Ako sa vypočítava pevnosť rúr a iné dôležité parametre?

Pri inštalácii domácich potrubí sa výpočet nevykonáva, pretože sa na tieto účely používajú štandardné potrubia, ktorých pevnosť je dostatočná na to, aby odolala tlaku vody, plynu atď. Ale výstavba priemyselných potrubí bez špecifického výpočtu je vo väčšine prípadov nebezpečná, pretože to môže viesť k rýchle zlyhanie systému a iné nepríjemné dôsledky.

V tomto článku sa budeme zaoberať základmi, ako vypočítať silu potrubia, ako aj niektoré ďalšie parametre, ktoré potrebujete vedieť pred vytvorením štruktúry.

Výpočet pevnosti

Musím povedať, že výpočet sily potrubia je potrebný nielen na zabezpečenie spoľahlivosti línie. To tiež zabráni prekročeniu výdavkov, pretože nadmerná sila vedie k vyšším stavebným nákladom. Návrh nie je teda menej dôležitou etapou výstavby potrubia ako jeho inštalácia.

Takže tento výpočet zahŕňa definíciu niekoľkých základných parametrov:

• Vnútorný priemer potrubia závisí od prietoku prepravovanej kvapaliny;
• Vnútorný priemer závisí od hydraulického odporu;
• Hrúbka steny.

Každý parameter je určený určitými vzorcami, ktoré budeme skúmať nižšie.

Výpočet vnútorného priemeru

Určte optimálny vnútorný priemer potrubia pri určenom prietoku kvapaliny v potrubí a jeho tok môže byť vykonaný rukami pomocou vzorca - D = 4Q3600v? Y m, kde:

• Q - prietok tekutiny meraný v mg / h.
• v - rýchlosť toku tekutiny v potrubí meraná v m / s.
• y je špecifická hmotnosť tekutiny s danými parametrami, meraná v kg / m3. Táto hodnota sa uvádza v referenčných knihách.

Rýchlosť pohybu rôznych kvapalín a plynov je určená výpočtom a tiež potvrdená praktickými pokusmi. Preto vo výpočtoch môžete použiť nasledujúce údaje:

Z vyššie uvedeného vzorca vyplýva, že priemer prierezu potrubia závisí od rýchlosti toku tekutiny. Čím je vyššia, tým je menšia plocha prúdenia, tak aj stavebné náklady na stavbu budú nižšie.

Hydraulický odpor

Keď sa kvapalina alebo plyn pohybuje potrubím, nevyhnutne vzniká odpor v dôsledku trenia dopravovaného produktu proti stenám rúr a rôznych prekážok v systéme. Tento odpor sa nazýva hydraulický. Čím vyššia je prietoková rýchlosť a hustota tekutiny, tým väčší je hydraulický odpor.

Priemer potrubia môže byť určený danou tlakovou stratou.

Pokyny na vykonanie tohto výpočtu sú nasledovné - D =? L? P • y • v2g kgf / cm2, kde:

• ?p = P1-P2 je špecifikovaná alebo prípustná tlaková strata medzi počiatočným a konečným bodom potrubia meraná v kgf / cm2.
• L je dĺžka kmeňa.
• ? - koeficient hydraulického odporu môže byť 0,02-0,04.
• g - zrýchlenie gravitácie, ktoré sa rovná 9,81 m / s.

Tento výpočet samozrejme umožňuje určiť tlakovú stratu v priamom potrubí. Pokiaľ ide o stanovenie tohto indikátora výstuže a tvaroviek, zistí sa tlakovou stratou v priamom potrubnom úseku zodpovedajúceho priemeru as ekvivalentnou dĺžkou.

Rovnocenná dĺžka sa nazýva priamy úsek potrubia, ktorého hydraulický odpor sa rovná odporu tvarovanej časti za rovnakých iných podmienok.

Hrúbka steny

Hlavným parametrom potrubia, ktorý ovplyvňuje pevnosť, je hrúbka steny.

Tento indikátor závisí od viacerých faktorov:

• Vnútorný a vonkajší tlak vyvíjaný na potrubie;
• Priemer potrubia;
• Materiál, z ktorého je rúrka vyrobená, a jej odolnosť proti korózii.

Väčšina potrubí je ovplyvnená iba vnútorným tlakom. Vákuové potrubia, ako aj plášťové systémy určené na vykurovanie parou ľahko vytvrditeľných alebo kryštalizujúcich výrobkov podliehajú vonkajšiemu tlaku.

Hrúbka steny oceľových rúrok, ktoré sú ovplyvnené vnútorným pretlakom, sa určuje výpočtom pevnosti a pridaním hrúbky, ktorá sa priradí k opotrebovaniu z korózie.

Použite nasledujúci vzorec - S = Sp-C,

• Sp je vypočítaná hrúbka, meraná v mm.
• C - zvýšenie korózie. Spravidla ide o 2-5 mm (pre stredne agresívne médiá).

Vypočítaná hrúbka steny sa môže získať nasledujúcim vzorcom - Sp = pDn230? Dodatočné? + P mm, kde:

• p - prebytok vnútorného tlaku v potrubí, kgf / cm2.
• DN - vonkajší priemer potrubia.
• ?Doplnkové napätie pri pretrhnutí, sgc / mm2. Tento ukazovateľ možno určiť podľa referenčných kníh v závislosti od teploty prepravovanej tekutiny a ocele.
• ? - koeficient pevnosti zvaru. Ak je potrubie hladké, potom koeficient a = 1. Pri zváraných rúrach môže byť toto číslo v závislosti od typu zvaru a typu zvárania 0,6-0,8.

Venujte pozornosť! Pri inštalácii potrubia, ako aj v prípade jeho opravy nie je možné inštalovať samostatné náhodné časti vyrobené z netestovaného alebo neznámeho materiálu, pretože to môže viesť k nehode v systéme.

Treba povedať, že pri výpočte potrubí sa pozornosť venuje nielen hrúbke potrubí, ale aj samotnému materiálu. Napríklad, ak teplota, pri ktorej bude systém pracovať, je menší ako 450 stupňov Celzia, potom použite rúry z ocele 20.

Ak je teplota prepravovaného produktu v systéme vysoká, vyberte oceľ 12H1MF. To umožňuje použitie potrubia s tenšími stenami. Preto náklady na výstavbu závisia od hrúbky steny.

Stabilita potrubia

Pri výpočte diaľnic vedľa sily potrubia je dôležitým parametrom jeho stabilita v pozdĺžnom smere.

Tento výpočet sa uskutočňuje zo stavu - Sμ MNcr, kde

• S je pozdĺžna ekvivalentná axiálna sila v priereze systému.
• m je koeficient prevádzkových podmienok systému. Táto hodnota je uvedená v referenčnej literatúre.
• Ncr - kritická pozdĺžna sila, pri ktorej potrubie stráca pozdĺžnu stabilitu. Táto hodnota sa musí určiť v súlade s existujúcimi pravidlami konštrukčnej mechaniky, berúc do úvahy počiatočné zakrivenie systému, prítomnosť záťaže, ktorá fixuje potrubie a charakteristiky pôdy. Vo vlhkých oblastiach je tiež potrebné brať do úvahy hydrostatický efekt vody.

Venujte pozornosť! Pozdĺžna stabilita by sa mala kontrolovať v prípade zakrivených častí v rovine ohybu trupu. Na rovných častiach by sa mala kontrolovať pozdĺžna stabilita podzemných častí vo vertikálnej rovine, pričom polomer začiatočného zakrivenia by mal byť 5000 m.

Pozdĺžna ekvivalentná axiálna sila by sa mala stanoviť v závislosti od konštrukčných zaťažení a nárazov, berúc do úvahy priečne a pozdĺžne pohyby hlavnej línie.

Výpočet sa vykonáva podľa nasledujúceho vzorca -

S = 100 [(0,5-p) aKc + AEtT] F

• ? - koeficient lineárnej rozťažnosti materiálu rúrky;
• E - premenlivý parameter elasticity;
• ?t je teplotný rozdiel;
• ?kc - prstencové napätia z vnútorného konštrukčného tlaku;
• F je prierezová oblasť potrubia.

Venujte pozornosť! Pri určovaní stability nadzemných diaľnic je potrebné vypočítať kotvové podpery, oblúkové systémy, podpery na zavesenie kotvy a iné konštrukčné prvky pre možnosť šmyku a nakláňania.

Triedy pevnosti oceľových rúrok

Takže po vykonaní všetkých potrebných výpočtov sily potrubia bolo ľahšie vybrať vhodné potrubia, boli zavedené triedy pevnosti rúr. V tomto prípade je pevnosť výrobkov odhadnutá pevnosťou v ťahu kovu.

Pevnosť skupín potrubí je označená písmenom "K" a štandardnou hodnotou v kgf / mm2 od 34 do 65. Napríklad plynovody v stredných oblastiach pásov, berúc do úvahy priemernú teplotu okolia približne 0 stupňov Celzia a prevádzkový tlak systému 5,4 MPa , sú vyrobené z rúr pevnostnej triedy K52.

V podmienkach Ďalekého severu, kde je priemerná teplota -20 stupňov Celzia a prevádzkový tlak v systéme je plánovaný na 7,4 MPa, sú plynovody vyrábané z rúr pevnostnej triedy K55-K60.

Výpočet hmotnosti potrubia

Vo väčšine prípadov môže byť pri výpočte systému potrebné odhadnúť hmotnosť potrubí, napríklad na jeho koreláciu s nosnosťou nosičov alebo jednoducho na predpovedanie nákladov na dopravu.

Preto nie je potrebné vypočítať matematickou metódou, koľko váži určitá časť rúry, pretože referenčná informácia obsahuje presnú hmotnosť bežného meradla rôznych typov rúr.

Stačí poznať nasledujúce informácie:

• Materiál potrubia;
• Vonkajší priemer;
• Hrúbka steny atď.

Po zistení hmotnosti jedného bežiaceho merača by sa táto hodnota mala vynásobiť počtom bežiacich meračov.

Plocha

Pri inštalácii rôznych diaľnic môžu byť potrebné izolovať, izolovať, maľovať atď. Preto je potrebné určiť oblasť potrubia, čo vám umožní vypočítať množstvo materiálu. Na vykonanie tohto výpočtu je potrebné vynásobiť obvod vonkajšieho úseku dĺžkou potrubia.

Vzorec na určenie kruhu je nasledovný - L =? D. Dĺžka segmentu potrubia je označená ako H.

V tomto prípade plocha vonkajšieho obvodu rúry bude vyzerať nasledovne - St =? DH m2, kde:

• St je povrchová plocha rúry, ktorá sa meria v metroch štvorcových.
• ? - Počet "pi", ktorý sa vždy rovná 3,14;
• D je vonkajší priemer;
• H - ako je uvedené vyššie, udáva dĺžku potrubia v metroch.

Napríklad je to rúra s dĺžkou 5 metrov a priemerom 30 cm, ktorej plocha je St =? DH = 3,14 * 0,3 * 5 = 4,71 štvorcových metrov.

Na základe vyššie uvedených vzorcov je tiež možné vypočítať objem potrubia a plochu jeho vnútorných stien. K tomu je potrebné iba vo výpočtoch zmeniť hodnotu vonkajšieho priemeru o hodnotu internej hodnoty. Všetky tieto parametre sa môžu vyžadovať pri inštalácii domáceho potrubia.

záver

Pozorovali sme základy toho, ako sa vypočítajú potrubia pre pevnosť a stabilitu. Samozrejme, pri inštalácii priemyselných diaľnic sa realizuje oveľa komplikovanejší dizajn, ktorý zahŕňa množstvo ďalších akcií, takže táto práca vykonáva výhradne odborníci. Pri budovaní systému domácnosti sa však všetky potrebné hodnoty môžu naučiť nezávisle.

Z videa v tomto článku môžete získať viac informácií o tejto téme.