حساب هيدروليكي مستقل لخط الأنابيب. كيفية حساب الضغط في الأنبوب

الحساب الهيدروليكيعند تطوير مشروع خط الأنابيب ، فإنه يهدف إلى تحديد قطر الأنبوب وانخفاض ضغط تدفق الناقل. هذا النوعيتم الحساب مع مراعاة خصائص المواد الهيكلية المستخدمة في تصنيع الطريق السريع ، ونوع وعدد العناصر التي يتكون منها نظام خطوط الأنابيب (المقاطع المستقيمة ، والوصلات ، والانتقالات ، والانحناءات ، وما إلى ذلك) ، والأداء ، المادية و الخواص الكيميائيةبيئة العمل.

أظهرت سنوات عديدة من الخبرة العملية في تشغيل أنظمة خطوط الأنابيب أن الأنابيب ذات قسم مستدير، لها مزايا معينة على خطوط الأنابيب التي لها مقطع عرضي لأي شكل هندسي آخر:

• الحد الأدنى لنسبة المحيط إلى منطقة المقطع العرضي ، أي مع قدرة متساوية ، لضمان استهلاك الناقل ، وتكلفة العزل و مواد واقيةفي صناعة الأنابيب ذات المقطع العرضي على شكل دائرة ، سيكون الحد الأدنى ؛
• يعتبر المقطع العرضي المستدير أكثر فائدة لتحريك وسيط سائل أو غازي من وجهة نظر الديناميكا المائية ؛ يتم تحقيق الحد الأدنى من الاحتكاك للناقل ضد جدران الأنبوب ؛
• شكل القسم على شكل دائرة مقاوم بقدر الإمكان لتأثيرات الضغوط الخارجية والداخلية ؛
• عملية تصنيع الأنابيب شكل دائريبسيطة نسبيًا وبأسعار معقولة.

يتم اختيار الأنابيب حسب القطر والمواد على أساس متطلبات التصميم المحددة لنوع معين العملية التكنولوجية. حاليًا ، عناصر خطوط الأنابيب موحدة وموحدة في القطر. المعلمة المحددة عند اختيار قطر الأنبوب هي المسموح بها ضغط التشغيلحيث سيتم تشغيل خط الأنابيب هذا.

المعلمات الرئيسية التي تميز خط الأنابيب هي:

• القطر المشروط (الاسمي) - D N ؛
• الضغط الاسمي - P N ؛
• ضغط التشغيل (الزائد) المسموح به ؛
• مواد خطوط الأنابيب ، التمدد الخطي ، التمدد الخطي الحراري ؛
• الخصائص الفيزيائية والكيميائية لبيئة العمل ؛
• معدات نظام خطوط الأنابيب(الفروع ، الوصلات ، عناصر تعويض التوسعة ، إلخ) ؛
• مواد عزل خطوط الأنابيب.

القطر الاسمي (الممر) لخط الأنابيب (D N)- هذه قيمة بدون أبعاد مشروطة تميز إنتاجية الأنبوب ، والتي تساوي تقريبًا قطرها الداخلي. تؤخذ هذه المعلمة في الاعتبار عند تركيب منتجات خطوط الأنابيب ذات الصلة (الأنابيب ، والانحناءات ، والتجهيزات ، وما إلى ذلك).

يمكن أن يكون للقطر الشرطي قيم من 3 إلى 4000 ويشار إليه: DN 80.

يتوافق المقطع الشرطي ، من خلال التعريف العددي ، تقريبًا مع القطر الفعلي لأقسام معينة من خط الأنابيب. عدديا ، يتم اختياره بهذه الطريقة الإنتاجيةيزداد الأنبوب بنسبة 60-100٪ عند الانتقال من الممر الشرطي السابق إلى الممر التالي ، ويتم اختيار القطر الاسمي وفقًا لقيمة القطر الداخلي لخط الأنابيب. هذه هي القيمة الأقرب إلى القطر الفعلي للأنبوب نفسه.

تصنيف الضغط (PN)هي قيمة بلا أبعاد تميز الضغط الأقصى لوسط العمل في أنبوب بقطر معين ، حيث يكون من الممكن تشغيل خط الأنابيب على المدى الطويل عند درجة حرارة 20 درجة مئوية.

قيم الضغط الاسميعلى أساس الممارسة الطويلة والخبرة العملية: من 1 إلى 6300.

يتم تحديد الضغط الاسمي لخط أنابيب بخصائص معينة عن طريق الضغط الأقرب للضغط الذي تم إنشاؤه بالفعل فيه. في نفس الوقت ، كل شيء ملحقات خطوط الأنابيبلخط معين يجب أن يتوافق مع نفس الضغط. يتم حساب سماكة جدار الأنبوب مع مراعاة قيمة الضغط الاسمي.

الأحكام الأساسية للحساب الهيدروليكي

الناقل العامل (السائل ، الغاز ، البخار) الذي يحمله خط الأنابيب المتوقع ، نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية الخاصة ، يحدد طبيعة التدفق المتوسط ​​في خط الأنابيب هذا. أحد المؤشرات الرئيسية التي تميز وسائط العمل هو اللزوجة الديناميكية ، التي تتميز بمعامل اللزوجة الديناميكية - μ.

أجرى الفيزيائي أوزبورن رينولدز (أيرلندا) ، الذي درس تدفق الوسائط المختلفة ، سلسلة من الاختبارات في عام 1880 ، ونتيجة لذلك اشتُق مفهوم معيار رينولدز (Re) - وهي كمية بلا أبعاد تصف طبيعة السائل. تتدفق في أنبوب. يتم حساب هذا المعيار وفقًا للصيغة:

يعطي معيار رينولدز (Re) مفهوم نسبة قوى القصور الذاتي إلى قوى الاحتكاك اللزج في تدفق السوائل. تميز قيمة المعيار التغيير في نسبة هذه القوى ، والتي بدورها تؤثر على طبيعة تدفق الناقل في خط الأنابيب. من المعتاد تحديد الأنظمة التالية لتدفق الناقل السائل في الأنبوب ، اعتمادًا على قيمة هذا المعيار:

• التدفق الصفحي (إعادة<2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
• وضع الانتقال (2300
• التدفق المضطرب (Re> 4000) هو نظام مستقر يحدث فيه تغيير في اتجاه وسرعة كل نقطة فردية من التدفق ، مما يؤدي في النهاية إلى محاذاة سرعة التدفق على حجم الأنبوب.

يعتمد معيار رينولدز على الرأس الذي تضخ به المضخة السائل ، ولزوجة الحامل عند درجة حرارة التشغيل ، والأبعاد الهندسية للأنبوب المستخدم (د ، الطول). هذا المعيار هو معلمة تشابه لتدفق السوائل ، لذلك ، باستخدامه ، من الممكن محاكاة عملية تكنولوجية حقيقية على نطاق صغير ، وهو مناسب للاختبار والتجارب.

عند إجراء العمليات الحسابية والحسابات وفقًا للمعادلات ، يمكن أخذ جزء من الكميات غير المعروفة من مصادر مرجعية خاصة. طور الأستاذ ، دكتور في العلوم التقنية F. A. Shevelev عددًا من الجداول لحساب سعة الأنابيب بدقة. تتضمن الجداول قيم المعلمات التي تميز كل من خط الأنابيب نفسه (الأبعاد والمواد) وعلاقتها بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للناقل. بالإضافة إلى ذلك ، توفر الأدبيات جدولًا للقيم التقريبية لمعدلات تدفق السائل والبخار والغاز في أنبوب من أقسام مختلفة.

اختيار القطر الأمثل لخط الأنابيب

يعد تحديد قطر خط الأنابيب الأمثل مهمة إنتاج معقدة ، يعتمد حلها على مجموعة من الظروف المترابطة المختلفة (التقنية والاقتصادية ، وخصائص وسيط العمل ومواد خط الأنابيب ، والمعايير التكنولوجية ، وما إلى ذلك). على سبيل المثال ، تؤدي الزيادة في معدل التدفق الذي يتم ضخه إلى انخفاض في قطر الأنبوب ، مما يوفر معدل تدفق الناقل المحدد في ظروف العملية ، مما يستلزم خفض تكاليف المواد وتركيب وإصلاح الخط الرئيسي ، إلخ. من ناحية أخرى ، تؤدي الزيادة في معدل التدفق إلى فقدان الضغط ، الأمر الذي يتطلب طاقة إضافية وتكاليف مالية لضخ حجم معين من الناقل.

يتم حساب قيمة قطر خط الأنابيب الأمثل وفقًا لمعادلة استمرارية التدفق المحول ، مع مراعاة معدل تدفق الناقل المحدد:

في الحساب الهيدروليكي ، غالبًا ما يتم تحديد معدل تدفق السائل الذي يتم ضخه وفقًا لظروف المشكلة. يتم تحديد قيمة معدل التدفق للوسيط الذي يتم ضخه بناءً على خصائص الوسيط المحدد والبيانات المرجعية المقابلة (انظر الجدول).

معادلة استمرارية التدفق المحولة لحساب قطر العمل للأنبوب لها الشكل:

حساب انخفاض الضغط والمقاومة الهيدروليكية

يشمل فقدان الضغط الكلي للسائل خسائر التدفق للتغلب على جميع العقبات: وجود المضخات ، والسيفونات ، والصمامات ، والانحناءات ، والانحناءات ، وانخفاض المستوى عندما يتدفق التدفق عبر خط الأنابيب الموجود بزاوية ، إلخ. تؤخذ خسائر المقاومة المحلية بسبب خصائص المواد المستخدمة في الاعتبار.

عامل مهم آخر يؤثر على فقدان الضغط هو احتكاك التدفق المتحرك ضد جدران خط الأنابيب ، والذي يتميز بمعامل المقاومة الهيدروليكية.

تعتمد قيمة معامل المقاومة الهيدروليكية على نظام التدفق وخشونة مادة جدار خط الأنابيب. تحت الخشونة فهم عيوب ومخالفات السطح الداخلي للأنبوب. يمكن أن تكون مطلقة ونسبية. تختلف الخشونة في الشكل وغير متساوية على مساحة سطح الأنبوب. لذلك ، يتم استخدام مفهوم الخشونة المتوسطة مع عامل التصحيح (k1) في الحسابات. تعتمد هذه الخاصية لخط أنابيب معين على المادة ومدة تشغيله ووجود عيوب تآكل مختلفة وأسباب أخرى. القيم التي نوقشت أعلاه هي قيم مرجعية.

يتم تحديد العلاقة الكمية بين معامل الاحتكاك ورقم رينولدز والخشونة بواسطة مخطط مودي.

لحساب معامل الاحتكاك للتدفق المضطرب ، تُستخدم أيضًا معادلة Colebrook-White ، والتي يمكن من خلالها إنشاء تبعيات رسومية بصريًا ، والتي وفقًا لها يتم تحديد معامل الاحتكاك:

تستخدم الحسابات أيضًا معادلات أخرى للحساب التقريبي لخسائر ضغط الاحتكاك. تعد صيغة دارسي-فايسباخ واحدة من أكثرها ملاءمة وأكثرها استخدامًا في هذه الحالة. يعتبر فقد رأس الاحتكاك دالة لسرعة السائل مقابل مقاومة الأنبوب لحركة المائع ، معبرًا عنه من حيث خشونة سطح جدار الأنبوب:

يتم حساب فقد الضغط بسبب الاحتكاك بالماء باستخدام صيغة هازن ويليامز:

حساب فقدان الضغط

ضغط العمل في خط الأنابيب هو الضغط الزائد الأعلى الذي يتم فيه ضمان الوضع المحدد للعملية التكنولوجية. قيم الضغط الأدنى والأقصى ، بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية لوسط العمل ، هي المعلمات المحددة عند حساب المسافة بين المضخات التي تضخ الناقل والقدرة الإنتاجية.

يتم حساب الخسائر بسبب انخفاض الضغط في خط الأنابيب وفقًا للمعادلة:

أمثلة على مشاكل الحساب الهيدروليكي لخط الأنابيب مع الحلول

مهمة 1

يتم ضخ الماء في الجهاز بضغط 2.2 بار عبر خط أنابيب أفقي بقطر فعال يبلغ 24 مم من مخزن مفتوح. المسافة إلى الجهاز 32 م ، ومعدل تدفق السائل مضبوط على 80 م 3 / ساعة. الرأس الكلي 20 م ، معامل الاحتكاك المقبول 0.028.

احسب خسارة رأس السائل بسبب المقاومة المحلية في خط الأنابيب هذا.

بيانات أولية:

الاستهلاك س = 80 م 3 / ساعة = 80 1/3600 = 0.022 م 3 / ث ؛

القطر الفعال د = 24 مم ؛

طول الأنبوب لتر = 32 م ؛

معامل الاحتكاك λ = 0.028 ؛

الضغط في الجهاز P = 2.2 بار = 2.2 10 5 باسكال ؛

إجمالي الرأس ع = 20 م.

حل المشكلة:

يتم حساب معدل تدفق المياه في خط الأنابيب وفقًا للمعادلة المعدلة:

ث \ u003d (4 س) / (π د 2) \ u003d ((4 0.022) / (3.14 2)) \ u003d 48.66 م / ث

يتم تحديد فقد الاحتكاك لضغط السائل في خط الأنابيب بالمعادلة:

H T \ u003d (λ l) / (d) \ u003d (0.028 32) / (0.024 2) / (2 9.81) \ u003d 0.31 م

يتم حساب إجمالي فقد الضغط للناقل وفقًا للمعادلة وهو:

ح ع \ u003d H - [(p 2 -p 1) / (ρ g)] - H g \ u003d 20 - [(2.2-1) 10 5) / (1000 9.81)] - 0 \ u003d 7.76 م

يتم تعريف خسارة الرأس بسبب المقاومة المحلية على أنها الفرق:

7.76 - 0.31 = 7.45 م

إجابه: خسائر ضغط المياه بسبب المقاومة المحلية 7.45 م.

المهمة 2

يتم نقل المياه عبر خط أنابيب أفقي بواسطة مضخة طرد مركزي. يتحرك التدفق في الأنبوب بسرعة 2.0 م / ث. إجمالي الرأس 8 م.

أوجد الحد الأدنى لطول خط الأنابيب المستقيم مع وجود صمام واحد في المنتصف. يؤخذ الماء من مخزن مفتوح. من الأنبوب ، يتدفق الماء بالجاذبية إلى حاوية أخرى. يبلغ قطر العمل لخط الأنابيب 0.1 متر ، ويُفترض أن تكون الخشونة النسبية 4 · 10 -5.

بيانات أولية:

معدل تدفق السوائل W = 2.0 م / ث ؛

قطر الأنبوب د = 100 مم ؛

إجمالي الرأس ع = 8 م ؛

الخشونة النسبية 4 · 10 -5.

حل المشكلة:

وفقًا للبيانات المرجعية ، في أنبوب يبلغ قطره 0.1 متر ، تكون معاملات المقاومة المحلية للصمام والخروج من الأنبوب 4.1 و 1 على التوالي.

يتم تحديد قيمة الضغط الديناميكي من خلال النسبة:

ث 2 / (2 جم) = 2.0 2 / (2 9.81) = 0.204 م

سيكون فقدان ضغط الماء بسبب المقاومة المحلية:

∑ζ MS = (4.1 + 1) 0.204 = 1.04 م

يتم حساب إجمالي خسائر الضغط للناقل بسبب مقاومة الاحتكاك والمقاومة المحلية بواسطة معادلة الرأس الكلي للمضخة (الارتفاع الهندسي Hg يساوي 0 وفقًا لظروف المشكلة):

ح ع \ u003d H - (ص 2-ص 1) / (ρ ز) - \ u003d 8 - ((1-1) 10 5) / (1000 9.81) - 0 \ u003d 8 م

ستكون القيمة الناتجة لفقدان ضغط الاحتكاك للحامل:

8-1.04 = 6.96 م

دعونا نحسب قيمة رقم رينولدز لظروف التدفق المعطاة (يفترض أن اللزوجة الديناميكية للماء 1 10 -3 باسكال ، كثافة الماء 1000 كجم / م 3):

إعادة \ u003d (ث د ρ) / μ \ u003d (2.0 0.1 1000) / (1 10 -3) \ u003d 200000

وفقًا للقيمة المحسوبة لـ Re ، مع 2320

λ = 0.316 / Re 0.25 = 0.316 / 200000 0.25 = 0.015

دعنا نحول المعادلة ونجد الطول المطلوب لخط الأنابيب من معادلة حساب خسائر ضغط الاحتكاك:

ل \ u003d (ح حوالي د) / (λ) \ u003d (6.96 0.1) / (0.016 0.204) = 213.235 م

إجابه: الطول المطلوب لخط الأنابيب سيكون 213.235 م.

المهمة 3

في الإنتاج ، يتم نقل الماء عند درجة حرارة تشغيل 40 درجة مئوية مع تدفق إنتاج Q = 18 م 3 / ساعة. طول خط الأنابيب المستقيم l = 26 م ، المادة - فولاذ. تؤخذ الخشونة المطلقة (ε) للصلب حسب المصادر المرجعية وهي 50 ميكرومتر. ماذا سيكون قطر الأنبوب الفولاذي إذا كان انخفاض الضغط في هذا القسم لا يتجاوز Δp = 0.01 ميجا باسكال (ΔH = 1.2 متر في الماء)؟ يُفترض أن معامل الاحتكاك يساوي 0.026.

بيانات أولية:

الاستهلاك س = 18 م 3 / ساعة = 0.005 م 3 / ث ؛

طول خط الأنابيب l = 26 م ؛

للمياه ρ \ u003d 1000 كجم / م 3 ، μ \ u003d 653.3 10 -6 باسكال ث (عند T \ u003d 40 درجة مئوية) ؛

خشونة الأنابيب الفولاذية ε = 50 ميكرومتر ؛

معامل الاحتكاك λ = 0.026 ؛

Δp = 0.01 ميجا باسكال ؛

حل المشكلة:

باستخدام صيغة معادلة الاستمرارية W = Q / F ومعادلة منطقة التدفق F = (π d²) / 4 ، نقوم بتحويل تعبير Darcy-Weisbach:

∆H = λ l / d W² / (2 g) = λ l / d Q² / (2 g F²) = λ [(l Q²) / (2 d g [(π d²) / 4] ²)] \ u003d \ u003d (8 l Q²) / (g ²) λ / d 5 \ u003d (8 26 0.005²) / (9.81 3.14²) λ / d 5 = 5.376 10 -5 / d 5

دعونا نعبر عن القطر:

د 5 \ u003d (5.376 10 -5 λ) / ∆H \ u003d (5.376 10 -5 0.026) / 1.2 \ u003d 1.16 10 -6

د = 5 √1.16 10 -6 = 0.065 م.

إجابه: القطر الأمثل لخط الأنابيب هو 0.065 م.

المهمة 4

تم تصميم خطين لنقل السوائل غير اللزجة بطاقة تقديرية Q 1 = 18 م 3 / ساعة و Q 2 = 34 م 3 / ساعة. يجب أن تكون الأنابيب لكلا خطي الأنابيب من نفس القطر.

تحديد القطر الفعال للأنابيب د المناسبة لظروف هذه المشكلة.

بيانات أولية:

س 1 \ u003d 18 م 3 / ساعة ؛

س 2 \ u003d 34 م 3 / ساعة.

حل المشكلة:

دعونا نحدد النطاق المحتمل للأقطار المثلى لخطوط الأنابيب التي يجري تصميمها ، باستخدام الشكل المحول لمعادلة التدفق:

د = √ (4 س) / (π ث)

سنجد قيم معدل التدفق الأمثل من البيانات الجدولية المرجعية. بالنسبة للسائل غير اللزج ، ستكون سرعات التدفق 1.5 - 3.0 م / ث.

بالنسبة لخط الأنابيب الأول بمعدل تدفق Q 1 = 18 م 3 / ساعة ، ستكون الأقطار الممكنة:

د 1 دقيقة = √ (4 18) / (3600 3.14 1.5) = 0.065 م

د 1 ماكس = √ (4 18) / (3600 3.14 3.0) = 0.046 م

بالنسبة لخط أنابيب بمعدل تدفق يبلغ 18 م 3 / ساعة ، فإن الأنابيب ذات القطر المقطعي من 0.046 إلى 0.065 م مناسبة.

وبالمثل ، نحدد القيم المحتملة للقطر الأمثل لخط الأنابيب الثاني بمعدل تدفق Q 2 = 34 م 3 / ساعة:

د 2 دقيقة = √ (344) / (3600 3.14 1.5) = 0.090 م

د 2 ماكس = √ (4 34) / (3600 3.14 3) = 0.063 م

بالنسبة لخط أنابيب بمعدل تدفق 34 م 3 / ساعة ، يمكن أن تكون الأقطار المثلى الممكنة من 0.063 إلى 0.090 م.

يتراوح تقاطع نطاقي الأقطار المثلى من 0.063 م إلى 0.065 م.

إجابه: بالنسبة لخطي أنابيب ، فإن الأنابيب التي يبلغ قطرها من 0.063 إلى 0.065 متر مناسبة.

المهمة 5

في خط أنابيب يبلغ قطره 0.15 مترًا عند درجة حرارة T = 40 درجة مئوية ، يتحرك تدفق الماء بسعة 100 متر مكعب / ساعة. تحديد نظام تدفق تدفق المياه في الأنبوب.

معطى:

قطر الأنبوب د = 0.25 م ؛

الاستهلاك س = 100 م 3 / ساعة ؛

μ \ u003d 653.3 10 -6 باسكال ث (وفقًا للجدول عند T \ u003d 40 درجة مئوية) ؛

ρ \ u003d 992.2 كجم / م 3 (وفقًا للجدول عند T \ u003d 40 درجة مئوية).

حل المشكلة:

يتم تحديد نظام تدفق تدفق الناقل من خلال قيمة رقم رينولدز (Re). لحساب Re ، نحدد سرعة تدفق السائل في الأنبوب (W) باستخدام معادلة التدفق:

W \ u003d Q 4 / (π d²) \ u003d \ u003d 0.57 م / ث

يتم تحديد قيمة رقم رينولدز بالصيغة:

إعادة \ u003d (ρ W د) / μ \ u003d (992.2 0.57 0.25) / (653.3 10 -6) \ u003d 216422

القيمة الحرجة للمعيار Re kr وفقًا للبيانات المرجعية هي 4000. القيمة التي تم الحصول عليها لـ Re أكبر من القيمة الحرجة المحددة ، والتي تشير إلى الطبيعة المضطربة لتدفق السوائل في ظل ظروف معينة.

إجابه: نظام تدفق المياه مضطرب.

في بعض الحالات ، يتعين على المرء أن يواجه الحاجة إلى حساب تدفق المياه عبر أنبوب. يشير هذا المؤشر إلى كمية المياه التي يمكن أن يمر بها الأنبوب ، مقاسة بوحدة m³ / s.

• بالنسبة للمؤسسات التي لم تضع العداد على الماء ، تعتمد الرسوم على صلاحية الأنبوب. من المهم معرفة مدى دقة حساب هذه البيانات ، ولأي غرض وبأي معدل يتعين عليك دفعه. هذا لا ينطبق على الأفراد ، فبالنسبة لهم ، في حالة عدم وجود عداد ، يتم ضرب عدد المسجلين في استهلاك المياه لشخص واحد وفقًا للمعايير الصحية. هذا حجم كبير إلى حد ما ، ومع التعريفات الحديثة ، يكون تثبيت عداد أكثر ربحية. بالطريقة نفسها ، غالبًا ما يكون من المربح في عصرنا تسخين المياه بنفسك بعمود بدلاً من دفع رسوم خدمات مقابل الماء الساخن.
• يلعب حساب نفاذية الأنابيب دورًا كبيرًا عند تصميم المنزل ، عند توصيل الاتصالات إلى المنزل .

من المهم التأكد من أن كل فرع من فروع إمدادات المياه يمكنه الحصول على حصته من الأنبوب الرئيسي ، حتى خلال ساعات ذروة استهلاك المياه. تم إنشاء السباكة لتوفير الراحة والراحة وسهولة العمل للفرد.

إذا لم تصل المياه المسائية عمليًا إلى سكان الطوابق العليا ، فما نوع الراحة التي يمكن أن نتحدث عنها؟ كيف تشرب الشاي ، تغسل الأطباق ، تسبح؟ والجميع يشرب الشاي والاستحمام ، وبالتالي فإن كمية المياه التي يمكن أن توفرها الأنابيب تتوزع على الطوابق السفلية. يمكن أن تلعب هذه المشكلة دورًا سيئًا للغاية في مكافحة الحرائق. إذا وصل رجال الإطفاء بالأنبوب المركزي ولا يوجد ضغط فيه.

في بعض الأحيان ، يمكن أن يكون حساب تدفق المياه عبر الأنبوب مفيدًا إذا انخفض الضغط بشكل كبير بعد إصلاح إمدادات المياه من قبل أسياد مؤسف ، واستبدال جزء من الأنابيب.

الحسابات الهيدروديناميكية ليست مهمة سهلة ، وعادة ما يقوم بها متخصصون مؤهلون. ولكن ، لنفترض أنك منخرط في بناء خاص ، وتصميم منزلك الفسيح المريح.

كيف تحسب تدفق المياه عبر الأنبوب بنفسك؟

يبدو أنه يكفي معرفة قطر فتحة الأنبوب من أجل الحصول ، ربما ، على أشكال مستديرة ، ولكنها عادلة بشكل عام. للأسف ، هذا قليل جدًا. يمكن لعوامل أخرى تغيير نتيجة الحسابات في بعض الأحيان. ما الذي يؤثر على أقصى تدفق للمياه عبر الأنبوب؟

1. قسم الأنابيب. عامل واضح. نقطة البداية للحسابات الهيدروديناميكية.
2. ضغط الأنابيب. مع زيادة الضغط ، يمر المزيد من الماء عبر أنبوب له نفس المقطع العرضي.
3. الانحناءات ، المنعطفات ، التغيير في القطر ، المتفرعةمنع تدفق المياه عبر الأنبوب. خيارات متنوعة بدرجات متفاوتة.
4. طول الأنابيب. ستحمل الأنابيب الأطول كمية أقل من الماء لكل وحدة زمنية مقارنة بالأنابيب الأقصر. السر كله في قوة الاحتكاك. مثلما يؤخر الاحتكاك حركة الأشياء المألوفة لنا (السيارات والدراجات والزلاجات وما إلى ذلك) ، فإن قوة الاحتكاك تعيق تدفق الماء.
5. يحتوي الأنبوب ذو القطر الأصغر على مساحة أكبر من ملامسة الماء مع سطح الأنبوب بالنسبة لحجم تدفق المياه. ومن كل نقطة اتصال توجد قوة احتكاك. تمامًا كما هو الحال في الأنابيب الطويلة ، تقل سرعة حركة المياه في الأنابيب الضيقة.
6. مادة الأنابيب. من الواضح أن درجة خشونة المادة تؤثر على حجم قوة الاحتكاك. المواد البلاستيكية الحديثة (البولي بروبلين ، PVC ، المعدن والبلاستيك ، إلخ) زلقة جدًا مقارنة بالفولاذ التقليدي وتسمح للماء بالتحرك بشكل أسرع.
7. مدة تشغيل الأنابيب. ترسبات الجير ، الصدأ يضعف بشكل كبير من إنتاجية إمدادات المياه. هذا هو العامل الأكثر صعوبة ، لأن درجة انسداد الأنبوب ، ومعامل الارتياح الداخلي الجديد والاحتكاك الخاص به يصعب للغاية حسابه بدقة رياضية. لحسن الحظ ، غالبًا ما تكون حسابات تدفق المياه مطلوبة للبناء الجديد والمواد الطازجة غير المستخدمة. ومن ناحية أخرى ، سيتم توصيل هذا النظام باتصالات موجودة بالفعل لسنوات عديدة. وكيف ستتصرف في غضون 10 أو 20 أو 50 عامًا؟ لقد أدت أحدث التقنيات إلى تحسين هذا الوضع بشكل كبير. الأنابيب البلاستيكية لا تصدأ ، ولا يتدهور سطحها عمليًا بمرور الوقت.

حساب تدفق المياه من خلال الصنبور

يتم العثور على حجم السائل المتدفق من خلال ضرب المقطع العرضي لفتحة الأنبوب S في سرعة التدفق الخارج V. المقطع العرضي هو مساحة جزء معين من الشكل الحجمي ، في هذه الحالة ، مساحة دائرة. تم العثور عليها وفقًا للصيغة S = πR2. سيكون R هو نصف قطر فتحة الأنبوب ، ويجب عدم الخلط بينه وبين نصف قطر الأنبوب. π هي قيمة ثابتة ، وهي نسبة محيط الدائرة إلى قطرها ، تقريبًا 3.14.

تم العثور على معدل التدفق بواسطة صيغة Torricelli:. حيث g هي تسارع السقوط الحر ، على كوكب الأرض يساوي تقريباً 9.8 م / ث. h هو ارتفاع عمود الماء فوق الحفرة.

مثال

دعونا نحسب تدفق المياه من خلال صنبور بفتحة قطرها 0.01 م وارتفاع العمود 10 م.

المقطع العرضي للفتحة \ u003d πR2 \ u003d 3.14 × 0.012 \ u003d 3.14 × 0.0001 \ u003d 0.000314 متر مربع.

سرعة التدفق = √2gh = √2 x 9.8 x 10 = √196 = 14 m / s.

استهلاك المياه \ u003d SV \ u003d 0.000314 × 14 \ u003d 0.004396 متر مكعب / ثانية.

من حيث اللترات ، اتضح أن 4.396 لترًا في الثانية يمكن أن تتدفق من أنبوب معين.

لماذا نحتاج مثل هذه الحسابات

عند وضع خطة لبناء كوخ كبير به عدة حمامات ، أو فندق خاص ، أو تنظيم نظام حريق ، من المهم جدًا الحصول على معلومات أكثر أو أقل دقة حول إمكانيات النقل للأنبوب الحالي ، مع مراعاة قطرها وضغطها في النظام. يتعلق الأمر كله بتقلبات الضغط خلال ذروة استهلاك المياه: تؤثر هذه الظواهر بشكل خطير على جودة الخدمات المقدمة.

بالإضافة إلى ذلك ، إذا لم يكن نظام إمداد المياه مزودًا بعدادات المياه ، فعند الدفع مقابل خدمات المرافق ، يسمى. "نفاذية الأنبوب". في هذه الحالة ، فإن مسألة التعريفات المطبقة في هذه الحالة تبرز بشكل منطقي تمامًا.

في الوقت نفسه ، من المهم أن نفهم أن الخيار الثاني لا ينطبق على المباني الخاصة (الشقق والمنازل الريفية) ، حيث ، في حالة عدم وجود عدادات ، تؤخذ المعايير الصحية في الاعتبار عند حساب الدفع: عادةً ما يصل هذا إلى 360 لتر / يوم لكل شخص.

ما الذي يحدد نفاذية الأنبوب

ما الذي يحدد تدفق الماء في أنبوب دائري؟ لدى المرء انطباع بأن البحث عن إجابة لا ينبغي أن يسبب صعوبات: فكلما زاد المقطع العرضي للأنبوب ، زاد حجم الماء الذي يمكن أن يمر به في وقت معين. في الوقت نفسه ، يتم تذكر الضغط أيضًا ، لأنه كلما ارتفع عمود الماء ، زادت سرعة دفع الماء عبر الاتصال. ومع ذلك ، تظهر الممارسة أن هذه ليست كل العوامل التي تؤثر على استهلاك المياه.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أيضًا مراعاة النقاط التالية:

1. طول الأنابيب. مع زيادة طوله ، يحتك الماء بجدرانه بقوة أكبر ، مما يؤدي إلى تباطؤ التدفق. في الواقع ، في بداية النظام ، يتأثر الماء فقط بالضغط ، ولكن من المهم أيضًا مدى السرعة التي ستتاح بها الفرصة للأجزاء التالية لدخول الاتصال. غالبًا ما يصل الكبح داخل الأنبوب إلى قيم كبيرة.
2. استهلاك المياه يعتمد على القطرإلى حد أكثر تعقيدًا مما يبدو للوهلة الأولى. عندما يكون حجم قطر الأنبوب صغيرًا ، تقاوم الجدران تدفق المياه بترتيب من حيث الحجم أكثر من الأنظمة السميكة. نتيجة لذلك ، مع انخفاض قطر الأنبوب ، تتناقص فائدته من حيث نسبة معدل تدفق المياه إلى مؤشر المنطقة الداخلية في مقطع بطول ثابت. وببساطة ، فإن نظام السباكة السميك ينقل المياه أسرع بكثير من نظام السباكة الرقيق.
3. مواد الإنتاج. نقطة أخرى مهمة تؤثر بشكل مباشر على سرعة حركة الماء عبر الأنبوب. على سبيل المثال ، يعزز البروبيلين الأملس انزلاق الماء إلى حد أكبر بكثير من الجدران الفولاذية الخشنة.
4. خدمة الحياة. بمرور الوقت ، يظهر الصدأ على أنابيب المياه الفولاذية. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للصلب ، وكذلك للحديد الزهر ، من المعتاد أن تتراكم تدريجياً رواسب الجير. مقاومة تدفق الماء لأنبوب به رواسب أعلى بكثير من مقاومة منتجات الصلب الجديدة: يصل هذا الاختلاف أحيانًا إلى 200 مرة. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي فرط نمو الأنبوب إلى انخفاض قطره: حتى لو لم نأخذ في الاعتبار الاحتكاك المتزايد ، فإن نفاذه تقل بوضوح. من المهم أيضًا ملاحظة أن المنتجات المصنوعة من البلاستيك والبلاستيك المعدني لا تواجه مثل هذه المشاكل: حتى بعد عقود من الاستخدام المكثف ، يظل مستوى مقاومتها لتدفقات المياه عند المستوى الأصلي.
5. وجود المنعطفات والتجهيزات والمحولات والصماماتيساهم في الكبح الإضافي لتدفق المياه.

يجب أخذ جميع العوامل المذكورة أعلاه في الاعتبار ، لأننا لا نتحدث عن بعض الأخطاء الصغيرة ، ولكن عن اختلاف خطير عدة مرات. في الختام ، يمكن القول أن التحديد البسيط لقطر الأنبوب من تدفق المياه يكاد يكون ممكنًا.

إمكانية جديدة لحسابات استهلاك المياه

إذا تم استخدام الماء عن طريق صنبور ، فإن هذا يبسط المهمة إلى حد كبير. الشيء الرئيسي في هذه الحالة هو أن أبعاد فتحة تدفق المياه أصغر بكثير من قطر أنبوب الماء. في هذه الحالة ، فإن صيغة حساب الماء على المقطع العرضي لأنبوب Torricelli v ^ 2 \ u003d 2gh قابلة للتطبيق ، حيث v هي سرعة التدفق عبر ثقب صغير ، و g هي تسارع السقوط الحر ، و h هي ارتفاع عمود الماء فوق الصنبور (ثقب به مقطع عرضي ، لكل وحدة زمنية يمر حجم الماء s * v). من المهم أن تتذكر أن مصطلح "قسم" يستخدم ليس للإشارة إلى القطر ، ولكن مساحته. لحسابها ، استخدم الصيغة pi * r ^ 2.

إذا كان ارتفاع عمود الماء 10 أمتار وكان قطر الحفرة 0.01 م ، فيُحسب تدفق الماء عبر الأنبوب بضغط جوي واحد على النحو التالي: v ^ 2 = 2 * 9.78 * 10 = 195.6. بعد أخذ الجذر التربيعي ، v = 13.98570698963767. بعد التقريب للحصول على رقم سرعة أبسط ، تكون النتيجة 14 م / ث. يتم حساب المقطع العرضي للحفرة التي يبلغ قطرها 0.01 م على النحو التالي: 3.14159265 * 0.01 ^ 2 = 0.000314159265 م 2. نتيجة لذلك ، اتضح أن الحد الأقصى لتدفق المياه عبر الأنبوب يتوافق مع 0.000314159265 * 14 = 0.00439822971 م 3 / ث (أقل بقليل من 4.5 لترات من الماء / ثانية). كما ترون ، في هذه الحالة ، فإن حساب الماء على المقطع العرضي للأنبوب بسيط للغاية. تتوفر أيضًا مجانًا جداول خاصة تشير إلى استهلاك المياه لمنتجات السباكة الأكثر شيوعًا ، مع حد أدنى لقيمة قطر أنبوب المياه.

كما يمكنك أن تفهم بالفعل ، لا توجد طريقة عالمية بسيطة لحساب قطر خط الأنابيب اعتمادًا على تدفق المياه. ومع ذلك ، لا يزال بإمكانك استنتاج مؤشرات معينة لنفسك. هذا صحيح بشكل خاص في الحالات التي يكون فيها النظام مزودًا بأنابيب بلاستيكية أو معدنية - بلاستيكية ، ويتم استهلاك المياه بواسطة صنابير ذات مقطع عرضي صغير للمخرج. في بعض الحالات ، تكون طريقة الحساب هذه قابلة للتطبيق على أنظمة الصلب ، لكننا نتحدث بشكل أساسي عن أنابيب المياه الجديدة التي لم يكن لديها الوقت لتغطيتها بالرواسب الداخلية على الجدران.

معدل تدفق المياه حسب قطر الأنبوب: تحديد قطر خط الأنابيب اعتمادًا على معدل التدفق ، والحساب حسب القسم ، وصيغة الحد الأقصى لمعدل التدفق عند الضغط في أنبوب دائري

معدل تدفق المياه حسب قطر الأنبوب: تحديد قطر خط الأنابيب اعتمادًا على معدل التدفق ، والحساب حسب القسم ، وصيغة الحد الأقصى لمعدل التدفق عند الضغط في أنبوب دائري

تدفق المياه عبر الأنبوب: هل من الممكن إجراء عملية حسابية بسيطة؟

هل من الممكن حساب تدفق المياه حسب قطر الأنبوب بأي طريقة بسيطة؟ أم هي الطريقة الوحيدة - الاتصال بالمتخصصين ، بعد أن أظهروا مسبقًا خريطة مفصلة لجميع أنابيب المياه في المنطقة؟

بعد كل شيء ، الحسابات الهيدروديناميكية معقدة للغاية ...

مهمتنا هي معرفة كمية المياه التي يمكن أن يمر بها هذا الأنبوب.

لما هذا؟

1. عند الحساب الذاتي لأنظمة السباكة.

إذا كنت تخطط لبناء منزل كبير به عدة حمامات للضيوف ، أو فندق صغير ، ففكر في نظام إطفاء حريق - يُنصح بمعرفة كمية المياه التي يمكن أن يوفرها أنبوب بقطر معين عند ضغط معين.

بعد كل شيء ، من غير المرجح أن يؤدي الانخفاض الكبير في الضغط عند ذروة استهلاك المياه إلى إرضاء السكان. ومن المرجح أن تكون قطرات الماء الضعيفة من خرطوم الحريق عديمة الفائدة.

1. في حالة عدم وجود عدادات المياه ، تقوم المرافق عادة بإصدار فاتورة لمنظمات "ممر الأنابيب".

يرجى ملاحظة: السيناريو الثاني لا يؤثر على الشقق والمنازل الخاصة. في حالة عدم وجود عدادات مياه ، تفرض المرافق رسومًا على المياه وفقًا لمعايير الصرف الصحي. بالنسبة للمنازل المريحة الحديثة ، لا يزيد هذا عن 360 لترًا للفرد في اليوم.

يجب قبوله: عداد المياه يبسط إلى حد كبير العلاقات مع المرافق

العوامل المؤثرة على سالكية الأنبوب

ما الذي يؤثر على أقصى تدفق للمياه في أنبوب دائري؟

الجواب الواضح

يفرض الفطرة السليمة أن تكون الإجابة بسيطة للغاية. هناك انبوب ماء. هناك فجوة فيه. كلما زاد حجمها ، زاد عدد المياه التي تمر خلالها لكل وحدة زمنية. آه ، آسف ، مزيد من الضغط.

من الواضح أن عمودًا من الماء يبلغ طوله 10 سنتيمترات سوف يجبر كمية أقل من الماء خلال حفرة سنتيمترية مقارنة بعمود مائي بارتفاع مبنى مكون من عشرة طوابق.

إذن ، من القسم الداخلي للأنبوب ومن الضغط في مصدر المياه ، أليس كذلك؟

هل هناك حقا شيء آخر مطلوب؟

اجابة صحيحة

رقم. تؤثر هذه العوامل على الاستهلاك ، لكنها مجرد بداية لقائمة طويلة. حساب تدفق الماء بقطر الأنبوب والضغط فيه هو نفس حساب مسار صاروخ يطير إلى القمر ، بناءً على الموقع الظاهر للقمر الصناعي.

إذا لم نأخذ في الاعتبار دوران الأرض ، وحركة القمر في مداره ، ومقاومة الغلاف الجوي وجاذبية الأجرام السماوية ، فمن غير المرجح أن تصل مركبتنا الفضائية على الأقل تقريبًا إلى النقطة المطلوبة في الفضاء.

يتأثر مقدار الماء الذي سيتم سكبه من أنبوب بقطر x عند ضغط في المسار y ليس فقط بهذين العاملين ، ولكن أيضًا من خلال:

• طول الأنابيب. وكلما طالت المدة ، كلما كان احتكاك الماء بالجدران أقوى مما يؤدي إلى إبطاء تدفق الماء فيه. نعم ، يؤثر الضغط الموجود فيه فقط على الماء في نهاية الأنبوب ، ولكن يجب أن تحل محلها الأحجام التالية من الماء. وأنبوب الماء يبطئهم ، وكيف.

بسبب فقدان الضغط في أنبوب طويل ، توجد محطات ضخ لأنابيب النفط.

• يؤثر قطر الأنبوب على تدفق المياه أكثر تعقيدًا مما يوحي به "الفطرة السليمة". بالنسبة للأنابيب ذات القطر الصغير ، تكون مقاومة الجدار للتدفق أكبر بكثير من مقاومة الأنابيب السميكة.

والسبب هو أنه كلما كان الأنبوب أصغر ، كانت نسبة الحجم الداخلي ومساحة السطح فيه أقل ملاءمة من وجهة نظر معدل تدفق المياه بطول ثابت.

ببساطة ، من الأسهل على الماء أن يتحرك عبر أنبوب سميك أكثر من أن يمر عبر أنبوب رفيع.

• تعتبر مادة الجدران عاملاً مهمًا آخر تعتمد عليه سرعة حركة الماء.. بينما ينزلق الماء فوق مادة البولي بروبيلين الملساء مثل شريحة لحم الخاصرة للسيدة الخرقاء على رصيف من الجليد ، فإن الفولاذ الخشن يخلق مقاومة أكبر للتدفق.
• يؤثر عمر الأنبوب أيضًا بشكل كبير على نفاذية الأنبوب.. صدأ أنابيب المياه الفولاذية ، بالإضافة إلى ذلك ، يتضخم الفولاذ والحديد الزهر مع رواسب الجير على مدار سنوات التشغيل.

يتميز الأنبوب المتضخم بمقاومة أكبر بكثير للتدفق (تختلف مقاومة الأنبوب الفولاذي المصقول الجديد والأنابيب الصدئة بمقدار 200 مرة!). علاوة على ذلك ، فإن الأقسام الموجودة داخل الأنبوب ، بسبب النمو الزائد ، تقلل من تخليصها ؛ حتى في ظل الظروف المثالية ، سوف يمر قدر أقل من الماء عبر أنبوب متضخم.

هل تعتقد أنه من المنطقي حساب النفاذية بقطر الأنبوب عند الحافة؟

يرجى ملاحظة: حالة سطح الأنابيب البلاستيكية والمعدنية والبوليمر لا تتدهور بمرور الوقت. بعد 20 عامًا ، سيكون للأنبوب نفس المقاومة لتدفق المياه كما كانت في وقت التثبيت.

• أخيرًا ، أي دوران ، انتقال للقطر ، صمامات وتركيبات مختلفة - كل هذا يبطئ أيضًا من تدفق المياه.

آه ، إذا كان من الممكن إهمال العوامل المذكورة أعلاه! ومع ذلك ، نحن لا نتحدث عن الانحرافات في الخطأ ، ولكن عن الاختلاف في بعض الأحيان.

كل هذا يقودنا إلى نتيجة محزنة: من المستحيل إجراء حساب بسيط لتدفق المياه عبر الأنبوب.

شعاع الضوء في عالم الظلام

ومع ذلك ، في حالة تدفق المياه من خلال صنبور ، يمكن تبسيط المهمة بشكل كبير. الشرط الرئيسي لعملية حسابية بسيطة: الثقب الذي يتدفق من خلاله الماء يجب أن يكون ضئيلاً مقارنة بقطر أنبوب إمداد المياه.

ثم ينطبق قانون Torricelli: v ^ 2 = 2gh ، حيث v هي سرعة التدفق الخارج من الحفرة الصغيرة ، و g تسارع السقوط الحر ، و h هي ارتفاع عمود الماء فوق الحفرة. في هذه الحالة ، سيمر حجم السائل s * v عبر ثقب بمقطع عرضي s لكل وحدة زمنية.

ترك لك السيد هدية

لا تنس: المقطع العرضي للفتحة ليس القطر ، إنها المساحة التي تساوي pi * r ^ 2.

بالنسبة لعمود مائي يبلغ 10 أمتار (وهو ما يتوافق مع ضغط زائد لجو واحد) وثقب يبلغ قطره 0.01 متر ، فسيتم الحساب على النحو التالي:

نستخرج الجذر التربيعي ونحصل على v = 13.98570698963767. لسهولة الحساب ، سنقرب قيمة سرعة التدفق إلى 14 م / ث.

المقطع العرضي للحفرة التي يبلغ قطرها 0.01 م هو 3.14159265 * 0.01 ^ 2 = 0.000314159265 م 2.

وبالتالي ، فإن تدفق المياه عبر الحفرة سيكون 0.000314159265 * 14 = 0.00439822971 م 3 / ث ، أو أقل بقليل من أربعة ونصف لترات في الثانية.

كما ترى ، في هذا المتغير ، الحساب ليس معقدًا للغاية.

بالإضافة إلى ذلك ، ستجد في ملحق المقالة جدولًا لاستهلاك المياه حسب تركيبات السباكة الأكثر شيوعًا ، مما يشير إلى الحد الأدنى لقطر البطانة.

استنتاج

هذا كل شيء باختصار. كما ترى ، لم نجد حلاً شاملاً بسيطًا ؛ ومع ذلك ، نأمل أن تكون المقالة مفيدة لك. حظا طيبا وفقك الله!

كيفية حساب صبيب الأنابيب

يعد حساب السعة من أصعب المهام في وضع خط الأنابيب. في هذه المقالة ، سنحاول معرفة كيف يتم ذلك بالضبط لأنواع مختلفة من خطوط الأنابيب ومواد الأنابيب.

أنابيب عالية السعة

الإنتاجية هي معلمة مهمة لأي أنابيب وقنوات وورثة آخرين للقناة الرومانية. ومع ذلك ، لا يتم دائمًا الإشارة إلى الإنتاجية على عبوة الأنبوب (أو على المنتج نفسه). بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد أيضًا على مخطط خط الأنابيب مقدار السائل الذي يمر الأنبوب عبر القسم. كيف تحسب بشكل صحيح صبيب خطوط الأنابيب؟

طرق حساب صبيب خطوط الأنابيب

هناك عدة طرق لحساب هذه المعلمة ، كل منها مناسب لحالة معينة. بعض الرموز المهمة في تحديد صبيب الأنبوب:

القطر الخارجي - الحجم المادي لقسم الأنبوب من حافة الجدار الخارجي إلى الأخرى. في العمليات الحسابية ، تم تعيينه على أنه Dn أو Dn. يشار إلى هذه المعلمة في وضع العلامات.

القطر الاسمي هو القيمة التقريبية لقطر المقطع الداخلي للأنبوب ، مقربًا إلى عدد صحيح. في العمليات الحسابية ، تم تعيينه كـ Du أو Du.

الطرق الفيزيائية لحساب صبيب الأنابيب

يتم تحديد قيم إنتاجية الأنابيب بواسطة صيغ خاصة. لكل نوع من المنتجات - للغاز وإمدادات المياه والصرف الصحي - تختلف طرق الحساب.

طرق الحساب الجدولي

يوجد جدول قيم تقريبية تم إنشاؤه لتسهيل تحديد معدل نقل الأنابيب للأسلاك داخل الشقة. في معظم الحالات ، لا تكون الدقة العالية مطلوبة ، لذلك يمكن تطبيق القيم بدون حسابات معقدة. لكن هذا الجدول لا يأخذ في الاعتبار الانخفاض في الإنتاجية بسبب ظهور الزيادات الرسوبية داخل الأنبوب ، وهو أمر نموذجي للطرق السريعة القديمة.

يوجد جدول دقيق لحساب السعة ، يسمى جدول Shevelev ، والذي يأخذ في الاعتبار مادة الأنبوب والعديد من العوامل الأخرى. نادرًا ما تُستخدم هذه الطاولات عند وضع أنابيب المياه حول الشقة ، ولكن في منزل خاص به عدة نواقل غير قياسية يمكن أن تكون مفيدة.

الحساب باستخدام البرامج

توجد تحت تصرف شركات السباكة الحديثة برامج كمبيوتر خاصة لحساب إنتاجية الأنابيب ، بالإضافة إلى العديد من المعلمات المماثلة الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، تم تطوير الآلات الحاسبة عبر الإنترنت وهي مجانية ولا تتطلب التثبيت على جهاز كمبيوتر ، على الرغم من أنها أقل دقة. أحد البرامج الثابتة "TAScope" هو من ابتكار المهندسين الغربيين ، وهو برنامج كومبيوتري مشترك. تستخدم الشركات الكبيرة "Hydrosystem" - وهو برنامج محلي يقوم بحساب الأنابيب وفقًا للمعايير التي تؤثر على عملها في مناطق الاتحاد الروسي. بالإضافة إلى الحساب الهيدروليكي ، فإنه يسمح لك بحساب المعلمات الأخرى لخطوط الأنابيب. متوسط ​​السعر 150000 روبل.

كيفية حساب صبيب أنبوب الغاز

يعتبر الغاز من أصعب المواد في النقل ، خاصة لأنه يميل إلى الانضغاط وبالتالي يمكن أن يتدفق عبر أصغر الفجوات في الأنابيب. يتم فرض متطلبات خاصة على حساب إنتاجية أنابيب الغاز (وكذلك على تصميم نظام الغاز ككل).

صيغة حساب صبيب أنبوب الغاز

يتم تحديد السعة القصوى لأنابيب الغاز من خلال الصيغة:

Qmax = 0.67 DN2 * ص

حيث p يساوي ضغط العمل في نظام خط أنابيب الغاز + 0.10 ميجا باسكال أو الضغط المطلق للغاز ؛

دو - مرور مشروط للأنبوب.

هناك معادلة معقدة لحساب صبيب أنبوب الغاز. عند إجراء الحسابات الأولية ، وكذلك عند حساب خط أنابيب الغاز المحلي ، لا يتم استخدامه عادةً.

Qmax = 196.386 Du2 * p / z * T.

حيث z هو عامل الانضغاطية ؛

T هي درجة حرارة الغاز المنقول ، K ؛

وفقًا لهذه الصيغة ، يتم تحديد الاعتماد المباشر لدرجة حرارة الوسيط المنقول على الضغط. كلما زادت قيمة T ، زاد تمدد الغاز والضغط على الجدران. لذلك ، عند حساب الطرق السريعة الكبيرة ، يأخذ المهندسون في الاعتبار الظروف الجوية المحتملة في المنطقة التي يمر فيها خط الأنابيب. إذا كانت القيمة الاسمية لأنبوب DN أقل من ضغط الغاز الناتج عند درجات حرارة عالية في الصيف (على سبيل المثال ، عند + 38 ... + 45 درجة مئوية) ، فمن المحتمل أن يتضرر الخط. وهذا ينطوي على تسرب المواد الخام القيمة ، ويخلق إمكانية انفجار قسم الأنابيب.

جدول سعات أنابيب الغاز حسب الضغط

يوجد جدول لحساب إنتاجية خط أنابيب الغاز للأقطار الشائعة الاستخدام وضغط العمل الاسمي للأنابيب. ستكون الحسابات الهندسية مطلوبة لتحديد خصائص خط أنابيب الغاز ذي الأبعاد والضغط غير القياسيين. كما يتأثر الضغط وسرعة الحركة وحجم الغاز بدرجة حرارة الهواء الخارجي.

السرعة القصوى (W) للغاز في الجدول هي 25 م / ث و z (عامل الانضغاط) 1. درجة الحرارة (T) هي 20 درجة مئوية أو 293 كلفن.

قدرة أنبوب الصرف الصحي

تعد سعة أنبوب المجاري معلمة مهمة تعتمد على نوع خط الأنابيب (الضغط أو عدم الضغط). تعتمد صيغة الحساب على قوانين الهيدروليكا. بالإضافة إلى الحساب الشاق ، تُستخدم الجداول لتحديد سعة المجاري.

صيغة الحساب الهيدروليكي

للحساب الهيدروليكي لمياه الصرف الصحي ، يلزم تحديد المجهول:

1. قطر خط الأنابيب دو ؛
2. متوسط ​​سرعة التدفق v ؛
3. المنحدر الهيدروليكي ل ؛
4. درجة الملء h / Du (في الحسابات ، يتم صدهم من نصف القطر الهيدروليكي المرتبط بهذه القيمة).

من الناحية العملية ، فهي تقتصر على حساب قيمة l أو h / d ، حيث يسهل حساب المعلمات المتبقية. يعتبر المنحدر الهيدروليكي في الحسابات الأولية مساويًا لمنحدر سطح الأرض ، حيث لن تكون حركة المياه العادمة أقل من سرعة التنظيف الذاتي. يمكن العثور على قيم السرعة بالإضافة إلى قيم h / Dn القصوى للشبكات المحلية في الجدول 3.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك قيمة قياسية للانحدار الأدنى للأنابيب ذات القطر الصغير: 150 مم

(أنا = 0.008) و 200 (أنا = 0.007) ملم.

تبدو صيغة معدل التدفق الحجمي للسائل كما يلي:

حيث أ هي المنطقة الحرة للتدفق ،

v هي سرعة التدفق ، م / ث.

يتم حساب السرعة بالصيغة:

حيث R هو نصف القطر الهيدروليكي ؛

C هو معامل الترطيب.

من هذا يمكننا اشتقاق صيغة المنحدر الهيدروليكي:

وفقًا لذلك ، يتم تحديد هذه المعلمة إذا كان الحساب ضروريًا.

حيث n هو عامل الخشونة ، ويتراوح من 0.012 إلى 0.015 اعتمادًا على مادة الأنبوب.

يعتبر نصف القطر الهيدروليكي مساويًا لنصف القطر المعتاد ، ولكن فقط عندما يكون الأنبوب ممتلئًا تمامًا. في حالات أخرى ، استخدم الصيغة:

حيث A هي منطقة تدفق السائل المستعرض ،

P هو المحيط المبلل ، أو الطول العرضي للسطح الداخلي للأنبوب الذي يلمس السائل.

طاولات السعة لأنابيب الصرف الصحي غير المضغوطة

يأخذ الجدول في الاعتبار جميع المعلمات المستخدمة لإجراء الحساب الهيدروليكي. يتم اختيار البيانات وفقًا لقيمة قطر الأنبوب واستبدالها بالصيغة. هنا ، تم بالفعل حساب معدل التدفق الحجمي q للسائل الذي يمر عبر قسم الأنبوب ، والذي يمكن اعتباره معدل نقل خط الأنابيب.

بالإضافة إلى ذلك ، توجد جداول Lukin أكثر تفصيلاً تحتوي على قيم إنتاجية جاهزة للأنابيب بأقطار مختلفة من 50 إلى 2000 مم.

جداول السعة لأنظمة الصرف الصحي المضغوطة

في جداول السعة لأنابيب ضغط الصرف الصحي ، تعتمد القيم على الدرجة القصوى للتعبئة ومتوسط ​​معدل التدفق المقدر لمياه الصرف.

قدرة أنبوب الماء

تستخدم أنابيب المياه في المنزل في أغلب الأحيان. ونظرًا لأنهم يتعرضون لحمل كبير ، فإن حساب معدل نقل المياه الرئيسي يصبح شرطًا مهمًا للتشغيل الموثوق.

تعتمد قدرة الأنبوب على القطر

لا يُعد القطر أهم معلمة عند حساب سارية الأنبوب ، ولكنه يؤثر أيضًا على قيمته. كلما زاد القطر الداخلي للأنبوب ، زادت النفاذية ، وكذلك انخفضت فرصة الانسداد والسدادات. ومع ذلك ، بالإضافة إلى القطر ، من الضروري مراعاة معامل احتكاك الماء على جدران الأنابيب (قيمة الجدول لكل مادة) ، وطول الخط والفرق في ضغط السائل عند المدخل والمخرج. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عدد الانحناءات والتجهيزات في خط الأنابيب سيؤثر بشكل كبير على المباح.

جدول سعة الأنابيب حسب درجة حرارة المبرد

كلما ارتفعت درجة الحرارة في الأنبوب ، انخفضت سعته ، حيث يتمدد الماء وبالتالي يخلق احتكاكًا إضافيًا. بالنسبة للسباكة ، هذا ليس مهمًا ، ولكنه يعد معلمة رئيسية في أنظمة التدفئة.

يوجد جدول لحساب الحرارة والمبرد.

جدول سعة الأنابيب حسب ضغط سائل التبريد

يوجد جدول يصف معدل نقل الأنابيب حسب الضغط.

جدول سعة الأنابيب حسب القطر (حسب Shevelev)

تعد جداول FA و A.F. Shevelev واحدة من أكثر الطرق الجدولية دقة لحساب إنتاجية نظام إمداد المياه. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تحتوي على جميع الصيغ الحسابية اللازمة لكل مادة محددة. هذه مادة إعلامية ضخمة يستخدمها المهندسون الهيدروليكيون في أغلب الأحيان.

تراعي الجداول ما يلي:

1. أقطار الأنابيب - الداخلية والخارجية ؛
2. سمك الحائط؛
3. عمر خدمة خط الأنابيب ؛
4. طول الخط؛
5. تخصيص الأنابيب.

تعتمد سعة الأنابيب على القطر والضغط: الجداول وصيغ الحساب والآلة الحاسبة عبر الإنترنت

يعد حساب السعة من أصعب المهام في وضع خط الأنابيب. في هذه المقالة ، سنحاول معرفة كيف يتم ذلك بالضبط لأنواع مختلفة من خطوط الأنابيب ومواد الأنابيب.

في كل منزل حديث ، تعتبر المياه الجارية من أهم شروط الراحة. ومع ظهور التكنولوجيا الجديدة التي تتطلب الاتصال بإمدادات المياه ، أصبح دورها في المنزل مهمًا للغاية. لم يعد الكثير من الناس يتخيلون كيف يمكن الاستغناء عن الغسالة أو الغلاية أو غسالة الصحون وما إلى ذلك. لكن أي من هذه الأجهزة للتشغيل الصحيح يتطلب ضغطًا معينًا للمياه القادمة من مصدر المياه. والآن يتذكر الشخص الذي يقرر تركيب مصدر مياه جديد في المنزل كيفية حساب الضغط في الأنبوب حتى تعمل جميع تركيبات السباكة بشكل مثالي.

متطلبات السباكة الحديثة

يجب أن تلبي السباكة الحديثة جميع الخصائص والمتطلبات. عند مخرج الصنبور ، يجب أن يتدفق الماء بسلاسة ، دون اهتزاز. لذلك ، يجب ألا يكون هناك انخفاض في الضغط في النظام عند تحليل الماء. يجب ألا ينتج عن المياه المتدفقة عبر الأنابيب ضوضاء ، وأن تحتوي على شوائب في الهواء وتراكمات غريبة أخرى ، مما يؤثر سلبًا على صنابير السيراميك وأنظمة السباكة الأخرى. لتجنب هذه الحوادث غير السارة ، يجب ألا يقل ضغط الماء في الأنبوب عن الحد الأدنى له عند تحليل المياه.

نصيحة! يجب أن يكون الحد الأدنى لضغط إمداد المياه 1.5 ضغط جوي. للتأكد من وجود ضغط كافٍ لتشغيل غسالة الأطباق والغسالة.

من الضروري مراعاة ميزة واحدة أكثر أهمية لنظام إمدادات المياه المرتبطة باستهلاك المياه. يوجد في أي منطقة سكنية أكثر من نقطة واحدة لتحليل المياه. بناءً على ذلك ، فإن حساب نظام إمداد المياه ملزم بتزويد الطلب على المياه بالكامل لجميع أجهزة السباكة أثناء التشغيل. يتم تحقيق هذه المعلمة ليس فقط عن طريق الضغط ، ولكن أيضًا من خلال حجم المياه الواردة التي يمكن أن يمر بها أنبوب من قسم معين. بعبارات بسيطة ، قبل التثبيت ، يلزم إجراء بعض الحسابات الهيدروليكية لإمدادات المياه ، مع مراعاة الضغط وتدفق المياه.

قبل الحساب ، دعونا نلقي نظرة فاحصة على مفهومين مثل التدفق والضغط من أجل معرفة جوهرهما.

ضغط

كما نعلم ، تم توصيل مصدر المياه المركزي ببرج المياه في الماضي. يولد هذا البرج ضغطًا في شبكة إمداد المياه. وحدة الضغط هي الغلاف الجوي. علاوة على ذلك ، لا يعتمد الضغط على حجم الخزان الموجود أعلى البرج ، ولكن يعتمد فقط على الارتفاع.

نصيحة! إذا تم سكب الماء في أنبوب يبلغ ارتفاعه عشرة أمتار ، فسيحدث ضغطًا عند أدنى نقطة - 1 جو.

الضغط يساوي متر. الغلاف الجوي الواحد يساوي 10 أمتار من الماء. فكر في مثال مع مبنى من خمسة طوابق. يبلغ ارتفاع المنزل 15 مترًا ، وبالتالي يبلغ ارتفاع الطابق الواحد 3 أمتار. برج يبلغ ارتفاعه خمسة عشر مترًا سيخلق ضغطًا يبلغ 1.5 ضغط جوي في الطابق الأرضي. لنحسب الضغط في الطابق الثاني: 15-3 = 12 مترًا من عمود الماء أو 1.2 ضغط جوي. بعد إجراء الحساب القادم ، سنلاحظ أنه لن يكون هناك ضغط ماء في الطابق الخامس. لذلك ، من أجل توفير المياه للطابق الخامس ، تحتاج إلى بناء برج يزيد ارتفاعه عن 15 مترًا. ماذا لو كان هذا ، على سبيل المثال ، مبنى مكون من 25 طابقًا؟ لن يبني أحد مثل هذه الأبراج. تستخدم المضخات في السباكة الحديثة.

دعونا نحسب الضغط عند مخرج المضخة العميقة. توجد مضخة عميقة ترفع المياه بمقدار 30 مترا من عمود الماء. هذا يعني أنه يولد ضغطًا - 3 أجواء عند مخرجه. في نهاية غمر المضخة في البئر بمقدار 10 أمتار ، ستخلق ضغطًا على مستوى الأرض - 2 الغلاف الجوي ، أو 20 مترًا من عمود الماء.

استهلاك

ضع في اعتبارك العامل التالي - استهلاك المياه. يعتمد ذلك على الضغط ، وكلما زاد ، زادت سرعة تحرك الماء عبر الأنابيب. بمعنى آخر ، سيكون هناك المزيد من النفقات. لكن الشيء هو أن المقطع العرضي للأنبوب الذي يتحرك من خلاله يؤثر على سرعة الماء. وإذا قمت بتقليل المقطع العرضي للأنبوب ، فستزيد مقاومة الماء. وبالتالي ، ستنخفض قيمته عند مخرج الأنبوب خلال نفس الفترة الزمنية.

في الإنتاج ، أثناء إنشاء خطوط أنابيب المياه ، يتم وضع المشاريع التي يتم فيها حساب الحساب الهيدروليكي لنظام إمدادات المياه وفقًا لمعادلة برنولي:

حيث h 1-2 - يُظهر فقدان الضغط عند المخرج ، بعد التغلب على المقاومة في قسم إمدادات المياه بالكامل.

نحسب السباكة المنزلية

لكنها ، كما يقولون ، حسابات معقدة. بالنسبة للسباكة المنزلية ، نستخدم حسابات أبسط.

بناءً على بيانات جواز السفر للسيارات التي تستهلكها المياه في المنزل ، نلخص الاستهلاك غير المتخصص. نضيف إلى هذا الرقم استهلاك جميع صنابير المياه الموجودة في المنزل. يمر صنبور واحد من خلال نفسه بحوالي 5-6 لترات من الماء في 60 ثانية. نلخص جميع الأرقام ونحصل على استهلاك مياه غير متخصص في المنزل. في الوقت الحالي ، بناءً على الاستهلاك غير المتخصص ، نشتري أنبوبًا بمثل هذا المقطع العرضي الذي سيوفر الضغط والكمية المناسبة من الماء لجميع أجهزة طي المياه التي تعمل في نفس الوقت.

في الوقت الذي سيتم فيه توصيل إمدادات المياه المنزلية بشبكة البلدية ، ستبدأ في استخدام ما ستقدمه. حسنًا ، ماذا لو كان لديك بئر في المنزل ، خذ مضخة تزود شبكتك بالكامل بالضغط اللازم ، بما يتوافق مع التكاليف. عند الشراء ، يجب الاسترشاد ببيانات جواز السفر الخاصة بالمضخة.

لتحديد قسم الأنابيب ، نسترشد بهذه الجداول:

توفر هذه الجداول معلمات أنابيب أكثر شيوعًا. للتعرف الكامل على الشبكة ، من الممكن العثور على جداول أكثر اكتمالاً مع حسابات للأنابيب بأقطار مختلفة.

هنا ، بناءً على هذه الحسابات ، ومع التثبيت المناسب ، ستوفر لأنابيب السباكة الخاصة بك جميع المعلمات المطلوبة. في حالة وجود شيء غير واضح ، فمن الأفضل اللجوء إلى الخبراء.

من أجل تركيب هيكل إمدادات المياه بشكل صحيح ، وبدء تطوير النظام وتخطيطه ، من الضروري حساب تدفق المياه عبر الأنبوب.

تعتمد المعلمات الرئيسية للقناة المنزلية على البيانات التي تم الحصول عليها.

في هذه المقالة ، سيتمكن القراء من التعرف على التقنيات الأساسية التي ستساعدهم بشكل مستقل في حساب نظام السباكة الخاص بهم.

الغرض من حساب قطر خط الأنابيب حسب التدفق: تحديد القطر والمقطع لخط الأنابيب بناءً على بيانات معدل التدفق وسرعة الحركة الطولية للمياه.

من الصعب إجراء مثل هذا الحساب. من الضروري مراعاة الكثير من الفروق الدقيقة المتعلقة بالبيانات الفنية والاقتصادية. هذه المعلمات مترابطة. يعتمد قطر خط الأنابيب على نوع السائل الذي سيتم ضخه من خلاله.

إذا قمت بزيادة معدل التدفق ، يمكنك تقليل قطر الأنبوب. سوف ينخفض ​​استهلاك المواد تلقائيًا. سيكون تركيب مثل هذا النظام أسهل بكثير ، وستنخفض تكلفة العمل.

ومع ذلك ، فإن الزيادة في حركة التدفق ستؤدي إلى خسائر في الرأس ، الأمر الذي يتطلب خلق طاقة إضافية للضخ. إذا قمت بتقليله أكثر من اللازم ، فقد تظهر عواقب غير مرغوب فيها.

عند تصميم خط أنابيب ، في معظم الحالات ، يتم تحديد كمية تدفق المياه على الفور. تبقى كميتان غير معروفين:

• قطر دائرة الانبوب؛
• معدل المد و الجزر.

من الصعب جدًا إجراء حساب تقني واقتصادي كامل. هذا يتطلب معرفة هندسية مناسبة والكثير من الوقت. لتسهيل هذه المهمة عند حساب قطر الأنبوب المطلوب ، يتم استخدام المواد المرجعية. يعطون قيم أفضل معدل تدفق تم الحصول عليه تجريبياً.

صيغة الحساب النهائية لقطر خط الأنابيب الأمثل هي كما يلي:

د = √ (4Q / Πw)
Q هو معدل تدفق السائل الذي يتم ضخه ، m3 / s
د - قطر خط الأنابيب ، م
ث هي سرعة التدفق ، م / ث

سرعة السائل المناسبة ، حسب نوع خط الأنابيب

بادئ ذي بدء ، يتم أخذ الحد الأدنى من التكاليف في الاعتبار ، والتي بدونها يستحيل ضخ السائل. بالإضافة إلى ذلك ، يجب النظر في تكلفة خط الأنابيب.

عند الحساب ، يجب أن تتذكر دائمًا حدود سرعة الوسيط المتحرك. في بعض الحالات ، يجب أن يفي حجم خط الأنابيب الرئيسي بالمتطلبات المنصوص عليها في العملية التكنولوجية.

تتأثر أبعاد خط الأنابيب أيضًا بارتفاع الضغط المحتمل.

عند إجراء الحسابات الأولية ، لا يؤخذ التغيير في الضغط في الاعتبار. تؤخذ السرعة المسموح بها كأساس لتصميم خط أنابيب العملية.

عندما تكون هناك تغييرات في اتجاه الحركة في خط الأنابيب الذي يتم تصميمه ، يبدأ سطح الأنبوب في تجربة ضغط كبير موجه بشكل عمودي على حركة التدفق.

وتعزى هذه الزيادة إلى عدة مؤشرات:

• سرعة السائل
• كثافة؛
• الضغط الأولي (الضغط).

علاوة على ذلك ، تكون السرعة دائمًا في تناسب عكسي مع قطر الأنبوب. هذا هو السبب في أن السوائل عالية السرعة تتطلب الاختيار الصحيح للتكوين ، والاختيار الكفء لأبعاد خط الأنابيب.

على سبيل المثال ، إذا تم ضخ حمض الكبريتيك ، فإن قيمة السرعة تقتصر على قيمة لن تتسبب في تآكل جدران ثنيات الأنابيب. نتيجة لذلك ، لن ينكسر هيكل الأنبوب أبدًا.

سرعة الماء في صيغة خط الأنابيب

يتم حساب تدفق الحجم V (60m³ / h أو 60 / 3600m³ / sec) على أنه ناتج سرعة التدفق w والمقطع العرضي للأنبوب S (ويتم حساب المقطع العرضي بدوره على أنه S = 3.14 d² / 4) : V = 3.14 واط ي² / 4. من هنا نحصل على w = 4V / (3.14 d²). لا تنس تحويل القطر من مليمترات إلى أمتار ، أي أن القطر سيكون 0.159 م.

صيغة استهلاك المياه

بشكل عام ، تعتمد منهجية قياس تدفق المياه في الأنهار وخطوط الأنابيب على شكل مبسط من معادلة الاستمرارية للسوائل غير القابلة للضغط:

تدفق المياه من خلال طاولة الأنابيب

التدفق مقابل الضغط

لا يوجد مثل هذا الاعتماد لتدفق السوائل على الضغط ، ولكن هناك - على انخفاض الضغط. الصيغة بسيطة. هناك معادلة مقبولة عمومًا لانخفاض الضغط أثناء تدفق السائل في أنبوب Δp = (L / d) w² / 2 ، هو معامل الاحتكاك (يتم البحث عنها اعتمادًا على سرعة الأنبوب وقطره وفقًا لـ الرسوم البيانية أو الصيغ المقابلة) ، L طول الأنبوب ، d هو قطره ، ρ - كثافة السوائل ، w - السرعة. من ناحية أخرى ، هناك تعريف للتدفق G = ρwπd² / 4. نعبر عن السرعة من هذه الصيغة ، ونستبدلها في المعادلة الأولى ونجد اعتماد معدل التدفق G = π SQRT (Δp d ^ 5 / λ / L) / 4 ، SQRT هو الجذر التربيعي.

يتم البحث عن معامل الاحتكاك بالاختيار. أولاً ، تقوم بتعيين قيمة معينة لسرعة السائل من الفانوس وتحدد رقم رينولدز Re = ρwd / μ ، حيث μ هي اللزوجة الديناميكية للسائل (لا تخلط بينه وبين اللزوجة الحركية ، فهذه أشياء مختلفة). وفقًا لرينولدز ، أنت تبحث عن معامل الاحتكاك λ = 64 / Re للوضع الرقائقي و λ = 1 / (1.82 lgRe - 1.64) ² للاضطراب (هنا lg هو اللوغاريتم العشري). وخذ القيمة الأعلى. بعد أن تعثر على معدل التدفق والسرعة ، ستحتاج إلى تكرار العملية الحسابية بالكامل مرة أخرى بمعامل احتكاك جديد. وتكرر عملية إعادة الحساب هذه حتى تتطابق قيمة السرعة المحددة لتحديد معامل الاحتكاك مع خطأ ما مع القيمة التي تجدها من الحساب.