Come viene calcolata la resistenza del tubo e altri

Quando si installano le condutture domestiche, il calcolo non viene eseguito, poiché i tubi standard vengono utilizzati per questi scopi, la cui resistenza è sufficiente per sopportare la pressione di acqua, gas, ecc. Tuttavia, la costruzione di condotte industriali senza un calcolo specifico è pericolosa nella maggior parte dei casi, in quanto ciò può portare a rapido fallimento del sistema e altre spiacevoli conseguenze.

In questo articolo, vedremo le basi di come calcolare la forza di una pipe, oltre ad alcuni altri parametri che è necessario conoscere prima di costruire una struttura.

Calcolo della forza

Devo dire che il calcolo della resistenza del tubo è necessario non solo per assicurare che la linea sia affidabile. Ciò eviterà anche spese eccessive, poiché una resistenza eccessiva porterà a costi di costruzione più elevati. Pertanto, il design non è meno importante fase di costruzione della pipeline rispetto alla sua installazione.

Quindi, questo calcolo comporta la definizione di diversi parametri di base:

• Diametro interno del tubo in base alla portata del liquido trasportato;
• Diametro interno in base alla resistenza idraulica;
• Spessore della parete.

Ogni parametro è determinato da alcune formule, che esamineremo di seguito.

Calcolo del diametro interno

Determina il diametro interno ottimale del tubo ad una data portata di fluido nella tubazione e il suo flusso può essere fatto dalle mani con la formula - D = 4Q3600v? Y m, dove:

• Q - flusso del fluido, misurato in mg / h.
• v - la velocità del flusso di fluido nella tubazione, misurata in m / s.
• y è il peso specifico del fluido con i parametri indicati, misurato in kg / m3. Questo valore è preso nei libri di riferimento.

La velocità di movimento di vari liquidi e gas è determinata da calcoli e confermata anche da esperimenti pratici. Pertanto, nei calcoli, è possibile utilizzare i seguenti dati:

Dalla formula sopra riportata segue che il diametro della sezione trasversale della pipeline dipende dalla velocità del flusso del fluido. Più è alto, minore sarà l'area di flusso, rispettivamente, anche i costi di costruzione della struttura saranno inferiori.

Resistenza idraulica

Quando un liquido o un gas si muovono attraverso una tubazione, la resistenza si verifica necessariamente a causa dell'attrito del prodotto che viene trasportato contro le pareti del tubo e vari ostacoli nel sistema. Questa resistenza è chiamata idraulica. Maggiore è la portata e la densità del fluido, maggiore è la resistenza idraulica.

Il diametro della condotta può essere determinato da una determinata perdita di pressione.

Le istruzioni per eseguire questo calcolo sono le seguenti: D =? L? P • y • v2g kgf / cm2, dove:

• ?p = P1-P2 è la perdita di pressione specificata o consentita tra il punto iniziale e il punto finale della pipeline, misurata in kgf / cm2.
• L è la lunghezza del tronco.
• ? - il coefficiente di resistenza idraulica può essere 0,02-0,04.
• g - accelerazione di gravità, che è pari a 9,81 m / s.

Naturalmente, questo calcolo ci consente di determinare la perdita di pressione in un tubo rettilineo. Come per la determinazione di questo indicatore di rinforzo e raccordi, si trova per perdita di pressione in una sezione di tubo rettilineo del diametro corrispondente e con lunghezza equivalente.

La lunghezza equivalente è detta sezione di tubo rettilineo, la cui resistenza idraulica è uguale alla resistenza della parte sagomata in eguali altre condizioni.

Spessore della parete

Il parametro principale del tubo, che influenza la resistenza, è lo spessore della parete.

Questo indicatore dipende da diversi fattori:

• Pressione interna ed esterna esercitata sul tubo;
• Il diametro del gasdotto;
• Il materiale di cui è fatto il tubo e la sua resistenza alla corrosione.

La maggior parte delle condotte è interessata solo dalla pressione interna. Le condotte sottovuoto, così come i sistemi incamiciati destinati al riscaldamento a vapore di prodotti facilmente indurenti o cristallizzanti, sono soggetti a pressione esterna.

Lo spessore delle pareti dei tubi in acciaio, che sono influenzati dalla sovrapressione interna, è determinato dal calcolo della resistenza e dall'aggiunta dello spessore, che viene assegnato all'usura dalla corrosione.

Per fare ciò, utilizzare la seguente formula: S = Sp-C,

• Sp è lo spessore calcolato, misurato in mm.
• C - aumento della corrosione. Di norma, è 2-5 mm (per media aggressivi).

Lo spessore di parete calcolato può essere ottenuto con la seguente formula: Sp = pDн230? Additional? + P mm, dove:

• p - eccesso di pressione interna nel tubo, kgf / cm2.
• D - Diametro esterno della tubazione.
• ?Dop - sollecitazione ammissibile a rottura, sgc / mm2. Questo indicatore può essere determinato dai libri di riferimento, a seconda della temperatura del fluido trasportato e del grado di acciaio.
• ? - il coefficiente di forza della saldatura. Se il tubo è senza soluzione di continuità, allora il coefficiente? = 1. Per i tubi saldati, questa cifra può essere 0,6-0,8, a seconda del tipo di saldatura e del tipo di saldatura.

Fai attenzione! Durante l'installazione della pipeline, nonché in caso di riparazione, è impossibile installare parti casuali separate costituite da materiale non testato o sconosciuto, in quanto ciò potrebbe causare un incidente nel sistema.

Va detto che nel calcolo dei gasdotti, l'attenzione è rivolta non solo allo spessore dei tubi, ma anche al materiale stesso. Ad esempio, se la temperatura alla quale verrà utilizzato il sistema è inferiore a 450 gradi Celsius, utilizzare tubi in acciaio di grado 20.

Se la temperatura del prodotto trasportato nel sistema è elevata, scegliere l'acciaio 12H1MF. Ciò consente l'utilizzo di tubazioni con pareti più sottili. Di conseguenza, il costo di costruzione dipende dallo spessore delle pareti.

Stabilità della pipeline

Quando si calcolano autostrade in aggiunta alla forza della condotta, un parametro importante è la sua stabilità nella direzione longitudinale.

Questo calcolo viene eseguito dalla condizione: S? MNcr, dove

• S è la forza assiale longitudinale equivalente nella sezione trasversale del sistema.
• m è il coefficiente delle condizioni operative del sistema. Questo valore è nella letteratura di riferimento.
• Ncr: forza longitudinale critica alla quale la condotta perde stabilità longitudinale. Questo valore deve essere determinato in base alle regole esistenti della meccanica strutturale, tenendo conto della curvatura iniziale del sistema, della presenza di zavorra che fissa la condotta e delle caratteristiche del terreno. Nelle zone umide è anche necessario tener conto dell'effetto idrostatico dell'acqua.

Fai attenzione! La stabilità longitudinale dovrebbe essere controllata per le sezioni curve nel piano della curva del tronco. Sui tratti rettilinei, la stabilità longitudinale delle sezioni sotterranee deve essere verificata su un piano verticale, il raggio della curvatura iniziale è di 5000 m.

La forza assiale longitudinale equivalente deve essere determinata in base ai carichi e agli urti di progetto, tenendo conto dei movimenti trasversali e longitudinali della linea principale.

Il calcolo viene eseguito secondo la seguente formula:

S = 100 [(0,5-?)? Kc +? E? T] F

• ? - coefficiente di espansione lineare del materiale del tubo;
• E - parametro variabile di elasticità;
• ?t è la differenza di progettazione della temperatura;
• ?kc - sollecitazioni anulari dalla pressione di progetto interna;
• F è l'area della sezione trasversale della pipeline.

Fai attenzione! Quando si determina la stabilità delle autostrade fuori terra, è necessario calcolare i supporti di ancoraggio, i sistemi ad arco, i supporti di sospensione per ancoraggio e altri elementi strutturali per la possibilità di taglio e inclinazione.

Classi di resistenza di tubi in acciaio

Quindi, dopo aver eseguito tutti i calcoli necessari sulla resistenza della condotta, è stato più semplice selezionare i tubi adatti, sono state introdotte le classi di resistenza dei tubi. In questo caso, la forza dei prodotti è stimata dalla resistenza a trazione del metallo.

Il gruppo di resistenza dei tubi è indicato con la lettera "K" e il valore standard in kgf / mm2 da 34 a 65. Ad esempio, i gasdotti nelle aree di fascia media, tenendo conto della temperatura ambiente media di circa 0 gradi Celsius e una pressione operativa del sistema di 5,4 MPa , sono realizzati con tubi di classe di resistenza K52.

Nelle condizioni del Far North, dove la temperatura media è di -20 gradi Celsius e la pressione operativa nel sistema è prevista essere di 7,4 MPa, i gasdotti sono realizzati da tubi di classe di resistenza K55-K60.

Calcolo della massa del tubo

Nella maggior parte dei casi, quando si calcola il sistema, potrebbe essere necessario valutare la massa dei tubi, ad esempio, correlandola con la capacità portante dei supporti o semplicemente per prevedere i costi di trasporto.

Tuttavia, per questo non è necessario calcolare con un metodo matematico quanto pesa una sezione specifica di un tubo, poiché l'informazione di riferimento contiene il peso esatto di un contatore di diversi tipi di tubi.

Basta sapere le seguenti informazioni:

• Materiale per tubi;
• Diametro esterno
• Spessore della parete, ecc.

Dopo che sarà noto il peso di un metro lineare, questo valore dovrebbe essere moltiplicato per il numero di misuratori.

Superficie

Quando si installano autostrade diverse, potrebbe essere necessario isolare, impermeabilizzare, verniciare, ecc. Per fare questo, è necessario determinare l'area della pipeline, che consentirà di calcolare la quantità di materiale. Per eseguire questo calcolo, è necessario moltiplicare la circonferenza della sezione esterna per la lunghezza del tubo.

La formula per determinare il cerchio è la seguente: L =? D. La lunghezza del segmento del tubo è indicata come H.

In questo caso, l'area della circonferenza esterna del tubo avrà il seguente aspetto: St =? DH m2, dove:

• St è la superficie del tubo, misurata in metri quadrati.
• ? - Il numero di "pi", che è sempre uguale a 3,14;
• D è il diametro esterno;
• H - come detto sopra, indica la lunghezza del tubo in metri.

Ad esempio, c'è un tubo lungo 5 metri e un diametro di 30 cm. La sua superficie è St =? DH = 3,14 * 0,3 * 5 = 4,71 metri quadrati.

Sulla base delle formule di cui sopra, è anche possibile calcolare il volume della pipeline e l'area delle sue pareti interne. Per fare ciò, è solo necessario modificare nei calcoli il valore del diametro esterno per il valore di quello interno. Tutti questi parametri potrebbero essere necessari durante l'installazione di una tubazione domestica.

conclusione

Abbiamo esaminato le basi di come vengono calcolate le pipeline per resistenza e stabilità. Naturalmente, quando si installano autostrade industriali, viene eseguito un progetto molto più complicato, che comporta una serie di altre azioni, quindi questo lavoro viene svolto esclusivamente da professionisti. Tuttavia, quando si costruisce un sistema domestico, tutti i valori necessari possono essere appresi indipendentemente.

Dal video in questo articolo, puoi ottenere maggiori informazioni su questo argomento.