Заужение диаметра трубы водопровода последствия
Перейти к содержимому

Заужение диаметра трубы водопровода последствия

  • автор:

Влияние отложений в трубопроводе на расход перекачиваемой жидкости Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Бредихин М.П., Наумов В.А.

На основе опубликованных экспериментальных данных предложена математическая модель зависимости расхода перекачиваемой жидкости от интенсивности отложения примесей на стенках трубопровода. Поставленная задача Коши решена численным методом в среде Mathcad при различных значениях безразмерных параметров. Исследована зависимость относительного диаметра трубы и числа Рейнольдса от безразмерного времени. Использованы паспортные характеристики центробежных фекальных насосов. Рассмотрен пример работы системы водоотведения. Разработана методика оценки времени, за которое рабочая точка насосной установки может выйти за допустимый интервал.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Бредихин М.П., Наумов В.А.

Уменьшение отложений в водопроводных и канализационных сетях
Энергоэффективность систем шахтного водоотлива
Апробация экспериментального стенда для определения гидравлического сопротивления шероховатой трубы
Влияние полимерных добавок на снижение энергозатрат при работе насосных установок
Гидротранспортные установки навозных стоков и методы их расчёта
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE INFLUENCE OF SEDIMENTS IN THE PIPELINE AT THE FLOW RATE OF THE FLUID

On the basis of published experimental data the mathematical model of the flow rate dependence of the fluid from the intensity of deposits of impurities on the walls of the pipe is proposed. Posed cauchy problem is solved by a numerical method in mathcad for different values of dimensionless parameters. The dependence of the relative pipe diameter and reynolds number on the dimensionless time is investigated. Passport characteristics of centrifugal sewage pumps are used. An example of the operation of the wastewater disposal system is discussed. Methods for estimation of time for which the operating point of a pumping plant may exceed the allowable interval.

Текст научной работы на тему «Влияние отложений в трубопроводе на расход перекачиваемой жидкости»

ВЛИЯНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ В ТРУБОПРОВОДЕ НА РАСХОД ПЕРЕКАЧИВАЕМОЙ ЖИДКОСТИ

М.П. Бредихин, ФГОУ ВПО «Калининградский государственный

технический университет», факультет промышленного рыболовства студент 4 курса;

В.А. Наумов, ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный

технический университет», факультет промышленного рыболовства, профессор, van-old@rambler.ru.

На основе опубликованных экспериментальных данных предложена математическая модель зависимости расхода перекачиваемой жидкости от интенсивности отложения примесей на стенках трубопровода. Поставленная задача Коши решена численным методом в среде Mathcad при различных значениях безразмерных параметров. Исследована зависимость относительного диаметра трубы и числа Рейнольдса от безразмерного времени. Использованы паспортные характеристики центробежных фекальных насосов. Рассмотрен пример работы системы водоотведения. Разработана методика оценки времени, за которое рабочая точка насосной установки может выйти за допустимый интервал.

Ключевые слова: трубопровод, отложение примесей, расход, математическая модель, насосная установка

По трубопроводу системы водоотведения зачастую транспортируются агрессивные жидкости, содержащие большое количество примесей минерального и органического происхождения. Если скорость движения жидкости достаточно высока, то это не приводит к негативным последствиям. При недостаточной скорости движения жидкости грубодисперсные примеси могут осаждаться на внутренней поверхности труб. Чем дольше эксплуатируется трубопровод, тем больше толщина отложений на его стенках. Интенсивность этого процесса зависит так же от инерционности дисперсных частиц примеси (их размера, плотности и формы). При этом рабочая площадь сечения труб уменьшается, снижается пропускная способность трубопроводной системы. Органические отложения, оседая на стенках труб, интенсивно разлагаются, из-за чего вода перестает отвечать предъявляемым к ней требованиям, а внутренняя поверхность трубопровода может разрушаться под действием интенсивной коррозии [1,2].

Повышенное содержании в воде железа наблюдается не только в системах водоотведения, но и при водоснабжении из подземных источников. В таких условиях возможно формирование гидроксида железа на внутренней поверхности труб. Такие отложения, вместе с другими примесями, выпадающими в осадок, могут образовывать на стенках слой неправильной формы, сначала рыхлый, а затем уплотняющийся до твердого состояния. Если вода имеет положительный индекс насыщения, возможно выпадение карбоната кальция на стенки трубы, что приводит к их дальнейшему зарастанию [1,2].

В соответствии с результатами экспериментов [3] и математической моделью [4] зависимость скорости изменения толщины слоя осадка от касательного напряжения на стенках трубопровода может быть записана:

Ж = Ж0 ■ ехр(-щ -х„), (1)

где Ж — скорость роста слоя осадка на стенке трубопровода при заданном касательном напряжении, мм/год; т^ — касательное напряжение жидкости на

внутренней стенке трубы, Па; Ж0 — скорость роста толщины слоя осадка на стенке трубы при т^ = 0, мм/год; а1 — эмпирическая константа, которая зависит от перекачиваемой жидкости и условий течения, м2/Н.

Известно, что касательное напряжение на стенке трубы связано с коэффициентом гидравлических потерь А на трение по длине трубопровода

где V — средняя скорость жидкости в трубопроводе, м/с; р — плотность

перекачиваемой жидкости, кг/м .

Найдем коэффициент гидравлических потерь по длине трубопровода [5], считая режим течения турбулентным, а трубы гидравлически гладкими из-за интенсивного осаждения примесей на стенках:

Х = 0,316 ■ Яе -°’25, Яе = V ■ Б/V, (3)

где Яе — число Рейнольдса; Б — внутренний диаметр трубы, м; V —

коэффициент кинематической вязкости жидкости, м /с. Подставляя (3) в (2), получим

т№= 0,0395■ Яе»°25-р- V2 = 0,0395-(р^2 /Б2)■ Яе1,75. (4)

Преобразуем равенство (1) с учетом формулы (4):

V = Ж/Ж0 — ехр( -а — Яе1,75), а = 0,0395-а1 ■р■v2/Б2.

Дифференциальное уравнение динамики внутреннего диаметра трубы

= -2 • Ж0 • ехр(-а • Яе1,75), Б(0) = Б0 , (6)

где Бо — начальный диаметр трубы, м; Т — время эксплуатации трубопровода, (годы). Определим безразмерные переменные диаметра трубы и времени так:

Задача Коши в безразмерной форме может быть записана таком виде:

— = — ехр(-а • Яе(Ъ)175) , Ъ(0) = 1. (8)

Из формулы Дарси-Вейсбаха [5] следует гидравлический уклон

получим, с учетом (3), зависимость числа Рейнольдса от текущего относительного диаметра трубопровода:

Яе(Ъ) = 2,87 •(/ • В •Ъ3 У7, В = g • Б03 / V2, I = И/Ь . (10)

Зададим начальный внутренний диаметр трубы Б0 = 0,2 м; длина

трубопровода Ь = 1600 м; напор и подача насоса И = 9,5 м; Q0 = 100 м /час.

Используется центробежный фекальный насос СМ150-125-315а, гидравлические характеристики которого представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 — Гидравлические характеристики центробежных, фекальных

насосов СМ150-125-315 [6]

Численное решение поставленной задачи (8) при различных значениях а представлено на рисунке 2. Изменение величины а мало влияет на уменьшение относительного диаметра трубы. Это является следствием слабой зависимости от а числа Рейнольдса (рисунок 3). В дальнейших расчетах полагаем а = 1010.

«О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 t Рисунок 2 — Зависимость относительного диаметра трубы от безразмерного времени: 1 — 1010а = 0,5; 2 — 1,0; 3 — 1,5; 4 — 2,0

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 ( Рисунок 3 — Зависимость числа Рейнольдса от безразмерного времени: 1 — 1010-а = 0,5; 2 — 1,0; 3 — 1,5; 4 — 2,0

Как показано на рисунке 4, изменение диаметра трубопровода по времени существенно зависит от величины Ж0, что приводит к уменьшению расхода жидкости при прочих равных условиях (рисунок 5).

0 12345 6789 10 11 Т__ годы Рисунок 4 — Изменение диаметра трубы по времени при а = 1010:

1 — ‘0 = 2 мм/год; 2 — 3 мм/год; 3 — 4 мм/год; 4 — 5 мм/год

О 1 23 45 67 8 9 10 11 Г: годы

Рисунок 5 — Изменение расхода жидкости по времени при а = 1010: 1 — W0 = 2 мм/год; 2 — 3 мм/год; 3 — 4 мм/год; 4 — 5 мм/год

В соответствии с гидравлической характеристикой насоса СМ150-125-

315-б (рисунок 2), рабочий интервал подачи от 53 до 140 м /час. По рис. 5 можно определить, сколько лет эксплуатации рабочая точка насосной установки будет ниже 53 м /час. Тогда коэффициент полезного действия насоса упадет, расходы на перекачку необходимых объемов жидкости значительно увеличатся. При W0 = 2 мм/год это произойдет через 11,5 лет, а при W0 = 5 мм/год — через 4,5 года. Указанные расчеты позволяют оценить периодичность необходимой очистки стенок трубопровода.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Наливайко, Н.Г. микробиология воды: учебное пособие /Н.Г. Наливайко. — Томск: изд-во томского политехнического университета. 2006. — 139 с.

2. Тульчинская, В.П. Химическая деятельность микроорганизмов / В.П. Тульчинская. — М.: наука, 1975. — 50 с.

3. Муравьев, A.B. математическая модель процесса образования отложений в каналах теплообменников / A.B. МУравьев, И.Л. Батаронов,

И.Г. Дроздов // Вестник воронежского государственного технического университета, 2007. — т. 3, № 8. — с. 16-22.

4. Великанов, Н.Л. Уменьшение отложений в водопроводных и канализационных сетях / Н.Л. Великанов, С.И. Корягин, В.А. Наумов // Технико-технологические проблемы сервиса. — 2015. — № 2 (32). — с. 20-23.

5. Чугаев Р.Р. Гидравлика: учебник / Р.Р. Чугаев. — л.: энергоиздат, 1982. — 672 с.

6. НПО «РИМОС». Фекальные центробежные насосы см 150-125-315 [электронный ресурс]. Url: http://www.rimos.ru/catalog/pump/12121 (дата обращения 01.09.2015).

THE INFLUENCE OF SEDIMENTS IN THE PIPELINE AT THE FLOW

RATE OF THE FLUID

M. Bredihin, V. Naumov

On the basis of published experimental data the mathematical model of the flow rate dependence of the fluid from the intensity of deposits of impurities on the walls of the pipe is proposed. Posed cauchy problem is solved by a numerical method in mathcad for different values of dimensionless parameters. The dependence of the relative pipe diameter and reynolds number on the dimensionless time is investigated. Passport characteristics of centrifugal sewage pumps are used. An example of the operation of the wastewater disposal system is discussed. Methods for estimation of time for which the operating point of a pumping plant may exceed the allowable interval.

Как влияет диаметр трубы на теплоснабжение?

Проводим реконструкцию школы типовой, раньше там тепло бралось на отопление и на вентиляцию, диаметр магистральных труб был Ф89×3, после реконструкции тепло берется только на отопление, по расчету получается Ф57×3, какие могут быть последствия если останется старый диаметр трубы Ф89×3.

__________________
инженер проектировшик с опттом программа авто гад образование высшие
Просмотров: 40126
Регистрация: 01.12.2005
Сообщений: 168
Никаких последстивий, так как больше не меньше. Всё решает узел ввода, учета и управления.
Регистрация: 01.01.2007
Сообщений: 5,143

Ладно вопрос на засыпку, если по расчету в стояках на три этажа (я про отопление), п-образные стояки, вместо положенного Ф25 поставить Ф76, как будет вести себя вода, учитывая что при увеличенном диаметре скорость воды падает, если есть ответ из практики, то поделитесь.

не хочу теребить учебник, хочется практики

__________________
инженер проектировшик с опттом программа авто гад образование высшие
Последний раз редактировалось dextron3, 16.10.2007 в 19:37 .
Регистрация: 04.10.2005
Сообщений: 175

Возьмите учебник «процессы и аппараты химической технологии» там хорошо изложены явления теплопередачи с учетом гидродинамики движущейся жидкости

Механизатор широкого профиля (б/у)

Регистрация: 23.12.2006
Сообщений: 2,933
Сообщение от dextron3
. вместо положенного Ф25 поставить Ф76, как будет вести себя вода.

А какая разница, как она будет себя вести? Главное — это тепло: диаметр увеличивается в 3 раза, значит и площадь поверхности растет в 3 раза, а теплоотдача пропорциональна площади. Т.е. это уже будет не стояк, а вертикальный радиатор. И чтобы попусту не терять тепло — надо будет этот стояк тщательно теплоизолировать. А при хорошей теплоизоляции уже наплевать, какая скорость воды в этой трубе.

Регистрация: 01.01.2007
Сообщений: 5,143

А не будет ли из за медленной скорости теплоносителя к радиаторам меньше отдаваться тепла, ведь за определенный промежуток времени при меньшем диаметре а значить при большой скорости больше теплоносителя проходит

что ты на это скажешь
ведь не всегда больше зачит хорошо?

__________________
инженер проектировшик с опттом программа авто гад образование высшие
Регистрация: 23.11.2006
California
Сообщений: 4,750
Сообщение от dextron3

А не будет ли из за медленной скорости теплоносителя к радиаторам меньше отдаваться тепла, ведь за определенный промежуток времени при меньшем диаметре а значить при большой скорости больше теплоносителя проходит

Слушай, фотограф, ты не путай. В принципе диаметр трубы расчитывается по минимуму, если больше то ничего. Дальше идет вопрос тольлько увязки, т.е. вода течет там где сопротивление меньше, надо ставить регулирующие шаибы или арматуру чтобы вода не уходила по первому же стояку/кольцу в обратку. Если диаметр трубы стояка сильно завышен, то в шайбе должно быть маленькое отверстие(вроде по твоему описанию такая шайба/арматура толжна стоять на обратном стояке около подключения его к разводящей магистрали, что не очень надежно-может засориться и система разладится. При чем тут радиатор, к нему же подводка не 75, а как положено 15-20 и еще может стоять регулирующая арматура, там прижимать надо, ты что то в азы не вникаешь, скорость тут совсем не причем (от скорости теплоносителя зависит теплоотдача отопительного прибора, но при завышенном диаметре стояков проблемы нет-надо стояки увязать-вот проблема)

Регистрация: 29.03.2005
Сообщений: 12,968
Хоронили фотографа порвали два фотоаппарата.

__________________
Работаю за еду.
Working for food.
Für Essen arbeiten.
العمل من أجل الغذاء
Працую за їжу.

Механизатор широкого профиля (б/у)

Регистрация: 23.12.2006
Сообщений: 2,933
Сообщение от dextron3

А не будет ли из за медленной скорости теплоносителя к радиаторам меньше отдаваться тепла, ведь за определенный промежуток времени при меньшем диаметре а значить при большой скорости больше теплоносителя проходит

что ты на это скажешь
ведь не всегда больше зачит хорошо?

Скорость воды в радиаторе изменяется только при изменения сечения самого радиатора (при том же расходе воды в м3/ч) и не зависит от диаметра стояка и скорости воды в нем.

Регистрация: 01.01.2007
Сообщений: 5,143

Это при ленинградке нужно ставить шайбы для регулирования сопротивления системы отопления, яж использую проверенную временем систему с попутным движением воды, где сопротивление воды в во всех стояках и во всех радиаторах одинаковое, и регулирующая арматура вообще не нужна, если только гребенка после элеватора, чтобы повысить самооценку сантехника дяди Васи. =)

Могу рассказать про систему попутного движения воды, если интересно.

__________________
инженер проектировшик с опттом программа авто гад образование высшие
Регистрация: 23.11.2006
California
Сообщений: 4,750

не, неинтересно. расскажи лучше не про ленинградку а про «крыжопольку» или «урюпинку», и не с попутным а с противоточным.

Регистрация: 14.05.2007
Сообщений: 38

При увеличении диаметра трубы уменьшается скорость потока теплоносителя.Всё хорошо но скорость нельзя уменьшать менее 0.2 м\сек. тк происходит выделение активного кислорода из воды. Увеличивается вероятность точечной корозии в лежаках.

Медведь-мудрый
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от Медведь-мудрый

Регистрация: 01.01.2007
Сообщений: 5,143
Сообщение от PL

не, неинтересно. расскажи лучше не про ленинградку а про «крыжопольку» или «урюпинку», и не с попутным а с противоточным.

а ты случаем не из крыжополя?
__________________
инженер проектировшик с опттом программа авто гад образование высшие
Регистрация: 01.01.2007
Сообщений: 5,143
Сообщение от Медведь-мудрый

При увеличении диаметра трубы уменьшается скорость потока теплоносителя.Всё хорошо но скорость нельзя уменьшать менее 0.2 м\сек. тк происходит выделение активного кислорода из воды. Увеличивается вероятность точечной корозии в лежаках.

а из зачего в трубах гул стоит, люди спать не могут, может что неправильно с диеметрами в проект заложил, или это чисто физика

__________________
инженер проектировшик с опттом программа авто гад образование высшие

Механизатор широкого профиля (б/у)

Регистрация: 23.12.2006
Сообщений: 2,933
Сообщение от dextron3
а ты случаем не из крыжополя?
Земеля?! Я из Крыжопольского р-на!
Регистрация: 17.11.2006
Сообщений: 140
Сообщение от Медведь-мудрый

При увеличении диаметра трубы уменьшается скорость потока теплоносителя.Всё хорошо но скорость нельзя уменьшать менее 0.2 м\сек. тк происходит выделение активного кислорода из воды. Увеличивается вероятность точечной корозии в лежаках.

Полноте, господа!
Выделение кислорода из воды может происходить, только при снижении давления или повышения температуры. При этом следует учесть, что этот кислород нужно предварительно в воде растворить! А его наоборот стараются убрать, максимально, в системах водоподготовки! Как раз для того чтобы он не выделялся, где попало и не приводил к коррозии! Скорость же, движения воды по трубам, в этом случае, абсолютно ни при чем!!

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam

Регистрация: 14.03.2005
44d32’44″С, 33d26’51″В
Сообщений: 13,381

Ну, и понаписали.

какие могут быть последствия если останется старый диаметр трубы Ф89×3.

В данном случае — никаких плохих последствий. Вовка7 ответил сразу. Но пошди «вопросы на засыпку» и ответы про «процессы и аппараты химической технологии» .

Выделение кислорода из воды может происходить, только при снижении давления или повышения температуры. При этом следует учесть, что этот кислород нужно предварительно в воде растворить! А его наоборот стараются убрать, максимально, в системах водоподготовки! Как раз для того чтобы он не выделялся, где попало и не приводил к коррозии! Скорость же, движения воды по трубам, в этом случае, абсолютно ни при чем!!

Знала бы еще об этом сама вода. Кислород «стараются убрать» — это верно. В хороших системах теплоснабжения. Но не убирается, он, зараза. Так и норовит раствориться.

И вообще в отопительной системе всегда присутствует воздух в виде пузырьков (не «кислород из воды») — хотя бы при запуске. Далее он постепенно удаляется, но всегда немного есть. Пузырьки воздуха скапливаются в местах, где скорость теплоносителя низкая. Если скорость больше 0.2-0.3 м/с, то пузырьки воздуха уносятся и особо не мешают.

Вот это и надо учитывать при назначении диаметров.

Завышенный диаметр магистралей отрицательных последствий не имеет (кроме стоимости). Хоть в двухтрубной, хоть в однотрубной, хоть в ленинградской, хоть в крыжопольской системах. Хоть с шайбами, хоть с балансировочниками, хоть вообще без ничего. При этом только повышается гидравлическая устойчивость. Завышенный диаметр стояков и подводок дает больше последствий — гидравлическая устойчивость снижается.

Имеет значение и «телескопичность» магистралей. Вроде-бы пр «телескопе» затраты поменьше, но если учесть (а это выражается и математически) необходимось комплектации разнокалиберными трубами, то получается, что самое лучшее — постоянный диаметр магистрали от ввода и до конца. Или вариант с постоянным диаметром на полную нагрузку на 2/3 нагрузки всей ветки и постоянный диаметр до конца на оставшуюся треть нагрузки.

Как изменится давление при уменьшении диаметра трубы?

Идет труба например на 20 потом идет труба на 16 дальше снова на 20 как изменится давление на выходе?

Лучший ответ

Как изменится давление на выходе? Нужен гидравлический расчет сопротивления трубопровода. Учитывается все: разные диаметры, стыки, повороты и изгибы. Однозначно, сопротивление труб с разными диаметрами будет больше, соответственно потери давления в трубопроводе больше.

Остальные ответы
Закон Бернулли учите
При уменьшении диаметра возрастает скорость, а давление на стенки падает.

Эффект Вентури заключается в падении давления, когда поток жидкости или газа протекает через суженную часть трубы. Этот эффект назван в честь итальянского физика Джованни Вентури (1746—1822).

valПросветленный (33760) 4 года назад
Если не ошибаюсь, на этом принципе идёт контроль расхода газа, жидкости?
SmailikИскусственный Интеллект (118760) 4 года назад
Погоди . А закон сообщающихся сосудов тут не работает (см. рисунок)?
Обратно пропорционально квадрату диаметра.

Помимо потерь давления на разгон потока в заужении будут ещё потери на вихреобразование как в заужении, так и в расширении.
Петро выше все очень правильно написал, прислушайтесь.

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

При проектировании инженерных систем здания важно правильно рассчитать необходимый диаметр трубопроводов отопления, водоснабжения, вентиляции, фильтрационных систем, канализации и других коммуникаций. Оптимальные технические характеристики труб гарантированно обеспечат доставку необходимого количества воды, теплоносителя и других заполнителей для выхода систем на проектируемые параметры, создания комфортных и безопасных условий для находящихся в помещениях людей.

Заужение диаметра трубы отопления и водоснабжения

  • Какие параметры учитываются при определении диаметра труб для водяного отопления
  • Трубы с отсутствием заужения диаметра
  • К чему приводит сужение диаметра трубопровода?
  • Причины, по которым прибегают к сужению диаметра труб
  • Каких ГОСТов и СНиПов следует придерживаться при расчете диаметра трубопровода
  • Вопросы, комментарии, отзывы

Расчет ДУ трубопровода обычно производится в соответствии с формулами на основании заданных параметров гидравлического сопротивления и расхода жидкого носителя тепла. В расчете также участвуют величины планируемого расхода воды и скорости движения носителя тепла в системе.

Можно применить и другой метод определения сечения отопительной трубы, где для расчета диаметра в миллиметрах необходимо использовать значения следующих проектируемых показателей:

  • разница температур носителя тепла в трубопроводах на подаче и обратке;
  • необходимое количество передаваемого по трубопроводу тепла (измеряется в кВт);
  • скорость, с которой теплоноситель будет двигаться по трубе.

При организации отопления частных домостроений, коттеджей в расчете обычно принимают скорость движения носителя тепла на уровне от 0,2 до 1,5 м/сек. Оптимальной считается величина в пределах 0,3 – 0,7 м/сек. Если в формуле применять значение ниже этого уровня, то вероятность того, что в системе будут образовываться и накапливаться воздушные пробки, увеличивается. Превышение рекомендованного значения приводит к появлению кавитационного шума, увеличению количества потребляемой для питания насоса электроэнергии.

Заужение диаметра труб по сравнению с расчетной величиной влечет за собой неизбежную значительную потерю напора. Для сравнения, заужение диаметра в 2 раза дает соответствие эквивалентной длине 0,5 для DN25 мм, а при изгибе на 90° с аналогичным диаметром – 0,3. Также и для других труб: для DN40 мм соответственно 0,7 и 0,5, для DN50 – 1,0 и 0,6. То есть заужение диаметра оказывает намного большее влияние на показатель потери напора, чем изгиб трубы такого же диаметра на 90°.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *