По стальному трубопроводу с внутренним диаметром
Нормальная работа всех инженерных систем здания прежде всего зависит от точности проектирования. Диаметр трубы влияет на ее пропускную способность – объем, который может пропустить сечение в единицу времени. Эту величину не принято вычислять и указывать в литрах для каждого вида продукции, так как при расчетах необходимо учитывать множество факторов.
Если диаметр трубопровода слишком мал, увеличивается внутреннее давление. Это создает аварийную ситуацию: возможны разрывы, протечки, появление засоров может полностью перекрыть поток.
Выбор труб большого сечения решает все эти проблемы, но напор может оказаться недостаточным. Такая система не в состоянии обеспечивать подачу воды или газа в нормальном объеме.
Методы определения пропускной способности
При расчетах инженеры руководствуются строительными нормами СНиП 2.04.01- и СП 402.1325800.2018. Разработку проектов производят с учетом точек разбора и нормативного потребления ресурсов. Как рассчитать пропускную способность трубы самостоятельно? Используют несколько вариантов, но все они дают приблизительный результат:
- С помощью таблиц;
- Опираясь на гидравлические формулы;
- Через онлайн-калькуляторы;
- С помощью программных продуктов.
На пропускную способность участка трубы оказывают влияние следующие факторы:
- Условный проход (Ду или DN);
- Материал изготовления;
- Количество колен, переходников, фитингов;
- Число точек разбора.
- Длина отрезка;
- Мощность насосного оборудования или уклон;
- Характеристики транспортируемой среды.
Условный проход – это средний внутренний диаметр. Понятие было введено для удобства подбора при стыковке элементов разных типоразмеров. Стальные изделия к концу эксплуатационного срока могут пропускать меньший объем воды из-за формирования отложений и ржавчины. От гладкости поверхности зависит сопротивление потоку, дополнительно оно создается в местах размещения арматуры. По правилам гидравлики пропускную способность рассчитывают в самом узком месте.
Расчет пропускной способности газовой трубы
Природный газ – особо опасная среда, поэтому проектирование разводок выполняют компании с лицензией, а работоспособность оборудования проверяет инспектор. Свойство газов сжиматься – усложняет вычисления. Кроме этого возможны утечки через микроскопические трещины и зазоры.
Пропускную способность газовой трубы определяют исходя из обеспечения бесперебойных поставок в часы максимального потребления и минимальными потерями напора между участками сети.
Кроме этого, характеристики строения должны соответствовать требованиям пожарной безопасности.
Упрощенная формула для бытовых газопроводов:
- Ду или DN – условный проход;
- Р – абсолютное давление газа, равное рабочему +0,10 мПа.
Для определения диаметра магистрального или распределительного газопровода применяют более сложную формулу:
- Z – коэффициент сжимаемости;
- t o – температура среды.
Например, в летнее время температура воздуха выше. Газ, находящийся в трубопроводе увеличивается в объеме. Если пропускная способность окажется ниже, возможны утечки и даже взрывы.
Таблица расчета газовой трубы
| Pраб.(МПа) | Пропускная способность трубопровода (м?/ч), при wгаза=25м/с;z=1;Т=20°С=293°К | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DN 50 | DN 80 | DN 100 | DN 150 | DN 200 | DN 300 | DN 400 | DN 500 | |
| 0,3 | 670 | 1715 | 2680 | 6030 | 10720 | 24120 | 42880 | 67000 |
| 0,6 | 1170 | 3000 | 4690 | 10550 | 18760 | 42210 | 75040 | 117000 |
| 1,2 | 2175 | 5570 | 8710 | 19595 | 34840 | 78390 | 139360 | 217500 |
| 1,6 | 2845 | 7290 | 11390 | 25625 | 45560 | 102510 | 182240 | 284500 |
| 2,5 | 4355 | 11145 | 17420 | 39195 | 69680 | 156780 | 278720 | 435500 |
| 3,5 | 6030 | 15435 | 24120 | 54270 | 96480 | 217080 | 385920 | 603000 |
| 5,5 | 9380 | 24010 | 37520 | 84420 | 150080 | 337680 | 600320 | 938000 |
| 7,5 | 12730 | 32585 | 50920 | 114570 | 203680 | 458280 | 814720 | 1273000 |
| 10,0 | 16915 | 43305 | 67670 | 152255 | 270680 | 609030 | 108720 | 1691500 |
Расчет канализационной трубы
Системы канализации бывают напорные и безнапорные. В безнапорных вещества движутся за счет уклона элементов. В напорных сточные воды перемещаются благодаря действию насосных станций.
Стоки представляют собой разнородную массу. При малых скоростях твердые частицы выпадают на дно и образуют наносы. Для бесперебойной работы необходимо обеспечить скорость самоочищения, она определена для различных Ду.
Для вычисления размера сечения применяют формулу постоянного расхода жидкости:
- q=a*v ( q – расход, a – площадь сечения потока, v – скорость)
- v=C√R*i (С – коэффициент Шези, R – гидравлический радиус, i – уклон)
- R = a/x (a – площадь сечения потока, x – смоченный периметр)
Коэффициент Шези обозначает потери, связанные с трением с учетом длины. Гидравлический радиус тоже введен для вычисления сопротивления, ведь чем шире русло реки, тем большая энергия трения возникает при движении потока. Смоченный периметр – это часть длины окружности, которая соприкасается с жидкостью.
Применение формул чрезвычайно сложно, поэтому для определения Ду внутренних сетей зданий, ливневок, стоков применяют готовые таблицы или программное обеспечение.
Расчет расхода сточных вод
| Диаметр, мм | Наполнение | Принимаемый (оптимальный уклон) | Скорость движения сточной воды в трубе, м/с | Расход, л/сек |
| 100 | 0,6 | 0,02 | 0,94 | 4,6 |
| 125 | 0,6 | 0,016 | 0,97 | 7,5 |
| 150 | 0,6 | 0,013 | 1,00 | 11,1 |
| 200 | 0,6 | 0,01 | 1,05 | 20,7 |
| 250 | 0,6 | 0,008 | 1,09 | 33,6 |
| 300 | 0,7 | 0,0067 | 1,18 | 62,1 |
| 350 | 0,7 | 0,0057 | 1,21 | 86,7 |
| 400 | 0,7 | 0,0050 | 1,23 | 115,9 |
| 450 | 0,7 | 0,0044 | 1,26 | 149,4 |
| 500 | 0,7 | 0,0040 | 1,28 | 187,9 |
| 600 | 0,7 | 0,0033 | 1,32 | 278,6 |
| 800 | 0,7 | 0,0025 | 1,38 | 520,0 |
| 1000 | 0,7 | 0,0020 | 1,43 | 842,0 |
| 1200 | 0,7 | 0,00176 | 1,48 | 1250,0 |
Расчет водопроводной трубы
Водопроводный сортамент применяют для ХВС, ГВС и отопления. Кроме этого, в каждом строении организуют большое число точек водоразбора, например, в среднестатистической квартире их минимум три.
К системе водоснабжения подключают:
- ванные,
- душевые кабины,
- санузлы,
- кухонные мойки и различные приборы (стиральные и посудомоечные машины, автополив в частных домах).
Иногда гидравлическая схема устроена так, что при работающем душе не хватает напора на кухне.
Принято считать, что скорость потока в водопроводе примерно равна 2 м/с, а за минуту из крана вытекает примерно 6 литров. Согласно СНиП 2.0401-85 допустимое давление холодной воды 0,3 – 6 бар, а горячей 0,3- 4,5 бар (под напором 1 бар вода может подняться на высоту 10 метров). Нормативы также обозначены в Постановлении Правительства № 354.
Владельцы частных домов вынуждены рассчитывать показатели индивидуально. Здесь необходимо учитывать заводские рекомендации для реле насосных установок. Величину 4 бар можно считать оптимальной для нужд жильцов и хозяйства, а фитинги — запорная арматура — способны служить достаточное время без срывов. Но такие технические возможности есть не у каждой системы.
Важным параметром является температура среды. Под действием тепла жидкости расширяются, следовательно, возрастает давление и трение. Дополнительное сопротивление создает каждый изгиб, фитинг, внутренняя поверхность по всей длине участка.
Гидравлический расчет включает в себя следующие характеристики:
- Условный проход;
- Нормативный расход;
- Номинальное и допустимое избыточное давление;
- Материал – падение напора на каждом участке;
- Количество фасонных деталей;
- Линейное и тепловое расширение;
- Длина.
Для вычисления зависимостей между расходом и давлением потока жидкости применяются уравнения Бернули (динамическое) и сохранения расхода (кинематическое).
Пропускная способность водопроводной трубы по диаметру наиболее точно определяется по таблице Шевелевых. Производители предусматривают расчетное давление для каждого размера Ду, проводят гидравлические испытания на соответствие. Существует таблица расчетов по теплоте и теплоносителю.
Пропускная способность трубы в зависимости от теплоносителя и отдаваемой теплоты
| Диаметр трубы, мм | Пропускная способность | |||
|---|---|---|---|---|
| По теплоте | По теплоносителю | |||
| Вода | Пар | Вода | Пар | |
| Гкал/ч | т/ч | |||
| 15 | 0,011 | 0,005 | 0,182 | 0,009 |
| 25 | 0,039 | 0,018 | 0,650 | 0,033 |
| 38 | 0,11 | 0,05 | 1,82 | 0,091 |
| 50 | 0,24 | 0,11 | 4,00 | 0,20 |
| 75 | 0,72 | 0,33 | 12,0 | 0,60 |
| 100 | 1,51 | 0,69 | 25,0 | 1,25 |
| 125 | 2,70 | 1,24 | 45,0 | 2,25 |
| 150 | 4,36 | 2,00 | 72,8 | 3,64 |
| 200 | 9,23 | 4,24 | 154 | 7,70 |
| 250 | 16,6 | 7,60 | 276 | 13,8 |
| 300 | 26,6 | 12,2 | 444 | 22,2 |
| 350 | 40,3 | 18,5 | 672 | 33,6 |
| 400 | 56,5 | 26,0 | 940 | 47,0 |
| 450 | 68,3 | 36,0 | 1310 | 65,5 |
| 500 | 103 | 47,4 | 1730 | 86,5 |
| 600 | 167 | 76,5 | 2780 | 139 |
| 700 | 250 | 115 | 4160 | 208 |
| 800 | 354 | 162 | 5900 | 295 |
| 900 | 633 | 291 | 10500 | 525 |
| 1000 | 1020 | 470 | 17100 | 855 |
Пропускная способность трубы в зависимости от давления теплоносителя
| Расход | Пропускная способность | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ду трубы | 15 мм | 20 мм | 25 мм | 32 мм | 40 мм | 50 мм | 65 мм | 80 мм | 100 мм |
| Па/м — мбар/м | меньше 0,15 м/с | 0,15 м/с | 0,3 м/с | ||||||
| 90,0 — 0,900 | 173 | 403 | 745 | 1627 | 2488 | 4716 | 9612 | 14940 | 30240 |
| 92,5 — 0,925 | 176 | 407 | 756 | 1652 | 2524 | 4788 | 9756 | 15156 | 30672 |
| 95,0 — 0,950 | 176 | 414 | 767 | 1678 | 2560 | 4860 | 9900 | 15372 | 31104 |
| 97,5 — 0,975 | 180 | 421 | 778 | 1699 | 2596 | 4932 | 10044 | 15552 | 31500 |
| 100,0 — 1,000 | 184 | 425 | 788 | 1724 | 2632 | 5004 | 10152 | 15768 | 31932 |
| 120,0 — 1,200 | 202 | 472 | 871 | 1897 | 2898 | 5508 | 11196 | 17352 | 35100 |
| 140,0 — 1,400 | 220 | 511 | 943 | 2059 | 3143 | 5976 | 12132 | 18792 | 38160 |
| 160,0 — 1,600 | 234 | 547 | 1015 | 2210 | 3373 | 6408 | 12996 | 20160 | 40680 |
| 180,0 — 1,800 | 252 | 583 | 1080 | 2354 | 3589 | 6804 | 13824 | 21420 | 43200 |
| 200,0 — 2,000 | 266 | 619 | 1151 | 2486 | 3780 | 7200 | 14580 | 22644 | 45720 |
| 220,0 — 2,200 | 281 | 652 | 1202 | 2617 | 3996 | 7560 | 15336 | 23760 | 47880 |
| 240,0 — 2,400 | 288 | 680 | 1256 | 2740 | 4176 | 7920 | 16056 | 24876 | 50400 |
| 260,0 — 2,600 | 306 | 713 | 1310 | 2855 | 4356 | 8244 | 16740 | 25920 | 52200 |
| 280,0 — 2,800 | 317 | 742 | 1364 | 2970 | 4356 | 8566 | 17338 | 26928 | 54360 |
| 300,0 — 3,000 | 331 | 767 | 1415 | 3076 | 4680 | 8892 | 18000 | 27900 | 56160 |
Практически все водопроводы изготовлены из сталей (за исключением части внутренней разводки МКД). Для трубопроводов общего назначения с высокими механическими или корродирующими нагрузками используется чугун или нелегированные конструкционные стали.
Абсолютную шероховатость поверхностей обозначают знаком ∆ и вычисляют для разных сред после нескольких лет применения (отложения накипи, применение в насосно-компрессорных и системах отопления).
Так как необходим учет большого числа факторов, инженеры выполняют проектирование в специализированных программах. Применение формул требует знаний многих параметров. Это не всегда возможно для специалистов, поэтому в нормативных документах предусматриваются таблицы.
Теплообмен в жидкостях и газах
Условие: По стальному трубопроводу с внешним диаметром dн=120 мм и толщиной стенки δ=6 мм течет газ со средней температурой tг=900°С. Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α1=52 Вт/(м2•К). Снаружи трубопровод охлаждается водой со средней температурой tв=80°С. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде α2=4400 Вт/(м2•К). Определить коэффициент теплопередачи от газа к воде, погонный тепловой поток и температуры наружной и внутренней стенки трубы. Тепловой поток считать стационарным. Лучистым теплообменом пренебречь
Задача 161
Условие: Продукты горения (55% N2, 20% CO2, 23% H2O, 2% O2 – в объемных долях) с температурой tг=800°С проходят по шамотной трубе с внутренним диаметром d=140 мм. Давление газа р=0,14 МПа, коэффициент теплоотдачи конвекцией αк=25 Вт/м2•К. Чему равна линейная плотность теплового потока через стенку трубы, если температура ее внутренней поверхности tс =400°С ?
Задача 152
Условие задачи Металлическая заготовка (размеры обозначены на рисунке и приведены ниже) с температурой tн поместили на под печи (принять, что теплообмен с ним отсутствует). Температура печи tп, коэффициент теплоотдачи к металлу α. Какой будет температура в указанной точке через время τ?
Точка 5, размеры: а=240 мм, в=320 мм, с=110 мм, tн=120°С, tп=700°С , Материал: Сталь 40,
α=70 Вт/(м2•К) , τ=70 мин
Задача 147
Условие: Стальная труба длиной l=250 м и диаметром d1/d2=150/165мм покрыта слоем изоляции теплопроводностью λ=0,3 Вт/(м•ºС) и толщиной δ=9 мм, по трубе течет вода с температурой tв=130°С, коэффициент теплоотдачи α1=1,5кВт/(м2•ºС), снаружи труба омывается воздухом с температурой tвозд=-10°С, коэффициент теплоотдачи α2=14 Вт/(м2•ºС). Определить сколько тепла теряется в течение года. Теплопроводность стали λтр=45 Вт/(м•ºС). Как изменятся теплопотери. Если на внутренней поверхности трубы образовался слой ржавчины толщиной δр=0,2 мм и коэффициентом теплопроводности λр=5 Вт/(м•ºС)
Прочитать больше
Задача 120
Условие: Стальной слиток размером 100×200×300 мм, имеющий температуру tо=20оС помещен в печь с температурой tс=1500оС на время τ=1,5 часа. Определить температуру в центре слитка, если известны: коэффициент температуропроводности а=6,94 ×10-6 м2/с,
коэффициент теплоотдачи от среды к слитку α=165 Вт/м2×град, коэффициент теплопроводности слитка λ=37,2 Вт/м×град.
Задача 99
Условие: Батон охлаждается в воздухе, имеющем температуру tж=21оС. Начальная температура батона tс=240оС. Диаметр батона d=60мм. Физические параметры батона: коэффициент теплопроводности λ= 0,224 Вт/м град, коэффициент температуропроводности а=24,3 х 10-8 м2/с. Коэффициент теплоотдачи от батона к воздуху α=10 Вт/м2 град. Определить температуры поверхности батона и его середины через 1 час после начала охлаждения.
Задача 85
Условие: Бетонная колонна охлаждается в воздухе, имеющем температуру tж= -20оС. Начальная температура бетонной колонны tс=30оС. Радиус колонны r=0,4 м. Физические параметры бетона: коэффициент теплопроводности λ= 0,87 Вт/м град, плотность ρ=2100 кг/м3, теплоемкость С=0,88 кДж/кг град. Коэффициент теплоотдачи от колонны к воздуху α=8 Вт/м2 град. Определить температуры поверхности колонны и ее середины через 6 и 12 часов после начала охлаждения.
Задача 47
Условие: Плоская пластина длиной l=1м, обтекается продольным потоком воздуха. Скорость и температура набегающего потока воздуха: w0=80 м/с, t0=10°С. Перед пластиной установлена турбулизирующая решетка и на ней развивается турбулентный пограничный слой для всей длины пластины. Вычислить среднее значение коэффициента теплоотдачи.
Задача 46
Условие: Тонкая пластина длиной l=125 мм обтекается продольным потоком воды, скорость которой вне пограничного слоя равна w0=2 м/с. Температура набегающего потока воды t0=20°С. Температура поверхности пластины tс=50°С. Ширина пластины b=1 м. Вычислить тепловой поток от пластины к жидкости.
Задача 11
Условие задачи: Стальная заготовка диаметром d=80 мм и длиной l=400мм, с начальной температурой t0=17°С помещается в нагревательную печь с температурой tс =1000°С . Определить до какой температуры на поверхности tп и в центре tц , заготовка нагреется за время τ=35 секунд. Принять коэффициент теплоотдачи от газов к заготовке равным α1= 150 Вт/(м2К), плотность стали ρ=7800 кг/м3, теплоемкость- С=0,46 КДж/(кг К), коэффициент теплопроводности λ=45 Вт/(м К). Задачу решать с использованием графиков зависимости безразмерной температуры от чисел подобия для цилиндра и пластины.
Решение задач по ПАХТ
Главная специализация этого сайта решение Курсовых работ и Задач по дисциплине процессы и аппараты химической технологии.
На этой странице представлены уже готовые Лекции Шпаргалки Конспект по ПАХТ Курсовой ПАХТ Курсовой проект ПАХТ , а так же решения задач первого раздела из учебника Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.
Решение задач по ПАХТ на тему основы гидравлики предназначены для студентов:
- химико-технологических факультетов высших учебных заведений
- машиностроительных факультетов высших учебных заведений
- химических специальностей колледжей и техникумов
- машиностроительных специальностей колледжей и техникумов
Решение нужной Вам задачи можно найти тремя простыми способами:
- наберите условие задачи по ПАХТ прямо в поисковом модуле от Яндекса и нажмите кнопку «искать»
- скопируйте условие задачи в буфер обмена и вставьте в поле поискового модуля от Яндекса и нажмите кнопку «искать»
- если Вы знаете номер задачи, то нужно просто перейти по соответствующей ссылке
Преимущества покупки задач именно на этом сайте:
- решение каждой задачи по ПАХТ размещено на отдельной странице сайта, на которой Вы можете ознакомиться решением
- реализована возможность покупки он-лайн, что позволят Вам получить решение сразу в Вашу почту, что незаменимо на экзаменах и контрольных
- возможность выбора платежных агрегаторов между Robokassa и Free Kassa, у которых реализованы все возможные способы оплаты
- мгновенная оплата кошельками или картой через платежный модуль от Яндекса
Покупка на нашем сайте задачи по ПАХТ – это гарантия мгновенного получения в Вашу почту качественного решения задачи
быстрый переход к решению задачи по номеру задачи
1.1 Найти мольную массу и плотность водяного газа при t = 90 °С и рабс = 1,2 кгс/см2 (~0,12МПа). Состав водяного газа: Н2 - 50 %, СО - 40 %, N2 - 5 %, СО2 - 5 % (по объему).
1.2. Определить плотность диоксида углерода при t = 85 °С и ризб = 2 кгс/см2 (~0,2 МПа). Атмосферное давление 760 мм рт. ст.
1.3. Состав продуктов горения 1 кг коксового газа (в кг)) СО2 - 1,45; М2 =8,74; Н2О-1,92. Найти объемный состав продуктов горения.
1.4. Разрежение в осушительной башне сернокислотного завода измеряется U-образным тягомером наполненным серной кислотой плотностью 1800 кг/м3. Показание тягомера 3 см. Каково абсолютное давление в башне, выраженное в Па, если барометрическое давление составляет 750 мм рт. ст.?
1.5. Манометр на трубопроводе, заполненном жидкостью, показывает давление 0,18 кгс/см2. На какую высоту Н над точкой присоединения манометра поднимается в открытом пьезометре жидкость, находящаяся в трубопроводе, если эта жидкость: а) вода, б) четыреххлористый углерод (рис. 1.23)?
1.6. Высота уровня мазута в резервуаре 7,6 м (рис. 1.24). Относительная плотность мазута 0,96. На высоте 800 мм от дна в резервуаре имеется круглый лаз диаметром 760 мм, крышка которого прикрепляется болтами диаметром 10 мм. Принимая для болтов допустимое напряжение на разрыв 700 кгс/см2, определить необходимое число болтов. Определить также давление мазута на дно резервуара.
1.7. На малый поршень диаметром 40 мм ручного гидравли¬ческого пресса (рис. 1.25) действует сила 589 Н (60 кгс). Пренебре¬гая потерями, определить силу, действующую на прессуемое тело, если диаметр большого поршня 300 мм.
1.8. Динамический коэффициент вязкости жидкости при 50 °С равняется 30 мПа-с. Относительная плотность жидкости 0,9. Определить кинематический коэффициент вязкости. посмотреть решение этой задачи
1.9. Найти динамический коэффициент вязкости при 20 °С и атмосферном давлении азотоводородной смеси, содержащей 75% водорода и 25% азота (по объему).
1.10. Известно, что динамический коэффициент вязкости льняного масла при 30 °С равняется 0,331 П, а при 50 °С 0,176 П. Чему будет равен динамический коэффициент вязкости этого масла при 90 °С? (Воспользоваться правилом линейности, приняв за стандартную жидкость, например, 100%-ный гли¬церин).
1.11.холодильниксостоит из 19 труб диаметром 20x2 мм (рис. 1.21). В трубное пространство холодильника поступает вода по трубопроводу диаметром 57x3,5 мм. Скорость воды в трубопроводе 1,4 м/с. Вода идет снизу вверх. Определить скорость воды в трубах холодильника.
1.12. По трубамтеплообменника, состоящего из 379 труб диаметром 16X1,5 мм, проходит азот в количестве 6400 м3/ч (считая при О °С и 760 мм рт. ст.) под давлением риаб = 3 кгс/см2 (~0,3 МПа). Азот входит в теплообменник при 120 °С, выходит при 30 °С. Определить скорость азота в трубах теплообменника на входе и на выходе.
1.13.холодильниксостоит из двух концентрических стальных труб диаметром 29x2,5 мм и 54x2,5 мм. По внутренней трубе протекают 3,73 т/ч рассола плотностью 1150 кг/м3. В межтрубном пространстве проходит 160 кг/ч газа под давлением рабс = 3 кгс/см2 (~0,3 МПа) при средней температуре 0 °С. Плотность газа при 0 °С и 760 мм рт. ст. равна 1,2 кг/м3. Найти скорости газа и жидкости в холодильнике.
1.14. Определить необходимый диаметр наружной трубы в условиях предыдущей задачи, если газ пойдет под атмосферным давлением, но при той же скорости и при том же массовом расходе.
1.15. Вычислить в общей форме гидравлический радиус при заполненном сечении для кольцевого сечения, квадрата, прямоугольника и равностороннего треугольника.
1.16. Определить эквивалентный диаметр межтрубного пространства кожухотрубчатого теплообменника (рис. 1.21), состоящего из 61 трубы диаметром 38x2,5 мм. Внутренний диаметр кожуха 625 мм.
1.17. Определить режим течения воды в кольцевом пространстве теплообменника типа «труба в трубе» (рис. 1.12). Наружная труба - 96x3,5 мм, внутренняя - 57X3 мм, расход воды 3,6 м3/ч, средняя температура воды 20 °С.
1.18. Определить режим течения этилового спирта: а) в прямой трубе диаметром 40x2,5 мм; б) в змеевике, свитом из той же трубы. Диаметр витка змеевика 570 мм. Скорость спирта 0,13 м/с, средняя температура 52 °С.
1.19. Определить местную скорость по оси трубопровода диаметром 57x3,5 мм при протекании по нему уксусной кислоты в количестве 200 дм*/ч при 38 °С.
1.20. В середине трубопровода с внутренним диаметром 320 мм установлена трубка Пито-Прандтля (рис. 1.4), дифференциальный манометр которой, заполненный водой, показывает разность уровней Н = 5,8 мм. По трубопроводу проходит под атмосфер¬ным давлением сухой воздух при 21 °С. Определить массовый расход воздуха.
1.21. Из отверстия диаметром 10 мм в дне открытого бака, в котором поддерживается постоянный уровень жидкости высотой 900 мм, вытекает 750 дм3 жидкости в 1 ч. Определить коэф¬фициент расхода. Через сколько времени опорожнится бак, если прекратить подачу в него жидкости? Диаметр бака 800 мм.
1.22. В напорный бак с площадью поперечного сечения 3 м2 притекает вода. В дне бака имеется спускное отверстие. При установившемся течении расход через отверстие равен притоку и уровень воды устанавливается на высоте 1 м. Если прекратить приток воды, уровень ее будет понижаться и через 100 с бак опорожнится. Определить приток воды в бак.
1.23. По горизонтальному трубопроводу с внутренним диаметром 200 мм протекает минеральное масло относительной плотности 0,9. В трубопроводе установлена диафрагма (рис. 1.3) с острыми краями (коэффициент расхода 0,61). Диаметр отверстия диафрагмы 76 мм. Ртутный дифманометр, присоединенный к диафрагме, показывает разность уровней 102 мм. Определить скорость масла в трубопроводе и его расход.
1.24. На трубопроводе диаметром 160x5 мм установлен расходомер «труба Вентури» (рис. 1.26), внутренний диаметр узкой части которой равен 60 мм. По трубопроводу проходит этан под атмосферным давлением при 25 °С. Показание водяного дифманометра трубы Вентури Н = 32 мм. Определить массовый расход этана, проходящего по трубопроводу (в кг/ч), приняв коэффициент расхода 0,97.
1.25. Определить потерю давления на трение при протекании воды по латунной трубе диаметром 19x2 мм, длиной 10 м. Скорость воды 2 м/с. Температура 55 °С. Принять шероховатость трубы λ = 0,005 мм.
1.26. Определить потерю давления на трение в свинцовом змеевике, по которому протекает 60%-ная серная кислота со скоростью 0,7 м/с при средней температуре 55 °С. Принять максимальную шероховатость свинцовых труб по табл. XII. Внутренний диаметр трубы змеевика 50 мм, диаметр витка змеевика 800 мм, число витков 20. Длину змеевика определить приближенно по числу витков и их диаметру.
1.27. По стальному трубопроводу внутренним диаметром 200 мм, длиной 1000 м передается водород в количестве 120 кг/ч. Среднее давление в сети 1530 мм рт. ст. Температура газа 27 0С. Определить потерю давления на трение.
1.28. Найти потерю давления на трение для пара в стальном паропроводе длиной 50 м, диаметром 108X4 мм. Давление пара Рабc = 6 кгс/см2 (~0,6 МПа), скорость пара 25 м/с.
1.29. Как изменится потеря давления на трение в газопроводе, по которому проходит азот, если при постоянном массовом расходе азота: а) увеличить давление (абсолютное) подаваемого азота с 1 до 10 кгс/см2 при неизменной температуре; б) повысить температуру азота от 0 до 80 °С при неизменном давлении.
1.30. По водопроводной трубе проходит 10 м*/ч воды. Сколько воды в 1 ч пропустит труба удвоенного диаметра при той же потере напора на трение? Коэффициент трения считать постоянным. Течение турбулентное.
1.31. По прямому горизонтальному трубопроводу длиной 150м необходимо подавать 10 м*/ч жидкости. Допускаемая потеря напора 10 м. Определить требуемый диаметр трубопровода, принимая коэффициент трения λ = 0,03.
1.32. Как изменится потеря давления на трение, если при неизменном расходе, жидкости уменьшить диаметр трубопровода вдвое? Задачу решить в двух вариантах: а) считая, что оба режима (старый и новый) находятся в области ламинарного течения; б) считая, что оба режима находятся в автомодельной области.
1.33. Жидкость относительной плотности 0,9 поступает самотеком из напорного бака, в котором поддерживается атмосферное давление, вректификационную колонну(рис. 1.27). Давление в колонке 0,4 кгс/см2 (~40 кПа) по манометру (pизб). На какой высоте х должен находиться уровень жидкости в напорном баке над местом ввода в колонну, чтобы скорость жидкости в трубе была 2 м/с. Напор, теряемый на трение и местные сопротивления, 2,5 м. Применить уравнение Бернулли.
1.34. 86% раствор глицерина спускается из напорного бака 1 в аппарат 2 по трубе диаметром 29x2 мм (рис. 1 28). Разность уровней раствора 10 м. Общая длина трубопровода 110 м. Определить расход раствора, если относительная плотность его 1,23, а динамический коэффициент вязкости 97 мПа -с. Местными сопротив¬лениями пренебречь. Режим течения принять ламинарным (с последующей проверкой). Уровень раствора в баке считать постоянным.
1.35. 20 т/ч хлорбензола при 45 °С перекачиваются насосом 1 в напорный бак 2 (рис. 1.29). В реакторе над жидкостью поддерживается разрежение 200 мм рт. ст. (26,66 кПа), в напорном баке атмосферное давление. Трубопровод выполнен из стальных труб с незначительной коррозией диаметром 76 х X 4 мм, общей длиной 26,6 м. На трубопроводе установлены 2 крана, диафрагма (d0 = 48 мм) и 5 отводов под углом 90° (R0/d= 3). Хлорбензол перекачивается на высоту Н=15м. Найти мощность, потребляемую насосом, приняв общий к. п. д. насосной установки 0,7.
Диаметры стальных труб
Геометрические параметры стальных труб имеют определяющее значение при расчете функциональности всей сети. Трубопроводная система состоит из многочисленных веток, распределительных пунктов, резервуаров, дублирующих линий, насосного оборудования, регуляторов давления.
Размер стальной трубы в нормативных документах определяют следующим образом:
- Наружный диаметр;
- Внутренний диаметр;
- Толщина стенки;
- Соотношение внешней и внутренней окружностей;
- Длина.
Если подобрать размер неверно, система не сможет работать должным образом. Труба, меньшего размера, чем требуется, приведет к превышению нормативного давления. Сеть будет постоянно испытывать перегрузки, а оборудование быстро придет в аварийное состояние. Слишком большое сечение, наоборот, повлечет за собой отсутствие напора и большие расходы на регулирующие и насосные устройства.
В нормативных документах указывают следующие характеристики:
Обозначение DN, принятое в большинстве стран, в новых стандартах заменяет Ду. Понятие необходимо для округления. Например, у нескольких наименований с DHB 140 мм. истинный просвет составляет 132 и 129 мм. Из ряда значений выбирают наиболее близкое: 125. Таким образом, пишут DN125 (без указаний см. и мм.) или Ду 125 мм.
Классификация стальных труб по диаметру
У каждого трубопровода свое назначение. Малые по размеру сечения (10-108 мм.) используют для устройства коммуникаций в зданиях, средние (114-530 мм.) – для городских инженерных сетей, а большие (530-1420 мм.) – для магистральных трубопроводов.
| Категория | Размеры, мм. |
|---|---|
| Малые | 10; 10,2; 12; 13; 14; (15); 16; (17); 18; 19; 20; 21,3; 22; (23); 24; 25; 26; 27; 28; 30; 32; 33; 33,7; 35; 36; 38; 40; 42; 44,5; 45; 48; 48,3; 51; 53; 54; 57; 60; 63,5; 70; 73; 76; 88; 89; 95; 102; 108. |
| Средние | 114; 127; 133; 140; 152; 159; 168; 177,8; 180; 193,7; 219; 244,5; 273; 325; 355,6; 377; 406,4; 426; (478); 530. |
| Большие | 530; 630; 720; 820; 920; 1020; 1120; 1220; 1420. |
Размер зависит от технологии производства, так как сортамент рассчитан на разное рабочее давление:
В бытовом применении характеристик ВГП достаточно для длительной непрерывной эксплуатации. Они удовлетворяют потребности в поставках горячей воды и природного газа в районы и МКД. Для надежности предусмотрены ВГП с разной толщиной стенки.
Диаметры электросварных труб
| Наружный диаметр | Толщина cтенки, мм | |||
| Ø 16 | Ø 18 | Ø 19 | Ø 20 | от 1 до 3 мм |
| Ø 25 | Ø 28 | Ø 30 | Ø 32 | от 1 до 3 мм |
| Ø 35 | Ø 38 | Ø 40 | Ø 42 | от 1 до 3 мм |
| Ø 48 | Ø 51 | Ø 57 | Ø 60 | от 1 до 3 мм |
| Ø 76 | Ø 89 | Ø 102 | Ø 108 | от 2 до 10 мм |
| Ø 114 | Ø 127 | Ø 133 | Ø 159 | от 3 до 10 мм |
| Ø 219 | Ø 273 | Ø 325 | Ø 377 | от 3 до 12 мм |
| Ø 426 | Ø 530 | Ø 630 | Ø 720 | от 4 до 50 мм |
| Ø 820 | Ø 920 | Ø 1020 | Ø 1220 | от 4 до 50 мм |
| Ø 1320 | Ø 1420 | Ø 1520 | Ø 1620 | от 4 до 50 мм |
| Ø 1720 | Ø 1820 | Ø 1920 | Ø 2020 | от 4 до 50 мм |
| Ø 2120 | Ø 2220 | Ø 2520 | Ø 2620 | от 4 до 50 мм |
| Ø 2720 | Ø 2820 | от 4 до 50 мм | ||
Диаметры бесшовных труб
Диаметры ВГП труб
Внутренний диаметр, мм
Наружный диаметр, мм
Диаметры стальных труб в дюймах
При замене фитингов нередко возникает необходимость подбора переходников для соединения пластиковых и стальных участков. Для обозначения в дюймах применяют DN – окружность по резьбе. Дюйм равен 2,54 см, соответственно:
- DN 3/8 дюйма равен 10 мм.;
- 1/2 = 15 мм;
- 3/4 = 20 мм;
- 1 = 25 мм.
- 1 ¼ = 32 мм.;
- 1 ½ = 40 мм;
- 2 = 50 мм.
Таблица соответствия
| Условный проход трубы (Dy), мм | Диаметр резьбы (G), дюйм | Наружный диаметр трубы (Dн), мм | ||
| Труба стальная водогазопроводная | Труба стальная бесшовная | Полимерная | ||
| 10 | 3/8″ | 17 | 16 | 16 |
| 15 | 1/2″ | 21,3 | 20 | 20 |
| 20 | 3/4″ | 26,8 | 26 | 25 |
| 25 | 1″ | 33,5 | 32 | 32 |
| 32 | 1 1/4″ | 42,3 | 42 | 40 |
| 40 | 1 1/2″ | 48 | 45 | 50 |
| 50 | 2″ | 60 | 57 | 63 |
| 65 | 2 1/2″ | 75,5 | 76 | 75 |
| 80 | 3″ | 88,5 | 89 | 90 |
| 90 | 3 1/2″ | 101,3 | 102 | 110 |
| 100 | 4″ | 114 | 108 | 125 |
| 125 | 5″ | 140 | 133 | 140 |
| 150 | 6″ | 165 | 159 | 160 |
Как измерить диаметр трубы самостоятельно
При замене изношенных участков требуется знать параметры DN или внутреннего сечения. Не всегда есть возможность посмотреть данные в проектной документации. Что можно сделать?
- Произвести замеры по распилу (микрометром, штангенциркулем);
- Диаметр равен периметру окружности, разделенному на число Пи (3,1415), при знании толщины стенки можно вычислить условный проход или найти подходящий в таблице типоразмеров;
- В труднодоступных местах при отсутствии маркировок следует расположить линейку рядом с трубопроводом и сделать фото. Примерные значения получают по приведенной формуле.
Ширина стенок электросварного трубного проката зависит от характеристик листовой стали. Сортамент включает в себя несколько позиций с одинаковыми обозначениями (например: 60 мм), но разными просветами. Бесшовные х/к трубы классифицируют по соотношению окружности к толщине: тонкостенные, толстостенные.
Толщина стенки стальной трубы
К основным параметрам трубного проката относят толщину стенки, наружный и внутренний диаметры. Стенки трубопроводов испытывают внутренние нагрузки. Воздействие таких факторов как скорость движения потока в сочетании температурой, расчетным коррозионным износом закладывается при проектировании. При подземной прокладке учитывают воздействие толщи и сезонные подвижки грунта.
В зависимости от металлоемкости стальные трубы бывают облегченные, обыкновенные и усиленные.
По другой классификации: тонкостенные и толстостенные. Формула Барлоу описывает какое давление может выдержать цилиндрический сосуд в зависимости от прочности. Вычисления выглядят следующим образом:
- P – давление;
- S – пределы прочности конкретного сплава;
- t – толщина
- D – наружный диаметр.
Внешние нагрузки, учитывая протяженность трубопроводов, оказывают значительное воздействие на конструкцию в целом. При надземной прокладке это снег, дождь, ветер. При подземной: горизонтальное и вертикальное давление грунтов. Нормативы устанавливают в каждом географическом районе. Одновременно учитывают показатели материалов гидро- и теплоизоляции.
Коррозийный износ прогнозируют на основе наблюдений. В расчетах применяют данные: начальная толщина элемента трубопровода, ее изменения и интервал времени. Вычислив скорость разрушения за год можно определить необходимые характеристики, исходя из регламентированного срока службы инженерной сети. От расхода металла зависит общий вес конструкций, безопасность опор и креплений.
Классификация труб по толщине стенки
Толстостенность определяют по соотношению стенки к наружному диаметру. В ГОСТ 8734-75 «Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные» приведены категории:
- Особотонкостенные – до 0,5 мм;
- Тонкостенные – до 1,5 мм;
- Толстостенные – отношение диаметра к величине стенки имеет значение 6-12,6;
- Особотолстостенные – коэффициент менее 6.
Холоднокатаные и холоднотянутые трубы производят без предварительного нагрева стали. Показатели прочности достигаются за счет циклов рекристаллизации и приобретения однородной кристаллической решетки.
Горячекатаные
Горячекатаный прокат изготавливают из раскаленных заготовок. При данном способе производства невозможно получить легкую тонкостенную продукцию.
Толщина стенок изделий от 2,5 мм до 75 мм.
При прокатывании через валки структура сплава уплотняется, но сохраняет пластичность. При воздействии внутренних и внешних факторов трубопровод способен частично поглощать и распределять напряжения по всей длине. При транспортировке теплоносителей и горячих сред снижаются теплопотери.
Электросварные
Параметры электросварных труб зависят от характеристик листа или штрипса. Величину подбирают из значений 0,8 – 32 мм. Эти изделия не предназначены для предельных механических и динамических нагрузок, но легко справляются с широким рядом технических задач.
Трубы ВГП – отдельная категория электросварного проката. Они предназначены для обустройства коммунальных инженерных систем, соответствуют нормативным нагрузкам и проходят ряд специальных испытаний. Для определения толстостенности предусмотрено три категории:
- Легкие;
- Обыкновенные;
- Усиленные.
В нормативы закладывают допуски на разностенность для нескольких классов точности. При расчете проекта вычисляют показатели максимально-возможного давления во время аварий и номинального. Существуют специальные программы подбора.
Таблицы толщины стенок стальных труб
Толщина стенки стальной трубы является регламентированной величиной, так как от нее зависит прочность и долговечность трубопроводной системы. В регламентах ГОСТ показатель соотносят со сплавом и диаметром изделия.
Величины приведены в стандартах для каждого вида трубного проката:
Бесшовные трубы
| Наружный диаметр, мм | Толщина стенки, мм | Наружный диаметр, мм | Толщина стенки, мм |
| 32 | 3,5 | 108 | 6 |
| 60 | 6 | 108 | 10 |
| 60 | 8 | 114 | 5 |
| 63 | 4 | 133 | 5 |
| 68 | 8 | 133 | 6 |
| 73 | 9 | 140 | 5 |
| 76 | 5 | 159 | 5 |
| 76 | 6 | 159 | 6 |
| 89 | 8 | 159 | 8 |
| 102 | 5 | 168 | 6 |
| 102 | 8 | 168 | 14 |
| 102 | 10 | 219 | 8 |
| 108 | 4 | 219 | 10 |
| 108 | 4,5 | 219 | 12 |
| 108 | 5 | 219 | 20 |
| 114 | 8 | 245 | 8 |
| 121 | 5 | 273 | 7 |
| 127 | 12 | 273 | 10 |
| 133 | 4 | 325 | 8 |
ВГП трубы
Электросварные трубы
| Наружный диаметр, мм | Толщина стенки, мм | Наружный диаметр, мм | Толщина стенки, мм |
| 16 | 1,5 | 89 | 3,5 |
| 18 | 1,5 | 89 | 4 |
| 20 | 1,5 | 102 | 4 |
| 25 | 1,5 | 108 | 3,5 |
| 26 | 2 | 108 | 4 |
| 32 | 1,5 | 114 | 4 |
| 32 | 2 | 127 | 4 |
| 40 | 1,5 | 133 | 4 |
| 42 | 3 | 133 | 5 |
| 45 | 1,5 | 159 | 4 |
| 45 | 2 | 159 | 4,5 |
| 48 | 1,5 | 159 | 5 |
| 48 | 2 | 159 | 6 |
| 51 | 3 | 219 | 5 |
| 57 | 2,5 | 219 | 6 |
| 57 | 3 | 219 | 8 |
| 57 | 3,5 | 273 | 8 |
| 76 | 3 | 426 | 10 |
| 76 | 3,5 | 1020 | 12 |
| 89 | 3 |
Расчет толщины стальных труб
Определение параметров толщины стенки труб отопления выполняют по разным методикам. Например, РД 10-249-98 «Нормы расчета стационарных котлов и трубопроводов горячей воды и пара» основана на вводе значений давления и температуры. Калькуляторы рекомендуют применение того или иного сплава автоматически: до 350 Со – Ст .20. Затем к вычислениям добавляют допуск на разностенность и поправки на коррозионный износ.
Положения СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети» указывает на необходимость разделения участков трубопроводной сети по степени ответственности. Определение величины стенки производят двумя способами:
- Стойкость к внешним нагрузкам при условии, что внутри находится вакуум;
- Устойчивость к внутренним нагрузкам при отсутствии внешних.
В промышленных системах закладывают высокие коэффициенты возможных перегрузок. Согласно проектным нормам, инженер должен искать решения по уменьшению веса, а значит по снижению материалоемкости и стоимости системы, в пределах, допустимых нормами безопасности.
Читайте также: