Hur beräknas rörstyrka och andra viktiga parametrar?

Vid installation av hushållsrörledningar utförs beräkningen inte eftersom standardrör används för dessa ändamål, vars styrka är tillräckligt för att motstå tryck av vatten, gas etc. Men byggandet av industriella rörledningar utan en viss beräkning är i de flesta fall farlig eftersom det kan leda till snabbt misslyckande i systemet och andra obehagliga konsekvenser.

I den här artikeln kommer vi att titta på grunderna för hur man beräknar styrkan hos ett rör, liksom några andra parametrar som du behöver veta innan du bygger en struktur.

Styrkberäkning

Jag måste säga att beräkningen av rörets styrka behövs inte bara för att säkerställa att linjen är pålitlig. Detta kommer också att undvika överskott, eftersom överdriven styrka leder till högre byggkostnader. Därför är konstruktionen inte mindre viktig vid byggandet av rörledningen än dess installation.

Så innebär denna beräkning definitionen av flera grundläggande parametrar:

• Rörets innerdiameter beroende på flödeshastigheten hos den transporterade vätskan;
• Invändig diameter beroende på hydraulisk motstånd;
• Väggtjocklek.

Varje parameter bestäms av vissa formler, som vi kommer att undersöka nedan.

Beräkning av den inre diametern

Bestäm den optimala innerdiametern hos röret vid en given flödeshastighet i rörledningen och dess flöde kan utföras med händerna med formeln - D = 4Q3600v? Y m, där:

• Q-vätskeflöde, uppmätt i mg / h.
• v - flödet av fluidum i rörledningen, mätt i m / s.
• y är fluidens specifika gravitet med de angivna parametrarna, mätt i kg / m3. Detta värde tas i referensböcker.

Hastigheten för rörelse av olika vätskor och gaser bestäms genom beräkningar och bekräftas också av praktiska experiment. Därför kan du i beräkningarna använda följande data:

Från ovanstående formel följer att diametern på rörledningens tvärsnitt beror på flödeshastigheten hos vätskan. Ju högre det är, ju mindre flödesarean ska vara, kommer byggkostnaderna för konstruktionen också att vara lägre.

Hydrauliskt motstånd

När en vätska eller gas rör sig genom rörledningen uppstår motståndet nödvändigtvis som ett resultat av friktion av produkten som transporteras mot rörväggarna och olika hinder i systemet. Detta motstånd kallas hydrauliskt. Ju högre flödeshastigheten och densiteten hos vätskan desto större är det hydrauliska motståndet.

Ledningens diameter kan bestämmas med en viss tryckförlust.

Anvisningarna för att utföra denna beräkning är som följer - D =? L? P • y • v2g kgf / cm2, där:

• ?p = P1-P2 är den angivna eller tillåtna tryckförlusten mellan den ursprungliga och den sista punkten av rörledningen, mätt i kgf / cm2.
• L är längden på stammen.
• ? - Hydraulisk motstånds koefficient kan vara 0,02-0,04.
• g - Tyngdpunktens acceleration, som är lika med 9,81 m / s.

Naturligtvis tillåter denna beräkning oss att bestämma tryckförlusten i ett rakt rör. När det gäller bestämningen av denna indikator för förstärkning och beslag finns det tryckförlust i den raka rörsektionen av motsvarande diameter och med ekvivalent längd.

Ekvivalent längd kallas en rak rörsektion, vars hydrauliska motstånd är lika med motståndet hos den formade delen under lika andra förhållanden.

Väggtjocklek

Rörets huvudparameter, som påverkar styrkan, är väggtjockleken.

Denna indikator beror på flera faktorer:

• Internt och externt tryck som appliceras på röret;
• Rörledningens diameter;
• Det material från vilket röret är tillverkat och dess korrosionsbeständighet.

De flesta rörledningar påverkas endast av internt tryck. Vakuumrörledningar, såväl som mantlade system avsedda för ånguppvärmning av lätthärdande eller kristalliserande produkter, utsätts för yttre tryck.

Väggtjockleken på stålrör, som påverkas av internt övertryck, bestäms av styrkalkyl och genom tillsats av tjocklek, som tilldelas korrosionsslitage.

För att göra detta, använd följande formel - S = Sp-C,

• Sp är den beräknade tjockleken, mätt i mm.
• C - ökning av korrosion. Som regel är det 2-5 mm (för medium aggressiva medier).

Den beräknade väggtjockleken kan erhållas med följande formel - Sp = pDn230? Extra? + P mm, där:

• p - överskott av inre tryck i röret, kgf / cm2.
• Dn - ledningens yttre diameter.
• ?Extrem tillåten stress vid brott, sgc / mm2. Denna indikator kan bestämmas genom referensböcker beroende på temperaturen hos den transporterade vätskan och stålkvaliteten.
• ? - svetsfaktorns styrka. Om röret är sömlöst, då koefficienten? = 1. För svetsade rör kan denna siffra vara 0,6-0,8 beroende på typ av svetsning och typ av svetsning.

Var uppmärksam! Vid installationen av rörledningen, såväl som vid reparation, är det omöjligt att installera separata slumpmässiga delar av otestat eller okänt material, eftersom detta kan leda till en olycka i systemet.

Det måste sägas att vid beräkningen av rörledningar uppmärksammas inte bara rörets tjocklek, utan även materialet i sig. Till exempel, om temperaturen vid vilken systemet kommer att drivas är mindre än 450 grader Celsius används sedan rör av stålkvalitet 20.

Om temperaturen på den transporterade produkten i systemet är hög, välj sedan stål 12H1MF. Detta möjliggör användning av rörledningar med tunnare väggar. Följaktligen beror byggkostnaden på väggtjockleken.

Pipeline stabilitet

Vid beräkningen av motorvägar utöver styrkan i rörledningen är en viktig parameter dess stabilitet i längdriktningen.

Denna beräkning utförs från villkoret - S? MNcr, var

• S är den längsgående ekvivalenta axiella kraften i systemets tvärsnitt.
• m är koefficienten för systemets driftsförhållanden. Detta värde finns i referenslitteraturen.
• Ncr-kritisk längdkraft vid vilken rörledningen förlorar längdstabilitet. Detta värde måste bestämmas enligt gällande regler för konstruktionsmekanik, med hänsyn till systemets ursprungliga krökning, närvaron av ballast som fixerar rörledningen och markens egenskaper. I de översvämmade områdena är det också nödvändigt att ta hänsyn till vattenets hydrostatiska effekt.

Var uppmärksam! Längdstabilitet måste kontrolleras för böjda sektioner i bommens böjningsplan. På raka sektioner ska den longitudinella stabiliteten hos de underjordiska sektionerna kontrolleras i ett vertikalt plan, varvid den initiala krökningsradie antas vara 5000 m.

Den längsgående ekvivalenta axiella kraften bör bestämmas beroende på konstruktionens belastningar och slag, med hänsyn till huvudlinjens tvärgående och longitudinella rörelser.

Beräkningen utförs enligt följande formel:

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

• ? - Linjär expansionskoefficient för rörmaterialet;
• E-variabel parameter för elasticitet;
• ?t är designtemperaturskillnaden;
• ?kc - ringformiga påfrestningar från det inre designtrycket;
• F är rörledningens tvärsnittsarea.

Var uppmärksam! Vid bestämning av stabiliteten hos de överliggande motorvägarna är det nödvändigt att beräkna ankarstöden, välvda system, ankarupphängningsstöd och andra konstruktionselement för möjligheten att skjuva och luta.

Styrklasser av stålrör

Så att efter att ha utfört alla nödvändiga beräkningar av styrkan hos rörledningen var det lättare att välja lämpliga rör, styrklasserna av rör infördes. I detta fall uppskattas produktens styrka med draghållfastheten hos metallen.

Styrgruppens rörledningar betecknas med bokstaven "K" och ett standardvärde i kgf / mm2 från 34 till 65. Exempelvis gasledningar i mittenbältets områden med hänsyn till den genomsnittliga omgivande temperaturen på ca 0 grader Celsius och ett systemdriftstryck på 5,4 MPa , är gjorda av rör av styrka klass K52.

Under förhållandena i Fjärran Nord där medeltemperaturen är -20 grader Celsius och driftstrycket i systemet är planerat att vara 7,4 MPa, är gasledningar av rör av styrka klass K55-K60.

Beräkning av rörets massa

I de flesta fall kan det, vid beräkning av systemet, vara nödvändigt att värdera rörens massa, till exempel för att korrelera den med bärarnas bärkraft eller för att bara förutse transportkostnaderna.

Det är sant att det inte är nödvändigt att beräkna matematiskt hur mycket en viss del av ett rör väger, eftersom referensinformationen innehåller den exakta vikten av en löpande mätare av olika typer av rör.

Det är nog att veta följande information:

• Rörmaterial;
• Ytterdiameter;
• Väggtjocklek etc.

När vikten av en löpande mätare är känd bör detta värde multipliceras med antalet löpande mätare.

Yta

Vid installation av olika motorvägar måste de vara isolerade, vattentäta, målade etc. För att kunna göra detta måste du bestämma rörledningens område, vilket gör det möjligt att beräkna mängden material. För att utföra denna beräkning är det nödvändigt att multiplicera omkretsen av den yttre sektionen med rörets längd.

Formeln för att bestämma cirkeln är som följer - L =? D. Rörsegmentets längd betecknas som H.

I detta fall ser området av rörets yttre omkrets ut som följer - St =? DH m2, där:

• St är rörets yta, vilket mäts i kvadratmeter.
• ? - Antalet "pi", som alltid är lika med 3,14;
• D är ytterdiametern;
• H - som nämnts ovan anger längden på röret i meter.

Till exempel finns ett rör 5 meter långt och 30 cm i diameter. Dess ytarea är St = DH = 3,14 * 0,3 * 5 = 4,71 kvadratmeter.

Baserat på ovanstående formler är det också möjligt att beräkna rörledningens volym och dess inre väggar. För att göra detta behöver du bara ändra i beräkningarna värdet på den yttre diametern med värdet på den inre. Alla dessa parametrar kan krävas vid installation av en inhemsk rörledning.

slutsats

Vi tittade på grunderna för hur rörledningar beräknas för styrka och stabilitet. Under installationen av industrivägar utförs naturligtvis en mycket mer komplicerad design, vilket innebär en rad andra åtgärder, därför utförs detta arbete uteslutande av yrkesverksamma. Men när man bygger ett hushållssystem kan alla nödvändiga värden läras självständigt.

Från videon i den här artikeln kan du få mer information om detta ämne.