Формула диаметра всасывающего трубопровода

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Объем резервуара, где:

к = 0,33 (для мембранных баков) к = 0,45 (для оцинкованных баков с компрессором). к = 1 (для оцинкованных баков с инжектором).

и:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Где:

Vd — Объем резервуара в м3; Vu — Полезный объем резервуара в м3; Qm — Средняя подача (Qa + Qp)/2 в м3/час; Qa — Подача при давлении запуска в м3/час; Qp — Подача при давлении остановки в м3/час; Рр — Давление при остановке в кг/см2; Ра — Давление при запуске в кг/см2; N — Частота запусков/час.

Воздушные пробки в резервуаре влияют на объем резервуара и на его полезный объем. Контроль за скоростью помогает сберегать энергию, сокращать пространство и избегать преждевременного износа и эффекта гидравлического удара.

Расчет устройства повышения давления требует детальной проработки, когда речь идет о снабжении водой таких объектов, как: жилые кварталы, школы, казармы, больницы, поливные хозяйства, магазины, рынки, плавательные бассейны, заводы, очистительные сооружения, гостиницы, офисные здания.

Основные рабочие характеристики центробежных насосов

Изменения в зависимости от скорости

Если изменяется скорость, то при постоянном диаметре рабочего колеса, одновременно меняется подача, давление и мощность, согласно законам пропорции в соответствии со следующими формулами, подача, обеспечиваемая насосом, может увеличиваться или уменьшаться пропорционально увеличению или уменьшению скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Манометрическая высота увеличивается или уменьшается в зависимости от квадрата скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Потребляемая мощность растет или падает в зависимости от куба скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

NPSH прямо пропорционально квадрату изменения скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Эти зависимости не выдерживаются, если скорость увеличивается более чем вдвое. Они также неверны, если условия всасывания не представляются адекватными.

Изменение скорости — эффективный способ изменить характеристики насоса, работающего в переменных режимах.

В случаях, когда представляется целесообразным увеличить скорость насоса, рекомендуется предварительно проконсультироваться с изготовителем, так как увеличение скорости может быть ограничено по следующим причинам:

  • механическое сопротивление вала и подшипников, так как увеличивается мощность.
  • сопротивление давлению корпуса насоса, так как давление тоже увеличивается.
  • изменение мощности всасывания насоса, так как она не пропорциональна увеличению подачи.

Изменения в зависимости от диаметра рабочей части

Предположим, что скорость — постоянная величина. При изменении диаметра рабочего колеса пропорционально изменяется касательная скорость, а вместе с ней и подача, высота и мощность, в соответствии с нижеприведенными формулами.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Эти зависимости применимы в случаях незначительных изменений диаметра рабочей части (максимальное уменьшение диаметра на 15-20 %) и лопастей. Подобное возможно только в отношении рабочей части радиального типа или с двухсторонним входом.

В насосах с диффузором, обтачиваются до нового диаметра только лопасти.

В любом случае предполагается, что производительность — постоянная величина; однако, хотя для насосов с низкой номинальной скоростью снижение производительности незначительно, в насосах с более высокой номинальной скоростью наблюдается заметное снижение производительности. Не представляется возможным уменьшить диаметр рабочей части для боковых ответвлений. Рекомендуется постепенно уменьшать диаметр рабочей части и опробовать насос, чтобы убедиться, что достигнут желаемый результат.

Основные рабочие характеристики центробежных насосов

Изменения в зависимости от скорости

Если изменяется скорость, то при постоянном диаметре рабочего колеса, одновременно меняется подача, давление и мощность, согласно законам пропорции в соответствии со следующими формулами, подача, обеспечиваемая насосом, может увеличиваться или уменьшаться пропорционально увеличению или уменьшению скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Манометрическая высота увеличивается или уменьшается в зависимости от квадрата скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Потребляемая мощность растет или падает в зависимости от куба скорости.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

NPSH прямо пропорционально квадрату изменения скорости.

Эти зависимости не выдерживаются, если скорость увеличивается более чем вдвое. Они также неверны, если условия всасывания не представляются адекватными.

Изменение скорости — эффективный способ изменить характеристики насоса, работающего в переменных режимах.

В случаях, когда представляется целесообразным увеличить скорость насоса, рекомендуется предварительно проконсультироваться с изготовителем, так как увеличение скорости может быть ограничено по следующим причинам:

  • механическое сопротивление вала и подшипников, так как увеличивается мощность.
  • сопротивление давлению корпуса насоса, так как давление тоже увеличивается.
  • изменение мощности всасывания насоса, так как она не пропорциональна увеличению подачи.

Изменения в зависимости от диаметра рабочей части

Предположим, что скорость — постоянная величина. При изменении диаметра рабочего колеса пропорционально изменяется касательная скорость, а вместе с ней и подача, высота и мощность, в соответствии с нижеприведенными формулами.

Эти зависимости применимы в случаях незначительных изменений диаметра рабочей части (максимальное уменьшение диаметра на 15 — 20 %) и лопастей. Подобное возможно только в отношении рабочей части радиального типа или с двухсторонним входом.

В насосах с диффузором, обтачиваются до нового диаметра только лопасти.

В любом случае предполагается, что производительность — постоянная величина; однако, хотя для насосов с низкой номинальной скоростью снижение производительности незначительно, в насосах с более высокой номинальной скоростью наблюдается заметное снижение производительности. Не представляется возможным уменьшить диаметр рабочей части для боковых ответвлений. Рекомендуется постепенно уменьшать диаметр рабочей части и опробовать насос, чтобы убедиться, что достигнут желаемый результат.

Расчет полезного объема водозаборного резервуара (сточной ямы)

  • Самый неблагоприятный вариант расчета — это, когда подача на входе равняется половине подачи насоса. Минимальный объем воды в резервуаре зависит от частоты запусков мотора в час и от подачи самого мощного из эксплуатируемых насосов и высчитывается следующим образом:
  • Vu = Q/4 • N
  • Где:
  • Vu — Полезный объем (м3); Q — Расход (м3/час); N — частота запусков в час.

Размеры водозаборного резервуара должны быть достаточными для вмещения полезного объема и для работы насосов без гидравлических помех на всасывании (см. Проектирование всасывающего трубопровода), при этом должны учитываться различия уровней остановки-хода для разных вида оборудования. Частота запусков будет меньше, если два или больше двух насосов работают попеременно.

Выходные отверстия и брандспойтные насадки

  1. Выброс воды через выходное отверстие рассчитывается по следующей формуле:
  2. Где:
  3. Q — подача в м3/час; V — скорость в м/сек;
  4. S — Площадь отверстия в м2;
  5. g — Ускорение свободного падения (9,81 м/сек2);

Н — Напор в отверстии в метрах; К — Коэффициент выхода 0,62.

Если выходное отверстие круглое, то практический расход составляет приблизительно 62% от теоретического. При К = 0,62 имеется упрощенная формула расчета.

  • В частном случае применения брандсбойной насадки в виде полированного конуса и при коэффициенте нагнетания равном 0,97, расчет подачи полной струи в зависимости от давления следует делать по следующей формуле:
  • Найденные параметры выброса верны для наклона в 30° при отсутствии ветра.

Перекачивание вязких жидкостей

Кривые характеристик насосов приводятся в отношении воды с кинематической вязкостью равной примерно 1 cSt. Увеличение вязкости сказывается на работе насосов, поэтому в случае перекачивания вязкой жидкости следует применить поправочные коэффициенты в отношении подачи, высоты и производительности насоса, чтобы найти значения эквивалентные воде:

  • при значениях ниже 43 cSt напор и высота существенно не снижаются;
  • мощность увеличивается, начиная с 4,3 cSt;
  • при увеличении потерь напора при всасывании следует использовать насосы с низким требуемым кавитационным запасом NPSH;
  • как правило, поправочные коэффициенты, вычисленные по графикам, достаточно точны и пригодны для расчетов.

Ограниченные возможности графиков

  1. Графики применимы исключительно к насосам с открытой рабочей частью или с закрытой рабочей частью радиального типа. Ими нельзя пользоваться при расчетах для насосов двустороннего входа или осевого типа.

  2. В многоступенчатых насосах для расчета надо брать высоту одного рабочего колеса, расчет будет приблизительным, так как есть дополнительные потери между ступенями.
  3. В насосах с двухсторонним входом для расчета следует брать половину подачи.

  4. В случае, если рабочая жидкость обладает повышенной вязкостью, рекомендуется просчитать расход насоса в эксплуатации, чтобы определиться с типом насоса, так как производительность центробежных насосов в этих условиях очень низкая.

  5. Поправочные коэффициенты действительны только для однородных жидкостей и не годятся для желеобразных жидкостей, бумажной массы, жидкостей с твердыми или волокнистыми включениями и тому подобное.

Пример применения

  • если известны значения подачи и высота подъема вязкой жидкости, следует обратиться к графику и найти поправочные коэффициенты;
  • располагая этими данными, можно определить соответствующие значения для воды и выбрать насос;
  • используя кривую характеристики для воды и применив соответствующие коэффициенты, получаем новые значения для вязкой жидкости.
  1. Рассчитать параметры насоса, способного при подаче в 150 м3/час поднять вязкую жидкость на высоту 28,5 mса.
  2. Вязкость 200 cSt, удельный вес 0,9 кг/дм3.
  3. Чтобы найти поправочный коэффициент, используйте кривую 1,0 х Q:
  4. fQ = 0,95 fH = 0,91 fη= 0,62
  5. Найдя коэффициенты, рассчитаем значения для воды:
  6. Q = 150/0,95 = 158 m3/h Н = 28,5/0,91 = 31,3 mca

Исходя из полученных величин, выберем насос типа FNF 80-160 с диаметром 173 мм, совершающий 2.900 оборотов в минуту; по кривой для воды, определим величину подачи, высоту нагнетания и производительность.

Применив различные поправочные коэффициенты, получим новые условия эксплуатации насоса для перекачки вязких жидкостей. Ниже приводится график, на котором в краткой форме отображены наши расчеты.

Понятие о гидравлическом расчете трубопровода насосной установки

  • При переустройстве оросительных или водоснабженческих сооружений в хозяйствах часто возникают вопросы, связанные с гидравлическим расчетом трубопроводов, и машинист насосной установки должен уметь разрешить их.
  • Различают сопротивления, связанные с преодолением шероховатости стенок трубопровода при движении водного потока в нем (гидравлические сопротивления по длине трубопровода), и местные гидравлические сопротивления в виде внезапного увеличения или сужения сечения трубопровода, его поворотов, различных тройников, крестовин и пр.
  • Потери напора на трение, то есть напор, затрачиваемый на преодоление гидравлических сопротивлений по длине трубопровода l диаметром d, определяется по формуле:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

  1. где s0 – удельное сопротивление; l – длина трубопровода, м; Q – расход, м3/сек.
  2. Величины удельных сопротивлений s0  для ряда диаметров стальных и асбестоцементных труб приводятся в таблице 3. Таблица 3 Расчетные значения удельных сопротивлений S0 для стальных и асбестоцементных труб
  3. Формула диаметра всасывающего трубопровода Формула диаметра всасывающего трубопровода

Удельные сопротивления для стальных труб вычислены по формуле Ф. А. Шевелева с коэффициентом шероховатости n = 0,012 и при скорости в трубопроводе v  1,2 м/сек, а для асбестоцементных – по сокращенной формуле Н. Н. Павловского при n = 0,011.

Потери напора на преодоление местных сопротивлений определяются по формуле:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

где   – сумма коэффициентов местных сопротивлений, принимается по таблице на стр. 55; v – скорость жидкости в трубе, м/сек; g – 9,8 м2/сек – ускорение силы тяжести.

Читайте также:  Как изготовить узлы трубопроводов

Полные или суммарные потери напора в трубопроводе определяются выражением:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Величину расхода Q, проходящего через сечение трубопровода площадью F, определяют по уравнению (2-4): Q = Fv. Площадь сечения трубопровода F вычисляют по уравнению площади круга:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

При вычислении диаметра трубы можно пользоваться формулой:

Формула диаметра всасывающего трубопровода

В этих выражениях: d – диаметр труб, м; Q – заданный расход, м3/сек и v – принятая скорость воды в трубе, м/сек.

В системе трубопроводов насосной установки (рис. 21) имеются два участка,

Формула диаметра всасывающего трубопровода

1 – насос; 2 – двигатель; 3 – передача; 4 – всасывающий трубопровод; 5 – приемный резервуар; 6 – напорный трубопровод; 7- напорный резервуар;

8 – задвижка; 9 – обратный клапан.

подлежащие гидравлическому расчету; поэтому, пользуясь вышеприведенными зависимостями, рассчитывают отдельно полные потери во всасывающем трубопроводе (от входа и до насоса) – hwв и полные потери напора в напорном трубопроводе (от насоса до бака) – hwн. Затем эти потери суммиру­ют (Shw = hwв + hwн) и по уравнению (2-12) находят величину полного напора насосной установки H в м.

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Для уменьшения и предотвращения потерь в трубопроводах часто используется термоусадочная трубка, благодаря которой можно уменьшить утечки воды из системы. Термоусадочную трубку различных диаметров можно приобрести на сайте https://polymerpro.ru/catalog/termousazhivaemye-iz.

В этом уравнении Hг – геометрическая высота подъема воды насосной установки в м, которая определяется согласно рисунку 21 как разность отметок уровней в напорном и водоприемном резервуарах.

Длина всасывающего трубопровода в насосных установках обычно не превышает 30-40 м; допустимые скорости vдоп принимают: при dтр до 250 мм -vдоп = 1 – 1,25 м/сек; dтр = 250 мм и более – vдоп = 1,2-1,5 м/сек. Напорные трубопроводы могут иметь разную длину и их диаметр обычно определяют технико-экономическим расчетом.      

Для ориентировочных расчетов можно пользоваться следующими допустимыми скоростями: при l трубопровода до 100 м – vдоп= 1,5-2,75 м/сек «l»      100-300 м – vдоп= 1,25-1,50 «l»      более 300 м – vдоп= 0,8 – 1,25

Пользуясь вышеприведенными формулами, можно определить, например, и расположение оси насоса по отношению к уровню воды в источнике при допустимой вакуумметрической высоте всасывания насоса.

Пример. Требуется определить отметку оси насоса при следующих данных (рис. 21): производительность насоса – 120 л/сек; диаметр всасывающего патрубка – 250 мм; длина всасывающей линии l=40 м и ее диаметр d=350 мм.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания (по каталогу насосов) равна 4,8 м. Отметка уровня воды в приемном резервуаре 102 м. На всасывающей линии установлены один приемный клапан с сеткой, три колена по 90° и один сужающийся переход.

Решение. Геометрическую высоту всасывания насоса определяем по формуле (2-27):

Формула диаметра всасывающего трубопровода

где hwв определяем из формулы (2-31).

Значения Sо для d=350 мм находим по таблице 3, и потери напора по длине согласно формуле (2-29) окажутся равными  hwдл = 0,4078 ?40 ? 0,1202 = 0,23 м.

Согласно таблице для определения z: Sz = 1zпр.клап + 3zкол + 1zпер = 1,6+3,0,5+1?0,1 = 7,6.

  • Потери напора на преодолении местных сопротивлений находим по формуле (2-30):
  • Полные потери напора во всасывающей линии: hwв = hwдл + hwм = 0,23 + 0,56 = 0,79 м.

Следовательно, геометрическая высота всасывания насоса Нг.в = 4,8 – 0,79 – 0,3 = 3,71 м. Таким образом, отметка оси насоса должна быть не более

102 + 3,71 = 105,71 м.

Сан самыч

Формула диаметра всасывающего трубопроводаЗдравствуйте, уважаемые читатели «Сан Самыча». В х было много вопросов о том, возможно ли поставить поверхностный насос или насосную станцию на таком-то расстоянии от источника воды. Потому как, если рассуждать теоретически, то насос, который может поднять воду с глубины в 8 метров, т.е. создающий разрежение в 0,8 атм., сможет подтянуть воду по горизонтальной трубе диаметром 32 мм и длиной аж 800 метров. Делая скидку (опять же чисто теоретически) на отличие теории от практики в два-три раза, получается, что насос просто обязан легко подтягивать воду по трубе длиной 250-300 метров.
Не сможет и не подтянет. Давайте разбираться почему?

Где теряется сила насоса

Для начала давайте определим, что может мешать насосу или воде, движущейся по трубе к насосу. Ведь, когда дело касается напорной линии, все более или менее сходится с теорией гидравлического расчета, расхождения получаются небольшими.

А всасывающая линия получается «заколдованной» и никак не хочет подчиняться результатам расчетов, только на небольших расстояниях. В чем может быть причина?
Скорость потока воды, которая может создать дополнительное сопротивление во всасывающей линии, как правило, меньше, за счет большего диаметра трубы.

Кардинальное же, принципиальное отличие всасывающей линии от напорной – заключается в том, что в первой создается разрежение или, по-другому, частичный вакуум, а во второй – избыточное давление. Для самой воды это большого значения не имеет, вода, как все знают, вещество не сжимаемое и не растягиваемое.

А вот для воздуха…
«Ну, во-от, опять воздух виноват», — скажут многие, — «И откуда же ему там взяться?»
Да, опять воздух!.. Но он не тормозит воду, хотя и не без этого в некоторых случаях, о которых поговорим чуть позже. Нет, воздух просто «забирает силу» насоса, сажая разрежение, становясь от этого больше.
Т.е.

маленький пузырек воздуха, благодаря создаваемому насосом разрежению во всасывающей линии, становится больше в объеме. Подъемная же сила насоса уменьшается на величину выполненной насосом работы для увеличения объема этого пузырька.

А если труба длинная?
А если пузырьков много?
И это не считая увеличения площади соприкосновения с водой, уменьшения площади сечения трубы и, соответственно, увеличения скорости потока в некоторых местах.

Откуда же берется воздух и почему его сложно удалить из трубы?

Поговорим о трубах

Давайте вспомним, какие трубы, обычно, используются для всасывающего трубопровода. Уточню, для длинного всасывающего трубопровода. Потому что если для короткого можно взять трубу ПНД 25-32 мм или специальный гофрированный шланг, то для длинного трубопровода это делать не желательно.

Труба ПНД просто может сплющиться под действием внешнего атмосферного давления, а гофрированный шланг – элементарно дорог и неудобен.
Соответственно, нам на выбор остаются металлические трубы, полипропиленовые и металлопластиковые.

Есть еще ПВХ трубы, но они не рекомендуются для питьевой воды из-за содержания в них соединений хлора, да и не отличаются они почти от полипропиленовых.

Металлические – имеют большую шероховатость внутренних стенок и, как следствие, высокое гидравлическое сопротивление (в 4 раза выше пластиковых). Т.е.

из них длинного трубопровода тоже особо не сделаешь, ведь мы говорим о сотнях метров, а не о десятках. И даже при десятках метров, трубы нужно соединять – сваркой или резьбой, их нужно перетаскивать и монтировать.

И если шестиметровый отрезок трубы согнется на несколько сантиметров, вы заметите это?

Металлопластиковые трубы, впрочем, как и полиэтиленовые (ПНД, на всякий случай будем держать их в уме), поставляются, транспортируются и продаются свернутыми в кольцевые бухты диаметром метр-полтора. Получается, что перед монтажом их нужно выравнивать. Причем выравнивать тщательно, чтобы избежать образования перепадов по высоте, так называемых «домиков». Но как бы вы ни старались, какие-то перепады все равно останутся, пусть даже минимальные в несколько миллиметров. Запомним этот момент.
Полипропиленовые — продаются «хлыстами» — отрезками длиной 2, 4, 6 метров. При монтаже их придется соединять муфтами. И при этом соединении велика вероятность нарушения соосности хлыстов. Кроме того, и сами полипропиленовые трубы достаточно гибкие. Так что и здесь нужно внимательно следить за геометрией труб при монтаже.
Сделаем важный вывод из этой части разговора. При всем нашем желании и старании соблюсти идеальную, как на чертеже, геометрию всасывающего трубопровода невозможно, или это будет очень затратно по средствам и времени.

Погрешности приборов и человеческий фактор

Мало того, что сами трубы или их монтаж не позволяют достичь идеальной прямой для всасывающей линии, так это не позволят сделать имеющиеся приборы контроля. Горизонтальность монтажа, как правило, контролируется «уровнем» (ватерпасом).

Не важно, на каком принципе работает ваш прибор: лазер это, гидроуровень, плавающий воздушный пузырек на линейке или обыкновенный отвес. Все они имеют свои погрешности и недостатки в применении.
Погрешность же всего в полпроцента (это неплохая точность для бытовых приборов) это отклонение в полсантиметра на метр длины.

Прикиньте, какая в результате может выйти ошибка, скажем при хотя бы 50 метрах, — это 25 сантиметров по высоте в лучшем случае.

Да что греха таить, Вы умеете правильно использовать «уровень»? Проверить его показания, увеличить точность, если понадобится. Вряд ли. Для этого нужно иметь большой опыт пользования этими приборами и последствий этого пользования. А без этого, увы, можно смело умножать и без того немалую погрешность этих приборов минимум на два.

Читайте также:  Труба 50мм внутр диаметр

Причем тут точность геометрии труб и приборов?

Да, вполне резонный вопрос: для чего ранее шел разговор о точности и погрешностях?
Так все просто: чем длиннее мы задумываем всасывающий трубопровод, тем более идеальным его придется делать. И это происходит по нескольким причинам:

1. Чем больше объем воды должен быть во всасывающем трубопроводе, тем больше вероятности появления (образования, оставления) пузырьков остаточного воздуха, и тем больше усилий нужно прилагать насосу. А они, как мы помним, весьма ограничены, и практически не зависят от мощности насоса, потому что здесь «балом правит» атмосферное давление.

2. Чем длиннее всасывающий трубопровод, тем больше вероятности образования перепадов по высоте («домиков»), в том числе и очень протяженных, от чего их нехорошее влияние нисколько не уменьшается, а только увеличивается.
3. Чем длиннее всасывающий трубопровод, тем больше соединений труб мы вынуждены будем сделать в случае монтажа из «хлыстов», тем больше вероятность геометрических дефектов при соединении. А это потенциальные «карманы» для трудноудаляемого или не удаляемого воздуха.
Как видите, причины для беспокойства есть. Давайте же оценим, насколько идеальным должен быть трубопровод, если его ставить на всасывающую линию и, как можно уменьшить вероятность этих ошибок.

Допустимые погрешности всасывающего трубопровода

Формула диаметра всасывающего трубопроводаНе знаю, как другие, я разделяю все воздушные пузыри в трубах на три категории:
1. Легко удаляемые
2. Трудно удаляемые и
3. Не удаляемые.
Но смею напомнить, я не теоретик – я практик, поэтому это классификация сугубо личная и вряд ли еще где-то встречается.

Легко удаляемые пузыри воздуха, как следует из названия, легко удаляются проходящим протоком воды, следует лишь увеличить скорость этого потока или несколько раз изменить её. Они образуются в местах шероховатостей или неровностей внутренней поверхности труб, а также в местах соединений.

Трудно удаляемые пузыри образуются в местах перепадов высот трубопровода в случаях, когда перепад по высоте не превышает одного внутреннего диаметра трубопровода. Они могут быть удалены со временем, в результате постоянного воздействия потока переменной скорости. Обычно это происходит при включениях насоса, когда скорость воды очень быстро увеличивается. После нескольких десятков или даже сотен включений насоса такой пузырь уничтожается.
И последние, не удаляемые пузыри, образуются в местах перепадов высот трубопровода более одного внутреннего диаметра. В результате воздушный пузырь запирается окружающей его водой, и удалить его полностью без внешнего воздействия не представляется возможным.
А теперь обратите внимание на размерность величины определяющей неудаляемость воздушного пузыря, это внутренний диаметр трубопровода вне зависимости от его длины. Т.е. короткий всасывающий трубопровод – погрешность один внутренний диаметр, длинный всасывающий трубопровод – погрешность та же. Замечаете разницу: соблюсти абсолютное отклонение, допустим, в 3 см на 10 метров, или те же 3 см на 100 метров. Как говорится, почувствуйте теорию относительности в действии.

Как уменьшить влияние погрешностей при монтаже всасывающей линии

Формула диаметра всасывающего трубопроводаУж простите мне мое философствование, всегда считал и считаю, что человек должен иметь право на ошибку. А уж как добиться этого права – это другой вопрос.
В нашем случае этого можно добиться несколькими способами, основные из которых это:

1. Увеличение внутреннего диаметра всасывающего трубопровода. Соответственно, увеличится и наружный. Т.е. мы увеличиваем абсолютную допустимую погрешность всасывающей линии.

2. Монтаж всасывающего трубопровода с уклоном.
И если по первому пункту, по-моему, дополнительных пояснений делать не нужно, то по второму – следует сделать расшифровку.

Заметьте, я не стал уточнять в какую именно сторону нужно делать уклон, к источнику воды или от него. А все потому, что уклон трубопровода – это универсальное «средство борьбы» с перепадами по высоте, типа «домиков». Удалить же воздух из заранее известных мест трубопровода – это чисто технический момент.

Действительно, при соблюдении уклона хотя бы в один внутренний диаметр трубы на расстояние всасывающей линии, мы увеличиваем допустимое отклонение по вертикали вдвое, т.е. вдвое уменьшаем шансы сделать «домик» с НЕ удаляемым воздушным пузырем. А если сделать уклон больше и относительным, например, один внутренний диаметр на один погонный метр, тогда наши ошибки на расстоянии в один метр, практически, нивелируются. Правда, тогда появляется еще и вертикальная составляющая потерь, но, в большинстве случаев, её можно просто учесть при расчетах.

Как сделать длинный всасывающий трубопровод

Итак, давайте подведем итоги нашего слегка затянувшегося разговора о длинных всасывающих трубопроводах. Исходя из всего вышеизложенного, можно вывести несколько условий, соблюдая которые вы сделаете длинный всасывающий трубопровод. А уж какой он будет длины и будет ли он работать зависит от вас и от тщательности выполнения этих условий.
1.

Труба должна быть жесткая, чтобы выдержать внешнее воздействие атмосферного давления. Это может быть металл, металлопластик или полипропилен. Или другой материал, соответствующий данному условию.
2. Диаметр трубы должен быть, как можно больше, для уменьшения абсолютной погрешности при монтаже трубопровода.

С другой стороны, увеличение объема воды в трубопроводе приведет к увеличению оставшегося там воздуха. Оптимальный диаметр длинного всасывающего трубопровода – 32, 40, максимум 50 мм.
3. Труба должна быть максимально прямой, выровненной, чтобы избежать образования локальных и протяженных перепадов по высоте, так называемых, «домиков».
4.

Для уменьшения влияния погрешностей при монтаже трубопровода труба должна быть уложена с уклоном в какую-либо сторону (лучше к источнику воды). Чем больше уклон, тем меньше будут влиять ваши ошибки на конечный результат. При этом нельзя забывать о выполнении предыдущего пункта.
5. Должно быть как можно меньше соединений при монтаже всасывающего трубопровода.

В идеале, их должно быть всего два: 1. Соединение с насосом; 2. Соединение с обратным клапаном. Все соединения должны быть герметичными не только по воде, но и по воздуху, чтобы избежать подсосов.
6. Недопустимо как-либо увеличивать гидравлическое сопротивление всасывающей линии. Это значит, что нельзя ставить перед насосом картриджные фильтры.

Максимум, что можно себе позволить, это фильтры–сетки или грубые фильтры в 300-400 мкм, имеющие минимальное гидравлическое сопротивление.
Собственно, это все. Конечно, можно добавить, что грубые фильтры нужно периодически чистить, что нужно предусмотреть некие мероприятия для борьбы с замерзанием воды в трубах и так далее. Но напрямую это к теме нашего разговора не относится.

Поэтому, с Вашего позволения, уважаемые читатели «Сан Самыча», я поставлю точку в нашей, надеюсь плодотворной, беседе.
Посему, до новых встреч. Пока.

Определение диаметра всасывающего трубопровода насосной установки

Всасывающая труба представляет собой водовод от места забора воды до насоса.

Диаметр всасывающего трубопровода насоса dвс. принимаем равным диаметру самотечной трубы или сифона dвс.= d1, считая поток воды из прибрежного резервуара I до напорного резервуара III  непрерывным, т.е. во всех напорных трубопроводах системы Q = const.

Определение высоты установки центра насоса над линией свободной поверхности

Для определения высоты расположения центра насоса над линией свободной поверхности во II резервуаре h2 = hвс. свяжем уравнением Бернулли сечения 1-1 и 2-2, расположенные по линии свободной поверхности в резервуаре и на входе всасывающего трубопровода в насос, соответственно, линию сравнения 0-0 совместим с сечением 1-1 (рисунки 1 и 2).

Рассчитаем гидравлические потери во всасывающем трубопроводе. Потери по длине найдем, согласно уравнению Дарси-Вейсбаха (формула 1.5), определив коэффициент Дарси λ в случае ламинарного движения по формуле Дарси (формула 1.6) или в случае турбулентного движения по формуле Альтшуля (формула 1.10).

Далее рассмотрим местные сопротивления во всасывающем трубопроводе. К ним можно отнести два поворота трубопровода на 900, сопротивление сетки фильтра и обратного клапана.

Решим уравнение относительно искомого значения высоты установки центра насоса над линией свободной поверхности hвс.

Читайте также:  Фитинги для монтажа систем отопления

Формула диаметра всасывающего трубопровода

Скорость во всасывающем трубопроводе определяем по формуле: 

                                .                                                  (1.23)

Определение  высоты установки центра насоса над линией свободной поверхности позволяет определить геометрический напор, который является расстоянием от уровня свободной поверхности в резервуаре I до уровня свободной поверхности в резервуаре III.

                                           Hг = hвс. + H.                                              (1.24)

Определение потерь напора во всасывающем трубопроводе

Для определения потерь необходимо определить режим движения жидкости по трубопроводу, согласно формуле (1.21).

Тогда потери во всасывающем трубопроводе можно определить уравнением

         ∑  = hм.вс. + hl.вс. =(λ∙ + Формула диаметра всасывающего трубопровода  .          (1.26)

Если режим ламинарный, то коэффициент гидравлического трения λ определяем по формуле Дарси (1.8), если режим турбулентный, то по формуле Альтшуля (1.10).

Определение диаметра нагнетательного трубопровода насосной установки

При выборе диаметра нагнетательного трубопровода dн допускается соотношение    

                                               dвс.≥dн.                                                                        (1.27)

Определение потерь напора в нагнетательном  трубопроводе

Нагнетательный трубопровод – длинный трубопровод. Скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе

                            .                                          (1.28)

Число Рейнольдса для нагнетательного трубопровода и определим режим движения жидкости в нем

Для длинного нагнетательного трубопровода производим расчет потерь по длине для диаметра напорного трубопровода dн  и длины  lн.

Далее рассмотрим местные сопротивления в нагнетательном трубопроводе, которые представляют собой потери по длине и потери на местные сопротивления , которые составляют около 10% от потерь по длине hl в длинном трубопроводе. Тогда общие потери в напорном трубопроводе определим, согласно уравнению 

                                 ∑ =  = (λ∙  +                 (1.30)

Если режим ламинарный, то коэффициент гидравлического трения λ определяем по формуле Дарси (1.8), если режим турбулентный, то по формуле Альтшуля (1.10), но с учетом диаметра dн, , скорости Vн и длины lн нагнетательного трубопровода.

Расчет и подбор трубопроводов. Оптимальный диаметр трубопровода

Трубопроводы для транспортировки различных жидкостей являются неотъемлемой частью агрегатов и установок, в которых осуществляются рабочие процессы, относящиеся к различным областям применения.

При выборе труб и конфигурации трубопровода большое значение имеет стоимость как самих труб, так и трубопроводной арматуры. Конечная стоимость перекачки среды по трубопроводу во многом определяется размерами труб (диаметр и длина).

Расчет этих величин осуществляется с помощью специально разработанных формул, специфичных для определенных видов эксплуатации.

Труба – это полый цилиндр из металла, дерева или другого материала, применяемый для транспортировки жидких, газообразных и сыпучих сред. В качестве перемещаемой среды может выступать вода, природный газ, пар, нефтепродукты и т.д. Трубы используются повсеместно, начиная с различных отраслей промышленности и заканчивая бытовым применением.

Для изготовления труб могут использоваться самые разные материалы, такие как сталь, чугун, медь, цемент, пластик, такой как АБС-пластик, поливинилхлорид, хлорированный поливинилхлорид, полибутелен, полиэтилен и пр.

Основными размерными показателями трубы являются ее диаметр (наружный, внутренний и т.д.) и толщина стенки, которые измеряются в миллиметрах или дюймах.

Также используется такая величина как условный диаметр или условный проход – номинальная величина внутреннего диаметра трубы, также измеряемая в миллиметрах (обозначается Ду) или дюймах (обозначается DN).

Величины условных диаметров стандартизированы и являются основным критерием при подборе труб и соединительной арматуры.

Соответствие значений условного прохода в мм и дюймах:

Трубе с круглым поперечным сечением отдают предпочтение перед другими геометрическими сечениями по ряду причин:

  • Круг обладает минимальным соотношением периметра к площади, а применимо к трубе это означает, что при равной пропускной способности расход материала у труб круглой формы будет минимальным в сравнении с трубами другой формы. Отсюда же следует и минимально возможные затраты на изоляцию и защитное покрытие;
  • Круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды с гидродинамической точки зрения. Также за счет минимально возможной внутренней площади трубы на единицу ее длины достигается минимизация трения между перемещаемой средой и трубой.
  • Круглая форма наиболее устойчива к воздействию внутренних и внешних давлений;
  • Процесс изготовления труб круглой формы достаточно прост и легкоосуществим.

Трубы могут сильно отличаться по диаметру и конфигурации в зависимости от назначения и области применения. Так магистральные трубопроводы для перемещения воды или нефтепродуктов способны достигать почти полуметра в диаметре при достаточно простой конфигурации, а нагревательные змеевики, также представляющие собой трубу, при малом диаметре имеют сложную форму с множеством поворотов.

Невозможно представить какую-либо отрасль промышленности без сети трубопроводов. Расчет любой такой сети включает подбор материала труб, составление спецификации, где перечислены данные о толщине, размере труб, маршруте и т.д.

Сырье, промежуточный продукт и/или готовый продукт проходят производственные стадии, перемещаясь между различными аппаратами и установками, которые соединяются при помощи трубопроводов и фитингов.

Правильный расчет, подбор и монтаж системы трубопроводов необходим для надежного осуществления всего процесса, обеспечения безопасной перекачки сред, а также для герметизации системы и недопущения утечек перекачиваемого вещества в атмосферу.

Не существует единой формулы и правил, которые могли бы быть использованы для подбора трубопровода для любого возможного применения и рабочей среды.

В каждой отдельной области применения трубопроводов присутствует ряд факторов, требующих учета и способных оказать значительное влияние на предъявляемые к трубопроводу требования.

Так, например, при работе со шламом, трубопровод большого размера не только увеличит стоимость установки, но также создаст рабочие трудности.

Обычно трубы подбирают после оптимизации расходов на материал и эксплуатационных расходов. Чем больше диаметр трубопровода, то есть выше изначальное инвестирование, тем ниже будет перепад давления и соответственно меньше эксплуатационные расходы.

И наоборот, малые размеры трубопровода позволят уменьшить первичные затраты на сами трубы и трубную арматуру, но возрастание скорости повлечет за собой увеличение потерь, что приведет к необходимости затрачивать дополнительную энергию на перекачку среды.

Нормы по скорости, фиксированные для различных областей применения, базируются на оптимальных расчетных условиях. Размер трубопроводов рассчитывают, используя эти нормы с учетом областей применения.

Проектирование трубопроводов

При проектировании трубопроводов за основу берутся следующие основные конструктивные параметры:

  • требуемая производительность;
  • место входа и место выхода трубопровода;
  • состав среды, включая вязкость и удельный вес;
  • топографические условия маршрута трубопровода;
  • максимально допустимое рабочее давление;
  • гидравлический расчет;
  • диаметр трубопровода, толщина стенок, предел текучести материала стенок при растяжении;
  • количество насосных станций, расстояние между ними и потребляемая мощность.

Надежность трубопроводов

Надежность в конструировании трубопроводов обеспечивается соблюдением надлежащих норм проектирования.

Также обучение персонала является ключевым фактором обеспечения длительного срока службы трубопровода и его герметичности и надежности.

Постоянный или периодический контроль работы трубопровода может быть осуществлен системами контроля, учёта, управления, регулирования и автоматизации, персональными приборами контроля на производстве, предохранительными устройствами.

Дополнительное покрытие трубопровода

Коррозионно-стойкое покрытие наносят на наружную часть большинства труб для предотвращения разрушающего действия коррозии со стороны внешней среды.

В случае перекачивая коррозионных сред, защитное покрытие может быть нанесено и на внутреннюю поверхность труб.

Перед вводом в эксплуатацию все новые трубы, предназначенные для транспортировки опасных жидкостей, проходят проверку на дефекты и протечки.

Основные положения для расчета потока в трубопроводе

Характер течения среды в трубопроводе и при обтекании препятствий способен сильно отличаться от жидкости к жидкости. Одним из важных показателей является вязкость среды, характеризуемая таким параметром как коэффициент вязкости.

Ирландский инженер-физик Осборн Рейнольдс провел серию опытов в 1880г, по результатам которых ему удалось вывести безразмерную величину, характеризующую характер потока вязкой жидкости, названную критерием Рейнольдса и обозначаемую Re.

  • Re = (v·L·ρ)/μ
  • где: ρ — плотность жидкости; v — скорость потока; L — характерная длина элемента потока;
  • μ – динамический коэффициент вязкости.

То есть критерий Рейнольдса характеризует отношение сил инерции к силам вязкого трения в потоке жидкости. Изменение значения этого критерия отображает изменение соотношения этих типов сил, что, в свою очередь, влияет на характер потока жидкости. В связи с этим принято выделять три режима потока в зависимости от значения критерия Рейнольдса. При Re

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector