Jak se vypočítá pevnost potrubí a další důležité parametry?

Při instalaci domácích potrubí se výpočet nevykonává, neboť standardní potrubí se používá k těmto účelům, jejichž pevnost je dostatečná k tomu, aby odolala tlaku vody, plynu atd. Ale budování průmyslových potrubí bez konkrétního výpočtu je ve většině případů nebezpečná, protože to může vést k rychlé selhání systému a další nepříjemné důsledky.

V tomto článku se podíváme na základy výpočtu pevnosti potrubí a dalších parametrů, které je třeba znát před vytvořením struktury.

Výpočet pevnosti

Musím říct, že výpočet pevnosti potrubí je potřebný nejen k zajištění spolehlivosti linky. Tím se také vyhneme přečerpání, protože přílišná pevnost povede k vyšším nákladům na stavbu. Návrh není tedy méně důležitou fází výstavby potrubí než jeho instalace.

Tento výpočet tedy zahrnuje definici několika základních parametrů:

• Vnitřní průměr trubky závisí na průtoku přepravované kapaliny;
• Vnitřní průměr závisí na hydraulickém odporu;
• Tloušťka stěny.

Každý parametr je určen určitými vzorci, které budeme zkoumat níže.

Výpočet vnitřního průměru

Určete optimální vnitřní průměr trubky při daném průtoku tekutiny v potrubí a jeho tok může být proveden rukama pomocí vzorce - D = 4Q3600v? Y m, kde:

• Q - průtok kapaliny měřený v mg / h.
• v - rychlost proudění kapaliny v potrubí měřená vm / s.
• y je měrná hmotnost tekutiny s danými parametry, měřeno v kg / m3. Tato hodnota je použita v referenčních knihách.

Rychlost pohybu různých kapalin a plynů je určena výpočty a také potvrzena praktickými experimenty. Proto ve výpočtech můžete použít následující údaje:

Z výše uvedeného vzorce vyplývá, že průměr průřezu potrubí závisí na rychlosti proudění kapaliny. Čím vyšší je, tím menší je plocha toku, respektive stavební náklady na konstrukci budou také nižší.

Hydraulický odpor

Když se kapalina nebo plyn pohybuje potrubím, vzniká nutně odpor v důsledku tření přenášeného produktu proti stěnám potrubí a různých překážek v systému. Tento odpor se nazývá hydraulický. Čím vyšší je průtok a hustota kapaliny, tím větší je hydraulický odpor.

Průměr potrubí může být určen danou tlakovou ztrátou.

Pokyny pro provedení tohoto výpočtu jsou následující - D =? L? P • y • v2g kgf / cm2, kde:

• ?p = P1-P2 je specifikovaná nebo přípustná tlaková ztráta mezi počátečním a konečným bodem potrubí měřená v kgf / cm2.
• L je délka kmene.
• ? - koeficient hydraulického odporu může být 0,02-0,04.
• g - zrychlení gravitace, která se rovná 9,81 m / s.

Samozřejmě, tento výpočet nám umožňuje určit tlakovou ztrátu v přímém potrubí. Co se týče stanovení tohoto ukazatele výztuže a tvarovek, je zjištěno tlakovou ztrátou v přímé trubkové části odpovídajícího průměru as ekvivalentní délkou.

Ekvivalentní délka se nazývá přímá část potrubí, jejíž hydraulický odpor se rovná odporu tvarované části za stejných podmínek.

Například odpor průřezu svařovaného výstupu DN = 150 se bude rovnat odporu v přímém potrubí o délce 29 metrů. Odpor průtokového ventilu DN = 150 se rovná odporu v potrubí o délce 50 metrů.

Tloušťka stěny

Hlavním parametrem potrubí, který ovlivňuje pevnost, je tloušťka stěny.

Tento indikátor závisí na několika faktorech:

• Vnitřní a vnější tlak vyvíjený na potrubí;
• Průměr potrubí;
• Materiál, ze kterého je trubka vyrobena, a její odolnost proti korozi.

Většina potrubí je ovlivněna pouze vnitřním tlakem. Vakuové potrubí, stejně jako plášťové systémy určené k ohřevu páry snadno kalených nebo krystalizačních produktů, jsou vystaveny vnějšímu tlaku.

Tloušťka stěny ocelových trubek, které jsou ovlivněny vnitřním přetlakem, je určena výpočtem pevnosti a přidáním tloušťky, která je přiřazena k opotřebení z korozi.

Chcete-li to provést, použijte následující vzorec - S = Sp-C,

• Sp je vypočtená tloušťka, měřená v mm.
• C - zvýšení korozi. Obvykle je to 2 - 5 mm (u středně agresivních médií).

Vypočítaná tloušťka stěny může být získána podle následujícího vzorce - Sp = pDn230? Další? + P mm, kde:

• p - přebytek vnitřního tlaku v potrubí, kgf / cm2.
• DN - vnější průměr potrubí.
• ?Dop - přípustné napětí při přetržení, sgc / mm2. Tento ukazatel lze stanovit podle referenčních knih v závislosti na teplotě přepravované tekutiny a oceli.
• ? - koeficient pevnosti svaru. Pokud je potrubí bezproblémové, potom koeficient? = 1. U svařovaných trubek může být toto číslo v závislosti na druhu svaru a typu svařování 0,6-0,8.

Dávejte pozor! Při instalaci potrubí a při jeho opravě není možné instalovat samostatné náhodné díly vyrobené z nezkoušeného nebo neznámého materiálu, protože to může vést k nehodě v systému.

Je třeba říci, že při výpočtu potrubí se věnuje pozornost nejen tloušťce trubek, ale také samotnému materiálu. Pokud je například teplota, při které bude systém pracovat, je menší než 450 stupňů Celsia, pak použijte trubky z oceli třídy 20.

Pokud je teplota přepravovaného produktu v systému vysoká, zvolte oceli 12H1MF. To umožňuje použití potrubí s tenčími stěnami. Náklady na stavbu proto závisí na tloušťce stěn.

Stabilita potrubí

Při výpočtu dálnic kromě pevnosti potrubí je důležitým parametrem jeho stabilita v podélném směru.

Tento výpočet se provádí ze stavu - S? MNcr, kde

• S je podélná ekvivalentní axiální síla v průřezu systému.
• m je koeficient provozních podmínek systému. Tato hodnota je uvedena v referenční literatuře.
• Ncr - kritická podélná síla, při níž potrubí ztrácí podélnou stabilitu. Tato hodnota musí být určena podle stávajících pravidel konstrukční mechaniky, přičemž je třeba vzít v úvahu počáteční zakřivení systému, přítomnost zátěže, která fixuje potrubí, a charakteristiky půdy. Ve vlhkých oblastech je také nutné vzít v úvahu hydrostatický účinek vody.

Dávejte pozor! Podélná stabilita by měla být zkontrolována na zakřivených úsecích v rovině ohybu kufru. Na přímých úsecích by měla být podélná stabilita podzemních úseků zkontrolována ve svislé rovině, přičemž poloměr počátečního zakřivení by měl být 5000 m.

Podélná ekvivalentní axiální síla by měla být určena v závislosti na konstrukčních zatíženích a nárazech s přihlédnutím k příčným a podélným pohybům hlavní linie.

Výpočet se provádí podle následujícího vzorce -

S = 100 [(0,5-p)? Kc +? E ™ T] F

• ? - součinitel lineární roztažnosti materiálu trubky;
• E - proměnný parametr pružnosti;
• ?t je teplotní rozdíly;
• ?kc - kruhové napětí z vnitřního konstrukčního tlaku;
• F je plocha průřezu potrubí.

Dávejte pozor! Při určování stability nadzemních dálnic je nutné vypočítat podpěry kotev, klenuté systémy, podpěry k zavěšení kotvy a další konstrukční prvky pro možnost střihu a sklopení.

Třídy pevnosti ocelových trubek

Takže po provedení všech nezbytných výpočtů síly potrubí bylo snadnější zvolit vhodné potrubí, byly zavedeny třídy pevnosti potrubí. V tomto případě je pevnost produktů odhadnuta pevností v tahu kovu.

Pevnostní skupina potrubí je označena písmenem "K" a standardní hodnotou v kgf / mm2 od 34 do 65. Například plynovody ve středních oblastech s ohledem na průměrnou teplotu okolí asi 0 ° C a provozní tlak systému 5 MPa , jsou vyrobeny z potrubí třídy pevnosti K52.

V podmínkách Dálného severu, kde je průměrná teplota -20 stupňů Celsia a provozní tlak v systému je plánován na 7,4 MPa, jsou plynovody vyráběny z potrubí třídy pevnosti K55-K60.

Výpočet hmotnosti potrubí

Ve většině případů může být při výpočtu systému nutné odhadnout hmotnost potrubí, například k jeho korelaci s nosností podpěr nebo jednoduše k předvídání nákladů na dopravu.

K tomu však není zapotřebí vypočítat pomocí matematické metody, kolik určitá část trubky váží, protože referenční informace obsahuje přesnou hmotnost běžného metru různých typů trubek.

Stačí poznat následující informace:

• Materiál trubek;
• Vnější průměr;
• Tloušťka stěny atd.

Po zjištění hmotnosti jednoho běžného metru by tato hodnota měla být vynásobena počtem běžných metrů.

Plocha

Při instalaci různých dálnic mohou být potřeba izolovat, vodovzdorně, malovat atd. K tomu je třeba určit oblast potrubí, která vám umožní vypočítat množství materiálu. Pro provedení tohoto výpočtu je nutné vynásobit obvod vnější části délkou trubky.

Vzorec pro určení kruhu je následující - L =? D. Délka segmentu trubky je označena jako H.

V tomto případě bude oblast vnějšího obvodu trubky vypadat takto - St =? DH m2, kde:

• St je plocha povrchu trubky, která se měří v metrech čtverečních.
• ? - Počet "pi", který se vždy rovná 3,14;
• D je vnější průměr;
• H - jak je uvedeno výše, udává délku trubky v metrech.

Například je potrubí o délce 5 metrů a průměru 30 cm. Jeho plocha je St =? DH = 3.14 * 0.3 * 5 = 4.71 m2.

Na základě výše uvedených vzorců je také možné vypočítat objem potrubí a plochu jeho vnitřních stěn. K tomu je nutné pouze ve výpočtech změnit hodnotu vnějšího průměru vnitřním průměrem. Všechny tyto parametry mohou být vyžadovány při instalaci domácího potrubí.

Závěr

Podívali jsme se na základy způsobu výpočtu potrubí pro pevnost a stabilitu. Samozřejmě, při instalaci průmyslových dálnic se provádí mnohem složitější projekt, který zahrnuje řadu dalších akcí, takže tato práce je prováděna výhradně odborníky. Při budování systému pro domácnost se však všechny potřebné hodnoty mohou naučit nezávisle.

Z videa v tomto článku můžete získat další informace k tomuto tématu.