Формула расчета диаметра трубы: Расчет диаметра трубы по расходу воды

alexxlab

Содержание

Определение диаметра трубопровода

Автор статьи: Александр Костромицкий

Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.

На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными. Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам. Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.

Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке.

Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.

Расчёт

В главе далее — Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.

В расчётах диаметров в качестве основной применяется формула:


, где:

Q = расход пара, воздуха и воды в м3/с.

D = диаметр трубопровода в м.

v = допустимая скорость потока в м/с.

В практике рекомендуется вести расчет по расходу в м3/ч и по диаметру трубопровода в мм. в этом случае выше приведённая формула расчёта диаметра трубопровода изменяется следующим образом:


, где:

D = диаметр конденсатопровода в мм.

Q = расход в м3/ч.

V = допустимая скорость потока в м/с.

Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м3/ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м3/ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.

Пример:

Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м3/кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м3/ч. Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м3/кг, а объемный расход 233,7 м3/ч. Таким образом это означает, что один и тот же паропровод не может одинаково подходить для транспорта одного количества насыщенного и перегретого пара.

Также для случая воздуха и других газов расчет необходимо повторить с учетом давления. Производители компрессорного оборудования указывают производительность компрессоров в м3/ч, под которым понимается объем в м3 при температуре 0 °С.

Если производительность компрессора 600 мп3/ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м3/ч. в этом также заключается основа расчета трубопроводов.

Допустимая скорость потока

Допустимая скорость потока в системе трубопроводов зависит от многих факторов.

  • стоимость установки: низкая скорость потока приводит к выбору большего диаметра.
  • потеря давления: высокая скорость потока позволяет выбрать меньший диаметр, однако вызывает большую потерю давления.
  • износ: особенно в случае конденсата высокая скорость потока приводит к повышенной эрозии.
  • шум: высокая скорость потока увеличивает шумовую нагрузку, напр. Паровой редукционный клапан.

В ниже приведенной таблице представлены данные норм относительно скорости потока для некоторых сред протекания.

Среда

Назначение

Скорость потока в м/с

пар

До 3 бар

10 – 15

3 – 10 бар

15 – 20

10 – 40 бар

20 – 40

Конденсат

Заполненный конденсатом

2

Конденсато-паровая смесь

6 – 10

Питательная вода

Трубопровод всаса

0,5 – 1

Трубопровод подачи

2

Вода

Питьевого качества

0,6

Охлаждение

2

Воздух

Воздух под давлением

6 – 10

* Трубопровод всаса насоса питательной воды: из-за низкой скорости потока низкая потеря давления, что препятствует образованию пузырьков пара на всасе питательного насоса.

Нормы для определения скорости потока

Примеры:

a) Вода

Расчет диаметра трубопровода для воды при 100 м3/ч и скорости потока v = 2 м/с.

D = √ 354*100/2 = 133 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 125 или DN 150.

b) Воздух под давлением

расчет диаметра трубопровода для воздуха при 600 м3/ч, давление 5 бар и скорости потока 8 м/с.

Перерасчет с нормального расхода 600 м3/ч на рабочий м3/ч 600/5 = 120 м

3/ч.

D = √ 354*120/8 = 72 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 65 или DN 80.

В зависимости от назначения воды или воздуха выбирается трубопровод DN 65 или DN 80. Необходимо иметь ввиду, что расчет диаметра трубопровода усреднен и не предусматривает случая наступления пиковой нагрузки.

c) Насыщенный пар

Расчет диаметра трубопровода для насыщенного пара при 1500 кг/ч, давлении 16 бар и скорости потока 15 м/с.

В соответствии с таблицей пара удельный объем насыщенного пара при давлении 16 бар составляет v = 0,1237 м3/кг.

D = √ 354*1500*0,1237/15 = 66 мм.

И здесь должен быть решен вопрос DN 65 или DN 80 в зависимости от возможной пиковой нагрузки. В случае необходимости предусматривается также возможность расширения установки в будущем.

d) Перегретый пар

Если в нашем примере пар перегреет до температуры 300 °С, то его удельный объем изменяется на v = 0,1585 м

3/кг.

D = √ 354*1500*0,1585/15 = 75 мм, выбирается DN 80.

Изображение 4.9 в форме номограммы показывает, как можно произвести выбор трубопровода без проведения расчета. На изображении 4-10 этот процесс представлен для случая насыщенного и перегретого пара.

е) Конденсат

Если речь идёт о расчёте трубопровода для конденсата без примеси пара (от разгрузки), тогда расчёт ведётся как для воды.

Горячий конденсат после конденсатоотводчика, попадая в конденсатопровод, разгружается в нём. В главе 6.0 Работа с конденсатом поясняется, как определить долю пара от разгрузки.

Правило к проведению расчёта:

Доля пара от разгрузки = (температура перед конденсатоотводчиком минус температура пара после конденсатоотводчика) х 0,2. При расчёте конденсатопровода необходимо учитывать объём пара от разгрузки.

Объём оставшейся воды в сравнении с объёмом пара от разгрузки настолько мал, что им можно пренебречь.

Расчёт диаметра конденсатопровода на расход 1000 кг/ч сконденсированного пара 11 бар (h2 = 781 кДж/кг) и разгруженного до давления 4 бар (h’ = 604 кДж/кг,v = 0,4622 м3/кг и r — 2133 кДж/кг).

Доля разгруженного пара составляет: 781 – 604/ 100 % = 8,3%

Количество разгруженного пара: 1000 х 0,083 = 83 кг/ч или 83 х 0,4622 -38 м3/ч. Объёмная доля разгруженного пара составляет около 97 %.

Диаметр трубопровода для смеси при скорости потока 8 м/с:

D = √ 354*1000*0,083*0,4622/8 = 40 мм.

Для сети атмосферного конденсата (v“ = 1,694 м3/кг) доля разгруженного пара составляет:

781 – 418/2258*100 % = 16 % или 160 кг/ч.

В этом случае диаметр трубопровода:

D = √ 354*1000*0,16*1,694/8 = 110 мм.

Источник: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»

Для более верного выбора оборудования можно обратиться на эл. почту: [email protected]

Объем трубы в литрах, рассчитать по диаметру и длине

Содержание:

Объем трубы в литрах можно рассчитать с помощью онлайн калькулятора двумя способами:

  1. указав наружный диаметр в мм, длину трубы в метрах и толщину стенки в мм. Будет удобен для вычисления объема в литрах для тех труб, у которых указана толщина стенок в нанесенной на нее маркировке, например, полипропиленовые для пайки и/или для скрутки фитингом.
  2. указав внутренний диаметр в мм и длину трубы в метрах (погонные метры).

Делая расчет объема трубы в литрах, необходимо помнить о возможных погрешностях, например, повороты, неполная заполняемость некоторых участков труб и т.

д.

Рассчитать объем трубы в литрах, калькуляторы

1. Зная толщину стенки, наружный диаметр и длину

Наружный диаметр, в мм На схеме — D. Например, 32

Толщина стенки, в мм На схеме — b. Например, 5.4

Длина, в м На схеме — L. Например, 11.3

Результаты

Объем трубы в литрах

Результаты округлены, являются примерными

2. Зная внутренний диаметр и длину

Внутренний диаметр, в мм На схеме — d. Например, 21.2

Длина, в м На схеме — L. Например, 11.3

Результаты

Объем воды в трубе в см³

Объем трубы в литрах

Результаты округлены, являются примерными

Как рассчитать объем трубы в литрах?

Чтобы узнать внутренний диаметр трубы, зная наружный, необходимо толщину стенки ( b ) умножить на 2, результат вычесть из наружного диаметра ( D ).

Формула выглядит следующим образом: Внутренний диаметр трубы = D — ( b * 2 )

Также можно воспользоваться таблицами, например, трубы для пайки. В которой уже указаны толщина стенки и ее диаметры для PN10, PN20 и PN25.

Для расчета объема цилиндра применяют формулу: V = Пи * R² * h = Пи * ( d² / 4 ) * h, где:

  • Пи — 3,1415926;
  • R – радиус цилиндра;
  • d – диаметр цилиндра, в нашем случае — внутренний диаметр трубы;
  • h – высота цилиндра, в случае расчета объема трубы h заменяем на L — длину трубы.

Исходя из этого, формула для расчета объема трубы по известному, внутреннему диаметру примет вид:

V объем трубы = Пи * ( d² / 4 ) * L

Важно! Перед началом расчета с помощью формул, все размеры необходимо перевести в единую меру, т.е. — сантиметры или дециметры.

Пример расчета объема трубы в литрах

D (наружный диаметр трубы) = 17 мм, b (толщина стенки) = 1,3 мм, L (длина трубы) = 10 м.

Внутренний диаметр равен, d = 17 — (1.3*2) = 14,4 мм

Для расчета объема трубы, переводим значения в см:

  • L = 10 м = 1000 см;
  • d = 14,4 мм = 1,44 см;
  • V трубы по внут. диам. = 3.1415926 * (1.44²/4) * 1000 = 1628,55 см³
  • 1 см³ = 0,001 литру
  • 1 литр = 1000 см³

Следовательно, объем трубы: V в литрах = 1628,55 * 0,001 = 1,62855 литра

Как рассчитать скорость воздуха в трубе?

В системах пневмотранспорта очень важно правильно рассчитать требуемую скорость воздуха в трубопроводах, чтобы сохранить качество продукции, свести к минимуму истирание компонентов и обеспечить эффективность операций. Если скорость воздуха неправильная, это может не только негативно сказаться как на изделии, так и на системе, но также может привести к дорогостоящим простоям и остановке производства.

Что такое скорость воздуха в трубе?

В пневматическом транспорте скорость воздуха — это скорость воздуха, циркулирующего в транспортирующих трубах. Это то, что удерживает частицы материала во взвешенном состоянии, когда они проходят по конвейерным линиям. Также известная как скорость транспортирующего воздуха или скорость воздушного потока, она изменяется вдоль трубопроводов в зависимости от изменения давления и температуры.

Требуемая скорость воздуха в транспортной трубе зависит от конкретной конвейерной линии и материалов, которые она транспортирует, а также от других факторов, таких как коэффициент загрузки твердых частиц. Это отношение между массовым расходом транспортируемого материала и массовым расходом воздуха, используемого для транспортировки материала.

При определении концентрации частиц, взвешенных в воздухе, коэффициент загрузки твердых частиц можно использовать для определения минимальной скорости воздуха, необходимой материалу для перемещения из пункта А в пункт Б, не вызывая закупорки трубопровода, порчи продукта или износа. Например, для материалов, транспортируемых в плотной фазе, минимальная скорость воздуха уменьшается по мере увеличения коэффициента загрузки твердых частиц.

Тип транспортируемого материала также влияет на скорость воздуха при пневмотранспорте. Например, для частиц мягкого материала, таких как пластик, требуется более низкая скорость воздуха, чтобы предотвратить ненужный нагрев от трения и образование стримеров, которые могут привести к деградации материала, закупорке труб и падению давления. Между тем, тяжелые частицы материала должны транспортироваться с более высокими скоростями воздуха, чтобы оставаться во взвешенном состоянии.

 

В чем разница между скоростью воздуха и расходом воздуха?

Скорость воздуха в линиях пневматического транспорта относится к скорости воздуха, а расход воздуха относится к объему или массе выходящего воздуха (известным как объемный расход воздуха и массовый расход воздуха соответственно). Как скорость воздуха, так и расход воздуха должны быть пропорциональны друг другу, чтобы поддерживать оптимальные условия транспортировки в трубах.

 

 

Как рассчитать скорость воздуха в системе пневмотранспорта?

Для расчета скорости воздуха в системах пневмотранспорта можно объемный расход воздуха в м 3 /с разделить на проходное сечение трубы в м 2 . Однако, поскольку скорость воздуха вдоль трубопроводов изменяется из-за изменения давления и температуры, расчеты должны основываться на конкретном исходном положении, которое находится либо в начале, либо в конце линии.

Очень важно правильно рассчитать скорость воздуха для конкретной линии пневмотранспорта, чтобы удерживать частицы во взвешенном состоянии по всему трубопроводу. Скорость воздуха всегда должна поддерживаться на минимально допустимом уровне, чтобы обеспечить это, поэтому, хотя приближения может быть указан для различных типов пневматических транспортных систем, всегда лучше рассчитать скорость воздуха, необходимую для вашей конкретной системы и ее материала.

Если скорость воздуха слишком низкая, например, частицы могут выпасть из взвеси и заблокировать трубопроводы. Это снижает производительность, ставит под угрозу целостность системы, вызывает периоды простоя и приводит к потере больших денег. С другой стороны, если скорость воздуха слишком высока, частицы с большей вероятностью будут истирать внутренние поверхности пневматических компонентов, таких как трубы или колена.

Вот пример того, как вы можете рассчитать скорость воздуха в разбавленной фазовой вакуумной системе в различных условиях:

Состояние 1: Начало трубы

U AIR = = скорость воздуха в транспортной трубе диаметром D (м/с)

Q air = объемный расход воздуха (м 3 /с)

D = диаметр трубы (м)

  • Используя приведенную ниже формулу расчета, рассчитайте объемный расход воздуха в соответствии с начальными условиями трубы. Например. атмосферное давление, температура 20°C и внутренний диаметр трубы 80 мм
    • Q воздух = КВН.Т/273*1,013/П = 400*293/273*1,013*1,013=429 м 3 /ч=0,119 м 3 /с
  • Зная объемный расход воздуха, можно использовать следующую расчетную формулу для определения скорости транспортирующего воздуха:
    • u воздух = Q воздух / (π. D 2 /4) = 0,119/(π*0,08 2 /4) = 23,7 м/с

 

Условие 2: Конец трубы

  • Используя приведенную ниже формулу расчета, рассчитайте объемный расход воздуха в соответствии с конкретными условиями на конце трубы. Например. давление -0,3 бари и температура 20°C
    • Q воздух = КВН.Т/273*1,013/П = 400*293/273*1,013*(1,013-0,3) = 609м 3 /ч=0,169 м3/с
  • Как и прежде, вы можете использовать объемный расход воздуха и следующую формулу для расчета скорости воздуха:
    • u воздух = Q воздух / (π.D 2 /4) = 0,169/(π*0,08 2 /4) = 33,7 м/с

 

Вы также можете рассчитать скорость воздуха на разных участках труб, используя диаметр трубы и известную скорость воздуха в другой трубе. Вот пошаговое руководство о том, как рассчитать скорость воздуха в разных точках трубопровода:

  • Измерьте диаметр первой трубы, по которой проходит воздух (например, 5 дюймов)
  • Измерьте диаметр второй трубы, по которой проходит воздух (например, 8 дюймов)
  • Чтобы получить радиус для каждой трубы, разделите их оба на два (например, первая труба: 5/2 = радиус 2,5 дюйма; вторая труба: 8/2 = радиус 4 дюйма)
  • Чтобы рассчитать площадь поперечного сечения каждой трубы, умножьте квадрат радиуса на число пи (3. 2 = площадь поперечного сечения 192 = площадь поперечного сечения 50,2 квадратных дюйма
  • Предполагая, что вы хотите определить скорость воздуха во второй трубе и знаете скорость воздуха в первой трубе, вы умножаете площадь поперечного сечения первой трубы на скорость воздуха в первой трубе, а затем делите полученное значение на площадь поперечного сечения трубы. два
  • В случае, если скорость воздуха в первой трубе составляет 20 футов в секунду, этот расчет будет выглядеть так:
    • (19,6 квадратных дюймов x 20 футов в секунду) / (50,2 квадратных дюймов) = скорость воздуха во второй трубе равна 7,8 футов в секунду

    • Как рассчитать расход воздуха

    Как мы только что объяснили, вам, возможно, придется вычислить объемный расход воздуха, если вы хотите рассчитать скорость транспортирующего воздуха. Вы можете сделать это, умножив площадь поперечного сечения (то есть площадь круглого конца трубы) на скорость воздушного потока. Как и при расчете скорости воздуха, вы должны определить расход воздуха при различных условиях (в начале или в конце конвейерной линии), чтобы учесть градиент давления.

    Вы также можете рассчитать расход воздуха, если уже знаете, что такое скорость воздуха и диаметр трубы. Имея эту информацию, вы можете использовать следующую формулу для определения расхода воздуха: Q воздуха = u воздуха * π.D 2 /4.

     

    Калькулятор скорости трубы | Тестовый расход воды

    Инструменты h3X

    Расход воды измеряется объемом воды, проходящей в единицу времени. Расход воды вместе с диаметром трубы можно преобразовать в скорость с помощью калькулятора скорости трубы.

    Для чего используется расчет скорости трубы и почему это важно?

    Скорость в трубе — это скорость, с которой жидкость течет по трубе, обычно измеряется в м/с или футах/с.

    Важно знать скорость движения трубы, поскольку она тесно связана с потерями на трение. Чем выше скорость жидкости, тем выше потери на трение.

    Высокие потери на трение влияют на производительность насоса и другого сопутствующего оборудования, что может означать, что вам придется выбирать более крупные насосы.

    Более крупные насосы и оборудование могут увеличить капитальные затраты на строительство здания, а также увеличить эксплуатационные расходы на содержание здания. Таким образом, этот расчет жизненно важен при проектировании системы.

    Калькулятор скорости трубы

    Поскольку расчет может быть измерен в единицах фут/сек и м/сек, существует два различных метода расчета скорости трубы:

    Имперский калькулятор скорости трубы

    Имперское уравнение

    Для расчета скорости в трубе можно использовать следующее уравнение:

    Компоненты уравнения

    V = скорость воды внутри трубы (фут/сек)

    Q = скорость потока воды внутри трубы ( галлонов в минуту)

    D = Внутренний диаметр трубы (внутренний диаметр) (дюймы)

    Метрическое уравнение

    Для расчета скорости трубы можно использовать следующее уравнение:

    Компоненты уравнения

    V = скорость воды внутри трубы (м/сек)

    Q = объемный расход (м³/сек)

    D = внутренний диаметр трубы (внутренний диаметр) (м)

    ПЕРЕМЕННЫЕ РАСЧЕТА СКОРОСТИ ТРУБЫ:

    Диаметр трубы и расход воды

    Расход воды

    Диаметр трубы

    Расход воды

    Расход жидкости — это объем жидкости, проходящий через площадь в единицу времени. Он измеряется в м³/с, галлонах в минуту или л/с и прямо пропорционален скорости потока в трубе.

    Внутренний диаметр трубы

    Существует обратная зависимость между внутренним диаметром трубы и скоростью движения трубы. Это означает, что скорость воды будет увеличиваться по мере уменьшения диаметра трубы

    Использование нашего калькулятора скорости трубы

    Эта бесплатная таблица содержит формулу скорости трубы, которая используется для расчета h3X. Электронная таблица вычисляет скорость воды, если у вас есть следующие доступные переменные: