Hidraulički proračun je važan dio procesa dimenzioniranja cijevi za gradnju cjevovod. U normativnoj literaturi o dizajnu, ovo pitanje, jasno sa stanovišta fizike, potpuno je zbunjeno. Po našem mišljenju, to je zbog pokušaja da se opišu sve opcije za izračunavanje koeficijenta trenja u zavisnosti od režima strujanja, vrste tečnosti i njene temperature, kao i od hrapavost cijevi, jedna (za sve slučajeve) jednačina sa varijacijama njenih parametara i uvođenjem različitih faktora korekcije. Istovremeno, kratkoća prezentacije svojstvena normativnom dokumentu čini izbor vrijednosti ovih koeficijenata uglavnom proizvoljnim i najčešće završava lutanjem nomograma od jednog dokumenta do drugog.
Sa pogledom na više detaljna analiza Od metoda proračuna predloženih u dokumentima, čini se korisnim vratiti se na izvorne jednačine klasične hidrodinamike.

Gubitak pritiska povezan sa savladavanjem sila trenja tokom protoka tečnosti cijev, određen je jednadžbom:

Gdje: L i D dužina cjevovod i njegov unutrašnji prečnik, m; ? - gustina tečnosti, kg/m3; w - prosječna zapreminska brzina, m/s, određena protokom Q, m3/s:

λ je koeficijent hidrauličkog trenja, bezdimenzionalna veličina koja karakterizira omjer sila trenja i inercije, a upravo je njegovo određivanje predmet hidrauličkog proračuna cjevovod. Koeficijent trenja ovisi o režimu strujanja i različito je definiran za laminarno i turbulentno strujanje.
Za laminarni (čisto viskozni režim strujanja), koeficijent trenja se određuje teoretski u skladu sa Poiseuilleovom jednačinom:
λ = 64/Re(2)
gdje je: Re - kriterij (broj) Reynolds.
Eksperimentalni podaci se striktno pridržavaju ovog zakona u okviru Reynoldsovih vrijednosti ispod kritične vrijednosti (Re Kada se ova vrijednost prekorači, dolazi do turbulencije. U prvoj fazi razvoja turbulencije (3000 λ = 0,3164 Re -0,25 (3)
U nešto proširenom rasponu Reynoldsovih brojeva (4000

λ = 1,01 log(Re) -2,5 (4)

Za vrijednosti Re > 100000, predložene su mnoge formule za izračunavanje, ali gotovo sve daju isti rezultat.

Slika 1 pokazuje kako jednačine (2) - (4) "funkcionišu" u naznačenom rasponu Reynoldsovih brojeva, što je dovoljno da opiše sve stvarne slučajeve strujanja fluida u hidraulički glatkom cijevi.
Fig.1

Hrapavost zida cijevi utiče na hidraulički otpor samo u turbulentnom strujanju, ali i u ovom slučaju, zbog prisustva laminarnog graničnog sloja, značajno utiče samo kod Reynoldsovih brojeva koji prelaze određenu vrednost, u zavisnosti od relativne hrapavosti ξ/D, gde je ξ izračunata visina izbočina hrapavosti, m .
Cijev, za koji je ispunjen sljedeći uslov tokom strujanja fluida:

smatra se hidraulički glatkim, a koeficijent trenja je određen jednadžbama (2) - (4).
Za Re brojeve veće od onih određenih nejednakošću (5), koeficijent trenja postaje konstantna vrijednost i određen je samo relativnom hrapavošću prema jednadžbi:

koji nakon transformacije daje:

Hidraulički koncept hrapavosti nema nikakve veze sa geometrijom unutrašnje površine cijevi, što bi se moglo instrumentalno izmjeriti. Istraživači su nanijeli na unutrašnju površinu modela cijevi jasno reproducibilnu i mjerljivu zrnatost, te uporedio koeficijent trenja za model i stvarni tehnički cijevi u istim režimima protoka. Ovo je odredilo domet ekvivalentna hidraulička hrapavost, koje treba uzeti u hidrauličkim proračunima tehničkih cijevi. Stoga bi jednačinu (6) trebalo preciznije napisati:

gdje je: ξ e - normativna ekvivalentna hrapavost (tabela 1).

Tabela 1

Podaci u tabeli 1. dobiveni su za materijale tradicionalne za to razdoblje. cjevovodi.
U periodu 1950-1975, Zapadna hidrodinamika na sličan način određen ξ e polietilenske i PVC cijevi različitih promjera, uključujući i nakon dugotrajnog rada. Vrijednosti ekvivalentne hrapavosti dobivene su u rasponu od 0,0015 do 0,0105 mm za cijevi prečnika od 50 do 300 mm. U SAD za ljepljeno sastavljeno PVC cijev ovaj indikator se uzima 0,005 mm. U Švedskoj, na osnovu stvarnih gubitaka pritiska preko pet kilometara cjevovod od sučeono zavarenog polietilenske cijevi s promjerom od 1200 mm, utvrđeno je da je ξ e = 0,05 mm. Na ruskom građevinski kodovi u slučajevima koji se odnose na polimerne (plastične) cijevi, njihova hrapavost se ili uopće ne spominje, ili je prihvaćena: za vodoopskrbu i kanalizaciju - "ne manje od 0,01 mm", za opskrbu plinom ξ e = 0,007 mm. Puna mjerenja gubitaka tlaka na pogonu gasovod izrađene od polietilenskih cijevi vanjskog prečnika 225 mm i dužine veće od 48 km pokazalo je da ξ e Evo, možda, sve što odredbe klasične hidrodinamike mogu pomoći u analizi regulatorne dokumentacije o hidrauličkom proračunu cjevovodi. Prisjetite se toga

Re = wD/ν (7)

gdje: ν - kinematička viskoznost tečnosti, m2/sec.

Prvo pitanje koje bi trebalo jednom za svagda rešiti je da li ima, kao što je gore prikazano, nivo hrapavosti od ≈ 0,005 mm do cijevi malih prečnika, do ≈ 0,05 mm za cijevi velikog prečnika, hidraulički glatka.
U tabeli 2 za cijevi različitih prečnika, prema jednadžbi (5) i (7), određuju se vrednosti protoka kretanja vode na temperaturi od 20°C ( ν \u003d 1,02 * 10-6 m2 / s), iznad čega cijev ne može se smatrati hidraulički glatkim. Za polimerne (plastične) cijevi hrapavost se postepeno povećavala sa povećanjem prečnika, kao što je gore pomenuto; za novi i stari čelik cijevi- prihvaćeno minimalne vrijednosti iz tabele 1. Imajte na umu da su kritične brzine kod starog čelika cjevovodi 10 puta manji nego kod novih, a njihova hrapavost se ne može zanemariti pri proračunu gubitaka hidrauličkog pritiska.

tabela 2

Za cjevovodi unutar zgrada graničnim vrijednostima brzine vode u cjevovodi su:
za sistemi grijanja- 1,5 m/s;
za vodovod- 3 m/sek.
Za eksterne mreže nismo pronašli takva ograničenja u regulatornoj dokumentaciji, ali ako ostanemo u granicama definisanim u tabeli 2, možemo nedvosmisleno zaključiti - polimerne (plastične) cijevi su definitivno glatke.
Ostavljajući graničnu vrijednost brzine, w = 3 m/sec, utvrđujemo da kada voda uđe u cijevi s promjerom od 20-1000 mm, Reynoldsov broj leži u rasponu od 50000-2500000, odnosno za izračunavanje koeficijenta trenja protoka vode u njemu sasvim je ispravno koristiti jednadžbe (3) i (4). Jednačina (4) općenito pokriva cijeli raspon režima protoka.
U regulatornoj dokumentaciji o projektovanju vodovodnih sistema data je jednadžba za određivanje specifičnog gubitka glave (Pa/m ili m/m) proširena s obzirom na prečnik. cijevi i brzina kretanja vode u obliku:

gdje je: K - skup različitih koeficijenata, n i m - eksponenti pri prečniku D, m i brzini w, m/sec.
Blasiusova jednačina (3), najpogodnija za takvu transformaciju, za vodu na 20°C na 3000

ali radi na Re 100000, treba koristiti modifikaciju jednačine (4).
U ISO TR 10501 za plastične cijevi u 4000

Za raspon Reynoldsovih brojeva 150000

SNiP 2.04.02-84 bez specificiranja raspona režima protoka daje jednačinu koja zamjenom odgovarajućih koeficijenata za plastične cijevi ima oblik:

koji nakon provjere i izvršenja raznim uslovima, za određeni broj režima strujanja vode u grubim cijevima (b ≥ 2) pretvara se u jednačinu:

λ = 0,5 /(lg(3,7D/ ξ)) 2

što se tačno poklapa sa jednadžbom (61)

Oznake u jednačini (12) ovdje nisu dešifrovane, jer zavise jedna od druge u mnogim fazama i teško se razumiju iz originalnog teksta.

Dakle, uz neznatne varijacije u koeficijentima i eksponentima, jednadžbe (9 - 12) se temelje na klasičnim jednadžbama hidrodinamike.
Uz pretpostavku brzine kretanja vode cjevovod w=3 m/sec izračunavamo gubitak pritiska J, m/m (tabela 3, sl. 2) u polimerne (plastične) cijevi različitih prečnika prema četiri pristupa o kojima je bilo reči. Prilikom izračunavanja prema SP 40-102-2000 (jednačina 12), nivo hrapavosti zavisi od prečnika cijevi prihvaćeno kao u tabela 2.

Rice. 2

Kao što se može vidjeti iz tabele 3 i slike 2, proračuni prema ISO TR 10501 se praktično poklapaju sa proračunima korištenjem jednačina klasične hidrodinamike, proračunima korištenjem ruskog regulatorni dokumenti, koji se također podudaraju jedni s drugima, daju beznačajno precijenjene rezultate u poređenju s njima. Nije jasno zašto sastavljači SP 40-102-2000 u smislu hidrauličkog proračuna polimerno vodosnabdijevanje odstupio od preporuka ranijeg dokumenta SNiP 2.04.02-84 i nije uzeo u obzir preporuke međunarodnog dokumenta ISO TR 10501.
Jednačine (9 - 11) pokrivaju sve realno moguće načine strujanja vode u glatkom cijevi i pogodni su po tome što se mogu lako riješiti u odnosu na bilo koju količinu (J, w i D) koja je uključena u njih. Ako se to uradi u odnosu na D:

gdje je: K koeficijent, a n i m eksponenti na prečniku D i brzini w, tada možete unaprijed odabrati prečnik cjevovod prema preporučenoj brzini za ovu vrstu mreže w, m/s, uzimajući u obzir dozvoljeni gubitak pritiska za datu dužinu cjevovod(∆ Hg \u003d J * L, m).

primjer:
Odredite unutrašnji prečnik plastični cevovod 1000 m dužine, sa wmax = 2 m/s i ∆ Hg = 10 m (1 bar), tj. J = 10/1000 = 0,01 m.
Odabirom, na primjer, koeficijenata jednačine (11) dobijamo:

U ovom slučaju, protok će biti Q=460 m3/sat. Ako je dobijena brzina protoka velika ili mala, dovoljno je ispraviti vrijednost brzine. Uzimajući, na primjer, w=1,5 m/s, dobijamo D=0,188 m i Q=200 m3/h.
Potrošnja u cjevovod određuje se prema potrebama potrošača i postavlja se u fazi projektovanja mreže. Ostavljajući ovo pitanje projektantima, uporedimo specifične gubitke pritiska u čeliku (novom i starom) i plastični cjevovodi uz jednake troškove za različite prečnike cijevi.

Kao što se može vidjeti iz tabele 4, s obzirom na neizbježno starenje čelika cijevi tokom rada, za cijevi malih i srednjih prečnika polietilenska cijev možete odabrati jedan korak manjeg vanjskog prečnika. I samo za cijevi sa prečnikom od 800 mm i više, zbog relativno manjeg uticaja apsolutne ekvivalentne hrapavosti na gubitak glave, prečnika cijevi morate birati iz jednog reda.

Književnost.
1. Frenkel N.Z., Hidraulika, Goseneogoizdat, 1947.
2. I.E. Idelchik, Priručnik o hidrauličkom otporu oblikovanih i ravnih dijelova cjevovodi, TsAGI, 1950.
3. L.-E. Janson, Plastične cijevi za vodovod i kanalizaciju. Boras, Borealis, 4. izdanje, 2003.
4. ISO TR 10501 Termoplastične cijevi za transport tekućina pod pritiskom - Proračun gubitaka napona.
5. SP 40-101-2000 Projektovanje i ugradnja cjevovodi od polipropilen"slučajni kopolimer".
6. SNiP 41-01-2003 (2.04.05-91) Grijanje, ventilacija i klimatizacija.
7. SNiP 2.04.01-85 Interni vodovodne cijevi i kanalizacija zgrada.
8. SNiP 2.04.02-84. Eksterne mreže i strukture.
9. SP 40-102-2000 Projektovanje i ugradnja cjevovodi vodovodne i kanalizacione sisteme od polimerni materijala.
10. SP 42-101-2003 Opće odredbe za projektovanje i izgradnju sistema za distribuciju gasa od metala i polietilenske cijevi.
11. E.Kh.Kitaytseva, Hidraulički proračun čelika i polietilenski gasovod, Polimergaz, br. 1, 2000.

Hidraulički proračun konvencionalnog domaćeg cjevovoda izvodi se pomoću Bernoullijeve jednadžbe:

(z 1 + p 1 /ρg + α 1 u 2 1 /2g) - (z 2 + p 2 /ρg + α 2 u 2 2 /2g) = h 1-2 -.

Za hidraulički proračun cjevovoda možete koristiti kalkulator hidrauličkog proračuna cjevovoda.

U ovoj jednadžbi, h 1-2 je gubitak pritiska (energije) za savladavanje svih vrsta hidrauličkog otpora, koji po jedinici težine pokretnog fluida.

h 1-2 = h t + Σh m.

h t - gubitak pritiska zbog trenja duž dužine toka.
Σh m - ukupni gubitak pritiska na lokalnom otporu.

Možete izračunati gubitak glave trenja duž dužine protoka koristeći Darcy-Weisbach formulu

h t = λ(L/d)(v 2 /2g).

gdje L- dužina cjevovoda.
d je promjer dijela cjevovoda.
v je prosječna brzina kretanja fluida.
λ je koeficijent hidrauličkog otpora, koji općenito ovisi o Reynoldsovom broju (Re=v*d/ν), i relativnoj ekvivalentnoj hrapavosti cijevi (Δ/d).

Vrijednosti ekvivalentne hrapavosti Δ unutrašnje površine cijevi različite vrste i tipovi su prikazani u tabeli 2. A zavisnosti koeficijenta hidrauličkog otpora λ od Re broja i relativne hrapavosti Δ/d prikazane su u tabeli 3.

U slučaju kada je način kretanja laminaran, onda za cijevi nekružnog poprečnog presjeka koeficijent hidrauličkog otporaλ se nalazi po ličnim formulama za svaki pojedinačni slučaj (tabela 4).

Ako je turbulentno strujanje razvijeno i radi s dovoljnim stupnjem tačnosti, tada se pri određivanju λ mogu koristiti formule za okruglu cijev čiji je prečnik d zamijenjen sa 4 hidraulička radijusa strujanja R g (d=4R g)

R g \u003d w / c.

gdje je w površina "živog" dijela toka.
c- njegov "navlaženi" perimetar (perimetar "živog" dijela duž kontakta tekućina-čvrsto)

Gubitak glave u lokalnim otporima mogu se prepoznati po oblicima. Weisbach

h m \u003d ζ v 2 / 2g.

gdje je ζ koeficijent lokalnog otpora, koji ovisi o konfiguraciji lokalnog otpora i Reynoldsovom broju.

Sa razvijenim turbulentnim režimom, ζ = const, što nam omogućava da u proračune uvedemo koncept ekvivalentne dužine lokalnog otpora L equiv. one. takva dužina ravnog cjevovoda za koju je h t = h m. U ovom slučaju, gubici tlaka u lokalnim otporima uzimaju se u obzir činjenicom da se zbroj njihovih ekvivalentnih dužina dodaje stvarnoj dužini cjevovoda

L pr \u003d L + L ekviv.

gdje je L CR - smanjena dužina cjevovoda.

Zavisnost pada napona h 1-2 od brzine protoka naziva se karakteristike cjevovoda.

U slučajevima kada kretanje fluida u cevovodu obezbeđuje centrifugalna pumpa, tada se za određivanje brzine protoka u sistemu pumpa-cevovod gradi karakteristika cevovoda h =h(Q) uzimajući u obzir razliku u ocjenama ∆z (h 1-2 + ∆z na z 1< z 2 и h 1-2 - ∆z при z 1 >z2) naglašeno na karakteristiku pritiska pumpe H=H(Q), koji je dat u podacima o pasošu pumpe (vidi sliku). Tačka presjeka takvih krivulja označava maksimalni mogući protok u sistemu.

Opseg cijevi.

Vanjski promjer d n, mm	Unutrašnji prečnik d vn, mm	Debljina zida d. mm	Vanjski promjer d n, mm	Unutrašnji prečnik d, mm	Debljina stijenke d, mm
1. Bešavne čelične cijevi opće namjene			3. Cijevi za cijevi
			A. Glatko







2. Naftovodi i gasovodi			B. Cijevi sa iskrivljenim krajevima

Vrijednosti koeficijenata ekvivalentne hrapavosti ∆ za cijevi od različitih materijala.

Grupa	Materijali, vrsta i stanje cijevi	*∆10 -2 . mm**
1. Presovane ili izvučene cijevi	Presane ili vučene cijevi (staklene, olovne, mesingane, bakrene, cink, kalaj, aluminij, niklovane itd.)
2. Čelične cijevi	Besprekorno čelične cijevi najvišeg kvaliteta proizvodnja
	Nove i čiste čelične cijevi
	Čelične cijevi, nisu podložne koroziji
	Čelične cijevi podložne koroziji
	Čelične cijevi jako zarđale
	Očišćene čelične cijevi
3. Cijevi od livenog gvožđa	Nova crna cijevi od livenog gvožđa
	Obične cijevi za vodu od lijevanog željeza, korištene
	Stare zarđale cijevi od lijevanog željeza
	Veoma star, grub. zarđale cijevi od lijevanog željeza sa naslagama
4. Betonske, kamene i azbestno-cementne cijevi	Nove azbest-cementne cijevi
	Vrlo pažljivo izrađene cijevi od čistog cementa
	Obične čiste betonske cijevi

Ovisnost koeficijenta hidrauličkog otpora o Reynoldsovom broju i ekvivalentnoj hrapavosti cijevi.

Način rada (zona)			Koeficijent hidrauličkog otpora l
Laminar		Recr(Recr »2320)	64/Re (form. Stokes)
turbulentno:
	Zona prijelaza iz turbulentnog u laminarno kretanje		2.7/Re 0.53 (form. Frenkel)
	Zona hidraulički glatkih cijevi	Recr< Re<10 d/D	0,3164/Re 0,25 (Blazijeva forma) 1/(1,8 lg Re - 1,5) 2 (form.Konakov kod Re<3*10 6)
	Zona miješanog trenja ili hidraulički grubih cijevi		0,11 (68/Re + D/d) 0,25 (Altschull forma)
	Kvadratna zona otpora (prilično grubo trenje)		1/(1,14 + 2lg(d/D)) 2 (Nikuradze forma) 0,11 (D/d) 0,25 (Shifrinsonova forma)

∆ - apsolutna hrapavost cijevi.
d. r je prečnik. radijus cijevi. respektivno.
∆/d - relativna hrapavost cijevi.

Osnovne formule za laminarni tok u cijevima.

Oblik poprečnog presjeka	hidraulični radijus. Rg	Reynoldov broj Re	Koeficijent hidrauličkog otpora	Gubitak pritiska. h
				128νQL/πgD 4 .
			64/Re*(1 - d/D)2/(1 + (d/D)2 + (1 - (d/D)2)/ln(d/D))	128νQL/πg(D 4 - d 4 + (D 2 - d 2) 2 /ln(d/D)).
				320νQL/ga 4 √3
		4vab/((a + b)ν)	64/Re*8(a/b)/((1 + a/b) 2K)	4νQL/a 2 b 2 gK. Koeficijent K se određuje u zavisnosti od omjera a/b (vidi tabelu)

Koeficijenti nekih lokalnih otpora z.

Vrsta lokalnog otpora	Šema	Koeficijent lokalnog otpora z
nagla ekspanzija		(1 - S 1 /S 2) 2 , S 1 = πd 2 /4, S 2 = πD 2 /4.
Izlaz iz cijevi u veliki rezervoar
Postepeno širenje (difuzor)		Ako a<8 0 . 0,15 - 0,2 ((1 - (S 1 /S 2) 2) Ako je 8 0 0. sin α (1 - S 1 / S 2) 2 Ako je a>30 0 (1 - S 1 / S 2) 2
Ulaz u cijev:	sa oštrim ivicama
	sa zaobljenim ivicama

Kodeks prakse za projektovanje i ugradnju polipropilenskih cjevovoda

"Slučajni kopolimer"

SP 40-101-96

2. Dizajn cjevovoda

2.1. Projektovanje cevovodnih sistema povezano je sa izborom vrste cevi, fitinga i fitinga, izvođenjem hidrauličkih proračuna, izborom metode polaganja i uslova koji obezbeđuju kompenzaciju toplotnih promena u dužini cevi bez preopterećenja materijala. i cevovodne veze. Izbor tipa cijevi vrši se uzimajući u obzir radne uvjete cjevovoda: pritisak i temperaturu, potrebni vijek trajanja i agresivnost transportirane tekućine.

2.2. Asortiman cijevi, fitinga i fitinga je dat u App. 3 .

2.3. Hidraulički proračun cjevovoda iz PPRC-a sastoji se u određivanju gubitka tlaka za savladavanje hidrauličkog otpora koji se javlja u cijevi, u čeonim spojevima i spojevima, na mjestima oštrih zavoja i promjena u prečniku cjevovoda.

2.4. Hidraulički gubici tlaka u cijevima određuju se iz nomograma na sl. 2.1. i 2.2.

Potrošnja, l / sec.

Gubitak glave pri trenju, mm/m

Rice. 2.1. Nomogram za inženjerski hidraulički proračun cijevi za hladnu vodu od PPRC cijevi (PN10)

Primjer definicije

Dato: PPRC 32PN10 cijev,

protok fluida 1 l/s

Prema nomogramu: prosječna brzina protoka tekućine 1,84 m/s, gubitak glave 140 mm/m

Potrošnja, l / sec.

Gubitak glave pri trenju, mm/m

Rice. 2.2. Nomogram za inženjerski hidraulički proračun cijevi za hladnu vodu od PPRC cijevi (PN20)

Primjer definicije

Dato: PPRC50 PN20 cijev,

protok fluida 1 l/s

Prema nomogramu: prosječna brzina protoka tekućine 1,1 m/s, gubitak glave 45 mm/m

2.5. Hidraulički gubitak glave u čeonim spojevima može se uzeti jednak 10-15% gubitka glave u cijevima, određenog nomogramom. Za unutrašnje vodovodne sisteme, vrijednost gubitka tlaka zbog lokalnih otpora, u fitingima i spojevima, preporučuje se uzimati jednaku 30% gubitka tlaka u cijevima.

2.6. Cjevovodi u zgradama polažu se na ovjese, nosače i konzole otvoreno ili skriveno (unutar rudnika, građevinskih konstrukcija, brazda, u kanalima). Skriveno polaganje cjevovoda je neophodno kako bi se osigurala zaštita plastičnih cijevi od mehaničkih oštećenja.

2.7. Cjevovodi izvan zgrada (međufabrički ili vanjski) polažu se na nadvožnjacima i nosačima (u grijanim ili negrijanim kanalima i galerijama ili bez njih), u kanalima (kroz ili bez prolaza) i u tlu (bekanalno polaganje).

2.8. Zabranjeno je polaganje tehnoloških cevovoda iz RKJN u prostorijama koje su po opasnosti od požara klasifikovane u kategorije A, B, C.

2.9. Nije dozvoljeno polaganje unutarprodavnih tehnoloških cevovoda od plastičnih cevi preko administrativnih, sanitarnih i pomoćnih prostorija, prostorija za elektroinstalacije, panela sistema upravljanja i automatizacije, stepeništa, hodnika i dr. Na mjestima mogućih mehaničkih oštećenja cjevovoda treba koristiti samo skriveno polaganje u brazde, kanale i mine.

2.10. Toplotna izolacija vodovodnih cjevovoda vrši se u skladu sa zahtjevima SNiP 2.04.14-88 (odjeljak 3).

2.11. Promjena dužine cjevovoda od PPRC-a sa temperaturnom razlikom određuje se formulom

L = 0,15 x L x t (2,1)

gdje je L temperatura promjene dužine cijevi, mm;

0,15 - koeficijent linearne ekspanzije materijala cijevi, mm/m;

L - dužina cjevovoda, m;

t je izračunata temperaturna razlika (između temperature instalacije i rada), C.

2.12. Veličina temperaturnih promjena u dužini cijevi može se odrediti i iz nomograma na sl. 2.3.

Temperatura t, ° S

Promjena dužine cijevi L, mm

Primjer: T 1 = 20 ° C, t 2 = 75 ° C, L = 6,5 m.

Prema formuli 2.1

L = 0,15 x 6,5 x (75 - 20) = 55 mm

t \u003d 75 - 20 \u003d 55 ° C.

Prema nomogramu = 55 mm.

2.13. Cjevovod mora biti u mogućnosti da se slobodno produžava ili skraćuje bez preopterećenja materijala cijevi, fitinga i priključaka cjevovoda. To se postiže kompenzacijskom sposobnošću elemenata cjevovoda (samokompenzacija) i osigurava se pravilnim rasporedom nosača (pričvršćivača), prisustvom zavoja u cjevovodu na mjestima rotacije, drugim savijenim elementima i ugradnjom kompenzatori temperature. Fiksni pričvršćivači cijevi moraju voditi produžetke cijevi prema ovim elementima.

2.14. Udaljenost između nosača za horizontalno polaganje cjevovoda određuje se iz tabele. 2.1.

Tabela 2.1

Udaljenost između nosača ovisi o temperaturi vode u cjevovodu

Rated outdoor	Udaljenost, mm
prečnik cevi, mm

2.15. Prilikom projektovanja vertikalnih cjevovoda, nosači se ugrađuju najmanje svakih 1000 mm za cijevi vanjskog promjera do 32 mm i najmanje svakih 1500 mm za cijevi velikog promjera.

2.16. Kompenzacijski uređaji se izrađuju u obliku elemenata u obliku slova L (slika 2.4), u obliku slova U (slika 2.5) i u obliku petlje (kružnog) kompenzatora (slika 2.6).

Rice. 2.4. Element cjevovoda u obliku slova L

Rice. 2.5. Kompenzator u obliku slova U

Rice. 2.6. Kompenzator petlje

2.17. Proračun kompenzacijskog kapaciteta elemenata u obliku slova L (slika 2.4) i kompenzatora u obliku slova U (slika 2.5) vrši se prema nomogramu (slika 2.7) ili prema empirijskoj formuli (2.2)

gdje je L k dužina dijela elementa u obliku slova L koji percipira temperaturne promjene u dužini cjevovoda, mm;

d - vanjski prečnik cijevi, mm;

L - promjene temperature u dužini cijevi, mm.

Vrijednost L k se također može odrediti iz nomograma (slika 2.7).

(2.2)

Rice. 2.7. Nomogram za određivanje dužine dijela cijevi koji percipira termičko izduženje

Primjer: d n = 40 mm,

Prema formuli 2.2

Prema nomogramu L = 1250 mm

2.18. Preporučuje se projektovanje unutrašnjeg cevovodnog sistema sledećim redosledom:

Na dijagramu cjevovoda preliminarno su označene lokacije fiksnih nosača, uzimajući u obzir kompenzaciju temperaturnih promjena u dužini cijevi elementima cjevovoda (zavoji, itd.);

Provjerite proračun kompenzacijske sposobnosti elemenata cjevovoda između fiksnih nosača;

Označite lokaciju kliznih nosača, ukazujući na udaljenosti između njih.

2.19. Fiksni nosači moraju biti postavljeni tako da promjene temperature u dužini dionice cjevovoda između njih ne prelaze kompenzacijski kapacitet krivina i kompenzatora koji se nalaze u ovoj dionici, te se raspoređuju proporcionalno njihovom kompenzacijskom kapacitetu.

2.20. U slučajevima kada promjene temperature u dužini dijela cjevovoda premašuju kompenzacijski kapacitet njegovih elemenata, potrebno je na njega ugraditi dodatni kompenzator.

2.21. Kompenzatori se postavljaju na cjevovod, u pravilu, u sredini, između fiksnih nosača koji dijele cjevovod na dijelove, čija se temperaturna deformacija javlja neovisno jedna o drugoj. Kompenzacija linearnog izduženja PPRC cijevi također se može osigurati preliminarnim otklonom cijevi prilikom polaganja u obliku "zmije" na čvrsti nosač, čija širina omogućava promjenu oblika ugiba cjevovoda s promjenama temperature.

2.22. Pri postavljanju fiksnih nosača treba voditi računa da je kretanje cijevi u ravni okomitoj na zid ograničeno udaljenosti od površine cijevi do zida (slika 2.4). Udaljenost od fiksnih priključaka do osi T-a mora biti najmanje šest promjera cjevovoda.

2.23. Priključci za zatvaranje i vodu moraju biti pričvršćeni na građevinske konstrukcije tako da se sile koje proizlaze iz upotrebe fitinga ne prenose na PPRC cijevi.

2.24. Prilikom polaganja više cjevovoda od plastičnih cijevi u jednoj prostoriji, treba ih položiti zajedno u kompaktne snopove na zajedničke nosače ili vješalice. Cjevovodi na sjecištu temelja zgrada, stropova i pregrada moraju prolaziti kroz rukavce napravljene u pravilu od čeličnih cijevi, čiji krajevi moraju stršiti 20-50 mm iz ukrštene površine. Razmak između cjevovoda i kućišta mora biti najmanje 10-20 mm i pažljivo zapečaćen vatrootpornim materijalom koji omogućava cjevovodima da se kreću duž svoje uzdužne ose.

2.25. Prilikom paralelnog polaganja, PPRC cijevi moraju biti postavljene ispod cijevi za grijanje i toplu vodu sa razmakom od najmanje 100 mm između njih.

2.26. Projektiranje sredstava za zaštitu plastičnih cjevovoda od statičkog elektriciteta predviđeno je u sljedećim slučajevima:

Negativan uticaj statičkog elektriciteta na tehnološki proces i kvalitet transportovanih materija;

Opasni efekti statičkog elektriciteta na servisno osoblje.

2.27. Da bi se osigurao vijek trajanja toplovodnih cjevovoda iz PPRC cijevi najmanje 25 godina, potrebno je održavati preporučene režime rada (pritisak, temperatura vode) navedene u dodatku. 2.

2.28. Uzimajući u obzir dielektrična svojstva PPRC cijevi, metalne kade i sudopere moraju biti uzemljene u skladu sa relevantnim zahtjevima važećih propisa.

Proračun gubitaka pritiska vode u cjevovodu se izvodi vrlo jednostavno, dalje ćemo detaljno razmotriti opcije izračuna.

Za hidraulički proračun cjevovoda možete koristiti kalkulator hidrauličkog proračuna cjevovoda.

Jeste li imali sreće da izbušite bunar tik uz kuću? Nevjerovatno! Sada možete sebi i svojoj kući ili vikendici osigurati čistu vodu, koja neće ovisiti o centralnom vodovodu. A to znači da nema sezonskog gašenja vode i rada sa kantama i umivaonicima. Sve što treba da uradite je da instalirate pumpu i gotovi ste! U ovom članku ćemo vam pomoći izračunati gubitak pritiska vode u cjevovodu, a već sa ovim podacima možete bezbedno kupiti pumpu i konačno uživati u vodi iz bunara.

Iz školskih časova fizike jasno je da voda koja teče kroz cijevi u svakom slučaju doživljava otpor. Vrijednost ovog otpora ovisi o brzini protoka, prečniku cijevi i glatkoći njene unutrašnje površine. Otpor je manji, što je niža brzina protoka i veći je prečnik i glatkoća cevi. Glatkost cijevi zavisi od materijala od kojeg je napravljena. Cijevi od polimera su glađe od čeličnih cijevi, a također ne hrđaju i, što je najvažnije, jeftinije su od drugih materijala, a nisu inferiorne u kvaliteti. Voda će doživjeti otpor, čak i ako se kreće duž potpuno horizontalne cijevi. Međutim, što je sama cijev duža, to će gubitak tlaka biti manji. Pa, počnimo s proračunom.

Gubitak glave u ravnim dijelovima cijevi.

Da bi izračunao gubitak pritiska vode u ravnim dijelovima cijevi, koristi gotovu tablicu, prikazanu u nastavku. Vrijednosti u ovoj tabeli odnose se na cijevi od polipropilena, polietilena i drugih riječi koje počinju sa "poli" (polimeri). Ako ćete instalirati čelične cijevi, tada morate pomnožiti vrijednosti date u tabeli s faktorom 1,5.

Podaci su dati za 100 metara cjevovoda, gubici su iskazani u metrima vodenog stupca.

Potrošnja			Unutrašnji prečnik cevi, mm

Kako koristiti tabelu: Na primjer, u horizontalnoj vodovodnoj cijevi s promjerom cijevi od 50 mm i protokom od 7 m 3 / h, gubitak će biti 2,1 metar vodenog stupca za polimernu cijev i 3,15 (2,1 * 1,5) za čeličnu cijev. Kao što vidite, sve je prilično jednostavno i jasno.

Gubitak glave zbog lokalnih otpora.

Nažalost, cijevi su apsolutno ravne samo u bajci. U stvarnom životu uvijek postoje razne krivine, klapne i ventili koji se ne mogu zanemariti prilikom izračunavanja gubitka tlaka vode u cjevovodu. Tabela prikazuje vrijednosti gubitka glave za najčešće lokalne otpore: koljeno od 90 stupnjeva, zaobljeno koleno i ventil.

Gubici su dati u centimetrima vodenog stupca po jedinici lokalnog otpora.

Brzina protoka, m/s	Lakt 90 stepeni	Zaobljeno koleno	Ventil

Za određivanje v - protok potrebno je Q - potrošnja vode (u m 3 / s) podijeljena sa S - površina poprečnog presjeka (u m 2).

One. s promjerom cijevi od 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1,000,000 = 0,0019625 protoka vode) i protokom vode 7 m 2 h (Q = 7 / 3600 = 0,00194 m 3 / s) brzina protoka
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 m/s

Kao što se vidi iz gornjih podataka, gubitak pritiska na lokalnim otporima prilično beznačajno. Glavni gubici se i dalje javljaju u horizontalnim dijelovima cijevi, stoga, kako biste ih smanjili, pažljivo razmotrite izbor materijala cijevi i njihov promjer. Podsjetimo, kako bi se gubici sveli na najmanju moguću mjeru, potrebno je odabrati cijevi od polimera s maksimalnim promjerom i glatkoćom unutrašnje površine same cijevi.

Termičko izduženje

Prilikom projektiranja i izvođenja instalacijskih radova potrebno je voditi računa o toplinskom izduženju cjevovoda. Nearmirane polipropilenske cijevi imaju značajno toplinsko širenje. Za polipropilenske cijevi ojačane aluminijem ili staklenim vlaknima, koeficijent linearne ekspanzije je pet puta manji u odnosu na nearmirane cijevi. Ovo uvijek treba imati na umu kada započinjete instalaciju određenog sistema.

Uporedna tabela linearnog širenja cijevi od različitih materijala

Materijal cijevi	Koeficijent linearne ekspanzije, mm/m °C
Liveno gvožde	0 ,0104
Nehrđajući čelik	0 ,011
Čelik crn i pocinčan	0 ,0115
Bakar	0 ,017
Brass	0,017
Aluminijum	0 ,023
metal-plastika	0 ,026
polivinil hlorid ( PVC)	0 ,08
polibutilen (PB)	0,13
Polipropilen (PP - R 80 PN 10 i PN 20)	0 ,15
Polipropilen (PP - R 80 PN 25 aluminijum)	0 ,03
Polipropilen (PP - R 80 PN 20 stakloplastike)	0 ,035
Umreženi polietilen(PEX)	0,024

Pitanje toplinskog širenja se u velikoj mjeri rješava pravilnom upotrebom nosača i izborom konfiguracije cjevovoda. Jedno od općih pravila ugradnje je želja da se stvori što je moguće fleksibilniji elastični sistem sa minimumom krutih kratkih čvorova koji imaju malu sposobnost deformacije. Zanemarivanje smjernica za kompenzaciju linearnih proširenja cjevovoda uzrokuje velika uzdužna naprezanja u zidovima cijevi i na taj način značajno smanjuje vijek trajanja sistema. Nepravilno odabrane udaljenosti između pričvrsnih elemenata cjevovoda također negativno utječu na vijek trajanja. Samovoljno povećanje udaljenosti između nosača može dovesti do povećanja ugiba cijevi i priklještenja na nosačima, što eliminira ravnost i mogućnost slobodnog produženja ili skraćivanja cjevovoda tokom rada, a također stvara dodatne sile na dizajn nosača.

Toplotno širenje/skupljanje cjevovodaΔ l , mm, bez obzira na njegov prečnik, određuje se formulom

∆l = ∆/∆t,

gdje je α koeficijent linearnog izduženja,

Δt je razlika između temperatura tokom rada i tokom instalacije.

Ako je temperatura cjevovoda tokom rada viša od temperature instalacije, tada se dužina cjevovoda povećava i obrnuto.

Da bi se isključila pojava grešaka u proračunima, preporučljivo je izduženje označiti znakom plus (+Δl), a skraćivanje znakom minus (-Δl).

Uzdužna sila koja se javlja u kruto fiksiranom dijelu cjevovoda ne ovisi o njegovoj dužini, stoga je potrebno uzeti u obzir učinak toplinskih naprezanja u bilo kojem fiksnom dijelu cjevovoda.

Cjevovod se mora slobodno produžavati ili skraćivati bez preopterećenja materijala cijevi, fitinga, cevovodnog šava, kao i pokretnih (kliznih) i fiksnih (mrtvih) nosača. To je osigurano kompenzatorskom sposobnošću elemenata cjevovoda (samokompenzacija) i kompenzatora, kao i pravilnim postavljanjem pokretnih i fiksnih nosača.

Fiksni nosači trebaju usmjeriti linearno toplinsko širenje cjevovoda prema kompenzacijskim elementima. Razmaci između nosača izračunavaju se na osnovu regulatornih dokumenata (SP 40-101-96, SP 40-102-2001 i Egoplast tehničkog kataloga "Cjevovodni sistem za vodosnabdijevanje i grijanje", dio 1) u zavisnosti od materijala, vanjski prečnik, debljina stijenke cijevi, temperatura i masa transportovanih tvari. Istovremeno, ravnost cjevovoda treba održavati tokom cijelog procijenjenog perioda rada. Ako je izračun pogrešno napravljen ili ga uopće nije, onda vas negativan rezultat neće natjerati da čekate.

Hrapavost i prečnik

Prilikom projektovanja sistema potisnih cevovoda, njihovi hidraulički proračuni su od odlučujućeg značaja. Oni služe kao osnova za proračun promjera cijevi i odabir pumpne opreme koja osigurava potreban način rada ovih sistema tokom cijelog životnog ciklusa. Kvaliteta izvedenih hidrauličkih proračuna određuje efikasnost kako samog cjevovoda, tako i čitavog kompleksa konstrukcija povezanih s njim. Polimerne cijevi imaju vrlo glatku unutrašnju površinu i male hidrauličke gubitke, što omogućava korištenje cijevi manjeg promjera od čeličnih cijevi. Instalacija postaje kompaktnija i ekonomičnija. Iz donje tablice može se vidjeti da je ekvivalentni koeficijent hrapavosti polipropilenske cijevi dva reda veličine niži u odnosu na čeličnu cijev. Stoga, kada kupac ima pitanje: "Zašto je odabran manji promjer prilikom zamjene čelične cijevi polipropilenskom?", možete donijeti ovu tablicu, čak i ako nemate pri ruci hidraulički proračun sistema.

Ekvivalentni koeficijent hrapavosti cjevovoda u zavisnosti od materijala cijevi

Cjevovodi	Ekvivalentni koeficijent hrapavosti K, mm
Nove čelične cijevi
Bakarne cijevi	0,0015
Polipropilenske cijevi	0,003-005

Izolacija

Kako bi se spriječila pojava prevelikih naprezanja i oštećenja polipropilenskih cijevi na građevinskim konstrukcijama, one moraju biti ugrađene u izolaciju. Kako bi se izbjegla pojava kondenzata na cijevima u sustavima hladne vode, ugradnja cjevovoda se također mora izvoditi izolovano. Izolacija cevovoda sistema za snabdevanje toplom vodom smanjuje gubitke toplote u okolinu.

Zavarivanje i pričvršćivači

U polipropilenskim cjevovodima, zavareni spoj praktički ne smanjuje pouzdanost sistema, broj spojnih i montažnih elemenata, podložan svim pravilima zavarivanja, nije bitan. Prilikom zavarivanja polipropilenskih cijevi i fitinga potrebno je pridržavati se preporuka i zahtjeva navedenih u “Priručniku za montažu polipropilenskih tlačnih cijevnih sistema”.

Koeficijenti otpora polipropilenskih fitinga su niži od onih od livenog gvožđa. Zaporni ventili su vrlo pouzdani, nema napora pri zatezanju navoja. Prilikom postavljanja cijevi na zidove i stropove, ne preporučuje se korištenje fiksnih nosača. Fiksni nosači, u pravilu, pričvršćuju teške sklopove cijevi ili teške elemente cjevovoda koji nemaju svoje pričvršćivače (na primjer, filtere ili slavine).

Prilikom montažnih radova nije dozvoljeno koristiti cijev (plinski) ključ za zatezanje kombiniranih polipropilenskih spojnica. Korištenje ovog ključa uništit će armaturu. Usklađenost sa svim ovim regulatornim pravilima osigurat će pouzdan i nesmetan rad cjevovodnog sistema tokom čitavog procijenjenog perioda njegovog rada.

Sa analizom proizvodnih tehnologija i analizom trenutnog stanja i prognoze tržišta možete se upoznati u izvještaju marketinškog istraživanja Akademije industrijske tržišne konjunkture: "Tržište polipropilenskih cijevi u Rusiji".

Yu D. Oleinikov, Ph.D., Egoplast Company, Rukovodilac odeljenja za grejanje