Hydraulische berekening van stoomleidingen van lage- en.

Wanneer stoom langs de lengte van de sectie beweegt, neemt de hoeveelheid ervan af vanwege de bijbehorende condensatie, en de dichtheid neemt ook af als gevolg van drukverlies. Een afname van de dichtheid gaat gepaard met een toename, ondanks gedeeltelijke condensatie, van het stoomvolume tegen het einde van de sectie, wat leidt tot een toename van de snelheid van stoombeweging.

In systeem lage druk bij een stoomdruk van 0,005-0,02 MPa veroorzaken deze complexe processen praktisch onbeduidende veranderingen in stoomparameters. Daarom wordt aangenomen dat het stoomdebiet in elke sectie constant is en dat de stoomdichtheid constant is in alle secties van het systeem. Onder deze twee voorwaarden wordt de hydraulische berekening van stoompijpleidingen uitgevoerd volgens het specifieke lineaire drukverlies, gebaseerd op de thermische belastingen van de secties.

De berekening begint bij de aftakking van de stoomleiding met de meest ongunstige ligging verwarming, het apparaat dat het verst van de ketel verwijderd is.

Voor hydraulische berekening lagedruk stoompijpleidingen gebruiken tafel. 11.4 en 11.5 (zie het Designer's Handbook), samengesteld bij een dichtheid van 0,634 kg/m 3, overeenkomend met een gemiddelde overdampdruk van 0,01 MPa, en een equivalente buisruwheid tot E = 0,0002 m (0,2 mm). Deze tabellen zijn qua structuur vergelijkbaar met tabellen. 8.1 en 8.2, verschillen in de waarde van specifieke wrijvingsverliezen als gevolg van andere waarden van dichtheid en kinematische viscositeit van stoom, evenals de coëfficiënt van hydraulische wrijving λ voor pijpen. Warmtebelasting Q, W en stoomsnelheid zijn opgenomen in de tabellen met wie, Mevrouw.

In systemen van lage en hoge bloeddruk om lawaai te voorkomen, wordt de maximale stoomsnelheid ingesteld: 30 m/s wanneer stoom en bijbehorend condensaat in dezelfde richting in de leiding bewegen, 20 m/s wanneer ze tegengesteld bewegen.

Bereken ter oriëntatie, bij het selecteren van de diameter van stoompijpleidingen, zoals bij de berekening van waterverwarmingssystemen, de gemiddelde waarde van het mogelijke specifieke lineaire drukverlies R cf volgens de formule

waar p p- initiële overdruk van stoom, Pa; Σ ik stoom is de totale lengte van de secties van de stoomleiding naar het verste verwarmingsapparaat, m.

Om de weerstanden te overwinnen waarmee bij de berekening geen rekening is gehouden of die tijdens de installatie in het systeem zijn ingevoerd, blijft een drukmarge over van maximaal 10% van het berekende drukverschil, dwz de som van lineaire en lokale drukverliezen in de hoofdleiding. ontwerprichting zou ongeveer 0,9 . moeten zijn (p P - ppr).

Na het berekenen van de aftakking van de stoomleiding naar het meest ongunstige apparaat, gaan ze verder met de berekening van de aftakkingen van de stoomleiding naar andere verwarmingsapparaten. Deze berekening wordt gereduceerd tot het koppelen van drukverliezen in parallel geschakelde delen van de hoofd (reeds berekende) en secundaire (te berekenen) aftakkingen.

Bij het compenseren van drukverliezen in parallel geschakelde delen van stoompijpleidingen is een afwijking tot 15% toegestaan. Als het niet mogelijk is om de drukverliezen te evenaren, gebruik dan een smoorring (§ 9.3). De diameter van het gat van de smoorring d w, mm, wordt bepaald door de formule:

waar Q uch - warmtebelasting sectie, W, ∆p w - overdruk, Pa, te worden gesmoord.

Het is raadzaam om ringen te gebruiken om een ​​te hoge druk van meer dan 300 Pa te blussen.

De berekening van stoompijpleidingen van hoge- en hogedruksystemen wordt uitgevoerd rekening houdend met veranderingen in het volume en de dichtheid van stoom wanneer de druk verandert en een afname van het stoomverbruik als gevolg van de bijbehorende condensatie. In het geval dat de initiële stoomdruk p P bekend is en de einddruk voor de verwarmingsinrichtingen p PR is ingesteld, wordt de berekening van de stoomleidingen uitgevoerd vóór de berekening van de condensaatleidingen.

Het gemiddelde berekende stoomverbruik op de locatie wordt bepaald door de transitstroom G van de helft van de stoomstroom die verloren gaat tijdens de bijbehorende condensatie:

Guch = G-uiteinde +0,5 G P.K. ,

Waarbij G P.K de extra hoeveelheid stoom is aan het begin van de sectie, bepaald door de formule

GPK = Qtr/r;

R- specifieke hitte verdamping (condensatie) bij dampdruk aan het einde van de sectie; Q Tr - warmteoverdracht door de buiswand op de locatie; wanneer de diameter van de leidingen al bekend is; ruwweg genomen volgens de volgende afhankelijkheden: bij D y = 15-20 mm Q tr = 0,116Q con; bij D y = 25-50 mm Qtr = 0,035Q con; bij D y> 50 mm Ongeveer tr = 0,023Q-uiteinde (Q-uiteinde - de hoeveelheid warmte die moet worden afgegeven aan het apparaat of aan het einde van het stoomleidinggedeelte).

Hydraulische berekening wordt uitgevoerd volgens de methode van verminderde lengtes, die wordt gebruikt in het geval dat lineaire drukverliezen de belangrijkste zijn (ongeveer 80%), en drukverliezen in lokale weerstanden relatief klein zijn. Originele formule om het drukverlies in elke sectie te bepalen

Gebruik de tabel bij het berekenen van lineaire drukverliezen in stoomleidingen. II.6 uit het Designer's Handbook, samengesteld voor buizen met een equivalente ruwheid van het binnenoppervlak k e = 0,2 mm, waarlangs stoom beweegt, met een conditioneel constante dichtheid 1 kg / m 3 [overdruk van een dergelijke stoom is 0,076 MPa, temperatuur 116, 2 0 , kinematische viscositeit 21 * 10 -6 m 2 / s]. De tabel bevat het debiet G, kg/h, en de bewegingssnelheid ω, m/s, stoom. Om de diameter van de leidingen volgens de tabel te selecteren, wordt de gemiddelde voorwaardelijke waarde van het specifieke lineaire drukverlies berekend

waar ρ cf - gemiddelde dichtheid stoom, kg / m 3, bij de gemiddelde druk in het systeem

0,5 (Rp + RPR); ∆p stoom - drukverlies in de stoomleiding van warmtepunt naar het verste (eind)verwarmingsapparaat; p PR is de vereiste druk voor de klep van het eindapparaat, genomen gelijk aan 2000 Pa bij afwezigheid van een condensafvoer achter het apparaat en 3500 Pa bij gebruik van een thermostatische condensafvoer.

Volgens de hulptabel, afhankelijk van het gemiddeld berekende stoomverbruik, de voorwaardelijke waarden van het specifieke lineaire drukverlies R conv en de snelheid van stoombeweging ω conv. De overgang van voorwaardelijke waarden naar echte waarden die overeenkomen met de stoomparameters in elke sectie gebeurt volgens de formules

waarbij pcr.uch de werkelijke gemiddelde waarde is van de dampdichtheid in het gebied, kg / m 3; bepaald door de gemiddelde druk in hetzelfde gebied.

De werkelijke stoomsnelheid mag niet hoger zijn dan 80 m/s (30 m/s in een hogedruksysteem) wanneer stoom en bijbehorend condensaat in dezelfde richting bewegen en 60 m/s (20 m/s in een hogedruksysteem) wanneer ze tegengestelde beweging zijn.

De hydraulische berekening wordt dus uitgevoerd met het middelen van de dampdichtheidswaarden in elke sectie, en niet voor het systeem als geheel, zoals wordt gedaan bij de hydraulische berekeningen van waterverwarmingssystemen en lagedrukstoomverwarming.

Drukverliezen in lokale weerstanden, die slechts ongeveer 20% van de totale verliezen bedragen, worden bepaald door hun equivalente drukverliezen over de lengte van de leidingen. Gelijk aan lokale weerstanden, wordt de extra leidinglengte gevonden door

De d B / λ-waarden worden gegeven in de tabel. Zie 11.7 in het Designer Handbook. Het is te zien dat deze waarden zouden moeten toenemen met toenemende buisdiameter. Inderdaad, als voor de pijp NS bij 15 d B / λ = 0,33 m, dan voor leiding D bij 50 zijn ze 1,85 m. Deze cijfers tonen leidinglengte waarbij het wrijvingsdrukverlies gelijk is aan het lokale weerstandsverlies met de coëfficiënt ξ = 1,0.

Het totale drukverlies ∆р uch op elk deel van de stoomleiding, rekening houdend met de equivalente lengte, wordt bepaald door de formule (9.20)

waar l priv = l + l eq- de berekende verminderde lengte van de sectie, m, inclusief de werkelijke en equivalente lokale weerstanden van de sectielengte.

Om de weerstanden te overwinnen waarmee in de hoofdrichtingen geen rekening is gehouden, wordt een marge van minimaal 10% van het berekende drukverschil genomen. Bij het koppelen van drukverliezen in parallel geschakelde secties is een afwijking van maximaal 15% toegestaan, zoals bij de berekening van lagedrukstoomleidingen.

A.A. Filonenko, Directeur van ChTSUP "Steam-systems"

De cyclus van artikelen is gericht op: technische ondersteuning specialisten die betrokken zijn bij het ontwerp en de exploitatie van stoomkrachtinstallaties. De eerste twee publicaties zijn gewijd aan de basisconcepten die verband houden met waterdamp die veel wordt gebruikt in ondernemingen en in de energiesector, de eigenschappen en hun invloed op de werking van stoomsystemen ("E&M" nr. 3) en de problemen van condensaatafvoer van stoomsatellieten (E&M nr. 4-5).

Stoomdistributiesystemen verbinden ketels met allerlei stoomverbruikende apparatuur van de onderneming.

De belangrijkste componenten van deze systemen zijn: stoomcollectoren ketels, hoofdstoomleidingen, distributiespruitstukken en stoomdistributiepijpleidingen. Elk van hen vervult bepaalde functies die inherent zijn aan dit systeem, en draagt ​​samen met afscheiders en condenspotten bij aan: effectief gebruik paar.

Carterellebogen

Een algemene vereiste voor alle stoomdistributiesystemen is de behoefte aan een apparaat op verschillende intervallen langs de lengte van de stoomleiding van de kolonistenellebogen (Fig. 1). Ze zijn bedoeld voor:

1. afvoer van condensaat door zwaartekracht van stoom die meebeweegt hoge snelheid;
2. accumuleren condensaat totdat het drukverschil het door de condenspot duwt.

Om ervoor te zorgen dat het condensaat door de knieafscheider wordt opgevangen, moet het de juiste maat hebben. Een te kleine putbocht kan een injectie-effect veroorzaken waarbij de drukval als gevolg van de hoge stoomsnelheid condensaat uit de condenspot in de stoomleiding trekt.

In afb. 1 toont het werkingsprincipe van de settling knee en zijn standaard circuit, op tabblad. 1 - Aanbevolen afmetingen van bezinkbochten voor stoomleidingen.

Rijst. 1... Carterbocht (a - werkingsprincipe; b - diagram voor het selecteren van de maat van de carterbocht volgens tabel 1)

Diameter stoomleidingen D, mm	Diameter sump knie D1, mm	De minimale lengte van de elleboogbezinktank L, mm
		Opwarmen onder controle	Auto opwarmen *
15	15	250	710
20	20	250	710
25	25	250	710
50	50	250	710
80	80	250	710
100	100	250	710
150	100	250	710
200	100	300	710
250	150	380	710
300	150	460	710
350	200	535	710
400	200	610	710
450	250	685	710
500	250	760	760
600	300	915	915

* Onder automatisch verwarmen wordt verstaan ​​het opwarmen van de stoomleiding, waarbij condensaat via de condensaatafscheiders wordt afgevoerd naar de condensaatretourleiding, en niet via de ontluchtingsnippels naar de atmosfeer. In dit geval is het ook noodzakelijk om het proces van het verwarmen van de stoomleiding te observeren.

Als er stoom wordt toegevoerd naar het middelpunt van de collector of als de collector geen helling heeft, wordt aanbevolen om aan beide zijden van de collector bezinkbochten aan te brengen met condenspotten met een totale capaciteit die gelijk is aan de berekende. Bij een collectordiameter tot 100 mm moet de diameter van de carterbocht D1 gelijk zijn aan de collectordiameter. Bij een collectordiameter van meer dan 100 mm moet de diameter van de bezinkbocht D1 gelijk zijn aan de helft van de collectordiameter, maar niet kleiner dan 100 mm.

Het opstarten van Steam-netwerken bestaat uit de volgende bewerkingen:

• verwarmings- en spoelstoomleidingen;
• vullen en spoelen van condensaatleidingen;
• consumenten verbinden.

Voor aanvang van de verwarming zijn alle kleppen op de aftakkingen van de verwarmde ruimte goed gesloten. Eerst wordt de snelweg opgewarmd en vervolgens afwisselend vertakt. Kleine, dun vertakte stoomleidingen kunnen door het hele netwerk gelijktijdig worden verwarmd.

In het geval van waterslag wordt de stoomtoevoer onmiddellijk verminderd en bij frequente en sterke stoten stopt deze volledig totdat volledige verwijdering condensaat dat zich daarin heeft opgehoopt uit het verwarmde gedeelte van de stoomleiding.

Stoomcollectoren

De hoofdkop van een stookruimte is een speciaal type stoomleiding die stoom kan ontvangen van een of meer ketels. Meestal is het horizontale pijp grote diameter die van bovenaf met stoom wordt gevuld en op zijn beurt de stoom naar de hoofdstoomleidingen voert. Zorgvuldige afvoer van het verdeelstuk is vooral belangrijk, zodat eventuele overdracht van ketelwater en vaste stoffen wordt verwijderd voordat stoom door het systeem wordt gedistribueerd. Voor de collector bestemde condensaatafscheiders moeten grote hoeveelheden door stoom aangezogen ophopingen onmiddellijk na hun vorming kunnen verwijderen. Bij de keuze van condenspotten is de mate van weerstand tegen hydraulische schokken.

Selectie van condensaatafvoer en veiligheidsfactor voor ketelverdeelstukken (alleen voor verzadigde stoom)

De benodigde doorvoercapaciteit van condenspotten op ketelcollectoren wordt vrijwel altijd bepaald als de waarde van de verwachte ketelwaterafvoer (10% van de belasting aangesloten op de ketel), vermenigvuldigd met een veiligheidsfactor van 1,5.

Op de collector zijn bijvoorbeeld twee ketels aangesloten met een totale stoomcapaciteit van 20.000 kg/h. Dan moet op de collector een condensafvoer met een capaciteit van 20.000 worden geïnstalleerd. tien %. 1,5 = 3000 kg/u.

Het meest geschikt voor deze omstandigheden zijn omgekeerde vlottercondenspotten, die onmiddellijk kunnen werken in geval van een condensaatuitbarsting, bestand zijn tegen waterslag, bestand zijn tegen vervuiling en zuinig blijven bij zeer lage belastingen.

Installatie van condenspotten

Als de stoomstroom door de collector slechts in één richting is, is het voldoende om één condenspot in de buurt van de uitlaat te installeren. Als stoom door het middelpunt wordt gevoerd (fig. 2) of als er een vergelijkbare opstelling van tweerichtingsstoomstroom is, moeten er condenspotten aan elk uiteinde van het verdeelstuk worden geïnstalleerd.

Rijst. 2... Ketelverdeelstuk met multidirectionele stoomstromen (voor verdeelstuk met DN< 100 мм, DN колена-отстойника такой же, как у коллектора; для коллектора с DN >100 mm, de DN van de bezinkbocht moet gelijk zijn aan 0,5 DN van de collector, maar niet minder dan 100 mm)

Hoofdstoomleidingen

Om de normale werking van de door deze stoomleidingen geleverde apparatuur te garanderen, moeten ze vrij zijn van lucht en condensatie. Onvolledige afvoer van condensaat uit hoofdstoomleidingen leidt vaak tot waterslag en de vorming van rondvliegende condensaatophopingen, die pijpleidingfittingen en andere apparatuur kunnen beschadigen.

Bovendien neemt door de aanwezigheid van condensaat in de stoomleiding de droogheid van de stoom af, wat leidt tot overmatig verbruik.

Tijdens het koelproces wordt het condensaat in de stoomleiding actief geabsorbeerd kooldioxide, verandert in koolzuur, wat leidt tot versnelde corrosie van pijpleidingen, fittingen en warmtewisselaars.

Er zijn twee algemeen aanvaarde methoden voor het verwarmen van hoofdstoomleidingen - gecontroleerd en automatisch.

Gecontroleerde verwarming wordt veel toegepast voor het voorverwarmen van grote diameter en/of lange stoomleidingen. Deze methode bestaat uit het feit dat de aftapkranen volledig open staan ​​voor vrij blazen naar de atmosfeer totdat stoom in de stoomleiding begint te stromen. De kleppen worden pas gesloten als alle of het grootste deel van het condensaat dat tijdens het verwarmen is gevormd, is verwijderd. Na het bereiken van de bedrijfsmodus wordt de condensafvoer overgenomen door de condenspotten. In de automatische modus verwarmt de ketel zodanig dat de stoomleidingen en alle apparatuur of sommige van zijn typen geleidelijk aan druk en temperatuur krijgen zonder hulp handmatige bediening of regeling volgens de vooraf ingestelde verwarmingsmodus.

Waarschuwing! Ongeacht de verwarmingsmethode moet de snelheid waarmee de temperatuur van het metaal stijgt, worden bepaald door het opstartschema om thermische spanningen en andere schade aan het systeem te voorkomen.

Selectie van condenspot en veiligheidsfactor voor hoofdstoomleidingen (alleen verzadigde stoom)

Condensaatstroom in geïsoleerde of ongeïsoleerde pijpleidingen met gecontroleerde of automatische methoden verwarming kan worden berekend met de formule:

waarbij G K de hoeveelheid condensaat is, kg / uur;

W T - pijpgewicht, kg/m(volgens tabel 2);

L 1 - totale lengte van de stoomleiding, m;

met - specifieke hitte pijpleidingmateriaal (voor staal - 0.12 kcal / (kg. ° С));

t 1 - begintemperatuur, ° C;

t 2 - eindtemperatuur, ° C;

r - latente verdampingswarmte, kcal / kg(volgens de stoomeigenschappentabel);

h - opwarmtijd, min.

tafel 2... Kenmerken van leidingen voor het berekenen van verliezen naar het milieu

Diameter pijpleiding, inch	Diameter pijpleiding, mm	Buitenste diameter, mm	Buitenshuis oppervlakte, m 2 / m	Gewicht, kg/m
1/8	6	10,2	0,03	0,49
1/4	8	13,5	0,04	0,77
3/8	10	17,2	0,05	1,02
1/2	15	21,3	0,07	1,45
3/4	20	26,9	0,09	1,90
1	25	33,7	0,11	2,97
1,25	32	42,4	0,13	3,84
1,5	40	48,3	0,15	4,43
2	50	60,3	0,19	6,17
2,5	65	76,1	0,24	7,90
3	80	88,9	0,28	10,10
4	100	114,3	0,36	14,40
5	125	139,7	0,44	17,80
6	150	165,1	0,52	21,20
8	200	219,0	0,69	31,00
10	250	273,0	0,86	41,60
12	300	324,0	1,02	55,60
14	350	355,0	1,12	68,30
16	400	406,0	1,28	85,90
20	500	508,0	1,60	135,00

Om snel het condensaatdebiet te bepalen tijdens het verwarmen van de hoofdstoomleiding, kunt u het diagram in afb. 3. Het berekende debiet moet worden vermenigvuldigd met 2 (aanbevolen veiligheidsfactor voor alle condenspotten die zich tussen de ketel en het einde van de stoomleiding bevinden). Voor condenspotten die zijn geïnstalleerd aan het einde van de stoomleiding of voor de bediening en afsluiters die zich een deel van de tijd in de gesloten stand bevinden, moet worden uitgegaan van een veiligheidsfactor van 3. Een omgekeerde vlottercondenspot wordt aanbevolen, omdat deze verontreinigingen en condensaatuitbarstingen kan afvoeren en bestand is tegen waterslag. Zelfs als het mislukt, blijft het meestal in de open positie.

Rijst. 3... Schema voor het bepalen van de hoeveelheid condensaat gevormd in een 20 m lange leiding wanneer deze wordt verwarmd van 0 ° C tot de stoomverzadigingstemperatuur

Het condensaatverbruik tijdens normaal bedrijf van de stoomleiding (na verwarming) wordt bepaald volgens tabel. 3.

tafel 3... Condensaatvormingssnelheid in stoomleidingen tijdens normaal bedrijf, kg / h / m 2

Installatie

Ongeacht de verwarmingsmethode moeten bezinkbochten en condenspotten op de laagste punten en op plaatsen met natuurlijke afwatering worden geïnstalleerd, bijvoorbeeld:

• voor de oplopende stootborden;
• aan het einde van de hoofdstoomleidingen;
• voor uitzettingsvoegen en knieën;
• vóór regelkleppen en regelaars.

In afb. 4, 5 en 6 tonen voorbeelden van de organisatie van afvoeren van de hoofdstoomleidingen.

Bochten van hoofdstoomleidingen

Uitlaten van de hoofdstoomleidingen zijn aftakkingen van de hoofdstoomleiding die stoom leveren aan de stoomverbruikende apparatuur. Het systeem van deze leidingen moet zo zijn ontworpen en aangelegd dat condensatie op elk punt wordt voorkomen.

Selectie van condenspot en veiligheidsfactor

Het condensaatverbruik wordt bepaald met dezelfde formule als voor de hoofdstoomleidingen. De aanbevolen veiligheidsfactor voor de aftakkingen van de hoofdstoompijpleidingen is 2.

Installatie

In afb. 7, 8 en 9 tonen respectievelijk aanbevolen leidingschema's voor de aftakking van de hoofdstoomleiding naar de regelklep wanneer de lengte maximaal 3 m is, meer dan 3 m, en in het geval dat de regelklep zich onder de niveau van de hoofdstoomleiding.

Vóór elke regelklep en vóór de drukregelaar, indien aanwezig, moet een vuilfilter met volledige doorlaat worden geïnstalleerd. Op het filter moet een ontluchtingsklep worden geïnstalleerd, evenals een omgekeerde vlotter. Controleer een paar dagen na het opstarten van het systeem het filtergaas om te beslissen of het gebied moet worden ontdaan van vuil.

Rijst. 7... Aftakleidingen met een lengte van minder dan 3 m.Als er een omgekeerde helling is naar de toevoerverdeler van minstens 50 mm per 1 m, dan is de installatie van een condensafvoer niet nodig	Rijst. acht... Aftakleiding langer dan 3 m. Voor de regelklep moet een bezinkbocht en een condensafvoer worden geïnstalleerd. Een filter kan dienen als bezinktank als de ontluchtingsbuis is afgesloten voor een condensafvoer met een omgekeerde vlotter. De condensafvoer moet zijn voorzien van een ingebouwde terugslagklep	Rijst. negen... Ongeacht de lengte van de aftakking, moet een bezinkbocht en een condenspot vóór de regelklep onder de stoomtoevoerleiding worden geïnstalleerd. Indien de spoel (consument) zich boven de regelklep bevindt, moet ook aan de benedenstroomse zijde van de regelklep een condenspot worden geïnstalleerd.

scheidingstekens

Stoomafscheiders zijn ontworpen om al het condensaat dat zich vormt, af te voeren distributiesystemen... Meestal worden ze gebruikt voor apparatuur waarvoor: verhoogde droogheid koppel is van groot belang. Het wordt nuttig geacht om ze op de stoomleidingen van de secundaire stoom te installeren.

Rijst. tien... Afscheider afvoer. Voor een volledige en snelle afvoer van condensaat in de condensaatafvoer zijn een volboring carterbocht en een carter nodig

Condensaatafvoer uit oververhitte stoomleidingen

Het lijkt erop dat als zich geen condensaat vormt in de stoomleidingen van de oververhitte stoom, het er niet is. Dit is inderdaad het geval, maar alleen in het geval dat de temperatuur en druk in de stoomleiding de bedrijfsparameters hebben bereikt. Tot dit punt moet het condensaat worden verwijderd.

Eigenschappen en toepassingskenmerken van oververhitte stoom

De soortelijke warmte van een stof is de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van 1 kg met 1 ° C te verhogen. De soortelijke warmtecapaciteit van water is 1 kcal ° , maar de soortelijke warmtecapaciteit van oververhitte stoom hangt af van de temperatuur en druk. Het neemt af met toenemende temperatuur en neemt toe met toenemende druk.

Oververhitte stoom wordt meestal geproduceerd in extra secties van pijpen die in de ketel zijn geïnstalleerd, of in het rookgasafvoergebied om de "verloren" warmte van de ketel te gebruiken, evenals in een oververhitter, die na de ketel wordt geïnstalleerd en aangesloten op de stoom lijn. Schematisch diagram een ketel met een oververhitter wordt getoond in Fig. elf.

Rijst. elf... Schema energiecentrale met oververhitter

Oververhitte stoom heeft eigenschappen die het een onhandige warmtedrager maken voor het warmteoverdrachtsproces en tegelijkertijd ideaal voor het uitvoeren van mechanisch werk en massaoverdracht, dat wil zeggen voor transport. In tegenstelling tot verzadigde stoom zijn de druk en temperatuur van de oververhitte stoom niet gerelateerd. Wanneer oververhitte stoom wordt geproduceerd bij dezelfde druk als verzadigde stoom, nemen de temperatuur en het specifieke volume toe.

In ketels met een hoog rendement en relatief kleine trommels is de scheiding van stoom en water uiterst moeilijk. De combinatie van een kleine hoeveelheid water in de trommels en snelle veranderingen in het stoomverbruik veroorzaakt een sterke afname van het volume en de vorming van stoombellen, wat leidt tot de afvoer van ketelwater. Het kan worden verwijderd met afscheiders met condenspotten bij de stoomuitlaten van de stoomgenerator, maar dit geeft geen 100% resultaat. Daarom worden, waar droge stoom nodig is, extra convectieve buizenbundels in de vuurhaard geïnstalleerd. Om de overdracht van water te verdampen, wordt een bepaalde hoeveelheid warmte aan de stoom toegevoegd, waardoor een lichte oververhitting ontstaat, zodat de stoom volledig droog is.

Omdat oververhitte stoom, die terugkeert naar de verzadigde toestand, heel weinig warmte afgeeft, is dat niet het geval goede warmtedrager voor het warmteoverdrachtsproces. Voor sommige processen, zoals elektriciteitscentrales, is echter droge stoom vereist om mechanisch werk uit te voeren. Ongeacht het type energiecentrale, oververhitte stoom vermindert de hoeveelheid condensaat wanneer deze opstart vanuit een koude toestand. Oververhitting verbetert ook de prestaties van deze units door condensatie in de expansietrappen te elimineren. Droge stoom aan de uitlaat van de energiecentrale verlengt de levensduur van de turbinebladen.

In tegenstelling tot verzadigde stoom, die warmte verliest, condenseert oververhitte stoom niet, daarom kan het door zeer lange stoompijpleidingen worden getransporteerd zonder significant verlies van warmte-inhoud voor de vorming van condensaat.

Waarom oververhitte stoomsystemen aftappen?

De belangrijkste reden voor het installeren van condenspotten in oververhitte stoomsystemen is de vorming van opstartcondensaatstromen. Ze kunnen erg belangrijk zijn vanwege: grote maten belangrijkste stoomleidingen. Tijdens het opstarten zullen waarschijnlijk handmatige aftapkranen worden gebruikt omdat er voldoende tijd is om ze te openen en te sluiten. Dit proces wordt gecontroleerde verwarming genoemd. Andere redenen voor het installeren van condenspotten zijn noodgevallen, zoals verlies van oververhitting of stoombypass, wanneer ze mogelijk moeten worden geactiveerd op verzadigde stoom. Met deze noodsituaties geen tijd om kleppen handmatig te openen, dus condenspotten zijn nodig.

Bepaling van het condensaatdebiet voor condensaatafscheiders van oververhitte stoomleidingen

De condensaatstroom door de oververhitte stoom-stoomleiding condensaatafvoer varieert over een groot bereik: van maximaal bij opstarten tot geen stroom in bedrijfsmodus. Dit zijn dan ook de eisen die aan elk type condenspot moeten worden gesteld.

Tijdens het opstarten worden zeer grote stoomleidingen gevuld met koude stoom. In dit stadium bevatten ze alleen verzadigde stoom bij lage druk totdat de temperatuur van de stoomleiding stijgt. Het wordt geleidelijk verhoogd lange tijd om het metaal van de stoomleidingen niet aan plotselinge spanningen te onderwerpen. Hoog verbruik condensaat in combinatie met lage druk is begincondities waarvoor het gebruik van condenspotten met hoge capaciteit vereist is. Oververhitte stoomleidingen vereisen dan dat deze extra grote condenspotten bij zeer hoge drukken en zeer lage stroomsnelheden werken.

Typische opstartdebieten van condensaat kunnen ruwweg worden berekend met behulp van de formule:

waarbij W T het gewicht van de buis is, kg/m(volgens tabel 2);

r - latente verdampingswarmte, kcal / kg;

i is de enthalpie van oververhitte stoom bij gemiddelde druk en temperatuur voor de beschouwde verwarmingsperiode, kcal / kg;

i ”is de enthalpie van verzadigde stoom bij gemiddelde druk voor de beschouwde verwarmingsperiode, kcal / kg;

0,12 - soortelijke warmte stalen pijp, kcal / (kg. ° С).

Voorbeeld

Initiële data

Het is nodig om een ​​stoomleiding met een diameter van 200 mm te verwarmen van een omgevingstemperatuur van 21°C tot een temperatuur van 577°C bij een gemiddelde druk van 8,3 kg/cm2g gedurende de laatste 2 uur. over 11 uur. De afstand tussen de afvoerknooppunten is 60 m. De massa van de buis volgens de tabel. 2 is 31 kg/m. De massa van een 60 m lange buis zal dus 1860 kg bedragen.

De warming-up vond plaats volgens het schema aangegeven in de tabel. 4.

Tabel 4... Verwarmingsmodus voor oververhitte stoompijpleidingen

Punt uit tijd, h	gemiddelde druk, kg/cm2g.	Eindtemperatuur tijdsperiode, °	Verzadigde enthalpie paar I ", kcal / kg	Latente hitte van stoom vorming r, kcal / kg	Oververhitte enthalpie paar i, kcal / kg	Hoeveelheid condensaat, kg/h
0 tot 2	0,46	121	643,1	532,1	652,6	42,7
2 tot 4	0,97	221	646,3	526,4	695	46,7
4 tot 6	4,9	321	658,3	498,9	741,7	53,7
6 tot 8	8,3	421	662,7	484,2	790,5	62,6
8 tot 11	8,3	577	662,7	484,2	868,1	124,9

Voor de eerste twee uur warming-up:

Voor de tweede twee uur:

Voor andere perioden wordt het stoomverbruik op dezelfde manier berekend.

Om condensaat effectief uit de oververhitte stoompijpleidingen te verwijderen, is het noodzakelijk om de maat van de bezinkbochten correct te selecteren bij het installeren van de condenspotten, en ook rekening te houden met de aanbevelingen voor hun leidingen.

De vraag rijst of het nodig is om de bezinkbochten, de aftakleidingen van de condenspotten en de condenspotten zelf te isoleren? Het antwoord is nee. Als isolatie geen verplichte veiligheidsvereiste is, dit deel stoomsysteem isoleren is niet nodig. Dan zal zich continu condens vormen voor de val en er doorheen gaan, waardoor de levensduur wordt verlengd.

Oververhitte condenspotten

Bimetaal

De bimetalen condenspot is geconfigureerd om niet te openen totdat het condensaat is afgekoeld tot onder de verzadigingstemperatuur. Bij deze druk blijft de condenspot gesloten zolang er stoom is bij welke temperatuur dan ook. Naarmate de stoomtemperatuur stijgt, neemt de trekkracht van de bimetalen platen toe, waardoor de klepafdichtingskracht toeneemt. Oververhitte stoom heeft de neiging om deze inspanning verder te vergroten. De bimetalen condenspot werkt goed bij hoge startbelastingen en is om deze reden: goede keuze voor oververhitte stoom.

Tijdens bedrijf met oververhitte stoom kan de condensafvoer opengaan als het condensaat erin afkoelt tot onder de verzadigingstemperatuur. Als de diameter en lengte van de bezinkbocht voor de condenspot niet geschikt zijn, kan condensaat terugstromen in de stoomleiding en schade veroorzaken, en pijpleiding fittingen en andere apparatuur.

Met een omgekeerde vlotter

Een sifon in de sifon voorkomt dat stoom bij de ontluchtingsklep komt, waardoor er geen stoom ontsnapt en een lange levensduur van de sifon wordt gegarandeerd. Uitlaatklep aan de bovenkant maakt het ondoordringbaar voor vreemde deeltjes, maar laat lucht ontsnappen. Het kan hoge opstartkosten aan en kan zich aanpassen aan lage bedrijfskosten. De bestaande moeilijkheden die samenhangen met het gebruik ervan met oververhitte stoom hebben betrekking op de noodzaak om een ​​waterslot te handhaven of met water te vullen. Om dit te doen, is het noodzakelijk om condenspotten te gebruiken die speciaal zijn ontworpen voor oververhitte stoomsystemen en om te zorgen voor de juiste leidingen.

De juiste leiding voor een omgekeerde oververhitte condenspot wordt getoond in afb. 6. Bij het bepalen van de capaciteit van de condenspot voor oververhitte stoom dient deze te worden berekend voor het opstartdebiet zonder gebruik te maken van een veiligheidsfactor. Lichaamsmaterialen moeten worden geselecteerd op basis van maximale druk en temperatuur, inclusief oververhitting.

Literatuur

1. Vukalovich MP Thermodynamische eigenschappen van water en stoom. - M.: Staats wetenschappelijke en technische uitgeverij van machinebouwliteratuur "MASHGIZ", 1955.
2. Filonenko A.A. Stoom- en stoomcondensaatinstallaties van de onderneming. Van theorie dichter bij praktijk // Energie en Management. - Nr. 3. - 2013. - P. 22-25.
3. Filonenko A.A. Stoom- en stoomcondensaatinstallaties van de onderneming. Van theorie dichter bij praktijk (vervolg) // Energie en Management. - Nr. 4-5. - 2013. - S. 66-68.

De berekeningsformule is als volgt:

waar:
D - pijpleidingdiameter, mm

Q - debiet, m3 / h

v - toelaatbare stroomsnelheid in m / s

Het soortelijk volume van verzadigde stoom bij een druk van 10 bar is 0,194 m3/kg, wat betekent dat het volumetrisch debiet van 1000 kg/h verzadigde stoom bij 10 bar 1000x0,194 = 194 m3/h zal zijn. Het specifieke volume oververhitte stoom bij 10 bar en een temperatuur van 300°C is 0,2579 m3/kg, en het volumetrisch debiet voor dezelfde hoeveelheid stoom zal al 258 m3/h bedragen. Er kan dus worden gesteld dat dezelfde pijpleiding niet geschikt is voor het transport van zowel verzadigde als oververhitte stoom.

Hier zijn enkele voorbeelden van pijplijnberekeningen voor verschillende omgevingen:

1. Woensdag - water. Laten we een berekening maken bij een debiet van 120 m3/h en een debiet v = 2 m/s.
D = = 146 mm.
Dat wil zeggen, een pijpleiding met een nominale diameter van DN 150 is vereist.

2. Woensdag - verzadigde stoom. Laten we een berekening maken voor volgende parameters:: volumetrisch debiet - 2000 kg/h, druk - 10 bar bij een debiet van 15 m/s. Volgens het specifieke volume van verzadigde stoom bij een druk van 10 bar is 0,194 m3 / h.
D = = 96mm.
Dat wil zeggen, een pijpleiding met een nominale diameter van DN 100 is vereist.

3. Woensdag - oververhitte stoom. Laten we een berekening maken voor de volgende parameters: volumestroom - 2000 kg / h, druk - 10 bar bij een debiet van 15 m / s. Het specifieke volume van oververhitte stoom bij een bepaalde druk en temperatuur, bijvoorbeeld 250 ° C, is 0,2326 m3/h.
D = = 105mm.
Dat wil zeggen, een pijpleiding met een nominale diameter van DN 125 is vereist.

4. Gemiddeld - condensatie. In dit geval heeft de berekening van de diameter van de pijpleiding (condensaatleiding) een kenmerk waarmee rekening moet worden gehouden bij de berekeningen, namelijk: er moet rekening worden gehouden met het aandeel stoom uit het lossen. Condensaat, dat door de condensaatafvoer loopt en in de condensaatleiding terechtkomt, wordt daarin gelost (d.w.z. gecondenseerd).
De fractie stoom bij het lossen wordt bepaald door de volgende formule:
Stoomfractie van lossen = , waar

h1 is de enthalpie van het condensaat voor de condensafvoer;
h2 - enthalpie van condensaat in het condensaatnetwerk bij de overeenkomstige druk;
r is de verdampingswarmte bij de overeenkomstige druk in het condensaatnetwerk.
Volgens een vereenvoudigde formule wordt de fractie stoom bij het lossen bepaald als het temperatuurverschil voor en na de condenspot x 0,2.

De formule voor het berekenen van de diameter van de condensaatleiding ziet er als volgt uit:

D = , waar
DR - aandeel condensaatafvoer
Q - hoeveelheid condensaat, kg / h
v "- specifiek volume, m3 / kg
Laten we de condensaatleiding berekenen voor de volgende beginwaarden: stoomverbruik - 2000 kg / h met een druk van 12 bar (enthalpie h '= 798 kJ / kg), gelost tot een druk van 6 bar (enthalpie h' = 670 kJ / kg, soortelijk volume v ” = 0,316 m3 / kg en condensatiewarmte r = 2085 kJ / kg), stroomsnelheid 10 m / s.

Stoomfractie van lossen = = 6,14 %
De hoeveelheid geloste stoom zal zijn: 2000 x 0,0614 = 123 kg/h of
123x0,316 = 39 m3 / h

D = = 37mm.
Dat wil zeggen, een pijpleiding met een nominale diameter van DN 40 is vereist.

TOEGESTANE DEBIET

De stroomsnelheidsindicator is een even belangrijke indicator bij het berekenen van pijpleidingen. Bij het bepalen van het debiet moet rekening worden gehouden met de volgende factoren:

Druk verlies. Bij hoge stroomsnelheden kunnen kleinere leidingdiameters worden gekozen, maar is er een aanzienlijk drukverlies.

Kosten pijpleiding. Lage stroomsnelheden resulteren in grotere leidingdiameters.

Lawaai. Het hoge debiet gaat gepaard met een verhoogd geluidseffect.

Dragen. Hoge stroomsnelheden (vooral bij condensaat) leiden tot leidingerosie.

In de regel is de belangrijkste reden voor problemen met condensafvoer juist de onderschatte diameter van de leidingen en de verkeerde keuze van condenspotten.

Na de condensaatafvoer bereiken condensaatdeeltjes, die met de stoomsnelheid van het lossen langs de pijpleiding bewegen, de bocht, raken de wand van de roterende uitlaat en hopen zich op op de plaats van de bocht. Daarna worden ze met hoge snelheid langs de pijpleidingen geduwd, wat leidt tot hun erosie. De ervaring leert dat 75% van de condensaatleidinglekkages zich voordoen in pijpbochten.

Om het waarschijnlijke optreden van erosie en de gevolgen ervan te verminderen negatieve impact, is het voor systemen met vlottercondenspotten voor de berekening noodzakelijk om een ​​debiet van ongeveer 10 m / s te nemen, en voor systemen met andere soorten condenspotten - 6-8 m / s. Bij het berekenen van condensaatpijpleidingen, waarin geen stoom vrijkomt bij het lossen, is het erg belangrijk om berekeningen te maken, zoals voor waterleidingen met een debiet van 1,5 - 2 m / s, en in de rest, rekening houden met het aandeel stoom van het lossen.

De onderstaande tabel toont de stroomsnelheden voor sommige media:

woensdag	Opties	Stroomsnelheid m / s
Stoom	tot 3 bar	10-15
	3 -10 bar	15-20
	10 - 40 bar	20-40
Condensaat	Met condensaat gevulde leidingen
	condensaat- stoom mengsel	6-10
Voedingswater	Zuigleiding	0,5-1
	Aanvoerpijpleiding

Energieverliezen tijdens vloeistofbeweging door leidingen worden bepaald door de bewegingswijze en de aard van het binnenoppervlak van de leidingen. Bij de berekening wordt rekening gehouden met de eigenschappen van een vloeistof of gas met behulp van hun parameters: dichtheid p en kinematische viscositeit v. Dezelfde formules die worden gebruikt om hydraulische verliezen te bepalen, zowel voor vloeistof als voor stoom, zijn hetzelfde.

Een onderscheidend kenmerk van de hydraulische berekening van de stoompijpleiding is de noodzaak om rekening te houden met veranderingen in de stoomdichtheid bij het bepalen van de hydraulische verliezen. Bij het berekenen van gaspijpleidingen wordt de gasdichtheid bepaald afhankelijk van de druk volgens de toestandsvergelijking die is geschreven voor ideale gassen, en alleen voor hoge druk(meer dan ongeveer 1,5 MPa), wordt een correctiefactor in de vergelijking geïntroduceerd, waarbij rekening wordt gehouden met de afwijking van het gedrag van echte gassen van het gedrag van ideale gassen.

Bij het gebruik van de wetten van ideale gassen om pijpleidingen te berekenen waardoor verzadigde stoom beweegt, worden significante fouten verkregen. De wetten van ideale gassen kunnen alleen worden gebruikt voor sterk oververhitte stoom. Bij het berekenen van stoomleidingen wordt de stoomdichtheid bepaald afhankelijk van de druk volgens de tabellen. Aangezien de stoomdruk op zijn beurt afhangt van hydraulische verliezen, wordt de berekening van stoompijpleidingen uitgevoerd door de methode van opeenvolgende benaderingen. Eerst worden de drukverliezen in de sectie ingesteld, de dampdichtheid bepaald uit de gemiddelde druk en vervolgens worden de werkelijke drukverliezen berekend. Als de fout onaanvaardbaar blijkt te zijn, wordt een herberekening uitgevoerd.

Bij het berekenen van stoomnetwerken worden de stoomdebieten, de begindruk en de vereiste druk voor installaties met stoom gegeven. Laten we eens kijken naar de methode voor het berekenen van stoompijpleidingen met behulp van een voorbeeld.

TABEL 7.6. BEREKENING VAN EQUIVALENTE LENGTES (Ae = 0,0005 m) Perceel nr. In afb. 7.4 Lokale weerstand Lokale weerstandscoëfficiënt С Equivalente lengte 1e, m Poort Sluis Poort Sluis Uitzetstukken voor pakkingbus (4 stuks) Gesplitste tee (pas) Poort Sluis Expansievoegen (3 st.) Gesplitste tee (pas) Poort Sluis Expansievoegen (3 st.) Wartel-uitzettingsvoegen (2 st.) 0,5 0,3-2 = 0, bі Gespleten T-stuk (aftakking) Schuifafsluiter Wartel-uitzettingsvoegen (2 stuks) Gespleten T-stuk (aftakking) Schuifafsluiter Uitzetstukken pakkingbus (1 stuk)

6,61 kg/m3.

(3 stuks.)................................... *......... .............................................. 2.8 -3 = 8.4

Gespleten T-stuk (passage). ... ._________________ 1__________

De waarde van de equivalente lengte bij 2 £ = 1 bij k3 = 0,0002 m voor een buis met een diameter van 325X8 mm volgens de tabel. 7,2 / e = 17,6 m, dus de totale equivalente lengte voor de sectie 1-2: / e = 9,9-17,6 = 174 m.

De opgegeven lengte van de sectie is 1-2: / pr і-2 = 500 + 174 = 674 m.

Een warmtebron is een complex van apparatuur en apparaten met behulp waarvan de transformatie van natuurlijke en kunstmatige soorten energie in thermische energie met de parameters die nodig zijn voor consumenten. Potentiële bestanden van belangrijke natuurlijke soorten ...

Als resultaat van de hydraulische berekening van het verwarmingsnetwerk worden de diameters van alle secties van warmteleidingen, apparatuur en afsluiters en regelkleppen bepaald, evenals het drukverlies van het koelmiddel op alle elementen van het netwerk. Volgens de verkregen waarden van verliezen ...

In warmtetoevoersystemen leidt interne corrosie van pijpleidingen en apparatuur tot een verkorting van hun levensduur, ongevallen en slibvorming van water met corrosieproducten, daarom is het noodzakelijk om maatregelen te nemen om dit te bestrijden. De situatie is ingewikkelder...

Pijpleidingen voor het transport van verschillende vloeistoffen zijn een integraal onderdeel van installaties en installaties waarin werkprocessen met betrekking tot verschillende toepassingsgebieden worden uitgevoerd. Bij het kiezen van buizen en de configuratie van de pijpleiding zijn de kosten van zowel de pijpen zelf als de pijpleidingfittingen van groot belang. uiteindelijke kosten het verpompen van het medium door de leiding wordt grotendeels bepaald door de maat van de leidingen (diameter en lengte). De berekening van deze waarden wordt uitgevoerd met behulp van speciaal ontwikkelde formules die specifiek zijn voor bepaalde types exploitatie.

Een pijp is een holle cilinder van metaal, hout of ander materiaal dat wordt gebruikt om vloeibare, gasvormige en bulkmedia te transporteren. Water kan worden gebruikt als transportmedium, natuurlijk gas, stoom, olieproducten, enz. Leidingen worden overal gebruikt van verschillende industrieën industrie en eindigend met huishoudelijk gebruik.

Voor de vervaardiging van buizen zijn de meest verschillende materialen zoals staal, gietijzer, koper, cement, kunststof zoals ABS-kunststof, PVC, gechloreerd PVC, polybuteen, polyethyleen, enz.

De belangrijkste afmetingen van een buis zijn de diameter (buiten, binnen, enz.) en wanddikte, die worden gemeten in millimeters of inches. Ook wordt een waarde gebruikt als de nominale diameter of nominale boring - de nominale waarde van de binnendiameter van de buis, ook gemeten in millimeters (aangegeven met DN) of inches (aangegeven met DN). De nominale diameters zijn gestandaardiseerd en vormen het belangrijkste criterium voor de selectie van buizen en hulpstukken.

Overeenstemming van nominale maten in mm en inches:

Een buis met een cirkelvormige doorsnede heeft om een ​​aantal redenen de voorkeur boven andere geometrische doorsneden:

• Een cirkel heeft een minimale omtrek-tot-oppervlakteverhouding, en wanneer toegepast op een pijp, betekent dit dat met gelijke bandbreedte pijp materiaal verbruik ronde vorm zal minimaal zijn in vergelijking met buizen van andere vormen. Dit betekent ook de laagst mogelijke kosten voor isolatie en beschermende bekleding;
• Ronde dwarsdoorsnede het meest gunstig voor het verplaatsen van een vloeibaar of gasvormig medium vanuit hydrodynamisch oogpunt. Ook wordt door het kleinst mogelijke inwendige oppervlak van de buis per lengte-eenheid een minimale wrijving tussen het getransporteerde medium en de buis bereikt.
• De ronde vorm is het best bestand tegen interne en externe druk;
• Het proces van het maken van ronde buizen is vrij eenvoudig en gemakkelijk uit te voeren.

Buizen kunnen sterk variëren in diameter en configuratie, afhankelijk van het doel en toepassingsgebied. Dus de hoofdleidingen voor het verplaatsen van water of olieproducten kunnen bijna een halve meter in diameter bereiken met een vrij eenvoudige configuratie, en verwarmingsspiralen, die ook een pijp vertegenwoordigen, hebben complexe vorm met veel wendingen.

Het is onmogelijk om een ​​bedrijfstak voor te stellen zonder een pijpleidingnetwerk. De berekening van een dergelijk netwerk omvat de selectie van leidingmateriaal, het opstellen van een specificatie met gegevens over dikte, leidingmaat, route, etc. Grondstoffen, tussenproducten en/of afgewerkte producten doorlopen productiestadia, bewegend tussen verschillende apparaten en installaties, die met elkaar verbonden zijn door middel van pijpleidingen en hulpstukken. Een juiste berekening, selectie en installatie van het leidingsysteem is noodzakelijk voor de betrouwbare uitvoering van het gehele proces, het veilig verpompen van media, het afdichten van het systeem en het voorkomen van lekkage van de verpompte stof in de atmosfeer.

Er is geen enkele formule en regels die kunnen worden gebruikt om een ​​pijplijn te selecteren voor elke mogelijke toepassing en werkomgeving... In elk afzonderlijk gebied van pijplijntoepassing zijn er een aantal factoren die aandacht vereisen en kunnen bieden: significante invloed aan de eisen voor de pijpleiding. Als het bijvoorbeeld om slib gaat, zal een grote pijpleiding niet alleen de kosten van de installatie verhogen, maar ook operationele problemen veroorzaken.

Meestal worden leidingen geselecteerd na optimalisatie van materiaal- en bedrijfskosten. Hoe grotere diameter pijpleiding, dat wil zeggen, hoe hoger de initiële investering, hoe lager de drukval zal zijn en dus hoe lager de bedrijfskosten. Omgekeerd zal de kleine omvang van de pijpleiding de primaire kosten van de pijpen en pijpfittingen zelf verlagen, maar een toename van de snelheid zal leiden tot een toename van de verliezen, wat zal leiden tot de noodzaak om extra energie te besteden aan het verpompen van het medium. De snelheidslimieten die voor verschillende toepassingen zijn vastgesteld, zijn gebaseerd op optimale ontwerpomstandigheden. De maatvoering van de leidingen wordt berekend aan de hand van deze normen, rekening houdend met de toepassingsgebieden.

Pijpleiding ontwerp

Bij het ontwerpen van pijpleidingen worden de volgende basisontwerpparameters als basis genomen:

• vereiste prestaties;
• entrypunt en exitpunt van de pijpleiding;
• samenstelling van het medium, inclusief viscositeit en soortelijk gewicht;
• topografische omstandigheden van de pijpleidingroute;
• maximaal toegestaan bedrijfsdruk;
• hydraulische berekening;
• pijpleidingdiameter, wanddikte, treksterkte van het wandmateriaal;
• nummer gemalen, de afstand ertussen en het stroomverbruik.

Betrouwbaarheid van pijpleidingen

Betrouwbaarheid in leidingontwerp wordt verzekerd door naleving van de juiste ontwerpcodes. De opleiding van het personeel is ook een belangrijke factor om de lange levensduur van de pijpleiding en de dichtheid en betrouwbaarheid ervan te verzekeren. Permanente of periodieke bewaking van de werking van de pijpleiding kan worden uitgevoerd door bewakings-, boekhoud-, controle-, regel- en automatiseringssystemen, persoonlijke bedieningsapparatuur in de productie en veiligheidsapparatuur.

Aanvullende pijplijndekking

Aan de buitenkant van de meeste leidingen wordt een corrosiebestendige coating aangebracht om de corrosieve effecten van corrosie van buitenaf te voorkomen. externe omgeving... Bij het verpompen van corrosieve media kan ook een beschermende coating worden aangebracht op: binnenoppervlak: pijpen. Alle nieuwe leidingen bestemd voor het transport van gevaarlijke vloeistoffen worden voor ingebruikname getest op defecten en lekkages.

Basisprincipes voor het berekenen van de stroom in een pijpleiding

De aard van de stroming van het medium in de pijpleiding en bij het stromen rond obstakels kan sterk verschillen van vloeistof tot vloeistof. Een van de belangrijke indicatoren is de viscositeit van het medium, gekenmerkt door een parameter als de viscositeitscoëfficiënt. De Ierse ingenieur-natuurkundige Osborne Reynolds voerde in 1880 een reeks experimenten uit, op basis waarvan hij een dimensieloze grootheid kon afleiden die de aard van de stroming van een viskeuze vloeistof karakteriseerde, het Reynolds-criterium genoemd en aangeduid als Re.

Re = (v L ) / μ

waar:
ρ is de dichtheid van de vloeistof;
v is de stroomsnelheid;
L is de karakteristieke lengte van het stromingselement;
μ is de dynamische viscositeitscoëfficiënt.

Dat wil zeggen, het Reynolds-criterium karakteriseert de verhouding van traagheidskrachten tot viskeuze wrijvingskrachten in een vloeistofstroom. Een verandering in de waarde van dit criterium weerspiegelt een verandering in de verhouding van dit soort krachten, wat op zijn beurt de aard van de vloeistofstroom beïnvloedt. In dit opzicht is het gebruikelijk om drie stromingsregimes te onderscheiden, afhankelijk van de waarde van het Reynolds-criterium. Wanneer Re<2300 наблюдается так называемый ламинарный поток, при котором жидкость движется тонкими слоями, почти не смешивающимися друг с другом, при этом наблюдается постепенное увеличение скорости потока по направлению от стенок трубы к ее центру. Дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к дестабилизации такой структуры потока, и значениям 23004000 wordt een stabiel regime waargenomen, gekenmerkt door een willekeurige verandering in de snelheid en richting van de stroom op elk van zijn individuele punten, wat in totaal de egalisatie van de stroomsnelheden door het volume geeft. Deze modus wordt turbulent genoemd. Het Reynoldsgetal hangt af van de door de pomp ingestelde druk, de viscositeit van het medium bij bedrijfstemperatuur en de grootte en vorm van de leiding waar de stroom doorheen gaat.

Stroomsnelheidsprofiel
laminaire modus	voorbijgaand regime	turbulent regime
De aard van de stroom
laminaire modus	voorbijgaand regime	turbulent regime

Het Reynolds-criterium is een overeenkomstcriterium voor de stroming van een viskeuze vloeistof. Dat wil zeggen, met zijn hulp is het mogelijk om een ​​echt proces in een kleinere omvang te simuleren, handig voor studie. Dit is uiterst belangrijk, omdat het vaak extreem moeilijk en soms zelfs onmogelijk is om de aard van vloeistofstromen in echte apparaten te bestuderen vanwege hun grote omvang.

Berekening van de pijpleiding. Berekening van de diameter van de pijpleiding

Als de pijpleiding niet thermisch is geïsoleerd, dat wil zeggen dat warmte-uitwisseling tussen het getransporteerde en de omgeving mogelijk is, kan de aard van de stroom erin zelfs bij een constante snelheid (stroomsnelheid) veranderen. Dit is mogelijk als het verpompte medium aan de inlaat een voldoende hoge temperatuur heeft en turbulent stroomt. Over de lengte van de leiding zal de temperatuur van het getransporteerde medium dalen als gevolg van warmteverliezen naar de omgeving, wat kan leiden tot een verandering van het stromingsregime naar laminair of transitioneel. De temperatuur waarbij de regimeverandering plaatsvindt, wordt de kritische temperatuur genoemd. De waarde van de viscositeit van de vloeistof hangt direct af van de temperatuur, daarom wordt voor dergelijke gevallen een parameter als de kritische viscositeit gebruikt, overeenkomend met het punt van verandering van het stromingsregime bij de kritische waarde van het Reynolds-criterium:

v cr = (v D) / Re cr = (4 Q) / (π D Re cr)

waar:
ν cr - kritische kinematische viscositeit;
Re cr is de kritische waarde van het Reynolds-criterium;
D is de buisdiameter;
v is de stroomsnelheid;
Q - verbruik.

Een andere belangrijke factor is de wrijving tussen de buiswand en de stromende stroom. In dit geval hangt de wrijvingscoëfficiënt grotendeels af van de ruwheid van de buiswanden. De relatie tussen de wrijvingscoëfficiënt, het Reynolds-criterium en de ruwheid wordt bepaald door het Moody-diagram, waarmee u een van de parameters kunt bepalen, terwijl u de andere twee kent.

De formule van Colebrook-White wordt ook gebruikt om de wrijvingscoëfficiënt van turbulente stroming te berekenen. Op basis van deze formule is het mogelijk om grafieken te maken waarmee de wrijvingscoëfficiënt wordt bepaald.

(√λ) -1 = -2log (2,51 / (Re √λ) + k / (3,71 d))

waar:
k is de pijpruwheidscoëfficiënt;
λ is de wrijvingscoëfficiënt.

Er zijn ook andere formules voor de benaderende berekening van wrijvingsverliezen tijdens drukstroom van vloeistof in leidingen. Een van de meest gebruikte vergelijkingen in dit geval is de Darcy-Weisbach-vergelijking. Het is gebaseerd op empirische gegevens en wordt voornamelijk gebruikt bij systeemmodellering. Wrijvingsverlies is een functie van de vloeistofsnelheid en de weerstand van de buis tegen vloeistofbeweging, uitgedrukt in de ruwheidswaarde van de buiswanden.

∆H = λ L / d v² / (2 g)

waar:
ΔH - hoofdverlies;
λ is de wrijvingscoëfficiënt;
L is de lengte van de pijpsectie;
d - pijpdiameter;
v is de stroomsnelheid;
g is de versnelling van de zwaartekracht.

Het drukverlies door wrijving voor water wordt berekend met de Hazen-Williams-formule.

∆H = 11,23 L 1 / C 1,85 Q 1,85 / D 4,87

waar:
ΔH - hoofdverlies;
L is de lengte van de pijpsectie;
C is de ruwheidscoëfficiënt van Heisen-Williams;
Q - verbruik;
D is de buisdiameter.

Druk

De werkdruk van de pijpleiding is de hoogste overdruk die zorgt voor de gespecificeerde bedrijfsmodus van de pijpleiding. De beslissing over de grootte van de leiding en het aantal gemalen wordt meestal gemaakt op basis van de werkdruk van de leidingen, de pompcapaciteit en de kosten. De maximale en minimale druk van de pijpleiding, evenals de eigenschappen van het werkmedium, bepalen de afstand tussen de gemalen en het benodigde vermogen.

Nominale druk PN is een nominale waarde die overeenkomt met de maximale druk van het werkmedium bij 20 ° C, waarbij continue werking van de pijpleiding met de gegeven afmetingen mogelijk is.

Naarmate de temperatuur stijgt, neemt het draagvermogen van de leiding af en daarmee ook de toelaatbare overdruk. De waarde pe, zul geeft de maximale druk (g) in het leidingsysteem aan als de bedrijfstemperatuur stijgt.

Toegestane overdrukgrafiek:

Berekening van de drukval in de pijpleiding

De berekening van de drukval in de pijpleiding gebeurt volgens de formule:

∆p = λ L / d ρ / 2 v²

waar:
Δp is de drukval over het leidinggedeelte;
L is de lengte van de pijpsectie;
λ is de wrijvingscoëfficiënt;
d - pijpdiameter;
ρ is de dichtheid van het verpompte medium;
v is de stroomsnelheid.

Getransporteerde werkmedia

Meestal worden leidingen gebruikt om water te transporteren, maar ze kunnen ook worden gebruikt om slib, suspensies, stoom, enz. In de olie-industrie worden pijpleidingen gebruikt om een ​​breed scala aan koolwaterstoffen en hun mengsels te verpompen, die sterk verschillen in chemische en fysische eigenschappen. Ruwe olie kan over grotere afstand worden vervoerd van onshore velden of offshore booreilanden naar terminals, tussenliggende punten en raffinaderijen.

De pijpleidingen vervoeren ook:

• geraffineerde producten zoals benzine, vliegtuigbrandstof, kerosine, dieselbrandstof, stookolie, enz.;
• petrochemische grondstof: benzeen, styreen, propyleen, enz.;
• aromatische koolwaterstoffen: xyleen, tolueen, cumeen, enz.;
• vloeibare petroleumbrandstoffen zoals vloeibaar aardgas, vloeibaar petroleumgas, propaan (gassen bij standaardtemperatuur en -druk, maar vloeibaar gemaakt onder druk);
• kooldioxide, vloeibare ammoniak (getransporteerd als vloeistof onder druk);
• bitumen en stroperige brandstoffen zijn te stroperig om door pijpleidingen te worden getransporteerd, daarom worden destillaatfracties van olie gebruikt om deze grondstoffen vloeibaar te maken en resulteren in een mengsel dat door de pijpleiding kan worden getransporteerd;
• waterstof (korte afstanden).

De kwaliteit van het vervoerde medium

De fysieke eigenschappen en parameters van de getransporteerde media bepalen grotendeels het ontwerp en de bedrijfsparameters van de pijpleiding. Soortelijk gewicht, samendrukbaarheid, temperatuur, viscositeit, vloeipunt en dampdruk zijn de belangrijkste parameters van het werkmedium waarmee rekening moet worden gehouden.

Het soortelijk gewicht van een vloeistof is het gewicht per volume-eenheid. Veel gassen worden onder verhoogde druk door pijpleidingen getransporteerd en wanneer een bepaalde druk wordt bereikt, kunnen sommige gassen zelfs vloeibaar worden. Daarom is de mate van compressie van het medium een ​​kritische parameter voor het ontwerp van pijpleidingen en het bepalen van de doorvoercapaciteit.

Temperatuur heeft indirect en direct invloed op de prestaties van de pijpleiding. Dit komt tot uitdrukking in het feit dat de vloeistof in volume toeneemt na temperatuurstijging, mits de druk constant blijft. Een daling van de temperatuur kan ook van invloed zijn op zowel de prestaties als de algehele systeemefficiëntie. Wanneer de temperatuur van de vloeistof daalt, gaat dit meestal gepaard met een toename van de viscositeit, wat extra wrijvingsweerstand creëert langs de binnenwand van de buis, waardoor meer energie nodig is om dezelfde hoeveelheid vloeistof te pompen. Hoog viskeuze media zijn gevoelig voor veranderingen in bedrijfstemperaturen. Viscositeit is de weerstand van een vloeistof om te stromen en wordt gemeten in centistokes cSt. De viscositeit bepaalt niet alleen de pompkeuze, maar ook de afstand tussen gemalen.

Zodra de temperatuur van het medium onder het vloeipunt daalt, wordt de werking van de pijpleiding onmogelijk en worden er verschillende opties genomen om de werking ervan te hervatten:

• het verwarmen van het medium of de isolerende leidingen om de bedrijfstemperatuur van het medium boven het vloeipunt te houden;
• verandering in de chemische samenstelling van het medium voordat het de pijpleiding binnengaat;
• verdunning van het getransporteerde medium met water.

Soorten hoofdleidingen

Hoofdleidingen worden gelast of naadloos gemaakt. Naadloze stalen buizen worden gemaakt zonder langslassen met warmtebehandelde stalen lengtes om de gewenste maat en eigenschappen te bereiken. Gelaste buis wordt vervaardigd met behulp van verschillende productieprocessen. Deze twee typen verschillen van elkaar in het aantal langslassen in de buis en het type lasapparatuur dat wordt gebruikt. Gelaste stalen buizen zijn het meest gebruikte type in petrochemische toepassingen.

Elke buislengte wordt aan elkaar gelast om een ​​pijpleiding te vormen. Ook in hoofdleidingen worden, afhankelijk van het toepassingsgebied, leidingen van glasvezel, diverse kunststoffen, asbestcement, etc. gebruikt.

Voor het verbinden van rechte pijpsecties, evenals voor de overgang tussen pijpleidingsecties van verschillende diameters, worden speciaal gemaakte verbindingselementen (ellebogen, bochten, poorten) gebruikt.

elleboog 90 °	90 ° buigen	overgangstak	vertakking
elleboog 180 °	buig 30°	adapter nippel	tip

Voor de installatie van afzonderlijke delen van pijpleidingen en fittingen worden speciale verbindingen gebruikt.

gelast	geflensd	schroefdraad	koppeling

Thermische verlenging van de pijpleiding

Wanneer de pijpleiding onder druk staat, wordt het gehele binnenoppervlak onderworpen aan een gelijkmatig verdeelde belasting, wat interne longitudinale krachten in de pijp en extra belastingen op de eindsteunen veroorzaakt. Temperatuurschommelingen hebben ook invloed op de pijpleiding, waardoor de grootte van de pijpen verandert. Krachten in een vaste leiding tijdens temperatuurschommelingen kunnen de toelaatbare waarde overschrijden en leiden tot overmatige spanningen, gevaarlijk voor de sterkte van de leiding, zowel in het leidingmateriaal als in de flensverbindingen. Schommelingen in de temperatuur van het verpompte medium veroorzaken ook een temperatuurstress in de pijpleiding, die kan worden overgedragen op fittingen, pompstations, enz. Dit kan leiden tot drukverlaging van pijpleidingverbindingen, defecten aan fittingen of andere elementen.

Berekening van de afmetingen van de pijpleiding wanneer de temperatuur verandert

De berekening van de verandering in de lineaire afmetingen van de pijpleiding met een verandering in temperatuur wordt uitgevoerd volgens de formule:

∆L = een L ∆t

a - thermische rekcoëfficiënt, mm / (m ° C) (zie onderstaande tabel);
L - pijpleidinglengte (afstand tussen vaste steunen), m;
Het is het verschil tussen max. en min. temperatuur van het verpompte medium, ° С.

Lineaire expansietafel voor buizen van verschillende materialen

De opgegeven cijfers zijn gemiddelde waarden voor de vermelde materialen en voor het berekenen van de pijpleiding uit andere materialen, mogen de gegevens uit deze tabel niet als basis worden genomen. Bij het berekenen van de pijpleiding wordt aanbevolen om de lineaire rekcoëfficiënt te gebruiken die door de fabrikant van de pijp in de bijbehorende technische specificatie of het gegevensblad is aangegeven.

Thermische uitzetting van pijpleidingen wordt geëlimineerd door zowel speciale compensatiesecties van de pijpleiding te gebruiken als door compensatoren te gebruiken, die uit elastische of bewegende delen kunnen bestaan.

Compensatiesecties bestaan ​​uit elastische rechte delen van de pijpleiding, loodrecht op elkaar geplaatst en vastgezet met bochten. Bij thermische rek wordt de toename van het ene deel gecompenseerd door de buigvervorming van het andere deel in het vlak of door de vervorming van buiging en torsie in de ruimte. Als de pijpleiding zelf thermische uitzetting compenseert, wordt dit zelfcompensatie genoemd.

Compensatie vindt ook plaats dankzij de elastische bochten. Een deel van de rek wordt gecompenseerd door de elasticiteit van de bochten, het andere deel wordt geëlimineerd door de elastische eigenschappen van het materiaal van het gedeelte dat zich achter de bocht bevindt. Compensatoren worden geïnstalleerd waar het niet mogelijk is om compensatiesecties te gebruiken of wanneer de zelfcompensatie van de pijpleiding onvoldoende is.

Volgens het ontwerp en het werkingsprincipe zijn er vier soorten compensatoren: U-vormig, lens, golvend, pakkingbus. In de praktijk worden vaak vlakke compensatoren met een L-, Z- of U-vorm toegepast. In het geval van ruimtelijke dilatatievoegen zijn dit meestal 2 vlakke onderling loodrechte secties en hebben ze één gemeenschappelijke schouder. Elastische dilatatievoegen worden gemaakt van buizen of elastische schijven of balgen.

Bepaling van de optimale afmeting van de diameter van de pijpleidingen

Op basis van technische en economische berekeningen kan de optimale leidingdiameter worden gevonden. De afmetingen van de pijpleiding, inclusief de grootte en functionaliteit van de verschillende componenten, en de omstandigheden waaronder de pijpleiding moet werken, bepalen de transportcapaciteit van het systeem. Grotere leidingafmetingen zijn geschikt voor hogere massastroomsnelheden, op voorwaarde dat de andere componenten in het systeem de juiste afmetingen en afmetingen hebben. Typisch, hoe langer de lengte van de hoofdleiding tussen de pompstations, hoe groter de drukval in de leiding nodig is. Daarnaast kan een verandering in de fysieke eigenschappen van het verpompte medium (viscositeit, etc.) ook een groot effect hebben op de druk in de leiding.

Optimale maat — De kleinste geschikte leidingmaat voor een specifieke toepassing, kosteneffectief gedurende de levensduur van het systeem.

Formule voor het berekenen van leidingprestaties:

Q = (π · d²) / 4 · v

Q is het debiet van de verpompte vloeistof;
d is de diameter van de pijpleiding;
v is de stroomsnelheid.

In de praktijk worden voor het berekenen van de optimale diameter van de pijpleiding de waarden van de optimale snelheden van het verpompte medium gebruikt, ontleend aan referentiematerialen die zijn samengesteld op basis van experimentele gegevens:

Het overgepompte medium		Het bereik van optimale snelheden in de pijpleiding, m / s
Vloeistoffen	Rijden door zwaartekracht:
	Viskeuze vloeistoffen	0,1 - 0,5
	Vloeistoffen met een lage viscositeit	0,5 - 1
	Transfer per pomp:
	Zuigzijde	0,8 - 2
	Afvoerzijde:	1,5 - 3
Gassen	Natuurlijke verlangens	2 - 4
	Lage druk	4 - 15
	Hoge druk	15 - 25
Koppels	Oververhitte stoom	30 - 50
	Verzadigde stoom onder druk:
	Meer dan 105 Pa	15 - 25
	(1 - 0,5) 105 Pa	20 - 40
	(0,5 - 0,2) 105 Pa	40 - 60
	(0,2 - 0,05) 105 Pa	60 - 75

Hier krijgen we de formule voor het berekenen van de optimale buisdiameter:

d о = √ ((4 Q) / (π v о))

Q is het gespecificeerde debiet van de verpompte vloeistof;
d is de optimale diameter van de pijpleiding;
v is het optimale debiet.

Bij hoge stroomsnelheden worden meestal leidingen met een kleinere diameter gebruikt, wat een verlaging van de kosten van aanschaf van de leiding, het onderhoud en de installatiewerkzaamheden betekent (duidt K 1). Met een toename van de snelheid is er een toename van drukverliezen als gevolg van wrijving en in lokale weerstanden, wat leidt tot een toename van de kosten van het verpompen van vloeistof (noteer K 2).

Voor pijpleidingen met grote diameters zullen de kosten van K 1 hoger zijn en zijn de kosten tijdens bedrijf van K 2 lager. Als we de waarden van K 1 en K 2 bij elkaar optellen, krijgen we de totale minimumkosten K en de optimale diameter van de pijpleiding. De kosten K 1 en K 2 worden in dit geval in dezelfde tijdsperiode gegeven.

Berekening (formule) van kapitaalkosten voor een pijpleiding

K 1 = (m C M K M) / n

m is de massa van de pijpleiding, t;
C M - kosten van 1 ton, wrijven / ton;
KM - coëfficiënt die de kosten van installatiewerk verhoogt, bijvoorbeeld 1,8;
n - levensduur, jaren.

De aangegeven bedrijfskosten zijn gerelateerd aan het energieverbruik:

K 2 = 24 N n dagen C E rub / jaar

N - vermogen, kW;
n ДН - aantal werkdagen per jaar;
С Э - kosten voor één kWh energie, roebel / kW * h.

Formules voor pijplijnafmetingen

Een voorbeeld van algemene formules voor het dimensioneren van buizen zonder rekening te houden met mogelijke bijkomende beïnvloedende factoren zoals erosie, zwevende stoffen, enz.

Naam	De vergelijking	Mogelijke beperkingen
Vloeistof- en gasstroom onder druk
Wrijvingskopverlies Darcy-Weisbach	d = 12 · [(0,0311 · f · L · Q 2) / (h f)] 0,2	Q - volumestroom, gal / min; d is de binnendiameter van de buis; hf - wrijvingskopverlies; L is de lengte van de pijpleiding, voeten; f is de wrijvingscoëfficiënt; V is de stroomsnelheid.
Totale vloeistofstroomvergelijking	d = 0,64 √ (Q / V)	Q - volumestroom, gal / min
Grootte van de zuigleiding van de pomp om wrijvingsverliezen te beperken	d = √ (0,0744 Q)	Q - volumestroom, gal / min
Totale gasstroomvergelijking	d = 0,29 √ ((Q T) / (P V))	Q - volumestroom, ft³ / min T - temperatuur, K P - druk lb / in² (abs); V - snelheid
Zwaartekrachtstroom
Manning-vergelijking voor het berekenen van de buisdiameter voor maximale stroom	d = 0,375	Q is het volumetrisch debiet; n is de ruwheidscoëfficiënt; S is de helling.
Froude-getalverhouding van traagheid en zwaartekracht	Fr = V / √ [(d / 12) · g]	g is de versnelling van de zwaartekracht; v is de stroomsnelheid; L - pijplengte of diameter.
Stoom en verdamping
Vergelijking voor het bepalen van de buisdiameter voor stoom	d = 1,75 · √ [(W · v_g · x) / V]	W is de massastroom; Vg is het specifieke volume van verzadigde stoom; x - stoomkwaliteit; V is de snelheid.

Optimaal debiet voor verschillende leidingsystemen

De optimale leidingmaat wordt gekozen uit de voorwaarde van de minimale kosten voor het pompen van het medium door de leiding en de kosten van leidingen. Er moet echter ook rekening worden gehouden met de snelheidsbeperkingen. Soms moet de maat van de leiding overeenkomen met de eisen van het proces. Evenzo is de grootte van de leidingen vaak gerelateerd aan de drukval. Bij voorontwerpberekeningen, waarbij geen rekening wordt gehouden met drukverliezen, wordt de grootte van de procesleiding bepaald door de toegestane snelheid.

Als de stromingsrichting in de leiding verandert, leidt dit tot een significante toename van lokale drukken aan het oppervlak loodrecht op de stromingsrichting. Dit type toename is een functie van vloeistofsnelheid, dichtheid en begindruk. Aangezien de snelheid omgekeerd evenredig is met de diameter, vereisen vloeistoffen met hoge snelheid speciale aandacht bij het dimensioneren en configureren van leidingen. De optimale leidingmaat, bijvoorbeeld voor zwavelzuur, beperkt de vloeistofsnelheid tot een waarde die wanderosie in de leidingbochten voorkomt en zo schade aan de leidingstructuur voorkomt.

Vloeistofstroom door zwaartekracht

Berekening van de grootte van de pijpleiding in het geval van een stroom die door de zwaartekracht beweegt, is nogal gecompliceerd. De aard van de beweging bij deze vorm van stroming in de leiding kan eenfasig (volledige leiding) en tweefasig (gedeeltelijke vulling) zijn. Tweefasige stroming treedt op wanneer zowel vloeistof als gas in de leiding aanwezig zijn.

Afhankelijk van de verhouding van vloeistof en gas, evenals hun snelheden, kan het tweefasenstroomregime variëren van bubbels tot gedispergeerd.

bellenstroom (horizontaal)	slakkenstroom (horizontaal)	golfstroom	verspreide stroom

De drijvende kracht voor de vloeistof bij verplaatsing door de zwaartekracht wordt geleverd door het hoogteverschil van het begin- en eindpunt, en een voorwaarde is de locatie van het startpunt boven het eindpunt. Met andere woorden, het hoogteverschil bepaalt het verschil in de potentiële energie van de vloeistof in deze posities. Met deze parameter wordt ook rekening gehouden bij het selecteren van een pijplijn. Daarnaast wordt de grootte van de drijvende kracht beïnvloed door de drukwaarden op het begin- en eindpunt. Een toename van de drukval brengt een toename van de vloeistofstroomsnelheid met zich mee, wat op zijn beurt de selectie van een pijpleiding met een kleinere diameter mogelijk maakt, en vice versa.

Als het eindpunt is aangesloten op een systeem dat onder druk staat, zoals een destillatiekolom, moet de equivalente druk worden afgetrokken van het beschikbare hoogteverschil om het werkelijke effectieve drukverschil te schatten. Ook als het startpunt van de pijpleiding onder vacuüm ligt, moet bij het selecteren van de pijpleiding ook rekening worden gehouden met het effect op het totale drukverschil. De definitieve maatvoering van de leiding wordt uitgevoerd met behulp van drukverschil, rekening houdend met alle bovengenoemde factoren, en niet alleen gebaseerd op het verschil in hoogte tussen het begin- en eindpunt.

Hete vloeistofstroom

Procesinstallaties worden doorgaans geconfronteerd met verschillende problemen bij het hanteren van hete of kokende media. De belangrijkste reden is de verdamping van een deel van de hete vloeistofstroom, dat wil zeggen de fasetransformatie van de vloeistof in damp in de pijpleiding of apparatuur. Een typisch voorbeeld is het fenomeen van cavitatie van een centrifugaalpomp, vergezeld van een punt dat een vloeistof kookt gevolgd door de vorming van dampbellen (stoomcavitatie) of het vrijkomen van opgeloste gassen in bellen (gascavitatie).

Grotere leidingen hebben de voorkeur vanwege het verminderde debiet boven kleinere leidingen bij een constant debiet vanwege de hogere NPSH bij de pompaanzuigleiding. Cavitatie veroorzaakt door drukverlies kan ook worden veroorzaakt door plotselinge veranderingen in de stroomrichting of een kleinere pijpleiding. Het resulterende damp-gasmengsel vormt een obstakel voor de doorgang van de stroom en kan schade aan de pijpleiding veroorzaken, waardoor het fenomeen van cavitatie tijdens pijpleidingbedrijf uiterst ongewenst is.

Apparatuur / Instrument Bypass Leidingen

Apparatuur en apparaten, met name die welke aanzienlijke drukverliezen kunnen veroorzaken, dat wil zeggen warmtewisselaars, regelkleppen, enz., Zijn uitgerust met bypass-leidingen (zodat het proces zelfs tijdens onderhoudswerkzaamheden niet wordt onderbroken). Dergelijke pijpleidingen hebben meestal 2 afsluiters die in de leiding van de installatie zijn geïnstalleerd en een klep die parallel aan de installatie de stroming regelt.

Tijdens normaal bedrijf ervaart de vloeistofstroom, die door de hoofdcomponenten van het apparaat gaat, een extra drukval. Dienovereenkomstig wordt de afvoerdruk daarvoor, gegenereerd door de aangesloten apparatuur, zoals een centrifugaalpomp, berekend. De pomp wordt geselecteerd op basis van de totale drukval over de installatie. Tijdens het bewegen door de bypass is deze extra drukval afwezig, terwijl de draaiende pomp dezelfde krachtstroom levert volgens zijn bedrijfskenmerken. Om verschillen in stroomkarakteristieken tussen het apparaat en de bypassleiding te voorkomen, wordt aanbevolen om een ​​kleinere bypassleiding met een regelklep te gebruiken om een ​​druk te creëren die gelijk is aan die van de hoofdunit.

bemonsteringslijn

Gewoonlijk wordt een kleine hoeveelheid vloeistof genomen voor analyse om de samenstelling te bepalen. Bemonstering kan in elk stadium van het proces worden uitgevoerd om de samenstelling van de grondstof, het tussenproduct, het eindproduct of gewoon de vervoerde stof, zoals afvalwater, warmtedrager, enz. te bepalen. De grootte van het leidinggedeelte dat wordt bemonsterd, hangt meestal af van het type vloeistof dat wordt geanalyseerd en de locatie van het monsternamepunt.

Voor gassen onder verhoogde druk zijn bijvoorbeeld kleine pijpleidingen met kleppen voldoende om het benodigde aantal monsters te nemen. Het vergroten van de diameter van de bemonsteringsleiding zal het aandeel van het monster dat voor analyse wordt genomen verminderen, maar een dergelijke bemonstering wordt moeilijker te controleren. Tegelijkertijd is een kleine bemonsteringslijn niet goed geschikt voor de analyse van verschillende suspensies, waarin vaste stoffen het stroompad kunnen verstoppen. De grootte van de monsterlijn voor de analyse van suspensies is dus grotendeels afhankelijk van de grootte van de vaste deeltjes en de eigenschappen van het medium. Soortgelijke conclusies gelden voor viskeuze vloeistoffen.

Bij het dimensioneren van de bemonsteringslijn is het gebruikelijk om te overwegen:

• kenmerken van de te bemonsteren vloeistof;
• verlies van werkomgeving tijdens selectie;
• veiligheidseisen tijdens selectie;
• makkelijk te gebruiken;
• locatie van het monsterpunt.

Koelvloeistofcirculatie

Voor leidingen met circulerend koelmiddel hebben hoge snelheden de voorkeur. Dit komt vooral doordat de koelvloeistof in de koeltoren wordt blootgesteld aan zonlicht, wat voorwaarden schept voor de vorming van een algenhoudende laag. Een deel van dit algenhoudende volume komt in het circulerende koelmiddel terecht. Bij lage stroomsnelheden beginnen algen in de leidingen te groeien en na verloop van tijd wordt het voor de koelvloeistof moeilijk om te circuleren of in de warmtewisselaar te komen. In dit geval wordt een hoge circulatiesnelheid aanbevolen om de vorming van algenblokkades in de leiding te voorkomen. Typisch wordt het gebruik van sterk circulerende koelvloeistof gevonden in de chemische industrie, die grote pijpafmetingen en -lengtes vereist om stroom te leveren aan verschillende warmtewisselaars.

Tankoverloop

Tanks zijn om de volgende redenen uitgerust met overloopleidingen:

• het vermijden van vloeistofverlies (overtollige vloeistof komt in een ander reservoir in plaats van uit het oorspronkelijke reservoir te morsen);
• voorkomen dat ongewenste vloeistoffen uit de tank lekken;
• het vloeistofniveau in de tanks op peil houden.

In alle bovengenoemde gevallen zijn de overlooppijpen ontworpen voor de maximaal toelaatbare vloeistofstroom die de tank binnenkomt, ongeacht de stroomsnelheid van de vloeistof bij de uitlaat. Andere principes van pijpselectie zijn vergelijkbaar met de selectie van pijpleidingen voor zwaartekrachtvloeistoffen, dat wil zeggen in overeenstemming met de beschikbare verticale hoogte tussen het begin- en eindpunt van de overlooppijpleiding.

Het hoogste punt van de overloopleiding, dat tevens het startpunt is, bevindt zich op het punt van aansluiting op de tank (tankoverloopleiding), meestal bijna bovenaan, en het laagste eindpunt kan zich in de buurt van de afvoergoot bevinden, bijna op de grond. De overloopleiding kan echter op een grotere hoogte eindigen. In dit geval zal de beschikbare differentieelkop lager zijn.

Slibstroom

In het geval van de mijnbouw wordt erts meestal gewonnen in moeilijk toegankelijke gebieden. Op dergelijke plaatsen is er in de regel geen spoor- of wegverbinding. Voor dergelijke situaties wordt het hydraulisch transport van media met vaste deeltjes als het meest acceptabel beschouwd, ook in het geval van de locatie van mijnverwerkingsinstallaties op voldoende afstand. Slurrypijpleidingen worden op verschillende industriële gebieden gebruikt om geplette vaste stoffen samen met vloeistoffen te transporteren. Dergelijke pijpleidingen zijn het meest kosteneffectief gebleken in vergelijking met andere methoden voor het transporteren van vaste stoffen in grote volumes. Bovendien zijn hun voordelen onder meer voldoende veiligheid door het ontbreken van verschillende soorten transport en milieuvriendelijkheid.

Suspensies en mengsels van gesuspendeerde vaste stoffen in vloeistoffen worden onder intermitterend roeren gehouden om de uniformiteit te behouden. Anders treedt het proces van stratificatie op, waarbij gesuspendeerde deeltjes, afhankelijk van hun fysieke eigenschappen, naar het oppervlak van de vloeistof drijven of naar de bodem bezinken. Agitatie wordt bereikt door apparatuur zoals een geroerde tank, terwijl dit in pijpleidingen wordt bereikt door turbulente stromingsomstandigheden te handhaven.

Een afname van de stroomsnelheid tijdens het transport van in een vloeistof gesuspendeerde deeltjes is niet wenselijk, aangezien het proces van fasescheiding in de stroom kan beginnen. Dit kan leiden tot verstopping in de pijpleiding en een verandering in de concentratie van de getransporteerde vaste stoffen in de stroom. Intense vermenging in het stromingsvolume wordt vergemakkelijkt door het turbulente stromingsregime.

Aan de andere kant leidt een te grote verkleining van de pijpleiding ook vaak tot verstopping. Daarom is de keuze van de grootte van de pijpleiding een belangrijke en cruciale stap die voorafgaande analyse en berekeningen vereist. Elk geval moet afzonderlijk worden beschouwd, aangezien verschillende slurries zich verschillend gedragen bij verschillende vloeistofsnelheden.

Pijpleiding reparatie

Tijdens de werking van de pijpleiding kunnen er verschillende soorten lekken optreden, die onmiddellijke verwijdering vereisen om de werking van het systeem te behouden. De reparatie van de hoofdleiding kan op verschillende manieren worden uitgevoerd. Dit kan het vervangen van een heel leidingsegment zijn of een klein gedeelte waar een lek is opgetreden, of het repareren van een bestaande leiding. Maar voordat u een reparatiemethode kiest, is het noodzakelijk om de oorzaak van het lek grondig te onderzoeken. In sommige gevallen kan het niet alleen nodig zijn om de leiding te repareren, maar ook om de route van de leiding te veranderen om herhaalde schade te voorkomen.

De eerste fase van reparatiewerkzaamheden is het bepalen van de locatie van het leidinggedeelte dat moet worden ingegrepen. Verder wordt, afhankelijk van het type pijpleiding, een lijst opgesteld van de benodigde apparatuur en maatregelen die nodig zijn om het lek te verhelpen, en de verzameling van de nodige documenten en vergunningen wordt uitgevoerd als het te repareren leidinggedeelte zich op het grondgebied van een andere eigenaar. Aangezien de meeste leidingen ondergronds liggen, kan het nodig zijn om een ​​deel van de leiding te verwijderen. Verder wordt de coating van de pijpleiding gecontroleerd op algemene staat, waarna een deel van de coating wordt verwijderd voor reparatiewerkzaamheden direct met de pijp. Na de reparatie kunnen verschillende verificatiemaatregelen worden uitgevoerd: ultrasoon testen, kleurfoutdetectie, magnetische poederfoutdetectie, enz.

Terwijl sommige reparaties een volledige afsluiting van de pijpleiding vereisen, is vaak een tijdelijke onderbreking voldoende om het reparatiegedeelte te isoleren of een bypass voor te bereiden. In de meeste gevallen worden reparatiewerkzaamheden echter uitgevoerd met een volledige afsluiting van de pijpleiding. Isolatie van het leidinggedeelte kan worden uitgevoerd met pluggen of afsluiters. Verder wordt de benodigde apparatuur geïnstalleerd en wordt de reparatie direct uitgevoerd. Reparatiewerkzaamheden worden uitgevoerd in het beschadigde gebied, bevrijd van het medium en zonder druk. Aan het einde van de reparatie worden de pluggen geopend en wordt de integriteit van de pijpleiding hersteld.