Cum se calculează rezistența țevilor și alți parametri

La instalarea conductelor de uz casnic, calculul nu se efectuează, deoarece țevile standard sunt utilizate în aceste scopuri, puterea acestora fiind suficientă pentru a rezista presiunii apei, a gazelor etc. Cu toate acestea, construcția conductelor industriale fără un calcul specific este periculoasă în majoritatea cazurilor, eșecul rapid al sistemului și alte consecințe neplăcute.

În acest articol, vom analiza elementele de bază ale modului de calcul al rezistenței unei țevi, precum și alți parametri pe care trebuie să îi cunoașteți înainte de a construi o structură.

Calcularea forței

Trebuie să spun că calculul rezistenței țevii este necesar nu numai pentru a se asigura că linia este fiabilă. Acest lucru va evita, de asemenea, depășirea cheltuielilor, deoarece forța excesivă va duce la costuri de construcție mai mari. Prin urmare, proiectarea nu este o etapă mai puțin importantă de construcție a conductei decât instalarea acesteia.

Deci, acest calcul implică definirea câtorva parametri de bază:

• Diametrul interior al țevii în funcție de debitul lichidului transportat;
• Diametrul interior depinde de rezistența hidraulică;
• Grosimea peretelui.

Fiecare parametru este determinat de anumite formule, pe care le vom examina mai jos.

Calcularea diametrului interior

Determinați diametrul optim optim al țevii la un debit dat de fluid în conductă și debitul său se poate realiza prin mâini prin formula - D = 4Q3600v? Y m, unde:

• Q - debitul de fluid, măsurat în mg / h.
• v - debitul de fluid al conductei, măsurat în m / s.
• y este greutatea specifică a fluidului cu parametrii dat, măsurată în kg / m3. Această valoare este luată în cărțile de referință.

Viteza de mișcare a diferitelor lichide și gaze este determinată prin calcule și confirmată de experimente practice. Prin urmare, în calcule, puteți utiliza următoarele date:

Din formula de mai sus rezultă că diametrul secțiunii transversale a conductei depinde de viteza de curgere a fluidului. Cu cât este mai mare, cu atât este mai mică suprafața de curgere, respectiv costurile de construcție ale structurii vor fi, de asemenea, mai mici.

Rezistența hidraulică

Atunci când un lichid sau un gaz se deplasează printr-o conductă, rezistența rezultă în mod necesar din cauza fricțiunii produsului transportat împotriva pereților conductelor și a diferitelor obstacole din sistem. Această rezistență se numește hidraulică. Cu cât este mai mare debitul și densitatea fluidului, cu atât este mai mare rezistența hidraulică.

Diametrul conductei poate fi determinat printr-o pierdere de presiune dată.

Instrucțiunile pentru efectuarea acestui calcul sunt după cum urmează: D =? L? P • y • v2g kgf / cm2, unde:

• ?p = P1-P2 este pierderea de presiune specificată sau admisibilă între punctul inițial și cel final al conductei, măsurat în kgf / cm2.
• L este lungimea trunchiului.
• ? - coeficientul de rezistență hidraulică poate fi de 0,02-0,04.
• g - accelerația gravitației, care este egală cu 9,81 m / s.

Desigur, acest calcul ne permite să determinăm pierderea de presiune într-o conductă dreaptă. În ceea ce privește determinarea acestui indicator de armare și armături, acesta se găsește prin pierderea de presiune într-o secțiune de conducte dreaptă cu diametrul corespunzător și cu o lungime echivalentă.

Lungimea echivalentă se numește o secțiune dreaptă a țevii, a cărei rezistență hidraulică este egală cu rezistența piesei formate în condiții egale.

Grosimea peretelui

Parametrul principal al țevii, care afectează rezistența, este grosimea peretelui.

Acest indicator depinde de câțiva factori:

• Presiune internă și externă exercitată asupra conductei;
• Diametrul conductei;
• Materialul din care este confecționată conducta și rezistența la coroziune.

Cele mai multe conducte sunt afectate numai de presiunea internă. Conductele de vid, precum și sistemele cu carcasă destinate încălzirii cu aburi a produselor ușor de întărire sau de cristalizare sunt supuse presiunii externe.

Grosimea peretelui țevilor de oțel, care sunt afectate de suprapresiunea internă, este determinată prin calcularea rezistenței și prin adăugarea grosimii, care este alocată pentru uzură la coroziune.

Pentru aceasta, folosiți următoarea formulă - S = Sp-C,

• Sp este grosimea calculată, măsurată în mm.
• C - creșterea coroziunii. De regulă, este de 2-5 mm (pentru medii agresive medii).

Grosimea calculată a peretelui poate fi obținută prin următoarea formulă - Sp = pDn230? A + P +, unde:

• p - presiunea internă excesivă în țeavă, kgf / cm2.
• Dn - diametrul exterior al conductei.
• ?Dop - tensiunea admisă la rupere, sgc / mm2. Acest indicator poate fi determinat prin cărți de referință, în funcție de temperatura lichidului transportat și a oțelului.
• ? - coeficientul de rezistență al sudurii. Dacă conducta este fără sudură, atunci coeficientul a = 1. Pentru țevi sudate, această cifră poate fi de 0,6-0,8, în funcție de tipul de sudură și tipul de sudură.

Fiți atenți! La instalarea conductei, precum și în cazul reparației sale, este imposibilă instalarea pieselor separate aleatoare fabricate din material netestat sau necunoscut, deoarece acest lucru poate duce la un accident în sistem.

Trebuie spus că la calcularea conductelor se acordă atenție nu numai grosimii conductelor, ci și materialului însuși. De exemplu, dacă temperatura la care va funcționa sistemul este mai mică de 450 grade Celsius, atunci se utilizează țevi din oțel de calitate 20.

Dacă temperatura produsului transportat în sistem este mare, alegeți oțel 12H1MF. Acest lucru permite utilizarea conductelor cu pereți subțiri. În consecință, costul de construcție depinde de grosimea pereților.

Stabilitatea conductei

La calcularea autostrăzilor în plus față de rezistența conductei, un parametru important este stabilitatea sa în direcția longitudinală.

Acest calcul se efectuează din condiția - S? MNcr, unde

• S este forța axială echivalentă longitudinală în secțiunea transversală a sistemului.
• m este coeficientul condițiilor de funcționare a sistemului. Această valoare se găsește în literatura de specialitate.
• Ncr - forța longitudinală critică la care conducta pierde stabilitatea longitudinală. Această valoare trebuie determinată în conformitate cu normele existente de mecanică structurală, luând în considerare curbura inițială a sistemului, prezența balastului care fixează conducta și caracteristicile solului. În zonele umede este de asemenea necesar să se ia în considerare efectul hidrostatic al apei.

Fiți atenți! Stabilitatea longitudinală trebuie să fie verificată pentru secțiunile curbate în planul cotului trunchiului. În secțiunile drepte, stabilitatea longitudinală a secțiunilor subterane trebuie verificată pe un plan vertical, raza curburii inițiale fiind presupusă a fi de 5000 m.

Forța axială echivalentă longitudinală trebuie determinată în funcție de sarcinile de proiectare și de impact, luând în considerare mișcările transversale și longitudinale ale liniei principale.

Calculul se efectuează în conformitate cu următoarea formulă -

S = 100 [(0,5-p) Kc + AEtT] F

• ? - coeficient de dilatare liniară a materialului conductei;
• E - parametru variabil de elasticitate;
• ?t este diferența de design de temperatură;
• ?kc - solicitări inelare din presiunea internă de proiectare;
• F este zona secțiunii transversale a conductei.

Fiți atenți! Atunci când se determină stabilitatea autostrăzilor deasupra solului, este necesar să se calculeze suporturile de ancorare, sistemele arcuite, suporturile de ancorare și alte elemente structurale pentru posibilitatea de forfecare și înclinare.

Clasele de rezistență ale țevilor din oțel

Astfel, după efectuarea tuturor calculelor necesare ale rezistenței conductei, a fost mai ușor să se aleagă conducte adecvate, au fost introduse clasele de rezistență ale țevilor. În acest caz, rezistența produselor este estimată prin rezistența la tracțiune a metalului.

Grupul de rezistență al conductelor este notat cu litera "K" și valoarea standard în kgf / mm2 de la 34 la 65. De exemplu, conductele de gaz în zonele de centură mediană, luând în considerare temperatura ambiantă medie de aproximativ 0 grade Celsius și o presiune de funcționare a sistemului de 5,4 MPa , sunt realizate din țevi de clasă de rezistență K52.

În condițiile din nordul îndepărtat, unde temperatura medie este de -20 grade Celsius și presiunea de funcționare în sistem este de 7,4 MPa, conductele de gaz sunt fabricate din țevi de clasa de rezistență K55-K60.

Calcularea masei conductei

În majoritatea cazurilor, atunci când se calculează sistemul, poate fi necesar să se evalueze masa conductelor, de exemplu, pentru a se corela cu capacitatea portantă a suporturilor sau pur și simplu pentru a prezice costurile de transport.

Cu toate acestea, pentru aceasta nu este nevoie să se calculeze printr-o metodă matematică cât de mult se cântărește o secțiune specifică a țevii, deoarece informațiile de referință conțin greutatea exactă a unui contor de metru de diferite tipuri de țevi.

Este suficient să cunoașteți următoarele informații:

• Material pentru țevi;
• Diametru exterior;
• Grosimea peretelui etc.

După ce va fi cunoscută greutatea unui contor de curent, această valoare trebuie să fie înmulțită cu numărul de contoare de funcționare.

Suprafață de suprafață

Atunci când instalați diferite autostrăzi, este posibil ca acestea să fie izolate, impermeabile, vopsite etc. Pentru a face acest lucru, trebuie să determinați zona conductei, ceea ce vă va permite să calculați cantitatea de material. Pentru a efectua acest calcul, este necesar să se înmulțească circumferința secțiunii exterioare cu lungimea țevii.

Formula pentru determinarea cercului este după cum urmează - L =? D. Lungimea segmentului de țeavă este notată cu H.

În acest caz, suprafața circumferinței exterioare a țevii va arăta astfel: St =? DH m2, unde:

• St este suprafața conductei, măsurată în metri pătrați.
• ? - Numărul de "pi", care este întotdeauna egal cu 3.14;
• D este diametrul exterior;
• H - după cum sa menționat mai sus, indică lungimea țevii în metri.

De exemplu, există o țeavă de 5 metri lungime și 30 cm în diametru. Suprafața sa este St =? DH = 3.14 * 0.3 * 5 = 4.71 metri pătrați.

Pe baza formulelor de mai sus, este posibilă și calcularea volumului conductei și a zonei pereților ei interiori. Pentru a face acest lucru este necesar doar să se modifice în calcule valoarea diametrului exterior de către cea internă. Toți acești parametri pot fi necesari atunci când instalați o conductă internă.

concluzie

Am analizat elementele de bază ale modului în care sunt calculate conductele pentru rezistență și stabilitate. Desigur, atunci când se instalează autostrăzi industriale, se realizează un proiect mult mai complicat, ceea ce implică o serie de alte acțiuni, astfel încât acest lucru se face exclusiv de profesioniști. Cu toate acestea, atunci când construim un sistem casnic, toate valorile necesare pot fi învățate independent.

Din videoclipul din acest articol, puteți obține mai multe informații despre acest subiect.