Содержание
- Гидравлический расчет трубопроводов
- Правила выполнения расчета
- Расчет трубопровода газа высокого давления
- 3 Гидродинамический расчет трубопровода несжимаемой жидкости
- Номограммы для гидравлических вычислений труб
- Что нужно для гидравлического расчета трубопровода
- Компенсаторы расширения трубопроводных сетей
- Как работает система газовой магистрали
- Расчет падения напора и гидравлического сопротивления
- Диаметр трубопроводных сетей
- Условная проходимость DN
- Как выполнить расчет
- Расчет в Excel трубопроводов по формулам теоретической гидравлики.
- Способ очистки от ННП водной поверхности с использованием металлических сеток, заполненных сорбентом
- Вес стальной трубы: калькулятор и таблицы для расчета
Гидравлический расчет трубопроводов
Гидравлический расчет трубопроводов является неотъемлемой частью проектирования систем. Он позволяет определить динамический характер движения жидкости, диаметр сечения трубопровода, мощность и подачу насоса, а так же потери давления в системе. Гидродинамический расчет потока несжимаемой жидкости сводится к решению уравнения Бернулли для двух последовательных сечений:
h1, h2 – высота начальной и конечной точки трубопровода; w1, w2 – скорости потока в начальной и конечной точки трубопровода; P1, P2 – гидростатические давления; α1, α2 – коэффициенты Кориолиса, учитывающие неравномерность распределения скоростей по сечению; ΔPпот. – потери давления на преодоление сопротивления.
Представленный в этом разделе гидравлический онлайн расчет позволяет вычислить характеристики потока несжимаемой жидкости, а так же потока сжимаемой жидкости или газа высокого давления. Оба расчета выполняются для неразветвленного трубопровода.
При решении подобных задач методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS крайне важно, чтобы размер ячеек сетки в пристеночном слое трубопровода не превышал определенных значений в радиальном направлении. Алгоритмы в данном разделе рассчитывают минимальный рекомендованный разработчиками размер первой ячейки при значении пристеночной функции Y + = 30. В общем случае, значение пристеночной функции должно лежать в пределах 30 + -0.875 ×D / 2
В общем случае, значение пристеночной функции должно лежать в пределах 30 + -0.875 ×D / 2
В зависимости от величины шероховатости Δ внутренней поверхности трубы определяется коэффициент трения:
λ = 0,316×Re -0.25 при δ > Δ λ = 0,11(Δ / D + 68 / Re) 0.25 при δ 2 ρ / 2)
Потеря давления на местных сопротивлениях:
Суммируя полученные результаты, получают общую потерю давления на определенном участке трубопровода.
Исходные данные:
Q – расход потока жидкости в трубопроводе, в литрах в секунду;
ρ – плотность жидкости, в килограмм / метр 3 ;
ΔH – перепад высот начальной и конечной точки участка трубопровода, в метрах;
D – внутренний диаметр трубопровода, в миллиметрах;
L – длина трубопровода, в метрах;
Δ – абсолютная шероховатость внутренней стенки трубы, в миллиметрах.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА
Расход потока Q, л/c
Плотность жидкости ρ, кг/м 3
Динамическая вязкость жидкости μ, Па*с
Перепад высот трубопровода ΔH, м
Внутренний диаметр трубопровода D, мм
Длина трубопровода L, м
Коэффициент местных сопротивлений ΣKi
Абсолютная шероховатость Δ, мм
Статическое давление на входе Pс, Па
Динамическое давление Pд, Па
Полное давление на входе P, Па
Потери давления от трения ΔP, Па
Скорость потока W, м/с
Число Рейнольдса Re
Коэффициент трения λ
Толщина ламинарного подслоя δл, мм
Размер первой ячейки пристеночного слоя, мм
Copyright Кайтек 2020
Правила выполнения расчета
Выше указывалось, что процедуру любого гидравлического расчета регламентирует профильный Свод правил с номером 42-101–2003.
Документ свидетельствует, что основным способом выполнения исчисления является использование для этой цели компьютера со специальными программами, позволяющими рассчитать планируемую потерю давления между участками будущего газопровода или нужный диаметр труб.
Любой гидравлический расчет выполняется после создания расчетной схемы, включающей основные показатели. Более того, в соответствующие графы пользователь вносит известные данные
Если нет таких программ или человек считает, что их использование нецелесообразно, то можно применять другие, разрешенные Сводом правил, методы.
К которым относятся:
- расчет по приведенным в СП формулам — это самый сложный способ расчета;
- расчет по, так называемым, номограммам — это более простой вариант, чем использование формул, ведь какие-либо исчисления производить не придется, потому что необходимые данные указаны в специальной таблице и приведены в Своде правил, и их просто нужно подобрать.
Любой из методов расчета приводит к одинаковым результатам. А поэтому вновь построенный газопровод будет способен обеспечить своевременную, бесперебойную подачу планируемого количества топлива даже в часы его максимального использования.
Расчет трубопровода газа высокого давления
При транспортировке в трубопроводах газов высокого давления, вследствие потерь давления на преодоление сопротивления, увеличивается удельный объем газа и уменьшается его плотность. При этом, изменение давления на элементарной длине dL равно:
dP = — λ×(1/D)×(W2 / 2)×ρdL, при этом:
W = W(TP / TP);
ρ = ρ(TP/ TP);
ρ, W — плотность газа и скорость потока газа при нормальных физических условиях;T = 273°C;P = 101300 Па.
Подставляя полученные выражения:
pdP = — λ×(W2ρ / 2D)×(T / T)×PdL;
После интегрирования по Р от Pнач до Pкон и по L от 0 до L:
(Pкон2 — Pнач2) / 2 = -λ(L / D)(W2ρ / 2)(PT / T);
Отсюда легко получить потерю давления:
ΔP = Pнач(1 — (1 — λ(L / D)×(W2ρ)×(PT / Pнач2T)) 1/2);
Pнач — абсолютное давление в начальной точке участка трубопровода.
Коэффициент трения λ находится так же, как и в расчете потока несжимаемой жидкости.
Исходные данные:
Q — расход газа в трубопроводе при нормальных физических условиях, в кубометрах в час;
ρ — плотность газа при нормальных физических условиях, в килограмм / метр 3;
T — температура газа, в °C;
μ — динамическая вязкость газа при рабочей температуре, в паскаль×секунда;
D — внутренний диаметр трубопровода, в миллиметрах;
L — длина трубопровода, в метрах;
ΣKi — суммарный коэффициент местных сопротивлений;
Δ — абсолютная шероховатость внутренней стенки трубы, в миллиметрах.
3 Гидродинамический расчет трубопровода несжимаемой жидкости
При проведении гидродинамического расчета определяется значение числа Рейнольдса:
Re = W×D×ρ / μ;, где
μ – динамическая вязкость жидкости;W – скорость потока;D – диаметр трубопровода.
Определяется толщина ламинарного подслоя вдоль внутренней поверхности трубы:
δ = 68,4×Re-0.875×D / 2
В зависимости от величины шероховатости Δ внутренней поверхности трубы определяется коэффициент трения:
λ = 0,316×Re -0.25 при δ > Δλ = 0,11 (Δ / D + 68 / Re) 0.25 при δ
По формуле Д’Арси определяется потеря давления на прямых участках:
ΔP = λ×(L / D)×(W2ρ / 2)
Потеря давления на местных сопротивлениях:
ΔP = ΣKi×(W2ρ / 2)
Суммируя полученные результаты, получают общую потерю давления на определенном участке трубопровода.
3.1 Расчет расхода газа и диаметра газопровода
Для расчета необходимого расхода газа необходимо указать тепловую мощность газовой котельной и ввести количество используемых на объекте газовых плит.
Для онлайн-расчета диаметра газопровода необходимо ввести расстояние от точки подключения газа до самой удаленной точки потребителя газа (газовой горелки, газовой плиты и т. п.).
Введите тепловую мощность газовой котельной в кВт | кВт |
Введите количество газовых плит (мощность 10 кВт), шт | шт. |
Введите расстояние до самой удаленной точки потребителя газа, м | м |
Расчетные показатели | Результаты |
Общий расход газа 1 | м³/ч |
Внутренний диаметр газопровода, мм 2 | мм |
Номограммы для гидравлических вычислений труб
Для проверки потерь давления на заданном участке, показатели манометров сравнивают с табличными данными, или ориентируются на функциональную зависимость расхода жидкости от изменений напряжения (при постоянном диаметре).
Для примера используется ветка с радиаторами на 10 кВт. Расход жидкости рассчитывается на перенос теплоэнергии на уровне 10 кВт. В качестве расчетного участка взят отрез от первой в ветке батареи. Его диаметр является постоянным. Второй участок размещен между 1-ой и 2-ой батареей. На втором участке расход потребляемой энергии составляет 9 кВт с возможным снижением.
Расчет гидравлического сопротивления производится до обратной и подающей трубы, этому способствует формула:
G уч = (3,6*Q уч)/(c*(t r-t o)),
где Q уч — уровень тепловой нагрузки участка, (Вт). Нагрузка тепла на 1 участок составляет 10 кВт;
с — (показатель удельной теплоемкости для жидкости) постоянная, равная 4,2 кДж (кг*°С);
t r — температурный режим горячего теплоносителя;
t o — температурный режим холодного теплоносителя.
Гидрорасчеты отопительных гравитационных систем: скорость транспортировки теплоносителя
Минимальная скорость теплоносителя составляет 0,2-0,26 м/с. При снижении параметра из жидкости могут выделяться избыточные воздушные массы, приводящие к образованию воздушных пробок. Это выступает причиной для полного или частичного отказа от системы отопления. Верхний порог скорости теплоносителя составляет 0,6-1,5 м/с. Не достижение скорости до заданных параметров возможно образование гидравлических шумов. На практике оптимальная скорость варьирует в диапазоне 0,4-0,7 м/с.
Для более точных вычислений используются параметры материалов для изготовления труб, Например, для стальных труб скорость жидкости варьирует в диапазоне 0,26-0,5 м/с. При использовании полимерных или медных изделий, допускается увеличение скорости до 0,26-0,7 м/с.
Вычисление сопротивления отопительных гравитационных систем: потери давления
Сумма всех потерь при гидравлическом трении и локальном сопротивлении определяется в Па:
Руч = R * l + ((p * v2) / 2) * E3,
- где v — скорость транспортируемых сред м/с;
- p — плотность жидкости, кг/м³;
- R — потери давления, Па/м;
- l — длина, используемая для расчета труб, м;
- E3 — сумма всех коэффициентов локального сопротивления на обустроенном участке запорной арматуры.
Общий уровень гидравлического сопротивления определяется суммой сопротивлений расчетных участков.
Гидрорасчет двухтрубных гравитационных отопительных систем: выбор основной ветви
Если система гидравлики характеризуется попутной транспортировкой теплоносителя, для двухтрубных систем следует выбрать кольцо максимально загруженного стояка через размещенные внизу отопительные приборы. Для систем, характеризующихся тупиковым движением теплоносителя, требуется выбор кольца нижнего прибора обогрева для максимально загруженного из самых удаленных стояков. Для горизонтальных отопительных конструкций подбирают кольца через наиболее загруженные ветви, относящиеся к нижним этажам.
Что нужно для гидравлического расчета трубопровода
Дачник с 20 летним стажем
Каждая система, основная задача которой — перемещение воды или других жидкостей, состоит из трубопроводов. Это касается самых различных областей, они применяются в водопроводах, системах отопления и т.д. Если постройка такой конструкции, предназначенной для выполнения относительно простых задач, не вызывает каких-либо сложностей, то масштабный проект требует точных вычислений. В частности, это касается скорости передачи воды и других жидкостей, размеров использующихся труб и т.д. Процесс, позволяющий получить точность в этом вопросе, – это гидравлический расчет трубопроводов.
Уравнения, решаемые для определения основных характеристик будущей конструкции, достаточно сложные. Далеко не каждый человек способен самостоятельно все правильно решить. Именно поэтому был создан специальный калькулятор, который способен провести гидравлический расчет трубопроводов онлайн.
Чтобы рассчитать гидравлический расчет, требуется решить две основных задачи:
- Определить коэффициент потери напора по длине – это разность напора давления в трубопроводе на участке трубы определенной длины.
- Определить значение расхода жидкости в трубопроводе при ее движении. Значение потока жидкости определяется путем вычисления разницы между показателями манометров на входе в трубопровод и выходе из него.
Компенсаторы расширения трубопроводных сетей
Отводы
Специальные отводы, ввариваемые в трубопроводную сеть, компенсируют естественный показатель линейного расширения изделий. Этому способствует выбор компенсирующих U-образных, Z-образных и угловых отводов, лирных компенсаторов.
Они предназначены для принятия линейного расширения труб за счет деформирования, но для данной технологии предусмотрен ряд ограничений. В трубопроводных магистралях с повышенным уровнем давления для компенсации расширения служат колени под разным углом. Напряжение, предусмотренное в отводах, способствует усилению коррозийного действия.
Волнистые компенсаторы
Изделия представлены тонкостенными гофротрубами из металла, называемыми сильфоном и растягиваемым в направлении трубопроводной линии. Их монтируют в трубопроводной сети, предварительный натяг служит для компенсации расширения.
Выбор осевых компенсаторов позволяет обеспечить расширение по поперечному сечению. Внутренние направляющие кольца предупреждают боковое смещение и внутреннее загрязнение. Для защиты труб от внешнего воздействия служит специальная облицовка. Компенсаторы, не включающие в конструкцию внутреннего направляющего кольца, способствуют поглощению боковых сдвигов и вибрации, исходящей от насосных систем.
Как работает система газовой магистрали
- В черте города размещается сеть газовых трубопроводов. В конце каждого трубопровода, по которому будет осуществляться подача газа, устанавливаются специальные газораспределительные системы, которые еще называют газораспределительными станциями.
- После того, как газ доставлен на такую станцию, осуществляется перераспределение давления, а точнее — снижается напор газа.
- Далее газ направляется в регуляторный пункт, а от него — в сеть с более высоким уровнем давления.
- Трубопровод с наибольшим уровнем давления присоединяют к подземному хранилищу газа.
- Для того, чтобы регулировать суточное потребление природного газа, осуществляется монтаж специальных газгольдерных станций.
- Газовые трубы, в которых протекает газ со средним и высоким давлением, служат своеобразной подпиткой для газопроводов с низким газовым напором. Для осуществления контроля этого процесса существуют точки регулировки.
- Для того, чтобы определиться с тем, какими будут потери давления, а также точное поступление в конечный пункт всего необходимого объема природного газа, осуществляют вычисление оптимального диаметра труб. Данные вычисления производятся путем гидравлического расчета.
Если установка газовых труб уже произведена, то с помощью вычислений имеется возможность узнать потери давления в период передвижения природного газа по трубам. Также сразу указываются размеры имеющихся труб. Потери давления происходят вследствие сопротивления.
Существует местное сопротивление, которое возникает при изменении диаметра труб, в точках перемены скорости газа, на поворотах. Также часто имеет место сопротивление при трении, которое происходит независимо от того, присутствуют ли повороты, а также какая скорость потока газа. Место его распределения — вся протяженность газовой магистрали.
Газовая магистраль позволяет проводить газ, как в коммунальные потребительские сферы, так и так и в промышленные организации и предприятия.
При помощи расчетов определяют точки, в которые нужно подвести газ низкого давления. Чаще всего к подобным точкам относятся отдельные маленькие котельные, небольшие коммунальные потребители, здания общего посещения и коммерческие помещения, жилые здания.
Расчет падения напора и гидравлического сопротивления
Длина трубопровода – важный показатель при расчете пропускной способности Протяженность магистрали оказывает существенное влияние на показатели пропускной способности. Чем большее расстояние проходит вода, тем меньшее давление она создает в трубах, а значит, скорость потока уменьшается.
Пропускная способность труб:
- 0,182 т/ч при диаметре 15 мм
- 0,65 т/ч с диаметром трубы 25 мм
- 4 т/ч при диаметре 50 мм
Как можно увидеть из приведенных примеров, больший диаметр увеличивает скорость потока. Если диаметр увеличить в 2 раза, то пропускная способность тоже возрастет. Эту зависимость обязательно учитывают при монтаже любой жидкостной системы, будь то водопровод, водоотведение или теплоснабжение. Особенно это касается отопительных систем, так как в большинстве случаев они являются замкнутыми, и от равномерной циркуляции жидкости зависит теплоснабжение в здании.
При гидравлическом расчете расход перекачиваемой жидкости чаще всего задан условиями задачи. Значение скорости потока перекачиваемого носителя определяется, исходя из свойств заданной среды и соответствующих справочных данных (см. таблицу).
Задача 1
7,76 – 0,31=7,45 м
Задача 2
8-1,04 = 6,96 м
Задача 3
Δp=0,01 МПа;
ΔH=1,2 м.
Задача 4
Q1 = 18 м3/час;
Q2 = 34 м3/час.
d = √(4·Q)/(π·W)
Задача 5
Диаметр трубы напрямую влияет на пропускную способность системы, то есть в данном случае имеет значение количество воды или теплоносителя, проходящего через сечение в единицу времени. Чем больше циклов (перемещений) в системе за определенный промежуток времени, тем эффективнее происходит обогрев. Для труб водоснабжения диаметр влияет на исходное давление воды – подходящий размер будет только поддерживать напор, а увеличенный – снижать.
По диаметру подбирают схему водопровода и отопления, количество радиаторов и их секционность, определяют оптимальную длину магистралей.
Расход | Пропускная способность | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ду трубы | 15 мм | 20 мм | 25 мм | 32 мм | 40 мм | 50 мм | 65 мм | 80 мм | 100 мм |
Па/м – мбар/м | меньше 0,15 м/с | 0,15 м/с | 0,3 м/с | ||||||
90,0 – 0,900 | 173 | 403 | 745 | 1627 | 2488 | 4716 | 9612 | 14940 | 30240 |
92,5 – 0,925 | 176 | 407 | 756 | 1652 | 2524 | 4788 | 9756 | 15156 | 30672 |
95,0 – 0,950 | 176 | 414 | 767 | 1678 | 2560 | 4860 | 9900 | 15372 | 31104 |
97,5 – 0,975 | 180 | 421 | 778 | 1699 | 2596 | 4932 | 10044 | 15552 | 31500 |
100,0 – 1,000 | 184 | 425 | 788 | 1724 | 2632 | 5004 | 10152 | 15768 | 31932 |
120,0 – 1,200 | 202 | 472 | 871 | 1897 | 2898 | 5508 | 11196 | 17352 | 35100 |
140,0 – 1,400 | 220 | 511 | 943 | 2059 | 3143 | 5976 | 12132 | 18792 | 38160 |
160,0 – 1,600 | 234 | 547 | 1015 | 2210 | 3373 | 6408 | 12996 | 20160 | 40680 |
180,0 – 1,800 | 252 | 583 | 1080 | 2354 | 3589 | 6804 | 13824 | 21420 | 43200 |
200,0 – 2,000 | 266 | 619 | 1151 | 2486 | 3780 | 7200 | 14580 | 22644 | 45720 |
220,0 – 2,200 | 281 | 652 | 1202 | 2617 | 3996 | 7560 | 15336 | 23760 | 47880 |
240,0 – 2,400 | 288 | 680 | 1256 | 2740 | 4176 | 7920 | 16056 | 24876 | 50400 |
260,0 – 2,600 | 306 | 713 | 1310 | 2855 | 4356 | 8244 | 16740 | 25920 | 52200 |
280,0 – 2,800 | 317 | 742 | 1364 | 2970 | 4356 | 8566 | 17338 | 26928 | 54360 |
300,0 – 3,000 | 331 | 767 | 1415 | 3076 | 4680 | 8892 | 18000 | 27900 | 56160 |
Факторы влияния на проходимость магистрали:
- Давление воды или теплоносителя.
- Внутренний диаметр (сечение) трубы.
- Общая длина системы.
- Материал трубопровода.
- Толщина стенок трубы.
На старой системе проходимость трубы усугубляется известковыми, иловыми отложениями, последствиями коррозии (на металлических изделиях). Все это в совокупности снижает со временем количество воды, проходящей через сечение, то есть подержанные магистрали работают хуже, чем новые.
Примечательно, что этот показатель у полимерных труб не меняется – пластик гораздо менее, чем металл, позволяет шлаку накапливаться на стенках. Поэтому пропускная способность труб ПВХ остается такой же, как и в день их монтажа.
Отводы
Специальные отводы, ввариваемые в трубопроводную сеть, компенсируют естественный показатель линейного расширения изделий. Этому способствует выбор компенсирующих U-образных, Z-образных и угловых отводов, лирных компенсаторов.
Изделия представлены тонкостенными гофротрубами из металла, называемыми сильфоном и растягиваемым в направлении трубопроводной линии. Их монтируют в трубопроводной сети, предварительный натяг служит для компенсации расширения.
Выбор осевых компенсаторов позволяет обеспечить расширение по поперечному сечению. Внутренние направляющие кольца предупреждают боковое смещение и внутреннее загрязнение. Для защиты труб от внешнего воздействия служит специальная облицовка. Компенсаторы, не включающие в конструкцию внутреннего направляющего кольца, способствуют поглощению боковых сдвигов и вибрации, исходящей от насосных систем.
Диаметр трубопроводных сетей
При вычислении поперечного сечения труб, следует учесть, что высокая скорость перекачиваемых сред снижает материалоемкость изделий и удешевляет установку систем. Но повышение скорости приводит к потерям напора, требующим дополнительного расхода энергии для перекачивания сред. Чрезмерное уменьшение может привести к негативным последствиям. Для вычисления оптимальных параметров поперечного сечения труб служит формула (для изделий с круглым поперечным сечением):
Q = (Πd²/4)·w
Для вычисления оптимальных параметров поперечного сечения требуется узнать скорость перекачиваемых сред, исходя из сводных таблиц:
Окончательное уравнение для определения оптимального поперечного сечения имеет следующий вид:
d = √(4QΠw)
Условная проходимость DN
Параметр условной проходимости DN (номинального диаметра) выступает безразмерной величиной, его численное значение приблизительно соответствует внутреннему поперечному сечению труб (например, DN 125). Числовые значения условного перехода подбирают для увеличения пропускной способности трубопроводной сети в пределах 60 — 100% при переходе от одной условной проходимости к следующей.
Согласно ГОСТ 28338-89, параметры условной проходимости (Ду в прошлом) подбирают из размерного ряда:
Значения подобраны с учетом исключения проблем, относительно припасовки деталей друг к другу. Номинальный диаметр на основе параметров внутреннего сечения подбирают на основе диаметра трубы в свету.
Как выполнить расчет
Прежде всего, определяемся с исходными данными, которые нужны для его выполнения:
- Толщина стенки водопроводных труб.
- Внутренний проходной диаметр.
- Номинальный размер проводящих элементов.
- Величина условного прохода трубопровода.
Учитываются также длина водопроводной сети и давление воды внутри системы. Следует отметить, что параметры горячего водоснабжения и отопления отличаются от таковых касательно водопровода холодного. Основные направления расхода воды загородного дома учитывают удовлетворение всех потребностей проживающих. При этом подсчет должен учитывать пиковые нагрузки на водопровод, когда одновременно происходит приготовление пищи, стирка машиной, полив огорода и прочие расходы жидкости. Именно для таких условий и рассчитывается диаметр трубы для водоснабжения, иначе живительной влаги может не доставать. На основании многолетних наблюдений за расходом воды установлено ее потребление в количестве 3 кубометра в час. Расчет размера трубы водопровода можно произвести, исходя из следующего соотношения: Q – расход жидкости, литров/ сек, его величина составляет 0,34; V – скорость потока жидкости, м/сек, максимальное значение составляет 1,5; S – площадь поперечного сечения трубы, м/сек.
Вооружившись школьным калькулятором, производим несколько преобразований и получаем результат: внутренний проходной диаметр должен быть не менее 18 миллиметров. Это результат расчета, его нужно округлить до ближайшего стандартного значения условного прохода (Ду), который составляет 20 мм. Однако есть более простая методика, при которой нет необходимости использовать калькулятор для каких-либо расчетов. Это простой подбор по таблице значений:
Значение условного прохода трубопровода, мм | Величина расхода, литр/сек |
10 | 0,121 |
15 | 0,358 |
20 | 0,715 |
25 | 1,45 |
32 | 2,35 |
40 | 3,55 |
50 | 6,2 |
При пользовании данными таблицы следует понимать, что условный проход приблизительно равен внутреннему диаметру водогазопроводной трубы по ГОСТ 3262-80. У труб пластиковых этот показатель равен наружному диаметру. Что касается проходного размера, его следует принимать равным предыдущему показателю по шкале размеров. Так, пластиковая труба 50 будет иметь условный проход Ду 40.
Как видно из приведенного выше, сам по себе расчет прост, его можно воспроизвести для фактических условий с использованием простого калькулятора. Но проще всего найти в интернете нужную программу, представляющую собой специальный калькулятор для целевого расчета нужного параметра. В стартовую табличку этой программы вводятся фактические исходные данные после чего, нажатием кнопки, получается конечный результат. Расчет диаметра трубопровода по расходу чрез онлайн калькулятор дает наиболее достоверные результаты, пригодные для практического применения. Успехов вам!
Расчет в Excel трубопроводов по формулам теоретической гидравлики.
Рассмотрим порядок и формулы расчета в Excel на примере прямого горизонтального трубопровода длиной 100 метров из трубы ø108 мм с толщиной стенки 4 мм.
Исходные данные:
1. Расход воды через трубопровод G в т/час вводим
в ячейку D4: 45,000
2. Температуру воды на входе в расчетный участок трубопровода tвхв °C заносим
в ячейку D5: 95,0
3. Температуру воды на выходе из расчетного участка трубопровода tвыхв °C записываем
в ячейку D6: 70,0
4. Внутренний диаметр трубопровода dв мм вписываем
в ячейку D7: 100,0
5. Длину трубопровода Lв м записываем
в ячейку D8: 100,000
6. Эквивалентную шероховатость внутренних поверхностей труб ∆ в мм вносим
в ячейку D9: 1,000
Выбранное значение эквивалентной шероховатости соответствует стальным старым заржавевшим трубам, находящимся в эксплуатации много лет.
Эквивалентные шероховатости для других типов и состояний труб приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel«gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls», ссылка на скачивание которого дана в конце статьи.
7. Сумму коэффициентов местных сопротивлений Σ(ξ) вписываем
в ячейку D10: 1,89
Мы рассматриваем пример, в котором местные сопротивления присутствуют в виде стыковых сварных швов (9 труб, 8 стыков).
Для ряда основных типов местных сопротивлений данные и формулы расчета представлены на листах «Расчет коэффициентов» и «Справка» файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».
Результаты расчетов:
8.Среднюю температуру воды tср в °C вычисляем
в ячейке D12: =(D5+D6)/2 =82,5
tср=(tвх+tвых)/2
9.Кинематический коэффициент вязкости воды n в cм2/с при температуреtср рассчитываем
в ячейке D13: =0,0178/(1+0,0337*D12+0,000221*D12^2) =0,003368
n=0,0178/(1+0,0337*tср+0,000221*tср2)
10.Среднюю плотность воды ρ в т/м3 при температуреtср вычисляем
в ячейке D14: =(-0,003*D12^2-0,1511*D12+1003,1)/1000 =0,970
ρ=(-0,003*tср2-0,1511*tср+1003, 1)/1000
11.Расход воды через трубопровод G’ в л/мин пересчитываем
в ячейке D15: =D4/D14/60*1000 =773,024
G’=G*1000/(ρ*60)
Этот параметр пересчитан нами в других единицах измерения для облегчения восприятия величины расхода.
12.Скорость воды в трубопроводе vв м/с вычисляем
в ячейке D16: =4*D4/D14/ПИ()/(D7/1000)^2/3600 =1,640
v=4*G/(ρ*π*(d/1000)2*3600)
К ячейкеD16 применено условное форматирование. Если значение скорости не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки становится красным, а шрифт белым.
Предельные скорости движения воды приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».
13.Число Рейнольдса Reопределяем
в ячейке D17: =D16*D7/D13*10 =487001,4
Re=v*d*10n
14.Коэффициент гидравлического трения λрассчитываем
в ячейке D18: =ЕСЛИ(D17<=2320;64/D17;ЕСЛИ(D17<=4000; 0,0000147*D17;0,11* (68/D17+D9/D7)^0,25)) =0,035
λ=64Re при Re≤2320
λ=0,0000147*Re при 2320≤Re≤4000
λ=0,11*(68/Re+∆/d)0,25 при Re≥4000
15.Удельные потери давления на трение Rв кг/(см2*м)вычисляем
в ячейке D19: =D18*D16^2*D14/2/9,81/D7*100 =0,004645
R=λ*v2*ρ*100/(2*9,81*d)
16.Потери давления на трение dPтрв кг/см2 и Па находим соответственно
в ячейке D20: =D19*D8 =0,464485
dPтр=R*L
и в ячейке D21: =D20*9,81*10000 =45565,9
dPтр=dPтр*9,81*10000
17.Потери давления в местных сопротивлениях dPмсв кг/см2 и Па находим соответственно
в ячейке D22: =D10*D16^2*D14*1000/2/9,81/10000 =0,025150
dPмс=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9,81*10)
и в ячейке D23: =D22*9,81*10000 =2467,2
dPтр=dPмс*9,81*10000
18.Расчетные потери давления в трубопроводе dPв кг/см2 и Па находим соответственно
в ячейке D24: =D20+D22 =0,489634
dP=dPтр+dPмс
и в ячейке D25: =D24*9,81*10000 =48033,1
dP=dP*9,81*10000
19.Характеристику гидравлического сопротивления трубопровода Sв Па/(т/ч)2 вычисляем
в ячейке D26: =D25/D4^2 =23,720
S=dPG2
Гидравлический расчет в Excel трубопровода по формулам теоретической гидравлики выполнен!
Способ очистки от ННП водной поверхности с использованием металлических сеток, заполненных сорбентом
Проведенный анализ видов и способов очистки водной поверхности, который включает термический, химический, физический и биологический методы сбора и очистки водных акваторий от нефти и нефтепродуктов, показывает, что на данный момент нет наиболее эффективного и альтернативного способа или метода сбора и ликвидации ННП.
В данной курсовой работе для очистки водной поверхности от нефтепродуктов предлагается использовать каркас из металлической сетки в качестве бонового заграждения, высотой 0,5 – 1 метр и шириной 0,75-1 метр, заполненные сорбентом.
В качестве сорбента предлагаю применять: древесные опилки; ОДМ-1Ф, степень поглощения которого нефти 92-97% от массы, бензина 83-88% и керосина 85-90%; сорбент СТРГ, обладающего высокой сорбционной емкостью (поглощает 50 кг нефтепродуктов на 1 кг собственного веса); Сорбент Новосорб способный сохранять гидрофобные свойства при длительном (более 2 лет) контакте с водой или Сорбент Турбополимер поглощающий 40 кг нефтепродуктов на 1 кг собственного веса.
Принцип действия основан на том, что металлические сетки, прикрепленные друг к другу металлическими крючками 10-15 см и наполненные сорбентом, будут ограждать территорию разлива нефтепродуктов или нефти и одновременно впитывать нефть и нефтепродукты в себя.
Каркас представляют собой металлическую сетку (Рис.2) из просечного металла, в верхней части каркаса прикреплена крышка, через которую наполняют сорбентом.
Сорбент, находящийся в сетках, по мере заполнения нефтепродуктом и нефтью, будет меняться на новый через верхнюю крышку металлической сетки.
Вес стальной трубы: калькулятор и таблицы для расчета
Если не хочется рассчитывать массу закупаемого стального металлопроката самостоятельно, стоит воспользоваться справочными таблицами, содержащимися в соответствующих ГОСТ либо обратить внимание на трубный онлайн-калькулятор. Они показывают существенную помощь в нахождении искомого значения для труб различной формы
Масса зависит от формы поперечного сечения
Таблица веса стальной трубы
Для начала следует найти подходящую таблицу веса стальной трубы в зависимости от ее формы поперечного сечения. Затем уточнить линейные параметры проката. Для круглых труб следует измерить диаметр, толщину стенки, для квадратных и прямоугольных – длину сторон и толщину. После этого на пересечении соответствующих линейных размеров можно будет найти искомую величину для погонного метра, выраженную в килограммах. Для перехода к тоннам, найденное значение следует разделить на тысячу.
Используя таблицу найти вес несложно
Онлайн-калькулятор веса профильной трубы
Для экономии времени стоит воспользоваться онлайн-калькулятором веса профильной трубы.
Payment optionsОтправить результат мне на почту
- Total: 2
- VK1
- OK1
- TG
- FB
- TW