چه قطر لوله ای بسته به جریان و فشار مورد نیاز است. محاسبه مستقل هیدرولیک خط لوله

روش محاسبه جدول Shevelev هیدرولیک نظری SNiP 2.04.02-84

اطلاعات اولیه

مواد لوله:فولاد جدید بدون پوشش محافظ داخلی یا با پوشش محافظ قیر چدن جدید بدون پوشش محافظ داخلی یا با پوشش محافظ قیر فولاد و چدن غیر نو بدون پوشش محافظ داخلی یا با پوشش محافظ قیر روکش پلاستیکی یا سیمان پلیمری اسپین شده فولاد و چدن، با پوشش داخلی ماسه و سیمان پاشش فولاد و چدن، با پوشش داخلی ماسه سیمان، اعمال شده توسط پوشش اسپین از مواد پلیمری(لیوان پلاستیکی

مصرف تخمینی

l/s m3/h

قطر خارج میلی متر

ضخامت دیوار میلی متر

طول خط لوله متر

میانگین دمای آب درجه سانتی گراد

معادله زبری داخل سطوح لوله:به شدت زنگ زده یا به شدت رسوب داده شده فولاد یا چدن گالو فولاد زنگ زده قدیمی. بعد از چند سال فولاد بعد از چندین سال چدن جدید فولاد گالوانیزه جدید فولاد جوش داده شده جدید فولاد بدون درز جدید ساخته شده از برنج، سرب، مس شیشه

مجموع مجموعه ای از مقاومت های محلی

محاسبه

وابستگی افت فشار به قطر لوله

html5 در مرورگر شما کار نمی کند
هنگام محاسبه یک سیستم تامین آب یا گرمایش، شما با وظیفه انتخاب قطر خط لوله روبرو هستید. برای حل چنین مشکلی، باید یک محاسبه هیدرولیکی از سیستم خود و حتی بیشتر انجام دهید راه حل ساده- شما می توانید استفاده کنید محاسبه آنلاین هیدرولیککه اکنون انجام خواهیم داد.
رویه عملیاتی:
1. روش محاسبه مناسب را انتخاب کنید (محاسبه بر اساس جداول Shevelev، هیدرولیک نظری یا طبق SNiP 2.04.02-84)
2. مواد لوله کشی را انتخاب کنید
3. جریان آب تخمینی را در خط لوله تنظیم کنید
4. تنظیم کنید قطر خارجو ضخامت دیواره خط لوله
5. طول لوله را تنظیم کنید
6. تنظیم کنید دمای میانگیناب
نتیجه محاسبه نمودار و مقادیر محاسبه هیدرولیک زیر خواهد بود.
نمودار از دو مقدار تشکیل شده است (1 - افت سر آب، 2 - سرعت آب). مقادیر بهینهقطر لوله به رنگ سبز در زیر نمودار نوشته می شود.

آن ها شما باید قطر را طوری تنظیم کنید که نقطه روی نمودار دقیقا بالاتر از مقادیر سبز شما برای قطر خط لوله باشد، زیرا فقط در چنین مقادیری سرعت آب و افت سر بهینه خواهد بود.

افت فشار در خط لوله افت فشار را در یک بخش معین از خط لوله نشان می دهد. هر چه تلفات بیشتر باشد، کار بیشتری برای رساندن آب به محل مناسب باید انجام شود.
مشخصه مقاومت هیدرولیکی نشان می دهد که قطر لوله بسته به افت فشار چقدر موثر انتخاب می شود.
برای مرجع:
- در صورت نیاز به یافتن سرعت مایع / هوا / گاز در یک خط لوله از بخش های مختلف، از آن استفاده کنید.

محاسبه تلفات فشار آب در خط لولهبسیار ساده انجام می شود، در ادامه ما گزینه های محاسبه را با جزئیات در نظر خواهیم گرفت.

برای محاسبه هیدرولیک خط لوله می توانید از محاسبه هیدرولیک خط لوله استفاده کنید.

آیا به اندازه کافی خوش شانس بوده اید که درست در کنار خانه خود چاه حفر کنید؟ فوق العاده! اکنون می توانید برای خود و خانه یا کلبه خود هزینه کنید آب تمیز، که به منبع آب مرکزی بستگی نخواهد داشت. و این به معنی عدم قطع فصلی آب و جاری شدن با سطل و حوضچه است. تنها کاری که باید انجام دهید این است که پمپ را نصب کنید و کارتان تمام است! در این مقاله به شما کمک خواهیم کرد افت فشار آب در خط لوله را محاسبه کنید، و در حال حاضر با این داده ها، می توانید با خیال راحت یک پمپ بخرید و در نهایت از آب خود از چاه لذت ببرید.

از جانب درس های مدرسهبرای فیزیک واضح است که آبی که از لوله ها می گذرد در هر صورت مقاومت را تجربه می کند. مقدار این مقاومت به سرعت جریان، قطر لوله و صافی سطح داخلی آن بستگی دارد. مقاومت کمتر، سرعت جریان کمتر و قطر بزرگترو صاف بودن لوله صافی لولهبستگی به ماده ای دارد که از آن ساخته شده است. لوله های پلیمری صاف تر از لوله های فولادیو همچنین زنگ نمی‌زنند و مهمتر از سایر مواد ارزان‌تر هستند، در حالی که از نظر کیفیت پایین نیستند. آب مقاومت خواهد داشت، حتی در امتداد یک لوله کاملا افقی حرکت می کند. با این حال، هر چه طول خود لوله باشد، کاهش فشار کمتر خواهد بود. خوب، بیایید محاسبه را شروع کنیم.

افت سر در بخش های مستقیم لوله.

برای محاسبه افت فشار آب در مقاطع مستقیم لوله ها از جدول آماده ای که در زیر ارائه شده است استفاده می کند. مقادیر در این جدول مربوط به لوله های ساخته شده از پلی پروپیلن، پلی اتیلن و سایر کلماتی است که با "پلی" (پلیمرها) شروع می شوند. اگر قصد نصب لوله های فولادی را دارید، باید مقادیر داده شده در جدول را با ضریب 1.5 ضرب کنید.

داده ها برای 100 متر خط لوله داده شده است، تلفات در متر ستون آب نشان داده شده است.

قطر داخلی لوله، میلی متر

نحوه استفاده از جدول: به عنوان مثال، در یک لوله آب افقی با قطر لوله 50 میلی متر و سرعت جریان 7 متر مکعب در ساعت، تلفات ستون آب برای لوله پلیمری 2.1 متر و برای فولاد 3.15 (2.1 * 1.5) خواهد بود. لوله همانطور که می بینید، همه چیز کاملاً ساده و واضح است.

از دست دادن سر به دلیل مقاومت های موضعی.

متأسفانه، لوله ها فقط در یک افسانه کاملاً مستقیم هستند. در زندگی واقعی، همیشه خم‌ها، دمپرها و شیرهای مختلفی وجود دارد که نمی‌توان آنها را هنگام محاسبه افت فشار آب در خط لوله نادیده گرفت. جدول مقادیر افت سر را برای رایج ترین مقاومت های موضعی نشان می دهد: زانویی 90 درجه، زانویی گرد و دریچه.

تلفات بر حسب سانتی متر از ستون آب در واحد مقاومت موضعی داده می شود.

برای تعیین v - نرخ جریانلازم است Q - مصرف آب (در متر بر ثانیه) تقسیم بر S - سطح مقطع (در متر مربع).

آن ها با قطر لوله 50 میلی متر (π * R 2 \u003d 3.14 * (50/2) 2 \u003d 1962.5 mm 2؛ S \u003d 1962.5 / 1,000,000 \u003d 0.0019625 m3 و سرعت جریان آب 7 متر مربع سرعت جریان ساعت (Q \u003d 7 / 3600 \u003d 0.00194 m 3 / s)

همانطور که از داده های فوق مشاهده می شود، کاهش فشار در مقاومت های موضعیکاملا بی اهمیت تلفات اصلی هنوز در رخ می دهد بخش های افقیبنابراین، برای کاهش آنها، انتخاب مواد لوله و قطر آنها را به دقت در نظر بگیرید. به یاد بیاورید که برای به حداقل رساندن تلفات، لازم است لوله های ساخته شده از پلیمرهایی با حداکثر قطر و صافی سطح داخلی خود لوله انتخاب شود.

محاسبه و انتخاب خطوط لوله. قطر بهینه خط لوله

خطوط لوله برای حمل و نقل مایعات مختلف بخشی جدایی ناپذیر از واحدها و تاسیساتی هستند که در آنها فرآیندهای کاری مرتبط با زمینه های مختلف کاربرد انجام می شود. هنگام انتخاب لوله ها و پیکربندی لوله کشی پراهمیتهزینه خود لوله ها و اتصالات خط لوله را دارد. هزینه نهایی پمپاژ محیط از طریق خط لوله تا حد زیادی با اندازه لوله ها (قطر و طول) تعیین می شود. محاسبه این مقادیر با استفاده از فرمول های خاص توسعه یافته انجام می شود انواع خاصیعمل.

لوله یک استوانه توخالی ساخته شده از فلز، چوب یا مواد دیگر است که برای انتقال مواد مایع، گاز و گرانول استفاده می شود. محیط انتقال می تواند آب، گاز طبیعی، بخار، فرآورده های نفتی و غیره باشد. لوله ها در همه جا استفاده می شوند، از صنایع مختلف گرفته تا کاربردهای خانگی.

برای ساخت لوله می توان بیشتر استفاده کرد مواد مختلفمانند فولاد، چدن، مس، سیمان، پلاستیک هایی مانند ABS، پلی وینیل کلراید، پلی وینیل کلرید کلردار، پلی بوتن، پلی اتیلن و غیره.

شاخص های اصلی ابعاد یک لوله، قطر آن (خارجی، داخلی و ...) و ضخامت دیواره آن است که بر حسب میلی متر یا اینچ اندازه گیری می شود. همچنین از مقداری مانند قطر اسمی یا سوراخ اسمی استفاده می شود - مقدار اسمی قطر داخلی لوله که همچنین بر حسب میلی متر (نشان داده شده با Du) یا اینچ (نشان داده شده با DN) اندازه گیری می شود. قطرهای اسمی استاندارد شده و معیار اصلی برای انتخاب لوله و اتصالات می باشد.

مطابقت مقادیر حفره اسمی در میلی متر و اینچ:

لوله ای با مقطع دایره ای به دلایل مختلفی نسبت به سایر مقاطع هندسی ترجیح داده می شود:

دایره دارای حداقل نسبت محیط به مساحت است و وقتی روی لوله اعمال می شود، به این معنی است که با مساوی است پهنای باندمصرف مواد لوله شکل گرددر مقایسه با لوله هایی با شکل متفاوت حداقل خواهد بود. این نیز به معنای حداقل هزینه های ممکن برای عایق کاری و پوشش محافظ;
سطح مقطع دایره ای برای حرکت یک محیط مایع یا گاز از نقطه نظر هیدرودینامیکی سودمندترین است. همچنین به دلیل حداقل مساحت ممکن داخلی لوله در واحد طول آن، اصطکاک بین محیط انتقال و لوله به حداقل می رسد.
شکل گرد بیشترین مقاومت را در برابر فشارهای داخلی و خارجی دارد.
فرآیند ساخت لوله های گرد بسیار ساده و قابل اجرا است.

لوله ها بسته به هدف و کاربرد می توانند از نظر قطر و پیکربندی بسیار متفاوت باشند. بنابراین، خطوط لوله اصلی برای جابجایی آب یا فرآورده‌های نفتی می‌توانند با پیکربندی نسبتاً ساده به قطر تقریباً نیم متر برسند و کویل‌های گرمایش، که لوله نیز هستند، دارای شکل پیچیده‌ای با پیچ‌های زیاد با قطر کم هستند.

تصور هیچ صنعتی بدون شبکه خطوط لوله غیرممکن است. محاسبه چنین شبکه ای شامل انتخاب مواد لوله، تهیه مشخصاتی است که داده های مربوط به ضخامت، اندازه لوله، مسیر و غیره را فهرست می کند. مواد اولیه، محصول میانی و/یا محصول نهاییمراحل تولید را طی کنید و بین دستگاه ها و تاسیسات مختلف حرکت کنید که با استفاده از خطوط لوله و اتصالات به هم متصل می شوند. محاسبه، انتخاب و نصب صحیح سیستم لوله کشی برای اجرای مطمئن کل فرآیند، اطمینان از انتقال ایمن رسانه ها و همچنین برای آب بندی سیستم و جلوگیری از نشت ماده پمپ شده به جو ضروری است.

هیچ فرمول و قانون واحدی وجود ندارد که بتوان از آن برای انتخاب خط لوله برای هر کاربرد احتمالی استفاده کرد محیط کار. در هر یک از حوزه های کاربردی خطوط لوله، تعدادی از عوامل وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند و می توانند تأثیر قابل توجهی بر الزامات خط لوله داشته باشند. بنابراین، برای مثال، هنگام برخورد با لجن، یک خط لوله بزرگ نه تنها هزینه نصب را افزایش می دهد، بلکه مشکلات عملیاتی را نیز ایجاد می کند.

به طور معمول، لوله ها پس از بهینه سازی مواد و هزینه های عملیاتی انتخاب می شوند. هرچه قطر خط لوله بزرگتر باشد، یعنی هر چه سرمایه گذاری اولیه بیشتر باشد، افت فشار کمتر خواهد بود و بر این اساس، هزینه های عملیاتی کمتر می شود. برعکس، اندازه کوچک خط لوله هزینه های اولیه خود لوله ها و اتصالات لوله را کاهش می دهد، اما افزایش سرعت منجر به افزایش تلفات می شود که منجر به نیاز به صرف انرژی اضافی برای پمپاژ محیط می شود. محدودیت های سرعت ثابت شده برای کاربردهای مختلف بر اساس شرایط طراحی بهینه است. اندازه خطوط لوله با استفاده از این استانداردها با در نظر گرفتن زمینه های کاربردی محاسبه می شود.

طراحی خط لوله

هنگام طراحی خطوط لوله، پارامترهای اصلی طراحی زیر به عنوان پایه در نظر گرفته می شود:

عملکرد مورد نیاز؛
نقطه ورودی و خروجی خط لوله؛
ترکیب محیط، از جمله ویسکوزیته و وزن مخصوص;
شرایط توپوگرافی مسیر خط لوله؛
حداکثر مجاز فشار عملیاتی;
محاسبه هیدرولیک؛
قطر خط لوله، ضخامت دیوار، مقاومت کششی مواد دیوار.
میزان ایستگاه های پمپاژ، فاصله بین آنها و مصرف برق.

قابلیت اطمینان خط لوله

قابلیت اطمینان در طراحی لوله کشی با رعایت استانداردهای طراحی مناسب تضمین می شود. همچنین، آموزش پرسنل یک عامل کلیدی در تضمین عمر طولانی خط لوله و محکم بودن و قابلیت اطمینان آن است. نظارت مستمر یا دوره ای عملیات خط لوله را می توان با نظارت، حسابداری، کنترل، سیستم های تنظیم و اتوماسیون، دستگاه های کنترل شخصی در تولید و دستگاه های ایمنی انجام داد.

پوشش اضافی خط لوله

یک پوشش مقاوم در برابر خوردگی در قسمت بیرونی اکثر لوله ها اعمال می شود تا از اثرات مخرب خوردگی محیط بیرون جلوگیری کند. در مورد پمپاژ رسانه های خورنده، می توان یک پوشش محافظ نیز اعمال کرد سطح داخلیلوله های. قبل از راه اندازی، تمام لوله های جدید در نظر گرفته شده برای حمل و نقل مایعات خطرناک از نظر نقص و نشتی آزمایش می شوند.

مقررات اساسی برای محاسبه جریان در خط لوله

ماهیت جریان محیط در خط لوله و هنگام جریان در اطراف موانع می تواند از مایعی به مایع دیگر بسیار متفاوت باشد. یکی از شاخص های مهمویسکوزیته محیط است که با پارامتری مانند ضریب ویسکوزیته مشخص می شود. آزبورن رینولدز، مهندس فیزیکدان ایرلندی در سال 1880 مجموعه ای از آزمایش ها را انجام داد که بر اساس نتایج آنها موفق شد یک کمیت بدون بعد که ماهیت جریان یک سیال چسبناک را مشخص می کند، به دست آورد که معیار رینولدز نامیده می شود و با Re نشان داده می شود.

v نرخ جریان است.

L طول مشخصه عنصر جریان است.

μ ضریب دینامیکی ویسکوزیته است.

یعنی معیار رینولدز نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای اصطکاک ویسکوز در جریان سیال را مشخص می کند. تغییر در مقدار این معیار منعکس کننده تغییر در نسبت این نوع نیروها است که به نوبه خود بر ماهیت جریان سیال تأثیر می گذارد. در این راستا، مرسوم است که سه رژیم جریان را بسته به مقدار معیار رینولدز تشخیص دهیم. در 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، یک رژیم پایدار مشاهده می شود که با تغییر تصادفی در سرعت و جهت جریان در هر نقطه مشخص می شود، که در مجموع یک برابری نرخ جریان در سراسر حجم را نشان می دهد. چنین رژیمی آشفته نامیده می شود. عدد رینولدز به هد عرضه شده توسط پمپ، ویسکوزیته محیط در دمای کار و اندازه و شکل لوله ای که جریان از آن عبور می کند بستگی دارد.

معیار رینولدز یک معیار تشابه برای جریان سیال چسبناک است. یعنی با کمک آن می توان یک فرآیند واقعی را در اندازه کاهش یافته و برای مطالعه راحت شبیه سازی کرد. این بسیار مهم است، زیرا مطالعه ماهیت جریان سیال در دستگاه های واقعی به دلیل اندازه بزرگ آنها اغلب بسیار دشوار و گاهی حتی غیرممکن است.

محاسبه خط لوله محاسبه قطر خط لوله

اگر خط لوله از نظر حرارتی عایق نباشد، یعنی تبادل حرارت بین حمل و نقل و محیط امکان پذیر باشد، ماهیت جریان در آن می تواند حتی با سرعت ثابت (سرعت جریان) تغییر کند. این امر در صورتی امکان پذیر است که محیط پمپ شده دمای کافی در ورودی داشته باشد و در یک رژیم آشفته جریان داشته باشد. در طول لوله، دمای محیط انتقال یافته به دلیل تلفات حرارتی به محیط کاهش می یابد، که ممکن است منجر به تغییر رژیم جریان به آرام یا انتقالی شود. دمایی که در آن تغییر حالت رخ می دهد، دمای بحرانی نامیده می شود. مقدار ویسکوزیته مایع به طور مستقیم به دما بستگی دارد، بنابراین، برای چنین مواردی، از پارامتری مانند ویسکوزیته بحرانی استفاده می شود که مربوط به نقطه تغییر رژیم جریان در مقدار بحرانی معیار رینولدز است:

ν cr - ویسکوزیته سینماتیک بحرانی.

Re cr مقدار بحرانی معیار رینولدز است.

D قطر لوله است.

v نرخ جریان است.

عامل مهم دیگر اصطکاک است که بین دیواره لوله و جریان متحرک ایجاد می شود. در این حالت ضریب اصطکاک تا حد زیادی به زبری دیواره لوله بستگی دارد. رابطه بین ضریب اصطکاک، معیار رینولدز و زبری توسط نمودار مودی ایجاد می شود که به شما امکان می دهد با دانستن دو پارامتر دیگر، یکی از پارامترها را تعیین کنید.

برای محاسبه ضریب اصطکاک برای جریان آشفته نیز از فرمول کولبروک وایت استفاده می شود. بر اساس این فرمول می توان نمودارهایی را ترسیم کرد که به وسیله آنها ضریب اصطکاک مشخص می شود.

k ضریب زبری لوله است.

همچنین فرمول های دیگری برای محاسبه تقریبی تلفات اصطکاک در جریان فشار مایع در لوله ها وجود دارد. یکی از معادلات پرکاربرد در این مورد، معادله دارسی-وایزباخ است. این بر اساس داده های تجربی است و عمدتا در مدل سازی سیستم استفاده می شود. افت اصطکاک تابعی از سرعت سیال و مقاومت لوله در برابر حرکت سیال است که بر حسب مقدار زبری دیواره لوله بیان می شود.

L طول بخش لوله است.

d قطر لوله است.

v نرخ جریان است.

افت فشار ناشی از اصطکاک برای آب با استفاده از فرمول Hazen-Williams محاسبه می شود.

L طول بخش لوله است.

С – ضریب زبری هایزن ویلیامز;

D قطر لوله است.

فشار کاری خط لوله بالاترین فشار اضافی است که حالت مشخص شده عملکرد خط لوله را تضمین می کند. تصمیم گیری در مورد اندازه خط لوله و تعداد ایستگاه های پمپاژ معمولا بر اساس فشار کاری لوله ها، ظرفیت پمپاژ و هزینه ها گرفته می شود. حداکثر و حداقل فشار خط لوله و همچنین ویژگی های محیط کار، فاصله بین ایستگاه های پمپاژ و توان مورد نیاز را تعیین می کند.

فشار اسمی PN مقدار اسمی مربوط به حداکثر فشار محیط کار در 20 درجه سانتیگراد است که در آن عملیات مداوم خط لوله با ابعاد داده شده امکان پذیر است.

با افزایش دما، ظرفیت بار لوله کاهش می یابد و در نتیجه فشار بیش از حد مجاز نیز کاهش می یابد. مقدار pe,zul نشان دهنده حداکثر فشار (g) در سیستم لوله کشی با افزایش دمای عملیاتی است.

برنامه زمانبندی فشار بیش از حد مجاز:

محاسبه افت فشار در خط لوله

محاسبه افت فشار در خط لوله طبق فرمول انجام می شود:

Δp افت فشار در بخش لوله است.

L طول بخش لوله است.

d قطر لوله است.

ρ چگالی محیط پمپ شده است.

v نرخ جریان است.

رسانه قابل حمل و نقل

اغلب از لوله ها برای انتقال آب استفاده می شود، اما می توان از آنها برای جابجایی لجن، دوغاب، بخار و غیره نیز استفاده کرد. در صنعت نفت، از خطوط لوله برای پمپاژ طیف گسترده ای از هیدروکربن ها و مخلوط های آنها استفاده می شود که از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی بسیار متفاوت است. نفت خام را می توان در مسافت های طولانی تر از میادین خشکی یا سکوهای نفتی فراساحلی به پایانه ها، ایستگاه های بین راهی و پالایشگاه ها حمل کرد.

خطوط لوله همچنین انتقال می دهند:

فرآورده های نفتی تصفیه شده مانند بنزین، سوخت حمل و نقل هوایی، نفت سفید، سوخت دیزل، نفت کوره و غیره؛
مواد خام پتروشیمی: بنزن، استایرن، پروپیلن و غیره؛
هیدروکربن های معطر: زایلن، تولوئن، کومن و غیره؛
سوخت های نفت مایع مانند گاز طبیعی مایع، گاز نفت مایع، پروپان (گازهایی در دما و فشار استاندارد اما با فشار مایع می شوند).
دی اکسید کربن، آمونیاک مایع (به صورت مایعات تحت فشار منتقل می شود).
قیر و سوخت های چسبناک برای حمل و نقل از طریق خطوط لوله بسیار چسبناک هستند، بنابراین بخش های تقطیر شده نفت برای رقیق کردن این مواد خام استفاده می شود و در نتیجه مخلوطی ایجاد می شود که می تواند از طریق خط لوله حمل شود.
هیدروژن (برای فواصل کوتاه).

کیفیت رسانه حمل شده

خصوصیات فیزیکی و پارامترهای رسانه حمل شده تا حد زیادی پارامترهای طراحی و عملیاتی خط لوله را تعیین می کند. وزن مخصوص، تراکم پذیری، دما، ویسکوزیته، نقطه ریزش و فشار بخار پارامترهای اصلی رسانه هستند که باید در نظر گرفته شوند.

وزن مخصوص یک مایع، وزن آن در واحد حجم است. بسیاری از گازها از طریق خطوط لوله تحت فشار افزایش یافته منتقل می شوند و هنگامی که فشار معینی حاصل می شود، برخی از گازها حتی ممکن است مایع شوند. بنابراین، درجه فشرده سازی محیط یک پارامتر حیاتی برای طراحی خطوط لوله و تعیین ظرفیت خروجی است.

دما بر عملکرد خط لوله تأثیر غیر مستقیم و مستقیم دارد. این در این واقعیت بیان می شود که حجم مایع پس از افزایش دما افزایش می یابد، مشروط بر اینکه فشار ثابت بماند. کاهش دما نیز می تواند بر عملکرد و بازده کلی سیستم تأثیر بگذارد. معمولاً هنگامی که دمای یک مایع کاهش می یابد، با افزایش ویسکوزیته آن همراه است که مقاومت اصطکاکی بیشتری در امتداد دیواره داخلی لوله ایجاد می کند و برای پمپ کردن همان مقدار مایع به انرژی بیشتری نیاز دارد. محیط های بسیار چسبناک به نوسانات دما حساس هستند. ویسکوزیته مقاومت یک محیط در برابر جریان است و با واحد سنتستوک cSt اندازه گیری می شود. ویسکوزیته نه تنها انتخاب پمپ، بلکه فاصله بین ایستگاه های پمپاژ را نیز تعیین می کند.

به محض اینکه دمای محیط به زیر نقطه ریزش می‌رسد، عملیات خط لوله غیرممکن می‌شود و برخی از گزینه‌ها برای از سرگیری عملیات آن اتخاذ می‌شوند:

گرم کردن محیط یا لوله های عایق برای حفظ دمای کاری محیط بالاتر از نقطه ریزش آن؛
تغییر در ترکیب شیمیایی محیط قبل از ورود به خط لوله؛
رقیق شدن محیط انتقال با آب.

انواع لوله های اصلی

لوله های اصلی به صورت جوشی یا بدون درز ساخته می شوند. لوله های فولادی بدون درز بدون جوش طولی توسط مقاطع فولادی با عملیات حرارتی برای دستیابی به اندازه و خواص مطلوب ساخته می شوند. لوله های جوش داده شده با استفاده از چندین فرآیند تولید تولید می شوند. این دو نوع از نظر تعداد درزهای طولی لوله و نوع تجهیزات جوش مورد استفاده با یکدیگر تفاوت دارند. لوله جوشی فولادی رایج ترین نوع مورد استفاده در کاربردهای پتروشیمی است.

هر بخش لوله به یکدیگر جوش داده می شود تا یک خط لوله را تشکیل دهد. همچنین در خطوط لوله اصلی بسته به کاربرد از لوله های فایبرگلاس، انواع پلاستیک، آزبست سیمان و ... استفاده می شود.

برای اتصال بخش های مستقیم لوله ها و همچنین برای انتقال بین بخش های خط لوله با قطرهای مختلف، از عناصر اتصال مخصوص ساخته شده (زانو، خم، دروازه) استفاده می شود.

برای نصب قطعات جداگانه خطوط لوله و اتصالات، از اتصالات ویژه استفاده می شود.

جوش داده شده - اتصال یک تکه، مورد استفاده برای تمام فشارها و دماها؛

فلنج - اتصال قابل جدا شدن، مورد استفاده برای فشارها و دماهای بالا؛

اتصال رزوه ای - قابل جدا شدن، مورد استفاده برای فشار و دمای متوسط؛

کوپلینگ - یک اتصال جداشدنی که برای فشارها و دماهای پایین استفاده می شود.

تنوع بیضی و دیواره لوله های بدون درز نباید بیشتر از انحراف مجاز قطر و ضخامت دیواره باشد.

انبساط حرارتی خط لوله

هنگامی که خط لوله تحت فشار است، کل سطح داخلی آن تحت یک بار توزیع یکنواخت قرار می گیرد که باعث ایجاد نیروهای داخلی طولی در لوله و بارهای اضافی بر روی تکیه گاه های انتهایی می شود. نوسانات دما نیز روی خط لوله تاثیر می گذارد و باعث تغییر در ابعاد لوله ها می شود. نیروها در یک خط لوله ثابت در طول نوسانات دما می توانند از مقدار مجاز فراتر رفته و منجر به تنش بیش از حد شوند که برای استحکام خط لوله چه در مواد لوله و چه در اتصالات فلنج خطرناک است. نوسانات دمای محیط پمپ شده نیز باعث ایجاد تنش دمایی در خط لوله می شود که می تواند به شیرها، ایستگاه های پمپاژ و غیره منتقل شود. این امر می تواند منجر به کاهش فشار در اتصالات خط لوله، خرابی شیرها یا سایر عناصر شود.

محاسبه ابعاد خط لوله با تغییرات دما

محاسبه تغییر در ابعاد خطی خط لوله با تغییر دما طبق فرمول انجام می شود:

a ضریب کشیدگی حرارتی، mm/(m°C) است (جدول زیر را ببینید).

L - طول خط لوله (فاصله بین تکیه گاه های ثابت)، m.

Δt تفاوت بین حداکثر است. و دقیقه دمای محیط پمپاژ شده، درجه سانتیگراد.

جدول انبساط خطی لوله ها از مواد مختلف

اعداد داده شده میانگین هایی برای مواد ذکر شده است و برای محاسبه خطوط لوله از مواد دیگر، داده های این جدول نباید به عنوان مبنا در نظر گرفته شود. هنگام محاسبه خط لوله، توصیه می شود از ضریب کشیدگی خطی که توسط سازنده لوله در مشخصات فنی یا برگه داده های همراه نشان داده شده است استفاده کنید.

کشیدگی حرارتی خطوط لوله هم با استفاده از بخش های جبرانی ویژه خط لوله و هم با استفاده از جبران کننده هایی که ممکن است از قطعات الاستیک یا متحرک تشکیل شده باشند، حذف می شود.

بخش های جبرانی شامل بخش های مستقیم الاستیک خط لوله است که عمود بر یکدیگر قرار دارند و با خم ها بسته می شوند. با ازدیاد طول حرارتی، افزایش یک قسمت با تغییر شکل خمش قسمت دیگر در صفحه یا تغییر شکل خمش و پیچش در فضا جبران می شود. اگر خط لوله به خودی خود انبساط حرارتی را جبران کند، به آن خود جبرانی می گویند.

جبران نیز به دلیل خمیدگی الاستیک رخ می دهد. بخشی از کشیدگی با خاصیت ارتجاعی خم ها جبران می شود، بخشی دیگر به دلیل خاصیت کشسانی مواد قسمت پشت خم حذف می شود. جبران‌کننده‌ها در جایی نصب می‌شوند که امکان استفاده از بخش‌های جبران‌کننده وجود نداشته باشد یا زمانی که خود جبران‌سازی خط لوله کافی نیست.

با توجه به طراحی و اصل عملکرد، جبران کننده ها چهار نوع هستند: U شکل، عدسی، موج دار، جعبه چاشنی. در عمل اغلب از اتصالات انبساط مسطح با شکل L، Z یا U استفاده می شود. در مورد جبران کننده های فضایی، آنها معمولاً 2 مقطع مسطح عمود بر یکدیگر هستند و یک شانه مشترک دارند. اتصالات انبساط الاستیک از لوله ها یا دیسک های الاستیک یا دم ساخته می شوند.

تعیین اندازه بهینه قطر خط لوله

قطر بهینه خط لوله را می توان بر اساس محاسبات فنی و اقتصادی یافت. ابعاد خط لوله، از جمله ابعاد و عملکرد اجزای مختلف، و همچنین شرایطی که خط لوله باید تحت آن کار کند، ظرفیت حمل و نقل سیستم را تعیین می کند. لوله های بزرگتر برای جریان جرم بالاتر مناسب هستند، مشروط بر اینکه سایر اجزای سیستم به درستی انتخاب شده و برای این شرایط اندازه شوند. معمولاً هر چه طول لوله اصلی بین ایستگاه های پمپاژ بیشتر باشد، افت فشار در خط لوله بیشتر مورد نیاز است. علاوه بر این، تغییر در ویژگی های فیزیکی محیط پمپ شده (ویسکوزیته و غیره) نیز می تواند تأثیر زیادی بر فشار در خط داشته باشد.

اندازه بهینه کوچکترین اندازه لوله مناسب برای یک کاربرد خاص است که در طول عمر سیستم مقرون به صرفه است.

فرمول محاسبه عملکرد لوله:

Q نرخ جریان مایع پمپ شده است.

d قطر خط لوله است.

v نرخ جریان است.

در عمل، برای محاسبه قطر بهینه خط لوله، از مقادیر سرعت بهینه محیط پمپاژ شده استفاده می شود که از مواد مرجع گردآوری شده بر اساس داده های تجربی گرفته شده است:

از اینجا فرمول محاسبه قطر بهینه لوله را دریافت می کنیم:

Q نرخ جریان مشخص شده مایع پمپ شده است.

d قطر بهینه خط لوله است.

v نرخ جریان بهینه است.

در نرخ های جریان بالا، معمولا از لوله هایی با قطر کمتر استفاده می شود، که به معنای هزینه های کمتر برای خرید خط لوله، تعمیر و نگهداری و کار نصب آن است (که با K 1 مشخص می شود). با افزایش سرعت، تلفات فشار ناشی از اصطکاک و مقاومت های موضعی افزایش می یابد که منجر به افزایش هزینه پمپاژ مایع می شود (ما K2 را نشان می دهیم).

برای خطوط لوله با قطرهای بزرگ، هزینه K 1 بیشتر خواهد بود و هزینه در حین عملیات K 2 کمتر خواهد بود. اگر مقادیر K 1 و K 2 را اضافه کنیم، حداقل هزینه کل K و قطر بهینه خط لوله را بدست می آوریم. هزینه های K 1 و K 2 در این مورد در بازه زمانی یکسان داده می شود.

محاسبه (فرمول) هزینه های سرمایه برای خط لوله

m جرم خط لوله، t است.

K M - ضریب افزایش هزینه کار نصب، به عنوان مثال 1.8؛

n طول عمر، سال است.

هزینه های عملیاتی مشخص شده مرتبط با مصرف انرژی:

n DN - تعداد روزهای کاری در سال؛

C E - هزینه به ازای هر کیلووات ساعت انرژی، rub/kW*h.

فرمول های تعیین اندازه خط لوله

نمونه ای از فرمول های کلی برای تعیین اندازه لوله ها بدون در نظر گرفتن عوامل اضافی احتمالی مانند فرسایش، مواد جامد معلق و غیره:

d قطر داخلی لوله است.

hf افت سر اصطکاک است.

L طول خط لوله، فوت است.

f ضریب اصطکاک است.

V نرخ جریان است.

T دما، K است

P - فشار psi (abs)؛

n ضریب زبری است.

v سرعت جریان است.

L طول یا قطر لوله است.

Vg حجم مخصوص بخار اشباع شده است.

x - کیفیت بخار؛

نرخ جریان بهینه برای سیستم های لوله کشی مختلف

اندازه لوله بهینه از شرایط حداقل هزینه برای پمپاژ محیط از طریق خط لوله و هزینه لوله ها انتخاب می شود. با این حال، محدودیت سرعت نیز باید در نظر گرفته شود. گاهی اوقات، اندازه خط لوله باید الزامات فرآیند را برآورده کند. همانطور که اغلب، اندازه خط لوله با افت فشار مرتبط است. در محاسبات اولیه طراحی، جایی که تلفات فشار در نظر گرفته نمی شود، اندازه خط لوله فرآیند با سرعت مجاز تعیین می شود.

اگر تغییراتی در جهت جریان در خط لوله ایجاد شود، این امر منجر به افزایش قابل توجه فشارهای موضعی بر روی سطح عمود بر جهت جریان می شود. این نوع افزایش تابعی از سرعت، چگالی و فشار اولیه سیال است. از آنجایی که سرعت با قطر نسبت معکوس دارد، سیالات با سرعت بالا به توجه ویژه در اندازه و پیکربندی خطوط لوله نیاز دارند. اندازه بهینه لوله، به عنوان مثال برای اسید سولفوریک، سرعت محیط را به مقداری محدود می کند که از فرسایش دیواره در خمیدگی لوله جلوگیری می کند، بنابراین از آسیب به ساختار لوله جلوگیری می کند.

جریان سیال توسط گرانش

محاسبه اندازه خط لوله در مورد جریانی که توسط گرانش حرکت می کند بسیار پیچیده است. ماهیت حرکت با این شکل جریان در لوله می تواند تک فاز (لوله کامل) و دو فاز (پر کردن جزئی) باشد. یک جریان دو فاز زمانی تشکیل می شود که هم مایع و هم گاز در لوله وجود داشته باشد.

بسته به نسبت مایع و گاز و همچنین سرعت آنها، رژیم جریان دو فازی می تواند از حبابی به پراکنده متفاوت باشد.

نیروی محرکه برای مایع در هنگام حرکت توسط گرانش از اختلاف ارتفاعات نقطه شروع و پایان تأمین می شود و پیش نیاز آن قرار گرفتن نقطه شروع بالای نقطه پایان است. به عبارت دیگر، اختلاف ارتفاع، تفاوت انرژی پتانسیل مایع را در این موقعیت ها تعیین می کند. این پارامتر هنگام انتخاب خط لوله نیز در نظر گرفته می شود. علاوه بر این، مقدار نیروی محرکه تحت تأثیر فشارها در نقاط شروع و پایان است. افزایش افت فشار مستلزم افزایش نرخ جریان سیال است که به نوبه خود امکان انتخاب خط لوله با قطر کمتر را فراهم می کند و بالعکس.

در صورتی که نقطه پایانی به یک سیستم تحت فشار مانند ستون تقطیر متصل شود، فشار معادل باید از اختلاف ارتفاع موجود کم شود تا فشار دیفرانسیل موثر واقعی تولید شده برآورد شود. همچنین، اگر نقطه شروع خط لوله تحت خلاء باشد، هنگام انتخاب خط لوله باید تأثیر آن بر فشار دیفرانسیل کل نیز در نظر گرفته شود. انتخاب نهایی لوله با استفاده از فشار دیفرانسیل انجام می شود که تمام عوامل فوق را در نظر می گیرد و صرفاً بر اساس اختلاف ارتفاع بین نقطه شروع و پایان نیست.

جریان مایع داغ

در کارخانه های فرآیندی معمولاً هنگام کار با محیط های داغ یا در حال جوش با مشکلات مختلفی مواجه می شود. دلیل اصلی تبخیر بخشی از جریان مایع داغ است، یعنی تبدیل فاز مایع به بخار در داخل خط لوله یا تجهیزات. یک مثال معمولی پدیده کاویتاسیون یک پمپ گریز از مرکز، همراه با جوش نقطه ای یک مایع و به دنبال آن تشکیل حباب های بخار (کاویتاسیون بخار) یا انتشار گازهای محلول در حباب ها (کاویتاسیون گاز) است.

لوله کشی بزرگتر به دلیل کاهش سرعت جریان در مقایسه با لوله کشی با قطر کمتر در جریان ثابت ترجیح داده می شود و در نتیجه NPSH بالاتری در خط مکش پمپ ایجاد می شود. نقاط تغییر ناگهانی جهت جریان یا کاهش اندازه خط لوله نیز می تواند باعث ایجاد کاویتاسیون به دلیل کاهش فشار شود. مخلوط گاز و بخار حاصل مانعی برای عبور جریان ایجاد می کند و می تواند باعث آسیب به خط لوله شود که باعث می شود پدیده کاویتاسیون در حین کار خط لوله بسیار نامطلوب باشد.

خط لوله بای پس برای تجهیزات/ابزارها

تجهیزات و دستگاه هایی، به ویژه آنهایی که می توانند افت فشار قابل توجهی ایجاد کنند، یعنی مبدل های حرارتی، شیرهای کنترل و غیره، مجهز به خطوط لوله بای پس هستند (تا قادر به ایجاد وقفه در روند حتی در حین کار تعمیر و نگهداری نباشند). اینگونه خطوط لوله معمولاً دارای 2 شیر قطع کننده نصب شده در راستای نصب و یک شیر کنترل جریان به موازات این نصب می باشند.

در حین کار عادی، جریان سیال که از اجزای اصلی دستگاه عبور می کند، افت فشار اضافی را تجربه می کند. مطابق با این، فشار تخلیه برای آن، ایجاد شده توسط تجهیزات متصل، مانند یک پمپ گریز از مرکز، محاسبه می شود. پمپ بر اساس افت فشار کل در سراسر نصب انتخاب می شود. در طول حرکت از طریق خط لوله بای پس، این افت فشار اضافی وجود ندارد، در حالی که پمپ عامل جریان همان نیرو را با توجه به ویژگی های عملکرد خود پمپ می کند. برای جلوگیری از تفاوت در ویژگی های جریان بین دستگاه و خط بای پس، توصیه می شود از یک خط بای پس کوچکتر با شیر کنترلی برای ایجاد فشاری معادل نصب اصلی استفاده کنید.

خط نمونه برداری

معمولاً مقدار کمی از مایع برای تجزیه و تحلیل برای تعیین ترکیب آن نمونه برداری می شود. نمونه برداری را می توان در هر مرحله از فرآیند انجام داد تا ترکیب یک ماده خام، یک محصول میانی، یک محصول نهایی، یا به سادگی یک ماده حمل شده مانند فاضلاب، مایع انتقال حرارت و غیره تعیین شود. اندازه بخشی از خط لوله که نمونه برداری از آن انجام می شود معمولاً به نوع سیال مورد تجزیه و تحلیل و محل نقطه نمونه برداری بستگی دارد.

به عنوان مثال، برای گازهای تحت فشار بالا، خطوط لوله کوچک با دریچه برای گرفتن تعداد مورد نیاز نمونه کافی است. افزایش قطر خط نمونه برداری نسبت محیط های نمونه برداری شده برای تجزیه و تحلیل را کاهش می دهد، اما کنترل چنین نمونه برداری دشوارتر می شود. در عین حال، یک خط نمونه برداری کوچک برای تجزیه و تحلیل تعلیق های مختلف که در آن ذرات جامد می توانند مسیر جریان را مسدود کنند، مناسب نیست. بنابراین، اندازه خط نمونه‌برداری برای آنالیز سوسپانسیون‌ها به شدت به اندازه ذرات جامد و ویژگی‌های محیط بستگی دارد. نتایج مشابهی در مورد مایعات چسبناک نیز صدق می کند.

اندازه خط نمونه معمولاً موارد زیر را در نظر می گیرد:

ویژگی های مایع در نظر گرفته شده برای انتخاب؛
از دست دادن محیط کار در حین انتخاب؛
الزامات ایمنی در هنگام انتخاب؛
سهولت کار؛
محل نقطه انتخاب

گردش مایع خنک کننده

برای خطوط لوله با مایع خنک کننده در گردش، سرعت بالا ترجیح داده می شود. این عمدتا به این دلیل است که مایع خنک کننده در برج خنک کننده در معرض نور خورشید قرار می گیرد که شرایط را برای تشکیل یک لایه حاوی جلبک ایجاد می کند. بخشی از این حجم حاوی جلبک وارد مایع خنک کننده در گردش می شود. در سرعت جریان کم، جلبک ها در خط لوله شروع به رشد می کنند و پس از مدتی برای گردش مایع خنک کننده یا عبور آن به مبدل حرارتی مشکل ایجاد می کنند. در این مورد، سرعت گردش خون بالا برای جلوگیری از ایجاد انسداد جلبک در خط لوله توصیه می شود. به طور معمول، استفاده از خنک کننده با گردش بالا در صنایع شیمیایی یافت می شود، که نیاز به خطوط لوله و طول های بزرگ برای تامین برق مبدل های حرارتی مختلف دارد.

سرریز مخزن

مخازن به دلایل زیر مجهز به لوله های سرریز هستند:

اجتناب از از دست دادن مایع (مایع اضافی به جای ریختن از مخزن اصلی وارد مخزن دیگری می شود).
جلوگیری از نشت مایعات ناخواسته در خارج از مخزن؛
حفظ سطح مایع در مخازن

در تمامی موارد فوق لوله های سرریز برای حداکثر جریان مجاز مایع ورودی به مخزن بدون توجه به دبی خروجی مایع طراحی شده اند. سایر اصول لوله کشی مشابه لوله کشی گرانشی است، یعنی با توجه به ارتفاع عمودی موجود بین نقطه شروع و انتهای لوله سرریز.

بالاترین نقطه لوله سرریز که نقطه شروع آن نیز می باشد، در محل اتصال به مخزن (لوله سرریز مخزن) معمولاً در نزدیکی قسمت بالایی قرار دارد و پایین ترین نقطه انتهایی می تواند در نزدیکی لوله تخلیه نزدیک زمین باشد. با این حال، خط سرریز همچنین می تواند به ارتفاع بالاتری ختم شود. در این صورت هد دیفرانسیل موجود کمتر خواهد بود.

جریان لجن

در مورد معدن، سنگ معدن معمولاً در مناطق صعب العبور استخراج می شود. در چنین مکان هایی، قاعدتاً ارتباط ریلی یا جاده ای وجود ندارد. برای چنین شرایطی، انتقال هیدرولیکی محیط با ذرات جامد، از جمله در مورد قرار گرفتن کارخانه های معدن در فاصله کافی، قابل قبول ترین است. خطوط لوله دوغاب در مناطق مختلف صنعتی برای انتقال جامدات خرد شده همراه با مایعات استفاده می شود. ثابت شده است که چنین خطوط لوله ای مقرون به صرفه ترین در مقایسه با سایر روش های انتقال مواد جامد در حجم زیاد هستند. علاوه بر این، از مزایای آنها می توان به ایمنی کافی به دلیل عدم وجود چندین نوع حمل و نقل و سازگاری با محیط زیست اشاره کرد.

سوسپانسیون ها و مخلوط های جامدات معلق در مایعات در حالت اختلاط دوره ای برای حفظ یکنواختی ذخیره می شوند. در غیر این صورت، فرآیند جداسازی اتفاق می‌افتد که در آن ذرات معلق بسته به ویژگی‌های فیزیکی خود، روی سطح مایع شناور می‌شوند یا در ته نشست می‌شوند. هم زدن توسط تجهیزاتی مانند مخزن همزن انجام می شود، در حالی که در خطوط لوله، این امر با حفظ شرایط جریان آشفته حاصل می شود.

کاهش سرعت جریان هنگام انتقال ذرات معلق در یک مایع مطلوب نیست، زیرا فرآیند جداسازی فاز ممکن است در جریان شروع شود. این می تواند منجر به مسدود شدن خط لوله و تغییر در غلظت جامدات منتقل شده در جریان شود. اختلاط شدید در حجم جریان توسط رژیم جریان آشفته ترویج می شود.

از سوی دیگر، کاهش بیش از حد در اندازه خط لوله نیز اغلب منجر به انسداد می شود. بنابراین، انتخاب اندازه خط لوله یک مرحله مهم و مسئولانه است که نیاز به تحلیل و محاسبات اولیه دارد. هر مورد باید به صورت جداگانه در نظر گرفته شود زیرا دوغاب های مختلف در سرعت های سیال متفاوت رفتار متفاوتی دارند.

تعمیر خط لوله

در حین کار خط لوله، انواع مختلفی از نشت ها ممکن است در آن رخ دهد که برای حفظ عملکرد سیستم نیاز به حذف فوری دارد. تعمیر خط لوله اصلی می تواند به روش های مختلفی انجام شود. این می تواند به اندازه تعویض یک قطعه لوله کامل یا یک بخش کوچک که نشتی دارد یا وصله کردن یک لوله موجود باشد. اما قبل از انتخاب هر روش تعمیر، لازم است بررسی کاملی در مورد علت نشتی انجام شود. در برخی موارد ممکن است نه تنها تعمیر، بلکه تغییر مسیر لوله برای جلوگیری از آسیب مجدد آن ضروری باشد.

اولین مرحله تعمیر، تعیین محل بخش لوله ای است که نیاز به مداخله دارد. علاوه بر این، بسته به نوع خط لوله، فهرستی از تجهیزات لازم و اقدامات لازم برای رفع نشتی تعیین می شود و در صورتی که قسمت لوله مورد تعمیر در قلمرو مالک دیگری واقع شده باشد، اسناد و مجوزهای لازم جمع آوری می شود. از آنجایی که بیشتر لوله ها در زیر زمین قرار دارند، ممکن است نیاز به استخراج بخشی از لوله باشد. در مرحله بعد، پوشش خط لوله از نظر وضعیت عمومی بررسی می شود، پس از آن بخشی از پوشش برای تعمیر مستقیم با لوله برداشته می شود. پس از تعمیر، می توان فعالیت های تأیید مختلفی را انجام داد: آزمایش اولتراسونیک، تشخیص نقص رنگ، تشخیص نقص ذرات مغناطیسی و غیره.

در حالی که برخی از تعمیرات مستلزم تعطیلی کامل خط لوله هستند، اغلب فقط یک خاموشی موقت برای جداسازی منطقه تعمیر شده یا آماده سازی یک مسیر عبور کافی است. با این حال، در بیشتر موارد، کار تعمیر با خاموش شدن کامل خط لوله انجام می شود. جداسازی بخشی از خط لوله را می توان با استفاده از شاخه ها یا دریچه های قطع کننده انجام داد. بعد، تجهیزات لازم را نصب کرده و تعمیرات مستقیم را انجام دهید. کار تعمیر در ناحیه آسیب دیده، آزاد شده از محیط و بدون فشار انجام می شود. در پایان تعمیر، دوشاخه ها باز می شوند و یکپارچگی خط لوله بازیابی می شود.

نمونه هایی از مشکلات با راه حل برای محاسبه و انتخاب خطوط لوله

کار شماره 1. تعیین حداقل قطر خط لوله

وضعیت:در یک کارخانه پتروشیمی، پارازایلن C 6 H 4 (CH 3) 2 در T \u003d 30 درجه سانتیگراد با ظرفیت Q \u003d 20 m 3 / ساعت در امتداد بخشی از یک لوله فولادی به طول L \u003d پمپ می شود. 30 متر P-xylene دارای چگالی ρ \u003d 858 kg / m 3 و ویسکوزیته μ = 0.6 cP است. زبری مطلق ε برای فولاد برابر با 50 میکرومتر است.

اطلاعات اولیه: Q=20 متر 3 / ساعت L=30 متر; ρ=858 کیلوگرم بر متر مکعب; μ=0.6 cP; ε=50 میکرومتر; Δp=0.01 مگاپاسکال; ΔH=1.188 متر.

یک وظیفه:حداقل قطر لوله ای را تعیین کنید که در آن افت فشار در این بخش از Δp=0.01 MPa تجاوز نکند (ΔH=1.188 متر ستون P-xylene).

راه حل:سرعت جریان v و قطر لوله d ناشناخته هستند، بنابراین نه عدد رینولدز Re و نه زبری نسبی ɛ/d قابل محاسبه نیستند. لازم است مقدار ضریب اصطکاک λ را گرفته و مقدار متناظر d را با استفاده از معادله تلفات انرژی و معادله تداوم محاسبه کنیم. سپس بر اساس مقدار d، عدد رینولدز Re و زبری نسبی ɛ/d محاسبه خواهد شد. علاوه بر این، با استفاده از نمودار مودی، مقدار جدید f به دست می آید. بدین ترتیب با استفاده از روش تکرارهای متوالی مقدار مورد نظر قطر d مشخص خواهد شد.

با استفاده از معادله پیوستگی v=Q/F و فرمول ناحیه جریان F=(π d²)/4، معادله دارسی-وایزباخ را به صورت زیر تبدیل می کنیم:

حال بیایید مقدار عدد رینولدز را بر حسب قطر d بیان کنیم:

بیایید اقدامات مشابه را با زبری نسبی انجام دهیم:

برای مرحله اول تکرار، لازم است مقدار ضریب اصطکاک را انتخاب کنید. بیایید مقدار متوسط λ = 0.03 را در نظر بگیریم. در مرحله بعد، d، Re، و ε/d را به ترتیب محاسبه خواهیم کرد:

d = 0.0238 5 √ (λ) = 0.0118 متر

Re=10120/d=857627

ε/d = 0.00005/d = 0.00424

با دانستن این مقادیر، عملیات معکوس را انجام داده و مقدار ضریب اصطکاک λ را از نمودار مودی تعیین می کنیم که برابر با 0.017 خواهد بود. بعد، دوباره d، Re و ε/d را پیدا می کنیم، اما برای مقدار جدید λ:

d = 0.0238 5 √ λ = 0.0105 متر

Re=10120/d=963809

ε/d = 0.00005/d = 0.00476

با متوسل شدن مجدد به نمودار مودی، مقدار تصفیه شده λ را برابر با 0.0172 بدست می آوریم. مقدار به دست آمده با مقدار قبلی انتخاب شده با [(0.0172-0.017)/0.0172] 100 = 1.16٪ متفاوت است، بنابراین نیازی به مرحله تکرار جدید نیست و مقادیر قبلاً یافت شده صحیح هستند. بنابراین حداقل قطر لوله 0.0105 متر است.

کار شماره 2. انتخاب راه حل اقتصادی بهینه بر اساس داده های اولیه

وضعیت:برای اجرای فرآیند فن آوری، دو گزینه برای خط لوله با قطرهای مختلف پیشنهاد شد. گزینه یک شامل استفاده از لوله های با قطر بزرگتر است، که به هزینه های سرمایه ای کلان C k1 = 200000 روبل اشاره دارد، اما هزینه های سالانه کمتر خواهد بود و به C e1 = 30000 روبل می رسد. برای گزینه دوم، لوله هایی با قطر کمتر انتخاب شدند که هزینه های سرمایه C k2 = 160000 روبل را کاهش می دهد، اما هزینه نگهداری سالانه را به C e2 = 36000 روبل افزایش می دهد. هر دو گزینه برای n = 10 سال کار طراحی شده اند.

اطلاعات اولیه: C k1 \u003d 200000 روبل؛ C e1 = 30000 روبل؛ C k2 \u003d 160000 روبل؛ С e2 = 35000 روبل؛ n = 10 سال

یک وظیفه:مقرون به صرفه ترین راه حل باید تعیین شود.

راه حل:بدیهی است که گزینه دوم به دلیل هزینه های سرمایه کمتر سود بیشتری دارد، اما در حالت اول به دلیل کاهش هزینه های جاری مزیت وجود دارد. بیایید از فرمول برای تعیین دوره بازپرداخت هزینه های سرمایه اضافی به دلیل صرفه جویی در تعمیر و نگهداری استفاده کنیم:

به این ترتیب که با عمر مفید تا 8 سال، مزیت اقتصادی به دلیل هزینه های سرمایه کمتر در سمت گزینه دوم خواهد بود، اما مجموع هزینه های هر دو پروژه تا سال هشتم بهره برداری برابر خواهد بود. و سپس گزینه اول سود بیشتری خواهد داشت.

از آنجایی که قرار است خط لوله به مدت 10 سال راه اندازی شود، اولویت باید به گزینه اول داده شود.

کار شماره 3. انتخاب و محاسبه قطر بهینه خط لوله

وضعیت:دو خط فناورانه در حال طراحی است که در آن یک مایع غیر چسبناک با دبی Q 1 = 20 m 3 / ساعت و Q 2 = 30 m 3 / ساعت به گردش در می آید. به منظور ساده سازی نصب و نگهداری خطوط لوله، تصمیم گرفته شد از لوله هایی با قطر یکسان برای هر دو خط استفاده شود.

اطلاعات اولیه: Q 1 \u003d 20 متر 3 / ساعت؛ Q 2 \u003d 30 متر 3 / ساعت.

یک وظیفه:تعیین قطر لوله مناسب d برای شرایط مشکل ضروری است.

راه حل:از آنجایی که هیچ الزامات اضافی برای خط لوله وجود ندارد، معیار اصلی برای انطباق، توانایی پمپاژ مایع در دبی مشخص شده خواهد بود. بیایید از داده های جدولی سرعت های بهینه برای یک سیال غیر چسبناک در یک خط لوله فشار استفاده کنیم. این محدوده برابر با 1.5 - 3 m / s خواهد بود.

از این نتیجه می توان محدوده قطرهای بهینه مربوط به مقادیر سرعت بهینه را برای دبی های مختلف تعیین کرد و منطقه تقاطع آنها را تعیین کرد. قطر لوله از این ناحیه بدیهی است که الزامات کاربردی برای موارد جریان ذکر شده را برآورده می کند.

بیایید محدوده قطرهای بهینه را برای مورد Q 1 = 20 m 3 / ساعت با استفاده از فرمول جریان تعیین کنیم و قطر لوله را از آن بیان کنیم:

مقادیر حداقل و حداکثر سرعت بهینه را جایگزین کنید:

یعنی برای خطی با دبی 20 متر بر ساعت، لوله هایی با قطر 49 تا 69 میلی متر مناسب هستند.

بیایید محدوده قطرهای بهینه را برای مورد Q 2 = 30 m 3 / ساعت تعیین کنیم:

در مجموع، ما دریافتیم که برای مورد اول، محدوده قطرهای بهینه 49-69 میلی متر و برای دوم - 59-84 میلی متر است. تقاطع این دو محدوده مجموعه مقادیر جستجو شده را به دست می دهد. ما دریافتیم که لوله های با قطر 59 تا 69 میلی متر برای دو خط قابل استفاده هستند.

کار شماره 4. نحوه جریان آب در لوله را تعیین کنید

وضعیت:با توجه به خط لوله ای به قطر 0.2 متر، که جریان آب را با سرعت جریان 90 متر مکعب در ساعت حرکت می دهد. دمای آب t \u003d 20 درجه سانتیگراد است که در آن ویسکوزیته دینامیکی 1 10 -3 Pa s و چگالی آن 998 کیلوگرم بر متر مکعب است.

اطلاعات اولیه: d = 0.2 متر؛ Q \u003d 90 متر 3 در ساعت؛ μ = 1 10 -3; ρ \u003d 998 کیلوگرم بر متر 3.

یک وظیفه:تنظیم حالت جریان آب در لوله ضروری است.

راه حل:رژیم جریان را می توان با مقدار معیار رینولدز (Re) تعیین کرد که برای محاسبه آن ابتدا باید میزان جریان آب در لوله (v) تعیین شود. مقدار v را می توان از معادله جریان برای یک لوله گرد محاسبه کرد:

با استفاده از مقدار یافت شده سرعت جریان، مقدار معیار رینولدز را برای آن محاسبه می کنیم:

مقدار بحرانی معیار Reynolds Re kr برای مورد لوله های گرد 2300 است. مقدار به دست آمده از معیار بیشتر از مقدار بحرانی (159680 > 2300) است، بنابراین رژیم جریان آشفته است.

کار شماره 5. تعیین مقدار معیار رینولدز

وضعیت:آب در امتداد یک ناودان شیبدار با پروفیل مستطیلی w = 500 میلی متر عرض و h = 300 میلی متر ارتفاع جریان می یابد و تا لبه بالای لوله به a = 50 میلی متر نمی رسد. مصرف آب در این مورد Q = 200 متر مکعب در ساعت است. هنگام محاسبه چگالی آب، معادل ρ = 1000 کیلوگرم بر متر مکعب، و ویسکوزیته دینامیکی μ = 1·10 -3 Pa·s را در نظر بگیرید.

اطلاعات اولیه: w = 500 میلی متر؛ h = 300 میلی متر؛ l = 5000 میلی متر؛ a = 50 میلی متر؛ Q \u003d 200 متر 3 در ساعت؛ ρ \u003d 1000 کیلوگرم در متر 3؛ μ = 1 10 -3 Pa s.

یک وظیفه:مقدار معیار رینولدز را تعیین کنید.

راه حل:زیرا در این مورداز آنجایی که مایع به جای یک لوله گرد در امتداد یک لوله مستطیل شکل حرکت می کند، بنابراین برای محاسبات بعدی لازم است قطر معادل کانال را پیدا کنید. به طور کلی با فرمول محاسبه می شود:

F W - سطح مقطع جریان سیال؛

بدیهی است که عرض جریان مایع با عرض کانال w منطبق است در حالی که ارتفاع جریان مایع برابر h-a mm خواهد بود. در این صورت به دست می آوریم:

اکنون می توان قطر معادل جریان سیال را تعیین کرد:

با استفاده از مقادیر قبلاً یافت شده، می توان از فرمول برای محاسبه معیار رینولدز استفاده کرد:

کار شماره 6. محاسبه و تعیین افت فشار در خط لوله

وضعیت:پمپ آب را از طریق یک خط لوله با مقطع دایره ای، که پیکربندی آن در شکل نشان داده شده است، به کاربر نهایی می رساند. مصرف آب Q = 7 متر مکعب در ساعت است. قطر لوله d = 50 میلی متر و زبری مطلق Δ = 0.2 میلی متر است. هنگام محاسبه چگالی آب، معادل ρ = 1000 کیلوگرم بر متر مکعب، و ویسکوزیته دینامیکی μ = 1·10 -3 Pa·s را در نظر بگیرید.

اطلاعات اولیه: Q \u003d 7 متر 3 / ساعت؛ d = 120 میلی متر؛ Δ = 0.2 میلی متر؛ ρ \u003d 1000 کیلوگرم در متر 3؛ μ = 1 10 -3 Pa s.

راه حل: ابتدا نرخ جریان را در خط لوله پیدا می کنیم که برای آن از فرمول نرخ جریان مایع استفاده می کنیم:

سرعت یافت شده به ما اجازه می دهد تا مقدار معیار رینولدز را برای یک جریان معین تعیین کنیم:

مقدار کل افت هد مجموع تلفات اصطکاک در حین حرکت سیال در لوله (Ht) و تلفات هد در مقاومت های موضعی (Hms) است.

افت اصطکاک را می توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:

L طول کل خط لوله است.

بیایید مقدار سرعت سر جریان را پیدا کنیم:

برای تعیین مقدار ضریب اصطکاک، باید فرمول محاسبه صحیح را انتخاب کرد که بستگی به مقدار معیار رینولدز دارد. برای انجام این کار، مقدار زبری نسبی لوله را طبق فرمول پیدا می کنیم:

10/e = 10/0.004 = 2500

مقدار قبلی معیار رینولدز در بازه 10/e قرار می گیرد< Re < 560/e, следовательно, необходимо воспользоваться следующей расчетной формулой:

λ = 0.11 (e+68/Re) 0.25 = 0.11 (0.004+68/50000) 0.25 = 0.03

اکنون می توان میزان کاهش فشار اصطکاک را تعیین کرد:

مجموع تلفات هد در مقاومت های موضعی مجموع تلفات هد در هر یک از مقاومت های موضعی است که در این مسئله دو دور و یک شیر معمولی است. می توانید آنها را با استفاده از فرمول محاسبه کنید:

جایی که ζ ضریب مقاومت موضعی است.

از آنجایی که در میان مقادیر جدولی ضرایب فشار چنین مقادیری برای لوله های با قطر 50 میلی متر وجود ندارد، بنابراین برای تعیین آنها باید به روش محاسبه تقریبی متوسل شوید. ضریب مقاومت (ζ) برای یک شیر معمولی برای یک لوله با قطر 40 میلی متر 4.9 و برای یک لوله 80 میلی متر - 4 است. بیایید به سادگی تصور کنیم که مقادیر میانی بین این مقادیر روی یک خط مستقیم قرار دارند. خط، یعنی تغییر آنها با فرمول ζ = a d+b توصیف می شود، که در آن a و b ضرایب معادله خط مستقیم هستند. ما سیستم معادلات را می سازیم و حل می کنیم:

معادله نهایی به این صورت است:

در مورد ضریب مقاومت برای زانویی 90 درجه یک لوله با قطر 50 میلی متر، چنین محاسبه تقریبی لازم نیست، زیرا مقدار ضریب 1.1 مربوط به قطر 50 میلی متر است.

مجموع تلفات در مقاومت های محلی را محاسبه کنید:

بنابراین، افت فشار کل خواهد بود:

کار شماره 7. تعیین تغییرات در مقاومت هیدرولیکی کل خط لوله

وضعیت:در حین تعمیر خط لوله اصلی که از طریق آن آب با سرعت v 1 \u003d 2 m / s با قطر داخلی d 1 \u003d 0.5 متر پمپ می شود ، مشخص شد که یک بخش لوله با طول L \ u003d 25 m قرار است تعویض شود به دلیل عدم وجود لوله برای تعویض همان قطر در محل قطعه خراب، لوله با قطر داخلی d 2 = 0.45 m نصب شد زبری مطلق لوله با یک قطر 0.5 متر Δ1 = 0.45 میلی متر و لوله های با قطر 0.45 متر - Δ2 = 0.2 میلی متر است. هنگام محاسبه چگالی آب، معادل ρ = 1000 کیلوگرم بر متر مکعب، و ویسکوزیته دینامیکی μ = 1·10 -3 Pa·s را در نظر بگیرید.

یک وظیفه:لازم است تعیین شود که مقاومت هیدرولیکی کل خط لوله چگونه تغییر می کند.

راه حل:از آنجایی که بقیه خط لوله تغییر نکرده است، مقدار مقاومت هیدرولیکی آن نیز پس از تعمیر تغییر نکرده است، بنابراین برای حل مشکل، مقایسه مقاومت های هیدرولیکی قسمت لوله تعویض شده و تعویض شده کافی است.

مقاومت هیدرولیکی قسمت لوله تعویض شده را محاسبه کنید (H 1). از آنجایی که هیچ منبع مقاومت محلی روی آن وجود ندارد، برای یافتن مقدار تلفات اصطکاک (H t1) کافی است:

λ 1 - ضریب مقاومت هیدرولیکی بخش جایگزین شده؛

g شتاب سقوط آزاد است.

برای یافتن λ، ابتدا لازم است زبری نسبی (e 1) لوله و معیار رینولدز (Re 1) تعیین شود:

بیایید فرمول محاسبه λ 1 را انتخاب کنیم:

560/e 1 = 560/0.0009 = 622222

از آنجایی که مقدار یافت شده Re 1 > 560/e 1 است، پس λ 1 باید با استفاده از فرمول زیر پیدا شود:

اکنون می توان افت فشار را در بخش لوله جایگزین شده پیدا کرد:

مقاومت هیدرولیکی قسمت لوله ای که جایگزین قسمت آسیب دیده شده است را محاسبه کنید (H 2). در این حالت، مقطع علاوه بر افت فشار ناشی از اصطکاک (Ht2)، افت فشار ناشی از مقاومت‌های موضعی (Hm s2) را نیز ایجاد می‌کند که باریک شدن شدید خط لوله در ورودی به جایگزین شده است. بخش و انبساط شدید در خروجی از آن.

ابتدا مقدار افت فشار ناشی از اصطکاک در قسمت لوله تعویض را تعیین می کنیم. از آنجایی که قطر کوچکتر شده است و سرعت جریان ثابت مانده است، لازم است مقدار جدیدی برای سرعت جریان v 2 پیدا شود. مقدار مورد نظر را می توان از برابری هزینه های محاسبه شده برای سایت جایگزین و جایگزینی بدست آورد:

معیار رینولدز برای جریان آب در بخش جایگزینی:

حالا بیایید زبری نسبی یک قطعه لوله با قطر 450 میلی متر را پیدا کنیم و فرمول محاسبه ضریب اصطکاک را انتخاب کنیم:

560/e 2 = 560/0.00044 = 1272727

مقدار Re 2 حاصل بین 10/e 1 و 560/e 1 قرار دارد (22 727< 1 111 500 < 1 272 727), поэтому для расчета λ 2 будет использоваться следующая формула:

افت فشار در مقاومت‌های موضعی مجموع تلفات ورودی به بخش جایگزین شده (تنگی شدید کانال) و در خروجی از آن (انبساط شدید کانال) خواهد بود. نسبت مساحت لوله تعویض شده و لوله اصلی را پیدا کنید:

با توجه به مقادیر جدولی، ما ضرایب مقاومت محلی را انتخاب می کنیم: برای باریک شدن شدید، ζ pc = 0.1. برای انبساط شدید ζ pp = 0.04. با استفاده از این داده ها، افت فشار کل را در مقاومت های محلی محاسبه می کنیم:

بدین ترتیب کل افت فشار در بخش تعویض برابر است با:

با دانستن افت فشار در قسمت لوله تعویض شده و تعویض شده، مقدار تغییر تلفات را تعیین می کنیم:

∆H = 0.317-0.194 = 0.123 متر

ما دریافتیم که پس از جایگزینی بخش خط لوله، افت کل سر آن 0.123 متر افزایش یافته است.

محاسبه و انتخاب خطوط لوله

خطوط لوله برای حمل و نقل مایعات مختلف بخشی جدایی ناپذیر از واحدها و تاسیساتی هستند که در آنها فرآیندهای کاری مرتبط با زمینه های مختلف کاربرد انجام می شود. هنگام انتخاب لوله ها و پیکربندی لوله کشی، هزینه خود لوله و اتصالات خط لوله اهمیت زیادی دارد. هزینه نهایی پمپاژ محیط از طریق خط لوله تا حد زیادی با اندازه لوله ها (قطر و طول) تعیین می شود. محاسبه این مقادیر با استفاده از فرمول های ویژه توسعه یافته مخصوص انواع خاصی از عملیات انجام می شود.

در این قسمت قانون بقای انرژی را برای حرکت مایع یا گاز در لوله ها اعمال می کنیم. حرکت سیال از طریق لوله ها اغلب در فناوری و زندگی روزمره یافت می شود. لوله های آب، آب را در شهر به خانه ها، محل های مصرف آن می رساند. در ماشین‌ها، لوله‌ها روغن را برای روان‌کاری، سوخت موتورها و غیره را تامین می‌کنند. حرکت سیال از طریق لوله‌ها اغلب در طبیعت یافت می‌شود. همین بس که گردش خون حیوانات و انسان جریان خون از طریق لوله ها - رگ های خونی است. تا حدودی جریان آب در رودخانه ها نیز نوعی جریان سیال از طریق لوله ها است. بستر رودخانه نوعی لوله برای جاری شدن آب است.

همانطور که می دانید، یک مایع ساکن در ظرف، طبق قانون پاسکال، فشار خارجی را در تمام جهات و به تمام نقاط حجم بدون تغییر منتقل می کند. با این حال، هنگامی که یک سیال بدون اصطکاک از طریق لوله ای که سطح مقطع آن در قسمت های مختلف متفاوت است جریان می یابد، فشار در طول لوله یکسان نیست. بیایید دریابیم که چرا فشار در یک سیال متحرک به سطح مقطع لوله بستگی دارد. اما ابتدا اجازه دهید به یکی از آنها نگاهی بیندازیم ویژگی مهمهر جریان سیال

فرض کنید مایع از طریق لوله ای که به صورت افقی قرار دارد، جریان می یابد، بخش آن در مکان های مختلف متفاوت است، به عنوان مثال، از طریق یک لوله، بخشی از آن در شکل 207 نشان داده شده است.

اگر به صورت ذهنی چندین بخش را در طول لوله ترسیم کنیم که مساحت آنها به ترتیب برابر است و مقدار مایعی را که در هر یک از آنها در یک بازه زمانی مشخص می گذرد اندازه گیری کنیم، متوجه می شویم که از هر قسمت به همان میزان مایع عبور می کند. این بدان معنی است که تمام مایعی که در همان زمان از بخش اول عبور می کند، در همان زمان از بخش سوم عبور می کند، اگرچه از نظر مساحت بسیار کمتر از قسمت اول است. اگر اینطور نبود و مثلاً در طول مدت زمان مایع کمتری از قسمت ناحیه عبور می کرد، مایع اضافی باید در جایی جمع می شد. اما مایع کل لوله را پر می کند و جایی برای تجمع آن وجود ندارد.

چگونه مایعی که از یک بخش وسیع عبور کرده است، می تواند در همان زمان از طریق یک بخش باریک "فشرده" کند؟ بدیهی است که برای این کار هنگام عبور از قسمت های باریک لوله، سرعت حرکت باید بیشتر باشد و به همان اندازه که سطح مقطع کمتر باشد.

در واقع، اجازه دهید بخش خاصی از یک ستون مایع متحرک را در نظر بگیریم که در لحظه اولیه زمان با یکی از بخش‌های لوله منطبق است (شکل 208). در طول زمان، این ناحیه مسافتی را جابه‌جا می‌کند که برابر با سرعت جریان سیال است. حجم V مایعی که در قسمت لوله جریان دارد برابر است با حاصلضرب مساحت این بخش و طول.

در یک واحد زمان، حجم مایع جریان می یابد -

حجم سیالی که در واحد زمان از مقطع لوله می گذرد برابر است با حاصل ضرب سطح مقطع لوله و سرعت جریان.

همانطور که قبلاً دیدیم، این حجم باید در یکسان باشد بخش های مختلفلوله های. بنابراین هر چه سطح مقطع لوله کوچکتر باشد سرعت حرکت بیشتر می شود.

چه مقدار مایع در یک زمان معین از یک قسمت لوله عبور می کند، برای چنین مقداری نیز باید عبور کند

در همان زمان از طریق هر بخش دیگر.

علاوه بر این، فرض می کنیم که جرم معینی از مایع همیشه حجم یکسانی دارد، که نمی تواند حجم خود را فشرده و کاهش دهد (به یک مایع گفته می شود که تراکم ناپذیر است). به عنوان مثال معروف است که سرعت جریان آب در نقاط باریک رودخانه بیشتر از نقاط عریض است. اگر سرعت جریان سیال را در مقاطع بر حسب نواحی تعیین کنیم، می توانیم بنویسیم:

از اینجا می توان دریافت که وقتی مایعی از یک مقطع لوله با سطح مقطع بزرگتر به مقطعی با سطح مقطع کوچکتر عبور می کند، سرعت جریان افزایش می یابد، یعنی مایع با شتاب حرکت می کند. و این، طبق قانون دوم نیوتن، به این معنی است که نیرویی بر مایع وارد می شود. این قدرت چیست؟

این نیرو تنها می تواند تفاوت بین نیروهای فشار در بخش های پهن و باریک لوله باشد. بنابراین، در یک بخش وسیع از لوله، فشار سیال باید بیشتر از قسمت باریک لوله باشد.

از قانون بقای انرژی نیز چنین استنباط می شود. در واقع، اگر سرعت مایع در نقاط باریک لوله افزایش یابد، انرژی جنبشی آن نیز افزایش می یابد. و از آنجایی که فرض کردیم سیال بدون اصطکاک جریان دارد، این افزایش انرژی جنبشی باید با کاهش انرژی پتانسیل جبران شود، زیرا انرژی کل باید ثابت بماند. انرژی بالقوه در اینجا چقدر است؟ اگر لوله افقی باشد، انرژی پتانسیل تعامل با زمین در تمام قسمت های لوله یکسان است و نمی تواند تغییر کند. این بدان معنی است که فقط انرژی پتانسیل باقی می ماند. تعامل الاستیک. نیروی فشاری که باعث می شود مایع در لوله جریان یابد، نیروی کشسانی است که مایع را فشرده می کند. وقتی می گوییم یک مایع تراکم ناپذیر است، فقط به این معناست که نمی توان آن را به اندازه ای فشرده کرد که حجم آن تغییر محسوسی داشته باشد، اما یک فشردگی بسیار کوچک که باعث ظاهر شدن نیروهای کشسان می شود، ناگزیر رخ می دهد. این نیروها باعث ایجاد فشار سیال می شوند. این فشرده سازی مایع است و در قسمت های باریک لوله کاهش می یابد و افزایش سرعت را جبران می کند. بنابراین در مکان های باریک لوله ها، فشار سیال باید کمتر از قسمت های عریض باشد.

این قانونی است که توسط دانیل برنولی، آکادمیک پترزبورگ کشف شده است:

فشار سیال جاری در بخش هایی از جریان که سرعت حرکت آن کمتر است بیشتر است و

برعکس، در بخش هایی که سرعت بیشتر است، فشار کمتر است.

ممکن است عجیب به نظر برسد، اما زمانی که مایع "فشرده" می شود بخش های باریکلوله، فشرده سازی آن افزایش نمی یابد، اما کاهش می یابد. و تجربه به خوبی این را تایید می کند.

اگر لوله ای که مایع از طریق آن جریان می یابد با لوله های باز لحیم شده به آن - گیج های فشار (شکل 209) ارائه شود، می توان توزیع فشار را در طول لوله مشاهده کرد. در مکان های باریک لوله، ارتفاع ستون مایع در لوله مانومتریک کمتر از ارتفاعات عریض است. یعنی فشار کمتری در این مکان ها وجود دارد. هرچه سطح مقطع لوله کوچکتر باشد، دبی در آن بیشتر و فشار کمتر می شود. بدیهی است که می توان چنین بخشی را انتخاب کرد که در آن فشار برابر با فشار اتمسفر خارجی باشد (ارتفاع سطح مایع در مانومتر پس از آن برابر با صفر خواهد بود). و اگر سطح مقطع کوچکتری را در نظر بگیریم، فشار مایع موجود در آن کمتر از اتمسفر خواهد بود.

از این جریان سیال می توان برای پمپاژ هوا استفاده کرد. به اصطلاح پمپ آب جت بر اساس این اصل عمل می کند. شکل 210 نمودار چنین پمپی را نشان می دهد. یک جت آب از لوله A با یک سوراخ باریک در انتهای آن عبور می کند. فشار آب در دهانه لوله کمتر از فشار اتمسفر است. از همین رو

گاز حاصل از حجم تخلیه شده از طریق لوله B به انتهای لوله A کشیده شده و همراه با آب خارج می شود.

هر آنچه در مورد حرکت مایع از طریق لوله ها گفته می شود در مورد حرکت گاز نیز صدق می کند. اگر سرعت جریان گاز خیلی زیاد نباشد و گاز آنقدر فشرده نشده باشد که حجم آن تغییر کند و علاوه بر این، اصطکاک نادیده گرفته شود، قانون برنولی برای جریان گاز نیز صادق است. در قسمت‌های باریک لوله‌ها که گاز سریع‌تر حرکت می‌کند، فشار آن کمتر از قسمت‌های پهن است و ممکن است کمتر از فشار اتمسفر شود. در برخی موارد، این حتی نیازی به لوله ندارد.

می توانید یک آزمایش ساده انجام دهید. همانطور که در شکل 211 نشان داده شده است، اگر روی یک ورق کاغذ در امتداد سطح آن باد کنید، می بینید که کاغذ بالا می رود. این به دلیل کاهش فشار در جریان هوا در بالای کاغذ است.

همین پدیده در هنگام پرواز هواپیما اتفاق می افتد. جریان هوای ورودی به سطح بالایی محدب بال هواپیمای در حال پرواز می رود و به همین دلیل کاهش فشار رخ می دهد. فشار بالای بال کمتر از فشار زیر بال است. به همین دلیل است که نیروی بالابر بال بوجود می آید.

تمرین 62

1. سرعت مجاز عبور روغن از لوله ها 2 متر بر ثانیه است. در مدت 1 ساعت چه حجم روغن از لوله ای به قطر 1 متر عبور می کند؟

2. مقدار آبی که از آن خارج می شود را اندازه گیری کنید شير آببرای مدت زمان معین سرعت جریان آب را با اندازه گیری قطر لوله جلوی شیر آب تعیین کنید.

3. قطر خط لوله ای که آب باید در هر ساعت از آن عبور کند چقدر باید باشد؟ دبی مجاز آب 2.5 متر بر ثانیه

در برخی موارد، فرد باید با نیاز به محاسبه جریان آب از طریق لوله مواجه شود. این نشانگر نشان می دهد که لوله چقدر آب می تواند عبور کند که در m³ / s اندازه گیری می شود.

برای سازمان هایی که کنتور را روی آب قرار نداده اند، هزینه بر اساس باز بودن لوله است. مهم است که بدانید این داده ها چقدر دقیق محاسبه می شوند، برای چه چیزی و با چه نرخی باید پرداخت کنید. اشخاص حقیقیاین صدق نمی کند، برای آنها، در صورت عدم وجود کنتور، تعداد افراد ثبت نام شده در مصرف آب 1 نفر ضرب می شود. استانداردهای بهداشتی. این حجم نسبتاً زیادی است و با تعرفه های مدرن نصب کنتور بسیار سودآورتر است. به همین ترتیب، در زمان ما اغلب سودآورتر است که خودتان آب را با یک ستون گرم کنید تا هزینه آب گرم برای آب گرم آنها.
محاسبه نفوذپذیری لوله نقش بسیار زیادی دارد هنگام طراحی خانه، هنگام آوردن ارتباطات به خانه .

اطمینان از اینکه هر انشعاب منبع آب می تواند سهم خود را حتی در ساعات اوج مصرف آب از لوله اصلی دریافت کند، بسیار مهم است. لوله کشی برای راحتی، راحتی و سهولت کار برای یک فرد ایجاد شده است.

اگر هر عصر آب عملاً به ساکنان طبقات بالا نمی رسد، از چه نوع آسایشی می توان صحبت کرد؟ چگونه می توانید چای بنوشید، ظرف بشویید، شنا کنید؟ و همه چای می نوشند و حمام می کنند، بنابراین حجم آبی که لوله می توانست در طبقات پایینی توزیع کند. این مشکل می تواند نقش بسیار بدی در اطفای حریق داشته باشد. اگر آتش نشان ها به لوله مرکزی متصل شوند و فشاری در آن وجود نداشته باشد.

گاهی اوقات محاسبه جریان آب از طریق یک لوله می تواند مفید باشد اگر پس از تعمیر منبع آب توسط استادکاران بدبخت، با تعویض بخشی از لوله ها، فشار به طور قابل توجهی کاهش یافته باشد.

محاسبات هیدرودینامیکی کار آسانی نیست و معمولاً توسط متخصصان واجد شرایط انجام می شود. اما، بیایید بگوییم که شما مشغول ساخت و ساز خصوصی هستید و خانه جادار و دنج خود را طراحی می کنید.

چگونه جریان آب از طریق لوله را خودتان محاسبه کنید؟

به نظر می رسد برای بدست آوردن ارقام، شاید، گرد، اما به طور کلی منصفانه، دانستن قطر سوراخ لوله کافی است. افسوس که این خیلی کم است. عوامل دیگر می توانند در مواقعی نتیجه محاسبات را تغییر دهند. چه چیزی بر حداکثر جریان آب از طریق لوله تأثیر می گذارد؟

بخش لوله. عامل آشکار نقطه شروع محاسبات هیدرودینامیکی
فشار لوله. با افزایش فشار، آب بیشتری از لوله ای با سطح مقطع یکسان عبور می کند.
خم شدن، چرخش، تغییر قطر، انشعابجریان آب را از طریق لوله مسدود کنید. انواع مختلفبه درجه ای متفاوت.
طول لوله. لوله‌های طولانی‌تر نسبت به لوله‌های کوتاه‌تر آب کمتری را در واحد زمان حمل می‌کنند. تمام راز در نیروی اصطکاک است. همانطور که حرکت اجسام آشنا (ماشین، دوچرخه، سورتمه و غیره) را به تاخیر می اندازد، نیروی اصطکاک نیز مانع از جریان آب می شود.
لوله ای با قطر کمتر دارد منطقه بیشترتماس آب با سطح لوله نسبت به حجم جریان آب. و از هر نقطه تماس نیروی اصطکاک وجود دارد. درست مانند لوله های بلندتر، در لوله های باریک تر سرعت حرکت آب کمتر می شود.
مواد لوله. بدیهی است که درجه زبری ماده بر مقدار نیروی اصطکاک تأثیر می گذارد. نوین مواد پلاستیکی(پلی پروپیلن، پی وی سی، فلز-پلاستیک و غیره) در مقایسه با فولاد سنتی بسیار لغزنده هستند و اجازه می دهند آب سریعتر حرکت کند.
مدت زمان کار لوله. رسوبات آهک، زنگ زدگی تا حد زیادی باعث کاهش توان عملیاتی آب می شود. این مشکل ترین عامل است، زیرا میزان گرفتگی لوله، تسکین داخلی جدید و ضریب اصطکاک آن بسیار دشوار است که با دقت ریاضی محاسبه شود. خوشبختانه، محاسبات جریان آب اغلب برای ساخت و سازهای جدید و مواد تازه و استفاده نشده مورد نیاز است. و از سوی دیگر، این سیستم برای سالهای متمادی به ارتباطات موجود و موجود متصل خواهد شد. و او در 10، 20، 50 سال آینده چگونه رفتار خواهد کرد؟ آخرین تکنولوژیتا حد زیادی این وضعیت را بهبود بخشید. لوله های پلاستیکیزنگ نزنید، سطح آنها عملاً با گذشت زمان خراب نمی شود.

محاسبه جریان آب از طریق شیر آب

حجم سیال خارج شده با ضرب سطح مقطع دهانه لوله S در سرعت خروجی V بدست می آید. سطح مقطع مساحت یک قسمت معین است شکل حجمی، در این مورد، مساحت دایره. طبق فرمول یافت می شود S = πR2. R شعاع دهانه لوله خواهد بود که نباید با شعاع لوله اشتباه گرفته شود. π یک مقدار ثابت است، نسبت محیط دایره به قطر آن، تقریباً 3.14.

سرعت جریان با فرمول Torricelli بدست می آید: . در جایی که g شتاب سقوط آزاد است، در سیاره زمین تقریباً 9.8 متر بر ثانیه است. h ارتفاع ستون آب بالای سوراخ است.

مثال

اجازه دهید جریان آب را از طریق یک شیر آب با سوراخی به قطر 0.01 متر و ارتفاع ستون 10 متر محاسبه کنیم.

سطح مقطع سوراخ \u003d πR2 \u003d 3.14 x 0.012 \u003d 3.14 x 0.0001 \u003d 0.000314 متر مربع.

سرعت خروجی = √2gh = √2 x 9.8 x 10 = √196 = 14 m/s.

مصرف آب \u003d SV \u003d 0.000314 x 14 \u003d 0.004396 m³ / s.

از نظر لیتر، معلوم می شود که 4.396 لیتر در ثانیه می تواند از یک لوله معین خارج شود.

خطوط لوله برای حمل و نقل مایعات مختلف بخشی جدایی ناپذیر از واحدها و تاسیساتی هستند که در آنها فرآیندهای کاری مرتبط با زمینه های مختلف کاربرد انجام می شود. هنگام انتخاب لوله ها و پیکربندی لوله کشی، هزینه خود لوله و اتصالات خط لوله اهمیت زیادی دارد. هزینه نهایی پمپاژ محیط از طریق خط لوله تا حد زیادی با اندازه لوله ها (قطر و طول) تعیین می شود. محاسبه این مقادیر با استفاده از فرمول های ویژه توسعه یافته مخصوص انواع خاصی از عملیات انجام می شود.

برای ساخت لوله ها می توان از مواد مختلفی مانند فولاد، چدن، مس، سیمان، پلاستیک هایی مانند ABS، پلی وینیل کلراید، پلی وینیل کلرید کلردار، پلی بوتن، پلی اتیلن و غیره استفاده کرد.

مطابقت مقادیر حفره اسمی در میلی متر و اینچ:

لوله ای با مقطع دایره ای به دلایل مختلفی نسبت به سایر مقاطع هندسی ترجیح داده می شود:

دایره دارای حداقل نسبت محیط به مساحت است و هنگامی که روی لوله اعمال می شود، به این معنی است که با کارایی برابر، مصرف مواد لوله های گرد در مقایسه با لوله های با شکل متفاوت حداقل خواهد بود. این همچنین حداقل هزینه های ممکن برای عایق و پوشش محافظ را نشان می دهد.
سطح مقطع دایره ای برای حرکت یک محیط مایع یا گاز از نقطه نظر هیدرودینامیکی سودمندترین است. همچنین به دلیل حداقل مساحت ممکن داخلی لوله در واحد طول آن، اصطکاک بین محیط انتقال و لوله به حداقل می رسد.
شکل گرد بیشترین مقاومت را در برابر فشارهای داخلی و خارجی دارد.
فرآیند ساخت لوله های گرد بسیار ساده و قابل اجرا است.

تصور هیچ صنعتی بدون شبکه خطوط لوله غیرممکن است. محاسبه چنین شبکه ای شامل انتخاب مواد لوله، تهیه مشخصاتی است که داده های مربوط به ضخامت، اندازه لوله، مسیر و غیره را فهرست می کند. مواد اولیه، محصولات میانی و / یا محصولات نهایی از مراحل تولید عبور می کنند و بین دستگاه ها و تاسیسات مختلف حرکت می کنند که با استفاده از خطوط لوله و اتصالات به هم متصل می شوند. محاسبه، انتخاب و نصب صحیح سیستم لوله کشی برای اجرای مطمئن کل فرآیند، اطمینان از انتقال ایمن رسانه ها و همچنین برای آب بندی سیستم و جلوگیری از نشت ماده پمپ شده به جو ضروری است.

هیچ فرمول یا قانون واحدی وجود ندارد که بتوان از آن برای انتخاب لوله کشی برای هر برنامه و رسانه ممکن استفاده کرد. در هر یک از حوزه های کاربردی خطوط لوله، تعدادی از عوامل وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند و می توانند تأثیر قابل توجهی بر الزامات خط لوله داشته باشند. بنابراین، برای مثال، هنگام برخورد با لجن، یک خط لوله بزرگ نه تنها هزینه نصب را افزایش می دهد، بلکه مشکلات عملیاتی را نیز ایجاد می کند.

طراحی خط لوله

هنگام طراحی خطوط لوله، پارامترهای اصلی طراحی زیر به عنوان پایه در نظر گرفته می شود:

عملکرد مورد نیاز؛
نقطه ورودی و خروجی خط لوله؛
ترکیب متوسط، از جمله ویسکوزیته و وزن مخصوص؛
شرایط توپوگرافی مسیر خط لوله؛
حداکثر فشار کاری مجاز؛
محاسبه هیدرولیک؛
قطر خط لوله، ضخامت دیوار، مقاومت کششی مواد دیوار.
تعداد ایستگاه های پمپاژ، فاصله بین آنها و مصرف برق.

قابلیت اطمینان خط لوله

پوشش اضافی خط لوله

یک پوشش مقاوم در برابر خوردگی در قسمت بیرونی اکثر لوله ها اعمال می شود تا از اثرات مخرب خوردگی محیط بیرون جلوگیری کند. در مورد پمپاژ رسانه های خورنده، می توان یک پوشش محافظ نیز روی سطح داخلی لوله ها اعمال کرد. قبل از راه اندازی، تمام لوله های جدید در نظر گرفته شده برای حمل و نقل مایعات خطرناک از نظر نقص و نشتی آزمایش می شوند.

مقررات اساسی برای محاسبه جریان در خط لوله

ماهیت جریان محیط در خط لوله و هنگام جریان در اطراف موانع می تواند از مایعی به مایع دیگر بسیار متفاوت باشد. یکی از شاخص های مهم ویسکوزیته محیط است که با پارامتری مانند ضریب ویسکوزیته مشخص می شود. آزبورن رینولدز، مهندس فیزیکدان ایرلندی در سال 1880 مجموعه ای از آزمایش ها را انجام داد که بر اساس نتایج آنها موفق شد یک کمیت بدون بعد که ماهیت جریان یک سیال چسبناک را مشخص می کند، به دست آورد که معیار رینولدز نامیده می شود و با Re نشان داده می شود.

Re = (v L ρ)/μ

جایی که:
ρ چگالی مایع است.
v نرخ جریان است.
L طول مشخصه عنصر جریان است.
μ - ضریب ویسکوزیته دینامیکی.

مشخصات سرعت در جریان
جریان آرام	رژیم انتقالی	رژیم آشفته

ماهیت جریان
جریان آرام	رژیم انتقالی	رژیم آشفته

محاسبه خط لوله محاسبه قطر خط لوله

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

جایی که:
ν kr - ویسکوزیته سینماتیک بحرانی؛
Re cr - ارزش بحرانی معیار رینولدز.
D - قطر لوله؛
v نرخ جریان است.
س - هزینه

(√λ ) -1 = -2 log(2.51/(Re √λ ) + k/(3.71 d))

جایی که:
k - ضریب زبری لوله؛
λ ضریب اصطکاک است.

∆H = λ L/d v²/(2 گرم)

جایی که:
ΔH - از دست دادن سر؛
λ - ضریب اصطکاک؛
L طول بخش لوله است.
د - قطر لوله؛
v نرخ جریان است.
g شتاب سقوط آزاد است.

افت فشار ناشی از اصطکاک برای آب با استفاده از فرمول Hazen-Williams محاسبه می شود.

∆H = 11.23 L 1/C 1.85 Q 1.85 /D 4.87

جایی که:
ΔH - از دست دادن سر؛
L طول بخش لوله است.
C ضریب زبری هایزن ویلیامز است.
س - مصرف؛
د - قطر لوله.

فشار

فشار اسمی PN - مقدار اسمی مربوط به حداکثر فشار محیط کار در 20 درجه سانتیگراد، که در آن عملیات مداوم خط لوله با ابعاد داده شده امکان پذیر است.

برنامه زمانبندی فشار بیش از حد مجاز:

محاسبه افت فشار در خط لوله

محاسبه افت فشار در خط لوله طبق فرمول انجام می شود:

∆p = λ L/d ρ/2 v²

جایی که:
Δp - افت فشار در بخش لوله؛
L طول بخش لوله است.
λ - ضریب اصطکاک؛
د - قطر لوله؛
ρ چگالی محیط پمپ شده است.
v نرخ جریان است.

رسانه قابل حمل و نقل

خطوط لوله همچنین انتقال می دهند:

فرآورده های نفتی تصفیه شده مانند بنزین، سوخت حمل و نقل هوایی، نفت سفید، سوخت دیزل، نفت کوره و غیره؛
مواد خام پتروشیمی: بنزن، استایرن، پروپیلن و غیره؛
هیدروکربن های معطر: زایلن، تولوئن، کومن و غیره؛
سوخت های نفت مایع مانند گاز طبیعی مایع، گاز نفت مایع، پروپان (گازهایی در دما و فشار استاندارد اما با فشار مایع می شوند).
دی اکسید کربن، آمونیاک مایع (به صورت مایعات تحت فشار منتقل می شود).
قیر و سوخت های چسبناک برای حمل و نقل از طریق خطوط لوله بسیار چسبناک هستند، بنابراین بخش های تقطیر شده نفت برای رقیق کردن این مواد خام استفاده می شود و در نتیجه مخلوطی ایجاد می شود که می تواند از طریق خط لوله حمل شود.
هیدروژن (برای فواصل کوتاه).

کیفیت رسانه حمل شده

گرم کردن محیط یا لوله های عایق برای حفظ دمای کاری محیط بالاتر از نقطه ریزش آن؛
تغییر در ترکیب شیمیایی محیط قبل از ورود به خط لوله؛
رقیق شدن محیط انتقال با آب.

انواع لوله های اصلی

آرنج 90 درجه	آرنج 90 درجه	شاخه انتقال	شاخه

آرنج 180 درجه	آرنج 30 درجه	آداپتور	نکته

برای نصب قطعات جداگانه خطوط لوله و اتصالات، از اتصالات ویژه استفاده می شود.

جوش داده شده	فلنج دار	نخ دار	جفت

انبساط حرارتی خط لوله

محاسبه ابعاد خط لوله با تغییرات دما

محاسبه تغییر در ابعاد خطی خط لوله با تغییر دما طبق فرمول انجام می شود:

∆L = a L ∆t

a - ضریب ازدیاد طول حرارتی، mm/(m°C) (جدول زیر را ببینید).
L - طول خط لوله (فاصله بین تکیه گاه های ثابت)، متر؛
Δt - تفاوت بین حداکثر. و دقیقه دمای محیط پمپاژ شده، درجه سانتیگراد.

جدول انبساط خطی لوله ها از مواد مختلف

تعیین اندازه بهینه قطر خط لوله

اندازه بهینه - کوچکترین اندازه لوله مناسب برای یک کاربرد خاص که در طول عمر سیستم مقرون به صرفه باشد.

فرمول محاسبه عملکرد لوله:

Q = (π d²)/4 v

Q نرخ جریان مایع پمپ شده است.
د - قطر خط لوله؛
v نرخ جریان است.

متوسط پمپ شده		محدوده سرعت بهینه در خط لوله، m/s
مایعات	حرکت جاذبه:
	مایعات چسبناک	0,1 - 0,5
	مایعات با ویسکوزیته پایین	0,5 - 1
	پمپاژ:
	سمت مکش	0,8 - 2
	سمت تخلیه	1,5 - 3

گازها	کشش طبیعی	2 - 4
	فشار کوچک	4 - 15
	فشار بزرگ	15 - 25

زوج ها	بخار فوق گرم	30 - 50
	بخار اشباع تحت فشار:
	بیش از 105 Pa	15 - 25
	(1 - 0.5) 105 Pa	20 - 40
	(0.5 - 0.2) 105 Pa	40 - 60
	(0.2 - 0.05) 105 Pa	60 - 75

از اینجا فرمول محاسبه قطر بهینه لوله را دریافت می کنیم:

d o = √((4 Q) / (π v o ))

Q - سرعت جریان مایع پمپ شده.
د - قطر بهینه خط لوله؛
v نرخ جریان بهینه است.

محاسبه (فرمول) هزینه های سرمایه برای خط لوله

K 1 = (m C M K M) / n

m جرم خط لوله، t است.
C M - هزینه 1 تن، rub/t؛
K M - ضریب افزایش هزینه کار نصب، به عنوان مثال 1.8؛
n - عمر سرویس، سال.

هزینه های عملیاتی مشخص شده مرتبط با مصرف انرژی:

K 2 \u003d 24 N n روز C E مالش / سال

N - قدرت، کیلو وات؛
n DN - تعداد روزهای کاری در سال؛
C E - هزینه در هر کیلووات ساعت انرژی، rub/kW*h.

فرمول های تعیین اندازه خط لوله

نام	معادله	محدودیت های احتمالی
جریان مایع و گاز تحت فشار
از دست دادن سر اصطکاکی دارسی ویزباخ	d = 12 [(0.0311 f L Q 2)/(h f)] 0.2	Q - جریان حجمی، gal/min. d قطر داخلی لوله است. hf - از دست دادن سر اصطکاک؛ L طول خط لوله، فوت است. f ضریب اصطکاک است. V نرخ جریان است.
معادله کل جریان سیال	d = 0.64 √ (Q/V)	Q - جریان حجم، gpm
اندازه خط مکش پمپ برای محدود کردن افت سر اصطکاکی	d = √(0.0744 Q)	Q - جریان حجم، gpm
معادله کل جریان گاز	d = 0.29 √((Q T)/(P V))	Q - جریان حجمی، ft³/min T - دما، K P - فشار psi (abs)؛ V - سرعت
جریان گرانشی
معادله منینگ برای محاسبه قطر لوله برای حداکثر جریان	d=0.375	Q - جریان حجمی؛ n - ضریب زبری؛ S - تعصب.
عدد فرود نسبت نیروی اینرسی و نیروی گرانش است	Fr = V / √[(d/12) g]	g - شتاب سقوط آزاد؛ v - سرعت جریان. L - طول یا قطر لوله.
بخار و تبخیر
معادله قطر لوله بخار	d = 1.75 √[(W v_g x) / V]	W - جریان جرمی؛ Vg - حجم خاص بخار اشباع شده؛ x - کیفیت بخار؛ V - سرعت.

نرخ جریان بهینه برای سیستم های لوله کشی مختلف

جریان سیال توسط گرانش

بسته به نسبت مایع و گاز و همچنین سرعت آنها، رژیم جریان دو فازی می تواند از حبابی به پراکنده متفاوت باشد.

جریان حباب (افقی)	جریان پرتابه (افقی)	جریان موج	جریان پراکنده

جریان مایع داغ

در کارخانه های فرآیندی معمولاً هنگام کار با محیط های داغ یا در حال جوش با مشکلات مختلفی مواجه می شود. دلیل اصلی تبخیر بخشی از جریان مایع داغ است، یعنی تبدیل فاز مایع به بخار در داخل خط لوله یا تجهیزات. یک مثال معمولی پدیده کاویتاسیون یک پمپ گریز از مرکز است که با نقطه جوش مایع همراه است و به دنبال آن تشکیل حباب های بخار (کاویتاسیون بخار) یا انتشار گازهای محلول در حباب ها (کاویتاسیون گاز) همراه است.

خط لوله بای پس برای تجهیزات/ابزارها

خط نمونه برداری

اندازه خط نمونه معمولاً موارد زیر را در نظر می گیرد:

ویژگی های مایع در نظر گرفته شده برای انتخاب؛
از دست دادن محیط کار در حین انتخاب؛
الزامات ایمنی در هنگام انتخاب؛
سهولت کار؛
محل نقطه انتخاب

گردش مایع خنک کننده

سرریز مخزن

مخازن به دلایل زیر مجهز به لوله های سرریز هستند:

اجتناب از از دست دادن مایع (مایع اضافی به جای ریختن از مخزن اصلی وارد مخزن دیگری می شود).
جلوگیری از نشت مایعات ناخواسته در خارج از مخزن؛
حفظ سطح مایع در مخازن