8.2 Технологические трубопроводы

Общие сведения. В общем случае трубопровод включает прямые участки труб, фасонные детали, арматуру, компенсаторы температурных деформаций, соединения, крепления, уплотняющие прокладки. Фасонные детали предназначены для изменения направления движения потока (отвод) и диаметра трубопровода (переход); для разделения потока на части (тройник); для перекрытия торцов труб (заглушка).

Арматура подразделяется на запорную, регулирующую, контрольную, предохранительную и защитную. Запорная (вентиль, задвижка, кран) предназначена для управления движением потока вещества; регулирующая (вентиль, клапан) – для изменения количества протекающего вещества; контрольная (указатель уровня, смотровое стекло) – для наблюдения за уровнем жидкости или ее протоком; предохранительная (предохранительный клапан) – для предотвращения повышения давления сверх допустимого значения; защитная (обратный клапан) – для предотвращения движения потока вещества в обратном направлении.

Трубопроводы характеризуются рабочими давлением р_р (расчетное максимальное избыточное давление, допустимое в процессе эксплуатации), температурой t_p (расчетная температура для определения толщины теплоизоляции, расчета компенсатора) и условным проходом d_y (внутренний диаметр в мм, округленный до размера, установленного стандартом).

Основные требования. Трубопроводы должны:

• соответствовать требованиям НТД;

• обеспечивать требуемую объемную подачу веществ;

• иметь приемлемое значение падения давления транспортируемого вещества;

• предотвращать передачу вибрации от механизмов.

Всасывающий трубопровод должен:

• обеспечивать возврат масла в компрессор, если хладагент и масло взаимно растворимы;

• предотвращать накопление жидкости и защищать компрессор от ее поступления в полость сжатия.

Нагнетательный трубопровод должен:

• обеспечивать движение масла, если хладагент и масло взаимно растворимы;

• предотвращать накопление жидкости и защищать компрессор от ее поступления.

Жидкостный трубопровод должен обеспечивать некоторое переохлаждение жидкости, исключающее ее кипение на пути до охлаждающих устройств.

Присоединение всасывающих и нагнетательных трубопроводов к магистральным (основным) должно выполняться сверху, чтобы в трубопроводах неработающих компрессоров не накапливалась жидкость (масло, хладагент). Магистральные трубопроводы должны иметь уклон не менее 0,005: всасывающие в сторону отделителей жидкости или аппаратов, выполняющих их функцию, а нагнетательные – в сторону конденсатора.

На трубопроводах должна быть запорная арматура, обеспечивающая отключение каждого компрессорного и насосного агрегата, а также другого оборудования. Для уменьшения вибрации трубопроводов, вызванной работой компрессорных агрегатов, они должны иметь минимальное количество отводов.

Трубопроводы должны обеспечивать возможность быстрого удаления жидкого хладагента из аппаратов, его содержащих, через дренажный отвод в дренажный или другой ресивер, а также парообразного хладагента из любого элемента установки. Трубопроводы располагают с уклоном, обеспечивающим их опорожнение в аппараты, значение которого для трубопровода не менее: 0,002 для жидкостного; 0,003 для парового и 0,02 для масляного, рассольного, водяного.

Межцеховые аммиачные трубопроводы прокладывают по территории на опорах высотой, обеспечивающей движение транспорта вдоль проездов со стороны, противоположной устройству тротуаров.

Расчет трубопроводов. При проектировании трубопроводов приходится определять их размеры, т. е. длину, диаметр и толщину стенки трубы. Длину трубопровода находят по чертежу или по месту его установки, в зависимости от взаимного расположения элементов установки и от условий монтажа.

При подборе трубопровода или при расчете внутренний диаметр трубы d_BH (м) для хладагента или других веществ может быть определен по рекомендуемой скорости движения w этой среды в трубе исходя из уравнения неразрывности потока, по которому максимальный объемный расход вещества, протекающего по трубе, , откуда

(8.1)

В практике проектирования трубопроводов холодильных установок обычно принимаются значения скорости для различных веществ, приведенные в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Вещество	Скорость, м/с
	на стороне всасывания	на стороне нагнетания
Парообразный аммиак	10-25	15-30
ГХФУ, ГФУ	8-15	10-18
Жидкий хладагент	0,15-0,5	0,5-1,25
Хладагент и вода	0,5-10	0,8-1,3

Полученный расчетом внутренний диаметр трубы округляют до ближайшего стандартного размера. Уточнение расчета диаметра трубопровода осуществляется по численному значению падения давления в трубопроводе р, определяемому по уравнениям (8.2) или (8.3), из условия чтобы оно не превышало допустимого.

(8.2)

(8.3)

где _ТР – коэффициент сопротивления трения по длине трубы; l – длина трубопровода, м;  – плотность вещества, кг/м³;  – коэффициент местного сопротивления; l_Э – эквивалентная длина трубы. Так как эквивалентная длина прямо пропорциональна диаметру трубы, то выражение для l_Э можно представить в виде l_Э = Ad_BH. Значения коэффициента А даются в справочной литературе.

Во всасывающем трубопроводе между испарителем и компрессором допускается падение давления, которому соответствует понижение температуры насыщения пара до 1 К для аммиачных и пропановых установок и до 2 К для установок на ГХФУ и ГФУ.

В нагнетательном трубопроводе между компрессором и конденсатором допускается падение давления, по абсолютному значению соответствующее изменению температуры насыщенного пара до 0,5 К (что увеличивает расход энергии примерно на 1 %) для аммиачных и пропановых установок и до 1 К для установок на ГХФУ и ГФУ.