Меню

Экономический расчет диаметра трубы

Расчет экономически наивыгоднейшего диаметра напорного трубопровода

Прежде чем приступить к этому расчету, необходимо подготовить следующие исходные данные:

2) количество установленных насосов и их производительность;

3) схема переключения насосов, количество ниток напорных трубопроводов и их длина;

4) стоимость 1 п.м. укладки трубопровода;

5) стоимость 1 кВт.ч электроэнергии;

6) коэффициент полезного действия насосной установки.

Выбор экономически наивыгоднейшего диаметра осуществляется путем рассмотрения нескольких технически применимых вариантов. С точки зрения оптимальных гидравлических потерь выгодным будет диаметр, при котором вода движется со скоростью 1. 2 м/с, но он не всегда может оказаться самым дешевым. Действительно, если скорость движения воды увеличить, то диаметр станет меньше. Стоимость трубопровода также уменьшится. Однако возрастут потери напора, на преодоление которых потребуется дополнительное количество мощности, т.е. электроэнергии, что увеличит стоимость эксплуатации.

Поэтому выбор экономически наивыгоднейшего сочетания капитальных затрат, которые зависят от величины диаметра, и эксплуатационных издержек, зависящих от величины потерь напора, осуществляется по минимуму приведенных затрат

где К — стоимость укладки 1 п.м. укладки трубопровода данного диаметра, Ен — нормативный коэффициент, который учитывает срок окупаемости вложенных средств. Принимается равным 0.12. 0.1, С — эксплуатационные затраты, включающие в себя:

Здесь в К -отчисления на капитальный и текущий ремонты, а Э — стоимость электроэнергии, затраченной на преодоление потерь напора.

Для расчета требуемого количества электроэнергии, которая будет потрачена в течение какого-то времени эксплуатации напорного трубопровода, рассмотрим произвольный график водоподачи (рис.12.4).

Рис.12.4. Расчетный график водоподачи

Затраты электроэнергии на подачу воды в течение времени Т можно определить по формуле

(12.3)

где Q — расход, который меняется с течением времени Т, hт-потери напора, соответствующие данному расходу, которые можно выразить так:

где А — удельные потери на 1 м длины трубопровода.

С учетом (12.4) формула (12.3) примет вид

Вынесем за знак интеграла постоянные величины и получим

(12.5)

Обозначим ò Q 3 dt через q 3 рт Т. Тогда формула (12.5) примет вид

(12.6)

Здесь q рт — условный постоянный расход, которым заменяется переменный расход Q. Эта замена правомочна при условии, что затраты электроэнергии на преодоление потерь напора, возникающих при прохождении по трубопроводу в течение времени Т постоянного расхода q рт , такие же, как и при прохождении переменного расхода Q.

С учетом этого условия из (12.4) выразим А, подставив вместо Q величину q рт :

А = и подставим в (12.6). Тогда

Э = или Э = . (12.7)

Для определения расчетного расхода q рт , входящего в формулу (12.7), обратимся к формуле (12.5), в которой интеграл был заменен произведением q 3 рт Т .

Если график водоподачи задан в ступенчатом виде, то знак интеграла можно заменить на знак суммы, т.е.

(12.8)

В формулах (12.7) и (12.8) ti — промежутки времени, сумма которых равна Т, т.е.

Читайте также:  Чем можно прочистить забившиеся трубы

Таким образом, расчет экономически наивыгоднейшего диаметра напорного трубопровода необходимо начать с определения расчетного расхода q рт . по формуле (12.8). После чего подсчитать количество затраченной электроэнергии по формуле (12.7), а уж потом определять приведенные затраты (ПЗ) по формуле (12.1). Минимальное значение ПЗ будет соответствовать какому-то диаметру напорного трубопровода, который и принимается в проекте.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИ НАИВЫГОДНЕЙШИХ ДИАМЕТРОВ

Прежде чем приступить к определению диаметров труб отдельных участков водопроводной сети, необходимо выбрать материал и класс прочности труб.

Нормативными требованиями рекомендуется применять для напорных водоводов и разводящих сетей неметаллические трубы. Обычно в пределах населенных пунктов применяют асбестоцементные трубы; при укладке водопровода вдоль железнодорожных путей применяют чугунные трубы, а под путями и автомобильными дорогами — стальные.

Определение диаметров труб производят по предварительно намеченным расчетным расходам участков Qр , при этом за основной расчетный случай принимают час наибольшего водопотребления или наибольшего транзита в башню (для сетей с контррезервуарами); при других расчетных случаях выбранные диаметры оставляют без изменений.

При принятом расчетном расходе на участке сети Qр внутренний диаметр труб может быть определен из известных гидравлических зависимостей по формуле:

Из формулы следует, что задача нахождения диаметра только по расходу является неопределенной при неизвестной величине скорости v движения воды.

По условиям эксплуатации водопроводных сетей предельное значение скорости, определяемое требованиями предохранения сети от разрушающего действия гидравлических ударов, принимают равным 2,5—3 м/с. Нижний предел скорости принимается из условия незаиляемости трубопровода в пределах 0,5—0,6 м/с. Таким образом, величина скорости движения воды в трубопроводе колеблется в очень широких пределах и должна приниматься с учетом не только технических, но и экономических факторов. При уменьшении диаметра труб водопроводной сети за счет увеличения скорости движения воды снижаются строительные затраты на трубопроводы. Однако при этом увеличиваются потери напора в трубах, что приводит к увеличению мощности оборудования насосных станций и затрат электроэнергии на подъем воды.

Увеличение диаметров труб при уменьшении расчетной скорости воды приводит к возрастанию строительной стоимости сети, но уменьшаются потери напора и сокращаются затраты на электроэнергию во время эксплуатации сети.

Таким образом, каждому значению расчетной скорости движения воды в трубах будут соответствовать определенные затраты на строительство и эксплуатацию водопровода.

Экономически наивыгоднейшие значения скорости v движения воды и диаметра труб участков сети определяют на основе полного технико-экономического расчета, учитывающего влияние рассматриваемой линии на работу системы водоснабжения в целом. Такие расчеты очень трудоемки и выполняются с использованием современной вычислительной техники. Поэтому в практике проектирования часто используют различные приближенные способы определения экономически наивыгоднейших диаметров труб.

Для упрощения расчета участки сети рассматривают как независимо работающие линии и определяют их диаметры по формуле:

Читайте также:  Чем прочистить засор в трубах с солью

где: Э — экономический фактор, включающий общие для системы экономические характеристики и показатели (берут из справочной литературы);

a и m — показатели степеней в формулах стоимости трубопровода и гидравлического уклона, зависящие от материала труб, которые принимают также по справочникам.

Вычисленные по формуле величины наивыгоднейших диаметров необходимо округлять до ближайших значений стандартных диаметров. Поэтому в практических расчетах подбор экономичных диаметров труб водопроводных линий производят не по проведенной выше формуле, а по таблицам предельных расходов в зависимости от значения экономического фактора и материала труб.

Под предельными расходами понимают граничные расходы, при которых данный стандартный диаметр будет более выгоден, чем другие. В таблицах Ф. А. Шевелева для гидравлического расчета водопроводных труб приведены величины предельных расходов для различных труб при значениях экономического фактора Э, равных 0,5; 0,75 и 1. В этих же таблицах для каждого диаметра выделены рекомендуемые области применения при Э = 0,75.

Средние значения экономического фактора Э рекомендуется принимать следующими:

центральных и западных районов РФ и Украины 0,75;

Исходя из необходимости взаимозаменяемости линий во время аварий, диаметры отдельных участков магистральных линий и перемычек между ними назначают по условиям надежности.

Минимальный диаметр труб водопровода, объединенного с противопожарным, следует принимать не менее 100 мм.

Определение потерь напора по длине трубопровода

В данном разделе подробно не рассматривается определение потерь напора по длине трубопровода и на местные сопротивления. Эти сведения в полном объеме приведены в курсе “Гидравлика”. Ниже приведенный материал служит для краткого напоминания соответствующих разделов гидравлики.

Потери напора по длине трубопровода определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

м (1.1)

Если выразить скорость через расход то уравнение (1.1) принимает вид:

м (1.2)

где:l — коэффициент трения по длине трубопровода;

l – длина трубопровода, м;

dр – расчетный диаметр трубопровода, м;

V – средняя скорость движения воды в трубах, м/с;

Q – расчетный расход воды, м 3 /с.

Потери напора на 1 м трубопровода при известном расходе называется гидравлическим уклоном

Потери напора в трубах зависят не только от длины трубопровода, диаметра трубопровода, и от режима движения воды, который определяется числом Rе:

где:u — коэффициент кинематической вязкости.

При использовании неновых стальных или чугунных труб условно принимают, при V > 1,2 м/с трубы работают в квадратичной зоне сопротивления. Значение коэффициента трения по длине трубопровода и гидравлического уклона можно определить по формулах:

(1.3)

где: А – удельное сопротивление труб и зависит от материала и диаметра трубы. В справочной литературе значение удельного сопротивления приведены для скорости 1 м/с.

К – поправочный коэффициент на скорость. При V=1 м/с К=1. В справочной литературе также приведены его значения в зависимости от скорости движения воды в трубах.

Читайте также:  Как варить трубы электросваркой нержавейку

S – потери напора на участке lпри расходе воды 1 л/с, .

Следует признать, что выше приведенная методика расчета по уравнению 1.3 требует обращения к справочной литературе, что также усложняет использование такого расчета на ПК.

Увязка кольцевых водопроводных сетей

Первичное потокораспределение, как правило, не точно отображает работу как отдельных участков, так и сети в общем. Необходимость точного гидравлического расчета сети заключается в следующем:

· Определение необходимого напора насоса;

· Определение фактического свободного напора в узлах водопроводной сети;

· Определение режима работы отдельных участков сети, что позволит повысить надежность работы всего водопровода.

Фактическое потокораспределение воды наблюдается при выполнении условий первого и второго законов Киргофа:

Первый закон: если условно принять узловые расходы воды, которые поступают в узел со знаком “+”, уходящие из узла – со знаком “-“, то должно соблюдаться:

Второй закон: если условно принять потери напора при направлении движения расчетных расходов воды в кольце по часовой стрелке со знаком “+”, а при направлении движения против часовой стрелки – со знаком “-”, то при суммировании должно соблюдаться следующее условие:

Анализируя выше приведенные зависимости, можно сделать заключение, что задача сводится к решению системы состоящей из n+m-1 уравнений, где n – количество колец, m – количество узлов. Но т.к. количество уравнений должно быть n+m,задача решается методом подбора.

Источник

Калькулятор расчета оптимального диаметра трубопроводов

Оптимальный диаметр трубопровода — это наиболее подходящий минимальный диаметр для перемещения необходимого объема жидкости с точки А в точку Б. Правильный расчет и выбор оптимального диаметра, также оптимизирует ваши денежные затраты.

Формула для расчета оптимального диаметра трубы имеет следующий вид:

do — оптимальный диаметр трубопровода

Vo — оптимальная скорость потока

Q — заданный расход перемещаемой жидкости

Как видите она не такая уж сложная, но все же предлагаем вам воспользоваться специально разработанным по данной формуле калькулятором.

Калькулятор оптимального размера диаметра трубопроводов по расходу воды, жидкости и др

Движение самотеком: Вязкие жидкости 0,1 – 0,5 Маловязкие жидкости 0,5 – 1 Перекачивание насосом: Всасывающая сторона 0,8 – 2 Нагнетательная сторона 1,5 – 3

Газы Естественная тяга 2 – 4 Малое давление 4 – 15 Большое давление 15 – 25

Пары Перегретый пар 30 – 50 Пар под давлением: Более 105 Па 15 – 25 Пар под давлением: (1 – 0,5) · 105 Па 20 – 40 Пар под давлением: (0,5 – 0,2) · 105 Па 40 – 60 Пар под давлением: (0,2 – 0,05) · 105 Па 60 – 75

Калькулятор расчета производительности трубы

Расчет производительности трубы производят по формуле Q = (π·d²)/4 · v

Данные производительности трубы необходимы для расчета оптимального диаметра трубопровода

Источник

Adblock
detector