11. Расчет внутреннего диаметра и выбор сортамента труб для трубопроводов

Внутренний диаметр труб трубопровода определяет его пропускную способность, а также допустимое падение давления в нем при заданной его конфигурации и длине.

При уменьшении внутреннего диаметра труб снижаются стоимость трубопровода, затраты на его монтаж и содержание, но при этом увеличивается его гидравлическое сопротивление, что приводит к дополнительным издержкам из-за роста расхода электроэнергии на приводы насосов. Внутренний диаметр труб выбирается, исходя из максимально возможных эксплуатационных расходов среды и максимально допустимых при этом потерь давления.

При выборе диаметра труб, исходя из максимально допустимых потерь давления, необходимо контролировать значения скорости среды, так как чрезмерное повышение ее может вызвать быстрый износ уплотнительных поверхностей арматуры, а также нежелательные вибрации трубопровода.

Целесообразность уменьшения сопротивления трубопровода путем увеличения его внутреннего диаметра должна обосновываться технико-экономическим сравнением вариантов. При этих расчетах должны учитываться увеличение капитальных затрат на трубопроводы и тепловую изоляцию и уменьшение расходов на перекачку среды. Определение внутреннего диаметра трубы трубопровода в предварительных расчетах следует производить по формуле:

,

где – внутренний диаметр трубы, м;– расход среды, т/ч;– удельный объем среды, м³/кг; – скорость движения среды, м/с. Скорости движения среды в станционных трубопроводах рекомендуется принимать по табл. 5-1.

Выбор диаметра труб производится следующим образом:

• определяется предварительный внутренний диаметр трубы для данного расхода и принятой скорости воды;

• по действующему ограничительному сортаменту выбирается труба (Dн х S) с округлением в большую сторону;

• выполняется гидродинамический расчет трубопровода выбранного диаметра;

если результат расчета не удовлетворяет заданным условиям, диаметр трубы уточняется и производится повторный гидродинамический расчет.

12 Основные характеристики труб и деталей трубопроводов. Определения для Dу, Ру, Рпр, Рраб. Стандартные ряды Dу, Ру, Dнар

Для упрощения обозначения диаметров труб, деталей трубопроводов и арматуры введено понятие условного прохода (диаметра)– Dу.

Условный проход (диаметр) – это приближенное округленное значение внутреннего диаметра трубопровода. Dу, в соответствии с российскими стандартами, имеет следующие наиболее употребительные значения, мм: 10; 20; 25; 32; 50; 65; 80; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 600; 800; 1000; 1200; 1400; 1600 и 2000.

Диаметр называется условным потому, что действительные значения внутреннего диаметра dвнтрубы, будут различными при разных значениях толщины стенки трубы, определяемой при расчете на прочность.

Номенклатура выпускаемых промышленностью труб в то же время характеризуется (что удобнее для измерений) наружным диаметром трубы Dнар, наиболее употребительные значения, мм, которого для трубопроводов ТЭС и АЭС России составляют: 16, 25; 38; 57; 76; 89; 108; 133; 159; 219;  273; 325; 377; 426; 477; 530;  630; 720; 820.

При выборе деталей, элементов и арматуры трубопроводов пользуются понятиями рабочего, условного и пробного давлений.

Рабочее давление , – максимальное давление, при котором допускается работа трубопровода и его деталей при рабочей температуре среды.

Понятие условного давления Ру, в основном связано с арматурой и фасонными элементами трубопроводов (фланцами, тройниками, отводами и т.п.), при конструировании которых целесообразно максимально унифицировать детали, чтобы они могли быть использованы для различных условий работы. Стандартный ряд: 1,00(10);1,60(16);2,50(25);4,00(40);6,30(63)Мпа (кгс/см²)

Условное давлениеопределяет ряд допустимых сочетаний рабочих (избыточных) давлений и температур для определенных марок сталей, при которых должна обеспечиваться надежная работа труб и элементов трубопроводов из соответствующего материала.

13 Методика расстановки опор станционных трубопроводов и порядок расчета допустимых пролетов

Крепление станционных трубопроводов осуществляется при помощи специально разработанных для этой цели опор и подвесок. Правильная расстановка опор и подвесок, выбор их типа и конструкции обеспечивают нормальные условия работы станционных трубопроводов и влияют на надежность их работы.

Основное назначение опор и подвесок - восприятие весовых нагрузок трубопровода. Кроме того, в случае необходимости они должны обеспечивать требуемое перемещение трубопровода в месте их установки, воспринимать усилия от его тепловых перемещений, а в некоторых случаях предохранять трубопровод от возможных вибраций.

Каждая опора или подвеска состоит из узла крепления к трубе, узла крепления к строительной конструкции или оборудованию и промежуточных элементов, соединяющих эти узлы. Как правило, все узлы опор и подвесок трубопроводов   нормализованы   и   стандартизованы, изготовляются и поставляются заводами совместно с трубопроводами. Конструкция опоры и подвески в целом зависит от параметров транспортируемой трубопроводом среды, диаметра трубопровода, перемещения точки установки опоры трубопровода, трассировки закрепляемого участка, а также от воспринимаемых нагрузок. Детали опор и подвесок, непосредственно крепящиеся к трубе трубопровода, должны выполняться из того же материала, что и труба.

Вес, передаваемый на опоры и подвески, находится в зависимости и от принятых расстояний между креплениями. Пролеты (расстояния) между опорами и подвесками на горизонтальных участках трубопровода являются величинами расчетными и определяются следующими условиями: прочностью при изгибе трубопровода, который рассматривается как многопролетная балка с пролетами в виде балок с защемленными концами и равномерно распределенной нагрузкой; упругим прогибом трубопровода, при котором гарантируется беспрепятственный сток конденсата или воды. Наибольший допустимый пролет между опорами, можно определить по формуле:

,

где - равномерно распределенная нагрузка, включающая вес трубы,  заполненной водой, и вес тепловой изоляции, кгс/см;- момент  инерции  сечения трубы, см⁴, – модуль упругости, кгс/см², - уклон трубопровода.

Как правило, величиной, определяющей максимальное расстояние между точками крепления, является наибольший допустимый прогиб трубопровода.