Гідравлічний розрахунок поліетиленових труб

Гідравлічний розрахунок поліетиленових труб виконується з метою визначення втрат напору потоку, на підставі чого в подальшому вибирається діаметр труб і марка підсилювального (або вакуумного) насоса.

Втрати напору Н, мм вод. ст., в загальному випадку течії рідини рівні:

Н = i · l + hм.с. + Hв + hг.в. + Hсв.н. > hг

  • де i – питома втрата напору на тертя, м / м;
  • hм.с. – втрати напору в місцевих опорах, м;
  • l – розрахункова довжина трубопроводу, м;
  • hв – втрати напору в водовимірювальних пристроях, м;
  • hг.в. – геометрична висота підйому води (плюс або мінус), м;
  • hг – гарантійний напір перед насосним обладнанням, м;
  • hсв.н. – вільний напір, необхідний для створення комфортної струменя в водорозбірної арматури

Питома втрата напору i визначається за формулою:

де? – коефіцієнт опору тертя по довжині трубопроводу; V – швидкість течії рідини, м / с; g – прискорення вільного падіння, м / с ?; dp – розрахунковий діаметр труб, м. Допускається визначати як d – 2e (зовнішній діаметр мінус дві товщини стінки).

Швидкість течії рідини дорівнює:

де q > розрахункова витрата рідини, м3 / с;

– площа живого перетину труби, м2.

Коефіцієнт опору тертя? визначається відповідно до регламентів зводу правил СП 40-102-2000 «Проектування і монтаж трубопроводів систем водопостачання і каналізації з полімерних матеріалів. Загальні вимоги”:

де b – деяке число подібності режимів течії рідини; при b > 2 приймається b = 2.

де Re – фактичне число Рейнольдса.

де? – коефіцієнт кінематичної в’язкості рідини, м? / С. При розрахунках холодних водопроводів приймається рівним 1,31 · 10-6 м? / С – в’язкість води при температурі +10 ° С;

Reкв >- число Рейнольдса, відповідне початку квадратичної області гідравлічних опорів.

де Ке – гідравлічна шорсткість матеріалу труб, м. Для труб з полімерних матеріалів приймається Ке = 0,00002 м, якщо виробник труб не дає інших значень шорсткості.

У тих випадках течії, коли Re? Reкв, розрахункове значення параметра b стає рівним 2, і формула (4) істотно спрощується, звертаючись в відому формулу Прандтля:

При Ке = 0,00002 м квадратична область опорів настає при швидкості течії води (? = 1,31 · 10-6 м? / С), що дорівнює 32,75 м / с, що практично недосяжно в комунальних водопроводах.

Для повсякденних розрахунків рекомендуються номограми, а для більш точних розрахунків – «Таблиці для гідравлічних розрахунків трубопроводів з полімерних матеріалів», том 1 «Напірні трубопроводи» (А.Я. Добромислов, М., изд>у ВНІІМП, 2004 р.)

При розрахунках по номограммам результат досягається одним накладенням лінійки – слід прямою лінією з’єднати точку зі значенням розрахункового діаметра на шкалі dр з точкою зі значенням розрахункової витрати на шкалі q (л / с), продовжити цю пряму лінію до перетину з шкалами швидкості V і питомих втрат напору 1 000 i (мм / м). Точки перетину прямої лінії з цими шкалами дають значення V і 1000 i.

Як відомо, витрати електроенергії на перекачку рідини знаходяться в прямій пропорційній залежності від величини Н (при інших рівних умовах). Підставивши вираз (3) в формулу (2), неважко побачити, що величина i (а, отже і Н) оберненопропорційна розрахунковому діаметру dр в п’ятого ступеня.

Вище показано, що величина dр залежить від товщини стінки труби e: чим тонше стінка, тим вище dр і тим, відповідно, менше втрати напору на тертя і витрати електроенергії.

Таким чином, результати розрахунків товщини стінки e труби за формулами (1) – (5) в поєднанні з результатами гідравлічних розрахунків за формулами (1) – (7) дозволяють вибрати трубу з конкретним значенням SDR і конкретним значенням MRS. Залежно від величини розрахункової витрати рідини на об’єкті і необхідного напору підбирається марка підсилювального (вакуумного) насоса.

Якщо в подальшому з яких-небудь причин змінюється значення MRS труби, її діаметр і товщина стінки (SDR) повинні бути перераховані.

Слід мати на увазі, що в цілому ряді випадків застосування труб з MRS 10 замість труб з MRS 8, тим більше труб з MRS 6,3 дозволяє на один розмір зменшити діаметр трубопроводу. Тому в наш час застосування поліетилену РЕ 80 (MRS 8) і PE 100 (MRS 10) замість поліетилену РЕ 63 (MRS 6,3) для виготовлення труб дозволяє не тільки зменшити товщину стінки труб, їх масу і матеріаломісткість, а й знизити витрати електроенергії на перекачку рідини (при інших рівних умовах).

В останні роки (після 2013) труби виготовлені з поліетилену ПЕ80 практично повністю витіснені з виробництва трубами виготовлені з поліетилену марки ПЕ100. Пояснюється це тим, що сировина з якого виробляються труби поставляється з-за кордону маркою ПЕ100. А ще тим, що поліетилен 100 марки має більш міцності, завдяки чому, труби випускаються з тими ж характеристиками, що труби з ПЕ80, але з більш тонкою стінкою, за рахунок чого збільшується пропускна здатність поліетиленових трубопроводів.

Ссылка на основную публикацию