С уменьшением диаметра трубопровода наблюдается рост эксплуатационных

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Уменьшение — диаметр — трубопровод

Уменьшение диаметра трубопровода вызывает значительное сопротивление движению паров и соответствующую потерю вакуума в перегонном кубе, а следовательно, и повышение температуры кипения жидкости. [1]

Уменьшение диаметра трубопровода , отводящего газ, приводит к увеличению эффективности улавливания и возрастанию перепада давления. Увеличение высоты циклона повышает эффективность улавливания, однако надежных данных в этой области пока не имеется. Нет также надежных сведений относительно влияния соотношения размеров входного отверстия на эффективность улавливания, хотя выведенное Розиным, Раммле-ром и Интельманном уравнение дает возможность заключить, что при заданной скорости газа на входе в циклон ширина входа должна быть минимальной. Во избежание чрезмерного перепада давления, обусловленного попаданием струи газа в корпус циклона, необходимо, чтобы вход был плавным. Рекомендации по выбору оптимального угла конуса противоречивы, однако большинство высокоэффективных циклонов имеет длину конуса в пределах 1 6 — 3 0 диаметра циклона. [3]

Уменьшение диаметра трубопровода и рост числа станций: способствует увеличению амортизационных отчислений по на-земно-площадочным объектам, но сокращению указанных отчислений по линейной части. [4]

Уменьшение диаметра трубопровода вызывает значительное сопротивление движению паров и соответствующую потерю вакуума в перегонном кубе, а следовательно, и повышение температуры кипения жидкости. [5]

С уменьшением диаметра трубопровода и защемления его в грунте величина NKp уменьшается. Например, устойчивость подземного трубопровода диаметром 325 мм и толщиной стенки 9мм, сооруженного при температуре — 30 С, по которому перекачивается продукт с температурой 50 С, не обеспечивается, а для открытых участков без грунтовой засыпки температура продукта 20 С представляет опасность для продольной устойчивости трубопровода. На участках трубопровода с начальными искривлениями продольные критические усилия NKp значительно меньше, чем на прямолинейных участках. [6]

При уменьшении диаметра трубопровода оптимальное удаление анодного заземления также уменьшается. [7]

Следовательно, уменьшение диаметра трубопровода будет вызывать, с одной стороны, уменьшение капитальных затрат на строительство линейной части магистрали, а с другой, увеличение расходов на сооружение насосных или компрессорных станций. [8]

Противоположное явление наблюдается при уменьшении диаметра трубопровода . Капитальные затраты на сооружение уменьшаются, а эксплуатационные расходы увеличиваются. [10]

Увеличение расхода газа, а также уменьшение диаметра трубопровода при прочих равных условиях приводят к уменьшению эффективности сепарации, поскольку уменьшается средний радиус капель в трубопроводе и уменьшается время пребывания смеси в сепараторе. [11]

В результате этого может возникнуть необходимость уменьшения диаметра трубопровода . [12]

Первый вид годовых расходов уменьшается с уменьшением диаметров трубопроводов . Однако с уменьшением диаметров возрастают скорости движения воды, а вместе с тем примерно пропорционально квадрату скорости возрастают и сопротивления, возникающие в трубопроводах. Это вызывает необходимость увеличения давления насоса и влечет за собой возрастание стоимости электроэнергии — второго вида годовых эксплуатационных: расходов. С другой стороны, увеличение диаметров приводит к уменьшению годовой стоимости электроэнергии при одновременном возрастании первоначальной стоимости системы, а следовательно, и расходов по ремонту, обслуживанию и амортизации системы. [13]

В тех случаях, когда допустимо некоторое уменьшение диаметра трубопровода в месте измерения, инерционность расходомера можно снизить за счет уменьшения массы приемного преобразователя. Например, при уменьшении диаметра трубы в два раза при сохранении первоначального напряжения в материале площадь сечения трубы уменьшится в четыре раза. В соответствии с формулами (11.16) уменьшится во столько же раз и постоянная времени приемного преобразователя. [14]

Следует иметь в виду, что с уменьшением диаметров трубопровода при одном и том же расходе увеличиваются скорость и потери напора, а с увеличением скорости и потерь напора возрастают эксплуатационные расходы. С увеличением же диаметра трубопровода скорость и потери напора уменьшаются. [15]

Технико-экономическая оптимизация диаметров теплопроводов систем водяного отопления

О.Д.Самарин,
канд. техн. наук, доцент (МГСУ)

Как известно, основная идея технико-экономической оптимизации какого-либо инженерного решения и, в частности, энергосберегающих мероприятий при использовании метода совокупных дисконтированных затрат (СДЗ) [1] заключается в нахождении значения некоторого параметра, характеризующего степень реализации данного мероприятия, при котором величина СДЗ принимает минимальное значение для заданного расчетного срока Т.

В качестве параметра может быть, например, сопротивление теплопередаче ограждения, диаметр трубопровода или воздуховода, скорость теплоносителя, габариты вентиляционной установки, температурная эффективность теплоутилизатора и т.д. Оптимизация возможна, если при одном и том же изменении параметра капитальные затраты К увеличиваются, а эксплуатационные Э – уменьшаются или наоборот, т.е. меняются в разных направлениях. Например, при повышении теплозащиты ограждающих конструкций, с одной стороны, снижаются расходы Э на тепловую энергию за счет уменьшения трансмиссионных теплопотерь, а с другой – возрастают затраты К на теплоизоляционный материал. Аналогично при уменьшении диаметров трубопроводов или воздуховодов сокращается их стоимость К из-за уменьшения массы металла, но увеличиваются затраты на электроэнергию Э для привода насосов или вентиляторов вследствие возрастания потерь давления при движении теплоносителя. Таким образом, технико-экономическая оптимизация представляет собой обобщение примеров, когда сравниваются только два варианта, для которых выполняется соотношение К1 > К2, но Э1 3 , k – коэффициент учета потерь на местных сопротивлениях, который при их доле в общей сумме, равной 0.35, составит 1/(1 – 0.35) = 1.54; ηнас – коэффициент полезного действия циркуляционного насоса. Для насосов с «мокрым ротором» его среднее значение близко к 0.2 – 0.25.

Если теперь выразить скорость воды через ее расход и диаметр трубопровода и подставить в соотношение для Nуд, получаем формулу для эксплуатационных затрат на электроэнергию для привода насоса, отнесенных к 1 пог.м:

, руб/год, (3)

где В = 7.4·zот·10 -5 – коэффициент, получающийся из постоянных величин, входящих в выражения для Ээл, R и Nуд; Сэл – тариф на электроэнергию, руб/(кВт·ч). Считаем, что система отопления функционирует круглосуточно в течение отопительного периода, поэтому при расчете Ээл принимаем рабочее время оборудования в размере 24 часов в сутки и годовую продолжительность работы, равную zот – длительности отопительного сезона в районе строительства по данным [5].

Капитальные затраты на трубопроводы и арматуру будут пропорциональны массе расходуемого металла, а значит, тоже будут зависеть от диаметра трубопровода. В данном случае эта зависимость опять-таки будет нелинейной, поскольку с ростом dвн несколько увеличивается и толщина стенки трубы. Аппроксимация данных [3] дает для массы 1 пог.м обыкновенных водогазопроводных труб соотношение , кг/м, откуда получаем:

, руб, (4)

где Стр – стоимость труб в расчете на 1 т массы металла с учетом повышающего коэффициента на монтаж и наладку, равного примерно 1.5 – 1.6.

В работе [6] предлагается следующая формула для СДЗ:

; (5)

где p – норма дисконта, %. Она учитывает упущенную выгоду от того, что средства в размере К вложены в энергосбережение вместо размещения под проценты в банке. В расчетах ее можно принимать на уровне не ниже ставки рефинансирования Центрального Банка России. По состоянию на середину 2010 года она равна 8.25% годовых. Величина р связана с текущей величиной этой ставки, а также с коммерческими рисками капиталовложений. В [1] предлагается использовать на ближайшую перспективу значение р = 10%.

Читайте также  Особенности работы инвертора для сварки

Подставляем соотношения для Ктр и Ээл (3 – 4) вместо К и Э в (5), вычисляем производную d(СДЗ)/d(dвн) и приравниваем ее нулю, откуда после некоторых преобразований для оптимального значения dвн находим:

, мм. (6)

Принимая для условий Москвы zот = 214 сут [5], Стр = 30000·1.5 = 45000 руб/т по среднерыночным ценам 2010 года, ηнас = 0.22, Сэл = 3.01 руб/(кВт·ч) по данным ОАО «Мосэнергосбыт» для нежилых потребителей на 2010 год и р = 10% годовых, для Т = 5 лет (предельный срок для малозатратных и быстроокупаемых мероприятий) находим: , что, например, для G = 100 кг/ч дает значение 9.07 мм (примерно Dу10 или даже Dу8). Для сравнения отметим, что расход 100 кг/ч при перепаде температуры в системе отопления в 95 – 65 = 30 о С соответствует тепловой нагрузке Q = 1.163·100·30 = 3490 Вт.

Анализ формулы (6) показывает, что стоимость энергетических ресурсов и суровость климатических условий оказывают повышающее воздействие на оптимальный диаметр, а стоимость материала – понижающее. Для данной задачи к увеличению dвн.опт приводит еще и снижение КПД насоса, потому что это вызывает рост фактического потребления электроэнергии, а это равносильно увеличению тарифа Сэл.

Выражая оптимальную скорость воды через ее расход и оптимальный диаметр трубопровода, получаем следующую зависимость:

, м/с, (7)

или для г. Москвы при Т = 5 лет , что в условиях рассматриваемого примера дает значение около 0.43 м/с. В других районах строительства разница с полученным результатом будет не слишком значительна, поскольку продолжительность отопительного периода входит в (7) в малой степени, равной только 0.32. Таким образом, при увеличении тепловой нагрузки участка и соответствующем возрастании расхода воды ее оптимальная скорость тоже должна повышаться, и при G = 1000 кг/ч (Q = 35 кВт) будет составлять уже 0.52 м/с.

Заметим, что в квадратичном режиме сопротивления, когда удельные потери давления на трение связаны с w 2 , а не w 1.9 , как в нашем случае, оптимальная скорость уже не будет зависеть от G, а величина dвн.опт будет строго пропорциональна . Формула, представленная в [2], а именно , получена именно из таких соображений при wопт около 0.6 м/с. Как видно из проведенных расчетов, данная скорость оказывается несколько завышенной, а диаметр – заниженным, во всяком случае, при малых тепловых нагрузках.

На рис.1 представлена зависимость wопт от G при Т = 5 лет. Видно, что при росте расхода величина wопт действительно приближается к 0.6 м/с, так что ее можно рассматривать как некоторую предельную при максимальном G.

Следовательно, в среднем можно принимать wопт порядка 0.5 – 0.55 м/с, и вычислять оптимальный диаметр по формуле .

Таким образом, мы получили методику технико-экономической оптимизации скорости движения воды в трубопроводах систем отопления, учитывающую текущие значения цен и тарифов на материалы и энергоносители, а также уровень инфляции и рисков капиталовложений. Методика достаточно проста и пригодна для использования в инженерной практике и учебном процессе.

Библиографический список:

1. А.Н.Дмитриев, Ю.А.Табунщиков, И.Н.Ковалев, Н.В.Шилкин. Руководство по оценке экономической эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2005, 120 с.

2. Л.М.Махов, О.Д.Самарин. О расчете потерь давления в элементах систем водяного отопления.(Сб.докл.конф. МГСУ 21–23 ноября 2007,с.122–125).

3. ГОСТ 3262-75 (1994). Трубы стальные водогазопроводные. Технические условия. – М.: Изд-во стандартов, 1994.

4. А.Н.Сканави, Л.М.Махов. Отопление. – М.: АСВ, 2002, 576 с.

5. СНиП 23-01-99 * «Строительная климатология». – М., ГУП ЦПП, 2004.

6. В.Г.Гагарин. Критерий окупаемости затрат на повышение теплозащиты ограждающих конструкций зданий в различных странах. (Сб. докл. конф. НИИСФ, 2001, с. 43 – 63).

Как влияет диаметр трубы на теплоснабжение?

Страница 1 из 2 1 2 >

Ладно вопрос на засыпку, если по расчету в стояках на три этажа (я про отопление), п-образные стояки, вместо положенного Ф25 поставить Ф76, как будет вести себя вода, учитывая что при увеличенном диаметре скорость воды падает, если есть ответ из практики, то поделитесь.

не хочу теребить учебник, хочется практики

Механизатор широкого профиля (б/у)

А не будет ли из за медленной скорости теплоносителя к радиаторам меньше отдаваться тепла, ведь за определенный промежуток времени при меньшем диаметре а значить при большой скорости больше теплоносителя проходит

что ты на это скажешь
ведь не всегда больше зачит хорошо?

Механизатор широкого профиля (б/у)

А не будет ли из за медленной скорости теплоносителя к радиаторам меньше отдаваться тепла, ведь за определенный промежуток времени при меньшем диаметре а значить при большой скорости больше теплоносителя проходит

что ты на это скажешь
ведь не всегда больше зачит хорошо?

Это при ленинградке нужно ставить шайбы для регулирования сопротивления системы отопления, яж использую проверенную временем систему с попутным движением воды, где сопротивление воды в во всех стояках и во всех радиаторах одинаковое, и регулирующая арматура вообще не нужна, если только гребенка после элеватора, чтобы повысить самооценку сантехника дяди Васи. =)

Могу рассказать про систему попутного движения воды, если интересно.

Медведь-мудрый
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от Медведь-мудрый

Механизатор широкого профиля (б/у)

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam

Ну, и понаписали.

какие могут быть последствия если останется старый диаметр трубы Ф89×3.

В данном случае — никаких плохих последствий. Вовка7 ответил сразу. Но пошди «вопросы на засыпку» и ответы про «процессы и аппараты химической технологии» .

Выделение кислорода из воды может происходить, только при снижении давления или повышения температуры. При этом следует учесть, что этот кислород нужно предварительно в воде растворить! А его наоборот стараются убрать, максимально, в системах водоподготовки! Как раз для того чтобы он не выделялся, где попало и не приводил к коррозии! Скорость же, движения воды по трубам, в этом случае, абсолютно ни при чем!!

Знала бы еще об этом сама вода. Кислород «стараются убрать» — это верно. В хороших системах теплоснабжения. Но не убирается, он, зараза. Так и норовит раствориться.

И вообще в отопительной системе всегда присутствует воздух в виде пузырьков (не «кислород из воды») — хотя бы при запуске. Далее он постепенно удаляется, но всегда немного есть. Пузырьки воздуха скапливаются в местах, где скорость теплоносителя низкая. Если скорость больше 0.2-0.3 м/с, то пузырьки воздуха уносятся и особо не мешают.

Вот это и надо учитывать при назначении диаметров.

Завышенный диаметр магистралей отрицательных последствий не имеет (кроме стоимости). Хоть в двухтрубной, хоть в однотрубной, хоть в ленинградской, хоть в крыжопольской системах. Хоть с шайбами, хоть с балансировочниками, хоть вообще без ничего. При этом только повышается гидравлическая устойчивость. Завышенный диаметр стояков и подводок дает больше последствий — гидравлическая устойчивость снижается.

Имеет значение и «телескопичность» магистралей. Вроде-бы пр «телескопе» затраты поменьше, но если учесть (а это выражается и математически) необходимось комплектации разнокалиберными трубами, то получается, что самое лучшее — постоянный диаметр магистрали от ввода и до конца. Или вариант с постоянным диаметром на полную нагрузку на 2/3 нагрузки всей ветки и постоянный диаметр до конца на оставшуюся треть нагрузки.

Читайте также  Запорная арматура прямого действия

Все о транспорте газа

1.7. Определение коэффициента гидравлического сопротивления

В общем случае коэффициент гидравлического сопротивления l является функцией двух безразмерных параметров: числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости e.

Число Рейнольдса является параметром гидродинамического подобия потока и зависит от внутреннего диаметра трубопровода, скорости течения газа в нем и вязкости газа

, (1.40)

где W скорость течения газа, м/с;

D внутренний диаметр газопровода, м;

? — динамическая вязкость газа, м 2 /с;

Q объемная производительность газопровода, м 3 /с.

При расчетах МГ обычно используется понятие динамической вязкости газа ? = ? / r. В этом случае выражения для определения Re принимают следующий вид:

(1.41)

где r плотность газа, определенная при тех же условиях, что и скорость течения газа, кг/м 3 ;

h — динамическая вязкость газа. Пас;

QСТ объемная производительность МГ при стандартных условиях, м 3 /с;

r в плотность воздуха при стандартных условиях, кг/м 3 ;

D — относительная плотность газа.

Так как динамическая вязкость газа в участке принимается величиной постоянной, то из последней зависимости (1.41) видим, что число

Рейнольдса по длине участка остается постоянным. При использовании объемной производительности в млн. м 3 /сут уравнение (1.41) примет удобный для практических расчетов вид

Re =17,75 . (1.42)

МГ работают всегда в турбулентном режиме при числах Рейнольдса в несколько десятков миллионов (задача 1.6). Для определения коэффициента гидравлического сопротивления ОНТП рекомендуют использовать уравнение ВНИИгаза

, (1.43)

где k коэффициент эквивалентной шероховатости труб.

При полной загрузке МГ чаще всего работает в квадратичной зоне. В этом случае влиянием числа Рейнольдса можно пренебречь и (1.43) примет вид

l = 0.067 . (1.44)

Приняв в соответствии с рекомендацией норм технологического проектирования k = 0,03 мм, получим

, (1.45)

где D — внутренний диаметр трубопровода, мм.

Уравнение (1.45) широко используется при расчетах МГ, особенно в случаях, когда невозможно определить режим течения газа и им приходится предварительно задаваться.

Для уточнения режима течения газа используется переходное значение числа Рейнольдса ReПЕР

. (1.46)

При Re ReПЕР зона течения газа будет квадратичной.

Удобно при проведении расчетов использовать для определения режима течения переходную производительность QПЕР. Для определения переходной производительности приравняем между собой (1.42) и (1.46). После преобразований получим

QПЕР = 0,219. (1.47)

После подстановки k = 0,03 мм (1.47) примет следующий вид

QПЕР = 1,333. (1.48)

С течением времени шероховатость труб увеличивается, особенно если транспортируемый газ содержит сернистые соединения. Внутренняя полость газопровода засоряется отложениями воды, конденсата, продуктов коррозии и масла смазки или уплотнения компрессоров. Все это приводит к повышению гидравлического сопротивления газопровода. Кроме того, уравнение движения газа (1.19) не учитывает наличие потерь давления газа на преодоление местных гидравлических сопротивлений. С учетом указанных факторов ОНТП рекомендуется следующая зависимость для определения расчетного значения коэффициента гидравлического сопротивле­ния lР

, (1.49)

где 1,05 — коэффициент, учитывающий наличие местных сопротивлений;

Е — коэффициент гидравлической эффективности работы участка.

В соответствие с нормами технологического проектирования коэффициент эффективности работы принимается равным 0,95, если на газопроводе имеются устройства для периодической очистки внутренней полости трубопровода, а при их отсутствии Е = 0,92.

Задача 1.6

Оценить гидравлический режим работы МГ, если относительная плотность газа D = 0,6 и динамическая вязкость h = 12 Па·с.

Для газопровода диаметром 1400 мм примем Q = 90 млн. м 3 /сут. В соответствии с (1.42), (1.46) и (1.48), имеем:

,

,

Как определить расход воды по диаметру трубы и давлению?

Вычислять водорасход, учитывая диаметр трубы и давление, следует еще не этапе планировки дома. Это поможет выбрать оптимальный трубный диаметр (сечение), чтобы напор был нормальным, но чтобы расход воды не превышал норму.

Для вычисления водорасхода можно воспользоваться различными формулами, а также ознакомиться с таблицей расхода воды по диаметру трубы и давлению, представленной ниже в статье..

Зависимость водного давления от диаметра трубопровода

Между давлением водного потока и трубным диаметром наблюдается прямая зависимость, описываемая законом Бернулли.

При пропускании постоянного водного потока через трубы с различным сечением обнаруживается, что в узких частях давление меньше, чем в широких.

При переходе воды из широкой части в узкую, давление снижается, и наоборот.

В трубах с различным сечением за одинаковый промежуток времени протекает равный объем воды. Поэтому на широких участках она течет медленнее, чем по узким.

Таблица соотношения

Водорасход напрямую зависит от пропускной способности. Это такая величина, которая показывает максимальный объем, проходящий через систему за определенный временной промежуток и при определенном давлении.

Для труб с разным диаметром такая величина разнится. Подробная информация указана в таблице ниже:

Когда нужно проводить вычисления?

Выполнять вычисления необходимо при выборе труб для водопровода. Диаметр должен быть подходящим, чтобы избежать чрезмерного водорасхода и обеспечить нормальный напор.

Такая необходимость появляется при проектировании дома и подведении к нему коммуникаций. При выборе трубы с оптимальным сечением для водопровода нужно обязательно выполнять ряд расчетов. Необходимо узнать максимальные объемы необходимой воды в доме за минуту.

Исходя из полученных результатов, нужно приобрести трубу с таким сечением, чтобы этого было достаточно для одновременной работы всех устройств и кранов.

Пошаговая инструкция, как рассчитать водорасход

Произвести подсчеты можно при помощи таблиц. Но полученные результаты будут неточными. Поэтому лучше проводить расчеты на месте, учитывая скорость потока, материал трубопроводных систем и прочие характеристики трубопровода.

Проще всего рассчитать объем расходуемой H2O по следующей формуле:

  • q – расход воды (л/с);
  • V – скорость течения (м/с);
  • d – диаметр (см).

Использовать эту формулу можно и для поиска других неизвестных. Если известен диаметр и расход воды, можно определить скорость потока. А если известны V и q, можно узнать диаметр.

В большинстве стояков напор водного потока равняется 1,5-2,5 атмосфер. А скорость потока обычно составляет 0,8-1,5 м/с. Может быть установлен дополнительный нагнетатель, который меняет параметры внутри системы. Все данные о нем должны быть указаны в техпаспорте.

Минимальное давление в системе должно составлять 1,5 атмосфер – этого достаточно для работы стиральной машины и посудомойки. Чем оно выше, тем быстрее вода движется по трубам, поэтому водорасход повышается.

Для получения более точных результатов применяется формула Дарси-Вейсбаха, которая учитывает возможные изменения напора воды, что приводит к повышению или снижению давления.

  • ΔP – потеря давления на сопротивлении движения потока;
  • λ – показатель потерь на трение по всей длине;
  • D – сечение трубы;
  • V — скорость течения;
  • L – длина трубопровода;
  • g – константа = 9,8 м/с2;
  • ϸ — вязкость потока.

Такую формулу обычно используют для выполнения сложных расчетов гидродинамики. В остальных случаях применяются упрощенные варианты.

Частный случай расчета водорасхода – через отверстие крана. Применяется формула:

  • Q – водорасход;
  • S – площадь окружности (отверстия крана), определяется по формуле S= π*r2;
  • V – скорость течения, если она неизвестна, определить ее можно, исходя из формулы V=2g*h, где g – константа, h – высота водного столба над отверстием крана.

Правила расчета

При выполнении вычислений необходимо учитывать следующие правила:

Читайте также  Технология резки профильных труб

  1. Следить за правильностью величин. Если одно значение исчисляется в м/с, то другое должно измеряться в л/с (не в кг/час). Иначе произведенные расчеты будут неверными.
  2. Применять правильные значения констант.
  3. Учитывать данные нагнетателя системы, если он используется. Вся информация о его влиянии на параметры системы указывается в техническом паспорте.
  4. Промежуточные вычисления рекомендуется проводить с точными величинами, а конечный результат можно округлить (лучше в большую сторону).

Чтобы облегчить расчеты, можно воспользоваться калькуляторами в режиме онлайн, в которые достаточно только ввести все известные данные.

Заключение

Объем расходуемой воды напрямую зависит от трубного диаметра и давления внутри системы. Чем больше давление, тем быстрее будет протекать вода, что приведет к большому водорасходу. Чем меньше диаметр трубы, тем выше сопротивление воды и меньше скорость ее течения.

Если выбрать неподходящий d, водный напор в системе может быть снижен. Поэтому при установке водных коммуникаций нужно обязательно проводить расчеты. Иначе в будущем могут появиться проблемы с водорасходом.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: