Tablica hidrauličkog proračuna polipropilenskih cijevi. Pad tlaka u cjevovodu

Toplinsko istezanje

Prilikom projektiranja i izvođenja instalacijski radovi Potrebno je uzeti u obzir toplinsko istezanje cjevovoda. Neojačane polipropilenske cijevi imaju značajno toplinsko širenje. U polipropilenske cijevi, ojačane aluminijem ili staklenim vlaknima, koeficijent linearnog širenja je pet puta manji u usporedbi s nearmiranim cijevima. Uvijek biste se toga trebali sjetiti kada započnete instalaciju određenog sustava.

Usporedna tablica linearnog širenja cijevi iz raznih materijala

Problem toplinskog širenja je uglavnom riješen pravilnu upotrebu potpore i izbor konfiguracije cjevovoda. Jedan od Opća pravila instalacija je želja za stvaranjem najfleksibilnijeg elastičnog sustava s minimumom krutih kratkih čvorova koji imaju malu sposobnost deformiranja. Zanemarivanje uputa za kompenzaciju linearnih proširenja cjevovoda uzrokuje velika uzdužna naprezanja u stijenkama cijevi i time značajno smanjuje životni vijek sustava. Nepravilno odabrani razmaci između spojnih elemenata cjevovoda također negativno utječu na vijek trajanja. Proizvoljno povećanje udaljenosti između nosača može dovesti do povećanja progiba cijevi i njenog priklještenja na nosačima, što eliminira ravnost i mogućnost slobodnog produženja ili skraćivanja cjevovoda tijekom rada, a također stvara dodatne sile na struktura oslonaca.

Toplinsko produljenje/skraćivanje cjevovodaΔl, mm, bez obzira na njegov promjer, određuje se formulom

Δ l = α/Δ t,

gdje je α koeficijent linearnog istezanja,

Δt je razlika između temperatura tijekom rada i tijekom instalacije.

Ako je temperatura cjevovoda tijekom rada viša od temperature ugradnje, tada se povećava duljina cjevovoda i obrnuto.

Kako bi se uklonile pogreške u izračunima, preporučljivo je izduženje označiti znakom plus (+Δl), a skraćivanje znakom minus (-Δl).

Uzdužna sila koja nastaje u kruto fiksnom dijelu cjevovoda ne ovisi o njegovoj duljini, stoga je potrebno uzeti u obzir utjecaj toplinskih naprezanja u bilo kojem fiksnom dijelu cjevovoda.

Cjevovod se mora slobodno produljivati ​​ili skraćivati ​​bez prenaprezanja materijala cijevi, spojnih dijelova, šavova cjevovoda, kao i pokretnih (kliznih) i fiksnih (mrtvih) oslonaca. To je osigurano zahvaljujući kompenzacijskoj sposobnosti elemenata cjevovoda (samokompenzacija) i kompenzatora, kao i pravilnom postavljanju pokretnih i fiksnih nosača.

Fiksni nosači moraju usmjeriti linearno toplinsko rastezanje cjevovoda prema kompenzacijskim elementima. Udaljenosti između nosača izračunavaju se na temelju regulatornih dokumenata (SP 40-101-96, SP 40-102-2001 i tehničkog kataloga tvrtke Egoplast „Cjevovodni sustav za vodoopskrbu i grijanje“, dio 1) ovisno o materijal, vanjski promjer, debljina stijenke cijevi, temperatura i masa transportiranih tvari. U tom slučaju mora se osigurati održavanje ravnosti cjevovoda tijekom cijelog projektiranog razdoblja rada. Ako je izračun napravljen netočno ili uopće nije učinjen, negativan rezultat neće dugo čekati.

Hrapavost i promjer

Pri projektiranju tlačnih cjevovodnih sustava odlučujući su njihovi hidraulički proračuni. Oni služe kao osnova za izračun promjera cijevi i odabir crpna oprema, koji osiguravaju potreban način rada ovih sustava tijekom cijelog radnog vijeka. Kvaliteta izvedenih hidrauličkih proračuna određuje učinkovitost i samog cjevovoda i cijelog kompleksa struktura povezanih s njim. Polimerne cijevi imaju vrlo glatku unutarnju površinu i niske hidrauličke gubitke, što omogućuje upotrebu cijevi manjeg promjera od čeličnih cijevi. Instalacija postaje kompaktnija i ekonomičnija. Iz donje tablice može se vidjeti da je ekvivalentni koeficijent hrapavosti polipropilenske cijevi dva reda veličine niži u usporedbi s čeličnom cijevi. Stoga, kada kupac ima pitanje: „Zašto, prilikom zamjene čelična cijev je li odabran manji promjer za polipropilen?”, možete dati ovu tablicu čak i ako nemate hidraulički proračun sustava pri ruci.

Ekvivalentni koeficijent hrapavosti cjevovoda ovisno o materijalu cijevi

Izolacija

Kako bi se spriječila pojava prekomjernog naprezanja i oštećenja polipropilenskih cijevi na građevinskim konstrukcijama, one moraju biti zabrtvljene u izolaciji. Kako bi se izbjegla pojava kondenzacije na cijevima u sustavima za opskrbu hladnom vodom, ugradnja cjevovoda također mora biti izvedena u izolaciji. Izolacija cjevovoda toplovodnog sustava smanjuje gubitke topline u okoliš.

Zavarivanje i pričvršćivanje

U cjevovodima izrađenim od polipropilena, zavareni spoj praktički ne smanjuje pouzdanost sustava, broj spojnih i instalacijskih elemenata nije bitan ako se poštuju sva pravila zavarivanja. Prilikom zavarivanja polipropilenskih cijevi i fitinga potrebno je pridržavati se preporuka i zahtjeva navedenih u “Uputama za montažu polipropilenskih tlačnih cijevnih sustava”.

Koeficijenti otpora armature od polipropilena niži od lijevanog željeza. Zaporni ventili Vrlo je pouzdan, nema napora od zatezanja niti. Kod postavljanja cijevi na zidove i stropove ne preporuča se korištenje fiksnih nosača. Fiksni nosači u pravilu učvršćuju teške sklopove cijevi ili teške elemente cjevovoda koji nemaju vlastita pričvršćivanja (na primjer, filtre ili slavine).

Prilikom izvođenja instalacijskih radova nije dopušteno koristiti cijevni (plinski) ključ za stezanje kombiniranih polipropilenskih spojnica. Korištenje dati ključ dovodi do uništenja armature. Usklađenost sa svim ovim regulatornim pravilima osigurat će pouzdan i nesmetan rad cjevovodnog sustava tijekom cijelog projektiranog razdoblja njegovog rada.

Analizu proizvodnih tehnologija te analizu trenutnog stanja i prognozu tržišta možete pronaći u izvješću o marketinškom istraživanju Akademije industrijskih tržišnih uvjeta: "Tržište polipropilenskih cijevi u Rusiji."

Yu.D.Oleynikov, Ph.D., tvrtka Egoplast, voditelj odjela grijanja

Hidraulički proračun konvencionalnog kućanskog cjevovoda izvedeno pomoću Bernoullijeve jednadžbe:

(z 1 + p 1 /ρg + α 1 u 2 1 /2g) - (z 2 + p 2 /ρg + α 2 u 2 2 /2g) = h 1-2 -.

Za hidraulički proračun cjevovoda možete koristiti kalkulator hidrauličkog proračuna cjevovoda.

U ovoj jednadžbi, h 1-2 je gubitak tlaka (energije) za svladavanje svih vrsta hidrauličkog otpora, koji pada po jedinici težine pokretne tekućine.

h 1-2 = h t + Σh m.

• h t - gubitak visine trenja duž duljine protoka.
• Σh m - ukupni gubitak tlaka pri lokalnom otporu.

Gubitak visine trenja duž duljine protoka možete izračunati koristeći Darcy-Weisbach formulu

h t = λ(L/d)(v 2 /2g).

• Gdje L- duljina cjevovoda.
• d je promjer dijela cjevovoda.
• v je prosječna brzina kretanja tekućine.
• λ je koeficijent hidrauličkog otpora, koji općenito ovisi o Reynoldsovom broju (Re=v*d/ν), i relativnoj ekvivalentnoj hrapavosti cijevi (Δ/d).

Vrijednosti ekvivalentne hrapavosti Δ unutarnje površine cijevi različiti tipovi i tipovi su navedeni u tablici 2. A ovisnosti koeficijenta hidrauličkog otpora λ o broju Re i relativnoj hrapavosti Δ/d navedene su u tablici 3.

U slučaju kada je način kretanja laminaran, tada za cijevi nekružnog presjeka koeficijent hidrauličkog otporaλ se nalazi korištenjem formula specifičnih za svaki pojedinačni slučaj (tablica 4).

Ako je turbulentno strujanje razvijeno i funkcionira s dovoljnim stupnjem točnosti, tada pri određivanju λ možete koristiti formule za okruglu cijev s promjerom d zamijenjenim s 4 hidraulička radijusa protoka Rg (d=4Rg)

R g = w/c.

• gdje je w površina "živog" presjeka toka.
• c- njegov "namočeni" opseg (perimetar "naponskog" dijela duž kontakta tekućina-kruto)

Gubitak tlaka u lokalnim otporima može se odrediti prema oblicima. Weisbach

h m = ζ v 2 /2g.

• gdje je ζ koeficijent lokalnog otpora, koji ovisi o konfiguraciji lokalnog otpora i Reynoldsovom broju.

U razvijenom turbulentnom režimu, ζ = const, što nam omogućuje uvođenje koncepta ekvivalentne duljine lokalnog otpora u proračune L ekv. oni. takva duljina ravnog cjevovoda za koju je h t = h m. U tom se slučaju gubici tlaka u lokalnim otporima uzimaju u obzir dodavanjem zbroja njihovih ekvivalentnih duljina stvarnoj duljini cjevovoda.

L pr =L + L ekv.

• gdje je L pr smanjena duljina cjevovoda.

Ovisnost gubitka tlaka h 1-2 o protoku naziva se karakteristike cjevovoda.

U slučajevima kada kretanje tekućine u cjevovodu osigurava centrifugalna pumpa, zatim za određivanje brzine protoka u sustavu pumpa-cjevovod, izgrađena je karakteristika cjevovoda h = h (Q) uzimajući u obzir visinsku razliku ∆z (h 1-2 + ∆z pri z 1< z 2 и h 1-2 - ∆z при z 1 >z 2) superponiran na karakteristiku tlaka pumpe H=H(Q), koji je naveden u podatkovnom listu crpke (vidi sliku). Sjecište takvih krivulja označava najveći mogući protok u sustavu.

Raspon cijevi.

Vrijednosti ekvivalentnih koeficijenata hrapavosti ∆ za cijevi od različitih materijala.

Ovisnost koeficijenta hidrauličkog otpora o Reynoldsovom broju i ekvivalentnoj hrapavosti cijevi.

• ∆ je apsolutna hrapavost cijevi.
• d. r - promjer. radijus cijevi. odnosno.
• ∆/d je relativna hrapavost cijevi.

Osnovne formule za laminarno strujanje u cijevima.

Koeficijenti nekih lokalnih otpora z.

Cijevi i spojni dijelovi za sustave opskrbe toplom i hladnom vodom imaju niz prednosti:

• otpornost na visoke temperature;
• visoka sanitarna i higijenska svojstva;
• svojstva upijanja buke;
• apsolutna otpornost na koroziju;
• kemijska otpornost na više od tri tvari i otopine;
• glatka i vremenski nepromjenjiva unutarnja površina stijenke cijevi;
• jednostavnost ugradnje i popravka.

Materijal

Polipropilen je izotaktični termoplast, čije makromolekule imaju spiralnu konformaciju, prvi put je dobiven 1954. godine.

Polipropilen se proizvodi polimerizacijom plina propilena, koji ima kemijsku formulu: CH 2 CHCH 3.

Polipropilen ima sljedeće modifikacije:

• propilen homopolimer (tip 1) PPH;
• kopolimeri propilena i etilena (tip 2) PPV - blok kopolimer;
• statički kopolimer propilena s etilenom (tip 3) slučajni kopolimer - izvorno označen kao PPRC - polipropilenski slučajni kopolimer, kasnije je kratica skraćena na PPR.

Cijevi i spojni dijelovi za PRO AQUA vodovod izrađeni su od 3. vrste polipropilena - random kopolimera.

Slučajni PPR kopolimer, dobiven skupom molekula propilena i etilena u slučajnoj kombinaciji, predstavljen je sljedećom grafičkom formulom:

Fizikalna i mehanička svojstva polipropilena

Fizička i mehanička svojstva svih varijanti razlikuju se u malim granicama i ne razlikuju se kada se daju svojstva polipropilena:

1. Minimalna dugotrajna čvrstoća - MRS (Minimum Required Strength) - karakteristika materijala cijevi, brojčano jednaka naprezanju u MPa u stijenci cijevi, nastalom pod djelovanjem stalnog unutarnjeg tlaka, koji cijev može izdržati 50 godina na temperatura od 20 ° C, uzimajući u obzir sigurnosni faktor, jednak 1,25. To znači sposobnost materijala cijevi da održi takvu granicu sigurnosti cjevovoda na kraju očekivanog životnog vijeka da, ovisno o uvjetima radnog razdoblja, i dalje jamči pouzdano obavljanje njegovih radnih funkcija. Prema suvremenim oznakama tlačnih cijevi od polipropilena, indikator MRS u kgf / cm 2 (bar) naznačen je nakon skraćene oznake materijala cijevi. Na primjer, polipropilenski slučajni kopolimer PPR s minimalnom dugotrajnom čvrstoćom MRS = 8 MPa (80 kgf/cm2; 80 bara) bit će označen kao PPR 80.

Standardni dimenzionalni omjer - SDR (Standardni dimenzionalni omjer) - bezdimenzionalni pokazatelj koji karakterizira omjer nominalnog vanjskog promjera cijevi Dn prema nominalnoj debljini stijenke S (u istim mjernim jedinicama za obje veličine u mm ili m) Vrijednost standardni dimenzijski omjer cijevi izračunava se formulom:

SDR = Dn/S;

SDR vrijednost spojnog dijela će odgovarati SDR-u cijevi s kojom je montiran. Na primjer, T-račva s oznakom SDR 11 namijenjena je zavarivanju s cijevi iste oznake.

1. Nazivni tlak - PN (Pressure Nominal) - radni tlak transportirane vode u plastičnom cjevovodu (u barima) s temperaturom od 20°C, koji radi bez problema 50 godina s minimalnom dugotrajnom čvrstoćom MRS od 6,3 MPa.

Pokazatelji tipova cijevi PN, SDR, S međusobno su povezani, njihov odnos prikazan je u tablici 3.1:

Glavne karakteristike polipropilena

Posebnosti polipropilena

Karakteristika polipropilena visoka postojanost na opetovano savijanje i abraziju. Otpornost na površinski aktivne tvari (tenzide) polipropilena je povećana, i to je njegova prednost u odnosu na polietilen.

Čvrstoća na udar s urezom je 5 - 12 kJ/m 2, otporan na mraz pri niskim temperaturama.

Polipropilen se najčešće koristi u sustavima opskrbe hladnom i toplom vodom, unutarnjoj i vanjskoj kanalizaciji.

Ojačane polipropilenske cijevi proizvode se u fazama. U početku se homogena polipropilenska cijev proizvodi ekstruzijom. Zatim se u kontinuiranom procesu tvrda vanjska površina cijevi čvrsto omota punom ili perforiranom aluminijskom trakom, koja se kotrljajućim valjcima oblikuje u prstenasti oblik. Postoje dvije tehnologije za zavarivanje aluminijske trake na cijevi - preklapanje i sučelje. Najnaprednija tehnologija šivanja je sučeono šivanje (kao u proizvodnji PRO AQUA armiranih cijevi). Rubovi trake fiksirani su jedan u odnosu na drugi ultrazvučnim zavarivanjem. Zatim se dobivena struktura cijevi ponovno ekstrudira (novi sloj polipropilena se nanosi na vrh aluminijske ljuske).

Ojačanje cijevi ima jedan od glavnih ciljeva, a to je naglo smanjiti toplinsko rastezanje termoplastične cijevi, što je značajno kod homogenih polipropilenskih cijevi.

Nije slučajno da programeri armiranih polipropilenskih cijevi, nakon što su postigli industrijsku implementaciju takve ojačane strukture, nazivaju je "stabilnom". To znači malu ovisnost o promjeni početne duljine cijevi kada se zagrijava ili hladi.

Koeficijent linearnog toplinskog rastezanja a (mm/m^°C) za PPR cijev je a = 0,15, a za armiranu PPR cijev je a = 0,03.

Shema armiranja i oblikovati PPR cijevi

Riža. 5.1. a - dio armirane PPR cijevi;

1 - sloj aluminija. b - dizajn ojačane PPR cijevi; 1 - sloj perforiranog aluminija; 2, 3 - polipropilen.

Na temelju tehnologije zavarivanja naglavkom, u kojoj vanjski promjer cijevi pri normalnoj temperaturi mora odgovarati unutarnjem promjeru spojnog dijela, stijenka cijevi se povećava za 2 - 3 mm i umeće se aluminijska ljuska i vanjski sloj obloge od polimera. u tu veličinu, koja se uklanja prije zavarivanja posebnim alatom.

PRO AQUA armirane cijevi proizvode se u dvije vrste: perforirane i glatke. Razlika između perforirane ljuske cijevi ojačane PPR-om i glatke je u tome što aluminijska ljuska ima česte perforacije - mrežu rupa malog promjera.

Tijekom ekstruzije polipropilenske cijevi, viskozni materijal teče u te rupe i time stvara adheziju između polimera i metala. Na površini cijevi ovog tipa ostaju vidljivi "draži", ponavljajući strukturu primijenjene perforacije.

Osim sposobnosti stabilizacije temperature, armatura PPR cijevi ima još jednu važnu funkciju - stvaranje antidifuzijske barijere koja sprječava prodor molekula kisika kroz stijenku cijevi u rashladnu tekućinu.

Projekt PPR cjevovoda

Projektiranje PPR cjevovoda za sustave opskrbe hladnom i toplom vodom provodi se u skladu s odredbama građevinskih normi i propisa 2.04.01-85 „Unutarnja vodoopskrba i kanalizacija zgrada”, uzimajući u obzir specifičnosti polipropilenskih cijevi i Kodeks prakse za projektiranje i ugradnju cjevovoda izrađenih od slučajnog kopolimera polipropilena SP 40 -101-96.

Hidraulički proračun

Hidraulički proračun cjevovoda izrađenih od PPR 80 sastoji se od određivanja gubitka tlaka (ili tlaka) za prevladavanje hidrauličkog otpora koji se javlja u cijevi, u spojnim dijelovima, na mjestima oštrih zavoja i promjena promjera cjevovoda.

Koeficijent hidrauličkog otpora

Preporuča se određivanje hidrauličkih gubitaka tlaka zbog lokalnog otpora u spojnim dijelovima pomoću sljedeće tablice:

Lokalni koeficijent hidrauličkog otpora za spojne dijelove od polipropilena PP-R 80

Kompenzacija linearne ekspanzije

Jer polimerni materijali imaju povećani koeficijent linearnog istezanja u usporedbi s metalima, tada se pri projektiranju sustava grijanja, opskrbe hladnom i toplom vodom izrađuju izračuni produljenja ili skraćivanja cjevovoda kada se pojave temperaturne razlike.

Projektiranje i postavljanje cjevovoda mora biti izvedeno tako da se cijev može slobodno kretati u granicama proračunatog širenja. To se postiže kompenzacijskom sposobnošću elemenata cjevovoda, ugradnjom temperaturnih kompenzatora i pravilnim postavljanjem nosača (pričvršćivača). Fiksni spojevi cijevi moraju voditi produžetke cijevi prema ovim elementima.

Izračun promjena duljine cjevovoda kada se mijenja temperatura provodi se pomoću formule:

AL = aČ^ At,

• DL - promjena duljine cjevovoda kada se grije ili hladi;
• a je koeficijent toplinskog rastezanja mm/m “C;
• L je procijenjena duljina cjevovoda;
• At je razlika u temperaturi cjevovoda tijekom instalacije i rada °C (°K).

Veličine temperaturnih promjena u duljini cijevi također se mogu odrediti iz tablica 6.2 i 6.3.

Tablica linearnog rastezanja (u mm): cijev PP-R 80 PN10 i PN20 - (a = 0,15 mm/m^°C)

Tablica linearne ekspanzije (u mm): ojačana cijev PP-R 80 PN 25

(a = 0,03 mm/m. °C)

Kompenzacija toplinskih istezanja riješena je konstruktivno, kutovima zakretanja, kliznim i fiksnim osloncima, kao i gotovim kompenzatorima. Kod fiksnih nosača cijev je kruto pričvršćena stezaljkom kroz gumenu brtvu, a kod kliznih nosača stezaljke omogućuju pomicanje cijevi u aksijalnom smjeru. Koristeći primjer projektnog rješenja za usmjeravanje cjevovoda u obliku kuta rotacije, izračunat ćemo toplinsku kompenzaciju vodoravnog dijela polipropilenskog cjevovoda, određujući potrebnu duljinu okomitog dijela, koja, uzimajući u obzir elastična svojstva cijevi, će "opružiti" bez razaranja u području istezanja jednakom AL.

Slika 6.1. Dijagram dizajna kompenzatora u obliku slova L:

• ALI - fiksna podrška;
• SO - klizna potpora;
• L n pyx.uch. - duljina opružnog dijela od osi cijevi do ruba fiksnog nosača, mm;
• DL - povećanje duljine vodoravnog dijela cjevovoda tijekom zagrijavanja, mm;
• L C0 je udaljenost između ruba fiksnog nosača i središta kliznog nosača, kao i između središta kliznih nosača, mm.

Kako bi se uklonila odstupanja, predlaže se mjerenje duljine opruge od osi horizontalnog presjeka do ruba fiksnog nosača na okomitom presjeku. Formula za duljinu opružnog dijela cjevovoda je:

L n pyx.uch. = K * √ D*AL+D,

• L n pyx.uch.- duljina opružnog dijela, mm;
• k - konstanta koja karakterizira elastična svojstva cijevi = 30;
• D - vanjski promjer cijevi, mm;
• DL - povećanje duljine dijela cjevovoda kada se zagrijava, mm.

Proračun kompenzatora u obliku slova L provodi se u sljedećem nizu: prvo se određuje vrijednost toplinskog produljenja proračunskog dijela, zatim se izračunava potrebna duljina opružnog dijela okomito na njega.

Slika 6.2. Dijagram konstrukcije kompenzatora u obliku slova U i U:

• ALI - fiksna podrška; SO - klizna potpora;
• Lnpyxyn - duljina opružnog dijela od osi cijevi do ruba fiksnog nosača, mm;
• b - širina kompenzatora (umetka), razmak između osi staze, mm;
• AL 1, D L 2 - povećanje duljine vodoravnih dijelova cjevovoda kada se zagrijavaju, mm;
• L H0 - udaljenost između rubova fiksnih nosača, mm;
• L C0 - udaljenost između središta kliznog nosača i osi koljena cijevi, mm;
• L C01, L C02 - razmaci između ruba fiksnog nosača i ruba kliznog nosača, mm.

Prilikom rješavanja toplinske kompenzacije dijela cjevovoda pomoću kompenzatora cijevi u obliku slova U, možete koristiti 2 tehnike za njegovo postavljanje između fiksnih nosača:

• srednji (točno u sredini) položaj između oslonaca, pri čemu su duljine oba jednako razmaknuta ogranka cjevovoda s obje njegove strane jednake, tj. dobiva se dizajn ravnokrakog kompenzatora;
• pomaknuto postavljanje koje se događa tijekom projektnih odluka kada se duljine grana cjevovoda zbog značajke dizajna ruta objekta i cjevovoda pokazala se različitim, tj. dobiva se konstrukcija višekrakog kompenzatora.

U prvom slučaju izračuna vrijednost AL jednaka je za obje grane cjevovoda, a ukupno istezanje je jednako: AL, = 2AL.

U drugom slučaju vrijednost AL izračunava se neovisno za svaku granu, a elongacija je zbroj izračunatih elongacija: AL, = AL + AL,

• AL = L1 + L;
• lav tako'
• AL = L 2 + L
• prava co2 co

Širina kompenzatora b (umetak), bez obzira na duljinu njegovih grana, dodjeljuje se konstrukcijski i jednaka je 11 - 13 D. Umetak je uvijek pričvršćen u sredini stezaljkom (kruto pričvršćivanje).

Toplinsko produljenje A L izračunatih dijelova cjevovoda plus određeni zajamčeni razmak između gornjih dijelova kompenzatora koji se približavaju (oko 150 mm) ne bi trebao premašiti širinu kompenzatora. U suprotnom, udaljenost između fiksnih nosača proračunskih sekcija treba smanjiti.

Proračun kompenzatora u obliku slova U provodi se slično proračunu kompenzatora u obliku slova L.

Ako se proračunske dimenzije dilatacijskih spojeva u obliku slova L i U uzimaju proračunom, tada se dilatacijski spojevi u obliku slova O za različite promjere plastičnih cijevi proizvode s izračunatim fiksnim vrijednostima njihovih geometrijskih dimenzija.

Kompenzator u obliku slova O

Slika 6.3. Dijagram kompenzatora u obliku slova O, u obliku petlje:

• ALI - fiksna podrška; SO - klizna potpora; D - vanjski promjer cijevi, mm;
• b - udaljenost između zidova kompenzatora duž unutarnjeg promjera, mm;
• L hq - udaljenost između rubova fiksnih nosača, mm.

Osnovni principi polaganja polipropilenskih cjevovoda

Na mjestima koja osiguravaju njihovu zaštitu od mehaničkih oštećenja (osovine, utori, kanali i sl.) mora se osigurati mogućnost njihovog toplinskog istezanja. Ako skrivena ugradnja cjevovoda nije moguća, treba ih zaštititi od mehaničkih oštećenja i požara.

Priključci na vodovodnu instalaciju mogu se polagati otvoreno.

Razmak između cijevi i građevinskih konstrukcija mora biti najmanje 20 mm.

Na mjestima gdje prolaze kroz građevinske konstrukcije zidova i pregrada, polipropilenske cijevi treba položiti u metalne kutije ili rukavce.

Unutarnji promjer rukavca trebao bi biti 20 - 30 mm veći od vanjskog promjera cjevovoda koji prolazi kroz njega. Ovaj razmak je ispunjen mekim, nezapaljivim materijalom, koji olakšava slobodno kretanje cjevovoda duž osi. Rub rukava trebao bi stršati izvan građevna struktura za 30-50 mm.

Zabranjeno je postavljanje sučeonih spojeva bilo rastavljive ili nerastavljive prirode u rukavac.

Ako su cjevovodi položeni u sloj betona ili cementno-pješčanog morta, zabranjeno je ugraditi rastavljive navojne spojeve.

Pričvršćivanje PPR cjevovoda

Kada se podijeli u zasebne dijelove, raspodjelom točaka krutog pričvršćenja. Time se sprječava nekontrolirano pomicanje cjevovoda i jamči njihovo pouzdano učvršćivanje. Krute točke pričvršćivanja izračunavaju se i izvode uzimajući u obzir sile koje nastaju tijekom širenja cjevovoda, kao i dodatna opterećenja.

Klizni ili vodeći spojni elementi moraju omogućiti pomicanje cijevi u aksijalnom smjeru bez izazivanja mehaničkih oštećenja cijevi.

Udaljenost između klizni nosači pri vodoravnom polaganju cjevovoda, određuje se prema tablici 6.4:

Udaljenost između nosača ovisi o temperaturi vode u cjevovodu

Fiksni nosači moraju biti postavljeni tako da temperaturne promjene u duljini dionice cjevovoda između njih ne prelaze kompenzacijski kapacitet koljena i kompenzatora koji se nalaze u ovom dijelu i raspoređuju se proporcionalno njihovom kompenzacijskom kapacitetu.

U slučajevima kada temperaturne promjene u duljini dijela cjevovoda premašuju kompenzacijski kapacitet elemenata koji ga ograničavaju, potrebno je na njega ugraditi dodatni kompenzator.

Kako bi se izbjeglo prenošenje težine na cjevovod, ventili za zatvaranje i vodu moraju biti čvrsto pričvršćeni na građevinske konstrukcije.

Montaža PPR cjevovoda

Tradicionalna metoda spajanja tlačnih cjevovoda izrađenih od polipropilena je zavarivanje, koje se sastoji od zagrijavanja dijelova do stanja viskoznosti, spajanja pod određenim pritiskom, a zatim hlađenja dijelova do stvaranja trajnog spoja - zavara.

Najčešće korištena metoda zavarivanja je zavarivanje naglavkom, koje uključuje spajanje krajeva cijevi kroz međukomad u naglavak.

Stroj za zavarivanje

Za zavarivanje cijevi malog promjera koristi se skup opreme za zavarivanje (prikazan na sl. 7.1), koji uključuje:

• stroj za zavarivanje sa stezaljkom (snaga 1500 W);
• zamjenjivi grijači (D 20, 25, 32 i 40 mm);
• rezač za rezanje cijevi do 40 mm;
• razina;
• rulet;
• metalni kovčeg; Upute za korištenje.

Za zavarivanje plastičnih dijelova promjera većeg od 40 mm koristi se poseban aparat za zavarivanje koji se isporučuje u posebnom kovčegu. Opći obrazac aparat za zavarivanje (snage 1500 W) prikazan je na slici 7.2.

Priprema alata

Ovisno o temperaturi okoliš toplina grijaće tijelo traje 10 - 15 minuta. Radna temperatura na površini postiže se automatski. Proces zagrijavanja je završen kada se lampica za kontrolu temperature ugasi ili zasvijetli (ovisno o vrsti aparata za zavarivanje).

PAŽNJA:

Alat za zavarivanje mora se održavati čistim. Ako je potrebno, očistite narativni omotač i trn otapalom koristeći grubu krpu.

Zavarivanje dijelova u utičnicu

Proces zavarivanja naglavkom uključuje istovremeno zagrijavanje dijelova koji se spajaju, tehnološko držanje, uklanjanje dijelova iz mlaznica, njihovo spajanje i naknadno prirodno hlađenje zavarenih dijelova. Za svaki vanjski promjer odabiru se odgovarajući parovi mlaznica. Redoslijed zavarivanja:

Na aparat za zavarivanje postavljaju se mlaznice odgovarajućeg promjera, a radne površine mlaznica moraju se odmastiti acetonom ili vodenom otopinom alkohola. U slučajevima kada se ostaci polimera od prethodnog zavarivanja zalijepe za mlaznice, potrebno je očistiti radne površine.

1. Aparat za zavarivanje je priključen na mrežu i očekuje se da bude spreman za rad.
2. Tehnološki prihvatljiva temperatura zavarivanja PPR-a je 260 - 270 °C.
3. Cijev se reže pod pravim kutom u odnosu na os cijevi posebnim rezačem.
4. Prije zavarivanja, ako je potrebno, kraj cijevi i naglavak fitinga očistiti od vlage, prašine i prljavštine i odmastiti.
5. Oznaka se nanosi na cijev na udaljenosti jednakoj dubini utičnice plus 2 mm.
6. Krajevi dijelova glatko su umetnuti u mlaznice aksijalnim kretanjem bez rotacije.
7. Održava se regulirano vrijeme zagrijavanja do stanja viskoznog protoka (prema tablici 7.1).
8. Dijelovi se skidaju s priključaka i spajaju jedan s drugim unutar 1 - 2 sekunde. Tijekom ove operacije nisu dopuštena rotacijska kretanja dijelova jedan u odnosu na drugi, moguća su samo manja podešavanja konačnog rasporeda dijelova u završnoj fazi zavarivanja.
9. Zavareni spoj i dijelovi se prirodno hlade.

Kod armiranih polipropilenskih cijevi, prije zavarivanja, kraj cijevi se očisti ogoljenjem, te se skine tanki sloj polimera zajedno s folijom. Kao rezultat toga, rezultirajući vanjski promjer cijevi mora odgovarati, unutar tolerancija, standardnom vanjskom promjeru ove standardne veličine.

PAŽNJA:

• Tijekom rada, ako je potrebno, zamjenjivi grijači se čiste od prianjajućeg materijala;
• kako bi se osigurala visokokvalitetna veza dijelova, treba izbjegavati oštećenje premaza mlaznica;
• Strogo je zabranjeno hladiti uređaj vodom jer se u protivnom toplinski otpori mogu oštetiti.

Tehnološki parametri zavarivanja dijelova izrađenih od random kopolimera PP (vanjska temperatura zraka 20 °C)

Zavarivanje termoplasta popraćeno je obaveznim istiskivanjem taline materijala koja se naziva flash na mjestu zavarivanja. Kod zavarivanja naglavkom, rub se proteže na vanjsku površinu cijevi i unutarnju površinu spojnog dijela.

Treba napomenuti da su vrste polipropilena raznih proizvođača međusobno se razlikuju po kompozicijski sastav, dakle, u slučaju zavarivanja cijevi i dijelova različitih proizvođača, kako bi se dobio zajamčeni spoj, potrebno je provesti probno zavarivanje prije početka glavnog rada.

Ispitivanje cjevovoda cvodoopskrbni sustavi

Unutarnji sustavi za opskrbu hladnom i toplom vodom moraju se ispitati hidrostatskom ili manometrijskom metodom u skladu sa zahtjevima GOST 24054-80, GOST 25136-82 i ovim pravilima.

Vrijednost ispitnog tlaka za metodu hidrostatičkog ispitivanja trebala bi biti jednaka 1,5 puta većem radnom tlaku.

Prije ugradnje slavina potrebno je provesti hidrostatsko i tlačno ispitivanje sustava za opskrbu hladnom i toplom vodom.

Smatra se da su sustavi prošli ispitivanja ako unutar 10 minuta nakon što su bili pod ispitnim tlakom primjenom metode hidrostatičkog ispitivanja, nema pada tlaka većeg od

0,05 MPa (0,5 kgf/cm 2) i padovi u varovima, cijevima, navojne veze, spojnice i curenje vode kroz uređaje za ispiranje.

Na kraju hidrostatskog ispitivanja potrebno je ispustiti vodu iz internih sustava za opskrbu hladnom i toplom vodom.

Manometrijska ispitivanja unutarnjeg sustava za opskrbu hladnom i toplom vodom trebaju se provesti sljedećim redoslijedom:

• napunite sustav zrakom pri ispitnom prekomjernom tlaku od 0,15 MPa (1,5 kgf/cm 2);
• ako se na uho otkriju nedostaci pri ugradnji, tlak treba smanjiti na atmosferski tlak i otkloniti nedostatke;
• zatim napunite sustav zrakom pod tlakom od 0,1 MPa (1 kgf/cm2),
• držite ga pod ispitnim pritiskom 5 minuta.

Smatra se da je sustav prošao ispitivanje ako, kada je pod ispitnim tlakom, pad tlaka ne prelazi 0,01 MPa (0,1 kgf/cm2).

Sustavi grijanja

Ispitivanje sustava grijanja vode i opskrbe toplinom mora se provesti s isključenim kotlovima i ekspanzijskim posudama hidrostatskom metodom s tlakom jednakim 1,5 radnog tlaka, ali ne manjim od 0,2 MPa (2 kgf/cm2) na najnižoj točki sustav.

Smatra se da je sustav prošao ispitivanje ako unutar 5 minuta nakon što je bio pod ispitnim tlakom pad tlaka ne prijeđe 0,02 MPa (0,2 kgf/cm2) i nema curenja u zavarenim spojevima, cijevima, navojnim spojevima, spojnicama, grijanju uređaji i oprema.

Vrijednost ispitnog tlaka hidrostatskom metodom ispitivanja za sustave grijanja i opskrbe toplinom priključene na toplane ne smije biti veća od najvećeg ispitnog tlaka za uređaje za grijanje i opremu za grijanje i ventilaciju ugrađenu u sustav.

Manometrijska ispitivanja sustava grijanja i opskrbe toplinom odgovaraju manometrijskim ispitivanjima unutarnjih sustava opskrbe hladnom i toplom vodom i provode se istim redoslijedom (točka 8.1).

Sustavi površinskog grijanja moraju se ispitati, obično hidrostatskom metodom. Manometrijsko ispitivanje može se provesti pri negativnim vanjskim temperaturama.

Hidrostatsko ispitivanje panelnih sustava grijanja mora se provesti (prije brtvljenja instalacijskih prozora) s tlakom od 1 MPa (10 kgf/cm2) tijekom 15 minuta, dok je dopušten pad tlaka ne veći od 0,01 MPa (0,1 kgf/cm2) .

Za sustave površinskog grijanja u kombinaciji s uređaji za grijanje, vrijednost ispitnog tlaka ne smije premašiti maksimalni ispitni tlak za uređaje za grijanje ugrađene u sustav.

Vrijednost ispitnog tlaka panelnih sustava grijanja, parnog grijanja i sustava opskrbe toplinom tijekom manometrijskih ispitivanja treba biti 0,1 MPa (1 kgf/cm2). Trajanje testa -5 min. Pad tlaka ne smije biti veći od 0,01 MPa (0,1 kgf/cm2).

Smatra se da je sustav prošao test tlaka ako, unutar 5 minuta nakon što je bio pod ispitnim tlakom, pad tlaka ne prijeđe 0,02 MPa (0,2 kgf/cm 2 ] i nema curenja u zavarenim spojevima, cijevima, navojnim spojevima, priključcima , uređaji za grijanje.

Izolacija cjevovoda

Toplinska izolacija vodoopskrbnih cjevovoda provodi se u skladu sa zahtjevima SNiP 2.04.14-88 (odjeljak 3).

Prilikom postavljanja sustava za opskrbu hladnom vodom potrebno je zaštititi cjevovode od kondenzacije. Minimalna debljina izolacije za polipropilenske cijevi može se odrediti pomoću tablice 9.1:

Određivanje debljine izolacije za opskrbu hladnom vodom

Prijevoz i skladištenje PPR cijevi

Prema SP 40-101-96, transport, utovar i istovar polipropilenskih cijevi mora se obavljati na vanjskoj temperaturi od najmanje - 10 ° C. Njihov transport na temperaturama do - 20 °C dopušten je samo ako se koriste posebne naprave za učvršćivanje cijevi i poduzmu posebne mjere opreza.

Cijevi i spojni dijelovi moraju biti zaštićeni od udaraca i mehaničkih naprezanja, a njihove površine od ogrebotina. Prilikom transporta, PPRC cijevi moraju biti položene na ravnu površinu vozila, zaštićene od oštrih metalnih uglova i rubova platforme.

PPRC cijevi i fitinzi isporučeni na gradilište u zimsko vrijeme, prije njihove uporabe u zgradama moraju se prvo držati na pozitivnoj temperaturi najmanje 2 sata.

Cijevi treba čuvati na policama u u zatvorenom prostoru ili pod nadstrešnicom. Visina hrpe ne smije biti veća od 2 m. Cijevi i spojni dijelovi ne smiju se skladištiti bliže od 1 m od uređaja za grijanje.

Sigurnosni zahtjevi

U dodiru s otvorenom vatrom materijal cijevi gori zadimljenim plamenom, stvarajući talinu i oslobađajući ugljični dioksid, vodenu paru, nezasićene ugljikovodike i plinovite proizvode.

Zavarivanje spojnih dijelova cijevi treba provoditi u prozračenom prostoru.

Prilikom rada sa Stroj za zavarivanje Morate se pridržavati pravila za rad s električnim alatima.

Normativne reference

1. GOST R 52134-2003 „Tlačne cijevi od termoplasta i spojni dijelovi za njih za sustave opskrbe toplinom i grijanja. Su česti Tehničke specifikacije" Navodi sve potrebne strane standarde. GOST sadrži zahtjeve za cijevi izrađene od polietilena, neplastificiranog i kloriranog polivinilklorida, polipropilena i njegovih kopolimera, umreženog polietilena (klasificiran kao termoplast u ovoj normi) i polibutena.
2. SNiP 2.04.05-91* “Grijanje. Ventilacija i klimatizacija", Dodaci uz njega, kao i SP 41-102-98 "Projektiranje i ugradnja cjevovoda za sustave grijanja pomoću metal-polimernih cijevi" i SP 40-101-96 "Projektiranje i ugradnja cjevovoda od polipropilena "Slučajni kopolimer".
3. SNiP 41-01-2003 stupio je na snagu 1. siječnja 2004., programeri su pokušali uzeti u obzir zahtjeve glavnih stranih standarda i promjene koje su se dogodile na tržištu.
4. TU 2248-039-00284581-99 - Opći zahtjevi za tlačne cijevi od umreženog polietilena definirani su u Rusiji.
5. TU 2248-032-00284581-98 - opći zahtjevi za cijevi od polipropilenskih kopolimera.

Strani regulatorni okvir:

Zbog činjenice da je Zakon o tehničkoj regulativi doveo do nestabilnosti na terenu regulatorni okvir a klasificirajući niz odredbi i dokumenata kao savjetodavne, ima smisla navesti broj međunarodnim standardima reguliranje najvažnijih parametara termoplasta. Ove se norme, u pravilu, odražavaju u novim ruskim regulatornim dokumentima.

Međunarodna norma 1EO 15874 definira zahtjeve za cjevovode za opskrbu toplom i hladnom vodom izrađene od polipropilena, ISO 161-1:1996 - nazivni vanjski promjeri i nazivni tlakovi za cijevi izrađene od termoplasta, ISO 4065:1996 - debljina stijenke; ISO 9080:2003 sadrži metodu za određivanje dugotrajne hidrostatske čvrstoće, ISO 10508:19995 sadrži zahtjeve za cijevi i fitinge.

Proračun gubitaka tlaka vode u cjevovodu Vrlo je jednostavno izvesti, a zatim ćemo detaljno razmotriti mogućnosti izračuna.

Za hidraulički proračun cjevovoda možete koristiti kalkulator hidrauličkog proračuna cjevovoda.

Jeste li dovoljno sretni da vam je bunar izbušen tik uz vaš dom? nevjerojatno! Sada sebi i svom domu ili kućici možete osigurati čistu vodu koja neće ovisiti o centralnoj vodoopskrbi. A to znači da nema sezonskih nestanaka vode i nema trčanja s kantama i lavorima. Samo trebate instalirati pumpu i gotovi ste! U ovom članku ćemo vam pomoći izračunati gubitak tlaka vode u cjevovodu, a s tim podacima možete bezbrižno kupiti pumpu i konačno uživati ​​u svojoj vodi iz bunara.

Iz školskih lekcija fizike jasno je da voda koja teče kroz cijevi u svakom slučaju doživljava otpor. Veličina tog otpora ovisi o brzini protoka, promjeru cijevi i glatkoći njezine unutarnje površine. Što je manja brzina protoka i manji je otpor veći promjer i glatkoću cijevi. Glatkoća cijevi ovisi o materijalu od kojeg je napravljen. Cijevi izrađene od polimera su glađe od čeličnih cijevi, ne hrđaju i, što je važno, jeftinije su od drugih materijala, bez ugrožavanja kvalitete. Voda će doživjeti otpor pri kretanju čak i kroz potpuno vodoravnu cijev. Međutim, što je duža sama cijev, to će gubitak tlaka biti manje značajan. Pa, počnimo računati.

Gubitak tlaka na ravnim dijelovima cijevi.

Da biste izračunali gubitke tlaka vode na ravnim dijelovima cijevi, koristite gotovu tablicu prikazanu u nastavku. Vrijednosti u ovoj tablici odnose se na cijevi izrađene od polipropilena, polietilena i drugih riječi koje počinju s "poli" (polimeri). Ako namjeravate instalirati čelične cijevi, tada trebate pomnožiti vrijednosti dane u tablici s faktorom 1,5.

Podaci su dati za 100 metara cjevovoda, gubici su izraženi u metrima vodenog stupca.

Kako koristiti tablicu: Na primjer, u vodoravnoj opskrbi vodom s promjerom cijevi od 50 mm i protokom od 7 m 3 / h, gubici će biti 2,1 metar vodenog stupca za polimernu cijev i 3,15 (2,1 * 1,5) za čeličnu cijev. Kao što vidite, sve je vrlo jednostavno i jasno.

Gubici tlaka zbog lokalnih otpora.

Nažalost, cijevi su potpuno ravne samo u bajkama. U stvarnom životu uvijek postoje različiti zavoji, prigušnice i ventili koji se ne mogu zanemariti pri izračunavanju gubitaka tlaka vode u cjevovodu. U tablici su prikazane vrijednosti gubitka tlaka u najčešćim lokalnim otporima: koljeno od 90 stupnjeva, zaobljeno koljeno i ventil.

Gubici su prikazani u centimetrima vode po jedinici lokalnog otpora.

Za određivanje v - protok potrebno je Q - protok vode (u m 3 / s) podijeliti sa S - površinom poprečnog presjeka (u m 2).

Oni. s promjerom cijevi od 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2 ; S = 1962,5/1 000 000 = 0,0019625 m 2) i protokom vode od 7 m 3 /h (Q=7 /3600=0,00194 m 3 /s) brzina protoka
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 m/s

Kao što se vidi iz navedenih podataka, gubitak tlaka na lokalnim otporima sasvim beznačajno. Glavni gubici i dalje se javljaju na vodoravnim dijelovima cijevi, pa za njihovo smanjenje treba pažljivo razmotriti izbor materijala cijevi i njihov promjer. Podsjetimo, kako bi se gubici sveli na najmanju moguću mjeru, treba birati cijevi od polimera maksimalnog promjera i glatkoće unutarnje površine same cijevi.

Hidraulički proračun je važna komponenta procesa dimenzioniranja cijevi Za konstrukciju cjevovod. U normativnoj literaturi o dizajnu ovo je pitanje, jasno sa stajališta fizike, potpuno zbunjeno. Po našem mišljenju, to je zbog pokušaja da se opišu sve mogućnosti izračuna koeficijenta trenja, koji ovisi o režimu strujanja, vrsti tekućine i njezinoj temperaturi, kao io hrapavost cijevi, jedna (za sve slučajeve) jednadžba s varijacijom njezinih parametara i uvođenjem svih mogućih faktori korekcije. U isto vrijeme, kratkoća prezentacije svojstvena normativnom dokumentu čini izbor vrijednosti ovih koeficijenata u velikoj mjeri proizvoljnim i najčešće završava nomogramima koji se kreću iz jednog dokumenta u drugi.
U svrhu detaljnije analize metoda proračuna predloženih u dokumentima, čini se korisnim vratiti se na izvorne jednadžbe klasične hidrodinamike.

Gubitak tlaka povezan s prevladavanjem sila trenja pri utjecanju tekućine cijev, određuje se jednadžbom:

Gdje: L i D duljina cjevovod i njegov unutarnji promjer, m; ? - gustoća tekućine, kg/m3; w - prosječna volumetrijska brzina, m/s, određena brzinom protoka Q, m3/s:

λ je koeficijent hidrauličkog trenja, bezdimenzionalna veličina koja karakterizira odnos između sila trenja i tromosti, a njegova definicija je predmet hidrauličkih proračuna cjevovod. Koeficijent trenja ovisi o režimu strujanja i različito se definira za laminarno i turbulentno strujanje.
Za laminarni (čisto viskozni režim strujanja) koeficijent trenja određuje se teorijski u skladu s Poiseuilleovom jednadžbom:
λ = 64/Re (2)
gdje je: Re – Reynoldsov kriterij (broj).
Eksperimentalni podaci strogo se pridržavaju ovog zakona unutar Reynoldsovih vrijednosti ispod kritične vrijednosti (Re Kada se prekorači ova vrijednost dolazi do turbulencije. U prvoj fazi razvoja turbulencije (3000 λ = 0,3164 Re -0,25 (3)
U malo proširenom rasponu Reynoldsovih brojeva (4000

λ = 1,01 log(Re) -2,5 (4)

Za vrijednosti Re> 100000 predložene su mnoge formule za izračun, ali gotovo sve daju isti rezultat.

Slika 1 prikazuje kako jednadžbe (2) - (4) "rade" u navedenom rasponu Reynoldsovih brojeva, što je dovoljno za opis svih stvarnih slučajeva strujanja fluida u hidraulički glatkom cijevi.
Sl. 1

Hrapavost zidova cijevi utječe na hidraulički otpor samo u turbulentnom strujanju, ali čak iu ovom slučaju, zbog prisutnosti laminarnog graničnog sloja, ima značajan učinak samo kada Reynoldsovi brojevi prelaze određenu vrijednost ovisno o relativnoj hrapavosti ξ/D, gdje je ξ izračunata visina izbočina hrapavosti, m .
Cijev, za koje je tijekom protoka fluida zadovoljen sljedeći uvjet:

smatra se hidraulički glatkim, a koeficijent trenja određen je jednadžbama (2) - (4).
Za brojeve Re veće od onih određenih nejednadžbom (5), koeficijent trenja postaje konstantna vrijednost i određen je samo relativnom hrapavošću prema jednadžbi:

koji nakon transformacije daje:

Hidraulički koncept hrapavosti nema nikakve veze s geometrijom unutarnje površine cijevi, što se može mjeriti instrumentalno. Istraživači su nanijeli na unutarnju površinu modela cijevi jasno ponovljivu i mjerljivu veličinu zrna te usporedbu koeficijenta trenja za model i stvarnu tehničku cijevi u istim režimima strujanja. To je odredilo raspon ekvivalentna hidraulička hrapavost, koje treba uzeti u hidrauličkim proračunima tehničkih cijevi. Stoga bi jednadžbu (6) trebalo preciznije napisati:

gdje je: ξ e - standardna ekvivalentna hrapavost (tablica 1).

stol 1

Podaci u tablici 1 dobiveni su za materijale tradicionalne u to vrijeme cjevovodi.
U razdoblju 1950-1975 zapadna hidrodinamika je na sličan način odredila ξ e polietilenske i PVC cijevi različitih promjera, uključujući i nakon dugotrajne uporabe. Ekvivalentne vrijednosti hrapavosti u rasponu od 0,0015 do 0,0105 mm dobivene su za cijevi promjera od 50 do 300 mm. U SAD-u za sastavljene pomoću ljepljivih spojeva PVC cjevovod ovaj pokazatelj se uzima kao 0,005 mm. U Švedskoj, na temelju stvarnih gubitaka tlaka na pet kilometara cjevovod sučeono zavaren polietilenske cijevi promjera 1200 mm utvrđeno je da je ξ e = 0,05 mm. Na ruskom građevinski kodovi u slučajevima koji se odnose na polimerne (plastične) cijevi, njihova hrapavost se ili uopće ne spominje, ili se prihvaća: za vodoopskrbu i kanalizaciju - „ne manje od 0,01 mm”, za opskrbu plinom ξ e = 0,007 mm. Puna mjerenja gubitaka tlaka na radnom plinovod iz polietilenskih cijevi vanjskog promjera 225 mm i duljine veće od 48 km pokazalo je da ξ e To je, možda, sve što odredbe klasične hidrodinamike mogu pomoći u analizi regulatorna dokumentacija posvećen hidrauličkom proračunu cjevovodi. Podsjetimo da

Re = w D/ν (7)

Gdje: ν - kinematička viskoznost tekućine, m2/sek.

Prvo pitanje koje treba riješiti jednom zauvijek je da li, imajući, kao što je gore prikazano, razinu hrapavosti od ≈ 0,005 mm za cijevi malih promjera, do ≈ 0,05 mm za cijevi velikog promjera, hidraulički glatka.
U tablici 2 za cijevi različitih promjera pomoću jednadžbi (5) i (7) određene su vrijednosti protoka kretanja vode pri temperaturi od 20°C ( ν = 1,02*10-6 m2/sek), iznad čega cijev ne može se smatrati hidraulički glatkim. Za polimerne (plastične) cijevi hrapavost se postupno povećavala s povećanjem promjera, kao što je gore raspravljeno; za novi i stari čelik cijevi- prihvaćeno minimalne vrijednosti iz tablice 1. Imajte na umu da kritične brzine kod starog čelika cjevovodi 10 puta niži nego kod novih, a njihova se hrapavost ne može zanemariti pri izračunu hidrauličkih gubitaka.

tablica 2

Za cjevovodi unutar zgrada s ograničenjem brzine vode cjevovodi su:
Za sustavi grijanja- 1,5 m/s;
Za opskrba vodom- 3 m/s.
Za vanjske mreže nismo pronašli takva ograničenja u regulatornoj dokumentaciji, ali ako ostanemo unutar granica definiranih u tablici 2, možemo izvući nedvosmislen zaključak - polimerne (plastične) cijevi su sigurno glatke.
Ostavljajući graničnu vrijednost brzine, w = 3 m/s, određujemo da pri dotjecanju vode cijevi s promjerom od 20-1000 mm, Reynoldsov broj leži u rasponu od 50000-2500000, odnosno za izračunavanje koeficijenta trenja protoka vode sasvim je ispravno koristiti jednadžbe (3) i (4). Jednadžba (4) općenito pokriva cijeli raspon režima strujanja.
U regulatornoj dokumentaciji posvećenoj projektiranju vodoopskrbnih sustava, jednadžba za određivanje specifičnog gubitka tlaka (Pa/m ili m/m) je proširena u odnosu na promjer cijevi a brzina kretanja vode u obliku:

gdje je: K skup svih mogućih koeficijenata, n i m su eksponenti za promjer D, m i brzinu w, m/sek.
Blasiusova jednadžba (3), najprikladnija za takvu transformaciju, za vodu na 20°C na 3000

ali radi na Re 100000; treba koristiti modifikaciju jednadžbe (4).
U ISO TR 10501 for plastične cijevi u 4000

Za raspon Reynoldsovih brojeva 150000

SNiP 2.04.02-84 bez navođenja raspona režima protoka daje jednadžbu koja, zamjenom odgovarajućih koeficijenata za plastične cijevi ima oblik:

koja se nakon provjere i ispunjavanja raznih uvjeta za niz režima strujanja vode u hrapavim cijevima (b ≥ 2) pretvara u jednadžbu:

λ = 0,5 /(log(3,7D/ ξ)) 2

što se točno poklapa s jednadžbom (61)

Ovdje ne dešifriramo oznake u jednadžbi (12) jer one ovise jedna o drugoj u mnogim fazama i teško ih je razumjeti iz izvornog teksta.

Dakle, uz male varijacije koeficijenata i eksponenata, jednadžbe (9 - 12) temelje se na klasičnim jednadžbama hidrodinamike.
Uzimajući brzinu vode cjevovod w=3 m/sec, izračunati gubitak tlaka J, m/m (Tablica 3, Slika 2) u polimerne (plastične) cijevi različitih promjera u skladu s četiri gore razmotrena pristupa. Pri proračunu prema SP 40-102-2000 (jednadžba 12), razina hrapavosti ovisno o promjeru cijevi prihvaćen kao tablica 2.

Riža. 2

Kao što se može vidjeti iz tablice 3 i slike 2, proračuni prema ISO TR 10501 praktički se podudaraju s proračunima pomoću jednadžbi klasične hidrodinamike; proračuni prema ruskim regulatornim dokumentima, koji se također međusobno podudaraju, daju rezultate koji su neznatno viši od njih . Nije jasno zašto sastavljači SP 40-102-2000 u smislu hidrauličkih proračuna polimerna cijev za vodu odmaknuo se od preporuka ranijeg dokumenta SNiP 2.04.02-84 i nije uzeo u obzir preporuke međunarodnog dokumenta ISO TR 10501.
Jednadžbe (9 - 11) pokrivaju sve realno moguće oblike strujanja vode u glatkom cijevi i prikladni su po tome što se lako mogu riješiti s obzirom na bilo koju količinu koja je u njima uključena (J, w i D). Ako ovo učinite u odnosu na D:

gdje je: K koeficijent, a n i m eksponenti za promjer D i brzinu w, tada možete unaprijed odabrati promjer cjevovod prema preporučenoj brzini za ovu vrstu mreže w, m/s, uzimajući u obzir dopuštene gubitke tlaka za zadanu duljinu cjevovod(∆ Ng = J*L, m).

Primjer:
Odredite unutarnji promjer plastični cjevovod duljine 1000 m, s wmax = 2 m/s i ∆ Ng = 10 m (1 bar), odnosno J = 10/1000 = 0,01 m.
Odabirom npr. koeficijenata jednadžbe (11) dobivamo:

U tom slučaju protok će biti Q=460 m3/sat. Ako je rezultirajući protok velik ili mali, dovoljno je prilagoditi vrijednost brzine. Uzimajući, na primjer, w=1,5 m/s, dobivamo D=0,188 m i Q=200 m3/sat.
Potrošnja u cjevovod određena potrebama potrošača i utvrđena u fazi projektiranja mreže. Ostavljajući to pitanje projektantima, usporedimo specifične gubitke tlaka u čeliku (novom i starom) i plastični cjevovodi pri jednakim brzinama protoka za različite promjere cijevi.

Kao što je vidljivo iz tablice 4. uzimajući u obzir neizbježno starenje čelika cijevi tijekom rada, za cijevi malih i srednjih promjera polietilenska cijev Možete odabrati jednu stepenicu manjeg vanjskog promjera. I samo za cijevi promjera 800 mm i više, zbog relativno manjeg utjecaja apsolutne ekvivalentne hrapavosti na gubitke tlaka, promjeri cijevi trebate izabrati iz jednog reda.

Književnost.
1. N. Z. Frenkel, Hidraulika, Goseneogizdat, 1947.
2. I.E. Idelchik, Priručnik o hidrauličkom otporu oblikovanih i ravnih dijelova cjevovodi, TsAGI, 1950.
3. L.-E. Janson, Plastične cijevi za vodoopskrbu i odvodnju. Boras, Borealis, 4. izdanje, 2003.
4. ISO TR 10501 Termoplastične cijevi za transport tekućina pod tlakom - Izračun gubitaka pada.
5. SP 40-101-2000 Dizajn i ugradnja cjevovodi iz polipropilen"random kopolimer".
6. SNiP 41-01-2003 (2.04.05-91) Grijanje, ventilacija i klimatizacija.
7. SNiP 2.04.01-85 Unutarnji vodovodne cijevi i građevinska odvodnja.
8. SNiP 2.04.02-84. Vanjske mreže i strukture.
9. SP 40-102-2000 Dizajn i ugradnja cjevovodi vodoopskrbni i kanalizacijski sustavi iz polimer materijala.
10. SP 42-101-2003 Opće odredbe na projektiranju i izgradnji plinskih distribucijskih sustava od metala i polietilenske cijevi.
11. E. Kh Kitaytseva, Hidraulički proračun čelika i polietilenski plinovodi, Polymergaz, broj 1, 2000.