Определение диаметра трубопровода

Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.

На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными. Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам. Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.

Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке. Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.

Расчёт

В главе далее — Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.

В расчётах диаметров в качестве основной применяется формула:

, где:

Q = расход пара, воздуха и воды в м³/с.

D = диаметр трубопровода в м.

v = допустимая скорость потока в м/с.

В практике рекомендуется вести расчет по расходу в м³/ч и по диаметру трубопровода в мм. в этом случае выше приведённая формула расчёта диаметра трубопровода изменяется следующим образом:

, где:

D = диаметр конденсатопровода в мм.

Q = расход в м³/ч.

V = допустимая скорость потока в м/с.

Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м³/ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м³/ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.

Пример:

Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м³/кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м

3/ч. Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м³/кг, а объемный расход 233,7 м³/ч. Таким образом это означает, что один и тот же паропровод не может одинаково подходить для транспорта одного количества насыщенного и перегретого пара.

Также для случая воздуха и других газов расчет необходимо повторить с учетом давления. Производители компрессорного оборудования указывают производительность компрессоров в м³/ч, под которым понимается объем в м³ при температуре 0 °С.

Если производительность компрессора 600 мп³/ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м³/ч. в этом также заключается основа расчета трубопроводов.

Допустимая скорость потока

Допустимая скорость потока в системе трубопроводов зависит от многих факторов.

• стоимость установки: низкая скорость потока приводит к выбору большего диаметра.
• потеря давления: высокая скорость потока позволяет выбрать меньший диаметр, однако вызывает большую потерю давления.
• износ: особенно в случае конденсата высокая скорость потока приводит к повышенной эрозии.
• шум: высокая скорость потока увеличивает шумовую нагрузку, напр. Паровой редукционный клапан.

В ниже приведенной таблице представлены данные норм относительно скорости потока для некоторых сред протекания.

Среда	Назначение	Скорость потока в м/с
пар	До 3 бар	10 – 15
	3 – 10 бар	15 – 20
	10 – 40 бар	20 – 40
Конденсат	Заполненный конденсатом	2
	Конденсато-паровая смесь	6 – 10
Питательная вода	Трубопровод всаса	0,5 – 1
	Трубопровод подачи	2
Вода	Питьевого качества	0,6
	Охлаждение	2
Воздух	Воздух под давлением	6 – 10
* Трубопровод всаса насоса питательной воды: из-за низкой скорости потока низкая потеря давления, что препятствует образованию пузырьков пара на всасе питательного насоса.

Нормы для определения скорости потока

Примеры:

a) Вода

Расчет диаметра трубопровода для воды при 100 м³/ч и скорости потока v = 2 м/с.

D = √ 354*100/2 = 133 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 125 или DN 150.

b) Воздух под давлением

расчет диаметра трубопровода для воздуха при 600 м³/ч, давление 5 бар и скорости потока 8 м/с.

Перерасчет с нормального расхода 600 м³/ч на рабочий м³/ч 600/5 = 120 м³/ч.

D = √ 354*120/8 = 72 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 65 или DN 80.

В зависимости от назначения воды или воздуха выбирается трубопровод DN 65 или DN 80. Необходимо иметь ввиду, что расчет диаметра трубопровода усреднен и не предусматривает случая наступления пиковой нагрузки.

c) Насыщенный пар

Расчет диаметра трубопровода для насыщенного пара при 1500 кг/ч, давлении 16 бар и скорости потока 15 м/с.

В соответствии с таблицей пара удельный объем насыщенного пара при давлении 16 бар составляет v = 0,1237 м³/кг.

D = √ 354*1500*0,1237/15 = 66 мм.

И здесь должен быть решен вопрос DN 65 или DN 80 в зависимости от возможной пиковой нагрузки. В случае необходимости предусматривается также возможность расширения установки в будущем.

d) Перегретый пар

Если в нашем примере пар перегреет до температуры 300 °С, то его удельный объем изменяется на v = 0,1585 м³/кг.

D = √ 354*1500*0,1585/15 = 75 мм, выбирается DN 80.

Изображение 4.9 в форме номограммы показывает, как можно произвести выбор трубопровода без проведения расчета. На изображении 4-10 этот процесс представлен для случая насыщенного и перегретого пара.

е) Конденсат

Если речь идёт о расчёте трубопровода для конденсата без примеси пара (от разгрузки), тогда расчёт ведётся как для воды.

Горячий конденсат после конденсатоотводчика, попадая в конденсатопровод, разгружается в нём. В главе 6.0 Работа с конденсатом поясняется, как определить долю пара от разгрузки.

Правило к проведению расчёта:

Доля пара от разгрузки = (температура перед конденсатоотводчиком минус температура пара после конденсатоотводчика) х 0,2. При расчёте конденсатопровода необходимо учитывать объём пара от разгрузки.

Объём оставшейся воды в сравнении с объёмом пара от разгрузки настолько мал, что им можно пренебречь.

Расчёт диаметра конденсатопровода на расход 1000 кг/ч сконденсированного пара 11 бар (h2 = 781 кДж/кг) и разгруженного до давления 4 бар (h’ = 604 кДж/кг,v = 0,4622 м³/кг и r — 2133 кДж/кг).

Доля разгруженного пара составляет: 781 – 604/ 100 % = 8,3%

Количество разгруженного пара: 1000 х 0,083 = 83 кг/ч или 83 х 0,4622 -38 м³/ч. Объёмная доля разгруженного пара составляет около 97 %.

Диаметр трубопровода для смеси при скорости потока 8 м/с:

D = √ 354*1000*0,083*0,4622/8 = 40 мм.

Для сети атмосферного конденсата (v“ = 1,694 м³/кг) доля разгруженного пара составляет:

781 – 418/2258*100 % = 16 % или 160 кг/ч.

В этом случае диаметр трубопровода:

D = √ 354*1000*0,16*1,694/8 = 110 мм.

Источник: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»

Для более верного выбора оборудования можно обратиться на эл. почту: [email protected]

nomitech.ru

Диаметр труб паропровода по скорости и расходу пара. Практическая оценка необходимого размера трубы (трубопровода, паропровода) по расходу и давлению насыщенного пара в диапазоне 0,4-14 бар приборного давления и DN(Ду)15-300 мм. Таблица.

Техническая информация тут Перевод единиц измерения величин Таблицы числовых значений Алфавиты, номиналы, единицы Математический справочник Физический справочник Химический справочник Материалы Рабочие среды Оборудование Инженерное ремесло Инженерные системы Технологии и чертежи тут Личная жизнь инженеров Калькуляторы Поиск на сайте DPVAПоставщики оборудованияПолезные ссылкиО проектеОбратная связьОтветы на вопросы.Оглавление

Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Технологии и чертежи / / Паровые линии / системы. Конденсатные линии / системы. Паропроводы. Конденсатопроводы.  / / Диаметр труб паропровода по скорости и расходу пара. Практическая оценка необходимого размера трубы (трубопровода, паропровода) по расходу и давлению насыщенного пара в диапазоне 0,4-14 бар приборного давления и DN(Ду)15-300 мм. Таблица. Поделиться:    Диаметр труб паропровода по скорости и расходу пара. Практическая оценка необходимого размера трубы (трубопровода, паропровода) по расходу и давлению насыщенного пара в диапазоне 0,4-14 бар приборного давления и DN(Ду)15-300 мм. Таблица. В целом, спокойной (вполне достаточной) для насыщенного пара является скорость 25 м/с. Максимальные допустимые скорости пара от проекта dpva.ru Таблица практически пригодна для любых сортаментов труб, но не любой сортамент пригоден для пара. В целом — пар довольно неприятная рабочая среда, но при этом в большинстве случаев используются трубы из обычной углеродистой стали, хотя нержавеющая сталь тоже часто применяется. Обзор обозначений сталей от проекта dpva.ru Обзор стандартов стальных труб от проекта dpva.ru. Расход насыщенного пара (кг/час Другие единицы измерения от проекта dpva.ru) Давление приборное (бар) Скорость пара (м/с) Условный (номинальный) диаметр трубы паропровода мм 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 0.4 15 7 14 24 37 52 99 145 213 394 648 917 1606 2590 3680 25 10 25 40 62 92 162 265 384 675 972 1457 2806 4101 5936 40 17 35 64 102 142 265 403 576 1037 1670 2303 4318 6909 9500 0.7 15 7 16 25 40 59 109 166 250 431 680 1006 1708 2791 3852 25 12 25 45 72 100 182 287 430 716 1145

dpva.ru

Диаметр труб паропровода по скорости и расходу пара. Практическая оценка необходимого размера трубы (трубопровода, паропровода) по расходу и давлению насыщенного пара в диапазоне 0,5-21 бар приборного давления и DN(Ду)15-250 мм. Таблица.

Техническая информация тут Перевод единиц измерения величин Таблицы числовых значений Алфавиты, номиналы, единицы Математический справочник Физический справочник Химический справочник Материалы Рабочие среды Оборудование Инженерное ремесло Инженерные системы Технологии и чертежи тут Личная жизнь инженеров Калькуляторы Поиск на сайте DPVAПоставщики оборудованияПолезные ссылкиО проектеОбратная связьОтветы на вопросы.Оглавление

Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Технологии и чертежи / / Паровые линии / системы. Конденсатные линии / системы. Паропроводы. Конденсатопроводы.  / / Диаметр труб паропровода по скорости и расходу пара. Практическая оценка необходимого размера трубы (трубопровода, паропровода) по расходу и давлению насыщенного пара в диапазоне 0,5-21 бар приборного давления и DN(Ду)15-250 мм. Таблица. Поделиться:    Диаметр труб паропровода по скорости и расходу пара. Практическая оценка необходимого размера трубы (трубопровода, паропровода) по расходу и давлению насыщенного пара в диапазоне 0,5-21 бар приборного давления и DN(Ду)15-250 мм. Таблица. В целом, спокойной (вполне достаточной) для насыщенного пара является скорость 25 м/с. Максимальные допустимые скорости пара от проекта dpva.ru Таблица практически пригодна для любых сортаментов труб, но не любой сортамент пригоден для пара. В целом — пар довольно неприятная рабочая среда, но при этом в большинстве случаев используются трубы из обычной углеродистой стали, хотя нержавеющая сталь тоже часто применяется. Обзор обозначений сталей от проекта dpva.ru Обзор стандартов стальных труб от проекта dpva.ru. Расход насыщенного пара (кг/час Другие единицы измерения от проекта dpva.ru) Давление приборное (бар) Скорость пара (м/с) Условный (номинальный) диаметр трубы мм 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 0,5

dpva.ru

Решение.

Плотность водяного пара: [1, табл.LVI].

Плотность воды при 160°С: [6, с. 5].

Объёмный расход водяного пара: .

Объёмный расход воды: .

Интервал допустимых скоростей насыщенного пара: 15÷25 м/с.

Интервал допустимых скоростей маловязкой жидкости: 0,5÷3 м/с[4, с.117].

Минимальное и максимальное значения площади сечения трубопровода для транспортировки пара: ,.

Минимальное и максимальное значения площади сечения трубопровода для транспортировки воды:

,.

Минимальное и максимальное значения диаметра трубопровода для транспортировки пара:

,.

Минимальное и максимальное значения диаметра трубопровода для транспортировки воды:

,.

Диаметры труб, пригодных для транспортировки пара [3, с. 17]: 219×6; 245×7; 245×10; 273×10 мм. Возьмём для дальнейших расчётов трубу среднего диаметра 245×7 мм (внутренний диаметр 231 мм).

Диаметры труб, пригодных для транспортировки воды [3, с. 17]: 45×3,5; 45×5; 48×3; 48×4; 56×3,5; 57×2,5; 57×4; 70×3; 70×3,5; 76×4; 89×4,5; 89×6; 95×5 мм. Возьмём для дальнейших расчётов трубу среднего диаметра 70×3,5 мм (внутренний диаметр 63 мм).

Средняя скорость пара: .

Средняя скорость воды: .

Вязкость насыщенного водяного пара: [8, с. 1001].

Вязкость воды при 160°С: .

Критерий Рейнольдса для пара: .

Критерий Рейнольдса для воды: .

Семинар 5.

Уравнение Гагена-Пуазейля.

Задача 18.

Рассчитать диаметр трубопровода обеспечивающий ламинарный режим движения воды расходом 0,65 м³/ч при температуре 20°С. Вычислить среднюю и максимальную скорость.

Решение.

Критерий Рейнольдса: .

Диаметр трубопровода:

.

Средняя скорость: .

Максимальная скорость при параболическом профиле скоростей: .

Уравнение Гагена-Пуазейля: .

Разделив выражение для максимальной скорости на уравнение Гагена-Пуазейля, получим:

.

Максимальная скорость: .

Отношение средней скорости к максимальной при ламинарном режиме равно 0,5; при турбулентном 0,7÷0,9.

Задача 19.

Рассчитать вязкость воды, если за 1 мин через трубку диаметром 1 мм протекает 14,4 мл воды. Температура воды 20°С.

Решение.

Вискозиметр Оствальда.

Объёмный расход: .

Перепад давления по длине трубки: .

Г

l

радиент давления по длине трубки:.

Уравнение Гагена-Пуазейля: .

Вязкость:

.

Проверка ламинарности:

.

Уравнение Бернулли.

Задача 20.

По горизонтальной трубе с внутренним диаметром 50 мм перекачивается этанол расходом 7 м³/ч. Высота столба жидкости в пьезометрической трубке равна 1 м. Как изменится высота столба жидкости при сужении трубопровода до диаметра 25 мм? При каком диаметре высота столба жидкости будет нулевой?

Решение.

Уравнение Бернулли: .

Абсолютные давления: ,.

Пьезометрические высоты: . Корректив кинетической энергии:.

Подставив выражения для абсолютных давлений и пьезометрических высот и проведя необходимые сокращения, получим: . Скорость потока:.

Высота уровня жидкости в пьезометрической трубке:

.

Диаметр трубы:

.

Задача 21.

Определить скорость истечения жидкости из сосуда Мариотта и время снижения уровня воды от начального уровня 2,4 м до уровня воздушной трубки 1 м. Диаметр ёмкости 1,6 м, патрубка 25 мм. Коэффициент расхода 0,64.

studfile.net