С уменьшением диаметра трубопровода наблюдается рост эксплуатационных

О.Д.Самарин,канд. техн. наук, доцент (МГСУ)

Как известно, основная идея технико-экономической оптимизации какого-либо инженерного решения и, в частности, энергосберегающих мероприятий при использовании метода совокупных дисконтированных затрат (СДЗ) [1] заключается в нахождении значения некоторого параметра, характеризующего степень реализации данного мероприятия, при котором величина СДЗ принимает минимальное значение для заданного расчетного срока Т.

В качестве параметра может быть, например, сопротивление теплопередаче ограждения, диаметр трубопровода или воздуховода, скорость теплоносителя, габариты вентиляционной установки, температурная эффективность теплоутилизатора и т.д.

Оптимизация возможна, если при одном и том же изменении параметра капитальные затраты К увеличиваются, а эксплуатационные Э – уменьшаются или наоборот, т.е. меняются в разных направлениях.

Например, при повышении теплозащиты ограждающих конструкций, с одной стороны, снижаются расходы Э на тепловую энергию за счет уменьшения трансмиссионных теплопотерь, а с другой – возрастают затраты К на теплоизоляционный материал.

Аналогично при уменьшении диаметров трубопроводов или воздуховодов сокращается их стоимость К из-за уменьшения массы металла, но увеличиваются затраты на электроэнергию Э для привода насосов или вентиляторов вследствие возрастания потерь давления при движении теплоносителя.

Таким образом, технико-экономическая оптимизация представляет собой обобщение примеров, когда сравниваются только два варианта, для которых выполняется соотношение К1 > К2, но Э1 < Э2, потому что теперь речь идет о бесконечном множестве непрерывно переходящих друг в друга сочетаний параметров, среди который и нужно выбрать наилучший в смысле минимальной величины СДЗ.

• Рассмотрим задачу технико-экономической оптимизации диаметров теплопроводов систем водяного отопления. В работе [2] для удельных потерь давления на трение в стальных обыкновенных водогазопроводных трубах было получено выражение:
• , Па/м, (1)
• Здесь w – скорость воды в трубопроводе, м/с; dвн – внутренний диаметр трубы, мм, принимаемый по сортаменту [3].
• Удельная мощность, необходимая для перемещения теплоносителя через 1 пог.м трубопровода, определяется по следующей формуле [4]:
• , кВт/м. (2)

Здесь G – расход воды в трубопроводе, кг/ч; ρw – ее плотность, которую для систем отопления можно принимать равной около 970 кг/м3, k – коэффициент учета потерь на местных сопротивлениях, который при их доле в общей сумме, равной 0.35, составит 1/(1 – 0.35) = 1.54; ηнас – коэффициент полезного действия циркуляционного насоса. Для насосов с «мокрым ротором» его среднее значение близко к 0.2 – 0.25.

Если теперь выразить скорость воды через ее расход и диаметр трубопровода и подставить в соотношение для Nуд, получаем формулу для эксплуатационных затрат на электроэнергию для привода насоса, отнесенных к 1 пог.м:

, руб/год, (3)

где В = 7.4·zот·10-5 – коэффициент, получающийся из постоянных величин, входящих в выражения для Ээл, R и Nуд; Сэл – тариф на электроэнергию, руб/(кВт·ч).

Считаем, что система отопления функционирует круглосуточно в течение отопительного периода, поэтому при расчете Ээл принимаем рабочее время оборудования в размере 24 часов в сутки и годовую продолжительность работы, равную zот – длительности отопительного сезона в районе строительства по данным [5].

Капитальные затраты на трубопроводы и арматуру будут пропорциональны массе расходуемого металла, а значит, тоже будут зависеть от диаметра трубопровода.

В данном случае эта зависимость опять-таки будет нелинейной, поскольку с ростом dвн несколько увеличивается и толщина стенки трубы. Аппроксимация данных [3] дает для массы 1 пог.

м обыкновенных водогазопроводных труб соотношение , кг/м, откуда получаем:

, руб, (4)

где Стр – стоимость труб в расчете на 1 т массы металла с учетом повышающего коэффициента на монтаж и наладку, равного примерно 1.5 – 1.6.

В работе [6] предлагается следующая формула для СДЗ:

; (5)

где p – норма дисконта, %. Она учитывает упущенную выгоду от того, что средства в размере К вложены в энергосбережение вместо размещения под проценты в банке.

В расчетах ее можно принимать на уровне не ниже ставки рефинансирования Центрального Банка России. По состоянию на середину 2010 года она равна 8.25% годовых.

Величина р связана с текущей величиной этой ставки, а также с коммерческими рисками капиталовложений. В [1] предлагается использовать на ближайшую перспективу значение р = 10%.

Подставляем соотношения для Ктр и Ээл (3 – 4) вместо К и Э в (5), вычисляем производную d(СДЗ)/d(dвн) и приравниваем ее нулю, откуда после некоторых преобразований для оптимального значения dвн находим:

, мм. (6)

Принимая для условий Москвы zот = 214 сут [5], Стр = 30000·1.5 = 45000 руб/т по среднерыночным ценам 2010 года, ηнас = 0.22, Сэл = 3.

01 руб/(кВт·ч) по данным ОАО «Мосэнергосбыт» для нежилых потребителей на 2010 год и р = 10% годовых, для Т = 5 лет (предельный срок для малозатратных и быстроокупаемых мероприятий) находим: , что, например, для G = 100 кг/ч дает значение 9.07 мм (примерно Dу10 или даже Dу8). Для сравнения отметим, что расход 100 кг/ч при перепаде температуры в системе отопления в 95 – 65 = 30оС соответствует тепловой нагрузке Q = 1.163·100·30 = 3490 Вт.

Анализ формулы (6) показывает, что стоимость энергетических ресурсов и суровость климатических условий оказывают повышающее воздействие на оптимальный диаметр, а стоимость материала – понижающее. Для данной задачи к увеличению dвн.опт приводит еще и снижение КПД насоса, потому что это вызывает рост фактического потребления электроэнергии, а это равносильно увеличению тарифа Сэл.

Выражая оптимальную скорость воды через ее расход и оптимальный диаметр трубопровода, получаем следующую зависимость:

, м/с, (7)

или для г. Москвы при Т = 5 лет , что в условиях рассматриваемого примера дает значение около 0.43 м/с. В других районах строительства разница с полученным результатом будет не слишком значительна, поскольку продолжительность отопительного периода входит в (7) в малой степени, равной только 0.32. Таким образом, при увеличении тепловой нагрузки участка и соответствующем возрастании расхода воды ее оптимальная скорость тоже должна повышаться, и при G = 1000 кг/ч (Q = 35 кВт) будет составлять уже 0.52 м/с.

Заметим, что в квадратичном режиме сопротивления, когда удельные потери давления на трение связаны с w2, а не w1.9, как в нашем случае, оптимальная скорость уже не будет зависеть от G, а величина dвн.опт будет строго пропорциональна .

Формула, представленная в [2], а именно , получена именно из таких соображений при wопт около 0.6 м/с.

Как видно из проведенных расчетов, данная скорость оказывается несколько завышенной, а диаметр – заниженным, во всяком случае, при малых тепловых нагрузках.

На рис.1 представлена зависимость wопт от G при Т = 5 лет. Видно, что при росте расхода величина wопт действительно приближается к 0.6 м/с, так что ее можно рассматривать как некоторую предельную при максимальном G.

Следовательно, в среднем можно принимать wопт порядка 0.5 – 0.55 м/с, и вычислять оптимальный диаметр по формуле .

Таким образом, мы получили методику технико-экономической оптимизации скорости движения воды в трубопроводах систем отопления, учитывающую текущие значения цен и тарифов на материалы и энергоносители, а также уровень инфляции и рисков капиталовложений. Методика достаточно проста и пригодна для использования в инженерной практике и учебном процессе.

Библиографический список:

1. А.Н.Дмитриев, Ю.А.Табунщиков, И.Н.Ковалев, Н.В.Шилкин. Руководство по оценке экономической эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2005, 120 с.

2. Л.М.Махов, О.Д.Самарин. О расчете потерь давления в элементах систем водяного отопления.(Сб.докл.конф. МГСУ 21–23 ноября 2007,с.122–125).

3. ГОСТ 3262-75 (1994). Трубы стальные водогазопроводные. Технические условия. – М.: Изд-во стандартов, 1994.

4. А.Н.Сканави, Л.М.Махов. Отопление. – М.: АСВ, 2002, 576 с.

5. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология». – М., ГУП ЦПП, 2004.

6. В.Г.Гагарин. Критерий окупаемости затрат на повышение теплозащиты ограждающих конструкций зданий в различных странах. (Сб. докл. конф. НИИСФ, 2001, с. 43 – 63).

Как влияет уменьшение диаметра трубы

Подбор насоса и гидравлическое сопротивление системы

Автор проекта

Хогарт

В повседневной жизни и монтажники, и проектировщики часто сталкиваются с вопросом подбора насоса, а точнее, подбора насоса исходя из гидравлического сопротивления системы. Многие монтажники решают этот вопрос достаточно просто – отдают предпочтение насосам с большим напором. Мол, даже если и будет запас, то ничего страшного, запас карман не тянет.

Хочется лишний раз напомнить всем о другой стороне этой медали, а точнее, о том, насколько сильно изменение диаметра труб влияет на гидравлическое сопротивление системы. Это может пригодиться в том случае, когда вам необходимо «нарастить» систему без замены насоса или если по той или иной причине нет возможности замены на насос с большим напором.

На самом деле все далеко не так сложно как кажется. Для начала возьмем в руки «Теоретические основы гидравлики». Нужно немного вспомнить теоретическую базу. Представим себе замкнутую систему, в которой установлен насос с постоянной производительностью.

Если внимательно посмотреть на картинку, вы обратите внимание на то, что, проходя через трубы с различным рабочим сечением, скорость потока будет меняться, но количество перекачиваемой жидкости остается постоянным (А – поперечное сечение трубы; V1,V2,V3 – скорость потока в различных участках трубопровода).

Как это может вам пригодиться? Все просто – если вы установите мощный насос в своей системе отопления, но диаметры труб при этом останутся заниженными, вы рискуете столкнуться с так называемым гидравлическим шумом, который возникает, когда скорость теплоносителя в трубах превышает 1 м/c.

И это еще самые безобидные последствия заужения диаметра труб.

К тому же избыточная мощность насоса всегда выражается в рублях. Все логично – более мощное оборудование и стоить будет дороже. Немного практики:

Представим себе систему: Hv1= 3м (гидравлическое сопротивление системы трубопровода) d1= 16 мм (рабочий диаметр труб) Итого: у нас есть система, собранная на 16-ой трубе. При этом гидравлическое сопротивление системы составляет 3 м. Как изменится гидравлическое сопротивление той же самой системы при использовании трубы с рабочим диаметром 20 мм

d2=20 мм Hv2=?

В «теоретических основах гидравлики» есть старая, незаслуженно забытая формула:

• Нv – гидравлическое сопротивление Q – расход
• d – рабочий диаметр трубопровода
• Итого получаем: Hv2=(16/20)5 *3 = 1,53м

Получается, что при изменении рабочего диаметра трубы с 16 на 20 произошло уменьшение гидравлического сопротивления трубопровода в 2 РАЗА. А это может серьезно снизить стоимость приобретаемого насоса. Справедливости ради отметим, что всегда нужно сопоставлять увеличение стоимости трубы (с увеличением ее диаметра) и экономию на насосе.

Справедливо и то, что увеличение диаметра трубопровода – не панацея от всех проблем. Однако такой простой и незамысловатый инструмент может здорово помочь, если на объекте нужно выйти из положения малой кровью.

  Монтаж труб водопровода рехау

Источник

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

Одной из важнейших задач проектировщика является правильный расчет требуемого диаметра трубопроводов при работе с системами водоснабжения и отопления.

Это также может касаться вентиляции, канализации, систем фильтрации и прочих коммуникаций.

Залог доставки нужного количества тепла и объема воды – это гарантия комфорта, безопасной эксплуатации и выхода на проектные технические характеристики систем.

Каким должен быть диаметр труб в системах водяного отопления?

Чтобы вычислить ДУ трубопровода, необходимо знать гидравлическое сопротивление и расход теплоносителя:

• S – это расчет площади сечения трубы (внутренний размер);
• π – константа (3,14);
• Q – формула расчета расхода воды в м3/с;
• V – формула скорости течения теплоносителя, м/с.

Данные формулы применимы для жидкостей, но для расчета требуемого сечения трубы отопления удобнее брать формулу:

• D — формула определения диаметра трубы отопления, миллиметры;
• ∆t° — разница между температурой подачи и обратки, °С;
• Q — требуемое количество тепла, которое нужно передать, кВт
• V — скорость движения теплоносителя, м/с.

Для отопления частных домов и небольших коттеджей уместно использовать в расчетах требуемую скорость движения теплоносителя 0,2-1,5 м/с.

Оптимальная скорость, обеспечивающая высокое КПД и комфортную эксплуатацию – 0,3–0,7 м/с.

Движение ниже указанных величин приводит к образованию и накоплению воздушных пробок, если превысить параметры – возникает кавитационный шум, увеличивается расход электроэнергии для работы насоса.

В гидравлических расчетах заужение диаметра в два раза соответствует эквивалентной длине 0,5 для DN25 мм, 0,7 для DN40, 1,0 для DN50. Для сравнения, эквивалентная длина для угла 90° в том же диаметре составляет 0,3 для DN25 мм, 0,5 для DN40, 0,6 для DN50. Таким образом, заужение диаметра значительно больше влияет на потерю напора, чем изгиб 90° того же диаметра.

Источник

Elektromehanik: Добрый день

Оказалось, что сами водомеры имеют внутренний условный проход 15 или 20 мм, то есть 1/2 или 3/4 в более привычных единицах. Более того, снабжающие организации отказываются принимать 3/4, требуют полдюймовые. Это связано с низкой чувствительностью первых.

Отсюда возник вопрос, имеет ли смысл ставить после полдюймового водомера фитинги 3/4 и трубу 25? И до счётчика к участку планировал проложить трубу 25 мм. А есть ли в этом смысл? Ведь уже по по-любому будет участок водопровода с меньшим проходом.

На мастерграде один пишет, что после меньшей дырочки в одном из фитингов дальше всё уже будет зависеть от этого прохода, от его пропускной способности. Другой же пользователь утверждает, что зависит ещё и от длины зауженного участка. Второй вариант мне больше нравится, к нему склоняюсь. То есть, важно общее сопротивление, которое зависит от длины.

  Как заделать стык пластиковой трубы с металлической

А как на самом деле?

Гидравлическое сопротивление трубы складывается из нескольких факторов куда входят и длина и сечения. Чем выше сопротивление, тем меньше будет расход при том же давлении. Сечение тупо ограничивает объем проходящей жидкости. Но жидкость при движении по трубам еще и трется об стенки.

Чем выше скорость движения жидкости и чем шершавее поверхность труб, тем выше трение, а чем дольше вода трется о стенки (чем длинее труба) тем больше потери давления. Тут важно помнить о несжимаемости жидкости.

За узким проходом из-за падения давления жидкость течет существенно медленнее, а значить потери на трение резко падают. Вот почему сокращение сечения трубы в вашем случае будет определяющим. Можно конечно поставить за 1/2 трубой 3/4 но ощутимого выигрыша в итоге не получите.

Если вход будет 1/2 дюйма, то и дальше надо разводить такими же трубами. Если нужен расход больше — ставьте 2 входных трубы и 2 счетчика соответственно.

Источник

Как влияет диаметр трубы на теплоснабжение?

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Уменьшение диаметра трубопровода вызывает значительное сопротивление движению паров Рё соответствующую потерю вакуума РІ перегонном РєСѓР±Рµ, Р° следовательно, Рё повышение температуры кипения жидкости.  [1]

Уменьшение диаметра трубопровода, отводящего газ, приводит к увеличению эффективности улавливания и возрастанию перепада давления.

Увеличение высоты циклона повышает эффективность улавливания, однако надежных данных в этой области пока не имеется.

Нет также надежных сведений относительно влияния соотношения размеров РІС…РѕРґРЅРѕРіРѕ отверстия РЅР° эффективность улавливания, хотя выведенное Розиным, Раммле-СЂРѕРј Рё Р�нтельманном уравнение дает возможность заключить, что РїСЂРё заданной скорости газа РЅР° РІС…РѕРґРµ РІ циклон ширина РІС…РѕРґР° должна быть минимальной. Р’Рѕ избежание чрезмерного перепада давления, обусловленного попаданием струи газа РІ РєРѕСЂРїСѓСЃ циклона, необходимо, чтобы РІС…РѕРґ был плавным. Рекомендации РїРѕ выбору оптимального угла РєРѕРЅСѓСЃР° противоречивы, однако большинство высокоэффективных циклонов имеет длину РєРѕРЅСѓСЃР° РІ пределах 1 6 — 3 0 диаметра циклона.  [3]

Уменьшение диаметра трубопровода Рё СЂРѕСЃС‚ числа станций: способствует увеличению амортизационных отчислений РїРѕ РЅР°-земно-площадочным объектам, РЅРѕ сокращению указанных отчислений РїРѕ линейной части.  [4]

Уменьшение диаметра трубопровода вызывает значительное сопротивление движению паров Рё соответствующую потерю вакуума РІ перегонном РєСѓР±Рµ, Р° следовательно, Рё повышение температуры кипения жидкости.  [5]

С уменьшением диаметра трубопровода и защемления его в грунте величина NKp уменьшается.

Например, устойчивость подземного трубопровода диаметром 325 РјРј Рё толщиной стенки 9РјРј, сооруженного РїСЂРё температуре — 30 РЎ, РїРѕ которому перекачивается РїСЂРѕРґСѓРєС‚ СЃ температурой 50 РЎ, РЅРµ обеспечивается, Р° для открытых участков без грунтовой засыпки температура продукта 20 РЎ представляет опасность для продольной устойчивости трубопровода. РќР° участках трубопровода СЃ начальными искривлениями продольные критические усилия NKp значительно меньше, чем РЅР° прямолинейных участках.  [6]

РџСЂРё уменьшении диаметра трубопровода оптимальное удаление анодного заземления также уменьшается.  [7]

Следовательно, уменьшение диаметра трубопровода будет вызывать, СЃ РѕРґРЅРѕР№ стороны, уменьшение капитальных затрат РЅР° строительство линейной части магистрали, Р° СЃ РґСЂСѓРіРѕР№, увеличение расходов РЅР° сооружение насосных или компрессорных станций.  [8]

Противоположное явление наблюдается РїСЂРё уменьшении диаметра трубопровода. Капитальные затраты РЅР° сооружение уменьшаются, Р° эксплуатационные расходы увеличиваются.  [10]

Увеличение расхода газа, Р° также уменьшение диаметра трубопровода РїСЂРё прочих равных условиях РїСЂРёРІРѕРґСЏС‚ Рє уменьшению эффективности сепарации, поскольку уменьшается средний радиус капель РІ трубопроводе Рё уменьшается время пребывания смеси РІ сепараторе.  [11]

Р’ результате этого может возникнуть необходимость уменьшения диаметра трубопровода.  [12]

Первый вид годовых расходов уменьшается с уменьшением диаметров трубопроводов.

Однако СЃ уменьшением диаметров возрастают скорости движения РІРѕРґС‹, Р° вместе СЃ тем примерно пропорционально квадрату скорости возрастают Рё сопротивления, возникающие РІ трубопроводах. Это вызывает необходимость увеличения давления насоса Рё влечет Р·Р° СЃРѕР±РѕР№ возрастание стоимости электроэнергии — второго РІРёРґР° годовых эксплуатационных: расходов. РЎ РґСЂСѓРіРѕР№ стороны, увеличение диаметров РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє уменьшению РіРѕРґРѕРІРѕР№ стоимости электроэнергии РїСЂРё одновременном возрастании первоначальной стоимости системы, Р° следовательно, Рё расходов РїРѕ ремонту, обслуживанию Рё амортизации системы.  [13]

Р’ тех случаях, РєРѕРіРґР° допустимо некоторое уменьшение диаметра трубопровода РІ месте измерения, инерционность расходомера можно снизить Р·Р° счет уменьшения массы приемного преобразователя. Например, РїСЂРё уменьшении диаметра трубы РІ РґРІР° раза РїСЂРё сохранении первоначального напряжения РІ материале площадь сечения трубы уменьшится РІ четыре раза. Р’ соответствии СЃ формулами (11.16) уменьшится РІРѕ столько же раз Рё постоянная времени приемного преобразователя.  [14]

Следует иметь РІ РІРёРґСѓ, что СЃ уменьшением диаметров трубопровода РїСЂРё РѕРґРЅРѕРј Рё том же расходе увеличиваются скорость Рё потери напора, Р° СЃ увеличением скорости Рё потерь напора возрастают эксплуатационные расходы. РЎ увеличением же диаметра трубопровода скорость Рё потери напора уменьшаются.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

ПОИСК

Для перекачивания жидкости с заданным расходом можно выбрать трубопровод с относительно небольшим диаметром. Стоимость такого трубопровода (его укладка) невелика, но при малом диаметре скорость движения жидкости будет больше, а следовательно, и большие потери напора, что приведет к увеличению средств при эксплуатации системы.

Увеличение диаметра трубопровода повышает его стоимость, но снижает скорость и потери напора, что ведет к уменьшению эксплуатационных затрат. Поэтому при выборе диаметра трубопровода руководствуются экономической целесообразностью, которая в конкретных условиях определяется минимальной приведенной стоимостью.

В связи с этим существуют понятия экономичной скорости и экономичного диаметра. Многолетней практикой установлены значения экономичных скоростей для различных систем (водопроводные сети, всасывающие и напорные трубопроводы насосных станций и т. д.) и диаметров труб для труб малых диаметров — 0,6—0,9 м/с для труб больших диаметров — 1,0—2,2 м/с.
 [c.

47] При гидравлическом расчете водопроводных сетей диаметры трубопроводов подбирают по экономическому фактору Э, учитывающему строительные и эксплуатационные факторы  [c.47]

Меньшие диаметры требуют значительно меньших капитальных затрат на сооружение трубопровода.

Стоимость труб, объем земляных работ и работ по укладке труб тем меньше, чем меньше диаметр. Однако уменьшение диаметра трубопровода приводит к увеличению потерь напора, а следовательно, и к увеличению мощности насосов и двигателей, их стоимости и эксплуатационных расходов.

Экономически наиболее выгодный диаметр должен соответствовать наименьшей полной стоимости трубопровода, зависящей от капитальных затрат на сооружение и прокладку самого трубопровода, расходов на сооружение насосных станций и эксплуатационных расходов.
 [c.226]

Для более точного определения экономически наивыгоднейшего диаметра существует ряд методов, изучаемых в специальных курсах по проектированию и сооружению трубопроводов. В основе этих методов лежит следующий прием.

Составляют выражение для полной стоимости трубопровода, включая как капитальные затраты на его сооружение и прокладку, так и эксплуатационные расходы, выраженные в функции от диаметра трубопровода. Затем находят минимум этой функции, т. е.

берут первую производную от стоимости по диаметру и приравнивают нулю из получаемого таким образом уравнения определяют диаметр трубопровода, соответствующий минимуму его полной стоимости.
 [c.227]

В ответственных случаях (например, при расчете магистральных трубопроводов) для. обоснованного выбора диаметра трубопровода производят экономические сопоставления нескольких вариантов.
 [c.203]

Наивыгоднейшим диаметром трубопровода будет тот, при котором полная сумма затрат на устройство трубопровода и на покрытие потерь при его эксплуатации, отнесенная к единице подачи, будет наименьшей. Это определяется с помощью технико-экономических расчетов.
 [c.100]

Задача по определению экономически наивыгоднейшего диаметра трубопровода для конкретных условий решается следующим об-
 [c.94]

Определение экономически наиболее выгодного диаметра трубопровода см.
 [c.499]

Внешний диаметр трубопроводов обычно бывает больше, чем di,Kf При этом при заданной величине теплопотерь и при определенном значении л нужно найти необходимую толщину изоляции.

С этой целью последнее уравнение приходится решать относительно либо подбором, либо графически.

В специальной литературе вопрос о выборе изоляции освещается не только с теплотехнической, но и с экономической точки зрения.
 [c.35]

Задача выбора на технико-экономической основе рационального числа точек контроля для выявления повреждений сводится, таким образом, к задаче отыскания минимального контролируемого (порогового) диаметра трубопровода, при котором все участки равного ему диаметра в больших системах контролировались бы с целью выявления повреждений.
 [c.163]

При расчете трубопроводов большой длины и большого сечения (водопроводов, нефтепроводов) с насосной подачей жидкости определять их диаметры приходится с учетом требований экономики. Чем больше диаметр трубопровода, тем больше его стоимость (больше капиталовложения), но тем меньше потери напора и, следовательно, меньше затраты мощности на перекачку жидкости (меньше эксплуатационные расходы). Таким образом, оптимальный диаметр, при котором суммарные затраты на сооружение трубопровода и на его эксплуатацию будут наименьшими, следует определять, пользуясь одновременно методами гидравлических и экономических расчетов.
 [c.124]

На тепловых схемах котельных показывается основное и вспомогательное оборудование, объединяемое линиями трубопроводов для транспорта теплоносителей в виде пара и воды.

На принципиальной тепловой схеме указывается лишь главное оборудование — котлы, подогреватели, деаэраторы, насосы и основные трубопроводы—без арматуры, всевозможных вспомогательных устройств и второстепенных трубопроводов, не уточняются количество и расположение оборудования.

После разработки принципиальной тепловой схемы котельной и ее расчетов выбирается необходимое оборудование котельной.

Целью расчета тепловой схемы является определение общих тепловых нагрузок — внешних и расходов теплоты на собственные нужды котельной и распределение нагрузок между паровой и водогрейной частями нагрузок определение всех тепловых и массовых потоков, необходимых для выбора вспомогательного оборудования и диаметров трубопроводов и арматуры определение данных для дальнейших технико-экономических расчетов.
 [c.301]

В тех случаях, когда потеря давления не обусловлена и нельзя точно определить ни среднего значения этой потери, ни соответствующей скорости потока, диаметр трубопровода можно определить путем технико-экономического расчета, который дает либо так называемый экономичный диаметр трубопровода, либо экономичную скорость потока. Экономичные значения этих параметров определяются по номинальной сумме годовых расходов—амортизационных отчислений, затрат на обслуживание и уход за трубопроводом, стоимости энергии, затрачиваемой на преодоление сопротивлений при протекании по трубопроводу и на покрытие теплопотерь.
 [c.628]

Искомое значение диаметра может быть определено также графическим способом. При этом по одной координатной оси (рис.

71), например оси абсцисс, откладывают значения диаметров трубопровода (1, а по оси ординат — соответствующие им затраты 5 —капитальные (кривая 1) и эксплуатационные (кривая 2).

Суммированием ординат этих кривых находят полную стоимость трубопровода (кривая 5), имеющую минимум в некоторой точке а, которая определяет экономически наивыгоднейший диаметр (1з.
 [c.136]

Задача 3. Определение диаметра трубопровода при известном перепаде напоров для магистральных трубопроводов базируется на технико-экономических расчетах. В остальных случаях диаметр труб, как и в предыдущей задаче, может быть определен по формуле Лейбензона.

После получения результата он сравнивается с данными государственного стандарта на трубы. Если там нет такого диаметра труб, берется ближайший больший диаметр. При необходимости учета местных потерь напора задача может быть решена графоаналитическим способом.
 [c.

140]

Расчет нагнетательной линии, т. е. определение экономически наивыгоднейшего диаметра трубопровода, выполним из условия наименьших годовых затрат на трубопровод и энергию, расходуемую на преодоление потерь напора в трубопроводе (аналогично расчету, приведенному в задаче 4-35).
 [c.198]

Из сказанного следует, что для прокачивания жидкости по более дешевому трубопроводу (меньшего диаметра) потребуются более дорогие насосы, развивающие более высокое давление и потребляющие больше энергии.

Таким образом, видно, что экономия на стоимости трубопровода одновременно приводит к удорожанию стоимости насосной установки и повышению эксплуатационных расходов.

Поэтому задача о выборе диаметра трубопровода требует для своего решения не только технических, но и экономических расчетов.
 [c.287]

Задаваясь несколькими значениями скорости о, определяют по формуле (27-43) расчетное значение соответствующих диаметров трубопровода.

Изучая и сравнивая все экономические показатели полученных вариантов трубопроводов разных диаметров, принимают тот из них, при котором получаются минимальные затраты средств на строительство трубопровода и насосных станций, а также минимальный расход энергии на перекачивание жидкости.
 [c.287]

Задаваясь несколькими значениями скорости у, определяют по формуле (3-44) расчетное значение соответствующих диаметров трубопровода. Изучая и сравнивая все экономические показатели полученных вариантов трубопроводов разных диаметров, принимают тот из них, который является оптимальным.
 [c.46]

Приняв в полученных формулах число участков водоводов, равным единице, получим известные формулы (13.31) и (13.

14) для расчета экономически наивыгоднейших потери напора и диаметра трубопровода независимо работающей линии при условии незаданного начального напора.

Для случая заданного начального напора наивыгоднейшим окажется тот диаметр, при котором будет израсходован весь располагаемый напор, т. е.
 [c.373]

Из этого равенства следует, что с уменьшением диаметра увеличиваются гидравлические потери, вследствие чего возрастает расход энергии на перекачку воды или снижается давление пара, что уменьшает его ценность как рабочего тела. С другой стороны, чем меньше диаметр трубопровода, тем меньше его масса и стоимость. Оптимальный диаметр определяется технико-экономическим расчетом.
 [c.58]

Мощность Л 1, затрачиваемая на преодоление геометрической высоты, является постоянной и неотъемлемой затратой на подачу оды в напорный бак мощность N2, затрачиваемая на преодоление сопротивлений, является переменной и зависит от диаметра трубопровода при прокладке напорных трубопроводов больших диаметров требуется меньшая расчетная мощность, и наоборот. В соответствии с этим и должны производиться технико-экономические расчеты, о которых говорилось ранее.
 [c.180]

Второй способ. Если вода подается к потребителю насосом (рис. 1Х.4), то даже при заданном расходе остаются неизвестными две величины напор насоса и диаметр водовода. В этом случае гидравлических условий для расчета недостаточно, поэтому приходится устанавливать необходимые условия другими приемами, например технико-экономическим сравнением вариантов.

Так, при малой величине напора, затрачиваемого на преодоление сопротивлений в трубопроводе, получается большой его диаметр и стоимость трубопровода оказывается высокой, но зато стоимость подачи воды невелика, так как на преодоление сопротивлений расходуется сравнительно мало электроэнергии.

При большом напоре диаметр трубопровода уменьшается, его стоимость снижается, а стоимость подачи воды увеличивается. В таких случаях отыскивают экономически наивыгоднейшие варианты сооружения водовода, когда эксплуатационная стоимость подачи воды, включающая амортизационные и другие отчисления от строительной стоимости водовода, оказывается минимальной.

Такие технико-экономические решения разбираются, как правило, в курсах Водоснабжения .
 [c.168]

Экономически наиболее выгодный диаметр трубопровода для конкретных условий определяется из условий соответствия наименьшей полной стоимости трубопровода. Для решения этой задачи существует ряд методов, которые позволяют найти диаметр трубопровода, соответствующий минимуму его полной стоимости.

Обычно расчет производят, задаваясь оптимальной скоростью Жидкости в трубопроводе или допустимым гидравлическим уклоном (удельными потерями напора), которые установлены на основании обобщения технико-экономических расчетов аналогичных трубопроводов.

Зная расход жидкости и оптимальную скорость потока, определяют наивыгоднейший диаметр по формуле
 [c.58]

Приближенно считают, что экономически наивыгоднейший диаметр трубопровода соответствует скорости истечения жидкости примерно 1 м/с.
 [c.58]

Гидравлический расчет начинают обычно с определения оптимального диаметра трубопровода, обеспечивающего заданный объем перекачки.

Общие указания о решении этой задачи на основе технико-экономических соображений рассмотрены в 66. Полученное значение диаметра округляют до блинсай-шего стандартного значения.

При этом устанавливают также материал трубы и толщину ее стенки.
 [c.227]

Из формулы (1) следует, что чем больше скорость, тем меньшим для заданного расхода может быть диаметр трубопровода. Однако транспортировка Жидкостей (газов) с большой скоростью экономически не всегда выгодна, так как при этом требуется значительное повышение давления и, как следствие, повышение мощности ] 1ашин и утолщение стенок трубопровода.
 [c.11]

Выбор экономичного диаметра трубопровода приобретает ск о-бое значение при гидравлическом расчете внешних водопроводнь х сетей. Экономически наивыгоднейшие диаметры водопроводных труб определяют по расчетному расходу воды с учетом экономического фактора Э по формуле
 [c.59]

Потенциал теплоносителя в обратной магистрали зависит от эффективности его использования в местных системах и принимается по технико-экономическим соображениям.

При снижении потенциала в обратной магистрали повышается разность температур в местной системе, что обусловливает соответствующее снилсе-ние расхода воды, уменьшение диаметров трубопроводов и размеров оборудования, сокращение капитальных вложе-184 ний и затрат на эксплуатацию. Таким об-
 [c.184]

Потеря давления в трубопроводе пропорциональна, помимо коэффициентов трения, сопротивления и других характеристик трубопровода, квадрату скорости движения среды.

Поэтому, если при принятой ранее скорости с потеря давления окажется недопустимой по условиям работы оборудования (котел—турбина) или вызовет повышенный расход энергии на транспорт (насосами питательной воды, конденсата и т. п.), то диаметр трубопровода должен быть соответственно увеличен.

При детальных расчетах внутренний диаметр определяется технико-экономическим расчетом стоимости трубопроводов и расхода энерпии на транспорт среды, -изменяю-
 [c.106]

Для ориентировочного определения экономически наивыгоднейшего диаметра трубопровода можно пользо1ваться формулой В. Г. Лобачева
 [c.174]

Расчет и подбор трубопроводов. Оптимальный диаметр трубопровода

Трубопроводы для транспортировки различных жидкостей являются неотъемлемой частью агрегатов и установок, в которых осуществляются рабочие процессы, относящиеся к различным областям применения.

При выборе труб и конфигурации трубопровода большое значение имеет стоимость как самих труб, так и трубопроводной арматуры. Конечная стоимость перекачки среды по трубопроводу во многом определяется размерами труб (диаметр и длина).

Расчет этих величин осуществляется с помощью специально разработанных формул, специфичных для определенных видов эксплуатации.

Труба – это полый цилиндр из металла, дерева или другого материала, применяемый для транспортировки жидких, газообразных и сыпучих сред. В качестве перемещаемой среды может выступать вода, природный газ, пар, нефтепродукты и т.д. Трубы используются повсеместно, начиная с различных отраслей промышленности и заканчивая бытовым применением.

Для изготовления труб могут использоваться самые разные материалы, такие как сталь, чугун, медь, цемент, пластик, такой как АБС-пластик, поливинилхлорид, хлорированный поливинилхлорид, полибутелен, полиэтилен и пр.

Основными размерными показателями трубы являются ее диаметр (наружный, внутренний и т.д.) и толщина стенки, которые измеряются в миллиметрах или дюймах.

Также используется такая величина как условный диаметр или условный проход – номинальная величина внутреннего диаметра трубы, также измеряемая в миллиметрах (обозначается Ду) или дюймах (обозначается DN).

Величины условных диаметров стандартизированы и являются основным критерием при подборе труб и соединительной арматуры.

Соответствие значений условного прохода в мм и дюймах:

Трубе с круглым поперечным сечением отдают предпочтение перед другими геометрическими сечениями по ряду причин:

• Круг обладает минимальным соотношением периметра к площади, а применимо к трубе это означает, что при равной пропускной способности расход материала у труб круглой формы будет минимальным в сравнении с трубами другой формы. Отсюда же следует и минимально возможные затраты на изоляцию и защитное покрытие;
• Круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды с гидродинамической точки зрения. Также за счет минимально возможной внутренней площади трубы на единицу ее длины достигается минимизация трения между перемещаемой средой и трубой.
• Круглая форма наиболее устойчива к воздействию внутренних и внешних давлений;
• Процесс изготовления труб круглой формы достаточно прост и легкоосуществим.

Трубы могут сильно отличаться по диаметру и конфигурации в зависимости от назначения и области применения. Так магистральные трубопроводы для перемещения воды или нефтепродуктов способны достигать почти полуметра в диаметре при достаточно простой конфигурации, а нагревательные змеевики, также представляющие собой трубу, при малом диаметре имеют сложную форму с множеством поворотов.

Невозможно представить какую-либо отрасль промышленности без сети трубопроводов. Расчет любой такой сети включает подбор материала труб, составление спецификации, где перечислены данные о толщине, размере труб, маршруте и т.д.

Сырье, промежуточный продукт и/или готовый продукт проходят производственные стадии, перемещаясь между различными аппаратами и установками, которые соединяются при помощи трубопроводов и фитингов.

Правильный расчет, подбор и монтаж системы трубопроводов необходим для надежного осуществления всего процесса, обеспечения безопасной перекачки сред, а также для герметизации системы и недопущения утечек перекачиваемого вещества в атмосферу.

Не существует единой формулы и правил, которые могли бы быть использованы для подбора трубопровода для любого возможного применения и рабочей среды.

В каждой отдельной области применения трубопроводов присутствует ряд факторов, требующих учета и способных оказать значительное влияние на предъявляемые к трубопроводу требования.

Так, например, при работе со шламом, трубопровод большого размера не только увеличит стоимость установки, но также создаст рабочие трудности.

Обычно трубы подбирают после оптимизации расходов на материал и эксплуатационных расходов. Чем больше диаметр трубопровода, то есть выше изначальное инвестирование, тем ниже будет перепад давления и соответственно меньше эксплуатационные расходы.

И наоборот, малые размеры трубопровода позволят уменьшить первичные затраты на сами трубы и трубную арматуру, но возрастание скорости повлечет за собой увеличение потерь, что приведет к необходимости затрачивать дополнительную энергию на перекачку среды.

Нормы по скорости, фиксированные для различных областей применения, базируются на оптимальных расчетных условиях. Размер трубопроводов рассчитывают, используя эти нормы с учетом областей применения.

Проектирование трубопроводов

При проектировании трубопроводов за основу берутся следующие основные конструктивные параметры:

• требуемая производительность;
• место входа и место выхода трубопровода;
• состав среды, включая вязкость и удельный вес;
• топографические условия маршрута трубопровода;
• максимально допустимое рабочее давление;
• гидравлический расчет;
• диаметр трубопровода, толщина стенок, предел текучести материала стенок при растяжении;
• количество насосных станций, расстояние между ними и потребляемая мощность.

Надежность трубопроводов

Надежность в конструировании трубопроводов обеспечивается соблюдением надлежащих норм проектирования.

Также обучение персонала является ключевым фактором обеспечения длительного срока службы трубопровода и его герметичности и надежности.

Постоянный или периодический контроль работы трубопровода может быть осуществлен системами контроля, учёта, управления, регулирования и автоматизации, персональными приборами контроля на производстве, предохранительными устройствами.

Дополнительное покрытие трубопровода

Коррозионно-стойкое покрытие наносят на наружную часть большинства труб для предотвращения разрушающего действия коррозии со стороны внешней среды.

В случае перекачивая коррозионных сред, защитное покрытие может быть нанесено и на внутреннюю поверхность труб.

Перед вводом в эксплуатацию все новые трубы, предназначенные для транспортировки опасных жидкостей, проходят проверку на дефекты и протечки.

Основные положения для расчета потока в трубопроводе

Характер течения среды в трубопроводе и при обтекании препятствий способен сильно отличаться от жидкости к жидкости. Одним из важных показателей является вязкость среды, характеризуемая таким параметром как коэффициент вязкости.

Ирландский инженер-физик Осборн Рейнольдс провел серию опытов в 1880г, по результатам которых ему удалось вывести безразмерную величину, характеризующую характер потока вязкой жидкости, названную критерием Рейнольдса и обозначаемую Re.

• Re = (v·L·ρ)/μ
• где: ρ — плотность жидкости; v — скорость потока; L — характерная длина элемента потока;
• μ – динамический коэффициент вязкости.

То есть критерий Рейнольдса характеризует отношение сил инерции к силам вязкого трения в потоке жидкости. Изменение значения этого критерия отображает изменение соотношения этих типов сил, что, в свою очередь, влияет на характер потока жидкости. В связи с этим принято выделять три режима потока в зависимости от значения критерия Рейнольдса. При Re