Что такое характеристика трубопровода

где Н_С = Z_K – Z_H – геометрическая высота, м.

Раскрывая значение h_w по формулам (8), (14), (15) и заменяя значение средней

скорости по формуле

где ω – площадь живого сечения трубопровода, получим

где коэффициент сопротивления трубопровода (коэффициент характеристики).

Типичные характеристики трубопровода представлены на рис.2.

Характеристика трубопровода, построенная с учетом геометрической высоты Н_Г, иногда называется кривой потребных напоров (кривая 1 на рис.2).

Вид характеристики трубопровода (системы) зависит от режима движения, соответствующего расходу жидкости. При малых расходах, которым при заданной вязкости и размерах трубопровода будут соответствовать малые значения числа Рейнольдса, движение может оказаться ламинарным во всем трубопроводе, в том числе и в местных сопротивлениях, и характеристика трубопровода для этих режимов будет изображаться прямой линией. С увеличением числа Рейнольдса, когда наступает режим движения в гидравлически шероховатых трубах (зона квадратичного сопротивления), потери расходов пропорциональны квадрату расхода.

Таким образом, характеристика трубопровода на своем протяжении может меняться, переходя от прямой линии к квадратичной параболе. Если течение относится к зоне квадратичного сопротивления, то значение коэффициента сопротивления трубопровода S в формуле (24) есть величина постоянная.

Характеристика трубопровода строится следующим образом. Задаваясь значениями Q₁, Q₂, Q₃….. и так далее, для данного оптимального значения диаметра трубопровода определяются скорости движения жидкости. По справочным данным или по формулам [1,2] определяются значения коэффициентов гидравлического трения λ и местного сопротивления ζ_м в соответствии с режимом движения (числом Рейнольдса Re). Далее по формуле (24) для каждого значения Q вычисляется значение Н_С и строится характеристика трубопровода.

При расчете длинных трубопроводов, если режим движения соответствует зоне квадратичного сопротивления, потери напора могут быть вычислены по формуле Шези (7).

Источник

Трубопроводы: Основные виды и категории

В зависимости от транспортируемой среды применяются термины: водопровод, газопровод, паропровод, нефтепровод, воздухопровод, маслопровод, кислотопровод,
кислородопровод, бензопровод, молокопровод и т.д.

Основными общими параметрами трубопровода и арматуры являются:

— Условный диаметр прохода DN (D_y), мм,
— Условное давление РN (р_у), МПа
— Рабочая температура t_p, °С среды.

Различают рабочее давление р_р, МПа и пробное давление р_пр, МПа.

Городские (поселковые) коммунально-сетевые трубопроводы используются для удовлетворения нужд городского населения и небольших промышленных предприятий. Газопроводы городского газового хозяйства в зависимости от назначения подразделяют на транзитные, распределительные и ответвления. Транспортировка газа по городскому газопроводу действующими нормами допускается при рр 0,3 МПа.

Технологическими называют трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируются сырье, полуфабрикаты и готовые продукты, пар, вода, топливо, реагенты и другие материалы, обеспечивающие выполнение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, отработанные реагенты и газы, различные промежуточные продукты, полученные или использованные в технологическом процессе, отходы производства. В зависимости от размещения на промышленном объекте технологические трубопроводы подразделяют на внутрицеховые, соединяющие агрегаты и машины технологических установок цеха, и межцеховые, соединяющие технологические установки разных цехов. Внутрицеховые трубопроводы называются обвязочными, если они устанавливаются непосредственно в пределах отдельных аппаратов, насосов, компрессоров и др. и соединяют их.

Технологические трубопроводы делятся на пять категорий в зависимости от характера транспортируемой среды, рабочего давления и рабочей температуры. Категория трубопровода устанавливается проектом.

Технологические трубопроводы считаются холодными, если они работают при среде, имеющей рабочую температуру t_p 50 °С.

В зависимости от условного давления среды трубопроводы подразделяются на вакуумные, работающие при абсолютном давлении среды ниже 0,1 МПа (абс), низкого давления, работающие при давлении среды от 0,1 до 1,6 МПа или от 0 до 1,5 МПа (изб.), среднего давления, работающие при давлении среды от 1,5 до 10 МПа (изб.).

Безнапорными называются трубопроводы, работающие без избыточного давления («самотеком»).

В зависимости от максимального рабочего давления газа газопроводы и газоустановки бывают: низкого давления (при р_р

Источник

Гидравлические характеристики трубопроводов

Гидравлической характеристикой трубопровода называется зависимость напора, который необходимо создать в трубопроводе для пропуска по нему определенного расхода, т.е. Н=f(Q).

Рассмотрим некоторые особенности этой характеристики.

1. Представим себе горизонтальный трубопровод длиной l и диаметром d, питаемый, например, от насоса с постоянным расходом Q (рис.6.2).

Составив уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2, получим, что напор в сечении 1-1 тратится на преодоление линейных потерь h_л.п, т.е. Н = h_л.п.. тогда формулу (6.2) представим в виде

. (6.3)

Обозначим . Для конкретного трубопровода это будет постоянная величина, тогда выражение (6.3) примет вид

. (6.4)

Такая явно квадратичная зависимость свойственна только турбулентному режиму движения (рис.6.3).

Из рис. 6.3 видно, что, например, для пропуска расхода Q_i в трубопроводе необходимо создать напор Н_i.

2.Допустим, что насос подает жидкость в трубопровод с преодолением статического напора Н_ст (рис.6.4).

Сначала характеристика совпадает с линией ОН (ординатой). Дальнейшее увеличение напора расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений h_п, которые увеличиваются с увеличением расхода Q. Таким образом, аналитическое выражение такой характеристики будет иметь вид

. (6.5)

3. мы имеем, например, семейство характеристик 1,2,3 (рис.6.5). Простой анализ позволяет сделать вывод, что они принадлежат трубопроводам различного диаметра, т.е. d₁>d₂>d₃. Таким образом, например, трубопровод 1 может пропустить больший расход при меньшем напоре, чем трубопроводы 2 и 3.

4. Гидравлическую характеристику трубопровода определенного диаметра можно изменить, например, с помощью задвижки. В выражении Н=ВQ 2 изменяется коэффициент В. Задвижкой в этом случае вводится дополнительное сопротивление, эквивалентное определенной длине трубопровода (рис.6.6).

5. Примем, что насос подает жидкость в трубопровод с верхнего бака в нижний (рис.6.7), т.е. имеет место «отрицательного» статического напора. В этом случае напор Н` без насоса обеспечит расход в трубопроводе Q`. Для увеличения расхода подключается насос.

6. гидравлическая сеть состоит из нескольких трубопроводов различного диаметра и длины, соединенных последовательно (рис.6.8).

Очевидно, что ; ;

. (6.6)

Суммарную характеристику можно получить по выражению (6.6) или построением характеристик отдельных ее участков 1,2 и 3 с последующим графическим их сложением (рис.6.9).

7. гидравлическая сеть состоит из нескольких трубопроводов различного диаметра и длины, соединенных параллельно (рис. 6.10).

Очевидно, что . В точках А и В напор одинаков для трубопровода с расходом Q₁ и Q₂. следовательно, падение напора в каждой ветке одинаково, т.е. Н=Н₁=Н₂ или

. (6.7)

Суммарную характеристику получают построением характеристик отдельных ее участков с последующим графическим их сложением (рис.6.11).

Источник

Виды трубопроводов.

В настоящее время существуют следующие классификации и виды трубопроводов.

Виды трубопроводов по способу прокладки:

Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода.

Классификация трубопроводов по роду транспортируемых веществ.

• Аммиакопровод. Назначение – транспортировка аммиака.

• Водопровод. Обеспечивает питьевой и технической водой жилые дома, промышленные и транспортные структуры. В зависимости от способа потребления, водопроводы бывают хозяйственно-питьевыми, противопожарными, производственными и поливными.

• Водовыпуск. Предназначен для искусственной откачки воды из коллекторов, камер и труб. Является неизменной составляющей любых подземных конструкций.

• Воздухопровод. Создается на территории промпредприятий для обеспечения производства сжатым воздухом;

• Газопровод. Предназначен для транспортировки природного и других видов газов;

• Нефтепровод. Назначение – перекачка сырой нефти;

• Нефтепродуктопровод. Применяется на территории одного предприятия для перекачки нефтепродуктов;

• Мазутопровод. Осуществляет транспортировку тяжелых нефтепродуктов, в т.ч. мазута.

• Паропровод. Необходим для перекачки горячего пара под давлением. Применяется для обогрева помещений и работы механизированных установок;

• Конденсатопровод. Предназначен для сбора конденсата.

• Продуктопровод. Транспортирует искусственно синтезированные продукты, в т.ч. продукты синтеза нефти;

• Массопровод. Осуществляет транспортировку различных сыпучих материалов;

• Этиленопровод. Перекачивает этилен в условиях одного предприятия;

• Трубопроводы воды и пара. Предназначены для перекачки теплоносителей (горячей воды или пара) для обогрева жилых помещений, промышленных зданий и административных структур.

Классификация трубопроводов по масштабу.

Существуют следующие виды трубопроводов по их величине:

Магистральные трубопроводы транспортируют различные вещества на дальние расстояния. Как правило, их используют для перекачки нефти, газа и тому подобных веществ. Магистральные трубопроводы включают в себя насосные (компрессорные) и газораспределительные станции, линейную часть и установки по подготовке транспортируемых веществ. Режим работы таких насосов – непрерывный (сбои в работе магистралей носят случайный характер или вызваны неполадками в системе).

Технологические трубопроводы используют на промышленных предприятиях. Здесь происходит перекачка любых необходимых для работы веществ: сырья, горячей воды, пара, топлива, газа и т.д. Также посредством технологических трубопроводов осуществляется транспортировка переработанных веществ и отходов.

Коммунально-сетевые трубопроводы применяют для транспортировки тепла (горячей воды и пара) и бытовых отходов. Монтаж таких трубопроводов достаточно сложен, требуется множество переходов, изгибов, транзитных и распределительных соединений. К счастью, существует множество износостойких и непромерзающих материалов, что существенно облегчает ремонтирование подобных устройств. В зависимости от назначения, коммунально-сетевые трубопроводы подразделяют на транзитные, распределительные и ответвления.

Судовые трубопроводы служат для перекачки жидкостей на судовом транспорте. Они имеют различные рабочие параметры, условия эксплуатирования, протяженность и назначение.

Машинные трубопроводы являются самыми мелкими относительно остальных видов. Встречаются в любом транспортном средстве с двигателем и служат для передачи топлива, машинного масла и охлажденного воздуха.

По способу движения жидкостей.

По типу движения вещества трубопроводы бывают следующих видов:

Напорные трубопроводы имеют внутреннее абсолютное давление для транспортируемого вещества свыше 0,1 МПа.

У безнапорных трубопроводов жидкости перемещаются без избыточного давления. Движение среды в такой конструкции происходит благодаря естественному геодезическому уклону.

Классификация трубопроводов по величине потери напора.

По величине потери напора на местное сопротивление трубопроводы бывают длинными и короткими.

В длинных трубопроводах местная потеря имеет меньше 10% от потери напора по длине. Их расчет ведут без учета потери на местное сопротивление. К ним относят нефтепроводы и магистральные водоводы.

К коротким трубопроводам относят такие трубопроводы, у которых потеря напора на местное сопротивление равна или превышает 10% от потери напора по длине. При расчетах конструкции обязательно учитывают потерю напора на местное сопротивление. К ним относятся, например, машинные трубопроводы.

Классификация трубопроводов по схеме изготовления.

По схеме изготовления трубопроводы подразделяют на простые и сложные.

Простые трубопроводы не имеют ответвлений. У них последовательное соединение труб с одним или несколькими сечениями.

Сложные трубопроводы представляют собой системы труб с одним или несколькими ответвлениями, параллельными ветками и т.д. Такие установки могут включать как последовательные, так и параллельные соединения и ветки.

Классификация трубопроводов по температуре.

По температуре транспортируемой жидкости трубопроводы делят на

Классификация трубопроводов по степени агрессивности перекачиваемой жидкости.

По степени агрессивности перекачиваемой жидкости различают трубопроводы для неагрессивной, мало агрессивной и средне агрессивной среды.

Виды труб по материалу изготовления.

В зависимости от применения и назначения, трубы изготавливают из металла и пластмассы. Металлические трубы, в свою очередь, подразделяют на стальные и чугунные, пластмассовые – на винипластовые (ВП), поливинилхлоридные (ПВХ), полиэтиленовые (ПЭ), фаолитовые и стеклопластиковые.

Также встречаются трубопроводы из асбоцемента, керамики, стекла и железобетона.

Источник

Характеристика трубопровода

Потери давления в неком участке трубопровода зависят от расхода, характеристик трубопровода и перемещаемой среды.

Зависимость потерь давления от расхода называется гидравлической характеристикой трубопровода. Обращаем внимание, что расход и потери давления – это режимные параметры работы трубопровода, а зависимость – это их взаимосвязь. Любая зависимость двух параметров на графике отображается линией.

При турбулентном режиме движения среды в трубопроводе зависимость давления от расхода в координатах Р–Q выражается параболой, которая является графическим отображением характеристики трубопровода, или короче графической характеристикой. Линия есть бесконечное множество точек, каждая из которых в данном случае характеризует некий режим работы трубопровода, характеризуемый сочетанием двух параметров: расхода и давления. Таким образом, графическая характеристика трубопровода отражает бесконечное множество возможных рабочих режимов трубопровода при неких постоянных значениях констант (плотности и вязкости перемещаемой среды, длины, диаметра и шероховатости трубы).

Обращаем внимание, что по оси ординат на графике откладываются потери давления, которые являются разницей давлений в начале и в конце участка. Знак «Δ», как оговаривалось выше, не пишется просто для краткости изложения.

При отсутствии расхода нет и потерь давления в трубопроводе, то есть парабола проходит через начало координат. При увеличении расхода потери давления тоже возрастают.

Положительным значениям расхода соответствует некоторое вполне определенное направление движения среды по трубопроводу, которое условно принято за положительное (от начала к концу трубы). Отрицательные значения расхода означают изменение направления движения на противоположное. Так принято понимать знак «минус» во всех дисциплинах, где производится расчет некого потокораспределения. В электротехнике это ток, в теплотехнике – потоки теплоты. Тепло и ток те же самые, просто изменяется направление их передачи.
Учитывая, что слово «потери» само означает уменьшение давления при движении по участку, положительным значениям расхода соответствуют положительные значения потерь давления, поэтому график располагается в первом квадранте. http://www.grandmetall.ru/truba-stalnaya/b-sh-g-d.html

При этом характеристика трубопровода имеет существенное отличие от математической параболы: ее левая ветвь развернута вниз. Так происходит потому, что при изменении направления расхода через трубопровод (изменении знака), меняется знак давления на концах трубопровода (поток всегда движется от большего давления к меньшему). Отрицательным значениям расхода всегда соответствуют отрицательные значения потерь давления, а положительным – положительные.

Таким образом, линия графической характеристики трубопровода всегда имеет общий положительный наклон и идет из левого нижнего угла системы координат в правый верхний угол.

Источник