Расчет оптимального диаметра трубопроводов

Расчет оптимального диаметра трубопровода – сложная задача, требующая технико-экономических расчетов и учета множества частных факторов. Это связано с тесной взаимосвязанностью параметров проектируемого трубопровода и потока перекачиваемой по нему среды. Увеличение скорости перекачиваемой среды позволяет уменьшить необходимый для поддержания заданного расхода диаметр трубопровода, что снижает его материалоемкость, облегчает и удешевляет монтаж системы. В то же время увеличение скорости неизбежно влечет за собой потери напора, требующие дополнительных затрат энергии на перекачку среды. Чрезмерное снижение скорости так же может повлечь за собой нежелательные последствия.

Формула для расчета оптимального диаметра трубопровода основана на формуле для расхода (для трубы круглого сечения):

Q = (Πd²/4)·w

Q – расход перекачиваемой жидкости, м³/с
d – диаметр трубопровода, м
w – скорость потока, м/с

В задачах на проектирование трубопровода расход чаще всего является величиной заданной. В таком случае неизвестными остаются только диаметр трубопровода и скорость потока. Полный технико-экономический расчет может быть очень трудоемок и сложен, поэтому на практике для расчета оптимального диаметра трубопровода используют значения оптимальных скоростей перекачиваемой среды, взятые из справочных материалов, составленных на опытных данных:

Перекачиваемая среда	Оптимальная скорость в трубопроводе, м/с
ЖИДКОСТИ	Движение самотеком:
	Вязкие жидкости	0,1 – 0,5
	Маловязкие жидкости	0,5 – 1
Перекачивание носом:
	Всасывающий трубопровод	0,8 – 2
	Нагнетательный трубопровод	1,5 – 3
ГАЗЫ	Естественная тяга	2 – 4
Малое давление (вентиляторы)	4 – 15
Большое давление (компрессор)	15 – 25
ПАРЫ	Перегретые	30 – 50
Насыщенные пары при давлении:
	Более 105 Па	15 – 25
	(1-0,5)·105 Па	20 – 40
	(0,5-0,2)·105 Па	40 – 60
	(0,2-0,05)·105 Па	60 – 75

Итоговая расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода выглядит следующим образом:

d = √(4Q/Πw)

Q – расход перекачиваемой жидкости, м³/с
d – диаметр трубопровода, м
w – скорость потока, м/с

Способы заливки насосов.

Вопрос

Основные способы заливки насосов

Способы заливки насосов условно можно разделить на постоянные и предпусковые.

Рис. 2.1. Постоянные способы заливки

Рис. 2.2. Предпусковые способы заливки

Как видно из самого названия, предпусковые способы заливки используются для заливки трубопроводов, на практике обычно используется подпитывающий насос малой мощности и его цель состоит только в создании столба жидкости необходимого для успешной работы насоса.

Постоянные способы заливки используются в процессе работы насосов. Очень большой интерес представляет использование погружных насосов, струйных аппаратов и подкачивающих насосов, более подробно данную методику рассмотрим при работе водоотливной установки с подпором на входе. Суть данного способа состоит в создании напора на входе в насос менее мощным насосом, при этом он имеет аналогичную производительность что и основной насос. При постоянных способах заливки достигается уменьшение кавитации. Из практики кавитация - это не что иное, как "закипание воды", в трубопроводах возникает образование воздушных пузырьков, как следствие в зоне образования пузырьков происходит их схлопывание и скол материала со стенок трубопроводов.

При заливке погружными вертикальными насосами вода к рабочим колесам поступает с подпором, что создает благоприятные условия для их эксплуатации. Способ заливки прост и надежен, но уход и контроль за насосами несколько затруднены.

Автоматизированные водоотливные установки с погружными насосами нашли широкое применение на участковых и перекачных водоотливах шахт и рудников.

При сифонном способе - вода с вышележащего горизонта подводится по специальной сифонной трубке к насосу, благодаря чему обеспечивается его постоянное заполнение при стоянке. На всасывающем трубопроводе должен быть установлен приемный клапан, а на сифонной трубке - обратный. Этот способ заливки также отличается простотой и надежностью.

Сифонный способ заливки насосов может быть осуществлен и при применении гидрорегуляторов, которыми вода перепускается из нагнетательного трубопровода или от постороннего источника водоснабжения в специальный бак, а из него - в насос.

При использовании баковых аккумуляторов (БА) – используют однокамерные баковые аккумуляторы, монтируемые на всасывающей линии насосов. Баковый аккумулятор представляет собой герметически закрытый цилиндрический сосуд - бак с двумя патрубками, с помощью которых он монтируется на всасывающем трубопроводе. При этом бак располагается на 50-100 мм выше насоса в горизонтальном положении. Внутри бака между патрубками приваривается труба, так, что между ней и нижним патрубком образуется узкая кольцеобразная щель (сопло).

При заливке из нагнетательного трубопровода – происходит заливка трубопровода преимущественно ручным способом, но возможно и применение автоматизации. Суть способа уже понятна из самого названия.