2.2. Выбор материала трубопровода

Все материалы по стойкости к агрессивным жидкостям подразделяются на три группы:

- стойкие материалы, обозначаемые буквой “с”, которые весьма широко используются в химической промышленности;

- условно применяемые, обозначаемые буквой “у”, которые применяются в химической промышленности частично в соответствующих условиях;

- непригодные, обозначаемые буквой “н”, неприменяемые для транспортирования данной жидкости.

Стойкость материалов в разных жидкостях оценивается по десятибалльной шкале цифрой, где каждому баллу соответствует определенная скорость коррозии с_к. Для трубопроводов, которые применяются в химической промышленности, максимально допустимая величина коррозионной проницаемости определяется величиной 0,5 мм/год, что соответствует баллу коррозионной стойкости 6.

Материал труб принимается из таблицы коррозионной стойкости материалов в разных жидкостях в зависимости от заданной жидкости, ее концентрации и температуры (Приложение 14).

Приняв соответствующий материал, по баллу коррозионной стойкости необходимо принять величину скорости коррозии с_к и определить запас в толщине стенки на коррозию

с = с_к · Т,

где Т – принятый срок эксплуатации (Т = 15–20 лет).

2.3. Определение диаметра трубопровода

При расчетах технологических трубопроводов, учитывая их небольшую протяженность, внутренний диаметр определяется по выражению

,

где Q – заданный расход жидкости, м³/c; _доп – допустимая скорость движения жидкости, м/с. Величина ее рекомендована на основе результатов многочисленных технико-экономических расчетов и для всасывающих трубопроводов составляет 0,5–1,0 м/с, а для нагнетательных – 1,0–2,0 м/с.

Так как насосная установка состоит из всасывающего и нагнетательного трубопроводов, то выше изложенные и все дальнейшие расчеты необходимо проводить для каждого из трубопроводов.

Вычисленные таким образом диаметры необходимо округлить до ближайшего большего стандартного и принять по соответствующим ГОСТам (Приложение 21). Из них также следует принять стандартную толщину стенок труб δ. Если в ГОСТах указан наружный диаметр и толщина стенок δ, то внутренний диаметр определяется по выражению d = d_н – 2 δ.

2.4. Расчет потребного напора

Расчет простых трубопроводов с насосной подачей жидкости проводится на основании того, что при установившимся движении жидкости в трубопроводе напор Н_р, который должен развивать насос, должен быть равным потребному напору Н_п, который определяется по выражению

Н_р = Н_п = Н_г + (р₂ – р₁)/ρg + ∑h = H_ст + ∑h ,

где Н_г – геометрический напор, то есть высота на которую необходимо перемещать жидкость (Н_г = z₂ – z₁, где z₂ и z₁ – соответственно геодезические отметки уровня жидкости в приемном и питающем резервуарах, м); (р₂ – р₁) – разность давлений на поверхностях жидкости в приемном и питающем резервуарах, Па; ρ – плотность заданной жидкости, кг/м³ (Приложение 16); g – ускорение силы тяжести, 9,81 м/с²; ∑h – суммарные потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м; H_ст – статический напор системы, м.

Значения z₂, z₁, р₂, р₁ принимаются из условий задания.

Потери напора для каждого трубопровода в отдельности рассчитываются в следующей последовательности:

• определяют истинную (вычисленную для стандартных диаметров) скорость движения жидкости в трубопроводах  = 4Q/(πd²);

• вычисляют число Рейнольдса и по его величине устанавливают режим движения жидкости Re = ·d·ρ/μ = ·d/ν, где ν – кинематическая вязкость заданной жидкости при соответствующей температуре, которую определяют по выражению ν = μ / ρ, где μ и ρ принимают по приложениям 15, 16. Если Re  2320 – режим ламинарный, если Re  2320 – режим турбулентный;

• при турбулентном режиме движения жидкости дополнительно устанавливают область (зону) гидравлических сопротивлений, используя следующие соотношения:

1. если 2320  Re  20d/∆_э – область гидравлически гладких труб,

2. если 20d/∆_э  Re  500d/∆_э – область смешанного сопротивления (переходная зона),

3. если Re  500d/∆_э – квадратичная зона (область шероховатых стенок).

Здесь ∆_э – эквивалентная шероховатость материала трубопровода, принимаемая по Приложению 17;

1. в зависимости от режима движения и области гидравлических сопротивлений принимают формулу для определения коэффициента потерь по длине и вычисляют его значение:

2. при ламинарном режиме –  = 64/Re;

3. в области гидравлически гладких труб –  = 0,3164/ Re^0,25;

г) в области смешанного сопротивления –

 = 0,11(∆_э/d + 68/Re)^0,25;

4. в области шероховатых труб –  = 0,11(∆_э/d)^0,25;

– принимают по справочным данным значения всех коэффициентов местных сопротивлений , которые имеют место в заданной схеме трубопровода (Приложение 18);

– определяют суммарные потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений в каждом трубопроводе

∑h = (·l/d + ∑)²/2g;

Когда такие расчеты проведены для всасывающего и нагнетательного трубопроводов, по ранее приведенной формуле определяют потребный напор насосной установки Н_п.