3 Описание лабораторной установки и методика проведения эксперимента

Экспериментальная установка для исследования трубопроводов, соединительных деталей и обтюрации (Рис.3.1) состоит из трубопровода 1 (l=10м), воздушного клапана 2, мерного сосуда 3, ручного гидравлического насоса 4 типа ГН-200, вентиля запорного муфтового 5, крана натяжного муфтового с фланцем для контрольного манометра 6, крана пробно-спускного 7, манометра лабораторного 8, гладких фланцев 9, резиновых прокладок 10.

Рис. 6. Экспериментальная установка для исследования

трубопроводов, соединительных деталей и обтюрации

Заполнить трубопровод 1 водой из водопровода или при помощи специального насоса. При этом воздушники 2 держат открытыми до появления в них воды, что свидетельствует о полном вытеснении воздуха из трубопровода. Осмотреть трубопровод при заполнении его водой с целью выявления утечки через трещины и негерметичности в соединениях. Создать в трубопроводе требуемое испытательное давления насосом 4, рассчитанное на соответствующее давление и произвести выдержку под этим давлением. Снизить давление до рабочего и повторить осмотр трубопровода. Опорожнить трубопровод. Под испытательным давлением трубопровод выдерживается в течение 5 минут.

Стеклянные трубопроводы выдерживаются под испытательным давлением в течение 20 минут. Осмотр трубопроводов производится при снижении давления. Осмотр стальных трубопроводов сопровождается легким обстукиванием сварных швов на расстоянии 15-20 мм по обе стороны шва молотком весом не более 1,5 кг.

Результаты гидравлического испытания трубопроводов на прочность и плотность считаются удовлетворительными, если во время испытания не произошло падения давления по манометру, а в сварных швах, фланцевых соединениях (9) и прокладках (10) не обнаружено течи и отпотевания.

4 Обработка результатов

1) Определить расчётный внутренний диаметр трубопровода по формуле:

(4.1)

где V – расход жидкости, м³/час; υ – скорость течения жидкости, м/сек.

2) Толщина стенки стальных труб определяется по формуле:

δ = δ _р + С , (4.2)

где δ _р – расчётная толщина стенки, мм.

δ _р = (Р₀·D_в) / (2 [σ]φ - Р₀) (4.3) где Р₀ – расчётное давление в трубопроводе, кгс /мм² (×10 МПа); D_в – внутренний диаметр трубы, мм; [σ] – допускаемое напряжение на разрыв, кгс/мм², которое определяется в зависимости от температуры транспортируемого продукта; С – прибавка, учитывающая неточности изготовления (С=1 мм); обычно эту прибавку принимают равной 15-20% от толщины стенки трубы, но не менее 0,5 мм (для трубопроводов с неагрессивными и малоагрессивными средами).

3) Расчётная сила осевого сжатия Р_с определяется по формуле: при Р₀ < 10 МПа (100 кгс/см²) Р_с ≥ π · D_ср· в_э· к · Р₀ (4.4)

при Р₀ > 10 МПа (100 кгс/см²) Р_с ≥ π · D_ср· в_э· Р_атм (4.5)

где D_ср – средний диаметр уплотнения, мм; в_э – эффективная ширина касания линзы; Р₀ – расчётное давление в аппарате, МПа; к – коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки.

D_ср=D_в+в/2; в_э=3,8.

4) Определим растягивающее усилие в болтах (шпильках) Р_Б :

(4.6)

(4.7)

где P – расчётная сила от давления внутри аппарата [кг/см²]; P_с – расчётная сила осевого сжатия.

5) Диаметр окружности болтов определяется по формуле:

D_б = ψ·D_в^0,933 (4.8)

где D _в – внутренний диаметр фланца, мм; ψ - коэффициент, величина которого выбирается в зависимости от величины P₀.

При Р ₀≤ 16 атм, ψ = 1,11.

6) Расчётный диаметр болтов определяется по формуле:

(4.9)

где D_г – диаметр горловины фланца, мм. (D_Г= D_В).

7) Расчётное количество болтов определяется по формуле:

(4.10)

где F_б – площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы мм²; [σ] – допустимое напряжение на растяжение в болтах при рабочей температуре болтов.

. (4.11)

Экспериментальные и расчётные данные сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 - Отчетная таблица

Параметры, обеспечивающие прочно-плотное соединение технологического трубопровода
Рабочее и пробное давлении		δ р	Dв	Dср	в	Рр	Рб	Рс	Dб	dб	Z
Р0	Рпр	мм	мм	мм	мм	кг	кг	кг	мм	мм	шт