حساب واختيار خطوط الأنابيب. القطر الأمثل لخط الأنابيب. حركة السوائل عبر الأنابيب. اعتماد ضغط السائل على سرعة تدفقه

خطوط الأنابيب للنقل سوائل مختلفةهي جزء لا يتجزأ من الوحدات والمنشآت التي يتم فيها تنفيذ عمليات العمل المتعلقة بمختلف مجالات التطبيق. عند اختيار تكوين الأنابيب والأنابيب أهمية عظيمةتكلفة كل من الأنابيب نفسها و تجهيزات الأنابيب. يتم تحديد التكلفة النهائية لضخ الوسيط عبر خط الأنابيب إلى حد كبير بحجم الأنابيب (القطر والطول). يتم حساب هذه الكميات باستخدام صيغ مطورة خصيصًا خاصة بـ أنواع معينةعملية.

الأنبوب عبارة عن أسطوانة مجوفة مصنوعة من المعدن أو الخشب أو أي مادة أخرى تستخدم لنقل الوسائط السائلة والغازية والحبيبية. يمكن استخدام الماء كوسيط متحرك غاز طبيعيوالبخار والمنتجات النفطية ، إلخ. تستخدم الأنابيب في كل مكان ، من الصناعات المختلفة إلى التطبيقات المحلية.

لتصنيع الأنابيب يمكن استخدامها في الغالب مواد مختلفةمثل الصلب والحديد الزهر والنحاس والأسمنت والبلاستيك مثل ABS ، بولي فينيل كلوريد ، كلوريد البولي فينيل المكلور ، بولي بوتين ، بولي إيثيلين ، إلخ.

مؤشرات الأبعاد الرئيسية للأنبوب هي قطره (خارجي ، داخلي ، إلخ) وسماكة الجدار ، والتي تُقاس بالمليمترات أو البوصة. تُستخدم أيضًا قيمة مثل القطر الاسمي أو التجويف الاسمي - القيمة الاسمية للقطر الداخلي للأنبوب ، وتُقاس أيضًا بالمليمترات (المشار إليها بواسطة Du) أو البوصة (المشار إليها بواسطة DN). الأقطار الاسمية موحدة وهي المعيار الرئيسي لاختيار الأنابيب والتجهيزات.

مطابقة قيم التجويف الاسمية بالملليمتر والبوصة:

يُفضل الأنبوب ذو المقطع العرضي الدائري على المقاطع الهندسية الأخرى لعدد من الأسباب:

• الدائرة لها نسبة محيط إلى مساحة دنيا ، وعند تطبيقها على أنبوب ، هذا يعني ذلك بالتساوي عرض النطاقاستهلاك مواد الأنابيب شكل دائريسيكون ضئيلًا مقارنة بالأنابيب ذات الشكل المختلف. هذا يعني أيضًا الحد الأدنى من التكاليف الممكنة للعزل و أغطية واقية;
• يعتبر المقطع العرضي الدائري أكثر فائدة لحركة وسط سائل أو غازي من وجهة نظر هيدروديناميكية. أيضًا ، نظرًا للحد الأدنى من المساحة الداخلية الممكنة للأنبوب لكل وحدة من طوله ، يتم تقليل الاحتكاك بين الوسيط المنقول والأنبوب.
• الشكل الدائري هو الأكثر مقاومة للضغوط الداخلية والخارجية ؛
• عملية تصنيع الأنابيب المستديرة بسيطة للغاية وسهلة التنفيذ.

يمكن أن تختلف الأنابيب بشكل كبير من حيث القطر والتكوين حسب الغرض والتطبيق. وبالتالي ، يمكن أن يصل قطر خطوط الأنابيب الرئيسية لنقل المياه أو المنتجات النفطية إلى نصف متر تقريبًا بتكوين بسيط إلى حد ما ، كما أن ملفات التسخين ، وهي أيضًا أنابيب ، لها شكل معقد مع العديد من المنعطفات بقطر صغير.

من المستحيل تخيل أي صناعة بدون شبكة من خطوط الأنابيب. يتضمن حساب أي شبكة من هذا القبيل اختيار مادة الأنابيب ، ووضع المواصفات ، والتي تسرد البيانات حول السماكة ، وحجم الأنبوب ، والمسار ، وما إلى ذلك. تمر المواد الخام والمنتجات الوسيطة و / أو المنتجات النهائية عبر مراحل الإنتاج ، وتتنقل بين الأجهزة والتركيبات المختلفة ، التي ترتبط بخطوط الأنابيب والتجهيزات. يعد الحساب الصحيح واختيار وتركيب نظام الأنابيب أمرًا ضروريًا للتنفيذ الموثوق به للعملية بأكملها ، وضمان النقل الآمن للوسائط ، وكذلك لإغلاق النظام ومنع تسرب المادة التي يتم ضخها في الغلاف الجوي.

لا توجد صيغة وقواعد واحدة يمكن استخدامها لتحديد خط أنابيب لأي منها تطبيق ممكنوبيئة العمل. في كل مجال فردي لتطبيق خطوط الأنابيب ، هناك عدد من العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار ويمكن أن يكون لها تأثير كبير على متطلبات خط الأنابيب. لذلك ، على سبيل المثال ، عند العمل مع الحمأة ، خط الأنابيب حجم كبيرليس فقط زيادة تكلفة التثبيت ، ولكن أيضًا يخلق صعوبات تشغيلية.

عادة ، يتم اختيار الأنابيب بعد تحسين تكاليف المواد والتشغيل. كيف قطر أكبرخط الأنابيب ، أي أنه كلما زاد الاستثمار الأولي ، انخفض انخفاض الضغط ، وبالتالي انخفضت تكاليف التشغيل. على العكس من ذلك ، فإن الحجم الصغير لخط الأنابيب سيقلل من التكاليف الأولية للأنابيب نفسها ووصلات الأنابيب ، لكن الزيادة في السرعة ستؤدي إلى زيادة الخسائر ، مما سيؤدي إلى الحاجة إلى إنفاق طاقة إضافية على ضخ الوسيط. حدود السرعة ثابتة لـ مناطق مختلفةتعتمد التطبيقات على ظروف التصميم المثلى. يتم حساب حجم خطوط الأنابيب باستخدام هذه المعايير ، مع مراعاة مجالات التطبيق.

تصميم خطوط الأنابيب

عند تصميم خطوط الأنابيب ، يتم أخذ معلمات التصميم الرئيسية التالية كأساس:

• الأداء المطلوب
• نقطة الدخول ونقطة الخروج من خط الأنابيب ؛
• تكوين الوسط ، بما في ذلك اللزوجة و جاذبية معينة;
• الظروف الطبوغرافية لمسار خط الأنابيب ؛
• الحد الأقصى المسموح به ضغط التشغيل;
• حساب هيدروليكي
• قطر خط الأنابيب ، سمك الجدار ، قوة الخضوع للشد لمواد الجدار ؛
• كمية محطات الضخوالمسافة بينها وبين استهلاك الطاقة.

موثوقية خطوط الأنابيب

يتم ضمان الموثوقية في تصميم الأنابيب من خلال الالتزام بمعايير التصميم المناسبة. أيضًا ، يعد تدريب الموظفين عاملاً رئيسيًا في ضمان عمر الخدمة الطويل لخط الأنابيب وضيقه وموثوقيته. يمكن إجراء المراقبة المستمرة أو الدورية لتشغيل خطوط الأنابيب من خلال أنظمة المراقبة والمحاسبة والتحكم والتنظيم والأتمتة وأجهزة التحكم الشخصية في الإنتاج وأجهزة السلامة.

طلاء إضافي لخطوط الأنابيب

يتم وضع طلاء مقاوم للتآكل على السطح الخارجي لمعظم الأنابيب لمنع الآثار الضارة للتآكل من الخارج. بيئة خارجية. في حالة ضخ الوسائط المسببة للتآكل ، يمكن أيضًا وضع طبقة واقية السطح الداخليأنابيب. قبل بدء التشغيل ، يتم اختبار جميع الأنابيب الجديدة المخصصة لنقل السوائل الخطرة بحثًا عن العيوب والتسريبات.

الأحكام الأساسية لحساب التدفق في خط الأنابيب

يمكن أن تختلف طبيعة تدفق الوسيط في خط الأنابيب وعند التدفق حول العوائق اختلافًا كبيرًا من سائل إلى سائل. أحد المؤشرات المهمة هو لزوجة الوسط ، والتي تتميز بمعامل مثل معامل اللزوجة. أجرى المهندس الفيزيائي الأيرلندي أوزبورن رينولدز سلسلة من التجارب في عام 1880 ، وفقًا للنتائج التي تمكن من استخلاص كمية بلا أبعاد تميز طبيعة تدفق سائل لزج ، يُطلق عليها معيار رينولدز ويشار إليها بواسطة Re.

إعادة = (v L ρ) / μ

أين:
ρ هي كثافة السائل ؛
v هو معدل التدفق ؛
L هو الطول المميز لعنصر التدفق ؛
μ - معامل اللزوجة الديناميكي.

أي أن معيار رينولدز يميز نسبة قوى القصور الذاتي إلى قوى الاحتكاك اللزج في تدفق السوائل. يعكس التغيير في قيمة هذا المعيار تغيرًا في نسبة هذه الأنواع من القوى ، والتي بدورها تؤثر على طبيعة تدفق السوائل. في هذا الصدد ، من المعتاد التمييز بين ثلاثة أنظمة تدفق اعتمادًا على قيمة معيار رينولدز. في 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 ، يتم ملاحظة نظام مستقر ، يتميز بتغيير عشوائي في سرعة واتجاه التدفق عند كل نقطة فردية ، مما يعطي في المجموع معادلة لمعدلات التدفق في جميع أنحاء الحجم. مثل هذا النظام يسمى مضطرب. يعتمد رقم رينولدز على الرأس الذي توفره المضخة ، ولزوجة الوسط عند درجة حرارة التشغيل ، وحجم وشكل الأنبوب الذي يمر عبره التدفق.

ملف تعريف السرعة في الدفق
تدفق الصفحي	نظام انتقالي	نظام مضطرب
طبيعة التدفق
تدفق الصفحي	نظام انتقالي	نظام مضطرب

معيار رينولدز هو معيار تشابه لتدفق السائل اللزج. وهذا يعني ، بمساعدتها ، أنه من الممكن محاكاة عملية حقيقية بحجم صغير ومناسبة للدراسة. هذا مهم للغاية ، لأنه غالبًا ما يكون من الصعب للغاية ، وأحيانًا المستحيل ، دراسة طبيعة تدفقات السوائل في الأجهزة الحقيقية نظرًا لحجمها الكبير.

حساب خط الأنابيب. حساب قطر خط الأنابيب

إذا لم يكن خط الأنابيب معزولًا حرارياً ، أي أن التبادل الحراري بين المنقول والبيئة ممكن ، فإن طبيعة التدفق فيه يمكن أن تتغير حتى بسرعة ثابتة (معدل التدفق). هذا ممكن إذا كان الوسيط الذي يتم ضخه لديه درجة حرارة عالية بدرجة كافية عند المدخل ويتدفق في نظام مضطرب. على طول الأنبوب ، ستنخفض درجة حرارة الوسيط المنقول بسبب فقد الحرارة في البيئة ، مما قد يؤدي إلى تغيير في نظام التدفق إلى رقائقي أو انتقالي. تسمى درجة الحرارة التي يحدث عندها تغيير الوضع درجة الحرارة الحرجة. تعتمد قيمة لزوجة السائل بشكل مباشر على درجة الحرارة ، لذلك ، في مثل هذه الحالات ، يتم استخدام معلمة مثل اللزوجة الحرجة ، والتي تتوافق مع نقطة التغيير في نظام التدفق عند القيمة الحرجة لمعيار رينولدز:

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

أين:
ν kr - اللزوجة الحرجة الحركية ؛
إعادة cr - القيمة الحرجة لمعيار رينولدز ؛
D - قطر الأنبوب
v هو معدل التدفق ؛
س - المصاريف.

عامل مهم آخر هو الاحتكاك الذي يحدث بين جدران الأنابيب والتيار المتحرك. في هذه الحالة ، يعتمد معامل الاحتكاك بشكل كبير على خشونة جدران الأنابيب. يتم تحديد العلاقة بين معامل الاحتكاك ومعيار رينولدز والخشونة بواسطة مخطط Moody ، والذي يسمح لك بتحديد إحدى المعلمات ، مع معرفة الاثنين الآخرين.

تُستخدم صيغة Colebrook-White أيضًا لحساب معامل الاحتكاك للتدفق المضطرب. بناءً على هذه الصيغة ، يمكن رسم الرسوم البيانية التي يتم من خلالها تحديد معامل الاحتكاك.

(√λ) -1 = -2 تسجيل (2.51 / (Re √λ) + k / (3.71 د))

أين:
ك - معامل خشونة الأنابيب ؛
λ هو معامل الاحتكاك.

هناك أيضًا صيغ أخرى للحساب التقريبي لخسائر الاحتكاك أثناء تدفق ضغط السائل في الأنابيب. واحدة من المعادلات الأكثر استخدامًا في هذه الحالة هي معادلة دارسي-فايسباخ. يعتمد على البيانات التجريبية ويستخدم بشكل أساسي في نمذجة النظام. خسارة الاحتكاك هي دالة لسرعة السائل ومقاومة الأنبوب لحركة السوائل ، معبراً عنها من حيث قيمة خشونة جدار الأنبوب.

∆H = λ L / d v² / (2 جم)

أين:
ΔH - فقدان الرأس.
λ - معامل الاحتكاك.
L هو طول قسم الأنبوب ؛
د - قطر الأنبوب ؛
v هو معدل التدفق ؛
g هي تسارع السقوط الحر.

يتم حساب فقدان الضغط الناتج عن احتكاك الماء باستخدام صيغة هازن-ويليامز.

∆H = 11.23 L 1 / C 1.85 Q 1.85 / D 4.87

أين:
ΔH - فقدان الرأس.
L هو طول قسم الأنبوب ؛
C هو معامل خشونة Haizen-Williams ؛
س - الاستهلاك
د - قطر الأنبوب.

ضغط

ضغط العمل لخط الأنابيب هو أعلى ضغط زائد يوفر طريقة التشغيل المحددة لخط الأنابيب. عادة ما يتم اتخاذ القرار بشأن حجم خط الأنابيب وعدد محطات الضخ بناءً على ضغط العمل للأنابيب وقدرة الضخ والتكاليف. يحدد الضغط الأقصى والأدنى لخط الأنابيب ، وكذلك خصائص وسيط العمل ، المسافة بين محطات الضخ والطاقة المطلوبة.

الضغط الاسمي PN - القيمة الاسمية المقابلة للضغط الأقصى لوسط العمل عند 20 درجة مئوية ، حيث يمكن التشغيل المستمر لخط الأنابيب بأبعاد معينة.

مع زيادة درجة الحرارة ، تقل سعة تحميل الأنبوب ، وكذلك الضغط الزائد المسموح به نتيجة لذلك. تشير قيمة pe، zul إلى أقصى ضغط (g) في نظام الأنابيب مع زيادة درجة حرارة التشغيل.

جدول الضغط الزائد المسموح به:

حساب انخفاض الضغط في خط الأنابيب

يتم حساب انخفاض الضغط في خط الأنابيب وفقًا للصيغة:

∆p = λ L / d ρ / 2 v²

أين:
Δp - انخفاض الضغط في قسم الأنبوب ؛
L هو طول قسم الأنبوب ؛
λ - معامل الاحتكاك.
د - قطر الأنبوب ؛
ρ هي كثافة الوسط الذي يتم ضخه ؛
v هو معدل التدفق.

وسائط قابلة للنقل

في أغلب الأحيان ، تُستخدم الأنابيب لنقل المياه ، ولكن يمكن استخدامها أيضًا لنقل الحمأة ، والطين ، والبخار ، وما إلى ذلك. في صناعة النفط ، تُستخدم خطوط الأنابيب لضخ مجموعة واسعة من الهيدروكربونات ومخاليطها ، والتي تختلف اختلافًا كبيرًا في الخصائص الكيميائية والفيزيائية. يمكن نقل النفط الخام لمسافات أطول من الحقول البرية أو منصات النفط البحرية إلى المحطات ونقاط الطريق والمصافي.

تنقل خطوط الأنابيب أيضًا:

• المنتجات البترولية المكررة مثل البنزين ووقود الطائرات والكيروسين ووقود الديزل وزيت الوقود وما إلى ذلك ؛
• المواد الخام البتروكيماوية: البنزين ، والستايرين ، والبروبيلين ، وما إلى ذلك ؛
• الهيدروكربونات العطرية: زيلين ، تولوين ، كيومين ، إلخ ؛
• الوقود البترولي المسال مثل الغاز الطبيعي المسال ، غاز البترول المسال ، البروبان (غازات عند درجة حرارة وضغط قياسيين ولكن يتم تسييلها بالضغط) ؛
• ثاني أكسيد الكربون والأمونيا السائلة (المنقولة كسوائل تحت الضغط) ؛
• يعتبر البيتومين والوقود اللزج لزجًا للغاية بحيث لا يمكن نقلهما عبر خطوط الأنابيب ، لذلك يتم استخدام أجزاء نواتج التقطير لتخفيف هذه المواد الخام وينتج عن خليط يمكن نقله عبر خط الأنابيب ؛
• الهيدروجين (لمسافات قصيرة).

جودة الوسيط المنقول

تحدد الخصائص الفيزيائية والمعلمات للوسائط المنقولة إلى حد كبير معايير التصميم والتشغيل لخط الأنابيب. الجاذبية النوعية ، الانضغاطية ، درجة الحرارة ، اللزوجة ، نقطة الانسكاب وضغط البخار هي معلمات الوسائط الرئيسية التي يجب مراعاتها.

الثقل النوعي للسائل هو وزنه لكل وحدة حجم. يتم نقل العديد من الغازات عبر خطوط الأنابيب تحت ضغط متزايد ، وعندما يتم الوصول إلى ضغط معين ، قد تخضع بعض الغازات للإسالة. لذلك ، تعد درجة ضغط الوسط معلمة مهمة لتصميم خطوط الأنابيب وتحديد سعة الإنتاجية.

درجة الحرارة لها تأثير غير مباشر ومباشر على أداء خط الأنابيب. يتم التعبير عن ذلك في حقيقة أن السائل يزداد في الحجم بعد زيادة درجة الحرارة ، بشرط أن يظل الضغط ثابتًا. يمكن أن يكون لخفض درجة الحرارة أيضًا تأثير على كل من الأداء وكفاءة النظام بشكل عام. عادة ، عندما تنخفض درجة حرارة السائل ، تكون مصحوبة بزيادة في لزوجته ، مما يخلق مقاومة احتكاك إضافية على الجدار الداخلي للأنبوب ، مما يتطلب المزيد من الطاقة لضخ نفس الكمية من السائل. الوسائط شديدة اللزوجة حساسة لتقلبات درجات الحرارة. اللزوجة هي مقاومة الوسيط للتدفق ويتم قياسها في centistokes cSt. لا تحدد اللزوجة اختيار المضخة فحسب ، بل تحدد أيضًا المسافة بين محطات الضخ.

بمجرد انخفاض درجة حرارة الوسط إلى ما دون نقطة الصب ، يصبح تشغيل خط الأنابيب مستحيلًا ، ويتم اتخاذ عدة خيارات لاستئناف تشغيله:

• تسخين الوسيط أو الأنابيب العازلة للحفاظ على درجة حرارة التشغيل للوسيط فوق نقطة صبها ؛
• تغيير في التركيب الكيميائي للوسيط قبل أن يدخل خط الأنابيب ؛
• تخفيف الوسيط المنقول بالماء.

أنواع الأنابيب الرئيسية

الأنابيب الرئيسية مصنوعة ملحومة أو غير ملحومة. تصنع الأنابيب الفولاذية غير الملحومة بدون لحامات طولية بأقسام فولاذية مع معالجة حرارية لتحقيق الحجم والخصائص المرغوبة. يتم تصنيع الأنابيب الملحومة باستخدام العديد من عمليات التصنيع. يختلف هذان النوعان عن بعضهما البعض في عدد اللحامات الطولية في الأنبوب ونوع معدات اللحام المستخدمة. الأنابيب الفولاذية الملحومة هي النوع الأكثر استخدامًا في تطبيقات البتروكيماويات.

يتم لحام كل قسم من الأنابيب معًا لتشكيل خط أنابيب. أيضًا ، في خطوط الأنابيب الرئيسية ، اعتمادًا على التطبيق ، يتم استخدام الأنابيب المصنوعة من الألياف الزجاجية ، والمواد البلاستيكية المختلفة ، والأسمنت الأسبستي ، وما إلى ذلك.

لتوصيل المقاطع المستقيمة من الأنابيب ، وكذلك للانتقال بين أقسام خطوط الأنابيب بأقطار مختلفة ، يتم استخدام عناصر التوصيل المصنوعة خصيصًا (الأكواع ، والانحناءات ، والبوابات).

90 درجة الكوع	90 درجة الكوع	فرع انتقالي	المتفرعة
الكوع 180 درجة	كوع 30 درجة	مشترك كهربائي	نصيحة

لتركيب الأجزاء الفردية من خطوط الأنابيب والتجهيزات ، يتم استخدام وصلات خاصة.

ملحومة	بشفة	مترابطة	اقتران

التمدد الحراري لخط الأنابيب

عندما يكون خط الأنابيب تحت الضغط ، فإن سطحه الداخلي بأكمله يخضع لحمل موزع بشكل موحد ، مما يتسبب في قوى داخلية طولية في الأنبوب وأحمال إضافية على دعامات النهاية. تؤثر تقلبات درجات الحرارة أيضًا على خط الأنابيب ، مما يتسبب في تغيرات في أبعاد الأنابيب. يمكن للقوى في خط أنابيب ثابت أثناء تقلبات درجات الحرارة أن تتجاوز القيمة المسموح بها وتؤدي إلى إجهاد مفرط ، وهو أمر خطير على قوة خط الأنابيب في كل من مادة الأنابيب والوصلات ذات الحواف. تؤدي التقلبات في درجة حرارة الوسيط الذي يتم ضخه أيضًا إلى إجهاد درجة الحرارة في خط الأنابيب ، والذي يمكن نقله إلى الصمامات ومحطات الضخ وما إلى ذلك. يمكن أن يؤدي ذلك إلى إزالة الضغط من وصلات خطوط الأنابيب أو فشل الصمامات أو العناصر الأخرى.

حساب أبعاد خط الأنابيب مع تغيرات درجات الحرارة

يتم حساب التغيير في الأبعاد الخطية لخط الأنابيب مع تغير درجة الحرارة وفقًا للصيغة:

∆L = ل t

أ - معامل الاستطالة الحرارية مم / (م ° س) (انظر الجدول أدناه) ؛
L - طول خط الأنابيب (المسافة بين الدعامات الثابتة) ، م ؛
Δt - الفرق بين max. ودقيقة. درجة حرارة الوسط الذي يتم ضخه ، درجة مئوية.

جدول التمدد الخطي للأنابيب من مواد مختلفة

الأرقام المعطاة هي متوسطات للمواد المدرجة ولحساب خطوط الأنابيب من مواد أخرى ، لا ينبغي أن تؤخذ البيانات من هذا الجدول كأساس. عند حساب خط الأنابيب ، يوصى باستخدام معامل الاستطالة الخطي المشار إليه من قبل الشركة المصنعة للأنابيب في المواصفات الفنية المصاحبة أو صحيفة البيانات.

يتم التخلص من استطالة درجة حرارة خطوط الأنابيب باستخدام أقسام تعويضية خاصة من خط الأنابيب ، وباستخدام المعوضات ، والتي قد تتكون من أجزاء مرنة أو متحركة.

تتكون أقسام التعويض من أجزاء مرنة مستقيمة من خط الأنابيب ، متعامدة مع بعضها البعض ومثبتة بانحناءات. مع الاستطالة الحرارية ، يتم تعويض الزيادة في جزء واحد من خلال تشوه الانحناء للجزء الآخر على المستوى أو تشوه الانحناء والتواء في الفضاء. إذا كان خط الأنابيب نفسه يعوض عن التمدد الحراري ، فإن هذا يسمى التعويض الذاتي.

يحدث التعويض أيضًا بسبب الانحناءات المرنة. يتم تعويض جزء من الاستطالة بمرونة الانحناءات ، ويتم التخلص من الجزء الآخر بسبب الخصائص المرنة لمادة القسم خلف الانحناء. يتم تركيب المعوضات في الأماكن التي يتعذر فيها استخدام الأقسام التعويضية أو عندما يكون التعويض الذاتي لخط الأنابيب غير كافٍ.

وفقًا لتصميم ومبدأ التشغيل ، تتكون المعوضات من أربعة أنواع: على شكل حرف U ، وعدسة ، ومموج ، وصندوق حشو. في الممارسة العملية ، غالبًا ما تستخدم وصلات التمدد المسطحة ذات الشكل L أو Z أو U. في حالة المعوضات المكانية ، تكون عادةً عبارة عن قسمين مسطحين متعامدين بشكل متبادل ولها كتف واحد مشترك. تصنع وصلات التمدد المرنة من أنابيب أو أقراص مرنة أو منفاخ.

تحديد الحجم الأمثل لقطر خط الأنابيب

يمكن العثور على القطر الأمثل لخط الأنابيب على أساس الحسابات الفنية والاقتصادية. تحدد أبعاد خط الأنابيب ، بما في ذلك أبعاد ووظائف المكونات المختلفة ، بالإضافة إلى الظروف التي يجب أن يعمل خط الأنابيب في ظلها ، قدرة النقل للنظام. تعتبر الأنابيب الكبيرة مناسبة لتدفق الكتلة الأعلى ، بشرط أن يتم اختيار المكونات الأخرى في النظام وحجمها بشكل صحيح لهذه الظروف. عادة ، كلما زاد طول الأنبوب الرئيسي بين محطات الضخ ، كلما زاد انخفاض الضغط في خط الأنابيب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون للتغيير في الخصائص الفيزيائية للوسط الذي يتم ضخه (اللزوجة ، إلخ) تأثير كبير على الضغط في الخط.

الحجم الأمثل - أصغر حجم أنبوب مناسب لتطبيق معين يكون فعالاً من حيث التكلفة على مدى عمر النظام.

معادلة حساب أداء الأنابيب:

س = (π د²) / 4 فولت

Q هو معدل تدفق السائل الذي يتم ضخه ؛
د - قطر خط الأنابيب ؛
v هو معدل التدفق.

في الممارسة العملية ، لحساب القطر الأمثل لخط الأنابيب ، يتم استخدام قيم السرعات المثلى للوسط المضخ ، مأخوذة من المواد المرجعية التي تم تجميعها على أساس البيانات التجريبية:

وسط ضخ		نطاق السرعات المثلى في خط الأنابيب ، م / ث
السوائل	حركة الجاذبية:
	السوائل اللزجة	0,1 - 0,5
	سوائل منخفضة اللزوجة	0,5 - 1
	ضخ:
	جانب الشفط	0,8 - 2
	جانب التفريغ	1,5 - 3
غازات	الجر الطبيعي	2 - 4
	ضغط صغير	4 - 15
	ضغط كبير	15 - 25
أزواج	بخار مسخن جدا	30 - 50
	بخار مشبع مضغوط:
	أكثر من 105 باسكال	15 - 25
	(1 - 0.5) 105 باسكال	20 - 40
	(0.5 - 0.2) 105 باسكال	40 - 60
	(0.2 - 0.05) 105 باسكال	60 - 75

من هنا نحصل على صيغة حساب قطر الأنبوب الأمثل:

د س = √ ((4 س) / (π ت س))

س - معدل تدفق السائل الذي يتم ضخه ؛
د - القطر الأمثل لخط الأنابيب ؛
v هو معدل التدفق الأمثل.

في معدلات التدفق المرتفعة ، عادةً ما يتم استخدام الأنابيب ذات القطر الأصغر ، مما يعني انخفاض تكاليف شراء خط الأنابيب ، وأعمال الصيانة والتركيب (المشار إليها بواسطة K 1). مع زيادة السرعة ، هناك زيادة في خسائر الضغط بسبب الاحتكاك والمقاومة المحلية ، مما يؤدي إلى زيادة تكلفة ضخ السائل (نشير إلى K 2).

بالنسبة لخطوط الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة ، ستكون تكاليف K 1 أعلى ، وستكون التكاليف أثناء العملية K 2 أقل. إذا أضفنا قيم K 1 و K 2 ، نحصل على الحد الأدنى الإجمالي للتكلفة K والقطر الأمثل لخط الأنابيب. التكاليف K 1 و K 2 في هذه الحالة معطاة في نفس الفترة الزمنية.

حساب (صيغة) تكاليف رأس المال لخط الأنابيب

ك 1 = (م ك م ك م) / ن

م هي كتلة خط الأنابيب ، ر ؛
C M - تكلفة 1 طن ، فرك / طن ؛
K M - المعامل الذي يزيد من تكلفة أعمال التركيب ، على سبيل المثال 1.8 ؛
ن - عمر الخدمة ، سنوات.

تكاليف التشغيل المشار إليها المرتبطة باستهلاك الطاقة:

K 2 \ u003d 24 N n أيام C E فرك / سنة

N - الطاقة ، كيلوواط ؛
n DN - عدد أيام العمل في السنة ؛
C E - التكاليف لكل كيلوواط ساعة من الطاقة ، فرك / كيلو واط * ساعة.

صيغ تحديد حجم خط الأنابيب

مثال على الصيغ العامة لتحديد حجم الأنابيب دون مراعاة العوامل الإضافية المحتملة مثل التآكل والمواد الصلبة العالقة وما إلى ذلك:

اسم	المعادلة	قيود محتملة
تدفق السائل والغاز تحت الضغط
فقدان رأس الاحتكاك دارسي فايسباخ	د = 12 [(0.0311 ف L Q 2) / (ح و)] 0.2	س - حجم التدفق ، جالون / دقيقة ؛ د هو القطر الداخلي للأنبوب ؛ hf - فقدان رأس الاحتكاك ؛ L طول خط الأنابيب ، قدم ؛ f هو معامل الاحتكاك. V هو معدل التدفق.
معادلة التدفق الكلي للسوائل	د = 0.64 √ (Q / V)	س - حجم التدفق ، gpm
حجم خط الشفط للحد من فقدان الرأس الاحتكاكية	د = √ (0.0744 س)	س - حجم التدفق ، gpm
معادلة إجمالي تدفق الغاز	د = 0.29 √ ((Q T) / (P V))	Q - حجم التدفق ، قدم / دقيقة T - درجة الحرارة ، ك P - ضغط psi (abs) ؛ الخامس - السرعة
تدفق الجاذبية
معادلة Manning لحساب قطر الأنبوب لأقصى تدفق	د = 0.375	س - حجم التدفق ن - معامل الخشونة ؛ S - التحيز.
رقم Froude هو نسبة قوة القصور الذاتي وقوة الجاذبية	الأب = V / √ [(د / 12) ز]	ز - تسارع السقوط الحر ؛ v - سرعة التدفق ؛ L - طول الأنبوب أو قطره.
البخار والتبخر
معادلة قطر أنبوب البخار	د = 1.75 √ [(W v_g x) / V]	W - التدفق الشامل Vg - حجم محدد من البخار المشبع ؛ x - جودة البخار ؛ الخامس - السرعة.

معدل التدفق الأمثل لأنظمة الأنابيب المختلفة

يتم تحديد حجم الأنبوب الأمثل من شرط الحد الأدنى من التكاليف لضخ الوسيط عبر خط الأنابيب وتكلفة الأنابيب. ومع ذلك ، يجب أيضًا مراعاة حدود السرعة. في بعض الأحيان ، يجب أن يلبي حجم خط الأنابيب متطلبات العملية. كما هو الحال في كثير من الأحيان ، يرتبط حجم خط الأنابيب بانخفاض الضغط. في حسابات التصميم الأولية ، حيث لا يتم أخذ خسائر الضغط في الاعتبار ، يتم تحديد حجم خط أنابيب العملية بالسرعة المسموح بها.

إذا كانت هناك تغييرات في اتجاه التدفق في خط الأنابيب ، فإن هذا يؤدي إلى زيادة كبيرة في الضغوط المحلية على السطح المتعامد مع اتجاه التدفق. هذا النوع من الزيادة هو دالة لسرعة السائل ، وكثافته ، وضغطه الأولي. نظرًا لأن السرعة تتناسب عكسًا مع القطر ، تتطلب السوائل عالية السرعة اهتمامًا خاصًا عند تغيير حجم خطوط الأنابيب وتكوينها. حجم الأنبوب الأمثل ، على سبيل المثال لحمض الكبريتيك ، يحد من سرعة الوسيط إلى قيمة تمنع تآكل الجدار في ثنيات الأنابيب ، وبالتالي يمنع تلف هيكل الأنبوب.

تدفق السوائل بالجاذبية

إن حساب حجم خط الأنابيب في حالة تدفق الجاذبية أمر معقد للغاية. يمكن أن تكون طبيعة الحركة بهذا الشكل من التدفق في الأنبوب أحادية الطور (أنبوب كامل) ومرحلتين (تعبئة جزئية). يتكون التدفق ثنائي الطور عند وجود كل من السائل والغاز في الأنبوب.

اعتمادًا على نسبة السائل والغاز ، بالإضافة إلى سرعاتهما ، يمكن أن يختلف نظام التدفق ثنائي الطور من فقاعي إلى مشتت.

تدفق الفقاعات (أفقي)	التدفق المقذوف (أفقي)	تدفق الموجة	تدفق مشتت

يتم توفير القوة الدافعة للسائل عند التحرك عن طريق الجاذبية من خلال الاختلاف في ارتفاعات نقطتي البداية والنهاية ، والشرط الأساسي هو موقع نقطة البداية فوق نقطة النهاية. بمعنى آخر ، يحدد فرق الارتفاع الفرق في الطاقة الكامنة للسائل في هذه المواضع. تؤخذ هذه المعلمة أيضًا في الاعتبار عند اختيار خط أنابيب. بالإضافة إلى ذلك ، يتأثر حجم القوة الدافعة بالضغوط في نقاط البداية والنهاية. تستلزم الزيادة في انخفاض الضغط زيادة في معدل تدفق السوائل ، مما يسمح بدوره باختيار خط أنابيب بقطر أصغر ، والعكس صحيح.

في حالة توصيل نقطة النهاية بنظام مضغوط ، مثل عمود التقطير ، يجب طرح الضغط المكافئ من فرق الارتفاع الحالي لتقدير الضغط التفاضلي الفعال الفعلي المتولد. أيضًا ، إذا كانت نقطة البداية لخط الأنابيب ستكون تحت التفريغ ، فيجب أيضًا مراعاة تأثيرها على الضغط التفاضلي الكلي عند اختيار خط الأنابيب. يتم الاختيار النهائي للأنابيب باستخدام الضغط التفاضلي ، مع مراعاة جميع العوامل المذكورة أعلاه ، ولا يعتمد فقط على اختلاف ارتفاعات نقطتي البداية والنهاية.

تدفق السائل الساخن

في مصانع المعالجة ، عادة ما يتم مواجهة مشاكل مختلفة عند العمل مع الوسائط الساخنة أو الغليان. السبب الرئيسي هو تبخر جزء من تدفق السائل الساخن ، أي تحول السائل إلى بخار داخل خط الأنابيب أو المعدات. مثال نموذجي هو ظاهرة التجويف لمضخة طرد مركزي ، مصحوبة بنقطة غليان سائل ، متبوعًا بتكوين فقاعات بخار (تجويف بخاري) أو إطلاق غازات مذابة في فقاعات (تجويف غازي).

يُفضل استخدام الأنابيب الأكبر حجمًا نظرًا لانخفاض معدل التدفق مقارنة بالأنابيب ذات القطر الأصغر عند التدفق الثابت ، مما يؤدي إلى ارتفاع NPSH عند خط شفط المضخة. يمكن أن تتسبب نقاط التغيير المفاجئ في اتجاه التدفق أو تقليل حجم خط الأنابيب أيضًا في حدوث تجويف بسبب فقدان الضغط. يخلق خليط الغاز والبخار الناتج عقبة أمام مرور التدفق ويمكن أن يتسبب في تلف خط الأنابيب ، مما يجعل ظاهرة التجويف غير مرغوب فيها للغاية أثناء تشغيل خط الأنابيب.

تجاوز خط الأنابيب للمعدات / الأدوات

المعدات والأجهزة ، خاصة تلك التي يمكن أن تخلق انخفاضًا كبيرًا في الضغط ، أي المبادلات الحرارية ، وصمامات التحكم ، وما إلى ذلك ، مجهزة بخطوط أنابيب جانبية (لتتمكن من عدم مقاطعة العملية حتى أثناء أعمال الصيانة). عادةً ما تحتوي خطوط الأنابيب هذه على صمامي إغلاق مثبتين بالتوازي مع التركيب وصمام التحكم في التدفق بالتوازي مع هذا التثبيت.

أثناء التشغيل العادي ، يتعرض تدفق السوائل الذي يمر عبر المكونات الرئيسية للجهاز إلى انخفاض إضافي في الضغط. وفقًا لهذا ، يتم حساب ضغط التفريغ الناتج عن المعدات المتصلة ، مثل مضخة الطرد المركزي. يتم اختيار المضخة بناءً على انخفاض الضغط الكلي عبر التركيب. أثناء الحركة عبر خط الأنابيب الالتفافي ، يكون هذا الانخفاض الإضافي في الضغط غائبًا ، بينما تضخ مضخة التشغيل التدفق بنفس القوة ، وفقًا لخصائص التشغيل الخاصة بها. لتجنب الاختلافات في خصائص التدفق بين الماكينة والممر الجانبي ، يوصى باستخدام ممر جانبي أصغر مع صمام تحكم لإنشاء ضغط مكافئ للتركيب الرئيسي.

خط أخذ العينات

عادة ما يتم أخذ عينات من كمية صغيرة من السائل لتحليلها لتحديد تركيبها. يمكن إجراء أخذ العينات في أي مرحلة من مراحل العملية لتحديد تركيبة المادة الخام ، أو المنتج الوسيط ، أو المنتج النهائي ، أو ببساطة مادة منقولة مثل مياه الصرف ، وسائل نقل الحرارة ، إلخ. عادة ما يعتمد حجم مقطع خط الأنابيب الذي يتم أخذ العينات عليه على نوع السائل الذي يتم تحليله وموقع نقطة أخذ العينات.

على سبيل المثال ، بالنسبة للغازات تحت ضغط مرتفع ، تكون الأنابيب الصغيرة ذات الصمامات كافية لأخذ العدد المطلوب من العينات. ستؤدي زيادة قطر خط أخذ العينات إلى تقليل نسبة الوسائط التي تم أخذ عينات منها للتحليل ، ولكن يصبح التحكم في أخذ العينات أكثر صعوبة. في الوقت نفسه ، لا يكون خط أخذ العينات الصغير مناسبًا تمامًا لتحليل المعلقات المختلفة التي يمكن أن تسد فيها الجسيمات الصلبة مسار التدفق. وبالتالي ، فإن حجم خط أخذ العينات لتحليل المعلقات يعتمد بشكل كبير على حجم الجسيمات الصلبة وخصائص الوسيط. تنطبق استنتاجات مماثلة على السوائل اللزجة.

يعتبر تحجيم خط أخذ العينات عادةً:

• خصائص السائل المخصص للاختيار ؛
• فقدان بيئة العمل أثناء الاختيار ؛
• متطلبات السلامة أثناء الاختيار ؛
• سهولة التشغيل؛
• موقع نقطة الاختيار.

تداول المبرد

بالنسبة لخطوط الأنابيب ذات المبرد المتداول ، يفضل استخدام السرعات العالية. ويرجع ذلك أساسًا إلى حقيقة أن سائل التبريد في برج التبريد يتعرض لأشعة الشمس ، مما يخلق ظروفًا لتكوين طبقة تحتوي على الطحالب. يدخل جزء من هذا الحجم الذي يحتوي على الطحالب إلى المبرد المتداول. عند معدلات التدفق المنخفضة ، تبدأ الطحالب في النمو في خط الأنابيب وبعد فترة تخلق صعوبات في تداول المبرد أو مروره إلى المبادل الحراري. في هذه الحالة ، يوصى بمعدل دوران مرتفع لتجنب تكون انسداد الطحالب في خط الأنابيب. عادةً ما يتم استخدام المبرد عالي الدوران في الصناعة الكيميائية ، والتي تتطلب خطوط أنابيب كبيرة وأطوالًا لتوفير الطاقة لمبادلات حرارية مختلفة.

تجاوز الخزان

تم تجهيز الخزانات بأنابيب الفائض للأسباب التالية:

• تجنب فقد السوائل (يدخل السائل الزائد إلى خزان آخر ، بدلاً من التدفق من الخزان الأصلي) ؛
• منع تسرب السوائل غير المرغوب فيها خارج الخزان ؛
• الحفاظ على مستوى السائل في الخزانات.

في جميع الحالات المذكورة أعلاه ، تم تصميم أنابيب الفائض للحصول على أقصى تدفق مسموح به للسائل الداخل إلى الخزان ، بغض النظر عن معدل تدفق السائل الخارج. تشبه مبادئ الأنابيب الأخرى أنابيب الجاذبية ، أي وفقًا للارتفاع الرأسي المتاح بين نقطتي البداية والنهاية لأنابيب الفائض.

أعلى نقطة لأنبوب الفائض ، والتي هي أيضًا نقطة البداية ، هي عند التوصيل بالخزان (أنبوب فائض الخزان) بالقرب من القمة ، ويمكن أن تكون أدنى نقطة نهاية بالقرب من مجرى الصرف بالقرب من الأرض. ومع ذلك ، يمكن أن ينتهي خط الفائض أيضًا عند ارتفاع أعلى. في هذه الحالة ، سيكون رأس التفاضل المتاح أقل.

تدفق الحمأة

في حالة التعدين ، عادة ما يتم استخراج الخام في مناطق يصعب الوصول إليها. في مثل هذه الأماكن ، كقاعدة عامة ، لا يوجد خط سكة حديد أو خط طرق. في مثل هذه الحالات ، يعتبر النقل الهيدروليكي للوسائط التي تحتوي على جزيئات صلبة هو الأنسب ، بما في ذلك في حالة موقع مصانع التعدين على مسافة كافية. تستخدم خطوط أنابيب الطين في مختلف المجالات الصناعية لنقل المواد الصلبة المكسرة مع السوائل. أثبتت خطوط الأنابيب هذه أنها الأكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بالطرق الأخرى لنقل الوسائط الصلبة بكميات كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، تشمل مزاياها السلامة الكافية بسبب عدم وجود عدة أنواع من وسائل النقل والود البيئي.

يتم تخزين معلقات ومخاليط المواد الصلبة العالقة في السوائل في حالة خلط دوري للحفاظ على التوحيد. خلاف ذلك ، تحدث عملية فصل ، حيث تطفو الجسيمات المعلقة ، اعتمادًا على خصائصها الفيزيائية ، على سطح السائل أو تستقر في القاع. يتم توفير الإثارة من خلال معدات مثل الخزان المقلوب ، بينما في خطوط الأنابيب ، يتم تحقيق ذلك من خلال الحفاظ على ظروف التدفق المضطربة.

إن تقليل معدل التدفق عند نقل الجسيمات العالقة في سائل غير مرغوب فيه ، حيث قد تبدأ عملية فصل الطور في التدفق. يمكن أن يؤدي ذلك إلى انسداد خط الأنابيب وتغير في تركيز المواد الصلبة المنقولة في التيار. يتم تعزيز الخلط المكثف في حجم التدفق من خلال نظام التدفق المضطرب.

من ناحية أخرى ، غالبًا ما يؤدي الانخفاض المفرط في حجم خط الأنابيب أيضًا إلى الانسداد. لذلك ، يعد اختيار حجم خط الأنابيب خطوة مهمة ومسؤولة تتطلب تحليلًا وحسابات أولية. يجب النظر إلى كل حالة على حدة لأن الملاط المختلفة تتصرف بشكل مختلف عند سرعات مائع مختلفة.

إصلاح خطوط الأنابيب

أثناء تشغيل خط الأنابيب ، قد تحدث أنواع مختلفة من التسربات ، مما يتطلب التخلص الفوري من أجل الحفاظ على أداء النظام. يمكن إصلاح خط الأنابيب الرئيسي بعدة طرق. يمكن أن يكون هذا بقدر استبدال جزء أنبوب كامل أو جزء صغير به تسرب ، أو تصحيح أنبوب موجود. ولكن قبل اختيار أي طريقة إصلاح ، من الضروري إجراء دراسة شاملة لسبب التسرب. في بعض الحالات ، قد يكون من الضروري ليس فقط الإصلاح ، ولكن تغيير مسار الأنبوب لمنع إعادة تلفه.

تتمثل المرحلة الأولى من أعمال الإصلاح في تحديد موقع قسم الأنابيب الذي يتطلب التدخل. علاوة على ذلك ، اعتمادًا على نوع خط الأنابيب ، يتم تحديد قائمة بالمعدات والتدابير اللازمة لإزالة التسرب ، ويتم جمع المستندات والتصاريح اللازمة إذا كان قسم الأنابيب المراد إصلاحه يقع في أراضي مالك آخر. نظرًا لأن معظم الأنابيب تقع تحت الأرض ، فقد يكون من الضروري استخراج جزء من الأنبوب. بعد ذلك ، يتم فحص طلاء خط الأنابيب للحالة العامة ، وبعد ذلك يتم إزالة جزء من الطلاء لأعمال الإصلاح مباشرة مع الأنبوب. بعد الإصلاح ، يمكن إجراء العديد من أنشطة التحقق: الاختبار بالموجات فوق الصوتية ، واكتشاف عيوب اللون ، واكتشاف عيوب الجسيمات المغناطيسية ، إلخ.

بينما تتطلب بعض الإصلاحات إغلاق خط الأنابيب تمامًا ، غالبًا ما يكون الإغلاق المؤقت فقط كافيًا لعزل المنطقة التي تم إصلاحها أو تحضير ممر جانبي. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، يتم تنفيذ أعمال الإصلاح مع الإغلاق الكامل لخط الأنابيب. يمكن إجراء عزل جزء من خط الأنابيب باستخدام المقابس أو صمامات الإغلاق. بعد ذلك ، قم بتثبيت المعدات اللازمة وإجراء إصلاحات مباشرة. تتم أعمال الإصلاح في المنطقة المتضررة ، محررة من الوسط وبدون ضغط. في نهاية الإصلاح ، يتم فتح المقابس واستعادة سلامة خط الأنابيب.

في هذا القسم ، سنطبق قانون الحفاظ على الطاقة على حركة السائل أو الغاز عبر الأنابيب. غالبًا ما توجد حركة السوائل عبر الأنابيب في التكنولوجيا والحياة اليومية. توفر أنابيب المياه المياه في المدينة للمنازل ، إلى أماكن استهلاكها. في الآلات ، توفر الأنابيب الزيت للتشحيم ، والوقود للمحركات ، وما إلى ذلك. غالبًا ما توجد حركة السوائل عبر الأنابيب في الطبيعة. يكفي القول بأن الدورة الدموية للحيوان والبشر هي تدفق الدم عبر الأنابيب - الأوعية الدموية. إلى حد ما ، يعتبر تدفق المياه في الأنهار نوعًا من تدفق السوائل عبر الأنابيب. قاع النهر هو نوع من الأنابيب لتدفق المياه.

كما تعلم ، فإن سائلًا ثابتًا في وعاء ، وفقًا لقانون باسكال ، ينقل الضغط الخارجي في جميع الاتجاهات وإلى جميع نقاط الحجم دون تغيير. ومع ذلك ، عندما يتدفق مائع بدون احتكاك عبر أنبوب تختلف منطقة المقطع العرضي به في أجزاء مختلفة ، فإن الضغط لا يكون هو نفسه على طول الأنبوب. دعونا نكتشف سبب اعتماد الضغط في سائل متحرك على منطقة المقطع العرضي للأنبوب. لكن أولاً ، دعنا نتعرف على ميزة واحدة مهمة لأي تدفق للسوائل.

لنفترض أن السائل يتدفق عبر أنبوب أفقي ، حيث يختلف قسمه في أماكن مختلفة ، على سبيل المثال ، من خلال أنبوب ، يظهر جزء منه في الشكل 207.

إذا رسمنا عقليًا عدة أقسام على طول الأنبوب ، حيث تكون مناطقها متساوية على التوالي ، وقمنا بقياس كمية السائل المتدفق عبر كل منها خلال فترة زمنية معينة ، فسنجد أن نفس الكمية من السائل تتدفق عبر كل قسم. هذا يعني أن كل السائل الذي يمر عبر القسم الأول في نفس الوقت يمر عبر القسم الثالث في نفس الوقت ، على الرغم من أنه أصغر بكثير من الأول. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فعلى سبيل المثال ، مر سائل أقل عبر المقطع العرضي بمساحة بمرور الوقت عن مروره عبر المقطع العرضي بمنطقة ما ، فسيتعين على السائل الزائد أن يتراكم في مكان ما. لكن السائل يملأ الأنبوب بأكمله ، ولا يوجد مكان يتراكم فيه.

كيف يمكن لسائل يتدفق عبر مقطع عريض أن يكون لديه الوقت "للضغط" خلال جزء ضيق في نفس الوقت؟ من الواضح ، لهذا ، عند المرور عبر أجزاء ضيقة من الأنبوب ، يجب أن تكون سرعة الحركة أكبر ، وبقدر ما تكون مساحة المقطع العرضي أصغر.

في الواقع ، دعونا نفكر في قسم معين من عمود سائل متحرك ، يتزامن في اللحظة الأولى مع أحد أقسام الأنبوب (الشكل 208). خلال الوقت ، ستتحرك هذه المنطقة مسافة مساوية لسرعة تدفق السوائل. الحجم V للسائل المتدفق عبر قسم الأنبوب يساوي ناتج مساحة هذا القسم والطول

في وحدة زمنية ، يتدفق حجم السائل -

حجم السائل المتدفق لكل وحدة زمنية عبر قسم الأنبوب يساوي ناتج مساحة المقطع العرضي للأنبوب وسرعة التدفق.

كما رأينا للتو ، يجب أن يكون هذا الحجم هو نفسه في أقسام مختلفة من الأنبوب. لذلك ، كلما كان المقطع العرضي للأنبوب أصغر ، زادت سرعة الحركة.

مقدار السائل الذي يمر عبر قسم واحد من الأنبوب في وقت معين ، يجب أن تمر نفس الكمية لمثل هذا

في نفس الوقت من خلال أي قسم آخر.

علاوة على ذلك ، نفترض أن كتلة معينة من السائل لها دائمًا نفس الحجم ، ولا يمكنها ضغطها وتقليل حجمها (يُقال إن السائل غير قابل للضغط). من المعروف ، على سبيل المثال ، أنه في الأماكن الضيقة من النهر تكون سرعة تدفق المياه أكبر منها في الأماكن الواسعة. إذا قمنا بتعيين سرعة تدفق السوائل في أقسام حسب المناطق ، فيمكننا كتابة:

من هذا يمكن ملاحظة أنه عندما يمر السائل من قسم الأنبوب بمساحة مقطع عرضي أكبر إلى قسم به مساحة مقطع عرضي أصغر ، تزداد سرعة التدفق ، أي أن السائل يتحرك مع التسارع. وهذا ، وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، يعني أن القوة تؤثر على السائل. ما هذه القوة؟

يمكن أن تكون هذه القوة هي الفرق فقط بين قوى الضغط في المقاطع العريضة والضيقة من الأنبوب. وبالتالي ، في قسم عريض من الأنبوب ، يجب أن يكون ضغط السائل أكبر منه في قسم ضيق من الأنبوب.

نفس الشيء يتبع من قانون الحفاظ على الطاقة. في الواقع ، إذا زادت سرعة السائل في الأماكن الضيقة من الأنبوب ، فإن طاقته الحركية تزداد أيضًا. وبما أننا افترضنا أن السائل يتدفق بدون احتكاك ، فإن هذه الزيادة في الطاقة الحركية يجب تعويضها بانخفاض في الطاقة الكامنة ، لأن الطاقة الكلية يجب أن تظل ثابتة. ما هي الطاقة الكامنة هنا؟ إذا كان الأنبوب أفقيًا ، فإن الطاقة الكامنة للتفاعل مع الأرض في جميع أجزاء الأنبوب هي نفسها ولا يمكن أن تتغير. هذا يعني أن الطاقة الكامنة للتفاعل المرن فقط هي المتبقية. قوة الضغط التي تسبب تدفق السائل عبر الأنبوب هي القوة المرنة لضغط السائل. عندما نقول أن السائل غير قابل للضغط ، فإننا نعني فقط أنه لا يمكن ضغطه بدرجة كبيرة بحيث يتغير حجمه بشكل ملحوظ ، ولكن يحدث ضغط صغير جدًا ، مما يتسبب في ظهور قوى مرنة ، لا محالة. هذه القوى تخلق ضغط السوائل. هذا هو ضغط السائل ويقل في الأجزاء الضيقة من الأنبوب ، لتعويض الزيادة في السرعة. في الأماكن الضيقة من الأنابيب ، يجب أن يكون ضغط السوائل أقل من الضغط في الأماكن العريضة.

هذا هو القانون الذي اكتشفه الأكاديمي في بطرسبورغ دانييل برنولي:

يكون ضغط السائل المتدفق أكبر في أقسام التدفق التي تكون فيها سرعة حركته أقل ، و ،

على العكس من ذلك ، في تلك الأقسام التي تكون فيها السرعة أكبر ، يكون الضغط أقل.

قد يبدو الأمر غريبًا ، ولكن عندما "يضغط" السائل خلال المقاطع الضيقة من الأنبوب ، فإن ضغطه لا يزيد ، بل يتناقص. والخبرة تؤكد ذلك جيدا.

إذا تم تزويد الأنبوب الذي يتدفق من خلاله السائل بأنابيب مفتوحة ملحومة فيه - مقاييس الضغط (الشكل 209) ، فسيكون من الممكن مراقبة توزيع الضغط على طول الأنبوب. في الأماكن الضيقة من الأنبوب ، يكون ارتفاع عمود السائل في الأنبوب المانومتري أقل مما هو عليه في الأنبوب العريض. هذا يعني أن الضغط أقل في هذه الأماكن. كلما كان المقطع العرضي للأنبوب أصغر ، زاد معدل التدفق فيه وانخفض الضغط. من الواضح أنه من الممكن اختيار مثل هذا القسم حيث يكون الضغط مساويًا للضغط الجوي الخارجي (سيكون ارتفاع مستوى السائل في مقياس الضغط مساويًا للصفر). وإذا أخذنا مقطعًا عرضيًا أصغر ، فسيكون ضغط السائل فيه أقل من ضغط الغلاف الجوي.

يمكن استخدام تدفق السائل هذا لضخ الهواء. تعمل ما يسمى بمضخة المياه النفاثة على هذا المبدأ. يوضح الشكل 210 مخططًا لمثل هذه المضخة. يتم تمرير نفاثة من الماء عبر الأنبوب A بفتحة ضيقة في نهايته. ضغط الماء عند فتحة الأنبوب أقل من الضغط الجوي. لهذا

يتم سحب الغاز من الحجم المفرغ عبر الأنبوب B إلى نهاية الأنبوب A ويتم إزالته مع الماء.

كل ما يقال عن حركة السائل عبر الأنابيب ينطبق على حركة الغاز. إذا لم يكن معدل تدفق الغاز مرتفعًا جدًا ولم يتم ضغط الغاز بدرجة كافية لتغيير حجمه ، وإذا تم إهمال الاحتكاك بالإضافة إلى ذلك ، فإن قانون برنولي ينطبق أيضًا على تدفقات الغاز. في الأجزاء الضيقة من الأنابيب ، حيث يتحرك الغاز بشكل أسرع ، يكون ضغطه أقل من الأجزاء العريضة ، وقد يصبح أقل من الضغط الجوي. في بعض الحالات ، هذا لا يتطلب حتى أنابيب.

يمكنك القيام بتجربة بسيطة. إذا قمت بالنفخ على ورقة على طول سطحها ، كما هو موضح في الشكل 211 ، يمكنك أن ترى أن الورقة سترتفع لأعلى. هذا بسبب انخفاض الضغط في تيار الهواء فوق الورق.

تحدث نفس الظاهرة أثناء رحلة الطائرة. يتدفق تدفق الهواء القادم إلى السطح العلوي المحدب لجناح الطائرة الطائرة ، ونتيجة لذلك يحدث انخفاض في الضغط. الضغط فوق الجناح أقل من الضغط الموجود أسفل الجناح. هذا هو سبب ظهور قوة الرفع للجناح.

تمرين 62

1. السرعة المسموح بها لتدفق الزيت عبر الأنابيب هي 2 م / ثانية. ما حجم الزيت الذي يمر عبر أنبوب قطره 1 متر في ساعة واحدة؟

2. قم بقياس كمية المياه المتدفقة من الصنبور في وقت معين. حدد معدل تدفق المياه عن طريق قياس قطر الأنبوب أمام الصنبور.

3. ما هو قطر خط الأنابيب الذي يجب أن يتدفق الماء من خلاله في الساعة؟ معدل تدفق المياه المسموح به 2.5 م / ث.

غالبًا ما يحدث أن ضغط الماء عند نقاط المياه في الشقة غير كافٍ بشكل واضح. هذا يؤدي إلى الإزعاج عند استخدام تركيبات السباكة ، إلى "التجميد" أو التوقف التام للأجهزة المنزلية المتصلة بإمدادات المياه ، إلى التشغيل غير الصحيح للأجهزة الحديثة (الدش ، والجاكوزي ، والبيديه ، وما إلى ذلك) التي تتطلب ضغطًا معينًا للمياه. بطبيعة الحال ، يتطلب مثل هذا الموقف اعتماد تدابير إدارية (والتي ، للأسف ، لا تساعد دائمًا) ، أو تركيب مضخات تعزيز خاصة أو محطات ضخ.

من أجل تقديم مطالبات أو التخطيط لتركيب معدات إضافية ، من المستحسن أن تعرف مقدمًا ما هو الضغط الذي يتم الاحتفاظ به بشكل أساسي في إمدادات المياه ، أي مدى اختلافه عن الضغط المعياري. إذا كان هناك مقياس ضغط ، فقم بأخذ القراءات - لن يكون ذلك صعبًا. لكن ماذا لو لم يكن هناك مثل هذا الجهاز؟ لا يهم ، هناك طريقة تجريبية بسيطة ودقيقة ، يتم من خلالها تجميع الآلة الحاسبة لحساب ضغط الماء في نظام إمداد المياه أدناه.

وصف القياسات والحسابات - في جزء النص أسفل الآلة الحاسبة.

أدخل نتائج قياسين واضغط على الزر "حساب ضغط الماء"

الغلاف الجوي

Ho - ارتفاع عمود الهواء قبل فتح الصنبور ، مم

هو - ارتفاع عمود الهواء مع صمام مفتوح بالكامل ، مم

كيف تجري القياسات التجريبية والحسابات؟

لضغط القياس الذاتي ، ستحتاج إلى قطعة من خرطوم شفاف (أنبوب) يبلغ طوله حوالي 2 متر. القطر في هذه الحالة ليس له أهمية حاسمة - الشيء الرئيسي هو أن تكون قادرًا على وضع الخرطوم بإحكام على الخلاط أو أي أنبوب آخر مجهز بصنبور محبس.

• يتم وضع الخرطوم على الخلاط أو الأنبوب ، بإحكام حتى لا يتسرب الماء ولا الهواء. من الأفضل لفه بمشبك عادي.
• يتم إطلاق كمية صغيرة من الماء في الخرطوم ، ثم يتم فهمها رأسياً وثابتة في هذا الوضع. يجب أن يكون مستوى الماء في الحلقة السفلية بارتفاع الصنبور (الأنبوب) تقريبًا. يظهر هذا بوضوح في الرسم التوضيحي على اليسار. بعد ذلك ، قم بقياس الطول الأولي لعمود الهواء هوبالمليمترات. القيمة مكتوبة.
• بعد ذلك ، يتم إغلاق الخرطوم بإحكام من الأعلى بنوع من السدادة ، ثم يتم فتح الصمام بالكامل. الماء بضغطه سوف يضغط الهواء في الأنبوب ويرتفع إلى ارتفاع معين. الشيء الرئيسي هو عدم السماح للهواء بالتسرب من الأعلى بأي حال من الأحوال.
• بعد استقرار المستوى ، قم بإجراء قياس آخر لارتفاع عمود الهواء (في الشكل على اليمين) - هو.

هاتان القيمتان هما نقطتا البداية للدخول في الآلة الحاسبة والحصول على قيمة ضغط الماء في إمدادات المياه. سيتم إعطاء النتيجة في أجواء فنية (بار) وبأمتار من عمود الماء - أيهما أكثر ملاءمة لك.

العمل مع الآلة الحاسبة بسيط - أدخل البيانات واحصل على النتيجة. لكن في بعض الأحيان لا يكون هذا كافيًا - لا يمكن إجراء حساب دقيق لقطر الأنبوب إلا من خلال الحساب اليدوي باستخدام الصيغ والمعاملات المحددة بشكل صحيح. كيف تحسب قطر الأنبوب حسب تدفق الماء؟ كيف تحدد حجم خط الغاز؟

عند حساب قطر الأنبوب المطلوب ، غالبًا ما يستخدم المهندسون المحترفون برامج خاصة يمكنها حساب وإعطاء نتيجة دقيقة باستخدام المعلمات المعروفة. يصعب على البنّاء الهواة إجراء الحساب بمفرده لتنظيم إمدادات المياه والتدفئة وأنظمة التغويز. لذلك ، في أغلب الأحيان ، عند بناء أو إعادة بناء منزل خاص ، يتم استخدام أحجام الأنابيب الموصى بها. ولكن لا يمكن دائمًا أن تأخذ النصائح القياسية في الاعتبار جميع الفروق الدقيقة في البناء الفردي ، لذلك تحتاج إلى إجراء حساب هيدروليكي يدويًا من أجل اختيار قطر الأنبوب المناسب للتدفئة وإمدادات المياه.

حساب قطر الأنبوب لتزويد المياه والتدفئة

المعيار الرئيسي لاختيار أنبوب التسخين هو قطره. يعتمد هذا المؤشر على مدى فعالية تدفئة المنزل ، وعمر النظام ككل. مع وجود قطر صغير في الخطوط ، يمكن أن يحدث ضغط متزايد ، مما يؤدي إلى حدوث تسرب ، وزيادة الضغط على الأنابيب والمعادن ، مما يؤدي إلى مشاكل وإصلاحات لا نهاية لها. مع القطر الكبير ، سوف يميل نقل الحرارة لنظام التسخين إلى الصفر ، وسوف يتدفق الماء البارد ببساطة من الصنبور.

سعة الأنابيب

يؤثر قطر الأنبوب بشكل مباشر على معدل نقل النظام ، وهذا يعني ، في هذه الحالة ، أن كمية الماء أو المبرد الذي يمر عبر القسم لكل وحدة زمنية مهمة. كلما زاد عدد الدورات (الحركات) في النظام لفترة زمنية معينة ، زادت كفاءة التسخين. بالنسبة لأنابيب إمداد المياه ، يؤثر القطر على ضغط الماء الأولي - الحجم المناسب سيحافظ فقط على الضغط ، وسيؤدي الحجم الكبير إلى تقليله.

وفقًا للقطر ، يتم تحديد مخطط السباكة والتدفئة ، ويتم تحديد عدد المشعات وتقطيعها ، والطول الأمثل للأنابيب.

نظرًا لأن إنتاجية الأنبوب عامل أساسي عند الاختيار ، يجب أن تقرر ما يؤثر بدوره على نفاذية الماء في الخط.

الجدول 1. تعتمد سعة الأنابيب على تدفق المياه وقطرها

استهلاك	عرض النطاق
أنبوب DN	15 ملم	20 ملم	25 ملم	32 ملم	40 ملم	50 ملم	65 ملم	80 ملم	100 ملم
باسكال / م - مليبار / م	أقل من 0.15 م / ث			0.15 م / ث					0.3 م / ث
90,0 - 0,900	173	403	745	1627	2488	4716	9612	14940	30240
92,5 - 0,925	176	407	756	1652	2524	4788	9756	15156	30672
95,0 - 0,950	176	414	767	1678	2560	4860	9900	15372	31104
97,5 - 0,975	180	421	778	1699	2596	4932	10044	15552	31500
100,0 - 1,000	184	425	788	1724	2632	5004	10152	15768	31932
120,0 - 1,200	202	472	871	1897	2898	5508	11196	17352	35100
140,0 - 1,400	220	511	943	2059	3143	5976	12132	18792	38160
160,0 - 1,600	234	547	1015	2210	3373	6408	12996	20160	40680
180,0 - 1,800	252	583	1080	2354	3589	6804	13824	21420	43200
200,0 - 2,000	266	619	1151	2486	3780	7200	14580	22644	45720
220,0 - 2,200	281	652	1202	2617	3996	7560	15336	23760	47880
240,0 - 2,400	288	680	1256	2740	4176	7920	16056	24876	50400
260,0 - 2,600	306	713	1310	2855	4356	8244	16740	25920	52200
280,0 - 2,800	317	742	1364	2970	4356	8566	17338	26928	54360
300,0 - 3,000	331	767	1415	3076	4680	8892	18000	27900	56160

العوامل المؤثرة على سالكية الطريق السريع:

1. ضغط الماء أو المبرد.
2. القطر الداخلي (قسم) الأنبوب.
3. الطول الإجمالي للنظام.
4. مواد خط الأنابيب.
5. سماكة جدار الأنبوب.

في النظام القديم ، تتفاقم صلاحية الأنبوب بسبب ترسبات الجير والطمي وتأثيرات التآكل (على المنتجات المعدنية). كل هذا معًا يقلل من كمية المياه التي تمر عبر القسم بمرور الوقت ، أي أن الخطوط المستخدمة تعمل بشكل أسوأ من الخطوط الجديدة.

من الجدير بالذكر أن هذا المؤشر لا يتغير بالنسبة لأنابيب البوليمر - البلاستيك أقل بكثير من المعدن ، مما يسمح للخبث بالتراكم على الجدران. لذلك ، يظل معدل نقل الأنابيب البلاستيكية كما هو في يوم تثبيتها.

حساب قطر الأنبوب عن طريق تدفق المياه

تحديد الكمية المناسبة من الماء

لتحديد قطر الأنبوب من خلال معدل تدفق السائل المار ، ستحتاج إلى قيم الاستهلاك الحقيقي للمياه ، مع مراعاة جميع تركيبات السباكة: حوض الاستحمام ، صنبور المطبخ ، الغسالة ، المرحاض. يتم حساب كل قسم فردي من نظام إمداد المياه وفقًا للصيغة:

qc = 5 × q0 × α ، لتر / ثانية

حيث qc هي قيمة المياه التي يستهلكها كل جهاز ؛

q0 هي قيمة طبيعية يحددها SNiP. نحن نقبل الحمام - 0.25 ، لحنفية المطبخ 0.12 ، لوعاء المرحاض -0.1 ؛

أ هو معامل يأخذ في الاعتبار إمكانية التشغيل المتزامن لتركيبات السباكة في الغرفة. يعتمد على قيمة الاحتمال وعدد المستهلكين.

في أقسام الطريق السريع حيث يتم الجمع بين المياه المتدفقة للمطبخ والحمام والمرحاض والحمام وما إلى ذلك ، تتم إضافة قيمة الاحتمال إلى الصيغة. أي إمكانية التشغيل المتزامن لحنفية المطبخ وحنفية الحمام ووعاء المرحاض والأجهزة الأخرى.

يتم تحديد الاحتمال بواسطة الصيغة:

Р = qhr µ × u / q0 × 3600 × N ،

حيث N هو عدد مستهلكي المياه (الأجهزة) ؛

qhr µ هو الحد الأقصى لاستهلاك المياه بالساعة والذي يمكن تناوله وفقًا لـ SNiP. نختار الماء البارد qhr µ = 5.6 l / s ، التدفق الإجمالي 15.6 l / s ؛

u هو عدد الأشخاص الذين يستخدمون السباكة.

مثال على حساب استهلاك المياه:

يحتوي المنزل المكون من طابقين على حمام واحد ومطبخ مع غسالة وغسالة صحون ودش ومرحاض واحد. تسكن أسرة مكونة من 5 أفراد في المنزل. خوارزمية الحساب:

1. نحسب الاحتمال P = 5.6 × 5 / 0.25 × 3600 × 6 = 0.00518.
2. ثم سيكون تدفق المياه للحمام qc = 5 × 0.25 × 0.00518 = 0.006475 لتر / ثانية.
3. للمطبخ qc = 5 × 0.12 × 0.00518 = 0.0031 لتر / ثانية.
4. بالنسبة للمرحاض ، qc = 5 × 0.1 × 0.00518 = 0.00259 لتر / ثانية.

نحسب قطر الأنبوب

هناك اعتماد مباشر للقطر على حجم السائل المتدفق ، والذي يتم التعبير عنه بالصيغة:

حيث Q هو استهلاك المياه ، م 3 / ث ؛

د - قطر خط الأنابيب ، م ؛

ث هي سرعة التدفق ، م / ث.

من خلال تحويل الصيغة ، يمكننا تحديد قيمة قطر خط الأنابيب ، والتي تتوافق مع حجم المياه المستهلكة:

يوليا بيتريشينكو ، خبيرة

د = √ (4Q / πw) ، م

يمكن أخذ معدل تدفق الماء من الجدول 2. هناك طريقة أكثر تعقيدًا لحساب معدل التدفق - مع الأخذ في الاعتبار الخسائر ومعامل الاحتكاك الهيدروليكي. هذا حساب ضخم إلى حد ما ، لكنه في النهاية يسمح لك بالحصول على القيمة الدقيقة ، على عكس الطريقة الجدولية.

الجدول 2. معدل تدفق السوائل في خط الأنابيب حسب خصائصه

وسط ضخ		السرعة المثلى في خط الأنابيب ، م / ث
السوائل	حركة الجاذبية:
	السوائل اللزجة	0,1-0,5
	سوائل منخفضة اللزوجة	0,5-1
	يضخ:
	خط أنابيب الشفط	0,8-2
	خط أنابيب التفريغ	1,5-3
غازات	الجر الطبيعي	2-4
	ضغط منخفض (مراوح)	4-15
	ضغط عالي (ضاغط)	15-25
الأزواج	محموما	30-50
	أبخرة مشبعة عند الضغط
	أكثر من 105 باسكال	15-25
	(1-0.5) * 105 باسكال	20-40
	(0.5-0.2) * 105 باسكال	40-60
	(0.2-0.05) * 105 باسكال	60-75

مثال: احسب قطر الأنبوب للحمام والمطبخ والمرحاض ، بناءً على معدلات تدفق المياه التي تم الحصول عليها. نختار من الجدول 2 قيمة معدل تدفق المياه في ضغط الماء - 3 م / ث.

الأعمال التجارية والمباني السكنية تستهلك كميات كبيرة من المياه. لا تصبح هذه المؤشرات الرقمية مجرد دليل على قيمة محددة تشير إلى الاستهلاك.

بالإضافة إلى ذلك ، فهي تساعد في تحديد قطر تشكيلة الأنابيب. يعتقد الكثير من الناس أنه من المستحيل حساب تدفق المياه حسب قطر الأنبوب وضغطه ، لأن هذه المفاهيم غير مرتبطة تمامًا.

لكن الممارسة أثبتت أن الأمر ليس كذلك. تعتمد سعة شبكة إمدادات المياه على العديد من المؤشرات ، وأولها في هذه القائمة هو قطر نطاق الأنابيب والضغط في الخط.

يوصى بإجراء جميع الحسابات في مرحلة التصميم لبناء خطوط الأنابيب ، لأن البيانات التي تم الحصول عليها تحدد المعلمات الرئيسية ليس فقط لخطوط الأنابيب المحلية ، ولكن أيضًا الصناعية. سيتم مناقشة كل هذا بشكل أكبر.

حاسبة المياه على الإنترنت

انتباه! 1kgf / cm2 = 1 جو ؛ 10 م من عمود الماء = 1 كجم ق / سم 2 = 1 ضغط جوي ؛ 5 أمتار من عمود الماء = 0.5 كجم / سم 2 و = 0.5 ضغط جوي ، إلخ. يتم إدخال الأرقام الكسرية من خلال نقطة (على سبيل المثال: 3.5 وليس 3.5)

أدخل المعلمات للحساب:

القطر الداخلي للأنبوب دى ، مم

طول خط الأنابيب L ، م

درجة حرارة الماء ر ، درجات

الضغط (الضغط) N ، kgf / cm2 عند المخرج

نوع السباكة

مادة الأنابيب وحالتها

1. إطفائي 2. حريق صناعي 3. إنتاج. أو قسم الإطفاء. 4- الأسرة أو المزارع. الشرب

01. الفولاذ غير الملحوم 02. الصلب الملحوم 03. الصلب المجلفن 04. الحديد الزهر الاسفلتي 05. الحديد الزهر غير المطلي 06. الأسمنت الأسبستي 07. الزجاج 08. الأنابيب المسحوبة من الرصاص والنحاس الأصفر والنحاس 09. الخرسانة والخرسانة المسلحة 10. البلاستيك ، بولي ايثيلين ، فينيل بلاستيك 11. سيراميك

ما هي العوامل التي تؤثر على نفاذية السائل عبر خط الأنابيب

تشكل المعايير التي تؤثر على المؤشر الموصوف قائمة كبيرة. هنا بعض منهم

1. القطر الداخلي لخط الأنابيب.
2. معدل التدفق الذي يعتمد على الضغط في الخط.
3. المواد المأخوذة لإنتاج تشكيلة الأنابيب.

يتم تحديد تدفق المياه عند مخرج التيار الرئيسي بواسطة قطر الأنبوب ، لأن هذه الخاصية ، مع غيرها ، تؤثر على إنتاجية النظام. أيضًا ، عند حساب كمية السوائل المستهلكة ، لا يمكن خصم سماكة الجدار ، ويتم تحديدها بناءً على الضغط الداخلي المقدر.

بل يمكن القول إن تعريف "هندسة الأنابيب" لا يتأثر بطول الشبكة وحده. ويلعب المقطع العرضي والضغط وعوامل أخرى دورًا مهمًا للغاية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن بعض معلمات النظام لها تأثير غير مباشر وليس تأثيرًا مباشرًا على معدل التدفق. يتضمن ذلك اللزوجة ودرجة حرارة الوسط الذي يتم ضخه.

تلخيصًا بسيطًا ، يمكننا القول أن تحديد الإنتاجية يسمح لك بتحديد النوع الأمثل من المواد بدقة لبناء نظام واختيار التكنولوجيا المستخدمة لتجميعه. وبخلاف ذلك ، لن تعمل الشبكة بكفاءة وستتطلب إصلاحات طارئة متكررة.

حساب استهلاك المياه قطر الدائرةأنبوب دائري يعتمد عليه مقاس. وبالتالي ، فإنه خلال قسم أكبر ، ولفترة زمنية معينة ، سيتم تنفيذ حركة كمية أكبر من السائل. ولكن عند إجراء الحساب ومراعاة القطر ، لا يمكن استبعاد الضغط.

إذا أخذنا في الاعتبار هذه العملية الحسابية باستخدام مثال محدد ، فسنجد أن كمية السائل التي تمر عبر ثقب 1 سم من خلال ثقب 1 سم أقل من مرورها عبر خط أنابيب يصل ارتفاعه إلى بضع عشرات من الأمتار. هذا أمر طبيعي ، لأن أعلى مستوى لاستهلاك المياه في المنطقة سيصل إلى أقصى أداء عند أعلى ضغط في الشبكة وبأعلى حجم لحجمها.

شاهد الفيديو

حسابات القسم وفقًا لـ SNIP 2.04.01-85

بادئ ذي بدء ، عليك أن تفهم أن حساب قطر المجرى هو عملية هندسية معقدة. هذا سوف يتطلب معرفة متخصصة. ولكن ، عند إجراء البناء المحلي للقناة ، غالبًا ما يتم إجراء الحساب الهيدروليكي للقسم بشكل مستقل.

يمكن إجراء هذا النوع من حساب التصميم لسرعة التدفق للقناة بطريقتين. الأول هو جدول البيانات. ولكن ، بالإشارة إلى الجداول ، لا تحتاج فقط إلى معرفة العدد الدقيق للصنابير ، ولكن أيضًا حاويات تجميع المياه (الحمامات والأحواض) وأشياء أخرى.

فقط إذا كانت لديك هذه المعلومات حول نظام المجاري ، يمكنك استخدام الجداول التي يوفرها SNIP 2.04.01-85. وفقًا لهم ، يتم تحديد حجم الماء حسب محيط الأنبوب. هنا جدول واحد من هذا القبيل:

الحجم الخارجي للأنابيب (مم)

الكمية التقريبية للمياه التي يتم استقبالها باللترات في الدقيقة

كمية الماء التقريبية محسوبة بالمتر المكعب في الساعة

إذا ركزت على معايير SNIP ، فيمكنك رؤية ما يلي فيها - لا يتجاوز الحجم اليومي للمياه التي يستهلكها شخص واحد 60 لترًا. بشرط أن المنزل غير مجهز بمياه جارية ، وفي حالة السكن المريح ، يرتفع هذا الحجم إلى 200 لتر.

بالتأكيد ، تعتبر بيانات الحجم التي تُظهر الاستهلاك مثيرة للاهتمام كمعلومات ، لكن أخصائي خطوط الأنابيب سيحتاج إلى تحديد بيانات مختلفة تمامًا - هذا هو الحجم (بالملليمتر) والضغط الداخلي في الخط. هذا غير موجود دائمًا في الجدول. وتساعد الصيغ في معرفة هذه المعلومات بشكل أكثر دقة.

شاهد الفيديو

من الواضح بالفعل أن أبعاد قسم النظام تؤثر على الحساب الهيدروليكي للاستهلاك. بالنسبة للحسابات المنزلية ، يتم استخدام معادلة تدفق المياه ، والتي تساعد في الحصول على نتيجة ، مع وجود بيانات حول ضغط المنتج الأنبوبي وقطره. ها هي الصيغة:

صيغة الحساب: q = π × d² / 4 × V

في الصيغة: q يوضح تدفق الماء. يقاس باللتر. d هو حجم قسم الأنبوب ، ويظهر بالسنتيمتر. و V في الصيغة هو تحديد سرعة التدفق ، ويظهر بالأمتار في الثانية.

إذا تم تغذية شبكة إمداد المياه من برج مياه ، دون التأثير الإضافي لمضخة الضغط ، فإن سرعة التدفق تكون حوالي 0.7 - 1.9 م / ث. إذا تم توصيل أي جهاز ضخ ، فستجد في جواز السفر معلومات حول معامل الضغط الناتج وسرعة تدفق المياه.

هذه الصيغة ليست الوحيدة. هناك أكثر من ذلك بكثير. يمكن العثور عليها بسهولة على الإنترنت.

بالإضافة إلى الصيغة المقدمة ، تجدر الإشارة إلى أن الجدران الداخلية للمنتجات الأنبوبية ذات أهمية كبيرة لوظيفة النظام. لذلك ، على سبيل المثال ، المنتجات البلاستيكية لها سطح أملس من نظائرها الفولاذية.

لهذه الأسباب ، يكون معامل السحب للبلاستيك أقل بكثير. بالإضافة إلى ذلك ، لا تتأثر هذه المواد بالتكوينات المسببة للتآكل ، والتي لها أيضًا تأثير إيجابي على إنتاجية شبكة إمدادات المياه.

تحديد فقدان الرأس

يتم حساب مرور الماء ليس فقط من خلال قطر الأنبوب ، بل يتم حسابه عن طريق انخفاض الضغط. يمكن حساب الخسائر باستخدام صيغ خاصة. ما هي الصيغ التي يجب استخدامها ، سيقرر الجميع بأنفسهم. لحساب القيم المطلوبة ، يمكنك استخدام خيارات متنوعة. لا يوجد حل عالمي واحد لهذه القضية.

لكن أولاً وقبل كل شيء ، يجب أن نتذكر أن التخليص الداخلي لمرور هيكل بلاستيكي ومعدني - بلاستيكي لن يتغير بعد عشرين عامًا من الخدمة. وسيصبح الخلوص الداخلي لمرور الهيكل المعدني أصغر بمرور الوقت.

وسيترتب على ذلك فقدان بعض المعايير. وفقًا لذلك ، ستكون سرعة الماء في الأنبوب في مثل هذه الهياكل مختلفة ، لأنه في بعض الحالات سيختلف قطر الشبكة الجديدة والقديمة بشكل ملحوظ. سيكون مقدار المقاومة في الخط مختلفًا أيضًا.

أيضًا ، قبل حساب المعلمات اللازمة لمرور السائل ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الخسارة في معدل تدفق نظام إمداد المياه مرتبطة بعدد المنعطفات والتجهيزات وتحولات الحجم مع وجود الإغلاق الصمامات وقوة الاحتكاك. علاوة على ذلك ، كل هذا عند حساب معدل التدفق يجب أن يتم بعد إعداد وقياسات دقيقة.

ليس من السهل حساب استهلاك المياه بالطرق البسيطة. ولكن ، في أدنى صعوبة ، يمكنك دائمًا طلب المساعدة من المتخصصين. ثم يمكنك الاعتماد على حقيقة أن إمدادات المياه المثبتة أو شبكة التدفئة ستعمل بأقصى قدر من الكفاءة.

شاهد الفيديو
إدخالات