luận, chúng ta có thể nói rằng việc xác định đơn giản đường kính ống dựa trên lưu lượng nước là khó thực hiện được.

Khả năng mới để tính toán lượng nước tiêu thụ

Nếu nước được sử dụng qua vòi, điều này sẽ đơn giản hóa công việc rất nhiều. Điều chính trong trường hợp này là kích thước của lỗ thoát nước nhỏ hơn nhiều so với đường kính của ống nước. Trong trường hợp này, công thức tính nước trên mặt cắt ngang của ống Torricelli v^2=2gh được áp dụng, trong đó v là tốc độ dòng chảy qua một lỗ nhỏ, g là gia tốc rơi tự do và h là chiều cao của cột nước phía trên vòi (lỗ có tiết diện s, thể tích nước chảy qua trong một đơn vị thời gian s*v). Điều quan trọng cần nhớ là thuật ngữ “tiết diện” được sử dụng không phải để biểu thị đường kính mà là diện tích của nó. Để tính toán nó, hãy sử dụng công thức pi*r^2.

Nếu cột nước cao 10 mét và lỗ có đường kính 0,01 m thì lưu lượng nước chảy qua đường ống ở áp suất 1 atm được tính như sau: v^2=2*9,78*10=195,6. Sau khi lấy căn bậc hai, chúng ta nhận được v=13,98570698963767. Sau khi làm tròn để có con số tốc độ đơn giản hơn, kết quả là 14m/s. Mặt cắt ngang của hố có đường kính 0,01 m được tính như sau: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 m2. Kết quả là lưu lượng nước tối đa qua đường ống tương ứng với 0,000314159265*14 = 0,00439822971 m3/s (nhỏ hơn 4,5 lít nước/giây một chút). Như bạn có thể thấy, trong trường hợp này, việc tính toán lượng nước qua mặt cắt ngang của đường ống khá đơn giản. Ngoài ra còn có các bảng đặc biệt có sẵn miễn phí cho biết mức tiêu thụ nước cho các sản phẩm ống nước phổ biến nhất, với giá trị tối thiểu của đường kính ống nước.

Như bạn đã có thể hiểu, không có cách nào đơn giản, phổ quát để tính đường kính của đường ống tùy thuộc vào lưu lượng nước. Tuy nhiên, bạn vẫn có thể rút ra được những chỉ số nhất định cho mình. Điều này đặc biệt đúng nếu hệ thống được làm bằng nhựa hoặc ống nhựa kim loại, và việc tiêu thụ nước được thực hiện bằng vòi có tiết diện cửa xả nhỏ. Trong một số trường hợp, phương pháp tính toán này có thể áp dụng cho các hệ thống thép, nhưng chúng ta chủ yếu nói về các đường ống dẫn nước mới chưa được bao phủ bởi các lớp cặn bên trong trên tường.

Lượng nước tiêu thụ theo đường kính ống: xác định đường kính đường ống theo lưu lượng, tính toán theo mặt cắt, công thức lưu lượng lớn nhất ở áp suất trong ống tròn

Lượng nước tiêu thụ theo đường kính ống: xác định đường kính đường ống theo lưu lượng, tính toán theo mặt cắt, công thức lưu lượng lớn nhất ở áp suất trong ống tròn

Dòng nước chảy qua đường ống: có thể tính toán đơn giản được không?

Có thể thực hiện bất kỳ phép tính đơn giản nào về lưu lượng nước dựa trên đường kính của đường ống không? Hoặc cách duy nhất là liên hệ với các chuyên gia đã mô tả trước đó bản đồ chi tiết tất cả các đường ống nước trong khu vực?

Xét cho cùng, tính toán thủy động lực cực kỳ phức tạp...

Nhiệm vụ của chúng ta là tìm hiểu xem đường ống này có thể đi qua bao nhiêu nước

Nó dùng để làm gì?

1. Khi tính toán độc lập hệ thống cấp nước.

Nếu bạn dự định xây dựng căn nhà lớn với một số phòng tắm dành cho khách, một khách sạn nhỏ, hãy nghĩ đến hệ thống chữa cháy - bạn nên biết một đường ống có đường kính nhất định có thể cung cấp bao nhiêu nước ở một áp suất nhất định.

Rốt cuộc, áp suất giảm đáng kể trong thời gian tiêu thụ nước cao điểm khó có thể làm hài lòng người dân. Và dòng nước yếu từ vòi chữa cháy rất có thể sẽ vô dụng.

1. Trong trường hợp không có đồng hồ nước, các cơ quan tiện ích thường lập hóa đơn cho các tổ chức "theo dòng chảy đường ống".

Xin lưu ý: kịch bản thứ hai không ảnh hưởng đến căn hộ và nhà riêng. Nếu không có đồng hồ nước, các tiện ích sẽ tính tiền nước theo tiêu chuẩn vệ sinh. Đối với những ngôi nhà hiện đại được bảo trì tốt, lượng nước này không quá 360 lít mỗi người mỗi ngày.

Chúng ta phải thừa nhận: đồng hồ nước giúp đơn giản hóa đáng kể mối quan hệ với các dịch vụ tiện ích

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của đường ống

Điều gì ảnh hưởng đến lưu lượng nước tối đa trong một ống tròn?

Câu trả lời rõ ràng

Ý thức chung cho rằng câu trả lời phải rất đơn giản. Có đường ống cấp nước. Có một cái lỗ trong đó. Nó càng lớn thì càng có nhiều nước đi qua nó trong một đơn vị thời gian. Ồ, xin lỗi, vẫn còn áp lực.

Rõ ràng, một cột nước cao 10 cm sẽ đẩy ít nước qua một lỗ centimet hơn một cột nước có chiều cao bằng một tòa nhà mười tầng.

Vậy nó phụ thuộc vào tiết diện bên trong của đường ống và áp lực trong hệ thống cấp nước phải không?

Có điều gì khác thực sự cần thiết không?

Câu trả lời chính xác

KHÔNG. Những yếu tố này ảnh hưởng đến tiêu dùng, nhưng chúng chỉ là khởi đầu của một danh sách dài. Tính toán lưu lượng nước dựa trên đường kính của đường ống và áp suất trong đó cũng giống như tính toán quỹ đạo của tên lửa bay lên Mặt trăng dựa trên vị trí rõ ràng của vệ tinh của chúng ta.

Nếu bạn không tính đến chuyển động quay của Trái đất, chuyển động của Mặt trăng trong quỹ đạo của chính nó, lực cản của khí quyển và lực hấp dẫn của các thiên thể - thì đó khó có thể là của chúng ta tàu không gian sẽ chạm tới ít nhất xấp xỉ điểm mong muốn trong không gian.

Lượng nước sẽ chảy ra khỏi một đường ống có đường kính x ở áp suất đường y không chỉ bị ảnh hưởng bởi hai yếu tố này mà còn bởi:

• Chiều dài ống. Càng để lâu, ma sát của nước với tường càng làm chậm dòng nước chảy trong đó. Đúng, nước ở cuối đường ống chỉ bị ảnh hưởng bởi áp suất trong đó, nhưng lượng nước sau đây phải thay thế nó. Và ống nước làm chúng chậm lại, và bằng cách nào.

Chính vì mất áp suất trong đường ống dài mà các trạm bơm được đặt trên đường ống dẫn dầu

• Đường kính của đường ống ảnh hưởng đến lượng nước tiêu thụ theo cách phức tạp hơn nhiều so với những gì “thông thường” gợi ý.. Đối với các ống có đường kính nhỏ, khả năng chống chuyển động của dòng chảy của tường lớn hơn nhiều so với các ống dày.

Lý do là đường ống càng nhỏ thì tốc độ dòng nước càng kém thuận lợi, tỷ lệ giữa thể tích bên trong và diện tích bề mặt ở một chiều dài cố định.

Nói một cách đơn giản, nước di chuyển qua ống dày dễ dàng hơn qua ống mỏng.

• Vật liệu tường là một yếu tố quan trọng khác phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của nước.. Nếu nước trượt trên chất liệu polypropylene mịn, giống như phần thắt lưng của một quý cô vụng về trên vỉa hè trong điều kiện băng giá, thì thép thô sẽ tạo ra lực cản dòng chảy lớn hơn nhiều.
• Tuổi thọ của đường ống cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ thấm của đường ống.. Thép ống nước Chúng bị rỉ sét; Ngoài ra, thép và gang sẽ bị bám nhiều cặn vôi sau nhiều năm sử dụng.

Một đường ống phát triển quá mức có khả năng chống chảy lớn hơn nhiều (khả năng chống lại một đường ống mới được đánh bóng ống thép và rỉ sét khác nhau 200 lần!). Hơn nữa, các khu vực bên trong đường ống do phát triển quá mức sẽ làm giảm độ hở của chúng; thậm chí ở điều kiện lý tưởng Sẽ có ít nước hơn nhiều đi qua một đường ống mọc um tùm.

Bạn có nghĩ việc tính độ thấm bằng đường kính của đường ống ở mặt bích là hợp lý không?

Xin lưu ý: tình trạng bề mặt của ống nhựa và kim loại-polymer không bị xấu đi theo thời gian. Sau 20 năm, đường ống sẽ có khả năng chống dòng nước tương tự như tại thời điểm lắp đặt.

• Cuối cùng, bất kỳ phép quay, chuyển tiếp đường kính nào cũng đa dạng van đóng và phụ kiện - tất cả điều này cũng làm chậm dòng nước.

À, giá như có thể bỏ qua những yếu tố trên! Tuy nhiên, chúng ta không nói về độ lệch trong giới hạn lỗi mà là về sự khác biệt nhiều lần.

Tất cả điều này dẫn chúng ta đến một kết luận đáng buồn: việc tính toán đơn giản lưu lượng nước qua đường ống là không thể.

Một tia sáng trong vương quốc bóng tối

Tuy nhiên, trong trường hợp nước chảy qua vòi, nhiệm vụ có thể được đơn giản hóa đáng kể. Điều kiện chính để tính toán đơn giản: lỗ mà nước chảy qua phải nhỏ không đáng kể so với đường kính của đường ống cấp nước.

Khi đó định luật Torricelli được áp dụng: v^2=2gh, trong đó v là tốc độ dòng chảy từ một lỗ nhỏ, g là gia tốc rơi tự do và h là chiều cao của cột nước phía trên lỗ. Trong trường hợp này, một thể tích chất lỏng s*v sẽ đi qua một lỗ có tiết diện s trong một đơn vị thời gian.

Thầy để lại cho bạn một món quà

Đừng quên: tiết diện của lỗ không phải là đường kính, nó là diện tích bằng pi*r^2.

Đối với cột nước cao 10 mét (tương ứng với áp suất dư của một bầu khí quyển) và lỗ có đường kính 0,01 mét, phép tính sẽ như sau:

Chúng tôi trích xuất Căn bậc hai và chúng tôi nhận được v=13,98570698963767. Để đơn giản cho việc tính toán, chúng tôi làm tròn giá trị tốc độ dòng chảy thành 14 m/s.

Tiết diện của một cái hố có đường kính 0,01 m bằng 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 m2.

Do đó, dòng nước chảy qua lỗ của chúng ta sẽ bằng 0,000314159265*14=0,00439822971 m3/s, hoặc ít hơn bốn lít rưỡi mỗi giây một chút.

Như bạn có thể thấy, trong phiên bản này việc tính toán không phức tạp lắm.

Ngoài ra, trong phần phụ lục của bài viết, bạn sẽ tìm thấy bảng tiêu thụ nước cho các thiết bị ống nước phổ biến nhất, cho biết đường kính tối thiểu của kết nối.

Phần kết luận

Đó là tất cả một cách ngắn gọn. Như bạn có thể thấy, phổ quát giải pháp đơn giản Chúng tôi chưa tìm thấy; tuy nhiên, chúng tôi hy vọng bạn thấy bài viết này hữu ích. Chúc may mắn!

Cách tính công suất đường ống

Tính toán công suất là một trong những công việc khó khăn nhất khi lắp đặt đường ống. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cố gắng tìm ra chính xác cách thực hiện điều này đối với các loại khác nhauđường ống và vật liệu làm ống.

Ống dòng chảy cao

Công suất là một thông số quan trọng đối với bất kỳ đường ống, kênh đào và những phần thừa kế khác của hệ thống dẫn nước La Mã. Tuy nhiên, công suất thông lượng không phải lúc nào cũng được ghi rõ trên bao bì ống (hoặc trên chính sản phẩm). Ngoài ra, cách bố trí đường ống còn quyết định lượng chất lỏng mà đường ống đi qua mặt cắt ngang. Làm thế nào để tính toán chính xác lưu lượng của đường ống?

Phương pháp tính toán dung tích đường ống

Có một số phương pháp để tính tham số này, mỗi phương pháp phù hợp với một trường hợp cụ thể. Một số ký hiệu quan trọng khi xác định dung tích đường ống:

Đường kính ngoài là kích thước vật lý của mặt cắt ống từ mép này của thành ngoài đến mép kia. Trong tính toán nó được ký hiệu là Dn hoặc Dn. Thông số này được chỉ định trong nhãn.

Đường kính danh nghĩa là giá trị gần đúng của đường kính phần bên trong của ống, được làm tròn đến số nguyên gần nhất. Trong tính toán nó được chỉ định là Du hoặc Du.

Phương pháp vật lý tính toán dung tích đường ống

Giá trị thông lượng ống được xác định bằng các công thức đặc biệt. Đối với mỗi loại sản phẩm - đối với khí đốt, cấp nước, thoát nước - có các phương pháp tính toán khác nhau.

Phương pháp tính toán dạng bảng

Có một bảng các giá trị gần đúng được tạo ra để giúp xác định công suất của đường ống trong hệ thống dây điện trong căn hộ dễ dàng hơn. Trong hầu hết các trường hợp độ chính xác cao là không bắt buộc, vì vậy các giá trị có thể được áp dụng mà không cần tính toán phức tạp. Nhưng bảng này không tính đến sự giảm lưu lượng do sự xuất hiện của trầm tích phát triển bên trong đường ống, đặc trưng của các đường cao tốc cũ.

Có một bảng chính xác để tính toán công suất, được gọi là bảng Shevelev, có tính đến vật liệu ống và nhiều yếu tố khác. Những chiếc bàn này hiếm khi được sử dụng khi đặt ống nước trong một căn hộ, nhưng trong một ngôi nhà riêng có một số bậc thang không đạt tiêu chuẩn, chúng có thể hữu ích.

Tính toán bằng chương trình

Các công ty sửa ống nước hiện đại có sẵn các chương trình máy tính đặc biệt để tính toán dung tích đường ống, cũng như nhiều thông số tương tự khác. Ngoài ra, các máy tính trực tuyến đã được phát triển, mặc dù kém chính xác hơn nhưng miễn phí và không cần cài đặt trên PC. Một trong những chương trình cố định “TAScope” là sự sáng tạo của các kỹ sư phương Tây, đó là phần mềm chia sẻ. TRONG các công ty lớn sử dụng "Hydrosystem" - đây là chương trình nội địa tính toán đường ống theo các tiêu chí ảnh hưởng đến hoạt động của chúng ở các khu vực của Liên bang Nga. Ngoài tính toán thủy lực, nó cho phép bạn tính toán các thông số đường ống khác. giá trung bình 150.000 rúp.

Cách tính công suất của ống dẫn khí

Khí là một trong những vật liệu khó vận chuyển nhất, đặc biệt vì nó có xu hướng bị nén và do đó có thể rò rỉ qua các khe hở nhỏ nhất trong đường ống. Để tính toán thông lượng ống dẫn khí(cũng như thiết kế toàn bộ hệ thống khí đốt) có những yêu cầu đặc biệt.

Công thức tính công suất đường ống dẫn gas

Lưu lượng tối đa của đường ống dẫn khí được xác định theo công thức:

Qmax = 0,67 DN2 * p

trong đó p bằng áp suất vận hành trong hệ thống đường ống dẫn khí + 0,10 MPa hoặc áp suất tuyệt đối của khí;

Du – đường kính có điều kiện của ống.

Có một công thức phức tạp để tính toán công suất của ống dẫn khí. Nó thường không được sử dụng khi thực hiện các tính toán sơ bộ, cũng như khi tính toán đường ống dẫn khí đốt trong gia đình.

Qmax = 196,386 DN2 * p/z*T

trong đó z là hệ số nén;

T là nhiệt độ của khí vận chuyển, K;

Theo công thức này, sự phụ thuộc trực tiếp của nhiệt độ của môi trường chuyển động vào áp suất được xác định. Giá trị T càng cao thì khí càng giãn nở và ép vào thành. Vì vậy, khi tính toán đường cao tốc lớn, các kỹ sư phải tính đến khả năng thời tiết tại khu vực đường ống đi qua. Nếu giá trị danh định của ống DN nhỏ hơn áp suất khí tạo ra bởi nhiệt độ cao vào mùa hè (ví dụ: nhiệt độ +38...+45 độ C), thì có khả năng xảy ra hư hỏng đường dây chính. Điều này kéo theo sự rò rỉ các nguyên liệu thô có giá trị và tạo ra khả năng xảy ra vụ nổ ở một đoạn đường ống.

Bảng dung tích ống dẫn khí theo áp suất

Có một bảng tính toán lưu lượng đường ống dẫn khí cho các đường kính ống thường được sử dụng và áp suất vận hành danh nghĩa. Để xác định các đặc tính của khí chính kích thước không chuẩn và áp suất sẽ yêu cầu tính toán kỹ thuật. Áp suất, tốc độ và thể tích của khí cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ không khí bên ngoài.

Tốc độ tối đa (W) của khí trong bảng là 25 m/s và z (hệ số nén) là 1. Nhiệt độ (T) là 20 độ C hoặc 293 Kelvin.

Công suất ống cống

Băng thông ống cống– một thông số quan trọng phụ thuộc vào loại đường ống (có áp suất hoặc không áp suất). Công thức tính toán dựa trên các định luật thủy lực. Ngoài các tính toán tốn nhiều công sức, các bảng được sử dụng để xác định dung tích cống.

Công thức tính thủy lực

Để tính toán thủy lực của hệ thống thoát nước cần xác định các ẩn số:

1. đường kính ống Du;
2. vận tốc dòng chảy trung bình v;
3. độ dốc thủy lực l;
4. mức độ lấp đầy h/Dn (tính toán dựa trên bán kính thủy lực, gắn liền với giá trị này).

Trong thực tế, chúng bị giới hạn trong việc tính giá trị l hoặc h/d, vì các tham số còn lại rất dễ tính toán. Trong tính toán sơ bộ, độ dốc thủy lực được coi bằng độ dốc của bề mặt trái đất, tại đó chuyển động Nước thải sẽ không thấp hơn tốc độ tự làm sạch. Bạn có thể tìm thấy các giá trị tốc độ cũng như giá trị h/DN tối đa cho mạng gia đình trong Bảng 3.

Ngoài ra, còn có giá trị tiêu chuẩn cho độ dốc tối thiểu đối với đường ống có đường kính nhỏ: 150 mm

(i=0,008) và 200 (i=0,007) mm.

Công thức tính thể tích dòng chất lỏng như sau:

trong đó a là diện tích mặt cắt ngang mở của dòng chảy,

v – vận tốc dòng chảy, m/s.

Tốc độ được tính bằng công thức:

trong đó R là bán kính thủy lực;

C - hệ số làm ướt;

Từ đó chúng ta có thể rút ra công thức tính độ dốc thủy lực:

Tham số này được sử dụng để xác định tham số này nếu cần tính toán.

trong đó n là hệ số độ nhám, có giá trị từ 0,012 đến 0,015 tùy theo vật liệu ống.

Bán kính thủy lực được coi là bằng bán kính bình thường nhưng chỉ khi đường ống được lấp đầy hoàn toàn. Trong các trường hợp khác, sử dụng công thức:

Trong đó A là diện tích của dòng chất lỏng ngang,

P là chu vi ướt hoặc chiều dài ngang của bề mặt bên trong của ống tiếp xúc với chất lỏng.

Bảng công suất ống thoát nước tự do

Bảng này tính đến tất cả các tham số được sử dụng để thực hiện tính toán thủy lực. Dữ liệu được chọn theo đường kính ống và thay thế vào công thức. Ở đây, tốc độ dòng thể tích của chất lỏng q đi qua mặt cắt ngang của đường ống đã được tính toán, có thể được coi là thông lượng của đường ống.

Ngoài ra, còn có các bảng Lukin chi tiết hơn chứa các giá trị thông lượng được tạo sẵn cho các ống có đường kính khác nhau từ 50 đến 2000 mm.

Bảng công suất hệ thống thoát nước áp lực

Trong bảng công suất đường ống áp lực thoát nước, các giá trị phụ thuộc vào mức độ lấp đầy tối đa và thiết kế tốc độ trung bình nước thải.

Công suất ống nước

Ống nước là loại ống được sử dụng phổ biến nhất trong nhà. Và vì chúng có tải trọng lớn nên việc tính toán lưu lượng của đường ống cấp nước chính trở nên một điều kiện quan trọng Hoạt động đáng tin cậy.

Độ thông thoáng của ống tùy thuộc vào đường kính

Đường kính không phải là thông số quan trọng nhất khi tính toán độ bền của đường ống, nhưng nó cũng ảnh hưởng đến giá trị của nó. Đường kính trong của ống càng lớn thì độ thấm càng cao và khả năng tắc nghẽn và phích cắm càng thấp. Tuy nhiên, ngoài đường kính, cần tính đến hệ số ma sát của nước trên thành ống (giá trị bảng cho từng vật liệu), chiều dài đường ống và sự chênh lệch áp suất chất lỏng ở đầu vào và đầu ra. Ngoài ra, số lượng khuỷu tay và phụ kiện trong đường ống sẽ ảnh hưởng lớn đến tốc độ dòng chảy.

Bảng dung tích ống theo nhiệt độ nước làm mát

Nhiệt độ trong đường ống càng cao thì thông lượng của nó càng thấp vì nước giãn nở và do đó tạo thêm ma sát. Đối với hệ thống ống nước, điều này không quan trọng, nhưng trong hệ thông sưởi âm là một tham số quan trọng.

Có bảng tính nhiệt lượng và chất làm mát.

Bảng dung tích đường ống theo áp suất nước làm mát

Có bảng mô tả dung tích đường ống tùy theo áp suất.

Bảng dung tích ống theo đường kính (theo Shevelev)

Bảng của F.A. và A.F. Shevelev là một trong những phương pháp dạng bảng chính xác nhất để tính toán lưu lượng của đường ống dẫn nước. Ngoài ra, chúng còn chứa tất cả các công thức tính toán cần thiết cho từng loại vật liệu cụ thể. Đây là một đoạn thông tin dài thường được các kỹ sư thủy lực sử dụng nhiều nhất.

Các bảng có tính đến:

1. đường kính ống - bên trong và bên ngoài;
2. độ dày của tường;
3. tuổi thọ của hệ thống cấp nước;
4. chiều dài dòng;
5. mục đích của đường ống

Thông lượng ống tùy thuộc vào đường kính, áp suất: bảng, công thức tính toán, máy tính trực tuyến

Tính toán công suất là một trong những công việc khó khăn nhất khi lắp đặt đường ống. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cố gắng tìm ra chính xác cách thực hiện điều này đối với các loại đường ống và vật liệu ống khác nhau.

Đường ống vận chuyển các chất lỏng khác nhau là một phần không thể thiếu của các đơn vị và hệ thống lắp đặt trong đó các quy trình làm việc liên quan đến các lĩnh vực ứng dụng khác nhau được thực hiện. Khi lựa chọn đường ống và cấu hình đường ống, chi phí của cả đường ống và phụ kiện đường ống là rất quan trọng. Chi phí cuối cùng của việc bơm môi trường qua đường ống phần lớn được xác định bởi kích thước của đường ống (đường kính và chiều dài). Việc tính toán các giá trị này được thực hiện bằng cách sử dụng các công thức được phát triển đặc biệt dành riêng cho một số loại hoạt động nhất định.

Ống là một hình trụ rỗng làm bằng kim loại, gỗ hoặc vật liệu khác dùng để vận chuyển chất lỏng, khí và dạng hạt. Phương tiện vận chuyển có thể là nước, khí tự nhiên, hơi nước, sản phẩm dầu, v.v. Ống được sử dụng ở mọi nơi, từ các ngành công nghiệp khác nhau đến sử dụng trong nước.

Để sản xuất ống nhiều nhất Vật liệu khác nhau, chẳng hạn như thép, gang, đồng, xi măng, nhựa như nhựa ABS, polyvinyl clorua, polyvinyl clorua clo hóa, polybutene, polyetylen, v.v.

Các chỉ số kích thước chính của đường ống là đường kính của nó (bên ngoài, bên trong, v.v.) và độ dày thành ống, được đo bằng milimét hoặc inch. Một giá trị như đường kính danh nghĩa hoặc lỗ khoan danh nghĩa cũng được sử dụng - giá trị danh nghĩa của đường kính trong của ống, cũng được đo bằng milimét (ký hiệu là DN) hoặc inch (ký hiệu là DN). Các giá trị của đường kính danh nghĩa được tiêu chuẩn hóa và là tiêu chí chính khi lựa chọn đường ống và phụ kiện kết nối.

Sự tương ứng của các giá trị đường kính danh nghĩa tính bằng mm và inch:

Ống có mặt cắt ngang hình tròn được ưa chuộng hơn các mặt cắt hình học khác vì một số lý do:

• Hình tròn có tỷ lệ tối thiểu giữa chu vi và diện tích và khi áp dụng cho đường ống, điều này có nghĩa là với thông lượng bằng nhau, mức tiêu thụ vật liệu của ống tròn sẽ tối thiểu so với các ống có hình dạng khác. Điều này cũng ngụ ý chi phí tối thiểu có thể cho vật liệu cách nhiệt và lớp phủ bảo vệ;
• Mặt cắt ngang hình tròn là thuận lợi nhất để di chuyển môi trường chất lỏng hoặc khí theo quan điểm thủy động lực học. Ngoài ra, do diện tích bên trong tối thiểu có thể có của đường ống trên một đơn vị chiều dài của nó nên ma sát giữa môi trường chuyển động và đường ống được giảm thiểu.
• Hình tròn có khả năng chịu được áp lực bên trong và bên ngoài tốt nhất;
• Quá trình làm ống tròn khá đơn giản và dễ thực hiện.

Ống có thể khác nhau rất nhiều về đường kính và cấu hình tùy thuộc vào mục đích và ứng dụng của chúng. Do đó, các đường ống chính để vận chuyển nước hoặc sản phẩm dầu có thể có đường kính gần nửa mét với cấu hình khá đơn giản, và các cuộn dây sưởi ấm, cũng là một đường ống, có đường kính nhỏ có hình dạng phức tạp với nhiều vòng.

Không thể tưởng tượng bất kỳ ngành công nghiệp nào không có mạng lưới đường ống. Việc tính toán bất kỳ mạng nào như vậy bao gồm việc lựa chọn vật liệu ống, lập bản thông số kỹ thuật liệt kê dữ liệu về độ dày, kích thước của ống, tuyến đường, v.v. Nguyên liệu thô, sản phẩm trung gian và/hoặc thành phẩm trải qua các giai đoạn sản xuất bằng cách di chuyển giữa các thiết bị và hệ thống lắp đặt khác nhau, được kết nối bằng đường ống và phụ kiện. Tính toán, lựa chọn và lắp đặt chính xác hệ thống đường ống là cần thiết để thực hiện đáng tin cậy toàn bộ quy trình, đảm bảo bơm phương tiện an toàn, cũng như bịt kín hệ thống và ngăn ngừa rò rỉ chất được bơm vào khí quyển.

Không tồn tại công thức đơn và các quy tắc có thể được sử dụng để chọn đường ống cho bất kỳ ứng dụng và môi trường vận hành nào có thể. Trong mỗi ứng dụng riêng lẻ của đường ống, có một số yếu tố cần được xem xét và có thể có tác động đáng kể đến các yêu cầu đối với đường ống. Vì vậy, ví dụ, khi làm việc với bùn, đường ống size lớn sẽ không chỉ làm tăng chi phí lắp đặt mà còn tạo ra những khó khăn trong vận hành.

Thông thường, đường ống được lựa chọn sau khi tối ưu hóa chi phí vật liệu và vận hành. Đường kính của đường ống càng lớn, nghĩa là đầu tư ban đầu càng cao thì độ sụt áp càng thấp và theo đó, chi phí vận hành càng thấp. Ngược lại, kích thước nhỏ của đường ống sẽ làm giảm chi phí ban đầu của bản thân đường ống và phụ kiện đường ống, nhưng việc tăng tốc độ sẽ kéo theo sự gia tăng tổn thất, dẫn đến nhu cầu tiêu tốn thêm năng lượng để bơm môi trường. Giới hạn tốc độ cố định cho các ứng dụng khác nhau dựa trên điều kiện thiết kế tối ưu. Kích thước của đường ống được tính toán bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn này có tính đến các lĩnh vực ứng dụng.

Thiết kế đường ống

Khi thiết kế đường ống, các thông số thiết kế cơ bản sau đây được lấy làm cơ sở:

• hiệu suất cần thiết;
• điểm vào và ra của đường ống;
• thành phần của môi trường, bao gồm độ nhớt và trọng lượng riêng;
• điều kiện địa hình của tuyến đường ống;
• tối đa cho phép áp lực vận hành;
• tính toán thủy lực;
• đường kính ống, độ dày thành ống, cường độ chịu kéo của vật liệu làm tường;
• Số lượng trạm bơm, khoảng cách giữa chúng và điện năng tiêu thụ.

Độ tin cậy của đường ống

Độ tin cậy trong thiết kế đường ống được đảm bảo bằng việc tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế phù hợp. Ngoài ra, đào tạo nhân sự là yếu tố then chốt để đảm bảo tuổi thọ lâu dài của đường ống cũng như độ kín và độ tin cậy của đường ống. Việc giám sát liên tục hoặc định kỳ hoạt động đường ống có thể được thực hiện bằng hệ thống giám sát, kế toán, kiểm soát, điều tiết và tự động hóa, thiết bị giám sát sản xuất cá nhân và thiết bị an toàn.

Lớp phủ đường ống bổ sung

Một lớp phủ chống ăn mòn được áp dụng bên ngoài của hầu hết các đường ống để ngăn chặn tác hại của sự ăn mòn từ môi trường bên ngoài. Trong trường hợp bơm chất ăn mòn, lớp phủ bảo vệ cũng có thể được áp dụng cho bề mặt bên trongđường ống Trước khi đưa vào sử dụng, tất cả các đường ống mới dùng để vận chuyển chất lỏng nguy hiểm đều được kiểm tra các khuyết tật và rò rỉ.

Nguyên tắc cơ bản tính toán lưu lượng trong đường ống

Bản chất của dòng chảy trong đường ống và khi chảy xung quanh chướng ngại vật có thể khác nhau rất nhiều từ chất lỏng này sang chất lỏng khác. Một trong những chỉ số quan trọng là độ nhớt của môi trường, được đặc trưng bởi một thông số như hệ số độ nhớt. Kỹ sư-vật lý người Ireland Osborne Reynolds đã tiến hành một loạt thí nghiệm vào năm 1880, dựa trên kết quả mà ông có thể rút ra một đại lượng không thứ nguyên đặc trưng cho bản chất dòng chảy của chất lỏng nhớt, được gọi là tiêu chuẩn Reynolds và ký hiệu là Re.

Re = (v·L·ρ)/μ

Ở đâu:
ρ—mật độ chất lỏng;
v - vận tốc dòng chảy;
L là chiều dài đặc trưng của phần tử dòng chảy;
μ - hệ số nhớt động lực.

Nghĩa là, tiêu chuẩn Reynolds đặc trưng cho tỉ số giữa lực quán tính và lực ma sát nhớt trong dòng chất lỏng. Sự thay đổi giá trị của tiêu chí này phản ánh sự thay đổi trong tỷ lệ của các loại lực này, do đó ảnh hưởng đến bản chất của dòng chất lỏng. Về vấn đề này, người ta thường phân biệt ba chế độ dòng chảy tùy thuộc vào giá trị của tiêu chí Reynolds. Tại 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, một chế độ ổn định đã được quan sát, được đặc trưng bởi sự thay đổi ngẫu nhiên về tốc độ và hướng của dòng chảy tại mỗi điểm riêng lẻ, giúp cân bằng tổng tốc độ dòng chảy trong toàn bộ thể tích. Chế độ này được gọi là hỗn loạn. Số Reynolds phụ thuộc vào áp suất do máy bơm cài đặt, độ nhớt của môi chất ở nhiệt độ vận hành, cũng như kích thước và hình dạng mặt cắt ngang của đường ống mà dòng chảy đi qua.

Hồ sơ vận tốc dòng chảy
chế độ nhiều lớp	chế độ chuyển tiếp	chế độ hỗn loạn
Tính chất của dòng điện
chế độ nhiều lớp	chế độ chuyển tiếp	chế độ hỗn loạn

Tiêu chí Reynolds là tiêu chí tương tự cho dòng chảy của chất lỏng nhớt. Nghĩa là, với sự trợ giúp của nó, người ta có thể mô phỏng một quy trình thực tế với kích thước nhỏ gọn hơn, thuận tiện cho việc nghiên cứu. Điều này cực kỳ quan trọng, vì việc nghiên cứu bản chất của dòng chất lỏng trong các thiết bị thực tế thường cực kỳ khó khăn và đôi khi là không thể do kích thước lớn của chúng.

Tính toán đường ống. Tính toán đường kính đường ống

Nếu đường ống không được cách nhiệt, nghĩa là có thể trao đổi nhiệt giữa chất lỏng được chuyển động và môi trường, thì bản chất của dòng chảy trong nó có thể thay đổi ngay cả ở tốc độ (dòng chảy) không đổi. Điều này có thể thực hiện được nếu môi chất được bơm ở đầu vào có nhiệt độ đủ cao và chảy ở chế độ hỗn loạn. Dọc theo chiều dài của đường ống, nhiệt độ của môi trường vận chuyển sẽ giảm do tổn thất nhiệt ra môi trường, điều này có thể dẫn đến sự thay đổi chế độ dòng chảy sang dạng tầng hoặc chuyển tiếp. Nhiệt độ tại đó xảy ra sự thay đổi chế độ được gọi là nhiệt độ tới hạn. Giá trị độ nhớt của chất lỏng phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ, do đó, trong những trường hợp như vậy, một thông số như độ nhớt tới hạn được sử dụng, tương ứng với điểm thay đổi chế độ dòng chảy ở giá trị tới hạn của tiêu chí Reynolds:

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

Ở đâu:
ν cr - độ nhớt động học tới hạn;
Re cr - giá trị tới hạn của tiêu chuẩn Reynolds;
D - đường kính ống;
v - tốc độ dòng chảy;
Q - tiêu thụ.

Một yếu tố quan trọng khác là ma sát xảy ra giữa thành ống và dòng chuyển động. Trong trường hợp này, hệ số ma sát phần lớn phụ thuộc vào độ nhám của thành ống. Mối quan hệ giữa hệ số ma sát, tiêu chuẩn Reynolds và độ nhám được thiết lập bằng sơ đồ Moody, cho phép người ta xác định một trong các tham số biết hai tham số còn lại.

Công thức Colebrook-White cũng được sử dụng để tính hệ số ma sát của dòng chảy rối. Dựa vào công thức này, có thể xây dựng đồ thị từ đó xác định được hệ số ma sát.

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

Ở đâu:
k - hệ số nhám của ống;
λ - hệ số ma sát.

Ngoài ra còn có các công thức khác để tính toán gần đúng tổn thất ma sát trong quá trình chảy có áp của chất lỏng trong đường ống. Một trong những phương trình được sử dụng phổ biến nhất trong trường hợp này là phương trình Darcy-Weisbach. Nó dựa trên dữ liệu thực nghiệm và chủ yếu được sử dụng trong mô hình hóa hệ thống. Tổn thất ma sát là một hàm của vận tốc chất lỏng và lực cản của đường ống đối với chuyển động của chất lỏng, được biểu thị thông qua giá trị độ nhám của thành đường ống.

∆H = λ L/d v²/(2 g)

Ở đâu:
ΔH - tổn thất áp suất;
λ - hệ số ma sát;
L là chiều dài đoạn ống;
d - đường kính ống;
v - tốc độ dòng chảy;
g là gia tốc rơi tự do.

Tổn thất áp suất do ma sát đối với nước được tính bằng công thức Hazen-Williams.

∆H = 11,23 L 1/C 1,85 Q 1,85 /D 4,87

Ở đâu:
ΔH - tổn thất áp suất;
L là chiều dài đoạn ống;
C là hệ số độ nhám Heisen-Williams;
Q - tốc độ dòng chảy;
D - đường kính ống.

Áp lực

Áp suất vận hành của đường ống là áp suất dư cao nhất đảm bảo chế độ vận hành quy định của đường ống. Quyết định về kích thước đường ống và số lượng trạm bơm thường được đưa ra dựa trên áp suất vận hành đường ống, công suất bơm và chi phí. Áp suất đường ống tối đa và tối thiểu, cũng như các đặc tính của môi trường làm việc, xác định khoảng cách giữa các trạm bơm và công suất cần thiết.

Áp suất danh nghĩa PN là giá trị danh nghĩa tương ứng với áp suất tối đa của môi trường làm việc ở 20 ° C, tại đó có thể vận hành lâu dài đường ống có kích thước nhất định.

Khi nhiệt độ tăng, khả năng chịu tải của đường ống giảm, dẫn đến áp suất dư thừa cho phép. Giá trị pe,zul hiển thị áp suất tối đa (gp) trong hệ thống đường ống khi nhiệt độ vận hành tăng.

Biểu đồ áp suất vượt quá cho phép:

Tính toán tổn thất áp suất trên đường ống

Độ giảm áp trong đường ống được tính theo công thức:

∆p = λ L/d ρ/2 v²

Ở đâu:
Δp - độ sụt áp trên tiết diện ống;
L là chiều dài đoạn ống;
λ - hệ số ma sát;
d - đường kính ống;
ρ - mật độ của môi trường được bơm;
v - tốc độ dòng chảy.

Phương tiện làm việc được vận chuyển

Thông thường, đường ống được sử dụng để vận chuyển nước, nhưng chúng cũng có thể được sử dụng để di chuyển bùn, huyền phù, hơi nước, v.v. Trong ngành công nghiệp dầu mỏ, đường ống được sử dụng để vận chuyển nhiều loại hydrocarbon và hỗn hợp của chúng, có sự khác biệt lớn về tính chất vật lý và hóa học. Dầu thô có thể được vận chuyển trên khoảng cách xa hơn từ các mỏ trên bờ hoặc các giàn khoan dầu ngoài khơi đến các nhà ga, điểm trung gian và nhà máy lọc dầu.

Đường ống cũng truyền tải:

• các sản phẩm dầu mỏ như xăng, nhiên liệu hàng không, dầu hỏa, nhiên liệu diesel, dầu mazut...;
• nguyên liệu hóa dầu: benzen, styren, propylene, v.v.;
• hydrocacbon thơm: xylene, toluene, cumen, v.v.;
• nhiên liệu dầu mỏ hóa lỏng như khí tự nhiên hóa lỏng, khí dầu mỏ hóa lỏng, propan (các khí ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn nhưng hóa lỏng dưới áp suất);
• carbon dioxide, amoniac lỏng (vận chuyển dưới dạng chất lỏng dưới áp suất);
• nhiên liệu bitum và nhớt quá nhớt để có thể vận chuyển bằng đường ống, vì vậy các phần dầu chưng cất được sử dụng để pha loãng các nguyên liệu thô này và thu được hỗn hợp có thể vận chuyển bằng đường ống;
• hydro (khoảng cách ngắn).

Chất lượng của phương tiện vận chuyển

Các tính chất và thông số vật lý của phương tiện vận chuyển quyết định phần lớn các thông số thiết kế và vận hành của đường ống. Trọng lượng riêng, độ nén, nhiệt độ, độ nhớt, điểm đông đặc và áp suất hơi là các thông số chính của môi trường làm việc phải được tính đến.

Trọng lượng riêng của chất lỏng là trọng lượng của nó trên một đơn vị thể tích. Nhiều loại khí được vận chuyển qua đường ống dưới áp suất tăng lên và khi đạt đến áp suất nhất định, một số loại khí thậm chí có thể bị hóa lỏng. Do đó, mức độ nén của môi trường là một thông số quan trọng để thiết kế đường ống và xác định thông lượng.

Nhiệt độ có ảnh hưởng gián tiếp và trực tiếp đến hiệu suất đường ống. Điều này được thể hiện ở chỗ chất lỏng tăng thể tích sau khi tăng nhiệt độ, với điều kiện là áp suất không đổi. Nhiệt độ thấp hơn cũng có thể có tác động đến cả hiệu suất và hiệu suất hệ thống tổng thể. Thông thường, khi nhiệt độ của chất lỏng giảm, điều này đi kèm với sự gia tăng độ nhớt của chất lỏng, tạo ra lực cản ma sát bổ sung lên thành trong của đường ống, đòi hỏi nhiều năng lượng hơn để bơm cùng một lượng chất lỏng. Môi trường rất nhớt rất nhạy cảm với những thay đổi về nhiệt độ vận hành. Độ nhớt là lực cản của môi trường đối với dòng chảy và được đo bằng centistokes cSt. Độ nhớt không chỉ xác định việc lựa chọn máy bơm mà còn xác định khoảng cách giữa các trạm bơm.

Ngay khi nhiệt độ chất lỏng giảm xuống dưới điểm đông đặc, hoạt động của đường ống sẽ trở nên không thể thực hiện được và một số tùy chọn được thực hiện để khôi phục hoạt động của nó:

• làm nóng môi chất hoặc ống cách nhiệt để duy trì nhiệt độ vận hành của môi chất trên điểm chất lỏng của nó;
• thay đổi thành phần hóa học của môi trường trước khi đi vào đường ống;
• pha loãng môi trường vận chuyển với nước.

Các loại ống chính

Các ống chính được làm bằng hàn hoặc liền mạch. Ống thép liền mạch được sản xuất không có mối hàn dọc trong các phần thép được xử lý nhiệt để đạt được kích thước và đặc tính mong muốn. Ống hàn được sản xuất bằng một số quy trình sản xuất. Hai loại này khác nhau về số lượng đường nối dọc trong ống và loại thiết bị hàn được sử dụng. Ống thép hàn là loại được sử dụng phổ biến nhất trong các ứng dụng hóa dầu.

Mỗi chiều dài của ống được hàn lại với nhau để tạo thành một đường ống. Ngoài ra, trong các đường ống chính, tùy theo ứng dụng, người ta sử dụng các ống làm bằng sợi thủy tinh, các loại nhựa khác nhau, xi măng amiăng, v.v.

Để kết nối các đoạn ống thẳng, cũng như để chuyển tiếp giữa các đoạn ống có đường kính khác nhau, các bộ phận kết nối được sản xuất đặc biệt (khuỷu tay, khúc cua, van) được sử dụng.

khuỷu tay 90°	uốn cong 90°	nhánh chuyển tiếp	phân nhánh
khuỷu tay 180°	uốn cong 30°	lắp bộ chuyển đổi	mẹo

Các kết nối đặc biệt được sử dụng để lắp đặt các bộ phận riêng lẻ của đường ống và phụ kiện.

hàn	mặt bích	xâu chuỗi	khớp nối

Sự giãn nở nhiệt độ của đường ống

Khi đường ống chịu áp lực, toàn bộ bề mặt bên trong của nó phải chịu tải trọng phân bố đều, gây ra nội lực dọc trong đường ống và tải trọng bổ sung lên các đầu đỡ cuối. Sự dao động nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến đường ống, gây ra những thay đổi về kích thước đường ống. Lực trong một đường ống cố định khi nhiệt độ dao động có thể vượt quá giá trị cho phép và dẫn đến ứng suất quá mức, gây nguy hiểm cho độ bền của đường ống cả về vật liệu ống và các mối nối mặt bích. Sự dao động về nhiệt độ của môi chất được bơm cũng tạo ra ứng suất nhiệt độ trong đường ống, có thể truyền đến các phụ kiện, trạm bơm, v.v. Điều này có thể dẫn đến giảm áp suất các mối nối đường ống, hỏng phụ kiện hoặc các bộ phận khác.

Tính toán kích thước đường ống khi thay đổi nhiệt độ

Việc tính toán các thay đổi kích thước tuyến tính của đường ống khi thay đổi nhiệt độ được thực hiện theo công thức:

∆L = a·L·∆t

a - hệ số giãn nở nhiệt, mm/(m°C) (xem bảng dưới đây);
L - chiều dài đường ống (khoảng cách giữa các giá đỡ cố định), m;
Δt - chênh lệch giữa mức tối đa. và tối thiểu. nhiệt độ của môi chất được bơm, °C.

Bảng mở rộng tuyến tính của ống làm bằng vật liệu khác nhau

Các con số được đưa ra biểu thị giá trị trung bình của các vật liệu được liệt kê và để tính toán đường ống làm bằng các vật liệu khác, không nên lấy dữ liệu từ bảng này làm cơ sở. Khi tính toán đường ống, nên sử dụng hệ số giãn dài tuyến tính do nhà sản xuất ống chỉ định trong thông số kỹ thuật hoặc bảng dữ liệu kèm theo.

Sự giãn nở nhiệt của đường ống được loại bỏ bằng cách sử dụng các phần bù đặc biệt của đường ống và với sự trợ giúp của bộ bù, có thể bao gồm các bộ phận đàn hồi hoặc chuyển động.

Phần bù bao gồm các phần thẳng đàn hồi của đường ống, nằm vuông góc với nhau và được cố định bằng các đoạn uốn cong. Trong quá trình kéo dài nhiệt, sự gia tăng ở một phần được bù đắp bằng biến dạng uốn của phần kia trên mặt phẳng hoặc bằng biến dạng uốn và xoắn trong không gian. Nếu đường ống tự bù cho sự giãn nở nhiệt thì điều này được gọi là tự bù.

Sự bù trừ cũng xảy ra nhờ sự uốn cong đàn hồi. Một phần độ giãn dài được bù đắp bằng độ đàn hồi của các chỗ uốn, phần còn lại bị loại bỏ do đặc tính đàn hồi của vật liệu của khu vực nằm phía sau chỗ uốn. Bộ bù được lắp đặt ở những nơi không thể sử dụng các phần bù hoặc khi khả năng tự bù của đường ống không đủ.

Theo thiết kế và nguyên lý hoạt động, bộ bù có bốn loại: hình chữ U, thấu kính, lượn sóng, hộp nhồi. Trong thực tế, các khe co giãn phẳng có hình chữ L, Z hoặc U thường được sử dụng. Trong trường hợp bộ bù không gian, chúng thường đại diện cho 2 phần phẳng vuông góc với nhau và có một vai chung. Khe co giãn đàn hồi được làm từ các ống hoặc đĩa đàn hồi, hoặc ống thổi.

Xác định kích thước tối ưu của đường kính đường ống

Đường kính đường ống tối ưu có thể được tìm thấy dựa trên các tính toán kỹ thuật và kinh tế. Kích thước của đường ống, bao gồm kích thước và chức năng của các thành phần khác nhau, cũng như các điều kiện mà đường ống phải được vận hành, xác định khả năng vận chuyển của hệ thống. Kích thước ống lớn hơn phù hợp với dòng chảy có khối lượng lớn hơn, miễn là các bộ phận khác trong hệ thống được lựa chọn và định cỡ phù hợp cho các điều kiện này. Thông thường, đoạn ống chính giữa các trạm bơm càng dài thì yêu cầu giảm áp suất trong đường ống càng lớn. Ngoài ra, những thay đổi về đặc tính vật lý của môi chất được bơm (độ nhớt, v.v.) cũng có thể có tác động lớn đến áp suất trong đường dây.

Kích thước tối ưu là kích thước ống phù hợp nhỏ nhất cho một ứng dụng cụ thể, tiết kiệm chi phí trong suốt vòng đời của hệ thống.

Công thức tính hiệu suất đường ống:

Q = (π d²)/4v

Q là lưu lượng chất lỏng được bơm;
d - đường kính đường ống;
v - tốc độ dòng chảy.

Trong thực tế, để tính toán đường kính đường ống tối ưu, các giá trị vận tốc tối ưu của môi trường được bơm được sử dụng, lấy từ các tài liệu tham khảo được tổng hợp trên cơ sở dữ liệu thực nghiệm:

Môi trường bơm		Phạm vi tốc độ tối ưu trong đường ống, m/s
Chất lỏng	Chuyển động trọng lực:
	chất lỏng nhớt	0,1 - 0,5
	Chất lỏng có độ nhớt thấp	0,5 - 1
	Bơm:
	Mặt hút	0,8 - 2
	Phía xả	1,5 - 3
Khí	Cảm giác thèm ăn tự nhiên	2 - 4
	Áp lực thấp	4 - 15
	Áp lực lớn	15 - 25
Cặp đôi	Hơi nước quá nóng	30 - 50
	Hơi bão hòa dưới áp suất:
	Hơn 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

Từ đây chúng ta có được công thức tính đường kính ống tối ưu:

d o = √((4 Q) / (π v o ))

Q là lưu lượng quy định của chất lỏng được bơm;
d - đường kính đường ống tối ưu;
v là tốc độ dòng chảy tối ưu.

Ở tốc độ dòng chảy cao, các ống có đường kính nhỏ hơn thường được sử dụng, điều đó có nghĩa là giảm chi phí mua đường ống, công việc bảo trì và lắp đặt đường ống (ký hiệu là K 1). Khi tốc độ tăng, tổn thất áp suất do ma sát và sức cản cục bộ tăng, dẫn đến chi phí bơm chất lỏng tăng (ký hiệu là K 2).

Đối với đường ống có đường kính lớn thì chi phí K 1 sẽ cao hơn và chi phí vận hành K 2 sẽ thấp hơn. Nếu cộng các giá trị của K 1 và K 2, chúng ta sẽ thu được tổng chi phí tối thiểu K và đường kính đường ống tối ưu. Chi phí K 1 và K 2 trong trường hợp này được đưa ra trong cùng khoảng thời gian.

Tính toán (công thức) chi phí vốn cho đường ống

K 1 = (m·C M ·K M)/n

m - khối lượng đường ống, t;
C M - giá 1 tấn, chà/t;
K M - hệ số làm tăng chi phí công lắp đặt, ví dụ 1,8;
n - tuổi thọ, năm.

Các chi phí vận hành được chỉ định liên quan đến tiêu thụ năng lượng là:

K 2 = 24 N n ngày C E chà/năm

N - công suất, kW;
n DN - số ngày làm việc trong năm;
S E - chi phí cho mỗi kWh năng lượng, chà/kW * h.

Công thức xác định kích thước đường ống

Một ví dụ về công thức chung để xác định kích thước ống mà không tính đến các yếu tố tác động bổ sung có thể xảy ra như xói mòn, chất rắn lơ lửng, v.v.:

Tên	phương trình	Những hạn chế có thể có
Dòng chảy của chất lỏng và khí dưới áp suất
Mất đầu do ma sát Darcy-Weisbach	d = 12 [(0,0311 f L Q 2)/(h f)] 0,2	Q - lưu lượng thể tích, gal/phút; d - đường kính trong của ống; hf - tổn thất áp suất do ma sát; L - chiều dài đường ống, feet; f - hệ số ma sát; V - tốc độ dòng chảy.
Phương trình tổng lưu lượng chất lỏng	d = 0,64 √(Q/V)	Q - lưu lượng thể tích, gal/phút
Kích thước đường hút của bơm để hạn chế tổn thất đầu ma sát	d = √(0,0744·Q)	Q - lưu lượng thể tích, gal/phút
Phương trình tổng lưu lượng khí	d = 0,29 √((Q T)/(P V))	Q - lưu lượng thể tích, ft³/phút T - nhiệt độ, K P - áp suất lb/in² (abs); V - tốc độ
dòng chảy trọng lực
Phương trình Manning để tính đường kính ống cho lưu lượng tối đa	d = 0,375	Q - lưu lượng thể tích; n - hệ số độ nhám; S - độ dốc.
Số Froude là mối liên hệ giữa lực quán tính và trọng lực	Fr = V / √[(d/12) g]	g - gia tốc rơi tự do; v - tốc độ dòng chảy; L - chiều dài hoặc đường kính ống.
Hơi nước và sự bay hơi
Công thức xác định đường kính ống dẫn hơi	d = 1,75 √[(W v_g x) / V]	W - dòng chảy khối lượng; Vg - thể tích riêng của hơi bão hòa; x - chất lượng hơi nước; V - tốc độ.

Tốc độ dòng chảy tối ưu cho các hệ thống đường ống khác nhau

Kích thước đường ống tối ưu được lựa chọn dựa trên chi phí tối thiểu để bơm môi trường qua đường ống và chi phí của đường ống. Tuy nhiên, giới hạn tốc độ cũng phải được tính đến. Đôi khi, kích thước của đường ống phải phù hợp với yêu cầu của quy trình. Kích thước của đường ống cũng thường liên quan đến sự sụt giảm áp suất. Trong tính toán thiết kế sơ bộ, khi không tính đến tổn thất áp suất, kích thước của đường ống xử lý được xác định bằng tốc độ cho phép.

Nếu có những thay đổi về hướng dòng chảy trong đường ống, điều này sẽ dẫn đến sự gia tăng đáng kể áp suất cục bộ trên bề mặt vuông góc với hướng dòng chảy. Loại tăng này là một hàm của vận tốc, mật độ và áp suất ban đầu của chất lỏng. Bởi vì vận tốc tỷ lệ nghịch với đường kính nên chất lỏng tốc độ cao cần được xem xét đặc biệt khi lựa chọn kích thước và cấu hình đường ống. Kích thước ống tối ưu, ví dụ đối với axit sulfuric, hạn chế vận tốc của môi trường đến giá trị mà tại đó không cho phép xói mòn thành ống ở các khuỷu ống, do đó ngăn ngừa hư hỏng cấu trúc ống.

Dòng chất lỏng trọng lực

Việc tính toán kích thước đường ống trong trường hợp dòng trọng lực khá phức tạp. Bản chất của chuyển động với dạng dòng chảy này trong đường ống có thể là một pha (đầy ống) và hai pha (làm đầy một phần). Dòng chảy hai pha được hình thành khi chất lỏng và khí có mặt đồng thời trong đường ống.

Tùy thuộc vào tỷ lệ chất lỏng và khí, cũng như vận tốc của chúng, chế độ dòng chảy hai pha có thể thay đổi từ sủi bọt đến phân tán.

dòng chảy bong bóng (ngang)	dòng đạn (ngang)	dòng sóng	dòng chảy phân tán

Động lực của chất lỏng khi chuyển động bằng trọng lực được tạo ra bởi sự chênh lệch độ cao của điểm đầu và điểm cuối và điều kiện tiên quyết là điểm đầu phải nằm phía trên điểm cuối. Nói cách khác, sự chênh lệch về độ cao quyết định sự khác biệt về thế năng của chất lỏng ở những vị trí này. Tham số này cũng được tính đến khi chọn đường ống. Ngoài ra, độ lớn của động lực còn bị ảnh hưởng bởi các giá trị áp suất tại điểm bắt đầu và điểm kết thúc. Sự gia tăng giảm áp suất kéo theo sự gia tăng tốc độ dòng chất lỏng, do đó, có thể chọn đường ống có đường kính nhỏ hơn và ngược lại.

Nếu điểm cuối được kết nối với hệ thống điều áp, chẳng hạn như cột chưng cất, thì cần phải trừ áp suất tương đương khỏi chênh lệch độ cao hiện có để ước tính chênh lệch áp suất hiệu quả thực tế được tạo ra. Ngoài ra, nếu điểm bắt đầu của đường ống là trong chân không thì ảnh hưởng của nó đến chênh lệch áp suất tổng thể cũng phải được tính đến khi chọn đường ống. Việc lựa chọn đường ống cuối cùng được thực hiện bằng cách sử dụng chênh lệch áp suất, có tính đến tất cả các yếu tố trên và không chỉ dựa trên sự chênh lệch độ cao giữa điểm bắt đầu và điểm kết thúc.

Dòng chất lỏng nóng

Các nhà máy chế biến thường phải đối mặt với nhiều thách thức khác nhau khi xử lý môi trường nóng hoặc sôi. Nguyên nhân chính là do sự bay hơi của một phần dòng chất lỏng nóng, tức là sự chuyển pha của chất lỏng thành hơi bên trong đường ống hoặc thiết bị. Một ví dụ điển hình là hiện tượng tạo bọt của bơm ly tâm, kèm theo điểm sôi của chất lỏng dẫn đến sự hình thành bọt hơi (steam cavitation) hoặc giải phóng khí hòa tan thành bong bóng (gas cavitation).

Đường ống lớn hơn được ưu tiên do tốc độ dòng chảy giảm so với đường ống nhỏ hơn ở lưu lượng không đổi, dẫn đến NPSH cao hơn ở đường hút của máy bơm. Ngoài ra, nguyên nhân gây ra hiện tượng xâm thực do mất áp suất có thể là do các điểm thay đổi đột ngột về hướng dòng chảy hoặc do giảm kích thước đường ống. Hỗn hợp hơi-khí sinh ra tạo ra trở ngại cho dòng chảy và có thể gây hư hỏng đường ống, khiến hiện tượng xâm thực xảy ra cực kỳ không mong muốn trong quá trình vận hành đường ống.

Đường ống dẫn cho thiết bị/dụng cụ

Các thiết bị và dụng cụ, đặc biệt là những thiết bị có thể tạo ra sự sụt giảm áp suất đáng kể, tức là bộ trao đổi nhiệt, van điều khiển, v.v., được trang bị đường ống nhánh (để quá trình không bị gián đoạn ngay cả khi thực hiện bảo trì kỹ thuật). Những đường ống như vậy thường có 2 van ngắt được lắp đặt trong đường dây lắp đặt và một van điều khiển lưu lượng song song với hệ thống lắp đặt này.

Trong quá trình hoạt động bình thường, dòng chất lỏng đi qua các bộ phận chính của thiết bị sẽ bị giảm áp suất thêm. Theo đó, áp suất xả được tạo ra bởi thiết bị được kết nối, chẳng hạn như bơm ly tâm, được tính toán. Máy bơm được chọn dựa trên tổng mức giảm áp suất trong quá trình lắp đặt. Trong quá trình di chuyển dọc theo đường ống tránh, sự sụt giảm áp suất bổ sung này không xảy ra, trong khi máy bơm vận hành cung cấp dòng chảy có cùng lực, tùy theo đặc tính vận hành của nó. Để tránh sự khác biệt về đặc tính dòng chảy giữa thiết bị và đường nhánh, nên sử dụng đường nhánh nhỏ hơn có van điều khiển để tạo áp suất tương đương với hệ thống lắp đặt chính.

Đường lấy mẫu

Thông thường, một lượng nhỏ chất lỏng được lấy mẫu để phân tích nhằm xác định thành phần của nó. Việc lấy mẫu có thể được thực hiện ở bất kỳ giai đoạn nào của quy trình để xác định thành phần của nguyên liệu thô, sản phẩm trung gian, thành phẩm hoặc đơn giản là chất được vận chuyển, như nước thải, chất làm mát, v.v. Kích thước của đoạn đường ống nơi lấy mẫu thường phụ thuộc vào loại chất lỏng được phân tích và vị trí của điểm lấy mẫu.

Ví dụ, đối với khí ở điều kiện áp suất cao, đường ống nhỏ có van là đủ để thu thập số lượng mẫu cần thiết. Việc tăng đường kính của đường lấy mẫu sẽ làm giảm tỷ lệ môi trường được lấy mẫu để phân tích, nhưng việc lấy mẫu như vậy trở nên khó kiểm soát hơn. Tuy nhiên, đường lấy mẫu nhỏ không phù hợp lắm để phân tích các huyền phù khác nhau trong đó các hạt rắn có thể làm tắc nghẽn đường dẫn dòng. Vì vậy, kích thước của đường lấy mẫu để phân tích huyền phù phụ thuộc phần lớn vào kích thước của hạt rắn và đặc tính của môi trường. Kết luận tương tự áp dụng cho chất lỏng nhớt.

Khi chọn kích thước của đường ống lấy mẫu, những điều sau đây thường được tính đến:

• đặc tính của chất lỏng dùng để lấy mẫu;
• mất môi trường làm việc trong quá trình tuyển chọn;
• yêu cầu an toàn trong quá trình lựa chọn;
• dê hoạt động;
• vị trí của điểm lấy mẫu.

tuần hoàn nước làm mát

Tốc độ cao được ưu tiên cho các dòng chất làm mát tuần hoàn. Điều này chủ yếu là do chất làm mát trong tháp giải nhiệt tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, tạo điều kiện hình thành lớp tảo. Một phần thể tích chứa tảo này đi vào chất làm mát tuần hoàn. Ở tốc độ dòng chảy thấp, tảo bắt đầu phát triển trong đường ống và sau một thời gian, khiến chất làm mát khó lưu thông hoặc đi vào bộ trao đổi nhiệt. Trong trường hợp này, nên sử dụng tốc độ tuần hoàn cao để tránh hình thành tảo gây tắc nghẽn trong đường ống. Thông thường, việc sử dụng chất làm mát tuần hoàn mạnh được thấy trong ngành hóa chất, đòi hỏi kích thước và chiều dài đường ống lớn để cung cấp năng lượng cho các bộ trao đổi nhiệt khác nhau.

Tràn bể

Xe tăng được trang bị ống tràn vì những lý do sau:

• tránh thất thoát chất lỏng (chất lỏng dư thừa đi vào một bể chứa khác thay vì tràn ra khỏi bể chứa ban đầu);
• ngăn chặn chất lỏng không mong muốn rò rỉ ra ngoài bể;
• duy trì mức chất lỏng trong bể.

Trong tất cả các trường hợp trên, ống tràn được thiết kế để đáp ứng lưu lượng chất lỏng tối đa cho phép đi vào bể, bất kể tốc độ dòng chất lỏng ở đầu ra. Các nguyên tắc khác để lựa chọn đường ống cũng tương tự như việc lựa chọn đường ống cho chất lỏng trọng lực, nghĩa là phù hợp với chiều cao thẳng đứng có sẵn giữa điểm bắt đầu và điểm kết thúc của đường ống tràn.

Điểm cao nhất của ống tràn, cũng là điểm bắt đầu của nó, nằm ở điểm nối với bể (ống tràn bể) thường gần như ở trên cùng, và điểm cuối thấp nhất có thể gần máng thoát nước gần như ở mặt đất. Tuy nhiên, đường tràn có thể kết thúc ở độ cao cao hơn. Trong trường hợp này, chênh lệch áp suất có sẵn sẽ thấp hơn.

Dòng bùn

Trong trường hợp khai thác, quặng thường được khai thác từ những khu vực không thể tiếp cận. Ở những nơi như vậy, theo quy định, không có kết nối đường sắt hoặc đường bộ. Đối với những tình huống như vậy, việc vận chuyển thủy lực các chất rắn có hạt rắn được coi là thích hợp nhất, kể cả trong trường hợp các nhà máy chế biến khai thác nằm ở một khoảng cách vừa đủ. Đường ống bùn được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau để vận chuyển chất rắn ở dạng nghiền cùng với chất lỏng. Những đường ống như vậy đã được chứng minh là tiết kiệm chi phí nhất so với các phương pháp vận chuyển vật liệu rắn khác với khối lượng lớn. Ngoài ra, ưu điểm của chúng bao gồm đủ an toàn do không có một số loại hình vận chuyển và thân thiện với môi trường.

Huyền phù và hỗn hợp chất rắn lơ lửng trong chất lỏng được bảo quản ở trạng thái khuấy định kỳ để duy trì tính đồng nhất. Mặt khác, một quá trình phân tách xảy ra trong đó các hạt lơ lửng, tùy thuộc vào tính chất vật lý của chúng, nổi lên bề mặt chất lỏng hoặc lắng xuống đáy. Việc trộn đạt được thông qua các thiết bị như bể chứa có máy khuấy, trong khi ở đường ống, điều này đạt được bằng cách duy trì các điều kiện dòng chảy hỗn loạn.

Việc giảm tốc độ dòng khi vận chuyển các hạt lơ lửng trong chất lỏng là điều không mong muốn vì quá trình tách pha có thể bắt đầu trong dòng chảy. Điều này có thể dẫn đến tắc nghẽn đường ống và thay đổi nồng độ chất rắn vận chuyển trong dòng. Sự pha trộn mạnh mẽ về thể tích dòng chảy được tạo điều kiện thuận lợi bởi chế độ dòng chảy rối.

Mặt khác, việc giảm kích thước đường ống quá mức cũng thường dẫn đến tắc nghẽn. Vì vậy, việc lựa chọn kích thước đường ống là một bước quan trọng và có trách nhiệm, đòi hỏi phải phân tích và tính toán sơ bộ. Mỗi trường hợp phải được xem xét riêng lẻ vì các loại bùn khác nhau hoạt động khác nhau ở các vận tốc chất lỏng khác nhau.

Sửa chữa đường ống

Trong quá trình vận hành đường ống, nhiều loại rò rỉ có thể xảy ra trong đó, cần phải loại bỏ ngay lập tức để duy trì khả năng hoạt động của hệ thống. Việc sửa chữa đường ống chính có thể được thực hiện theo nhiều cách. Điều này có thể bao gồm việc thay thế toàn bộ đoạn ống hoặc một phần nhỏ bị rò rỉ hoặc áp dụng một miếng vá cho đường ống hiện có. Nhưng trước khi lựa chọn bất kỳ phương pháp sửa chữa nào, cần phải tiến hành nghiên cứu kỹ lưỡng về nguyên nhân gây rò rỉ. Trong một số trường hợp, có thể không chỉ cần sửa chữa mà còn phải thay đổi lộ trình của đường ống để tránh hư hỏng lặp lại.

Giai đoạn đầu tiên của công việc sửa chữa là xác định vị trí của đoạn ống cần can thiệp. Tiếp theo, tùy thuộc vào loại đường ống, danh sách các thiết bị và biện pháp cần thiết để loại bỏ rò rỉ được xác định, đồng thời thu thập các tài liệu và giấy phép cần thiết nếu phần đường ống cần sửa chữa nằm trên lãnh thổ của chủ sở hữu khác. . Vì hầu hết các đường ống đều nằm dưới lòng đất nên có thể cần phải loại bỏ một phần đường ống. Tiếp theo, lớp phủ đường ống được kiểm tra tình trạng chung, sau đó một phần lớp phủ được loại bỏ để tiến hành công việc sửa chữa trực tiếp trên đường ống. Sau khi sửa chữa, có thể thực hiện các biện pháp kiểm tra khác nhau: kiểm tra siêu âm, phát hiện khuyết tật màu sắc, phát hiện khuyết tật hạt từ tính, v.v.

Mặc dù một số công việc sửa chữa yêu cầu phải tắt hoàn toàn đường ống, nhưng thường chỉ cần gián đoạn công việc tạm thời là đủ để cô lập khu vực đang được sửa chữa hoặc chuẩn bị đường tránh. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, công việc sửa chữa được thực hiện khi đường ống bị ngắt hoàn toàn. Việc cách ly một phần đường ống có thể được thực hiện bằng cách sử dụng phích cắm hoặc van ngắt. Tiếp theo, các thiết bị cần thiết được lắp đặt và việc sửa chữa được thực hiện trực tiếp. Công việc sửa chữa được thực hiện trên khu vực bị hư hỏng, không có môi trường và không có áp lực. Sau khi hoàn thành việc sửa chữa, các phích cắm được mở và tính toàn vẹn của đường ống được khôi phục.

Việc đặt đường ống không khó lắm nhưng khá rắc rối. Một trong những vấn đề khó khăn nhất trong trường hợp này là tính toán dung tích đường ống, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và tính năng làm việc của kết cấu. Bài viết này sẽ thảo luận về cách tính công suất đường ống.

Thông lượng là một trong những chỉ số quan trọng nhất của bất kỳ đường ống nào. Mặc dù vậy, chỉ báo này hiếm khi được biểu thị trong đánh dấu đường ống và có rất ít điểm trong điều này, bởi vì công suất thông lượng không chỉ phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm mà còn phụ thuộc vào thiết kế của đường ống. Đó là lý do tại sao chỉ số này phải được tính toán độc lập.

Phương pháp tính toán dung tích đường ống

1. Đường kính ngoài. Chỉ số này được biểu thị bằng khoảng cách từ một phía của bức tường bên ngoài đến phía bên kia. Trong tính toán, tham số này được chỉ định là Ngày. Đường kính ngoài của ống luôn được ghi rõ trong nhãn.
2. Đường kính danh nghĩa. Giá trị này được xác định là đường kính của phần bên trong, được làm tròn thành số nguyên. Khi tính toán, đường kính danh nghĩa được hiển thị là Dn.

Tính toán độ thấm của đường ống có thể được thực hiện bằng một trong các phương pháp, phải được lựa chọn tùy thuộc vào các điều kiện cụ thể của việc đặt đường ống:

1. Tính toán vật lý. Trong trường hợp này, công thức dung tích đường ống được sử dụng, cho phép tính đến từng chỉ số thiết kế. Việc lựa chọn công thức bị ảnh hưởng bởi loại và mục đích của đường ống - ví dụ: hệ thống thoát nước có bộ công thức riêng, cũng như các loại cấu trúc khác.
2. Tính toán bảng tính. Bạn có thể chọn khả năng xuyên quốc gia tối ưu bằng cách sử dụng bảng có các giá trị gần đúng, bảng này thường được sử dụng nhất để sắp xếp hệ thống dây điện trong căn hộ. Các giá trị được chỉ ra trong bảng khá mơ hồ, nhưng điều này không ngăn cản chúng được sử dụng trong tính toán. Hạn chế duy nhất của phương pháp dạng bảng là nó tính toán lưu lượng của đường ống tùy thuộc vào đường kính, nhưng không tính đến những thay đổi sau này do cặn lắng, do đó, đối với các đường ống dễ bị tích tụ, việc tính toán như vậy sẽ không được thực hiện. sự lựa chọn tốt nhất Để có kết quả chính xác, bạn có thể sử dụng bảng Shevelev, bảng này tính đến hầu hết các yếu tố ảnh hưởng đến đường ống. Bàn này hoàn hảo để lắp đặt đường cao tốc trên từng lô đất riêng lẻ.
3. Tính toán bằng chương trình. Nhiều công ty chuyên lắp đặt đường ống sử dụng các chương trình máy tính trong hoạt động của mình, cho phép họ tính toán chính xác không chỉ công suất đường ống mà còn một loạt các chỉ số khác. Để tính toán độc lập, bạn có thể sử dụng máy tính trực tuyến, mặc dù chúng có sai số lớn hơn một chút nhưng được cung cấp miễn phí. Một lựa chọn tốt cho chương trình phần mềm chia sẻ lớn là “TAScope”, và trong không gian nội địa, phổ biến nhất là “Hydrosystem”, cũng tính đến các sắc thái của việc lắp đặt đường ống tùy thuộc vào khu vực.

Tính toán công suất đường ống dẫn khí

Thiết kế đường ống dẫn khí đòi hỏi độ chính xác khá cao - khí có tỷ số nén rất cao, do đó có thể rò rỉ ngay cả khi có vết nứt nhỏ, chưa kể đến những vết nứt nghiêm trọng. Đó là lý do tại sao việc tính toán chính xác dung tích của đường ống mà khí sẽ được vận chuyển qua đó là rất quan trọng.

Nếu chúng ta đang nói về việc vận chuyển khí, thì lưu lượng của đường ống, tùy thuộc vào đường kính, sẽ được tính theo công thức sau:

• Qmax = 0,67 DN2*p,

Trong đó p là giá trị áp suất làm việc trong đường ống, cộng thêm 0,10 MPa;

DN - giá trị đường kính danh nghĩa của ống.

Công thức tính toán công suất của đường ống theo đường kính trên cho phép bạn tạo ra một hệ thống có thể hoạt động trong điều kiện gia đình.

Trong xây dựng công nghiệp và khi thực hiện các phép tính chuyên nghiệp, một công thức khác được sử dụng:

• Qmax = 196,386 DN2 * p/z*T,

Trong đó z là tỷ số nén của môi trường vận chuyển;

T - nhiệt độ của khí vận chuyển (K).

Để tránh các vấn đề, các chuyên gia cũng phải tính đến điều kiện khí hậu ở khu vực nơi nó sẽ đi qua khi tính toán đường ống. Nếu đường kính ngoài của đường ống nhỏ hơn áp suất khí trong hệ thống thì đường ống rất dễ bị hư hỏng trong quá trình vận hành, dẫn đến thất thoát chất vận chuyển và tăng nguy cơ nổ ở phần đường ống bị suy yếu.

Nếu cần, bạn có thể xác định độ thấm của ống dẫn khí bằng bảng mô tả mối quan hệ giữa đường kính ống phổ biến nhất và mức áp suất vận hành trong chúng. Nhìn chung, các bảng đều có cùng một nhược điểm là công suất đường ống tính theo đường kính, đó là không thể tính đến ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài.

Tính toán dung tích ống cống

Khi thiết kế hệ thống thoát nước, bắt buộc phải tính toán lưu lượng của đường ống, điều này phụ thuộc trực tiếp vào loại của nó (hệ thống thoát nước có áp suất hoặc không áp lực). Luật thủy lực được sử dụng để thực hiện các tính toán. Bản thân việc tính toán có thể được thực hiện bằng cách sử dụng công thức hoặc sử dụng các bảng thích hợp.

Để tính toán thủy lực của hệ thống thoát nước, cần có các chỉ số sau:

• Đường kính ống – DN;
• Vận tốc chuyển động trung bình của các chất là v;
• Độ lớn của mái dốc thủy lực là I;
• Mức độ điền - h / DN.

Theo quy định, khi thực hiện tính toán, chỉ có hai tham số cuối cùng được tính - phần còn lại sau đó có thể được xác định mà không gặp bất kỳ vấn đề nào. Độ lớn của độ dốc thủy lực thường bằng độ dốc của mặt đất sẽ đảm bảo sự di chuyển của nước thải với tốc độ cần thiết cho quá trình tự làm sạch của hệ thống.

Tốc độ và mức lấp đầy tối đa của hệ thống thoát nước sinh hoạt được xác định từ bảng có thể viết như sau:

1. 150-250 mm - h/DN là 0,6 và tốc độ là 0,7 m/s.
2. Đường kính 300-400 mm - h/DN là 0,7, tốc độ 0,8 m/s.
3. Đường kính 450-500 mm - h/DN là 0,75, tốc độ 0,9 m/s.
4. Đường kính 600-800 mm - h/DN là 0,75, tốc độ 1 m/s.
5. Đường kính 900+ mm - h/DN là 0,8, tốc độ – 1,15 m/s.

Đối với sản phẩm có tiết diện nhỏ, có các chỉ số tiêu chuẩn cho độ dốc đường ống tối thiểu:

• Với đường kính 150 mm, độ dốc không nhỏ hơn 0,008 mm;
• Với đường kính 200 mm, độ dốc không được nhỏ hơn 0,007 mm.

Để tính toán khối lượng nước thải, công thức sau được sử dụng:

• q = a*v,

Trong đó a là diện tích mặt cắt hở của dòng chảy;

v – tốc độ vận chuyển nước thải.

Tốc độ vận chuyển của một chất có thể được xác định bằng công thức sau:

• v= C√R*i,

trong đó R là giá trị bán kính thủy lực,

C - hệ số làm ướt;

i là độ dốc của kết cấu.

Từ công thức trước, chúng ta có thể rút ra công thức sau, công thức này cho phép chúng ta xác định giá trị của độ dốc thủy lực:

• i=v2/C2*R.

Để tính hệ số làm ướt, người ta sử dụng công thức có dạng sau:

• С=(1/n)*R1/6,

Trong đó n là hệ số xét đến độ nhám, thay đổi từ 0,012 đến 0,015 (tùy thuộc vào vật liệu của ống).

Giá trị R thường tương đương với bán kính thông thường, nhưng điều này chỉ có liên quan nếu đường ống được lấp đầy hoàn toàn.

Đối với các tình huống khác, một công thức đơn giản được sử dụng:

• R=A/P,

Trong đó A là diện tích mặt cắt ngang của dòng nước,

P là chiều dài phần bên trong của ống tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng.

Bảng tính toán đường ống thoát nước

Bạn cũng có thể xác định độ thấm của đường ống hệ thống thoát nước bằng cách sử dụng bảng và các phép tính sẽ phụ thuộc trực tiếp vào loại hệ thống:

1. Thoát nước trọng lực. Để tính toán hệ thống cống thoát nước tự do, các bảng có chứa tất cả các chỉ số cần thiết được sử dụng. Biết được đường kính của các đường ống đang được lắp đặt, bạn có thể chọn tất cả các thông số khác tùy theo nó và thay thế chúng vào công thức (đọc thêm: " "). Ngoài ra, bảng còn cho biết thể tích chất lỏng đi qua đường ống, luôn trùng với độ thông thoáng của đường ống. Nếu cần, bạn có thể sử dụng bảng Lukin, bảng này cho biết lưu lượng của tất cả các ống có đường kính trong khoảng từ 50 đến 2000 mm.
2. Cống áp lực. Việc xác định thông lượng trong loại hệ thống này bằng cách sử dụng bảng có phần đơn giản hơn - chỉ cần biết mức độ lấp đầy tối đa của đường ống và tốc độ trung bình của vận chuyển chất lỏng là đủ. Đọc thêm: "".

Bảng công suất ống polypropylene cho phép bạn tìm hiểu tất cả các thông số cần thiết để sắp xếp hệ thống.

Tính toán công suất cấp nước

Ống nước thường được sử dụng nhiều nhất trong xây dựng tư nhân. Trong mọi trường hợp, hệ thống cấp nước phải chịu tải trọng nghiêm trọng, do đó việc tính toán công suất đường ống là bắt buộc vì nó cho phép bạn tạo điều kiện vận hành thoải mái nhất cho cấu trúc trong tương lai.

Để xác định độ thấm của ống nước, bạn có thể sử dụng đường kính của chúng (đọc thêm: ""). Tất nhiên, chỉ số này không phải là cơ sở để tính toán khả năng xuyên quốc gia nhưng không thể loại trừ ảnh hưởng của nó. Sự gia tăng đường kính trong của đường ống tỷ lệ thuận với tính thấm của nó - nghĩa là, đường ống dày hầu như không cản trở sự chuyển động của nước và ít bị tích tụ các cặn lắng khác nhau.

Tuy nhiên, có những chỉ số khác cũng cần được tính đến. Ví dụ, một yếu tố rất quan trọng là hệ số ma sát của chất lỏng với bên trong đường ống (các vật liệu khác nhau có giá trị riêng). Cũng cần xem xét chiều dài của toàn bộ đường ống và chênh lệch áp suất ở đầu hệ thống và ở đầu ra. Một thông số quan trọng là số lượng bộ điều hợp khác nhau có trong thiết kế hệ thống cấp nước.

Thông lượng của ống nước polypropylen có thể được tính toán tùy thuộc vào một số thông số bằng phương pháp bảng. Một trong số đó là phép tính trong đó chỉ số chính là nhiệt độ nước. Khi nhiệt độ trong hệ thống tăng lên, chất lỏng giãn nở, khiến ma sát tăng lên. Để xác định độ thấm của đường ống, bạn cần sử dụng bảng thích hợp. Ngoài ra còn có một bảng cho phép bạn xác định độ thấm trong đường ống tùy thuộc vào áp lực nước.

Việc tính toán chính xác nhất lượng nước dựa trên công suất đường ống có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bảng Shevelev. Ngoài độ chính xác và số lượng lớn các giá trị tiêu chuẩn, các bảng này còn chứa các công thức cho phép bạn tính toán bất kỳ hệ thống nào. Tài liệu này mô tả đầy đủ tất cả các tình huống liên quan đến tính toán thủy lực, đó là lý do tại sao hầu hết các chuyên gia trong lĩnh vực này thường sử dụng bảng Shevelev.

Các tham số chính được tính đến trong các bảng này là:

• Đường kính ngoài và trong;
• Độ dày thành ống;
• Thời gian vận hành hệ thống;
• Tổng chiều dài đường cao tốc;
• Mục đích chức năng của hệ thống.

Phần kết luận

Tính toán công suất đường ống có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Việc lựa chọn phương pháp tính toán tối ưu phụ thuộc vào một số lượng lớn các yếu tố - từ kích thước đường ống đến mục đích và loại hệ thống. Trong mỗi trường hợp, ngày càng có nhiều lựa chọn tính toán chính xác, vì vậy cả một chuyên gia chuyên đặt đường ống và chủ sở hữu quyết định đặt đường ống tại nhà đều có thể tìm được phương án phù hợp.