Putkilinja nestemäisten ja kaasumaisten välineiden kuljetusmenetelmänä on taloudellisin tapa kaikilla talouden aloilla. Tämä tarkoittaa, että hän nauttii aina asiantuntijoiden lisääntyneestä huomiosta.

Suunnittele hydraulinen analyysi putkistojärjestelmä   avulla voit määrittää putkien sisähalkaisijan ja painehäviön, jos putken maksimiteho on. Tässä tapauksessa seuraavat parametrit ovat pakollisia: materiaali, josta putket on valmistettu, putken tyyppi, tuottavuus, pumpatun väliaineen fysikaalis-kemialliset ominaisuudet.

Suorittamalla laskelmat kaavoilla, osa annetuista arvoista voidaan ottaa referenssikirjallisuudesta. F.A.Shevelev, professori, teknillisten tieteiden tohtori kehitti taulukoita tarkan laskennan varten. Taulukot sisältävät sisähalkaisijan, resistiivisyyden ja muiden parametrien arvot. Lisäksi on taulukko nesteiden, kaasun, vesihöyryn nopeuksien likimääräisistä arvoista, jotta putkien läpimenon määritys helpottuu. Sitä käytetään hyötyalalla, missä tarkat tiedot eivät ole niin tarpeellisia.

Sovintoratkaisu

Halkaisijan laskeminen alkaa nesteen tasaista liikettä koskevan kaavan (jatkuvuusyhtälö) avulla:

missä q on arvioitu virtaus

v on virran taloudellinen nopeus.

ω on pyöreän putken, jonka halkaisija on d, poikkileikkauspinta-ala.

Se lasketaan kaavalla:

missä d on sisähalkaisija

siten d \u003d √4 * q / v * π

Nesteen nopeuden putkilinjassa oletetaan olevan 1,5 - 2,5 m / s. Tämä on arvo, joka vastaa lineaarisen järjestelmän optimaalista toimintaa.

Painehäviö (paine) paineputkessa määritetään Darcy-kaavalla:

h \u003d X * (L / d) * (v2 / 2g),

missä g on painovoiman kiihtyvyys,

L on putkiosan pituus,

v2 / 2g - parametri, joka osoittaa nopeuden (dynaaminen) pää,

λ - hydraulisen vastuskerroin, riippuu nesteen liikkumistavasta ja putken seinämien karheudesta. Karheus tarkoittaa epätasaisuutta, putken putken sisäpinnan virhettä, ja se jaetaan absoluuttisiksi ja suhteellisiksi. Absoluuttinen karheus on kohoumien korkeus. Suhteellinen karheus voidaan laskea kaavalla:

Karheus on muodoltaan erilainen ja epätasainen putken pituudella. Tässä suhteessa keskimääräinen karheus k1, korjauskerroin, otetaan huomioon laskelmissa. Tämä arvo riippuu useista kohdista: putkimateriaalista, järjestelmän toiminnan kestosta, erilaisista korroosion muodossa olevista vikoista jne. Teräsputkissa arvoa käytetään yhtä kuin 0,1–0,2 mm. Samanaikaisesti muissa tilanteissa parametri k1 voidaan ottaa F. A. Shevelkovin taulukoista.

Jos johdon pituus on lyhyt, silloin paikallinen painehäviö (paine) pumppausasemien laitteissa on suunnilleen sama kuin painehäviö putkien pituudelta. Tappiot yhteensä määritetään kaavalla:

h \u003d P / ρ * g, missä

ρ on väliaineen tiheys

On tilanteita, joissa putkilinja ylittää esteen, esimerkiksi vesistöjä, teitä jne. Sitten käytetään dukeria - rakenteita, jotka ovat lyhyitä putkia esteen alla. Myös tässä havaitaan nesteen paine. Sifonien halkaisija saadaan kaavasta (ottaen huomioon, että nesteen virtausnopeus on yli 1 m / s):

h \u003d X * (L / d) * (v2 / 2g),

h \u003d I * L + Σζ * v2 / 2g

ζ on paikallisen vastuskerroin

Putkialustojen merkintöjen ero ankerin alussa ja lopussa pidetään yhtä suurena kuin painehäviö.

Paikalliset resistanssit lasketaan kaavalla:

hm \u003d ζ * v2 / 2g.

Nesteen liikkeet ovat laminaarisia ja pyörteitä. Kerroin hm riippuu virtauksen turbulenssista (Reynoldsin luku Re). Turbulenssin kasvaessa syntyy ylimääräisiä nesteen turbulensseja, joiden seurauksena hydraulinen vastuskerroin kasvaa. Re ›3000: lla noudatetaan aina pyörteistä järjestelmää.

Hydraulisen vastuskerroin laminaaritilassa, kun Re ‹2300, lasketaan kaavalla:

Kun kyseessä on neliöllinen turbulentti virtaus, ζ riippuu lineaarisen esineen arkkitehtuurista: polven taivutuskulmasta, venttiilin avautumisasteesta, takaiskuventtiilin läsnäolosta. Putkesta poistumiseksi ζ on 1. Pitkillä putkilinjoilla on paikallinen vastus   noin 10-15% kitka-htr: llä. Sitten kokonaismenetykset:

H \u003d htr + Σ htr ≈ 1,15 htr

Laskelmia suoritettaessa pumppu valitaan virtausparametrien, paineen ja todellisen suorituskyvyn perusteella.

johtopäätös

Putkilinjan hydraulinen laskenta on täysin mahdollista tehdä online-resurssissa, jossa laskin antaa halutun arvon. Tämän tekemiseksi riittää, kun syötetään putkien koostumus niiden alkuperäisiksi arvoiksi, pituudeksi ja kone tuottaa halutut tiedot (sisähalkaisija, painehäviö, virtausnopeus).

Lisäksi on olemassa online-versio Shevelev Tables -ohjelmasta ver 2.0. Se on yksinkertainen ja helppo oppia, se jäljittelee kirjaversiota taulukoista ja sisältää myös laskentalaskurin.

Lineaaristen järjestelmien asentamiseen osallistuvilla yrityksillä on arsenaalissaan erityisiä ohjelmia putkien läpimenon laskemiseksi. Yksi näistä "Hydrosysteemistä" on venäläisten ohjelmoijien kehittämä, ja se on suosittu Venäjän teollisuudessa.

5 PUTELINEN HYDRAULINEN LASKEMINEN

5.1 Yksinkertainen vakioleikkausputki

Putkilinjaa kutsutaan yksinkertainenjos siinä ei ole sivukonttoreita. Yksinkertaiset putkistot voivat muodostaa yhteyksiä: sarja-, rinnakkais- tai haarautuneita. Putkilinjat voivat olla monimutkainensisältävät sekä sarja- että rinnakkaisliitännät tai haarat.

Neste liikkuu putkilinjan läpi johtuen siitä, että sen energia putkilinjan alussa on suurempi kuin lopussa. Tämä energiatasoero (ero) voidaan luoda tavalla tai toisella: pumpun toiminta nestetasojen erotuksen, kaasunpaineen vuoksi. Koneenrakennuksessa on tarpeen käsitellä pääasiassa putkistoja, joissa nesteen liikkuminen johtuu pumpun toiminnasta.

Putkilinjan hydraulisessa laskennassa se määritetään useimmiten vaadittu paineH   hiki - arvo, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin pietsometrinen korkeus putkilinjan alkuosassa. Jos vaadittu paine on asetettu, niin on tapana kutsua sitä kertakäyttöinen paineH   joulukuu Tässä tapauksessa virtausnopeus voidaan määrittää hydraulisella laskelmalla Q neste putkilinjassa tai sen halkaisija d. Putkilinjan halkaisijan arvo valitaan asennetusta sarjasta standardin GOST 16516-80 mukaisesti.

Anna yksinkertaisen vakiovirtauspoikkileikkauksen, joka on mielivaltaisesti sijoitettu avaruuteen (kuva 5.1, ja), on kokonaispituus l   ja halkaisija d ja sisältää joukon paikallisia hydraulisia vastuksia I ja II.

Me kirjoitamme Bernoulli-yhtälön alkuun 1-1 ja lopullinen 2-2 tämän putkilinjan osia olettaen, että Coriolis-kertoimet näissä osioissa ovat samat (α 1 \u003d α 2). Painepään pienentämisen jälkeen saamme

missä z 1 , z 2 - ensimmäisen ja viimeisen osan painopisteiden koordinaatit;

p 1 , p 2 - paine putkilinjan vastaavissa alku- ja loppuosissa;

Putkilinjan kokonaispainehäviö.

Tästä syystä vaadittu paine

, (5.1)

Kuten saadusta kaavasta voidaan nähdä, vaadittu paine on kokonaisgeometrisen korkeuden summa Az = z 2 – z 1 , neste nousee putkilinjaa pitkin liikkuessa, pietsometrinen korkeus putkilinjan viimeisessä osassa ja määrä hydrauliset häviöt   paine, joka johtuu nesteen liikkeestä siinä.

Hydrauliikassa on tapana ymmärtää putken staattisen paineen määrä .

Sitten edustaen kokonaishäviöitä virtausnopeuden tehofunktiona Q, saamme

missä t -arvo, joka riippuu nestevirtauksen tilasta putkilinjassa;

K on putkilinjan vastus.

Nesteen virtauksen ja lineaaristen paikallisten vastusten laminaarisessa tilassa (niiden vastaavat pituudet on annettu l   equiv) kokonaistappiot

,

missä l   laskelma \u003d l + l   equiv - putkilinjan arvioitu pituus.

Siksi laminaaritilassa t \u003d1, .

Turbulenttisella nestevirtauksella

.

Korvaamalla keskimäärin nesteen nopeus virtauksen läpi tässä kaavassa, saadaan kokonaispainehäviö

. (5.3)

Sitten turbulenttisessa tilassa , ja eksponentti m   \u003d 2. On muistettava, että yleisessä tapauksessa kitkahäviökerroin koko pituudella on myös virtausnopeuden funktio Q.

Suorittamalla sama jokaisessa erityistapauksessa, yksinkertaisten algebrallisten muunnosten ja laskelmien jälkeen, voit saada kaavan, joka määrittää tietylle yksinkertaiselle putkilinjalle vaadittavan paineen analyyttisen riippuvuuden sen virtauksesta. Esimerkkejä sellaisista riippuvuuksista graafisessa muodossa on esitetty kuvassa 5.1. b, klo.

Edellä olevien kaavojen analyysi osoittaa, että ratkaisu vaaditun paineen määrittämisongelmaan H   häviö tunnetulla virtausnopeudella Q neste putkilinjassa ja sen halkaisija d se ei ole vaikeaa, koska on aina mahdollista arvioida nestevirtaus putkilinjassa vertaamalla kriittistä arvoa re   että   p   \u003d 2300 sen todellisella arvolla, joka pyöreän poikkileikkauksen omaaville putkille voidaan laskea kaavalla

Virtausmoodin määrittämisen jälkeen on mahdollista laskea painehäviö ja sitten vaadittava paine kaavalla (5.2).

Jos määrät Q tai d tuntematon, useimmissa tapauksissa virtausmoodia on vaikea arvioida, ja siksi on kohtuullista valita kaavat, jotka määrittävät putken painehäviön. Tällaisessa tilanteessa voidaan suositella joko peräkkäisen lähentämismenetelmän käyttöä, joka yleensä vaatii riittävän paljon laskennallista työtä, tai graafisen menetelmän käyttämistä, jota sovellettaessa on välttämätöntä rakentaa putkilinjan vaaditun paineen ns. Ominaisuus.

5.2. Yksinkertaisen putkilinjan vaaditun paineen ominaisuuksien rakentaminen

Graafinen esitys koordinaateina N-Q tietylle hydrauliikan putkilinjalle saatua analyyttistä riippuvuutta (5.2) kutsutaan vaaditun paineen ominaispiirteet.Kuvassa 5.1, b, cvaaditulle paineelle annetaan useita mahdollisia ominaisuuksia (lineaarinen - laminaarisella virtausmoodilla ja lineaarisilla paikallisilla vastuksilla; kaareva - pyörteisellä virtausmoodilla tai kvadraattisten paikallisten vastusten läsnäololla putkistossa).

Kuten kaavioista voidaan nähdä, staattisen paineen arvo N   st voi olla positiivinen (nestettä syötetään tiettyyn korkeuteen Δ z tai viimeisessä osassa on ylipaine p   2), ja negatiivinen (kun neste virtaa alas tai kun se liikkuu onteloon tyhjöllä).

Tarvittavan paineen ominaisuuksien jyrkkyys riippuu putkilinjan vastuksesta ja kasvaa putken pituuden kasvaessa ja putken halkaisijan pienentyessä, ja riippuu myös paikallisten hydraulisten vastusten lukumäärästä ja ominaisuuksista. Lisäksi laminaarivirtaustilassa pidetty arvo on myös verrannollinen nesteen viskositeettiin. Vaaditun paineen ominaisuuden ja abskissan leikkauspiste (kohta JAkuvassa 5.1, b, at) määrittää putkilinjan virtausnopeuden liikuttaessa painovoiman avulla.

Vaaditun paineen graafisia riippuvuuksia käytetään laajasti virtausnopeuden määrittämiseen. Q laskettaessa sekä yksinkertaisia \u200b\u200bettä monimutkaisia \u200b\u200bputkistoja. Siksi harkitsemme menetelmää tällaisen riippuvuuden rakentamiseksi (kuva 5.2, ja). Se koostuu seuraavista vaiheista.

1. vaihe.Määritämme kaavan (5.4) avulla kriittinen virtausnopeus Q   cr vastaava re   että   p\u003d 2300, ja merkitse se menoakselille (abskissa-akseli). Ilmeisesti kaikista vasemmalla puolella olevista kustannuksista Q   cr, putkilinjassa tulee olemaan laminaarinen virtausjärjestelmä, ja oikealla sijaitseville kuluille Q   cr - turbulentti.

2. vaihe.Laskemme vaaditun paineen arvot H1ja H2   putkilinjan virtausnopeudella, joka on yhtä suuri kuin Q   cr, olettaen, että H 1 -laskentatulos laminaarivirtaustilassa, ja - H 2 -turbulentti.

3. vaihe.Rakennamme laminaarivirtausmenetelmälle vaaditun paineen ominaisuuden (kustannuksille vähemmän Q   op) . Jos putkistoon asennetuilla paikallisilla vastuksilla on lineaarinen häviöiden riippuvuus virtauksesta, niin vaaditun paineen ominaispiirteellä on lineaarinen muoto.

4. vaihe.Rakennamme vaaditun paineen ominaispiirteen turbulenttiselle virtausjärjestelmälle (kustannuksille, suuret Q   että   p). Kaikissa tapauksissa saadaan kaareva ominaisuus, joka on lähellä toisen asteen paraboolia.

Koska tietylle putkilinjalle vaaditaan paineen ominaispiirteitä, se on mahdollista käytettävissä olevan paineen tunnetulla arvolla H   kähinä löytää haluttu virtausnopeus Q x (katso kuva 5.2, ja).

Jos on tarpeen löytää putkilinjan sisähalkaisija d, sitten kysymällä useita arvoja d, sinun on rakennettava tarvittavan paineen riippuvuus H   hieroa   halkaisijasta d (Kuva 5.2, b). Edelleen arvon mukaan H rasplähin suurempi halkaisija valitaan vakioalueesta d   st .

Joissakin tapauksissa käytännössä hydraulijärjestelmiä laskettaessa vaaditun paineen ominaisuuksien sijasta käytetään putkilinjan ominaisuutta. Putkilinjan ominaisuus- tämä on putkilinjan kokonaispainehäviön riippuvuus virtausnopeudesta. Tämän riippuvuuden analyyttisellä ilmaisulla on muoto

Kaavojen (5.5) ja (5.2) vertailun perusteella voimme päätellä, että putkilinjan ominaisuudet eroavat vaaditun paineen ominaispiirteistä staattisen paineen puuttuessa H   Taide ja milloin H   st = 0 nämä kaksi riippuvuutta vastaavat toisiaan.

5.3 Yksinkertaiset putkiliitännät.

Analyyttiset ja graafiset laskentamenetelmät

Harkitse menetelmiä yksinkertaisten putkistojen liitosten laskemiseksi.

Meillä on sarjayhteysuseita yksinkertaisia \u200b\u200bputkistoja ( 1 , 2 ja 3 kuvassa 5.3, ja) erilaiset pituudet, erilaiset halkaisijat, erilaisilla paikallisilla vastuksilla. Koska nämä putkistot on kytketty sarjaan, jokaisessa niistä tapahtuu sama nesteen virtausnopeus Q. Koko nivelen kokonaispäähäviö (pisteiden välillä) Mja N) koostuu painehäviöstä jokaisessa yksinkertaisessa putkilinjassa ( , , ), ts. sarjayhteyteen seuraava yhtälöjärjestelmä on voimassa:

(5.6)

Kunkin yksinkertaisen putkilinjan painehäviö voidaan määrittää vastaavien virtausnopeuksien arvojen avulla:

Yhtälöjärjestelmä (5.6), jota on täydennetty riippuvuuksilla (5.7), on lähtökohta putkilinjojen sarjayhteydellä varustetun hydraulijärjestelmän analyyttiselle laskennalle.

Jos käytetään graafista laskentamenetelmää, on tarpeen rakentaa yhteyden kokonaisominaisuudet.

Kuvassa 5.3, b   esittää menetelmän sarjayhteyden kokonaisominaisuuksien saamiseksi. Tätä varten käytetään yksinkertaisten putkistojen ominaisuuksia. 1 , 2 ja 3

Sarjayhteyden kokonaisominaisuuteen kuuluvan pisteen rakentamiseksi on (5.6): n mukaan välttämätöntä lisätä painehäviö alkuperäisissä putkistoissa samalla virtausnopeudella. Tätä tarkoitusta varten kuvaajaan piirretään mielivaltainen pystysuora viiva (mielivaltaisella virtausnopeudella Q" ). Tämän pystysuunnassa esitetään yhteenveto segmentteistä (painehäviöt ja), jotka on saatu pystysuoran leikkauskohdasta putkilinjojen alkuperäisten ominaisuuksien kanssa. Näin saatu piste JAkuuluu yhteyden kokonaisominaisuuteen. Siksi useiden yksinkertaisten putkilinjojen sarjayhteyden kokonaisominaisuus saadaan lisäämällä alkuperäisten ominaisuuksien pisteiden ordinaatit tietyllä virtausnopeudella.

rinnakkainenkutsutaan putkilinjojen yhdistämiseksi, joilla on kaksi yhteistä pistettä (haarapiste ja sulkemispiste). Kuvassa 5.3 on esimerkki kolmen yksinkertaisen putkilinjan rinnakkaisliitoksesta. klo.Ilmeisesti kulutus Q neste hydraulijärjestelmässä ennen haarautumista (kohta 4.2) M)ja sulkemisen jälkeen (kohta N) sama ja yhtä suuri kuin kulujen määrä Q 1 , Q   2 ja Q 3 yhdensuuntaisissa haaroissa.

Jos merkitset kokonaispainetta pisteissä M ja   Npoikki N   M ja h n, sitten jokaisella putkilinjalla painehäviö on yhtä suuri kuin näiden päiden ero:

; ; ,

ts. rinnakkaisissa putkistoissa painehäviö on aina sama. Tämä johtuu siitä, että tällä liitoksella, huolimatta kunkin yksinkertaisen putkilinjan erilaisesta hydraulisesta vastuksesta, aiheutuvat kustannukset Q 1 , Q 2 ja Q 3 jakautuvat keskenään siten, että tappiot pysyvät samana.

Siksi rinnakkaisliitännän yhtälöjärjestelmällä on muoto

(5.8)

Painehäviöt jokaisessa yhteyteen tulevassa putkilinjassa voidaan määrittää kaavan (5.7) kaavoilla. Siten yhtälöjärjestelmä (5.8), täydennettynä kaavoilla (5.7), on lähtökohta putkistojen rinnakkaisliitoksella varustettujen hydraulisten järjestelmien analyyttiselle laskennalle.

Kuvassa 5.3, g   esittää menetelmän rinnakkaisyhteyden kokonaisominaisuuksien saamiseksi. Tätä varten käytetään yksinkertaisten putkistojen ominaisuuksia. 1 , 2 ja 3 , jotka on rakennettu riippuvuuksien mukaan (5.7).

Kokonaissuuntaisen kytkentäominaisuuden pisteen saamiseksi on (5.8) mukaisesti välttämätöntä lisätä kustannukset alkuperäisissä putkistoissa, joilla on samat painehäviöt. Tätä tarkoitusta varten piirretään mielivaltainen vaakaviiva (mielivaltaisella häviöllä). Yhteenveto tällä vaakaviivalla graafisesti segmentit (kustannukset) Q 1 , Q 2 ja Q   3) saatu putkilinjojen alkuperäisten ominaisuuksien vaakasuorasta leikkauksesta. Näin saatu piste ATkuuluu yhdisteen kokonaisominaisuuteen. Siksi putkilinjojen rinnakkaisliitoksen kokonaisominaisuus saadaan lisäämällä alkuperäisten ominaisuuksien pisteiden abskissa näihin häviöihin.

Samanlaisella menetelmällä rakennetaan haarautuneiden putkistojen kokonaisominaisuudet. Haaroitettu yhteyskutsutaan useiden putkistojen yhdistelmäksi, joilla on yksi yhteinen piste (putkien haarautumisen tai sulkemisen paikka).

Edellä käsitellyt sarja- ja rinnakkaisliitokset, tiukasti sanottuna, luokitellaan monimutkaisiksi putkijohdoiksi. Kuitenkin hydrauliikassa alle monimutkainen putkilinjayleensä he ymmärtävät useiden sarjaan kytkettyjen ja rinnakkain kytkettyjen yksinkertaisten putkistojen kytkennät.

Kuvassa 5.3, desitetään esimerkki sellaisesta monimutkaisesta putkilinjasta, joka koostuu kolmesta putkilinjasta 1 , 2 ja 3. putki 1 kytketty sarjaan putkistojen kanssa 2 ja 3. putkistojen 2 ja 3 voidaan pitää rinnakkain, koska niillä on yhteinen haarakohta (kohta M) ja syötä neste samaan hydraulisäiliöön.

Monimutkaisille putkilinjoille laskenta suoritetaan yleensä graafisesti. Seuraavaa järjestystä suositellaan:

1) monimutkainen putkilinja on jaettu useisiin yksinkertaisiin putkilinjoihin;

2) jokaiselle yksinkertaiselle putkilinjalle on sen ominaisuus rakenteilla;

3) graafisella lisäyksellä saadaan kompleksisen putkilinjan ominaisuus.

Kuvassa 5.3, egraafisten rakenteiden sekvenssi esitetään, kun saadaan kompleksisen putkilinjan kokonaisominaisuus (). Ensin lisätään putkilinjojen ominaisuudet rinnakkaisten putkilinjojen ominaisuuksien lisäämistä koskevan säännön mukaisesti, ja sitten lisätään rinnakkaisliitäntäominaisuudet sarjoitettujen putkistojen ominaisuuksien lisäämissäännön ominaisuuksiin ja saadaan koko monimutkaiselle putkilinjalle ominaispiirteet.

Ottaa tällä tavalla rakennettu kuvaaja (katso kuva 5.3, e) monimutkaiselle putkilinjalle se on mahdollista yksinkertaisesti tunnetulla virtausnopeudella Q 1 tullessaan hydraulijärjestelmään, määritä tarvittava paine H   kulutus \u003d koko monimutkaisen putkilinjan kustannukset Q   2 ja Q   3 samansuuntaisissa haaroissa samoin kuin painehäviöt ja jokaisessa yksinkertaisessa putkilinjassa.

5.4 Pumppausputket

Kuten jo todettiin, päämenetelmä nesteen syöttämiseksi koneenrakennuksessa on sen pakkopumppu. Pumppukutsutaan hydrauliseksi laitteeksi, joka muuntaa taajuusmuuttajan mekaanisen energian käyttönesteen virtauksen energiaksi. Hydrauliikassa kutsutaan putkistoa, jossa nestettä johtaa pumppu pumpattu putkisto(Kuva 5.4, ja).

Putkilinjan, jolla on pumpun syöttö, laskennan tarkoituksena on yleensä määrittää pumpun (pumpun pään) luoma paine. Pumpun pää H   n: tä kutsutaan pumpun mekaaniseksi kokonaisenergiaksi nesteen yksikköpainoon. Siten määritellä N   n on välttämätöntä arvioida nesteen kokonaisenergian lisäys, kun se kulkee pumpun läpi, ts.

, (5.9)

missä N sisään,   Einesteen ominaisenergia vastaavasti pumpun sisääntulossa ja ulostulossa.

Harkitse avoimen putkilinjan toimintaa pumpun syötöllä (katso kuva 5.4, ja). Pumppu pumppaa nestettä alemmasta säiliöstä JApaineen ollessa nesteen yläpuolella p   0 toiseen säiliöön Bmissä paineessa r 3 . Pumpun korkeus suhteessa alhaisempaan nestetasoon H   1: tä kutsutaan imukorkeudeksi ja putkilinja, jonka läpi neste tulee pumppuun, imuputkitai imulinja. Putkilinjan viimeisen osan korkeus tai ylempi nestetaso N 2 jota kutsutaan purkauskorkeudeksi, ja putkilinjan, jonka läpi neste liikkuu pumpusta painepäätai purkauslinja.

Me kirjoitamme imuputken nestevirtaukselle Bernoulli-yhtälön, ts. osastoille 0-0 ja 1-1 :

, (5.10)

missä on imuputken painehäviö.

Yhtälö (5.10) on tärkein imuputkistojen laskemiseen. Paine p 0   yleensä rajoitettu (useimmiten ilmanpaine). Siksi imuputken laskemisen tarkoituksena on pääsääntöisesti määrittää paine pumpun edessä. Sen tulisi olla korkeampi kuin nesteen tyydyttyneen höyryn paine. Tämä on tarpeen kavitaation estämiseksi pumpun sisääntulossa. Yhtälöstä (5.10) voimme löytää nesteen ominaisenergian pumpun sisääntulossa:

. (5.11)

Me kirjoitamme Bernoulli-yhtälön paineputken nestevirtaukselle, ts. Poikkileikkauksille 2-2 ja 3-3:

, (5.12)

missä ovat painehäviöt paineputkessa.

Tämän yhtälön vasen puoli on nesteen ominaisenergia pumpun ulostulossa H   ulos. Korvataan (5.9) riippuvuuksien (5.11) oikealla puolella H   sisään   ja (5.12) H   ulossaamme

Kuten yhtälöstä (5.13) seuraa, pumpun pää H   n tarjoaa nostonestettä korkeuteen (H1+H   2), paine nousee r 0   ennen p   3, ja se käytetään imu- ja paineputkien resistanssien voittamiseen.

Jos yhtälön (5.13) oikealla puolella   merkki H   s ja korvaa   päällä Kq m sitten saamme H   n= H cr + Kq m.

Vertakaamme viimeistä lauseketta kaavaan (5.2), joka määrittelee putkilinjan vaadittavan paineen. Heidän täydellinen identiteettinsä on ilmeinen:

nuo. pumppu luo paineen, joka on yhtä suuri kuin tarvittava putken paine.

Saatu yhtälö (5.14) antaa meille mahdollisuuden analyyttisesti määrittää pumpun pään. Useimmissa tapauksissa analyyttinen menetelmä on kuitenkin melko monimutkainen, joten graafinen menetelmä putkilinjan laskemiseksi pumpun syöttöllä on yleistynyt.

Tämä menetelmä käsittää kaavion yhteisesti putkilinjan tarvittavan paineen (tai putkilinjan ominaisuuksien) piirtämisen ja pumpun tekniset tiedot. Ymmärrä pumpun ominaisuuksien mukaan pumpun tuottaman paineen riippuvuus virtauksesta. Näiden riippuvuuksien leikkauspistettä kutsutaan työpistehydraulijärjestelmä ja on yhtälön (5.14) graafisen ratkaisun tulos.

Kuvassa 5.4, besimerkki tällaisesta graafisesta ratkaisusta on annettu. Tässä on kohta a ja siellä on hydraulijärjestelmän haluttu toimintapiste. Sen koordinaatit määrittävät paineen H   n luonut pumpun ja virtausnopeuden Q   n neste pumpusta hydraulijärjestelmään.

Jos käyräpisteen sijainti pisteestä jostakin syystä ei sovi suunnittelijalle, tätä sijaintia voidaan muuttaa, jos putkilinjan tai pumpun parametreja säädetään.

7.5. Vesivasara putkessa

Vesivasarakutsutaan värähtelyprosessiksi, joka tapahtuu putkilinjassa äkillisellä nesteen nopeuden muutoksella, esimerkiksi kun virtaus pysähtyy venttiilin (hanan) nopean sulkeutumisen vuoksi.

Tämä prosessi on erittäin ohimenevä ja sille on ominaista paineen jyrkän nousun ja laskun vuorottelu, joka voi johtaa hydraulijärjestelmän tuhoutumiseen. Tämä johtuu siitä, että liikkuvan virran kineettinen energia pysähtyessään pysähtyy putkien seinämien venyttämisen ja nesteen puristamisen työssä. Suurin vaara on alkupaineen nousu.

Seuraakaamme putkiston vesivasaran vaiheita virtauksen nopean sulkeutumisen aikana (kuva 7.5).

Anna putken päässä, jota pitkin neste liikkuu nopeudella vQ, kraanin välitön sulkeminen JA.Sitten (katso kuva 7.5, ja) nosturiin osuvien nestehiukkasten nopeus sammuu, ja niiden kineettinen energia menee putken seinien ja nesteen muodonmuutosprosessiin. Tässä tapauksessa putken seinät venytetään ja neste puristetaan. Pysäytetyn nesteen paine kasvaa A: lla p   lyöntiä Muut hiukkaset juoksevat estettyjen nestehiukkasten päälle hanassa ja menettävät myös nopeuden, johtaen poikkileikkaukseen p-psiirtyy oikealle nopeudella c, jota kutsutaan iskun aallonopeusitse siirtymäalue (poikkileikkaus p-p)jossa paine muuttuu A: lla p   oud kutsutaan paineaalto.

Kun iskuaalto saavuttaa säiliön, neste pysähtyy ja puristetaan koko putkessa ja putken seinät - venytetään. Iskunpaineen nousu Δ p   oud leviää koko putkeen (katso kuva 7.5, b).

Mutta sellainen tila ei ole tasapainoinen. Korkean paineen vaikutuksesta ( r 0 + Δ p   nestehiukkaset ryntävät putkesta säiliöön ja tämä liike alkaa suoraan säiliön vieressä olevasta osasta. Nyt osa p-pliikkuu putken läpi vastakkaiseen suuntaan - nosturiin - samalla nopeudella kanssajättäen paineen nesteeseen p   0 (katso kuva 7.5, at).

Nesteen ja putken seinät palautuvat paineen vastaavaan alkutilaan p 0 . Muodostuneisuus muuttuu kokonaan kineettiseksi energiaksi ja putken neste saavuttaa alkuperäisen nopeutensa , mutta suunnattu vastakkaiseen suuntaan.

Tällä nopeudella ”nestepylväs” (katso kuva 7.5, g) pyrkii irtautumaan nosturista, mistä seuraa negatiivinen iskuaalto (nesteen paine laskee samalla arvolla Δ p   lyöntiä). Raja kahden nestetilan välillä on suunnattu nosturista säiliöön nopeudella kanssajätetään putken ja puristetun nesteen puristetut seinät taakse (katso kuva 7.5, d). Nesteen kineettinen energia menee jälleen muodonmuutoksen työhön, mutta vastakkaisella merkillä.

Nesteen tila putkessa negatiivisen iskun aallon saapuessa tankkiin on esitetty kuvassa 7.5, e.Kuvassa 7.5 esitetyssä tapauksessa b, se ei ole tasapainossa, koska putken neste on paineessa ( r 0 + Δ p   lyöntiä) vähemmän kuin säiliössä. Kuvassa 7.5, hyvinnäytetään putken ja säiliön paineen tasaamisprosessi, jota seuraa nesteen liikkuminen nopeudella .

On selvää, että heti kun säiliöstä heijastunut iskuaalto saavuttaa hanaa, syntyy tilanne, joka tapahtui jo hetkeksi, kun hana suljettiin. Koko vesivasarasykli toistetaan.

Putkien vesivasaran teoreettiset ja kokeelliset tutkimukset suoritti ensin N. E. Žukovsky. Hänen kokeissaan rekisteröitiin jopa 12 täydellistä sykliä asteittaisen A: n laskun kanssa p   lyöntiä Tutkimuksen tuloksena N. E. Žukovsky sai analyyttiset riippuvuussuhteet, joiden avulla on mahdollista arvioida iskupaine Δ p   lyöntiä Yksi näistä kaavoista, nimeltään N. E. Žukovsky, on muoto

missä on iskun aallon etenemisnopeus kanssamääritetty kaavalla

,

missä K -nesteen tilavuusjoustokerroin; E -putkilinjan seinämän materiaalin kimmokerroin; d   ja δ ovat vastaavasti putken sisähalkaisija ja seinämän paksuus.

Kaava (7.14) koskee suoraa vesivasaraa, kun virtauksen sulkeutumisaika t suljetaan vähemmän kuin vesivasaran vaihe t 0:

missä l - putken pituus.

Vesivasaravaihe t   0 - tämä on aika, jonka iskuaalto siirtyy nosturista säiliöön ja palaa takaisin. at t   sulje\u003e t   0 iskupaine on pienempi, ja tällaista vesipuhallusta kutsutaan epäsuora.

Tarvittaessa voit käyttää tunnettuja menetelmiä vesivasaran "lieventämiseksi". Tehokkain niistä on lisätä hanujen tai muiden laitteiden vasteaikaa, jotka estävät nesteen virtauksen. Samanlainen vaikutus saavutetaan asentamalla laitteiden, jotka estävät nesteen, varaajien tai varoventtiilien virtauksen, eteen. Nesteen liikkumisen nopeuden vähentäminen putkilinjassa lisäämällä putkien sisähalkaisijaa annetulla virtausnopeudella ja pienentämällä putkistojen pituutta (vähentämällä hydraulisen iskun vaihetta) myötävaikuttaa myös iskupaineen alenemiseen.

   [Sisällysluettelo] [Seuraava luento] VIP-käyttäjä.
   Tämä voidaan tehdä täysin ilmaiseksi. Lukea.

Todennäköisimmät syyt yksityistalon vesihuoltojärjestelmän toimintahäiriöihin ovat, kuten tiedätte, putkien seinämien korroosio, suolojen kertyminen niihin ja korkea vedenpaine putkilinjassa. Ottaen huomioon, että viime vuosina korvata metalliputket   heidän muoviset vastineensa tulevat yhä enemmän, vain kaksi viimeksi mainittua syytä muodostavat todellisen uhan vedenjakelullesi. Kysymys suolakertymien valvonnasta ei kuulu artikkelemme soveltamisalaan (vaikka ne vaikuttavat osittain putkien paineen osoittimiin), joiden yhteydessä tarkastelemme vain viimeistä tekijää.

Varoitusta varten mahdolliset ongelmat   Ennen kuin ostat putkimaisia \u200b\u200btuotteita, sinun on perehdyttävä niihin kiinnitettyyn passiin ja varmistettava, että ne kestävät vesijärjestelmässäsi esiintyviä paineita.

Merkintä! Lisääntynyt paine järjestelmässä lisää veden virtausta.

Tämä johtaa pumppauslaitteiden kuluttamaan ylimääräiseen energiankulutukseen, joka tarjoaa jatkuvaa veden kiertoa järjestelmässä.

Painearvo

On hyvin tiedossa, että vesipitoisuuden normaalin tason ylläpitäminen putkissa on tärkein edellytys vesihuoltoverkon toimivuudelle, samoin kuin sen pitkä ja ongelmaton toiminta. Samaan aikaan putken paine voi poiketa huomattavasti kiinteästä keskiarvosta, joka on normalisoitu käyttövesijärjestelmiin.

Joten esimerkiksi keittiön venttiilin normaalissa toiminnassa kantolaitteen paineen vesijohtojärjestelmässä ei tulisi olla alle 0,5 bar.

Mutta todellisissa olosuhteissa indikaattorin arvo poikkeaa pääsääntöisesti jonkin verran ilmoitetusta arvosta. Siksi, kun hyväksyt vedenjakelujärjestelmän (erityisesti sen korjaamisen jälkeen), on suositeltavaa tarkistaa, että työpaine on vakiintuneiden standardien mukainen.

No, putkistojen itsenäisen asettamisen yhteydessä sinun tulee tutustua huolellisesti ennen työskentelyn aloittamista kotitalousvesijärjestelmien perusvaatimuksiin sekä niiden asettamista koskevaan yleisesti hyväksyttyyn menettelytapaan.

Paineentasauslaitteet

Tarkastellaan joitain laitteita, jotka auttavat tasaamaan painetta.

Kotitalousputkien vedenpaineen tasaamiseksi voidaan käyttää ylimääräisiä väliaineita erityislaitteilla. Lisäksi järjestelmän ylipaine voidaan kompensoida hyvin yksinkertaisesti - tätä varten siihen asennetaan ns. Paisuntasäiliö, joka ottaa vastaan \u200b\u200bkaikki ylimääräiset väliaineet.

Suunnittelunsa mukaisesti kaikki tunnetut paisuntasäiliöiden (kompensointi) näytteet on jaettu avoimen ja suljetun tyyppisiin laitteisiin. Niitä käytetään hyvin usein esineiden syöttöjärjestelmissä. kuuma vesi, koska tässä tapauksessa painehäviöiden muodostumisen todennäköisyys järjestelmässä on erittäin suuri. Tämä johtuu siitä, että verkon läpi kiertävässä jäähdytysnesteessä ("paluusta" - lämmityskattilaan ja sitten taas järjestelmään) kasvaa hieman sen tilavuus.

Merkintä! Kun veden lämpötila muuttuu esimerkiksi 10 ° C, jäähdytysnesteen paisumisnopeus järjestelmässä saavuttaa 0,3% sen koko nestetilavuudesta.

Avoimien paisuntalaitteiden haittana on, että niiden asennus asettaa järjestelmän tilaan, jolle on ominaista alhainen jäähdytysnesteen paine ja seurauksena huono hallittavuus. Lisäksi kantaja haihtuu vähitellen avoimessa järjestelmässä. Tarvitset lisäponnisteluja sen jatkuvaan palautumiseen.

Kaikkiin edellä mainittuihin voidaan lisätä, että säiliön avoimuuden vuoksi siihen tulee jatkuvasti tuoreita ilma-annoksia, mikä aiheuttaa järjestelmän korroosioprosessien kiihtymisen.

Merkintä! Koska avoimen tyyppisten paisuntasäiliöiden on sijaittava rakenteen ylimmässä osassa, ne vaativat pakollisen eristyksen. On selvää, että koko vesihuoltojärjestelmän kustannukset nousevat tässä tapauksessa huomattavasti.

Kaikkia edellä mainittuja ongelmia voidaan välttää käyttämällä kompensointilaitteena suljettua säiliötä, jonka asennuspaikkaa ei yleensä ole vakioitu. Tällaiset säiliöt on varustettu sisäänrakennetulla kalvomekanismilla, jonka avulla voit säätää kantolaitteen painetta suljetussa tilassa.

Kompensointisäiliöiden lisäksi vesisäiliöjärjestelmissä voi olla myös ns. Hydraulisia akkuja, joita käytetään suojaamaan putkilinjaa sellaiselta vaaralliselta ilmiöltä kuin vesivasara.

Vesivasaran ilmiö ilmenee yleensä pumppauslaitteiden hätäkatkaisun yhteydessä verkosta tai kun veden näytteenottoventtiili suljetaan äkillisesti. Tuloksena olevat dynaamiset kuormat voivat merkittävästi ylittää tietyn putkilinjan sallitut arvot. Huomaa, että tällaisia \u200b\u200blaitteita käytetään pääsääntöisesti putkistoissa, joissa on juomavettä, ja voit luoda pienen määrän tulostusmateriaalia, joka voidaan ohjata automaattisesti takaisin järjestelmään (jos paine vähenee siinä).
Kuten aikaisemmin tarkasteltujen kompensointilaitteiden kanssa, akkuja voidaan käyttää suljetussa tai avoimessa muodossa, ja niillä voi olla kaikki yllä luetellut haitat.

Merkintä! Samanaikaisesti hydraulisten akkujen kanssa on suositeltavaa sijoittaa pienen tilavuuden (noin 0,2 litraa) paisuntasäiliöitä veden poistopaikkoihin.

Kun tutkimme yksinkertaisimman suljetun tyyppisen hydraulisen akun suunnittelua, havaitsemme, että sen toiminnan perusta on sama membraanimekanismi (samanlainen kuin paisuntasäiliö). Suljetussa tilassa kalvo on vakaassa tilassa, jota tasapainottaa väliseinän vastakkaisilla puolilla sijaitsevat jäähdytysnesteen ja ilmakuplan suunnilleen yhtä suuret paineet.
Pumppausaseman kytkemisen jälkeen järjestelmän jäähdytysnesteen määrä kasvaa, mikä johtaa ilman puristumiseen kalvosylinterissä ja seurauksena sen paineen nousuun. Tämä muutos välitetään automaattisesti sisäänrakennetun releen herkälle elementille, joka sammuttaa pumpun, kun tämä parametri saavuttaa tietyn arvon.

Vedenkulutusprosessissa järjestelmässä sen paine laskee huomattavasti, mikä taas johtaa releen toimintaan, mutta nyt kytke se päälle.
  Hydrauliset ilmaisimet

Kantopaineen laskeminen, joka on riittävä vesijohtosi normaaliin toimintaan, antaa sinun määrittää tarkasti ennen asennusta ostettujen putkimaisten tuotteiden näytteet. On muistettava, että verkon paineen raja-arvot liittyvät yleensä seuraaviin indikaattoreihin:

• nestepaineen ylä- ja alarajat, joille on suunniteltu verkkoon asennetut suljetun tyyppiset tasauslaitteet (paisuntasäiliö ja hydraulinen varaaja);
• painearvot, jotka luovat olosuhteet kodinkoneiden normaalille toiminnalle vedenjaosta riippuen (esimerkiksi pesukone);
• painerajat, joille putket ja niihin kiinnitetyt liitososat (venttiilit, tees, sekoittimet jne.) on suunniteltu.

Merkintä! Vedenjakeluverkoissa kiertävän kantajan paineenmittausyksiköksi otetaan 1 bar (tai 1 ilmakehä). Tämän indikaattorin arvon kaupunkien vesijohtoverkoissa (nykyisen SNiP: n vaatimusten mukaisesti) tulisi olla noin 4 ilmakehän.

Huomaa myös, että lämmitysputkeen asennettujen venttiilien, hanojen ja itse putkien on kestettävä lyhytaikaisia \u200b\u200bpaineen nousuja enintään 6 ilmakehän paineeseen. Kun ostat perusnäytteitä vesihuoltoverkkoosi kytketyistä kodinkoneista, sinun tulee valita malleja, joiden turvallisuusmarginaali on pieni. Tällainen ennakointi antaa sinun suojata heitä verkon äkillisiltä paineen nousilta, joita aiheuttavat vesisokit.

On erittäin tärkeää, että yksityisen talon vesijärjestelmässä vedenpaine on sellainen, että voit kytkeä samanaikaisesti useita kulutuspisteitä samanaikaisesti, mikä voidaan saavuttaa vähintään 1,5 baarilla.

Painelukemien ottamiseksi suoraan vesihuoltoverkosta käytetään tavanomaisia \u200b\u200bmittausmanometrejä, joissa on vakiona lineaarinen asteikko, joka on asteikolla sopivissa yksiköissä.

SNiP: n vaatimusten mukaan lämmitysverkon laitteiden toimintakyky ja kaikkien lisälaitteiden kunto on tarkistettava vähintään kerran vuodessa.

Tämän tarkastuksen aikana selvitetään ensinnäkin vuotojen syöttöjärjestelmässä ja niiden aiheuttamat painehäviöt. Kun kaikki vuodot on poistettu, on tarpeen tarkistaa veden syöttöpaine päähydrauliikkaan asennetun painemittarin mukaan.

Järjestelmän normaalin toiminnan aikana tämän laitteen lukeman tulisi olla lähellä minimiarvoa (Pmin). Jos on huomattavaa eroa Рmin: stä (yli 10%), sinun on yritettävä nostaa paine haluttuun indikaattoriin kytkemällä verkkoon toimivat pumppauslaitteet päälle. Jos lämpötilaverkon vedenpaine kasvaa (välittömästi pumpun pysäytysreleen aktivoinnin jälkeen), paineen mittaus on tehtävä uudelleen, mutta nyt sammutustilassa. Osoitetun parametrin ei tulisi analogisesti edellisen tapauksen kanssa poiketa Pmax-arvosta yli 10%.

esittely

Kurssin tavoitteet ja päämäärät

1. Putkilinjan laskenta

1.1 Tehtävä

1.2 Laskelmat

1.2.1 Nopeuksien ja kustannusten määrittäminen

1.2.2 Staattisen ja nopeuspään määrittäminen

1.2.3 Painehäviöiden laskeminen

1.2.4 Vaaditun paineen määrittäminen

2. Pumpun valinta

3. Pumpun säätö

4. Sallitun imukorkeuden laskeminen

Teknologisiksi putkistoiksi kutsutaan sellaisia \u200b\u200bteollisuusyritysten putkistoja, joiden läpi kuljetetaan seoksia, välituotteita ja valmiita tuotteita, käytettyjä reagensseja, vettä, polttoainetta ja muita prosessin suorittamisen varmistavia materiaaleja.

Kemiallisissa laitoksissa käytettävien teknologiaputkien avulla tuotteet siirretään sekä erillisten laitteiden välillä samassa työpajassa tai teknologialaitoksessa että teknisten laitosten ja erillisten työpajojen välillä, rehujen raaka-aineet varastotiloista tai kuljetetaan valmiit tuotteet varastointipaikkaan.

Kemianteollisuuden yrityksissä teknologiaputket ovat kiinteä osa teknologisia laitteita. Joidenkin rakennuskustannukset voivat joissain tapauksissa olla 30% koko yrityksen arvosta. Joissakin kemiantehtaissa putkilinjojen pituus mitataan kymmeninä tai jopa satoina kilometreinä. Teknologisten laitosten ja koko kemianteollisuuden keskeytymätön toiminta, tuotteiden laatu ja teknologisten laitteiden turvalliset työskentelyolosuhteet riippuvat suuresti siitä, kuinka hyvin suunnitellut ja käytössä olevat putkistot ovat ja millä tasolla niiden hyvä kunto ylläpidetään.

Kemiallisessa tekniikassa käytetyillä ja putkistojen kautta kuljetettavilla raaka-aineilla ja tuotteilla on erilaisia \u200b\u200bfysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia. Ne voivat olla nestemäisessä, muovisessa, kaasu- tai höyrytilassa emulsioiden, suspensioiden tai hiilihapotettujen nesteiden muodossa. Näiden väliaineiden lämpötilat voivat vaihdella alhaisesta miinuksesta erittäin korkeaan paineeseen - syvästä tyhjöstä kymmeniin ilmakehiin. Nämä väliaineet voivat olla neutraaleja, happamia, emäksisiä, palavia ja räjähtäviä, epäterveellisiä ja ympäristölle vaarallisia.

Putkilinjat jaetaan yksinkertaisiin ja monimutkaisiin, lyhyisiin ja pitkiin. Putkilinjoja, joilla ei ole haaraa nestereitin varrella nesteen valintaa tai lisäsyöttöä varten, kutsutaan yksinkertaisiksi. Monimutkaisia \u200b\u200bovat putket, jotka koostuvat päärunkoputkesta ja sivuhaaroista, jotka muodostavat eri kokoonpanojen putkistoverkoston. Kemianyritysten teknologisten laitteistojen putkistot ovat enimmäkseen yksinkertaisia.

Helpoin tapa siirtää nestettä laitteesta toiseen on tyhjentää se painovoiman avulla. Tällainen liike on mahdollinen vain, jos alkuperäinen säiliö sijaitsee täyttöpisteen yläpuolella.

· Tutustuminen kemianteollisuuden yritysten putkilinjojen laitteeseen, menetelmiin nesteiden kuljettamiseksi niiden läpi ja perusteellisten riippuvuuksien käyttömenetelmiin putkilinjojen hydraulisten ominaisuuksien rakentamiseksi tarvittavien laskentayhtälöiden saamiseksi.

· Yksittäisen tehtävän suorittaminen tarvittavan paineen käyrän muodostamiseksi yksinkertaiseksi prosessiputki, määritetään menetelmä nesteen kuljettamiseksi sen läpi annetulle virtausnopeudelle ja valitaan pumppu, samoin kuin taito analysoida putkilinjan toiminta sen hydraulisten ominaisuuksien perusteella.

1.1 Tehtävän suorittaminen opintojaksolla nro 1   "Kemiallisen tekniikan prosessit ja laitteet"

Vaihtoehto I-1

Suorita prosessiputkiston hydraulinen laskenta ja rakenna tarvittavan paineen käyrä. Valitse pumppu nesteen pumppaamiseksi putken läpi annetulla virtausnopeudella.

Putkilinjajärjestelmä

Tiedot laskemista varten:

RA \u003d 1,5 kg / cm2 loki; PB \u003d 0,5 kg / cm2 tyhjää; L1 \u003d 200 m; L2 \u003d 150 m; d1 \u003d 95x5 mm; d2 \u003d 45x4 mm;

Pumppausneste: Rikkihappo 60%;

Paikallisen vastuksen tyyppi: 1-venttiilinen normaali;

2-haara φ \u003d 90 °;

Putken tyyppi ja kunto: 1-teräs suurilla kerrostumilla;

2-teräs uusi;

Äkillinen halkaisijan muutos: äkillinen kapenema

Nesteen korkeus: ΔZ \u003d 40 m;

Pumpatun nesteen virtausnopeus: qv \u003d 1,8 · 10-3 m3 / s.

Siirrämme tarvittaessa perustiedot SI-järjestelmään:

60-prosenttisen rikkihapon tapauksessa tiheyden ja dynaamisen viskositeetin vertailuarvot ovat yhtä suuret: ,Kulkea;

Asetamme 6 nopeuden arvoa pienemmän halkaisijan putkiosassa (putkilinjan osa II) väliltä m / s.

Löydä nesteen tilavuusvirta:

qv1 \u003d 5,37 · 10 - 4 m3 / s;

qv2 \u003d 1,07 · 10-3 m3 / s;

qv3 \u003d 1,61 · 10-3 m3 / s;

qv4 \u003d 2,15 · 10-3 m3 / s;

qv5 \u003d 2,69 · 10-3 m3 / s;

qv6 \u003d 3,22 · 10-3 m3 / s;

Lasketaan ensimmäisen putken poikkileikkauspinta-ala:

Löydä nesteen virtausnopeus ensimmäisestä putkesta:

Saamme: uI, 1 \u003d 0,10 m / s;

uI, 2 \u003d 0,19 m / s;

uI, 3 \u003d 0,28 m / s;

uI, 4 \u003d 0,38 m / s;

uI, 5 \u003d 0,47 m / s;

Nestekolonnin vastus voittamiseksi vaadittava pää:

missä .

Painepää:

Laske painehäviö:

Tätä varten löydämme Reynolds-kriteerin arvot ensimmäisen putken nesteelle:

karheus putket :

Ensimmäisen teräsputki   suuret talletukset vievät

Sitten

Koska kaikki Reynolds-kriteerin arvot ovat alueella, sekoitetulle turbulenssivirtaukselle voit käyttää seuraavaa kaavaa kitkakertoimen laskemiseen:

Tällöin putkiston ensimmäisen lineaarisen osan häviöt ovat yhtä suuret:

Tappiot toisesta lineaarisesta putkiosasta:

Putken karheus:

Toiseen uuteen teräsputkeen otamme: m.

Sitten:

Reynolds-kriteerin kriittiset arvot:

Koska Reynolds-kriteerin neljä ensimmäistä arvoa ovat pienemmät kuin ReКР1, virtaus on tasainen turbulentti ja:

Saamme:

Koska kaksi viimeistä Re-arvoa kuuluvat intervalliin, virtaus on sekoitettu turbulentti ja:

sitten

Painehäviö putkilinjan toisessa osassa:

  löydämme:

Painehäviö löytyy paikallisista vastuskyvyistä.

Tätä varten valitsemme paikallisille häviökertoimille viitearvot vastaaville paikallisille vastuksille:

Sisäänkäynti putkeen;

Venttiili on normaali;

Äkillinen supistuminen;

Taivutus φ \u003d 90 °;

Poistu putkesta;

· Sitten putken osalta:

· Putken II osalta:

Paikalliset tappiot työmaalla:

saamme:

Paikalliset tappiot 2. vaiheessa:

Sitten kokonaismenetykset I- ja II-osissa:

· 1. sivustolla:

· 2. sivustolla:

Tappiot yhteensä:

Löydä todellisen paineen arvo:

Löydä tarvittava paine:

Laskemme laskelmien perusteella tarvittavan paineen käyrän.

Tässä työssä pumpun valinta koostuu pumpun etsimisestä, jonka toimintapiste yhdessä halutun painekäyrän kanssa sijaitsi pumpun alueella ja jolle tavallinen virtausnopeus qv oli yhtä suuri kuin putkilinjalle asetettu virtausnopeus tai erotettiin siitä suuremmassa suunnassa. Tässä tapauksessa ylimääräinen virtausnopeus voidaan korvata sulkemalla sulkulaite.

Pumpun avulla nesteen virtausnopeuden varmistamiseksi m3 / s \u003d m3 / h on tarpeen luoda tarvittava paine Ntreb \u003d 38m.

Valitsemme pumpun varmistaaksemme nämä olosuhteet:

Määritä työskentelyalue vaaditulle nestevirtaukselle:

m3 / s;

  m3 / s.

Etsi näitä kustannuksia vastaava pää:

Suhteesta korvaamalla H1 \u003d 24 m, qv1 \u003d 2,4 · 10-3 m3 / s ja vastaavasti m3 / s   m3 / s löydämme m; m

Kolme käytettävissä olevaa pistettä käyttämällä rakennetaan pumpun käyrä.

Nähdään, että vaaditun pään ja pumpun käyrä leikkaa melkein työalueella. Lisäksi pumppu tarjoaa pienen lisävirtauksen ja paineen. Tarvittavan paineen lisäämiseksi verkossa on käytettävä lukitussäätölaitetta (venttiili). Osittaisen päällekkäisyyden myötä virtauksen poikkileikkaus pienenee ja paikallisen vastusarvon arvo kasvaa, mikä johtaa painekäyrän siirtymiseen vastapäivään.

Menetelmä pumpun virtauksen säätelemiseksi muuttamalla akselin kierroslukua on tehokkain energiansäästön kannalta. Samaan aikaan pumppujen käyttämiseen käytetään usein suhteellisen halpoja, luotettavia ja helppokäyttöisiä asynkronisia moottoreita. Tällaisten moottorien kierroslukujen muutos liittyy tarpeeseen vaihtaa syöttöjännitteen taajuutta. Tämä menetelmä on monimutkainen ja kallis. Tässä suhteessa kuristinta käytetään pääasiassa pumpun virtauksen ohjaamiseen.

Venttiilin vauhtipyörän aseman muutokseen liittyy muutos paikallisen vastuskertoimen välillä. Jos nopeuden muutos vaikuttaa pumpun ominaisuuteen, kuristus on muutos verkon ominaisuudessa.

Jos esimerkiksi suljet venttiilin ja lisäät siten painehäviötä verkossa, kuten voidaan nähdä kaavasta paikallisten painehäviöiden laskemiseksi, paikallisen vastuskertoimen lisäys johtaa painehäviöiden kasvuun. Vastaavasti myös vaadittu paine kasvaa. Uusi verkkoominaisuus on viileämpi. Tässä tapauksessa toimintapiste siirtyy kohti alhaisempia kustannuksia.

Laskemme pumpun käyttämän nettotehon viestinesteen paineenergiaan:

Akselin teho (pumpun tehokkuus huomioon ottaen): kW

Moottorin kuluttama teho (mitoitettu) ottaen huomioon tosiasia, että voimansiirtoteho on yhtä: kW

Hyväksymällä voiman korkeuskerroin, löydämme moottorin asennusvoiman:

Kun otetaan huomioon se, että valitun pumpun nimellisteho on hiukan suurempi kuin laskettu, voidaan päätellä, että valittu pumppu on sopivin.

Ohitus (ohitus).    Kun säädetään pumpun virtausta tällä tavalla, järjestelmän vaadittu virtausnopeus varmistetaan poistamalla pumpun pumppaama nesteen osa paineputkesta imuputkeen ohitusputken kautta. Jos on tarpeen vähentää järjestelmän syöttöä, avaa ohitusputken venttiili. Verkon ominaisuuksista tulee positiivisempia ja pumpun kokonaisvirtaus kasvaa.

Tämä ohjausmenetelmä on taloudellisempaa pumpuille, joissa tehonkulutus vähenee virtauksen kasvaessa. Keskipakopumppuissa ohitusohjaus lisää pumpun tehoa ja saattaa aiheuttaa moottorin ylikuormituksen.

Painepuolelta imupuolelle ohitetulla nestevirtauksella on vähän energiaa. Jos ohituksen aikana ei tapahtu ohivirtausnesteen hyödyllistä energiansiirtoa juoksupyörään sopivaan virtaukseen, käytetyn tehon menetykset voidaan määrittää kaavalla:

,

missä qH on pumpun virtaus,

qP - virtausnopeus

Huono on pumppuyksikön kuluttama teho.

Sitten kW

Ohitetun virran energiaa voidaan käyttää rationaalisesti kahdella tavalla:

1)    Paineen lisäämiseksi pumpun imupesässä luomalla poistovaikutus ohitusvirtauksella; peräkkäin vesisuihkupumppu kytketään pääpumppuun, poistamalla osa ylittävästä paineesta pääpumpusta siten, että pääpumppu toimii matalammassa paineessa ja parantuneessa kavitaatiojärjestelmässä.

2)    Virtauksen pyörittämiseksi juoksupyörän edessä. Virtauksen pyörittäminen suoritetaan juoksupyörän kiertoa pitkin, kun taas siipipyörän pyörimisnopeuden pseudo-alennus n    pyörivän nestevirtauksen pyörimistaajuudella. Pumpun parametrit - paine, virtaus ja virrankulutus muuttuvat.

Pumppuasennusta suunniteltaessa tarkistetaan sallittu imukorkeus.

Syynä tähän on, että paine (ja useimmiten paine) imuputken sisääntulossa on korkeampi kuin imuputken häviöiden määrä pumpun sisääntulossa. Tyypillisesti paine pumpun sisääntulossa on alempi kuin ilmakehän paine (tyhjiö). Tyhjiön suuruutta puolestaan \u200b\u200brajoittaa ilmakehän paineen suuruus.

Kun kyllästetty höyrynpaine saavutetaan, neste alkaa kiehua. Mitä korkeampi lämpötila, sitä korkeampi höyrynpaine. Pumppuun tuleva höyry häiritsee sen toimintaa. Dynaamisesti toimivissa pumpuissa syntyvä paine riippuu nesteen tiheydestä. Höyryn tiheys on lähes 1000 kertaa pienempi kuin nesteen tiheys. Vastaavasti myös paine laskee. Tilavuuspumppuissa myös syöttö vähenee alhaisen höyryntiheyden vuoksi, ja vuotojen kautta tapahtuva vuoto kasvaa.

Toinen ilmiö, joka on erittäin toivottava pumpun käytön aikana ja johtuu imupaineen laskusta, on kavitaatio (nesteen kiehuminen alennetun paineen vyöhykkeellä (esimerkiksi pumpun siipien reunan ulkopuolella), mitä seuraa tuloksena olevien kuplien romahtaminen paineen nousualueella). Kun höyrykupla romahtaa, neste siirtyy keskustaan. Samanaikaisesti neste saavuttaa tietyn nopeuden. Höyryaukon keskellä on nesteen välitön pysähtyminen, koska neste on käytännössä puristamaton. Kineettinen energia muuttuu potentiaaliksi (paineen nousu). Nesteen paine on niin suuri, että kavitaatiovyöhykkeessä siipien metalli tuhoutuu.

Tässä suhteessa laskelma tehdään pumpun pumppaattoman toiminnan olosuhteista. Käytännössä on otettava huomioon vielä yksi määrä - ns kavitaatiovaranto.

Sallittu imukorkeus riippuu höyrynpaineesta. Mitä lähempänä nesteen lämpötila on kiehumispisteessä, sitä korkeampi on kyllästettyjen höyryjen paine, ja sen vuoksi matalampaan korkeuteen voit nostaa pumpun nesteen pintaan nähden. Laskelmien tuloksena voidaan saada jopa negatiivinen arvo. Itse asiassa pumppaamalla matalalla kiehuvia nesteitä pumput on haudattava (asennettava nesteen pinnan alle).

Nesteen nopeus vähentää myös sallittua imukorkeutta johtuen imuputken nopeasta paineesta ja painehäviöistä. Tässä suhteessa pumppausyksiköitä suunnitellessaan he yrittävät tehdä imuputkistojen halkaisijoista suuret. Mahdollinen paikallinen vastustus on myös erittäin toivottavaa. Erilaisia \u200b\u200bsuodattimia, venttiilejä tai, jos mahdollista, sulkuventtiilejä ei asenneta imuun, vaan poistoputkeen.

Tällä tavoin:

missä:

Pt \u003d 200 mmHg \u003d 26,66 · 103 Pa - tyydyttynyt höyrynpaine

rikkihappo toimintalämpötilassa (25 ° C);

UBC \u003d\u003d m / s on nesteen nopeus pumpun imuputkessa;

· Löydä hPOT - painehäviö imulinjasta:

Sekoitettu turbulentti virtaus:

m - kavitaatiovaraus.

· P1 \u003d 1,472 · 105 Pa - paine imuputkessa.

tulokset

Tässä työssä suoritettiin teknisen putkilinjan laskenta (tarvittavan paineen määrittäminen), joka koostui staattisten, suurten nopeuksien päiden sekä paikallisten ja lineaaristen vastusten määrittämisestä eri sivustoja   ja koko putkilinjan sisällä. Tarvittavan paineen käyrä rakennettiin ja valittiin pumppu, joka varmisti opettajan määrittelemän kuljetetun nesteen virtausnopeuden.

1. A.G. Kasatkin, ”Kemiallisen tekniikan pääprosessit ja laitteet”, Moskova: Kemia, 1971 - 784 s.

2. Kemiallisen tekniikan pääprosessit ja laitteet: suunnittelukäsikirja / G.S. Borisov, V.P. Brykov, Y. I. Dytnersky et ai., Toim. Yu.I. Dytnerskogo, 2. painos, rev. ja lisää. M .: Chemistry, 1991 - 496 s.

3. K.F. Pavlov, P.G. Romankov, A.A. Sukat. Esimerkkejä ja tehtäviä prosessien ja laitteiden kemiassa. tekniikka, 10. painos, uudistettu. ja lisää. Painos P. G. Romankova. L .: Chemistry, 1987 - 578 s.