في الشركات، وكذلك في الشقق والمنازل بشكل عام، عدد كبير منماء. الأرقام ضخمة، لكن هل يمكن أن يقولوا شيئا آخر غير حقيقة نفقة معينة؟ نعم يستطيعون. وهي أن تدفق المياه يمكن أن يساعد في حساب قطر الأنبوب. تبدو هذه المعلمات غير مرتبطة ببعضها البعض، ولكن في الواقع العلاقة واضحة.

بعد كل شيء، يعتمد إنتاجية نظام إمدادات المياه على عوامل كثيرة. يحتل قطر الأنابيب مكانًا مهمًا في هذه القائمة، فضلاً عن الضغط في النظام. دعونا ننظر في هذه المسألة بشكل أعمق.

العوامل المؤثرة على مرور الماء عبر الأنبوب

يعتمد تدفق الماء عبر أنبوب دائري به فتحة على حجم هذه الفتحة. وبالتالي، كلما كان أكبر، كلما زادت كمية المياه التي تمر عبر الأنبوب في فترة زمنية معينة. ومع ذلك، لا ننسى الضغط. بعد كل شيء، يمكنك إعطاء مثال. سيدفع عمود يبلغ طوله مترًا الماء عبر ثقب يبلغ طوله سنتيمترًا في وقت أقل بكثير لكل وحدة زمنية من العمود الذي يبلغ ارتفاعه عدة عشرات من الأمتار. إنه واضح. لذلك، سيصل تدفق المياه إلى الحد الأقصى عند أقصى مقطع عرضي داخلي للمنتج، وكذلك عند أقصى ضغط.

حساب القطر

إذا كنت بحاجة إلى الحصول على معدل معين لتدفق المياه عند مخرج نظام إمداد المياه، فلا يمكنك الاستغناء عن حساب قطر الأنبوب. بعد كل شيء، يؤثر هذا المؤشر، إلى جانب المؤشرات الأخرى، على مؤشر الإنتاجية.

بالطبع، هناك جداول خاصة متوفرة على الإنترنت وفي الأدبيات المتخصصة التي تسمح لك بتجاوز الحسابات، مع التركيز على معلمات معينة. ومع ذلك، لا ينبغي أن تتوقع دقة عالية من هذه البيانات؛ فالخطأ سيظل موجودًا، حتى لو تم أخذ جميع العوامل في الاعتبار. ولذلك، فإن أفضل طريقة للحصول على نتائج دقيقة هي إجراء الحسابات الخاصة بك.

للقيام بذلك سوف تحتاج إلى البيانات التالية:

• استهلاك استهلاك المياه.
• فقدان الضغط من نقطة المصدر إلى نقطة الاستهلاك.

ليس من الضروري حساب استهلاك المياه - فهناك معيار رقمي. يمكنك أخذ البيانات الموجودة على الخلاط والتي تقول إنه يتم استهلاك حوالي 0.25 لتر في الثانية. يمكن استخدام هذا الرقم لإجراء العمليات الحسابية.

من المعلمات المهمة للحصول على بيانات دقيقة فقدان الضغط في المنطقة. كما هو معروف، يتراوح ضغط الضغط في رافعات إمدادات المياه القياسية من 1 إلى 0.6 أجواء. المتوسط ​​هو 1.5-3 أجهزة الصراف الآلي. تعتمد المعلمة على عدد الطوابق في المنزل. ولكن هذا لا يعني أنه كلما ارتفع المنزل، كلما زاد الضغط في النظام. جداً أبنية عالية(أكثر من 16 طابقا) في بعض الأحيان يتم تقسيم النظام إلى طوابق لتطبيع الضغط.

وفيما يتعلق بخسارة الرأس، يمكن حساب هذا الرقم باستخدام أجهزة قياس الضغط عند نقطة المصدر وقبل نقطة الاستهلاك.

ومع ذلك، إذا لم تكن المعرفة والصبر كافية لإجراء حسابات مستقلة، فيمكنك استخدام البيانات الجدولية. وحتى لو كانت لديهم أخطاء معينة، ستكون البيانات دقيقة تمامًا بالنسبة لظروف معينة. وبعد ذلك سيكون من السهل جدًا وبسرعة تحديد قطر الأنبوب بناءً على تدفق المياه. وهذا يعني أنه سيتم حساب نظام إمداد المياه بشكل صحيح، مما سيسمح لك بالحصول على كمية من السائل تلبي احتياجاتك.

طريقة حساب جدول شيفيليف الهيدروليكية النظرية SNiP 2.04.02-84

البيانات الأولية

مادة الأنابيب:فولاذ جديد بدون طبقة حماية داخلية أو مع البيتومين طلاء وقائيحديد زهر جديد بدون طبقة واقية داخلية أو بطبقة واقية من البيتومين فولاذ جديد وحديد زهر بدون طبقة واقية داخلية أو مع طبقة واقية من البيتومين أسمنت الأسبستوس الخرسانة المسلحة المضغوطة بالاهتزاز والخرسانة المسلحة بالطرد المركزي الفولاذ والحديد الزهر مع الداخل. طلاء من البلاستيك أو الأسمنت البوليمر يتم تطبيقه بواسطة الطرد المركزي الفولاذ والحديد الزهر، مع طلاء داخلي من الرمل الأسمنتي يتم تطبيقه عن طريق رش الفولاذ والحديد الزهر، مع طلاء داخلي من الرمل الأسمنتي يتم تطبيقه عن طريق الطرد المركزي من مواد البوليمر(زجاج بلاستيكي

التدفق المقدر

لتر/ثانية م3/ساعة

القطر الخارجي مم

سمك الحائط مم

طول الأنابيب م

متوسط ​​درجة حرارة الماء درجة مئوية

مكافئ. خشونة داخلية أسطح الأنابيب:صدأ بشدة أو مع رواسب كبيرة. الصلب أو الحديد الزهر. الصلب المجلفن القديم الصدئ. بعد عدة سنوات الصلب بعد عدة سنوات حديد الزهر جديد الصلب المجلفن الجديد الصلب الملحوم الجديد الصلب غير الملحومة الجديد المسحوب من النحاس والرصاص والنحاس الزجاج

مجموع المقاومة المحلية

عملية حسابية

اعتماد فقدان الضغط على قطر الأنبوب

HTML5 لا يعمل في متصفحك
عند حساب نظام إمدادات المياه أو التدفئة، تواجه مهمة اختيار قطر خط الأنابيب. لحل هذه المشكلة، تحتاج إلى إجراء حساب هيدروليكي لنظامك، وأكثر من ذلك حل بسيط- يمكنك استخدام الحساب الهيدروليكيمتصل، وهو ما سنفعله الآن.
إجراءات التشغيل:
1. حدد طريقة الحساب المناسبة (الحساب وفقًا لجداول Shevelev أو المكونات الهيدروليكية النظرية أو وفقًا لـ SNiP 2.04.02-84)
2. حدد مادة الأنابيب
3. اضبط تدفق المياه المقدر في خط الأنابيب
4. اضبط القطر الخارجيوسمك جدار خط الأنابيب
5. اضبط طول الأنبوب
6. اضبط معدل الحرارةماء
ستكون نتيجة الحساب هي الرسم البياني وقيم الحساب الهيدروليكي الواردة أدناه.
يتكون الرسم البياني من قيمتين (1 – فقدان ضغط الماء، 2 – سرعة الماء). القيم المثلىسيتم كتابة أقطار الأنابيب باللون الأخضر أسفل الرسم البياني.

أولئك. يجب عليك ضبط القطر بحيث تكون النقطة الموجودة على الرسم البياني أعلى بشكل صارم من قيمك الخضراء لقطر خط الأنابيب، لأنه فقط مع هذه القيم ستكون سرعة الماء وفقدان الضغط هو الأمثل.

يظهر فقدان الضغط في خط الأنابيب فقدان الضغط في قسم معين من خط الأنابيب. كلما زادت الخسائر، كلما زاد العمل الذي يتعين القيام به لتوصيل المياه إلى المكان الصحيح.
توضح خاصية المقاومة الهيدروليكية مدى فعالية اختيار قطر الأنبوب اعتمادًا على فقدان الضغط.
كمرجع:
- إذا كنت بحاجة إلى معرفة سرعة السائل/الهواء/الغاز في خط أنابيب من أقسام مختلفة، فاستخدمه

في هذا القسم سوف نطبق قانون حفظ الطاقة على حركة السائل أو الغاز عبر الأنابيب. غالبًا ما تتم مواجهة حركة السائل عبر الأنابيب في التكنولوجيا والحياة اليومية. تقوم أنابيب المياه بتزويد المياه في المدينة إلى المنازل وأماكن الاستهلاك. في السيارات، يتدفق زيت التشحيم ووقود المحركات وما إلى ذلك عبر الأنابيب. غالبًا ما توجد حركة السائل عبر الأنابيب في الطبيعة. ويكفي أن نقول أن الدورة الدموية للحيوانات والبشر هي تدفق الدم عبر الأنابيب - الأوعية الدموية. وإلى حد ما، يعد تدفق المياه في الأنهار أيضًا نوعًا من تدفق السوائل عبر الأنابيب. قاع النهر هو نوع من الأنابيب لتدفق المياه.

وكما هو معروف فإن السائل الساكن في وعاء، حسب قانون باسكال، ينقل الضغط الخارجي في جميع الاتجاهات وإلى جميع نقاط الحجم دون تغيير. ومع ذلك، عندما يتدفق السائل دون احتكاك عبر أنبوب تختلف مساحة مقطعه العرضي باختلاف المقاطع، فإن الضغط ليس هو نفسه على طول الأنبوب. دعونا نكتشف لماذا يعتمد الضغط في السائل المتحرك على مساحة المقطع العرضي للأنبوب. ولكن أولا دعونا ننظر إلى واحد ميزة مهمةأي تدفق السوائل.

لنفترض أن السائل يتدفق عبر أنبوب أفقي يختلف مقطعه العرضي باختلاف الأماكن، على سبيل المثال، من خلال أنبوب يظهر جزء منه في الشكل 207.

إذا رسمنا ذهنيًا عدة أقسام على طول أنبوب، تكون مساحاتها متساوية على التوالي، وقمنا بقياس كمية السائل المتدفق عبر كل منها خلال فترة زمنية معينة، فسنجد أن نفس كمية السائل تتدفق عبر كل منها قسم. وهذا يعني أن كل السائل الذي يمر عبر القسم الأول في نفس الوقت يمر عبر القسم الثالث، على الرغم من أن مساحته أصغر بكثير من الأول. إذا لم يكن الأمر كذلك، على سبيل المثال، مررت كمية أقل من السائل عبر قسم بمساحة مع مرور الوقت مقارنةً بقسم ذي مساحة، فيجب أن يتراكم السائل الزائد في مكان ما. لكن السائل يملأ الأنبوب بأكمله، ولا يوجد مكان يتراكم فيه.

كيف يمكن للسائل الذي يتدفق عبر مقطع واسع أن "ينضغط" عبر مقطع ضيق في نفس المقدار من الوقت؟ من الواضح، لكي يحدث هذا، عند مرور أجزاء ضيقة من الأنبوب، يجب أن تكون سرعة الحركة أكبر، وبالضبط عدة مرات تكون مساحة المقطع العرضي أصغر.

في الواقع، دعونا نفكر في مقطع عرضي معين لعمود متحرك من السائل، يتزامن مع لحظة البدايةالوقت مع أحد أقسام الأنابيب (الشكل 208). وبمرور الوقت، ستتحرك هذه المنطقة مسافة تساوي حيث سرعة تدفق السوائل. الحجم V للسائل المتدفق عبر مقطع من الأنبوب يساوي ناتج مساحة هذا القسم والطول

حجم التدفقات السائلة لكل وحدة زمنية -

حجم السائل المتدفق لكل وحدة زمنية عبر مقطع عرضي للأنبوب 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 في هذا

في نفس الوقت من خلال أي قسم آخر.

وفي الوقت نفسه، نعتقد أن كتلة معينة من السائل لها دائمًا نفس الحجم، وأنها لا تستطيع ضغطها أو تقليل حجمها (يقال إن السائل غير قابل للضغط). ومن المعروف، على سبيل المثال، أنه في الأماكن الضيقة في النهر تكون سرعة تدفق المياه أكبر منها في الأماكن الواسعة. إذا قمنا بالدلالة على سرعة تدفق السوائل في المقاطع حسب المناطق فيمكننا أن نكتب:

من هذا يمكن ملاحظة أنه عندما يمر السائل من قسم من الأنبوب مساحة أكبرالمقطع العرضي إلى مقطع ذي مساحة مقطع عرضي أصغر، تزداد سرعة التدفق، أي أن السائل يتحرك مع التسارع. وهذا يعني، وفقًا لقانون نيوتن الثاني، أن هناك قوة تؤثر على السائل. أي نوع من القوة هذا؟

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

وهذا يتبع أيضًا قانون الحفاظ على الطاقة. وبالفعل، إذا زادت سرعة حركة السوائل في الأماكن الضيقة في الأنبوب، فإن طاقته الحركية تزداد أيضًا. وبما أننا افترضنا أن السائل يتدفق دون احتكاك، فإن هذه الزيادة في الطاقة الحركية يجب تعويضها بانخفاض في طاقة الوضع، لأن الطاقة الكلية يجب أن تظل ثابتة. ما هي الطاقة المحتملة التي نتحدث عنها هنا؟ إذا كان الأنبوب أفقيا، فإن طاقة التفاعل المحتملة مع الأرض في جميع أجزاء الأنبوب هي نفسها ولا يمكن أن تتغير. وهذا يعني أن الطاقة الكامنة فقط هي التي تبقى تفاعل مرن. قوة الضغط التي تجبر السائل على التدفق عبر الأنبوب هي قوة الضغط المرنة للسائل. عندما نقول أن السائل غير قابل للضغط، فإننا نعني فقط أنه لا يمكن ضغطه بدرجة كبيرة بحيث يتغير حجمه بشكل ملحوظ، ولكن الضغط الصغير جدًا، الذي يسبب ظهور القوى المرنة، يحدث حتمًا. هذه القوى تخلق ضغط السوائل. وهذا الضغط للسائل هو الذي يتناقص في الأجزاء الضيقة من الأنبوب، لتعويض الزيادة في السرعة. في المناطق الضيقة من الأنابيب، يجب أن يكون ضغط السائل أقل منه في المناطق الواسعة.

هذا هو القانون الذي اكتشفه الأكاديمي سانت بطرسبرغ دانييل برنولي:

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

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

قد يبدو الأمر غريبًا، ولكن عندما "ينضغط" السائل من خلاله مناطق ضيقةالأنبوب، فإن ضغطه لا يزيد، بل يتناقص. والتجربة تؤكد ذلك جيداً.

إذا كان الأنبوب الذي يتدفق من خلاله السائل مزودًا بأنابيب مفتوحة ملحومة به - أجهزة قياس الضغط (الشكل 209)، فسيكون من الممكن مراقبة توزيع الضغط على طول الأنبوب. في المناطق الضيقة من الأنبوب يكون ارتفاع عمود السائل في أنبوب الضغط أقل منه في المناطق الواسعة. وهذا يعني أن الضغط أقل في هذه الأماكن. كلما كان المقطع العرضي للأنبوب أصغر، زادت سرعة التدفق وانخفض الضغط. من الممكن، بوضوح، اختيار قسم يكون فيه الضغط مساوياً للضغط الجوي الخارجي (سيكون ارتفاع مستوى السائل في مقياس الضغط مساوياً للصفر). وإذا أخذنا قسمًا أصغر، فسيكون ضغط السائل فيه أقل من الضغط الجوي.

يمكن استخدام تدفق السوائل هذا لضخ الهواء. تعمل ما يسمى بمضخة المياه النفاثة على هذا المبدأ. يوضح الشكل 210 رسمًا تخطيطيًا لهذه المضخة. يُمرَّر تيار من الماء عبر الأنبوب (أ) مع وجود فتحة ضيقة في نهايته. يكون ضغط الماء عند فتحة الأنبوب أقل من الضغط الجوي. لهذا

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

وكل ما قيل عن حركة السائل عبر الأنابيب ينطبق أيضًا على حركة الغاز. إذا لم تكن سرعة تدفق الغاز عالية جدًا ولم يتم ضغط الغاز بدرجة كبيرة بحيث يتغير حجمه، بالإضافة إلى ذلك، إذا تم إهمال الاحتكاك، فإن قانون برنولي ينطبق أيضًا على تدفقات الغاز. في الأجزاء الضيقة من الأنابيب، حيث يتحرك الغاز بشكل أسرع، يكون ضغطه أقل منه في الأجزاء الواسعة وقد يصبح أقل من الضغط الجوي. وفي بعض الحالات، لا يتطلب الأمر حتى الأنابيب.

يمكنك القيام بتجربة بسيطة. إذا نفخت على ورقة على طول سطحها، كما هو موضح في الشكل 211، فسوف ترى أن الورقة ستبدأ في الارتفاع. يحدث هذا بسبب انخفاض الضغط في تيار الهواء فوق الورقة.

وتحدث نفس الظاهرة عندما تطير الطائرة. يتدفق تدفق معاكس للهواء على السطح العلوي المحدب لجناح الطائرة الطائرة، ونتيجة لذلك يحدث انخفاض في الضغط. الضغط فوق الجناح أقل من الضغط تحت الجناح. وهذا ما يسبب رفع الجناح.

التمرين 62

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

2. قم بقياس كمية المياه المتدفقة منها صنبور الماءلفترة معينة تحديد سرعة تدفق المياه عن طريق قياس قطر الماسورة أمام الصنبور.

3. ما هو قطر خط الأنابيب الذي يجب أن تتدفق المياه من خلاله في الساعة؟ سرعة تدفق المياه المسموح بها هي 2.5 م/ثانية.

حركة السوائل عبر الأنابيب.
اعتماد ضغط السائل على معدل تدفقه

تدفق السوائل الثابتة. معادلة الاستمرارية

دعونا نفكر في الحالة التي يتدفق فيها سائل غير لزج عبر أنبوب أسطواني أفقي ذو مقطع عرضي متغير.

يسمى تدفق السوائل ثابت، إذا كانت سرعته لا تتغير مع مرور الوقت في كل نقطة من المساحة التي يشغلها السائل. في التدفق الثابت، يتم نقل كميات متساوية من السائل عبر أي مقطع عرضي للأنبوب خلال فترات زمنية متساوية.

السوائل عمليا غير قابل للضغطأي يمكننا أن نفترض أن كتلة معينة من السائل لها دائمًا حجم ثابت. ولذلك، فإن نفس الكميات من السائل تمر عبر أقسام مختلفةيعني الأنبوب أن سرعة تدفق السائل تعتمد على المقطع العرضي للأنبوب.

دع سرعات تدفق السائل الثابت عبر أقسام الأنابيب S1 وS2 تكون مساوية لـ v1 وv2، على التوالي. حجم السائل المتدفق خلال فترة زمنية t خلال القسم S1 يساوي V1=S1v1t، وحجم السائل المتدفق خلال القسم S2 خلال نفس الوقت يساوي V2=S2v2t. ومن المساواة V1=V2 يترتب على ذلك

العلاقة (1) تسمى معادلة الاستمرارية. ويترتب على ذلك أن

لذلك، في تدفق السائل الثابت، تتناسب سرعة حركة جزيئاته عبر المقاطع العرضية المختلفة للأنبوب عكسًا مع مساحات هذه المقاطع.

الضغط في السائل المتحرك. قانون برنولي

إن الزيادة في سرعة تدفق السائل عند الانتقال من مقطع من الأنبوب بمساحة مقطع عرضي أكبر إلى مقطع من الأنبوب بمساحة مقطع عرضي أصغر يعني أن السائل يتحرك بتسارع.

وفقا لقانون نيوتن الثاني، فإن التسارع يحدث بسبب القوة. هذه القوة في في هذه الحالةهو الفرق في قوى الضغط المؤثرة على السائل المتدفق في الأجزاء الواسعة والضيقة من الأنبوب. ولذلك، في الجزء العريض من الأنبوب يجب أن يكون ضغط السائل أكبر منه في الجزء الضيق. ويمكن ملاحظة ذلك مباشرة من خلال التجربة. في التين. لقد تبين أنه في المقاطع ذات المقاطع العرضية المختلفة S1 وS2، يتم إدخال أنابيب قياس الضغط في الأنبوب الذي يتدفق من خلاله السائل.

كما تظهر الملاحظات، فإن مستوى السائل في أنبوب الضغط عند القسم S1 من الأنبوب أعلى منه في القسم S2. وبالتالي، فإن الضغط في المائع الذي يتدفق عبر مقطع ذي مساحة أكبر S1 يكون أعلى من الضغط في المائع الذي يتدفق عبر مقطع ذي مساحة أصغر S2. لذلك، أثناء تدفق السوائل الثابتة، في تلك الأماكن التي تكون فيها سرعة التدفق أقل، يكون الضغط في السائل أعلى، وعلى العكس من ذلك، عندما تكون سرعة التدفق أعلى، يكون الضغط في السائل أقل.وكان برنولي أول من توصل إلى هذا الاستنتاج، ولهذا سمي بهذا القانون قانون برنولي.

تقسيم حل المشكلات:

مهمة 1.يتدفق الماء في أنبوب أفقي ذو مقطع عرضي متغير. سرعة التدفق في الجزء العريض من الأنبوب 20 سم/ث. تحديد سرعة تدفق الماء في الجزء الضيق من الأنبوب الذي يقل قطره بمقدار 1.5 مرة عن قطر الجزء العريض.

المهمة 2.يتدفق سائل في أنبوب أفقي مقطعه العرضي 20 سم2. في مكان واحد، يكون للأنبوب تضييق بمقطع عرضي يبلغ 12 سم2. الفرق في مستويات السائل في الأنابيب المانومترية المثبتة في الأجزاء الواسعة والضيقة من الأنبوب هو 8 سم أوجد معدل التدفق الحجمي للسائل في ثانية واحدة.

المهمة 3.تؤثر قوة مقدارها 15 نيوتن على مكبس المحقنة الموجود أفقيًا، حدد سرعة تدفق الماء من طرف المحقنة إذا كانت مساحة المكبس 12 سم2.

الأنابيب التي تربط الأجهزة المختلفة للمصانع الكيماوية. وبمساعدتهم، يتم نقل المواد بين الأجهزة الفردية. عادة، يتم توصيل عدة أنابيب فردية لإنشاء نظام أنابيب واحد.

خط الأنابيب هو نظام من الأنابيب المتصلة ببعضها البعض باستخدام عناصر التوصيل المستخدمة في النقل المواد الكيميائيةوغيرها من المواد. في المصانع الكيماوية، عادة ما تستخدم خطوط الأنابيب المغلقة لنقل المواد. إذا كنا نتحدث عن أجزاء مغلقة ومعزولة من التثبيت، فإنها تشير أيضًا إلى نظام الأنابيب أو الشبكة.

قد يشمل نظام خطوط الأنابيب المغلقة ما يلي:

1. أنابيب.
2. عناصر ربط الأنابيب.
3. أختام مانعة للتسرب تربط قسمين قابلين للفصل من خط الأنابيب.

يتم تصنيع جميع العناصر المذكورة أعلاه بشكل منفصل ثم يتم توصيلها بنظام خطوط أنابيب واحد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تجهيز خطوط الأنابيب بالتدفئة والعزل اللازم المصنوع من مواد مختلفة.

يتم اختيار حجم الأنابيب والمواد اللازمة للتصنيع على أساس تكنولوجي و متطلبات التصميمالمقدمة في كل حالة محددة. ولكن لتوحيد أحجام الأنابيب تم تصنيفها وتوحيدها. كان المعيار الرئيسي هو الضغط المسموح به الذي يمكن تشغيل الأنبوب به.

الحجم الاسمي DN

القطر الشرطي DN (القطر الاسمي) هو معلمة تُستخدم في أنظمة خطوط الأنابيب كميزة مميزة يتم من خلالها ضبط أجزاء خطوط الأنابيب مثل الأنابيب والتجهيزات والتجهيزات وغيرها.

القطر الاسمي هو قيمة بلا أبعاد، ولكنه يساوي تقريبًا عدديًا القطر الداخلي للأنبوب. مثال على تسمية القطر الاسمي: DN 125.

كما أن القطر الاسمي غير موضح في الرسومات ولا يحل محل الأقطار الفعلية للأنابيب. وهو يتوافق تقريبًا مع القطر الواضح لأجزاء معينة من خط الأنابيب (الشكل 1.1). إذا تحدثنا عن القيم العددية للانتقالات الشرطية، يتم تحديدها بحيث يزيد إنتاجية خط الأنابيب في النطاق من 60 إلى 100٪ عند الانتقال من مقطع شرطي إلى آخر.

الأقطار الاسمية المشتركة:

3, 4, 5, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2600, 2800, 3000, 3200, 3400, 3600, 3800, 4000.

يتم تحديد أبعاد هذه المقاطع الاسمية مع توقع عدم وجود مشاكل في تركيب الأجزاء مع بعضها البعض. تحديد القطر الاسمي يعتمد على قيمة القطر الداخلي لخط الأنابيب؛ ويتم اختيار قيمة القطر الاسمي الأقرب إلى القطر الصافي للأنبوب.

الضغط الاسمي PN

الضغط الاسمي PN هو قيمة تقابل الحد الأقصى للضغط للوسط الذي يتم ضخه عند 20 درجة مئوية، حيث يكون من الممكن تشغيل خط أنابيب ذي أبعاد محددة على المدى الطويل.

الضغط الاسمي هو قيمة بلا أبعاد.

وكما هو الحال مع القطر الاسمي، تمت معايرة الضغط الاسمي بناءً على الخبرة التشغيلية والخبرة المتراكمة (الجدول 1.1).

يتم تحديد الضغط الاسمي لخط أنابيب معين بناءً على الضغط الناتج فعليًا فيه، وذلك عن طريق اختيار أقرب قيمة أعلى. في هذه الحالة، يجب أن تتوافق التركيبات والتجهيزات في خط الأنابيب هذا أيضًا مع نفس مستوى الضغط. يتم حساب سمك جدران الأنابيب على أساس الضغط الاسمي ويجب التأكد من قابلية تشغيل الأنبوب عند قيمة ضغط تساوي الضغط الاسمي (الجدول 1.1).

ضغط التشغيل الزائد المسموح به p e,zul

يستخدم الضغط الاسمي فقط ل درجة حرارة التشغيل 20 درجة مئوية. مع زيادة درجة الحرارة، تقل سعة تحميل الأنبوب. وفي نفس الوقت جائز الضغط الزائد. تُظهر قيمة p e,zul الحد الأقصى للضغط الزائد الذي يمكن أن يكون في نظام خطوط الأنابيب عندما تزيد درجة حرارة التشغيل (الشكل 1.2).

مواد خطوط الأنابيب

عند اختيار المواد التي سيتم استخدامها لتصنيع خطوط الأنابيب، يتم وضع مؤشرات مثل خصائص البيئة التي سيتم نقلها عبر خط الأنابيب و ضغط التشغيل، يفترض في هذا النظام. ومن الجدير أيضًا النظر في إمكانية حدوث تأثيرات تآكل من الوسط الذي يتم ضخه على مادة جدران الأنابيب.

تقريبا جميع أنظمة الأنابيب والمصانع الكيميائية مصنوعة من الفولاذ. ل استخدام عامفي غياب الأحمال الميكانيكية العالية والتأثيرات المسببة للتآكل، يتم استخدام الحديد الزهر الرمادي أو الفولاذ الهيكلي غير المخلوط لتصنيع خطوط الأنابيب.

في حالة ارتفاع ضغوط التشغيل وغياب الأحمال المسببة للتآكل، يتم استخدام خط أنابيب مصنوع من الفولاذ المقسى أو باستخدام الفولاذ المصبوب.

إذا كان التأثير التآكلي للبيئة كبيرًا أو كان نقاء المنتج خاضعًا له متطلبات عاليةثم خط الأنابيب مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ.

إذا كان يجب أن يكون خط الأنابيب مقاومًا لـ مياه البحرثم يتم استخدام سبائك النحاس والنيكل في تصنيعها. يمكن أن تستخدم أيضا سبائك الألومنيوموالمعادن مثل التنتالوم أو الزركونيوم.

يتم استخدامها على نطاق واسع على نطاق واسع كمواد لخطوط الأنابيب أنواع مختلفةالبلاستيك، وذلك بسبب مقاومتها العالية للتآكل، وانخفاض وزنها وسهولة معالجتها. هذه المواد مناسبة لخطوط أنابيب مياه الصرف الصحي.

تجهيزات خطوط الأنابيب

يتم تجميع خطوط الأنابيب المصنوعة من مواد بلاستيكية مناسبة للحام في موقع التركيب. وتشمل هذه المواد الفولاذ والألمنيوم واللدائن الحرارية والنحاس وما إلى ذلك. ولربط المقاطع المستقيمة من الأنابيب، يتم استخدام عناصر ذات أشكال مصنعة خصيصًا، على سبيل المثال، الأكواع والانحناءات والصمامات وتخفيضات القطر (الشكل 1.3). يمكن أن تكون هذه التركيبات جزءًا من أي خط أنابيب.

اتصالات الأنابيب

للتركيب الأجزاء الفرديةتستخدم الأنابيب والتجهيزات وصلات خاصة. كما أنها تستخدم لتوصيل التركيبات والأجهزة اللازمة بخط الأنابيب.

يتم تحديد الاتصالات (الشكل 1.4) اعتمادًا على:

1. المواد المستخدمة في تصنيع الأنابيب والتجهيزات. معيار الاختيار الرئيسي هو إمكانية اللحام.
2. ظروف التشغيل: ضغط منخفض أو مرتفع، وكذلك درجة حرارة منخفضة أو عالية.
3. متطلبات الإنتاج التي تنطبق على نظام خطوط الأنابيب.
4. وجود اتصالات قابلة للفصل أو دائمة في نظام خطوط الأنابيب.

أرز. 1.4 أنواع توصيلات الأنابيب

التوسع الخطي للأنابيب ومعداتها

يمكن تغيير الشكل الهندسي للأشياء عن طريق القوة عليها وعن طريق تغيير درجة حرارتها. بيانات الظواهر الفيزيائيةيؤدي إلى أن خط الأنابيب الذي يتم تركيبه في حالة تفريغ ودون التعرض لدرجة الحرارة، يتعرض لبعض التمدد الخطي أو الانكماش أثناء التشغيل تحت الضغط أو التعرض لدرجة الحرارة، مما يؤثر سلبا على أدائه.

عندما لا يكون من الممكن التعويض عن التوسع، يحدث تشوه في نظام خطوط الأنابيب. في هذه الحالة، قد يحدث تلف في أختام الحافة وتلك الأماكن التي تتصل فيها الأنابيب ببعضها البعض.

التوسع الخطي الحراري

عند مد خطوط الأنابيب، من المهم أن نأخذ في الاعتبار التغير المحتمل في الطول نتيجة لارتفاع درجة الحرارة أو ما يسمى بالتمدد الخطي الحراري، المشار إليه بـ ΔL. هذه القيمةيعتمد على طول الأنبوب المحدد L o وفرق درجة الحرارة Δϑ =ϑ2-ϑ1 (الشكل 1.5).

في الصيغة أعلاه، a هو معامل التمدد الخطي الحراري من هذه المادة. هذا المؤشر يساوي التمدد الخطي لأنبوب طوله 1 متر مع زيادة في درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية.

عناصر تعويض تمدد الأنابيب

انحناءات الأنابيب

بفضل الانحناءات الخاصة الملحومة في خط الأنابيب، من الممكن التعويض عن التمدد الخطي الطبيعي للأنابيب. لهذا الغرض، يتم استخدام تعويض الانحناءات على شكل حرف U وعلى شكل حرف Z والزاوية، بالإضافة إلى معوضات القيثارة (الشكل 1.6).

أرز. 1.6 تعويض انحناءات الأنابيب

إنهم يدركون التوسع الخطي للأنابيب بسبب تشوههم. ومع ذلك، هذه الطريقة ممكنة فقط مع قيود معينة. في خطوط الأنابيب مع ضغط مرتفعيتم استخدام الركبتين بزوايا مختلفة للتعويض عن التمدد. بسبب الضغط الذي يعمل في مثل هذه الانحناءات، من الممكن زيادة التآكل.

وصلات تمدد الأنابيب المموجة

يتكون هذا الجهاز من معدن ذو جدران رقيقة انبوب مجدولوالذي يسمى منفاخ ويمتد في اتجاه خط الأنابيب (الشكل 1.7).

يتم تثبيت هذه الأجهزة في خط الأنابيب. يتم استخدام التحميل المسبق كمعوض توسع خاص.

إذا تحدثنا عن وصلات التمدد المحورية، فهي قادرة على التعويض فقط عن تلك التوسعات الخطية التي تحدث على طول محور الأنبوب. لتجنب الحركة الجانبية والتلوث الداخلي، يتم استخدام حلقة توجيه داخلية. من أجل حماية خط الأنابيب من الأضرار الخارجية، كقاعدة عامة، يتم استخدام بطانة خاصة. تعمل وصلات التمدد التي لا تحتوي على حلقة توجيه داخلية على امتصاص الحركة الجانبية بالإضافة إلى الاهتزازات التي قد تأتي من المضخات.

عزل الأنابيب

إذا تحرك وسط ذو درجة حرارة عالية عبر خط الأنابيب، فيجب عزله لتجنب فقدان الحرارة. عندما يتحرك وسط ذو درجة حرارة منخفضة عبر خط أنابيب، يتم استخدام العزل لمنع تسخينه بواسطة البيئة الخارجية. يتم العزل في مثل هذه الحالات باستخدام مواد عازلة خاصة يتم وضعها حول الأنابيب.

عادة ما تستخدم المواد التالية:

1. في درجات الحرارة المنخفضةيتم استخدام ما يصل إلى 100 درجة مئوية من الرغاوي الصلبة مثل البوليسترين أو البولي يوريثان.
2. عند درجات حرارة متوسطة تبلغ حوالي 600 درجة مئوية، يتم استخدام أغلفة مشكلة أو ألياف معدنية مثل الصوف الحجري أو اللباد الزجاجي.
3. في درجات حرارة عاليةفي منطقة 1200 درجة مئوية - ألياف السيراميك، على سبيل المثال، الألومينا.

عادةً ما يتم عزل الأنابيب التي يبلغ قطرها الاسمي أقل من DN 80 وسمك الطبقة العازلة أقل من 50 مم باستخدام تركيبات عازلة. للقيام بذلك، يتم وضع قذيفتين حول الأنبوب وتثبيتهما شريط معدنيوبعد ذلك يتم إغلاقها بغلاف من الصفيح (الشكل 1.8).

يجب أن تكون خطوط الأنابيب التي يبلغ قطرها الاسمي أكبر من 80 DN مجهزة بعزل حراري بإطار سفلي (الشكل 1.9). يتكون هذا الإطار من حلقات تثبيت وفواصل وبطانة معدنية مصنوعة من الفولاذ الطري المجلفن أو صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ. تمتلئ المساحة بين خط الأنابيب والغلاف المعدني بمادة عازلة.

يتم حساب سمك العزل من خلال تحديد تكاليف تصنيعه، وكذلك الخسائر التي تنشأ بسبب فقدان الحرارة، وتتراوح من 50 إلى 250 ملم.

يجب تطبيق العزل الحراري على طول نظام خطوط الأنابيب بالكامل، بما في ذلك مناطق الانحناءات والأكواع. من المهم جدًا التأكد من عدم وجود مناطق غير محمية يمكن أن تسبب فقدان الحرارة. يجب أن تكون وصلات وتركيبات الحافة مجهزة بعناصر عازلة مشكلة (الشكل 1.10). هذا يوفر الوصول دون عوائقإلى نقطة الاتصال دون الحاجة إلى إزالة المواد العازلة من نظام خطوط الأنابيب بأكمله في حالة حدوث تسرب.

إذا تم اختيار عزل نظام خطوط الأنابيب بشكل صحيح، يتم حل العديد من المشاكل، مثل:

1. تجنب الانخفاض الشديد في درجة الحرارة في الوسط المتدفق، ونتيجة لذلك، توفير الطاقة.
2. منع درجات الحرارة في أنظمة خطوط أنابيب الغاز من الانخفاض إلى ما دون نقطة الندى. وبالتالي، فمن الممكن القضاء على تكوين التكثيف، الأمر الذي يمكن أن يؤدي إلى أضرار كبيرة في التآكل.
3. تجنب التكثيف في خطوط البخار.