Курс лекций Трубы и арматура ФГОС3

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова» (ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)

Е. В. Корепанов

ТРУБЫ И АРМАТУРА СИСТЕМ ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

Курс лекций

Ижевск Издательство ИжГТУ

2012

УДК 697.343

Корепанов, Е. В.

Трубы и арматура систем теплогазоснабжении и вентиляции. Курс лекций / Е. В. Корепанов. – Ижевск : Изд-

во ИжГТУ, 2012. – 116 с.

Курс лекций составлен на основе государственного образовательного стандарта третьего поколения и учебного плана подготовки бакалавров направления 270800.62 «Строительство» по профилю «Теплогазоснабжение и вентиляция» и по профилю «Водо- и теплоснабжение населенных мест».

Адресован студентам очной и заочной форм обучения, может быть рекомендован студентам других специальностей и направлений подготовки, в учебных планах которых предусмотрена дисциплина «Теплогазоснабжение и вентиляция».

УДК 697.343

©Ижевский государственный технический университет, 2012

©Корепанов Е. В., 2012

2

Лекция 1 КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Трубопроводные системы представляют собой сооружения для транспортировки жидких, газообразных, газожидкостных и содержащих твердые частицы продуктов от начального пункта (источника) до конечного пункта (потребителя).

Классифицируются трубопроводные системы по приведенным ниже признакам.

По параметрам среды

Классификация по параметрам транспортируемой среды трубопроводы приведена на рис. 1.

По параметрам среды

Газ-жидкость

Газ-твердые частицы

Жидкость-твердые частицы

Рис. 1. Классификация трубопроводов по параметрам среды

По агрегатному состоянию перекачиваемой среды:

•газ;

•жидкость;

•пар;

•газ-жидкость;

•газ-твердые частицы;

•жидкость-твердые частицы;

3

По рабочему давлению (условному):

•вакуумные рр<0,1 MПа;

•безнапорные рр=0,1 MПа

•низкого давления 0,1 МПа<рр<1,6 MПа;

•среднего давления 1,6 МПа рр 10 MПа;

•высокого давления рр< 1,6 MПа.

По рабочей температуре:

•низкотемпературные – ниже -40 С;

•с нормальной температурой – в интервале -40…450 С;

•высокотемпературные – выше 450 С;

•для холодильной техники – до -153 С;

•для криогенной техники – ниже 153 С.

По назначению трубопроводов

Классификация трубопроводы по назначению приведена на рис. 2.

Трубопроводы

Рис. 2. Классификация трубопроводов по назначению

Магистральные трубопроводы предназначены для транспортировки среды на дальние расстояния. Это, как правило, водопроводные трубопроводы, газовые магистрали и нефтепроводы или топливопроводы. Магистральный трубопровод включает в себя сооружения по подготовке транспортируемой среды,

4

линейную часть, насосные или компрессорные и газораспределительные станции.

По рабочему давлению магистральные газопроводы подразделяют на трубопроводы:

• низкого давления – рр < 1,2 МПа,

•среднего давления – рр = 1,2...2,5 МПа,

•высокого давления – рр > 2,5 МПа.

Технологическими называют трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируются сырье, полуфабрикаты и готовые продукты, пар, вода, топливо, реагенты и другие материалы, обеспечивающие выполнение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, отработанные реагенты и газы, различные промежуточные продукты, полученные или использованные в технологическом процессе, отходы производства.

В зависимости от размещения на промышленном объекте технологические трубопроводы подразделяют на:

•внутрицеховые, соединяющие агрегаты и машины технологических установок цеха,

•межцеховые, соединяющие технологические установки разных цехов.

•Обвязочные – внутрицеховые трубопроводы, которые монтируются непосредственно в пределах отдельных аппаратов, насосов, компрессоров и др. и соединяют их.

Технологические трубопроводные системы классифицируются по следующим признакам:

по назначению трубопроводных систем:

•продуктопроводы.

•топливные системы,

•системы инертного газа,

•линии тепло-, водо- и хладоснабжения;

по коррозионным свойствам среды:

•для неагрессивных и малоагрессивных сред,

•для среднеагрессивных сред,

•для высокоагрессивных сред;

по типу изоляции:

•без изоляции,

•с тепловой изоляцией:

без обогрева,

с обогревающими трубами-спутниками,

с обогревающими рубашками,

с электрообогревом,

•с антикоррозионным покрытием;

•с гидроизоляцией.

по наличию регулирующего устройства:

•без регулирующего устройства,

•с регулирующим устройством;

по источнику движения потока:

5

•насос,

•компрессор,

•эжектор,

•аппарат с избыточным давлением,

•нефтяные и газовые скважины;

по характеру движения потока:

•стационарный,

•нестационарный;

по режиму движения потока:

•ламинарный,

•турбулентный;

по характеру теплового процесса:

•изотермический,

•неизотермический (адиабатный, изоэнтальпийный, политропный),

•в помещении;

по вредности, пожароопасности и параметрам среды (табл. 1):

•группа А – вредные для здоровья,

•группа Б – взрыво- и пожароопасные,

•группа В – трудногорючие и негорючие;

•категория I, II, III, IV и V.

Таблица 2. Группы и категории трубопроводов по СН 527-80

Коммунальные трубопроводные сети (городские или поселковые) исполь-

зуются для удовлетворения нужд городского населения и небольших промышленных предприятий. К ним относятся:

6

•Теплофикационные сети – на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

•Водопроводные сети – хозяйственно-питьевой водопровод холодного водоснабжения.

•Канализационные сети.

•Газопроводы городского газового хозяйства. Газопроводы подразделяются на:

низкого давления при рр < 0,005 МПа,

среднего давления при рр = 0,005...0,3 МПа,

высокого давления при рр > 0,3 МПа.

По назначению коммунальные сети подразделяют на:

•транзитные – от источника до первого ветвления,

•распределительные – от транзитных до потребителей. По схеме коммунальные сети бывают:

•Неразветвленные – работа на одного потребителя.

•Разветвленные – работа на группу потребителей от одного источника. Как правило эти сети тупиковые – каждое ответвление заканчивается у потребителя.

•Кольцевые – используются для повышения надежности функционирования сетей. Возможно подключение каждого потребителя от нескольких источников.

•Комбинированные.

По способу прокладки коммунальные сети бывает:

•надземные – на опорах и эстакадах;

•подземные в каналах (проходных, полупроходных и непроходных) и в беска-

нальном исполнении (в грунте).

По давлению и температуре коммунальные сети в соответствие с ПБ 10-573- 03 Госгортехнадзора России подразделяются на категории (табл. 1):

Таблица 2. Группы и категории трубопроводов по правилам ПБ 10-573-03 Госгортехнад-

зора России

7

Лекция 2 РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ОБОЗНАЧЕНИЕ

И МАРКИРОВКА ТРУБ

Важными стандартизованными характеристиками трубопроводов являются условный проход и условное давление.

При строительстве трубопроводов для сокращения количества видов и типоразмеров входящих в состав трубопроводов соединительных деталей и арматуры используют единый унифицированный ряд условных проходов.

Условный проход – параметр, принимаемый для трубопроводных систем в качестве характеристики присоединяемых частей и приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, выраженному в миллиметрах, округленному до ближайшей величины из стандартного ряда. Диаметр условного прохода равен действительному внутреннему диаметру присоединительных патрубков арматуры.

Трубопроводы и их элементы по условным проходам (номинальным внутренним диаметрам, в мм) разделяют следующим образом: 3; 6; (8); 10; (13); 15; 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 125; 150; (175); 200; 250; (275); 300; (325); 350; (375); 400; (450); 500; 600; (700); 800; (900); 1000; (1100); 1200; 1400; 1500; 1600. Изделиями с условными проходами, указанными в скобках, пользоваться не рекомендуется.

Каждому условному проходу соответствует определенный стандартный наружный диаметр стальных труб; таким образом, фактический внутренний диаметр трубы зависит от принятой толщины стенки и обычно лишь приближенно соответствует значению условного прохода. Выбор наружного диаметра в качестве основного размера для труб, имеющих один и тот же условный проход, но разную толщину стенок, обусловлен технологическими соображениями.

Толщина стенки труб и деталей трубопроводов должна определяться расчетом на прочность в зависимости от рабочих (расчетных) параметров, коррозионных и эрозионных свойств среды по нормативно-техническим документам применительно к действующему сортаменту труб. При выборе толщины стенки труб и деталей трубопроводов должны учитываться особенности технологии их изготовления (гибка, сборка, сварка).

Условное давление Ру, характеризующее прочность арматуры и других элементов трубопровода, представляет собой максимальное избыточное рабочее давление проводимой среды, которое эти элементы могут выдержать при нормальной температуре проводимой среды (20°С) в условиях эксплуатации. Трубопроводы и их элементы подразделяют по избыточному условному давлению

(МПа): 0,1; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 60; 80; 100.

Фактическое рабочее давление рабочей среды обычно меньше ближайшего условного давления.

Рабочее давление Рр – наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопро-

8

водов на прочность и плотность водой температурой не менее 5 и не более

70°С.

При повышенных температурах проводимой среды предельно допустимое рабочее давление уменьшается по сравнению с условным давлением в соответствии со снижением механической прочности материала.

Выбор условного диаметра трубопроводов по скорости потока

При проектировании трубопроводных систем важно правильно выбрать диаметр трубопроводов. Отклонение диаметра от оптимального значения, соответствующего минимальным приведенным затратам, приводит к увеличению капитальных затрат или эксплуатационных расходов: при изменении диаметра трубопровода на один типоразмер его общая стоимость в среднем возрастает на

30 % (табл. 1).

Таблица 1. Изменение стоимости трубопроводов при увеличении диаметра на один ти-

поразмер

При проектировании сетей диаметр трубопровода определяют поэтапно: сначала выбирают условный диаметр, затем выполняют монтажноехнологическую схему, гидравлический (или теплогидравлический) и прочностной расчеты.

Для выбора условного диаметра используют номограммы или таблицы гидравлмческого расчета, связывающие расход потока, его скорость и диаметр трубопровода или расход, скорость, диаметр трубопровода и удельные потери давления потока

Рекомендуемые скорости движения жидкостей в технологических трубопроводах в зависимости от ее вязкости даны в табл. 2. Рекомендуемые скорости в технологических трубопроводах для газов и паров приведены в табл. 3. Скорость движения смеси газов определяют с учетом объемной доли каждого из компонентов.

Защитная и опознавательная окраска трубопроводов

Защитная окраска. Наружную поверхность трубопроводов окрашивают для защиты от коррозии. Окраска бывает различной в зависимости от места прокладки, наличия тепловой изоляции и температуры транспортируемого продукта. Защитной окраске подлежат все надземные трубопроводы из углеродистой стали с тепловой изоляцией, покрытой кожухами, или без нее, прокладываемые

9

как на открытом воздухе, так к в помещениях. Исключение составляют изолированные трубопроводы, покрытые асбестоцементной штукатуркой, асбестоцементными формованными изделиями, а такие имеющие кожух из коррозион- но-стойких металлов (алюминия, оцинкованного железа и др.).

Таблица 2. Рекомендуемые скорости жидкостей в технологических трубопроводах

Таблица 3. Рекомендуемые скорости газов и паров в технологических трубопроводах

Трубопроводы окрашивают масляной краской, эмалями и лаками (перхлорвиниловыми, эпоксидными). Применяют также способ металлизации алюминием, цинком и другими защитными средствам в зависимости от условий, в которых работает трубопровод. Трубопроводы, прокладываемые в непроходных каналах, неизолированные и имеющие тепловую изоляцию, при рабочей температуре поверхности трубы или изоляции до 25°С окрашивают битумным лаком.

10