Розрахунок і підбір трубопроводів. Оптимальний діаметр трубопроводу

1. проектування трубопроводів
2. надійність трубопроводів
3. Додаткове покриття трубопроводу
4. Основні положення для розрахунку потоку в трубопроводі
5. Розрахунок трубопроводу. Розрахунок діаметра трубопроводу
6. тиск
7. Розрахунок падіння тиску в трубопроводі
8. Транспортуються робочі середовища
9. Якість середовища, що транспортується
10. Типи магістральних труб
11. Температурне подовження трубопроводу
12. Розрахунок розмірів трубопроводу при зміні температури
13. Визначення оптимального розміру діаметра трубопроводів
14. Розрахунок (формула) капітальних витрат для трубопроводу
15. Формули для визначення розмірів трубопроводу
16. Оптимальна швидкість потоку для різних трубопровідних систем
17. Потік рідини самопливом
18. Потік гарячої рідини
19. Обвідний трубопровід для обладнання / приладів
20. Лінія відбору проб
21. Циркуляція охолоджувальної рідини
22. переповнення резервуару
23. потік шламу
24. ремонт трубопроводів

Трубопроводи для транспортування різних рідин є невід'ємною частиною агрегатів і установок, в яких здійснюються робочі процеси, пов'язані з різним областям застосування. При виборі труб і конфігурації трубопроводу велике значення має вартість як самих труб, так і трубопровідної арматури. Кінцева вартість перекачування середовища по трубопроводу в чому визначається розмірами труб (діаметр і довжина). Розрахунок цих величин здійснюється за допомогою спеціально розроблених формул, специфічних для певних видів експлуатації.

Труба - це порожній циліндр з металу, дерева або іншого матеріалу, що застосовується для транспортування рідких, газоподібних і сипучих середовищ. Як переміщуваного середовища може виступати вода, природний газ, пар, нафтопродукти і т.д. Труби використовуються повсюдно, починаючи з різних галузей промисловості і закінчуючи побутовим застосуванням.

Для виготовлення труб можуть використовуватися найрізноманітніші матеріали, такі як сталь, чавун, мідь, цемент, пластик, такий як АБС-пластик, полівінілхлорид, хлорований полівінілхлорид, полібутелен, поліетилен тощо.

Основними розмірними показниками труби є її діаметр (зовнішній, внутрішній і т.д.) і товщина стінки, які вимірюються в міліметрах або дюймах. Також використовується така величина як умовний діаметр або умовний прохід - номінальна величина внутрішнього діаметра труби, також вимірюється в міліметрах (позначається Ду) або дюймах (позначається DN). Величини умовних діаметрів стандартизовані і є основним критерієм при підборі труб і сполучної арматури.

Відповідність значень умовного проходу в мм і дюймах:

Трубі з круглим поперечним перерізом віддають перевагу перед іншими геометричними перетинами по ряду причин:

• Коло має мінімальну співвідношенням периметра до площі, а може бути застосовано до труби це означає, що при рівній пропускної здатності витрата матеріалу у труб круглої форми буде мінімальним в порівнянні з трубами іншої форми. Звідси ж випливає і мінімально можливі витрати на ізоляцію та захисне покриття;
• Круглий поперечний переріз найбільш вигідно для переміщення рідкої або газової середовища з гідродинамічної точки зору. Також за рахунок мінімально можливої ​​внутрішньої площі труби на одиницю її довжини досягається мінімізація тертя між переміщуваним середовищем і трубою.
• Кругла форма найбільш стійка до впливу внутрішніх і зовнішніх тисків;
• Процес виготовлення труб круглої форми досить простий і легкоосуществім.

Труби можуть сильно відрізнятися по діаметру і конфігурації в залежності від призначення і області застосування. Так магістральні трубопроводи для переміщення води або нафтопродуктів здатні досягати майже півметра в діаметрі при досить простої конфігурації, а нагрівальні змійовики, також представляють собою трубу, при малому діаметрі мають складну форму з безліччю поворотів.

Неможливо уявити будь-яку галузь промисловості без мережі трубопроводів. Розрахунок будь-який такий мережі включає підбір матеріалу труб, складання специфікації, де перераховані дані про товщину, розмір труб, маршруті тощо Сировина, проміжний продукт і / або готовий продукт проходять виробничі стадії, переміщаючись між різними апаратами і установками, які з'єднуються за допомогою трубопроводів та фітингів. Правильний розрахунок, підбір і монтаж системи трубопроводів необхідний для надійного здійснення всього процесу, забезпечення безпечної перекачування середовищ, а також для герметизації системи і недопущення витоків перекачується речовини в атмосферу.

Не існує єдиної формули і правил, які могли б бути використані для підбору трубопроводу для будь-якого можливого застосування і робочого середовища. У кожній окремій області застосування трубопроводів присутній ряд факторів, які потребують обліку, які можуть мати значний вплив на пропоновані до трубопроводу вимоги. Так, наприклад, при роботі з шламом, трубопровід великого розміру не тільки збільшить вартість установки, але також створить робочі труднощі.

Зазвичай труби підбирають після оптимізації витрат на матеріал і експлуатаційних витрат. Чим більше діаметр трубопроводу, тобто вище початкове інвестування, тим нижче буде перепад тиску і відповідно менше експлуатаційні витрати. І навпаки, малі розміри трубопроводу дозволять зменшити первинні витрати на самі труби і трубну арматуру, але зростання швидкості спричинить за собою збільшення втрат, що призведе до необхідності витрачати додаткову енергію на перекачку середовища. Норми по швидкості, фіксовані для різних областей застосування, базуються на оптимальних розрахункових умовах. Розмір трубопроводів розраховують, використовуючи ці норми з урахуванням областей застосування.

проектування трубопроводів

При проектуванні трубопроводів за основу беруться такі основні конструктивні параметри:

• необхідна продуктивність;
• місце входу і місце виходу трубопроводу;
• склад середовища, включаючи в'язкість і питома вага;
• топографічні умови маршруту трубопроводу;
• максимально допустимий робочий тиск;
• гідравлічний розрахунок;
• діаметр трубопроводу, товщина стінок, межа плинності матеріалу стінок при розтягуванні;
• кількість насосних станцій, відстань між ними і споживана потужність.

надійність трубопроводів

Надійність в конструюванні трубопроводів забезпечується дотриманням належних норм проектування. Також навчання персоналу є ключовим фактором забезпечення тривалого терміну служби трубопроводу і його герметичності і надійності. Постійний або періодичний контроль роботи трубопроводу може бути здійснений системами контролю, обліку, управління, регулювання та автоматизації, персональними приладами контролю на виробництві, запобіжними пристроями.

Додаткове покриття трубопроводу

Корозійно-стійке покриття наносять на зовнішню частину більшості труб для запобігання руйнівної дії корозії з боку зовнішнього середовища. У разі перекачуючи корозійних середовищ, захисне покриття може бути нанесено і на внутрішню поверхню труб. Перед введенням в експлуатацію всі нові труби, призначені для транспортування небезпечних рідин, проходять перевірку на дефекти і протікання.

Основні положення для розрахунку потоку в трубопроводі

Характер перебігу середовища в трубопроводі і при обтіканні перешкод здатний сильно відрізнятися від рідини до рідини. Одним з важливих показників є в'язкість середовища, яка характеризується таким параметром як коефіцієнт в'язкості. Ірландський інженер-фізик Осборн Рейнольдс провів серію дослідів в 1880р, за результатами яких йому вдалося вивести безрозмірну величину, що характеризує характер потоку в'язкої рідини, названу критерієм Рейнольдса і позначається Re.

де:
ρ - щільність рідини;
v - швидкість потоку;
L - характерна довжина елемента потоку;
μ - динамічний коефіцієнт в'язкості.

Тобто критерій Рейнольдса характеризує відношення сил інерції до сил в'язкого тертя в потоці рідини. Зміна значення цього критерію відображає зміну співвідношення цих типів сил, що, в свою чергу, впливає на характер потоку рідини. У зв'язку з цим прийнято виділяти три режими потоку в залежності від значення критерію Рейнольдса. При Re <2300 спостерігається так званий ламінарний потік, при якому рідина рухається тонкими шарами, майже не змішуються один з одним, при цьому спостерігається поступове збільшення швидкості потоку у напрямку від стінок труби до її центру. Подальше збільшення числа Рейнольдса приводить до дестабілізації такої структури потоку, і значенням 2300 <Re <4000 відповідає перехідний режим, при якому окремі шари починають змішуватися один з одним. При Re> 4000 спостерігається вже стійкий режим, що характеризується безладним зміною швидкості і напряму потоку в кожній окремій його точці, що в сумі дає вирівнювання швидкостей потоку по всьому об'єму. Такий режим називається турбулентним. Число Рейнольдса залежить від задається насосом напору, в'язкості середовища при робочій температурі, а також розмірами і формою перетину труби, через яку проходить потік.

Критерій Рейнольдса є критерієм подібності для течії в'язкої рідини. Тобто з його допомогою можливо моделювання реального процесу в зменшеному розмірі, зручному для вивчення. Це вкрай важливо, оскільки часто буває вкрай складно, а іноді і зовсім неможливо вивчати характер потоків рідини в реальних апаратах через їх великого розміру.

Розрахунок трубопроводу. Розрахунок діаметра трубопроводу

Якщо трубопровід НЕ теплоізольований, тобто можливий обмін тепла між переміщуваної і навколишнім середовищем, то характер потоку в ньому може змінюватися навіть при постійній швидкості (витраті). Таке можливо, якщо на вході перекачується середовище має досить високу температуру і тече в турбулентному режимі. По довжині труби температура переміщуваного середовища буде падати внаслідок теплових втрат в навколишнє середовище, що може спричинити за собою зміну режиму потоку на ламінарний або перехідний. Температура, при якій відбувається зміна режиму, називається критичною температурою. Значення в'язкості рідини безпосередньо залежить від температури, тому для подібних випадків використовують такий параметр як критична в'язкість, відповідна точці зміни режиму потоку при критичному значенні критерію Рейнольдса:

де:
νкр - критична кінематична в'язкість;
Reкр - критичне значення критерію Рейнольдса;
D - діаметр труби;
v - швидкість потоку;
Q - витрата.

Ще одним важливим фактором є тертя, що виникає між стінками труби і рухаються потоком. При цьому коефіцієнт тертя в чому залежить від шорсткості стінок труби. Взаємозв'язок між коефіцієнтом тертя, критерієм Рейнольдса і шорсткістю встановлюється діаграмою Муді, що дозволяє визначити один з параметрів, знаючи два інших.

Формула Коулбрука-Уайта також застосовується для обчислення коефіцієнта тертя турбулентного потоку. На підставі цієї формули можлива побудова графіків, за якими встановлюється коефіцієнт тертя.

де:
k - коефіцієнт шорсткості труби;
λ - коефіцієнт тертя.

Існують також і інші формули приблизного розрахунку втрат на тертя при напірному перебігу рідини в трубах. Одним з найбільш часто використовуваних рівнянь в цьому випадку вважається рівняння Дарсі-Вейсбаха. Воно грунтується на емпіричних даних і використовується в основному при моделюванні систем. Втрати на тертя - це функція швидкості рідини і опору труби руху рідини, яка виражається через значення шорсткості стінок трубопроводу.

де:
ΔH - втрати напору;
λ - коефіцієнт тертя;
L - довжина ділянки труби;
d - діаметр труби;
v - швидкість потоку;
g - прискорення вільного падіння.

Втрата тиску внаслідок тертя для води розраховують за формулою Хазена - Вільямса.

де:
ΔH - втрати напору;
L - довжина ділянки труби;
С - коефіцієнт шорсткості Хайзе-Вільямса;
Q - витрата;
D - діаметр труби.

тиск

Робочий тиск трубопроводу - це набольшее надлишковий тиск, що забезпечує заданий режим роботи трубопроводу. Рішення про розмір трубопроводу і кількості насосних станцій зазвичай приймається, спираючись на робочий тиск труб, продуктивність насоса і витрати. Максимальний і мінімальний тиск трубопроводу, а також властивості робочого середовища, визначають відстань між насосними станціями і необхідну потужність.

Номінальний тиск PN - номінальна величина, відповідна максимальному тиску робочого середовища при 20 ° C, при якому можлива тривала експлуатація трубопроводу з заданими розмірами.

При збільшенні температури здатність навантаження труби знижується, як і допустимий надлишковий тиск внаслідок цього. Значення pe, zul показує максимальний тиск (хат) в трубопровідній системі при збільшенні робочої температури.

Графік допустимих надлишкових тисків:

Розрахунок падіння тиску в трубопроводі

Розрахунок падіння тиску в трубопроводі роблять за формулою:

де:
Δp - перепад тиску на ділянці труби;
L - довжина ділянки труби;
λ - коефіцієнт тертя;
d - діаметр труби;
ρ - щільність середовища, що перекачується;
v - швидкість потоку.

Транспортуються робочі середовища

Найчастіше труби використовують для транспортування води, але також їх можуть застосовувати для переміщення шламу, суспензій, пара і т.д. У нафтовій галузі трубопроводи служать для перекачування широкого спектру вуглеводнів і їх сумішей, сильно відрізняються за хімічним і фізичним властивостям. Сира нафта може транспортуватися на більше відстані від родовищ на суші або нафтових вишок на шельфі до терміналів, проміжних точок і НПЗ.

По трубопроводах також передають:

• продукти нафтопереробки, такі як бензин, авіаційне паливо, гас, дизельне паливо, мазут та ін .;
• нафтохімічну сировину: бензол, стирол, пропилен і т.д .;
• ароматичні вуглеводні: ксилол, толуол, кумол і т.д .;
• зріджене нафтове паливо, таке як зріджений природний газ, зріджений нафтовий газ, пропан (гази зі стандартною температурою і тиском, але піддані зрідження із застосуванням тиску);
• вуглекислий газ, рідкий аміак (транспортуються як рідини під дією тиску);
• бітум та в'язке паливо занадто в'язке для транспортування по трубопроводах, тому використовуються дистиляти фракції нафти для розрідження цього сировини і отримання в результаті суміші, яку можна транспортувати за допомогою трубопроводу;
• водень (на невеликі відстані).

Якість середовища, що транспортується

Фізичні властивості і параметри транспортуються середовищ багато в чому визначають проектні та робочі параметри трубопроводу. Питома вага, стисливість, температура, в'язкість, точка застигання і тиск парів - основні параметри робочого середовища, які необхідно враховувати.

Питома вага рідини - це її вага на одиницю об'єму. Багато гази транспортуються по трубопроводах під підвищеним тиском, а при досягненні певного тиску деякі гази навіть можуть піддаватися зрідження. Тому ступінь стиснення середовища є критичним параметром для проектування трубопроводів і визначення пропускної продуктивності.

Температура побічно і безпосередньо впливає на продуктивність трубопроводу. Це виражається в тому, що рідина збільшується в обсязі після збільшення температури, за умови, що тиск залишається постійним. Зниження температури може також вплинути як на продуктивність так і на загальний ККД системи. Зазвичай, коли температура рідини знижується, це супроводжується збільшенням її в'язкості, що створює додатковий опір тертя по внутрішній стінці труби, вимагаючи більше енергії для перекачування однакового колічетсво рідини. Дуже в'язкі середовища чутливі до перепадів робочих температур. В'язкість є опірність середовища течією і вимірюється в сантистоксах сСт. В'язкість визначає не тільки вибір насоса, але також відстань між насосними станціями.

Як тільки температура середовища опускається нижче точки втрати плинності, експлуатація трубопроводу стає неможливою, і для відновлення його функціонування робляться деякі опції:

• нагрівання середовища або теплоізоляція труб для підтримки робочої температури середовища вище її точки плинності;
• зміна хімічного складу середовища перед попаданням в трубопровід;
• розбавлення переміщуваного середовища водою.

Типи магістральних труб

Магістральні труби виготовляють зварними або безшовним. Безшовні сталеві труби виготовляють без поздовжніх зварних швів сталевими відрізками з тепловою обробкою для досягнення бажаного розміру і властивостей. Зварна труба виготовляється при використанні декількох виробничих процесів. Ці два типи відрізняються один від одного кількістю поздовжніх швів в трубі і типом використовуваного зварювального устаткування. Сталева зварна труба - найбільш часто використовуваний тип в нафтохімічній галузі застосування.

Кожен відрізок труб з'єднують звареними секціями разом для формування трубопроводу. Також в магістральних трубопроводах в залежності від області застосування використовують труби, виготовлені зі скловолокна, різноманітного пластика, асбоцемента і т.д.

Для з'єднання прямих ділянок труб, а також для переходу між відрізками трубопроводу різного діаметру використовуються спеціально виготовлені з'єднувальні елементи (коліна, відводи, затвори).

Для монтажу окремих частин трубопроводів та фітингів використовуються спеціальні з'єднання.

Температурне подовження трубопроводу

Коли трубопровід перебуває під тиском, вся його внутрішня поверхня піддається впливу рівномірно розподіленого навантаження, через що виникають поздовжні внутрішні зусилля в трубі і додаткові навантаження на кінцеві опори. Температурні коливання також впливають на трубопровід, викликаючи зміни в розмірах труб. Зусилля в закріпленому трубопроводі при коливаннях температур можуть перевищити допустиме значення і привести до надмірного напруження, небезпечного для міцності трубопроводу як в матеріалі труб, так і у фланцевих з'єднаннях. Коливання температури перекачується також створює температурне напруження в трубопроводі, яке може передатися на арматуру, насосну станцію та ін. Це може спричинити за собою розгерметизацію стиків трубопроводів, вихід з ладу арматури або ті інших елементів.

Розрахунок розмірів трубопроводу при зміні температури

Розрахунок зміни лінійних розмірів трубопроводу при зміні температури виробляють за формулою:

a - коефіцієнт температурного подовження, мм / (м ° C) (див. таблицю нижче);
L - довжина трубопроводу (відстань між нерухомими опорами), м;
Δt - різниця між макс. і хв. температурою перекачується, ° С.

Таблиця лінійного розширення труб з різних матеріалів

Наведена мова цифр представляють собою середні показники для перерахованих матеріалів і для розрахунку трубопроводу з інших матеріалів дані з цієї таблиці не повинні братися за основу. При розрахунку трубопроводу рекомендується використовувати коефіцієнт лінійного подовження, що вказується заводом-виробником труби в супроводжує технічної специфікації або техпаспорті.

Температурне подовження трубопроводів усувають як застосуванням спеціальних компенсаційних ділянок трубопроводу, так і за допомогою компенсаторів, які можуть складатися з пружних або рухомих частин.

Компенсаційні ділянки складаються з пружних прямих частин трубопроводу, розташованих перпендикулярно один до одного і кріпляться за допомогою відводів. При температурному подовженні збільшення однієї частини компенсується деформацією вигину іншій частині на площині або деформацією вигину і крутіння в просторі. Якщо трубопровід сам компенсує температурне розширення, то це називається самокомпенсацією.

Компенсація відбувається також і завдяки еластичним відводів. Частина подовження компенсується еластичністю відводів, іншу частину усувають за рахунок пружних властивостей матеріалу ділянки, що знаходиться за відведенням. Компенсатори встановлюють там, де не можливе використання компенсуючих ділянок або коли самокомпенсацією трубопроводу недостатня.

За конструктивним виконанням і принципом роботи компенсатори бувають чотирьох видів: П-образні, лінзові, хвилясті, сальникові. На практиці досить часто застосовуються плоскі компенсатори з L-, Z- або U-подібною формою. У разі просторових компенсаторів, вони представляють собою зазвичай 2 плоских взаємно перпендикулярних ділянки і мають одну спільну плече. Еластичні компенсатори виробляють з труб або гнучких дисків, або сильфонов.

Визначення оптимального розміру діаметра трубопроводів

Оптимальний діаметр трубопроводу може бути знайдений на основі техніко-економічних розрахунків. Розміри трубопроводу, включаючи розміри і функціональні можливості різних компонентів, а також умови, при яких повинна відбуватися експлуатація трубопроводу, визначає транспортує здатність системи. Труби більшого розміру підходять для більш інтенсивного масового потоку середовища за умови, що інші компоненти в системи підібрані і розраховані під ці умови належним чином. Зазвичай, чим довше відрізок магістральної труби між насосними станціями, тим потрібен більший перепад тиску в трубопроводі. Крім того, зміна фізичних характеристик середовища, що перекачується (в'язкість і т.д.), також може мати великий вплив на тиск в магістралі.

Оптимальний розмір - найменший з відповідних розмірів труби для конкретного застосування, економічно ефективний протягом усього терміну служби системи.

Формула для розрахунку продуктивності труби:

Q - витрата рідини, що перекачується;
d - діаметр трубопроводу;
v - швидкість потоку.

На практиці для розрахунку оптимального діаметра трубопроводу використовують значення забезпечення швидкісної перекачується, взяті з довідкових матеріалів, складених на основі досвідчених даних:

Звідси отримуємо формулу для розрахунку оптимального діаметру труби:

Q - задану витрату рідини;
d - оптимальний діаметр трубопроводу;
v - оптимальна швидкість потоку.

При високій швидкості потоку зазвичай застосовують труби меншого діаметру, що означає зниження витрат на закупівлю трубопроводу, його технічне обслуговування та монтажні роботи (позначимо K1). При збільшенні швидкості відбувається зростання втрат напору на тертя і в місцевих опорах, що призводить до збільшення витрат на перекачку рідини (позначимо K2).

Для трубопроводів великих діаметрів витрати K1 будуть вище, а витрати під час експлуатації K2 нижче. Якщо скласти значення K1 і K2, то отримаємо загальні мінімальні витрати K і оптимальний діаметр трубопроводу. Витрати K1 і K2 в цьому випадку наведені в один і той же часовий проміжок.

Розрахунок (формула) капітальних витрат для трубопроводу

m - маса трубопроводу, т;
CM - вартість 1 т, руб / т;
KM - коефіцієнт, що підвищує вартість монтажних робіт, наприклад 1,8;
n - термін служби, років.

Зазначені витрати на експлуатацію, пов'язані зі споживанням енергії:

N - потужність, кВт;
nдн - кількість робочих днів у році;
СЕ - витрати на один кВт-год енергії, руб / кВт * год.

Формули для визначення розмірів трубопроводу

Приклад загальних формул по визначенню розміру труб без урахування можливих додаткових факторів впливу, таких як ерозія, зважені тверді частинки та інше:

Оптимальна швидкість потоку для різних трубопровідних систем

Оптимальний розмір труби вибирається з умови мінімальних витрат на перекачування середовища по трубопроводу і вартості труб. Однак необхідно враховувати також обмеження по швидкості. Іноді, розмір трубопровідної лінії повинен відповідати вимогам технологічного процесу. Так само часто розмір трубопроводу пов'язаний з перепадом тиску. У попередніх проектних розрахунках, де втрати тиску не враховуються, розмір технологічного трубопроводу визначається за допустимої швидкості.

Якщо в трубопроводі є зміни в напрямку потоку, то це призводить до значного збільшення місцевих тисків на поверхні перпендикулярно напрямку потоку. Такого роду збільшення - функція швидкості рідини, щільності і вихідного тиску. Так як швидкість обернено пропорційна діаметру, високошвидкісні рідини вимагають особливої ​​уваги при виборі розміру і конфігурації трубопроводу. Оптимальний розмір труби, наприклад, для сірчаної кислоти обмежує швидкість середовища до значення, при якому не допускається ерозія стінок в трубних колінах, щоб таким чином не допустити пошкодження структури труби.

Потік рідини самопливом

Розрахунок розміру трубопроводу в разі потоку, що рухається самопливом, досить складний. Характер руху при такій формі потоку в трубі може бути однофазним (повна труба) і двофазним (часткове заповнення). Двофазний потік утворюється в тому випадку, коли в трубі одночасно присутні рідина і газ.

Залежно від співвідношення рідини і газу, а також їх швидкостей, режим двофазного потоку може варіюватися від бульбашкового до дисперсного.

Рушійну силу для рідини при русі самопливом забезпечує різницю висот початковій та кінцевої точок, причому обов'язковою умовою є розташування початкової точки вище кінцевої. Іншими словами різниця висот визначає різницю потенційної енергії рідини в цих положеннях. Цей параметр також враховується при підборі трубопроводу. Крім цього на величину рушійної сили впливають значення тисків в початковій і кінцевій точці. Збільшення перепаду тиску тягне за собою збільшення швидкості потоку рідини, що, в свою чергу, дозволяє підбирати трубопровід меншого діаметру, і навпаки.

У разі якщо кінцева точка приєднана до системи під тиском, наприклад дистилляционной колоні, необхідно відняти еквівалентну тиск з наявної різниці в висоті, щоб оцінити реально створюється ефективне диференціальне тиск. Також якщо початкова точка трубопроводу буде під вакуумом, то його вплив на загальне диференціальне тиск також має бути враховано при виборі трубопроводу. Остаточний підбір труб здійснюється з використанням диференціального тиску, що враховує всі перераховані вище фактори, а не ґрунтується тільки на перепаді висот початковій та кінцевої точки.

Потік гарячої рідини

У технологічних установках зазвичай стикаються з різними проблемами при роботі з гарячими або киплять середовищами. В основному причина полягає в випаровуванні частини потоку гарячої рідини, тобто фазовому перетворенні рідини в пар всередині трубопроводу або обладнання. Типовий приклад - явище кавітації відцентрового насоса, що супроводжується точковим скипанням рідини з подальшим утворенням пухирців пара (парова кавітація) або виділенням розчинених газів в бульбашки (газова кавітація).

Трубопровід більшого розміру краще через зниження швидкості потоку в порівнянні з трубопроводом меншого діаметра при постійній витраті, що обумовлюється досягненням вищого показника NPSH на всмоктуючої лінії насоса. Також причиною виникнення кавітації при втраті тиску можуть бути точки раптової зміни напрямку потоку або скорочення розміру трубопроводу. Виникає парогазова суміш створює перешкоду проходженню потоку і може викликати пошкодження трубопроводу, що робить явище кавітації вкрай небажаним при експлуатації трубопроводу.

Обвідний трубопровід для обладнання / приладів

Обладнання та прилади, особливо ті, які можуть створювати значні перепади тиску, тобто теплообмінники, регулюючі клапани та інше, оснащують обвідними трубопроводами (для можливості не переривати процес навіть під час технічних робіт з обслуговування). Такі трубопроводи зазвичай мають 2 відсічних клапана, встановлених в лінію установки, і клапан, який регулює потік паралельно до цієї установки.

При нормальній роботі потік рідини, проходячи через основні вузли апарату, відчуває додаткове падіння тиску. Відповідно до цього розраховується тиск нагнітання для нього, створюване приєднаним обладнанням, наприклад відцентровим насосом. Насос підбирається на основі загального перепаду тиску в установці. Під час руху по обвідному трубопроводу цей додатковий перепад тиску відсутній, в той час як працює насос нагнітає потік колишньої сили, відповідно до своїх робочих характеристиках. Щоб уникнути відмінності в характеристиках потоку через апарат і обвідну лінію, рекомендується використовувати обвідну лінію меншого розміру з регулювальним клапаном, щоб створити тиск, еквівалентну основній установці.

Лінія відбору проб

Зазвичай невелика кількість рідини відбирається для аналізу, щоб визначити її склад. Відбір може проводитися на будь-якій стадії процесу для визначення складу сировини, проміжного продукту, готового продукту або ж просто речовини, що транспортується, такого як стічні води, теплоносій і т.д. Розмір ділянки трубопроводу, на якому відбувається відбір проб, зазвичай залежить від типу аналізованої робочого середовища і розташування точки відбору проби.

Наприклад, для газів в умовах підвищеного тиску досить невеликих трубопроводів з клапанами для відбору потрібної кількості зразків. Збільшення діаметра лінії відбору проб дозволить знизити частку відбирається для аналізу середовища, але такий відбір стає складніше контролювати. У той же час невелика лінія відбору проб погано підходить для аналізу різних суспензій, в яких тверді частинки можуть забивати проточну частину. Таким чином, розмір лини відбору проб для аналізу суспензій багато в чому залежить від розміру твердих частинок та характеристик середовища. Аналогічні висновки можна застосувати і до вузькому рідин.

При підборі розміру трубопроводу для відбору проб зазвичай враховують:

• характеристики рідини, призначеної для відбору;
• втрати робочого середовища при відборі;
• вимоги безпеки під час відбору;
• простота ЕКСПЛУАТАЦІЇ;
• розташування точки відбору.

Циркуляція охолоджувальної рідини

Для трубопроводів з циркулюючої охолоджуючої рідиною кращі високі швидкості. В основному це пояснюється тим, що охолоджуюча рідина в охолоджувальній вежі піддається впливу сонячного світла, що створює умови для утворення водорослесодержащего шару. Частина цього водорослесодержащего обсягу потрапляє в циркулює охолоджуючу рідину. При низькій швидкості потоку водорості починають рости в трубопроводі і через деякий час створюють труднощі для циркуляції охолоджуючої рідини або її проходу в теплообмінник. В цьому випадку рекомендується висока швидкість циркуляції щоб уникнути утворення водорослевих заторів в трубопроводі. Зазвичай використання інтенсивно циркулюючої охолоджуючої рідини зустрічається в хімічній промисловості, для чого потрібні трубопроводи великих розмірів і довжини, щоб забезпечити харчування різних теплообмінних апаратів.

переповнення резервуару

Резервуари оснащують трубами для переливу з наступних причин:

• уникнення втрати рідини (надлишок рідини надходить в інший резервуар, а не виливається за межі початкового резервуара);
• недопущення витоків небажаних рідин за межі резервуара;
• підтримання рівня рідини в резервуарах.

У всіх вищезгаданих випадках труби для переливу розраховані на максимально допустимий потік рідини, що надходить в резервуар, незалежно від витрати рідини на виході. Інші принципи підбору труб аналогічні підбору трубопроводів для самопливних рідин, тобто відповідно до наявності доступною вертикальної висоти між початковою і кінцевою точкою трубопроводу переливу.

Найвища точка труби переливу, яка також є його початковою точкою, знаходиться в місці приєднання до резервуару (патрубок переливу резервуара) зазвичай майже на самому верху, а найнижча кінцева точка може бути близько зливного жолоба майже біля самої землі. Однак лінія переливу може закінчуватися і на більш високій позначці. В цьому випадку наявний диференційний напір буде нижче.

потік шламу

У разі гірської промисловості, руда зазвичай видобувається в важкодоступних ділянках. У таких місцях, як правило, немає залізничного або дорожнього сполучення. Для таких ситуацій гідравлічна транспортування середовищ з твердими частинками розглядається як найбільш прийнятна, в тому числі і в разі розташування гірничопереробна установок на достатньому видаленні. Шламові трубопроводи використовуються в різних промислових областях для транспортування твердих середовищ в подрібненому вигляді разом з рідиною. Такі трубопроводи зарекомендували себе як найбільш економічно вигідні в порівнянні з іншими методами транспортування твердих середовищ у великих обсягах. Крім цього до їх переваг можна віднести достатню безпеку через відсутність кількох видів транспортування і екологічність.

Суспензії і суміші зважених речовин в рідинах зберігаються в стані періодичного перемішування для підтримки однорідності. В іншому випадку відбувається процес розшарування, при якому зважені частинки, в залежності від їх фізичних властивостей, спливають на поверхню рідини або осідають на дно. Перемішування забезпечується завдяки обладнанню, такому як резервуар з мішалкою, в той час як в трубопроводах, це досягається за рахунок підтримки турбулентних умов руху потоку середовища.

Зниження швидкості потоку при транспортуванні зважених в рідини часток не бажано, так як в потоці може початися процес поділу фаз. Це може привести до закупорювання трубопроводу і зміни концентрації транспортується твердої речовини в потоці. Інтенсивного перемішування в обсязі потоку сприяє турбулентний режим течії.

З іншого боку, надмірне зменшення розмірів трубопроводу також часто призводить до його закупорці. Тому вибір розміру трубопроводу - це важливий і відповідальний крок, що вимагає попереднього аналізу і розрахунків. Кожен випадок має розглядатися індивідуально, оскільки різні шлами поводяться по-різному на різних швидкостях рідини.

ремонт трубопроводів

В ході експлуатації трубопроводу в ньому можуть виникати різного роду витоку, що вимагають негайного усунення для підтримки працездатності вашої системи. Ремонт магістрального трубопроводу може бути здійснений декількома способами. Це може бути як заміна цілого сегмента труби або невеликої ділянки, в якому виник витік, так і накладення латки на існуючу трубу. Але перш ніж вибрати будь-який спосіб ремонту необхідно провести ретельне вивчення причини виникнення витоку. В окремих випадках може знадобитися не просто ремонт, а зміна маршруту труби для запобігання повторного її пошкодження.

Першим етапом ремонтних робіт є визначення місця розташування ділянки труби, що вимагає втручання. Далі в залежності від типу трубопроводу визначається перелік необхідного обладнання та заходів, необхідних для усунення витоку, а також проводиться збір необхідних документів та дозволів, якщо підлягає ремонту ділянку труби знаходиться на території іншого власника. Так як більшість труб розташоване під землею, може виникнути необхідність вилучення частини труби. Далі покриття трубопроводу перевіряється на загальний стан, після чого частина покриття удаялется для проведення ремонтних робіт непосредсвтенно з трубою. Після ремонту можуть бути проведені різні перевірочні заходи: ультразвукове випробування, кольорова дефектоскопія, магнітно-порошковий дефектоскопія і т.п.

Хоча деякі ремонтні роботи вимагають повного відключення трубопроводу, часто буває досить лише тимчасової перерви в роботі для ізолювання ремонтованої ділянки або підготовки обвідного шляху. Однак в більшості випадків ремонтні роботи проводять при повному відключенні трубопроводу. Ізолювання ділянки трубопроводу може здійснюватися за допомогою заглушок або відсічних клапанів. Далі встановлюють необхідне обладнання і здійснюють безпосередньо ремонт. Ремонтні роботи проводять на пошкодженій ділянці, звільненому від середовища і без тиску. Після закінчення ремонту заглушки відкривають і відновлюють цілісність трубопроводу.