محاسبه هیدرولیک خطوط لوله بخار. تعیین قطر خط لوله

خطوط لوله برای حمل و نقل مایعات مختلف بخشی جدایی ناپذیر از واحدها و تاسیساتی هستند که در آنها فرآیندهای کاری مرتبط با زمینه های مختلف کاربرد انجام می شود. هنگام انتخاب لوله ها و پیکربندی لوله کشی پراهمیتهم هزینه خود لوله ها را دارد و هم اتصالات خط لوله. هزینه نهایی پمپاژ یک محیط از طریق خط لوله تا حد زیادی با ابعاد لوله ها (قطر و طول) تعیین می شود. محاسبه این مقادیر با استفاده از فرمول های ویژه توسعه یافته مخصوص انواع خاصی از عملیات انجام می شود.

لوله یک استوانه توخالی ساخته شده از فلز، چوب یا مواد دیگر است که برای انتقال مایع، گاز و مواد دانه ای استفاده می شود. محیط انتقال می تواند آب باشد، گاز طبیعیبخار، فرآورده های نفتی و غیره لوله ها در همه جا از صنایع مختلف گرفته تا مصارف خانگی استفاده می شود.

برای ساخت لوله بیشتر مواد مختلفمانند فولاد، چدن، مس، سیمان، پلاستیک مانند پلاستیک ABS، پلی وینیل کلراید، پلی وینیل کلرید کلردار، پلی بوتن، پلی اتیلن و غیره.

شاخص های اصلی ابعاد یک لوله، قطر آن (خارجی، داخلی و ...) و ضخامت دیواره آن است که بر حسب میلی متر یا اینچ اندازه گیری می شود. مقداری مانند قطر اسمی یا سوراخ اسمی نیز استفاده می شود - مقدار اسمی قطر داخلی لوله، همچنین بر حسب میلی متر (که با DN مشخص می شود) یا اینچ (با DN مشخص می شود) اندازه گیری می شود. مقادیر قطرهای اسمی استاندارد شده و معیار اصلی انتخاب لوله ها و اتصالات اتصال است.

مطابقت مقادیر اسمی قطر بر حسب میلی متر و اینچ:

لوله ای با سطح مقطع گرد نسبت به سایرین ترجیح داده می شود مقاطع هندسیبه چندین دلیل:

• یک دایره دارای حداقل نسبت محیط به مساحت است و وقتی روی لوله اعمال می شود این بدان معنی است که با مساوی است پهنای باندمصرف مواد برای لوله های گرد در مقایسه با لوله های شکل های دیگر حداقل خواهد بود. این نیز به معنای حداقل هزینه های ممکن برای عایق کاری و پوشش محافظ;
• سطح مقطع دایره ای برای جابجایی یک محیط مایع یا گاز از نقطه نظر هیدرودینامیکی بسیار سودمند است. همچنین به دلیل حداقل مساحت ممکن داخلی لوله در واحد طول آن، اصطکاک بین محیط متحرک و لوله به حداقل می رسد.
• شکل گرد در برابر فشارهای داخلی و خارجی بسیار مقاوم است.
• فرآیند ساخت لوله های گرد بسیار ساده و قابل اجرا است.

لوله ها بسته به هدف و کاربردشان می توانند از نظر قطر و پیکربندی بسیار متفاوت باشند. بنابراین، خطوط لوله اصلی برای جابجایی آب یا فرآورده‌های نفتی می‌توانند با پیکربندی نسبتاً ساده به قطر تقریباً نیم متر برسند و کویل‌های گرمایش، همچنین یک لوله، با قطر کم، شکل پیچیده‌ای با چرخش‌های فراوان دارند.

تصور هیچ صنعتی بدون شبکه خط لوله غیرممکن است. محاسبه چنین شبکه‌ای شامل انتخاب مواد لوله، تهیه مشخصاتی است که داده‌های مربوط به ضخامت، اندازه لوله‌ها، مسیر و غیره را فهرست می‌کند. مواد خام، محصول میانیو/یا محصول نهایی مراحل تولید را طی می کند و بین دستگاه ها و تاسیسات مختلفی که با استفاده از خطوط لوله و اتصالات به هم متصل می شوند حرکت می کند. محاسبه، انتخاب و نصب صحیح سیستم خط لوله برای اجرای قابل اعتماد کل فرآیند، اطمینان از پمپاژ ایمن رسانه ها، و همچنین برای آب بندی سیستم و جلوگیری از نشت ماده پمپ شده به جو ضروری است.

هیچ فرمول یا قوانین واحدی وجود ندارد که بتوان از آن برای انتخاب خط لوله برای هر کدام استفاده کرد کاربرد ممکنو محیط کار در هر کاربرد منفرد خطوط لوله تعدادی فاکتور وجود دارد که نیاز به بررسی دارد و می تواند تأثیر قابل توجهی بر الزامات خط لوله داشته باشد. بنابراین، برای مثال، هنگام کار با لجن، خط لوله سایز بزرگنه تنها هزینه نصب را افزایش می دهد، بلکه مشکلات عملیاتی ایجاد می کند.

به طور معمول، لوله ها پس از بهینه سازی مواد و هزینه های عملیاتی انتخاب می شوند. هرچه قطر خط لوله بزرگتر باشد، یعنی سرمایه گذاری اولیه بیشتر باشد، افت فشار کمتر و بر این اساس، هزینه های عملیاتی کمتر می شود. برعکس، اندازه کوچک خط لوله باعث کاهش هزینه های اولیه خود لوله ها می شود لوله و اتصالات، اما افزایش سرعت مستلزم افزایش تلفات است که منجر به نیاز به صرف انرژی اضافی برای پمپاژ محیط می شود. محدودیت سرعت برای مناطق مختلفبرنامه های کاربردی بر اساس شرایط طراحی بهینه است. اندازه خطوط لوله با استفاده از این استانداردها با در نظر گرفتن مناطق کاربرد محاسبه می شود.

طراحی خط لوله

هنگام طراحی خطوط لوله، پارامترهای طراحی اساسی زیر به عنوان پایه در نظر گرفته می شود:

• عملکرد مورد نیاز؛
• نقاط ورود و خروج خط لوله؛
• ترکیب محیط، از جمله ویسکوزیته و وزن مخصوص;
• شرایط توپوگرافی مسیر خط لوله؛
• حداکثر فشار کاری مجاز؛
• محاسبه هیدرولیک؛
• قطر خط لوله، ضخامت دیوار، مقاومت کششی مواد دیوار.
• تعداد ایستگاه های پمپاژ، فاصله بین آنها و مصرف برق.

قابلیت اطمینان خط لوله

قابلیت اطمینان در طراحی خط لوله با رعایت استانداردهای طراحی مناسب تضمین می شود. همچنین آموزش کارکنان یک عامل کلیدی در تضمین است بلند مدتخدمات خط لوله و تنگی و قابلیت اطمینان آن. نظارت مستمر یا دوره ای عملیات خط لوله را می توان با نظارت، حسابداری، کنترل، تنظیم و سیستم های اتوماسیون، دستگاه های نظارت بر تولید شخصی و دستگاه های ایمنی انجام داد.

پوشش اضافی خط لوله

یک پوشش مقاوم در برابر خوردگی در قسمت بیرونی اکثر لوله ها اعمال می شود تا از اثرات مخرب خوردگی جلوگیری شود. محیط خارجی. در مورد پمپاژ رسانه های خورنده، می توان یک پوشش محافظ نیز اعمال کرد سطح داخلیلوله های قبل از راه اندازی، تمام لوله های جدید که برای انتقال مایعات خطرناک در نظر گرفته شده اند از نظر نقص و نشتی بررسی می شوند.

اصول اساسی برای محاسبه جریان در یک خط لوله

ماهیت جریان محیط در خط لوله و هنگام جریان در اطراف موانع می تواند از مایعی به مایع دیگر بسیار متفاوت باشد. یکی از شاخص های مهم ویسکوزیته محیط است که با پارامتری مانند ضریب ویسکوزیته مشخص می شود. آزبورن رینولدز، مهندس فیزیکدان ایرلندی، در سال 1880 مجموعه ای از آزمایش ها را انجام داد که بر اساس نتایج آنها توانست یک کمیت بی بعد که ماهیت جریان یک سیال چسبناک را مشخص می کند، به دست آورد که معیار رینولدز نامیده می شود و Re را نشان می دهد.

Re = (v·L·ρ)/μ

جایی که:
ρ - چگالی مایع؛
v-سرعت جریان.
L طول مشخصه عنصر جریان است.
μ - ضریب ویسکوزیته دینامیکی.

یعنی معیار رینولدز نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای اصطکاک ویسکوز را در یک جریان سیال مشخص می کند. تغییر در مقدار این معیار منعکس کننده تغییر در نسبت این نوع نیروها است که به نوبه خود بر ماهیت جریان سیال تأثیر می گذارد. در این راستا، مرسوم است که سه رژیم جریان را بسته به مقدار معیار رینولدز تشخیص دهیم. در Re<2300 наблюдается так называемый ламинарный поток, при котором жидкость движется тонкими слоями, почти не смешивающимися друг с другом, при этом наблюдается постепенное увеличение скорости потока по направлению от стенок трубы к ее центру. Дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к дестабилизации такой структуры потока, и значениям 23004000، یک رژیم پایدار در حال حاضر مشاهده شده است که با تغییر تصادفی در سرعت و جهت جریان در هر نقطه مشخص می شود، که در کل نرخ جریان را در کل حجم یکسان می کند. این رژیم آشفته نامیده می شود. عدد رینولدز به فشار تعیین شده توسط پمپ، ویسکوزیته محیط در دمای کار و همچنین اندازه و شکل مقطع لوله ای که جریان از آن عبور می کند بستگی دارد.

مشخصات سرعت جریان
حالت آرام	رژیم انتقالی	رژیم آشفته
شخصیت جریان
حالت آرام	رژیم انتقالی	رژیم آشفته

معیار رینولدز یک معیار تشابه برای جریان سیال چسبناک است. یعنی با کمک آن می توان یک فرآیند واقعی را در اندازه کاهش یافته و برای مطالعه راحت شبیه سازی کرد. این بسیار مهم است، زیرا مطالعه ماهیت جریان سیال در دستگاه های واقعی به دلیل اندازه بزرگ آنها اغلب بسیار دشوار و حتی گاهی غیرممکن است.

محاسبه خط لوله محاسبه قطر خط لوله

اگر خط لوله از نظر حرارتی عایق نباشد، یعنی تبادل حرارت بین سیال در حال حرکت و محیط امکان پذیر باشد، ماهیت جریان در آن می تواند حتی با سرعت ثابت (جریان) تغییر کند. این در صورتی امکان پذیر است که محیط پمپ شده در ورودی دارای دمای کافی بالا باشد و در حالت آشفته جریان داشته باشد. در طول لوله، دمای محیط انتقال یافته به دلیل تلفات حرارتی به محیط کاهش می یابد، که ممکن است منجر به تغییر رژیم جریان به آرام یا انتقالی شود. دمایی که در آن تغییر رژیم رخ می دهد، دمای بحرانی نامیده می شود. مقدار ویسکوزیته مایع به طور مستقیم به دما بستگی دارد، بنابراین، برای چنین مواردی، از پارامتری مانند ویسکوزیته بحرانی استفاده می شود که مربوط به نقطه تغییر رژیم جریان در مقدار بحرانی معیار رینولدز است:

v cr = (v D)/Re cr = (4 Q)/(π D Re cr)

جایی که:
ν cr - ویسکوزیته سینماتیک بحرانی.
Re cr - ارزش بحرانی معیار رینولدز.
D - قطر لوله؛
v - سرعت جریان.
س - مصرف.

عامل مهم دیگر اصطکاک است که بین دیواره های لوله و جریان متحرک ایجاد می شود. در این حالت ضریب اصطکاک تا حد زیادی به زبری دیواره لوله بستگی دارد. رابطه بین ضریب اصطکاک، معیار رینولدز و زبری توسط نمودار مودی ایجاد می شود که به فرد اجازه می دهد با دانستن دو پارامتر دیگر، یکی از پارامترها را تعیین کند.

برای محاسبه ضریب اصطکاک جریان آشفته نیز از فرمول کولبروک وایت استفاده می شود. بر اساس این فرمول می توان نمودارهایی ساخت که ضریب اصطکاک از آنها تعیین می شود.

(√λ ) -1 = -2 log(2.51/(Re √λ ) + k/(3.71 d))

جایی که:
k - ضریب زبری لوله؛
λ - ضریب اصطکاک.

همچنین فرمول های دیگری برای محاسبه تقریبی تلفات اصطکاک در جریان فشار مایع در لوله ها وجود دارد. یکی از رایج ترین معادلات مورد استفاده در این مورد، معادله دارسی-وایزباخ است. این بر اساس داده های تجربی است و عمدتا در مدل سازی سیستم استفاده می شود. تلفات اصطکاک تابعی از سرعت سیال و مقاومت لوله در برابر حرکت سیال است که از طریق مقدار زبری دیواره خط لوله بیان می شود.

∆H = λ L/d v²/(2 گرم)

جایی که:
ΔH - کاهش فشار؛
λ - ضریب اصطکاک؛
L طول بخش لوله است.
د - قطر لوله؛
v - سرعت جریان.
g شتاب سقوط آزاد است.

افت فشار ناشی از اصطکاک برای آب با استفاده از فرمول Hazen-Williams محاسبه می شود.

∆H = 11.23 L 1/C 1.85 Q 1.85 /D 4.87

جایی که:
ΔH - کاهش فشار؛
L طول بخش لوله است.
C ضریب زبری هایزن-ویلیامز است.
Q - نرخ جریان؛
د - قطر لوله.

فشار

فشار عملیاتی یک خط لوله بالاترین فشار اضافی است که حالت عملکرد مشخص شده خط لوله را تضمین می کند. تصمیم گیری در مورد اندازه خط لوله و تعداد ایستگاه های پمپاژ معمولاً بر اساس فشار عملکرد لوله، ظرفیت پمپ و هزینه ها گرفته می شود. حداکثر و حداقل فشار خط لوله و همچنین ویژگی های محیط کار، فاصله بین ایستگاه های پمپاژ و توان مورد نیاز را تعیین می کند.

فشار اسمی PN یک مقدار اسمی مربوط به حداکثر فشار محیط کار در 20 درجه سانتیگراد است که در آن عملیات طولانی مدت یک خط لوله با ابعاد داده شده امکان پذیر است.

با افزایش دما، ظرفیت بار لوله کاهش می یابد و در نتیجه فشار اضافی مجاز نیز کاهش می یابد. مقدار pe,zul حداکثر فشار (gp) را در سیستم لوله کشی با افزایش دمای عملیاتی نشان می دهد.

نمودار فشار اضافی مجاز:

محاسبه افت فشار در یک خط لوله

افت فشار در خط لوله با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

∆p = λ L/d ρ/2 v²

جایی که:
Δp - افت فشار در بخش لوله؛
L طول بخش لوله است.
λ - ضریب اصطکاک؛
د - قطر لوله؛
ρ - چگالی محیط پمپ شده؛
v - سرعت جریان.

رسانه های کاری حمل شده

اغلب از لوله ها برای انتقال آب استفاده می شود، اما می توان از آنها برای جابجایی لجن، تعلیق، بخار و غیره نیز استفاده کرد. در صنعت نفت، از خطوط لوله برای انتقال طیف وسیعی از هیدروکربن ها و مخلوط های آنها استفاده می شود که از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی بسیار متفاوت است. نفت خام را می توان در فواصل بیشتر از میادین خشکی یا سکوهای نفتی فراساحلی به پایانه ها، نقاط میانی و پالایشگاه ها حمل کرد.

خطوط لوله همچنین انتقال می دهند:

• فرآورده های نفتی مانند بنزین، سوخت حمل و نقل هوایی، نفت سفید، سوخت دیزل، نفت کوره و غیره؛
• مواد خام پتروشیمی: بنزن، استایرن، پروپیلن و غیره؛
• هیدروکربن های معطر: زایلن، تولوئن، کومن و غیره؛
• سوخت های نفت مایع مانند گاز طبیعی مایع، گاز نفت مایع، پروپان (گازهایی در دما و فشار استاندارد اما با استفاده از فشار مایع می شوند).
• دی اکسید کربن، آمونیاک مایع (به صورت مایعات تحت فشار منتقل می شود).
• قیر و سوخت های چسبناک برای حمل و نقل با خط لوله بسیار چسبناک هستند، بنابراین بخش های تقطیر شده نفت برای رقیق کردن این مواد خام و به دست آوردن مخلوطی که می تواند توسط خط لوله حمل شود استفاده می شود.
• هیدروژن (فاصله های کوتاه).

کیفیت رسانه حمل شده

خصوصیات فیزیکی و پارامترهای رسانه حمل شده تا حد زیادی پارامترهای طراحی و عملیاتی خط لوله را تعیین می کند. وزن مخصوص، تراکم پذیری، دما، ویسکوزیته، نقطه ریزش و فشار بخار پارامترهای اصلی محیط کار هستند که باید در نظر گرفته شوند.

وزن مخصوص یک مایع، وزن آن در واحد حجم است. بسیاری از گازها از طریق خطوط لوله تحت فشار افزایش یافته منتقل می شوند و هنگامی که به فشار معینی رسید، برخی از گازها حتی می توانند به مایع تبدیل شوند. بنابراین، درجه فشرده سازی محیط یک پارامتر حیاتی برای طراحی خطوط لوله و تعیین توان عملیاتی است.

دما بر عملکرد خط لوله تأثیر غیر مستقیم و مستقیم دارد. این در این واقعیت بیان می شود که حجم مایع پس از افزایش دما افزایش می یابد، مشروط بر اینکه فشار ثابت بماند. دماهای پایین تر نیز می تواند بر عملکرد و بازده کلی سیستم تأثیر بگذارد. به طور معمول، هنگامی که دمای یک سیال کاهش می یابد، این امر با افزایش ویسکوزیته آن همراه است، که مقاومت اصطکاک بیشتری را در دیواره داخلی لوله ایجاد می کند و برای پمپ کردن همان مقدار سیال به انرژی بیشتری نیاز دارد. محیط های بسیار چسبناک به تغییرات دمای عملیاتی حساس هستند. ویسکوزیته مقاومت یک محیط در برابر جریان است و با واحد سنتستوک cSt اندازه گیری می شود. ویسکوزیته نه تنها انتخاب پمپ، بلکه فاصله بین ایستگاه های پمپاژ را نیز تعیین می کند.

به محض اینکه دمای سیال به زیر نقطه ریزش کاهش یابد، عملیات خط لوله غیرممکن می شود و چندین گزینه برای بازیابی عملکرد آن اتخاذ می شود:

• گرم کردن محیط یا لوله های عایق برای حفظ دمای کاری محیط بالاتر از نقطه سیال آن؛
• تغییر در ترکیب شیمیایی محیط قبل از ورود به خط لوله؛
• رقیق شدن محیط حمل شده با آب.

انواع لوله های اصلی

لوله های اصلی به صورت جوشی یا بدون درز ساخته می شوند. لوله های فولادی بدون درز بدون جوش طولی در مقاطع فولادی تولید می شوند که برای رسیدن به اندازه و خواص مورد نظر عملیات حرارتی می شوند. لوله جوشی با استفاده از چندین فرآیند تولید تولید می شود. این دو نوع از نظر تعداد درزهای طولی در لوله و نوع تجهیزات جوش مورد استفاده با یکدیگر تفاوت دارند. لوله فولادی جوشی رایج ترین نوع مورد استفاده در کاربردهای پتروشیمی است.

هر طول لوله برای تشکیل یک خط لوله به یکدیگر جوش داده می شود. همچنین در خطوط لوله اصلی بسته به کاربرد از لوله های فایبرگلاس، انواع پلاستیک، آزبست سیمان و ... استفاده می شود.

برای اتصال بخش های مستقیم لوله، و همچنین برای انتقال بین بخش های خط لوله با قطرهای مختلف، از عناصر اتصال مخصوص ساخته شده (زانو، خم، دریچه ها) استفاده می شود.

آرنج 90 درجه	خمیدگی 90 درجه	شاخه انتقال	شاخه
آرنج 180 درجه	خم شدن 30 درجه	اتصالات آداپتور	نکته

اتصالات ویژه برای نصب قطعات جداگانه خطوط لوله و اتصالات استفاده می شود.

جوش داده شده	فلنج دار	نخ دار	جفت

انبساط دمایی خط لوله

هنگامی که یک خط لوله تحت فشار است، کل سطح داخلی آن در معرض یک بار توزیع یکنواخت قرار می گیرد که باعث ایجاد نیروهای داخلی طولی در لوله و بارهای اضافی بر روی تکیه گاه های انتهایی می شود. نوسانات دما نیز روی خط لوله تاثیر می گذارد و باعث تغییر در ابعاد لوله می شود. نیروها در یک خط لوله ثابت در طول نوسانات دما می توانند از مقدار مجاز فراتر رفته و منجر به تنش اضافی شوند که برای استحکام خط لوله هم در مواد لوله و هم در اتصالات فلنج خطرناک است. نوسانات دمای محیط پمپ شده نیز باعث ایجاد تنش دما در خط لوله می شود که می تواند به اتصالات، ایستگاه پمپاژ و غیره منتقل شود. این امر می تواند منجر به کاهش فشار در اتصالات خط لوله، خرابی اتصالات یا سایر عناصر شود.

محاسبه ابعاد خط لوله با تغییرات دما

محاسبه تغییرات در ابعاد خطی خط لوله با تغییرات دما با استفاده از فرمول انجام می شود:

∆L = a·L·∆t

الف - ضریب انبساط حرارتی، mm/(m°C) (جدول زیر را ببینید).
L - طول خط لوله (فاصله بین تکیه گاه های ثابت)، متر؛
Δt - تفاوت بین حداکثر. و دقیقه دمای محیط پمپاژ شده، درجه سانتیگراد.

جدول انبساط خطی لوله های ساخته شده از مواد مختلف

اعداد داده شده نشان دهنده مقادیر متوسط ​​برای مواد ذکر شده است و برای محاسبه خط لوله ساخته شده از مواد دیگر، داده های این جدول نباید به عنوان پایه در نظر گرفته شود. هنگام محاسبه خط لوله، توصیه می شود از ضریب کشیدگی خطی که توسط سازنده لوله در مشخصات فنی یا برگه داده همراه ذکر شده است استفاده کنید.

کشیدگی حرارتی خطوط لوله هم با استفاده از بخش های جبرانی خاص خط لوله و هم با کمک جبران کننده هایی که می توانند از قطعات الاستیک یا متحرک تشکیل شوند، حذف می شود.

بخش های جبرانی شامل بخش های مستقیم الاستیک خط لوله است که عمود بر یکدیگر قرار دارند و با خم ها محکم می شوند. در طول ازدیاد طول حرارتی، افزایش در یک قسمت با تغییر شکل خمشی قسمت دیگر در صفحه یا با تغییر شکل خمشی و پیچشی در فضا جبران می‌شود. اگر خط لوله به خودی خود انبساط حرارتی را جبران کند، به آن خود جبرانی می گویند.

جبران نیز به لطف خمیدگی های الاستیک رخ می دهد. بخشی از کشیدگی با خاصیت ارتجاعی خم ها جبران می شود، بخشی دیگر به دلیل خاصیت کشسانی مواد ناحیه واقع در پشت خم حذف می شود. جبران‌کننده‌ها در جایی نصب می‌شوند که امکان استفاده از بخش‌های جبران‌کننده وجود نداشته باشد یا زمانی که خود جبران‌سازی خط لوله کافی نیست.

با توجه به طراحی و اصل عملکرد، جبران کننده ها چهار نوع هستند: U شکل، لنز، موج دار، جعبه پرکننده. در عمل اغلب از اتصالات انبساط مسطح با شکل L، Z یا U استفاده می شود. در مورد جبران‌کننده‌های فضایی، معمولاً 2 بخش مسطح عمود بر یکدیگر را نشان می‌دهند و یک شانه مشترک دارند. اتصالات انبساط الاستیک از لوله ها یا دیسک های الاستیک یا دم ساخته می شوند.

تعیین اندازه بهینه قطر خط لوله

قطر بهینه خط لوله را می توان بر اساس محاسبات فنی و اقتصادی یافت. ابعاد خط لوله، از جمله اندازه و عملکرد اجزای مختلف، و همچنین شرایطی که خط لوله باید تحت آن کار کند، ظرفیت حمل و نقل سیستم را تعیین می کند. اندازه لوله های بزرگتر برای جریان های جرمی بالاتر مناسب است، مشروط بر اینکه سایر اجزای سیستم به درستی انتخاب شده و برای این شرایط اندازه گیری شوند. به طور معمول، هر چه بخش لوله اصلی بین ایستگاه های پمپاژ طولانی تر باشد، افت فشار در خط لوله بیشتر مورد نیاز است. علاوه بر این، تغییرات در مشخصات فیزیکی محیط پمپاژ شده (ویسکوزیته و غیره) نیز می تواند تأثیر زیادی بر فشار در خط داشته باشد.

اندازه بهینه کوچکترین اندازه لوله مناسب برای یک کاربرد خاص است که در طول عمر سیستم مقرون به صرفه باشد.

فرمول محاسبه عملکرد لوله:

Q = (π d²)/4 v

Q نرخ جریان مایع پمپ شده است.
د - قطر خط لوله؛
v - سرعت جریان.

در عمل، برای محاسبه قطر بهینه خط لوله، از مقادیر سرعت بهینه محیط پمپاژ شده استفاده می شود که از مواد مرجع تهیه شده بر اساس داده های تجربی گرفته شده است:

متوسط ​​پمپ شده		محدوده سرعت بهینه در خط لوله، m/s
مایعات	حرکت جاذبه:
	مایعات چسبناک	0,1 - 0,5
	مایعات با ویسکوزیته پایین	0,5 - 1
	پمپاژ:
	سمت مکش	0,8 - 2
	سمت تخلیه	1,5 - 3
گازها	ولع طبیعی	2 - 4
	فشار کم	4 - 15
	فشار عالی	15 - 25
زوج ها	بخار فوق گرم	30 - 50
	بخار اشباع تحت فشار:
	بیش از 105 Pa	15 - 25
	(1 - 0.5) 105 Pa	20 - 40
	(0.5 - 0.2) 105 Pa	40 - 60
	(0.2 - 0.05) 105 Pa	60 - 75

از اینجا فرمول محاسبه قطر بهینه لوله را دریافت می کنیم:

d o = √((4 Q) / (π v o ))

Q نرخ جریان مشخص شده مایع پمپ شده است.
د - قطر بهینه خط لوله؛
v نرخ جریان بهینه است.

در نرخ های جریان بالا، معمولا از لوله هایی با قطر کمتر استفاده می شود، که به معنای کاهش هزینه برای خرید خط لوله، تعمیر و نگهداری و کار نصب آن است (که با K 1 مشخص می شود). با افزایش سرعت، افت فشار ناشی از اصطکاک و مقاومت موضعی افزایش می‌یابد که منجر به افزایش هزینه پمپاژ مایع می‌شود (که با K2 مشخص می‌شود).

برای خطوط لوله با قطر بزرگ، هزینه های K 1 بیشتر و هزینه های عملیاتی K 2 کمتر خواهد بود. اگر مقادیر K 1 و K 2 را اضافه کنیم، حداقل هزینه کل K و قطر بهینه خط لوله را بدست می آوریم. هزینه های K 1 و K 2 در این مورد در یک دوره زمانی داده شده است.

محاسبه (فرمول) هزینه های سرمایه برای یک خط لوله

K 1 = (m·C M ·K M)/n

m - جرم خط لوله، t.
C M - هزینه 1 تن، مالش / تن.
K M - ضریب افزایش هزینه کار نصب، به عنوان مثال 1.8؛
n - عمر سرویس، سال.

هزینه های عملیاتی مشخص شده مرتبط با مصرف انرژی عبارتند از:

K 2 = 24 N n روز C E مالش / سال

N - قدرت، کیلو وات؛
n DN - تعداد روزهای کاری در سال؛
S E - هزینه هر کیلووات ساعت انرژی، rub/kW *h.

فرمول های تعیین ابعاد خط لوله

نمونه ای از فرمول های کلی برای تعیین اندازه لوله ها بدون در نظر گرفتن عوامل تأثیر اضافی احتمالی مانند فرسایش، مواد جامد معلق و غیره:

نام	معادله	محدودیت های احتمالی
جریان مایع و گاز تحت فشار
از دست دادن سر در اثر اصطکاک دارسی ویزباخ	d = 12 [(0.0311 f L Q 2)/(h f)] 0.2	Q - جریان حجمی، gal/min. د - قطر داخلی لوله؛ hf - از دست دادن فشار به دلیل اصطکاک؛ L - طول خط لوله، پا؛ f - ضریب اصطکاک. V - سرعت جریان.
معادله کل جریان سیال	d = 0.64 √ (Q/V)	Q - جریان حجمی، gal/min
اندازه خط مکش پمپ برای محدود کردن افت سر اصطکاکی	d = √(0.0744·Q)	Q - جریان حجمی، gal/min
معادله کل جریان گاز	d = 0.29 √((Q T)/(P V))	Q - جریان حجمی، ft³/min T - دما، K P - فشار lb/in² (abs)؛ V - سرعت
جریان گرانشی
معادله منینگ برای محاسبه قطر لوله برای حداکثر جریان	d = 0.375	Q - جریان حجمی؛ n - ضریب زبری؛ S - شیب.
عدد فرود رابطه بین نیروی اینرسی و نیروی گرانش است	Fr = V / √[(d/12) g]	g - شتاب سقوط آزاد؛ v - سرعت جریان. L - طول یا قطر لوله.
بخار و تبخیر
معادله تعیین قطر لوله برای بخار	d = 1.75 √[(W v_g x) / V]	W - جریان جرمی؛ Vg - حجم خاص بخار اشباع شده؛ x - کیفیت بخار؛ V - سرعت.

نرخ جریان بهینه برای سیستم های لوله کشی مختلف

اندازه لوله بهینه بر اساس حداقل هزینه پمپاژ محیط از طریق خط لوله و هزینه لوله ها انتخاب می شود. با این حال، محدودیت سرعت نیز باید در نظر گرفته شود. گاهی اوقات، اندازه خط لوله باید با الزامات فرآیند مطابقت داشته باشد. همچنین اغلب اندازه خط لوله با افت فشار مرتبط است. در محاسبات طراحی اولیه، جایی که تلفات فشار در نظر گرفته نمی شود، اندازه خط لوله فرآیند با سرعت مجاز تعیین می شود.

اگر تغییراتی در جهت جریان در خط لوله ایجاد شود، این امر منجر به افزایش قابل توجه فشارهای موضعی در سطح عمود بر جهت جریان می شود. این نوع افزایش تابعی از سرعت، چگالی و فشار اولیه سیال است. از آنجایی که سرعت با قطر نسبت معکوس دارد، سیالات با سرعت بالا در انتخاب اندازه و پیکربندی لوله‌کشی نیاز به توجه ویژه دارند. اندازه مطلوب لوله، به عنوان مثال برای اسید سولفوریک، سرعت محیط را به مقداری محدود می کند که در آن فرسایش دیواره های زانویی لوله مجاز نباشد، در نتیجه از آسیب به ساختار لوله جلوگیری می کند.

جریان سیال گرانشی

محاسبه اندازه یک خط لوله در مورد جریان گرانشی بسیار پیچیده است. ماهیت حرکت با این شکل جریان در لوله می تواند تک فاز (لوله کامل) و دو فاز (پر کردن جزئی) باشد. جریان دو فاز زمانی ایجاد می شود که مایع و گاز به طور همزمان در لوله وجود داشته باشند.

بسته به نسبت مایع و گاز و همچنین سرعت آنها، رژیم جریان دو فازی می تواند از حبابی به پراکنده متفاوت باشد.

جریان حباب (افقی)	جریان پرتابه (افقی)	جریان موج	جریان پراکنده

نیروی محرکه یک مایع در هنگام حرکت توسط گرانش از اختلاف ارتفاعات نقطه شروع و پایان تأمین می شود و لازمه آن این است که نقطه شروع بالاتر از نقطه پایان قرار گیرد. به عبارت دیگر، اختلاف ارتفاع، تفاوت انرژی پتانسیل مایع را در این موقعیت ها تعیین می کند. این پارامتر هنگام انتخاب خط لوله نیز در نظر گرفته می شود. علاوه بر این، مقدار نیروی محرکه تحت تأثیر مقادیر فشار در نقاط شروع و پایان است. افزایش افت فشار مستلزم افزایش نرخ جریان سیال است که به نوبه خود امکان انتخاب خط لوله با قطر کمتر و بالعکس را فراهم می کند.

اگر نقطه پایانی به یک سیستم تحت فشار مانند ستون تقطیر متصل باشد، لازم است فشار معادل را از اختلاف ارتفاع موجود کم کرد تا فشار دیفرانسیل واقعی واقعی تولید شده تخمین زده شود. همچنین، اگر نقطه شروع خط لوله تحت خلاء باشد، هنگام انتخاب خط لوله باید تأثیر آن بر فشار دیفرانسیل کلی نیز در نظر گرفته شود. انتخاب نهایی لوله ها با استفاده از فشار دیفرانسیل با در نظر گرفتن همه عوامل فوق انجام می شود و صرفاً بر اساس اختلاف ارتفاع بین نقطه شروع و پایان نیست.

جریان مایع داغ

کارخانه های فرآیندی معمولاً هنگام کار با محیط های داغ یا در حال جوش با چالش های مختلفی روبرو هستند. دلیل اصلی تبخیر بخشی از جریان مایع داغ است، یعنی تبدیل فاز مایع به بخار در داخل خط لوله یا تجهیزات. یک مثال معمولی پدیده کاویتاسیون یک پمپ گریز از مرکز است که با جوش نقطه ای مایع همراه با تشکیل حباب های بخار (کاویتاسیون بخار) یا انتشار گازهای محلول در حباب ها (کاویتاسیون گاز) همراه است.

لوله کشی بزرگتر به دلیل کاهش نرخ جریان در مقایسه با لوله های کوچکتر در جریان ثابت ترجیح داده می شود و در نتیجه NPSH بالاتری در خط مکش پمپ ایجاد می شود. همچنین علت کاویتاسیون در اثر کاهش فشار می تواند نقاط تغییر ناگهانی جهت جریان یا کاهش اندازه خط لوله باشد. مخلوط بخار و گاز حاصل مانعی برای جریان ایجاد می کند و می تواند باعث آسیب به خط لوله شود که باعث می شود پدیده کاویتاسیون در طول عملیات خط لوله بسیار نامطلوب باشد.

خط لوله بای پس برای تجهیزات/ابزارها

تجهیزات و دستگاه‌هایی، به‌ویژه آن‌هایی که می‌توانند افت فشار قابل توجهی ایجاد کنند، یعنی مبدل‌های حرارتی، شیرهای کنترل و غیره، مجهز به خطوط لوله بای‌پس هستند (برای اینکه فرآیند حتی در حین کار تعمیر و نگهداری فنی قطع نشود). چنین خطوط لوله معمولاً دارای 2 شیر قطع کننده نصب شده در خط نصب و یک شیر کنترل جریان به موازات این نصب هستند.

در حین کار عادی، جریان سیال با عبور از اجزای اصلی دستگاه، افت فشار اضافی را تجربه می کند. بر این اساس، فشار تخلیه برای آن ایجاد شده توسط تجهیزات متصل، مانند یک پمپ گریز از مرکز، محاسبه می شود. پمپ بر اساس افت فشار کل در نصب انتخاب می شود. در طول حرکت در امتداد خط لوله بای پس، این افت فشار اضافی وجود ندارد، در حالی که پمپ عامل جریان همان نیرو را با توجه به ویژگی های عملکرد خود ارائه می دهد. برای جلوگیری از تفاوت در ویژگی های جریان بین دستگاه و خط بای پس، توصیه می شود از یک خط بای پس کوچکتر با یک شیر کنترلی برای ایجاد فشاری معادل نصب اصلی استفاده کنید.

خط نمونه برداری

به طور معمول، مقدار کمی از مایع برای تجزیه و تحلیل برای تعیین ترکیب آن نمونه برداری می شود. نمونه برداری را می توان در هر مرحله از فرآیند برای تعیین ترکیب مواد خام، محصول میانی، محصول نهایی یا به سادگی ماده انتقال یافته مانند فاضلاب، خنک کننده و غیره انجام داد. اندازه بخش لوله‌کشی که نمونه‌برداری از آن انجام می‌شود معمولاً به نوع سیال مورد تجزیه و تحلیل و محل نقطه نمونه‌برداری بستگی دارد.

به عنوان مثال، برای گازهای تحت شرایط فشار بالا، خطوط لوله کوچک با شیر برای جمع آوری تعداد مورد نیاز نمونه کافی است. افزایش قطر خط نمونه برداری نسبت محیط های نمونه برداری شده برای تجزیه و تحلیل را کاهش می دهد، اما کنترل چنین نمونه برداری دشوارتر می شود. با این حال، یک خط نمونه برداری کوچک برای تجزیه و تحلیل تعلیق های مختلف که در آن ذرات جامد می توانند مسیر جریان را مسدود کنند، مناسب نیست. بنابراین، اندازه خط نمونه برداری برای تجزیه و تحلیل تعلیق تا حد زیادی به اندازه ذرات جامد و ویژگی های محیط بستگی دارد. نتایج مشابهی در مورد مایعات چسبناک نیز صدق می کند.

هنگام انتخاب اندازه خط لوله نمونه، معمولاً موارد زیر در نظر گرفته می شود:

• ویژگی های مایع در نظر گرفته شده برای نمونه برداری؛
• از دست دادن محیط کار در حین انتخاب؛
• الزامات ایمنی در هنگام انتخاب؛
• سهولت کار؛
• محل نقطه نمونه برداری

گردش مایع خنک کننده

سرعت های بالا برای خطوط خنک کننده در گردش ترجیح داده می شود. این عمدتا به این دلیل است که خنک کننده در برج خنک کننده در معرض نور خورشید قرار می گیرد که شرایط را برای تشکیل لایه جلبکی ایجاد می کند. بخشی از این حجم حاوی جلبک وارد مایع خنک کننده در گردش می شود. در سرعت های پایین جریان، جلبک ها در لوله کشی شروع به رشد می کنند و پس از مدتی گردش مایع خنک کننده یا عبور آن به داخل مبدل حرارتی را با مشکل مواجه می کنند. در این مورد، سرعت گردش خون بالا برای جلوگیری از ایجاد انسداد جلبک در خط لوله توصیه می شود. به طور معمول، استفاده از خنک کننده با گردش زیاد در صنایع شیمیایی یافت می شود، که به اندازه و طول لوله های بزرگ برای تامین برق مبدل های حرارتی مختلف نیاز دارد.

سرریز مخزن

مخازن به دلایل زیر مجهز به لوله های سرریز هستند:

• اجتناب از از دست دادن مایع (مایع اضافی به جای ریختن خارج از مخزن اصلی به مخزن دیگری می رود).
• جلوگیری از نشت مایعات ناخواسته در خارج از مخزن؛
• حفظ سطح مایع در مخازن

در تمام موارد فوق، لوله های سرریز به گونه ای طراحی شده اند که بدون توجه به سرعت جریان سیال در خروجی، حداکثر جریان سیال مجاز ورودی به مخزن را در خود جای دهند. سایر اصول برای انتخاب لوله ها مشابه انتخاب خطوط لوله برای مایعات گرانشی است، یعنی مطابق با در دسترس بودن ارتفاع عمودی موجود بین نقاط شروع و پایان خط لوله سرریز.

بالاترین نقطه لوله سرریز که نقطه شروع آن نیز می باشد، در نقطه اتصال به مخزن (لوله سرریز مخزن) معمولاً تقریباً در بالای آن قرار دارد و پایین ترین نقطه انتهایی می تواند در نزدیکی ناودان تخلیه باشد. زمین. با این حال، خط سرریز ممکن است به ارتفاع بالاتری ختم شود. در این حالت فشار دیفرانسیل موجود کمتر خواهد بود.

جریان لجن

در مورد معدن، سنگ معدن معمولاً از مناطق غیرقابل دسترس استخراج می شود. در چنین مکان هایی، به عنوان یک قاعده، اتصال راه آهن و جاده وجود ندارد. برای چنین شرایطی، حمل و نقل هیدرولیکی محیط با ذرات جامد مناسب ترین در نظر گرفته می شود، از جمله در مورد کارخانه های پردازش معدن واقع در فاصله کافی. خطوط لوله دوغاب در کاربردهای مختلف صنعتی برای انتقال جامدات به صورت خرد شده همراه با مایعات استفاده می شود. ثابت شده است که چنین خطوط لوله ای مقرون به صرفه ترین در مقایسه با سایر روش های انتقال مواد جامد در حجم زیاد هستند. علاوه بر این، از مزایای آنها می توان به ایمنی کافی به دلیل عدم وجود چندین نوع حمل و نقل و سازگاری با محیط زیست اشاره کرد.

سوسپانسیون ها و مخلوط های جامدات معلق در مایعات در حالت هم زدن دوره ای برای حفظ همگنی نگهداری می شوند. در غیر این صورت، فرآیند جداسازی اتفاق می افتد که در آن ذرات معلق بسته به خواص فیزیکی خود، روی سطح مایع شناور می شوند یا در ته نشست می شوند. اختلاط از طریق تجهیزاتی مانند مخزن با همزن به دست می آید، در حالی که در خطوط لوله، این امر با حفظ شرایط جریان آشفته حاصل می شود.

کاهش سرعت جریان هنگام انتقال ذرات معلق در یک مایع مطلوب نیست، زیرا فرآیند جداسازی فاز ممکن است در جریان شروع شود. این می تواند منجر به گرفتگی خط لوله و تغییر در غلظت جامدات منتقل شده در جریان شود. اختلاط شدید در حجم جریان توسط رژیم جریان آشفته تسهیل می شود.

از سوی دیگر، کاهش بیش از حد در اندازه خط لوله نیز اغلب منجر به انسداد می شود. بنابراین انتخاب اندازه خط لوله یک مرحله مهم و مسئولانه است که نیاز به تحلیل و محاسبات اولیه دارد. هر مورد باید به صورت جداگانه در نظر گرفته شود زیرا دوغاب های مختلف در سرعت های سیال متفاوت رفتار متفاوتی دارند.

تعمیر خط لوله

در طول عملیات خط لوله، انواع مختلفی از نشت ممکن است در آن رخ دهد که برای حفظ عملکرد سیستم نیاز به حذف فوری دارد. تعمیر خط لوله اصلی می تواند به روش های مختلفی انجام شود. این می تواند از جایگزینی یک بخش کامل از لوله یا یک بخش کوچک که نشتی دارد یا اعمال یک وصله روی یک لوله موجود باشد. اما قبل از انتخاب هر روش تعمیر، بررسی دقیق علت نشتی ضروری است. در برخی موارد، ممکن است نه تنها تعمیر، بلکه تغییر مسیر لوله برای جلوگیری از آسیب های مکرر ضروری باشد.

مرحله اول تعمیر، تعیین محل قسمت لوله است که نیاز به مداخله دارد. در مرحله بعد، بسته به نوع خط لوله، فهرستی از تجهیزات و اقدامات لازم برای رفع نشتی تعیین می شود و در صورتی که قسمت لوله مورد تعمیر در قلمرو مالک دیگری واقع شده باشد، اسناد و مجوزهای لازم نیز جمع آوری می شود. . از آنجایی که بیشتر لوله ها در زیر زمین قرار دارند، ممکن است لازم باشد بخشی از لوله برداشته شود. در مرحله بعد، پوشش خط لوله از نظر وضعیت عمومی بررسی می شود، پس از آن بخشی از پوشش برداشته می شود تا تعمیر مستقیم روی لوله انجام شود. پس از تعمیر، اقدامات بازرسی مختلفی را می توان انجام داد: آزمایش اولتراسونیک، تشخیص نقص رنگ، تشخیص نقص ذرات مغناطیسی و غیره.

اگرچه برخی از تعمیرات مستلزم تعطیلی کامل خط لوله است، اغلب تنها یک وقفه موقت در کار برای جداسازی منطقه در حال تعمیر یا آماده سازی مسیر کنارگذر کافی است. با این حال، در بیشتر موارد، تعمیرات زمانی انجام می شود که خط لوله به طور کامل قطع شود. جداسازی بخشی از خط لوله را می توان با استفاده از شاخه ها یا شیرهای قطع کننده انجام داد. در مرحله بعد، تجهیزات لازم نصب شده و تعمیرات به طور مستقیم انجام می شود. کار تعمیر در منطقه آسیب دیده، آزاد از محیط و بدون فشار انجام می شود. پس از اتمام تعمیر، دوشاخه ها باز می شوند و یکپارچگی خط لوله بازیابی می شود.

خط بخار- خط لوله برای حمل و نقل بخار.

خطوط لوله بخار در سایت های زیر نصب می شود:
1. شرکت هایی که از بخار برای تامین بخار فرآیندی استفاده می کنند (سیستم های میعانات بخار در کارخانه های محصولات بتن مسلح، سیستم های میعانات بخار در کارخانه های فرآوری ماهی، سیستم های میعانات بخار در کارخانه های لبنی، سیستم های بخار میعانات در کارخانه های فرآوری گوشت، سیستم های میعانات بخار با بخار). در کارخانه‌های صنعت داروسازی، سیستم‌های میعانات بخار در کارخانه‌های لوازم آرایشی، سیستم‌های میعانات بخار در کارخانه‌های لباس‌شویی)
2. در سیستم های گرمایش بخار کارخانجات و شرکت های صنعتی. در گذشته مورد استفاده قرار می گرفت اما هنوز در بسیاری از شرکت ها استفاده می شود. به عنوان یک قاعده، دیگ‌خانه‌های کارخانه طبق نقشه‌های استاندارد با استفاده از دیگ‌های DKVR برای تامین بخار فرآیند و گرمایش ساخته می‌شوند. در حال حاضر، حتی در آن شرکت ها و کارخانه هایی که نیاز به بخار فرآیندی وجود ندارد، گرمایش هنوز با بخار انجام می شود. در برخی موارد، بدون بازگشت میعانات بی اثر است.
3. در نیروگاه های حرارتی برای تامین بخار به توربین های بخار برای تولید برق.

خطوط بخار برای انتقال بخار از اتاق دیگ بخار (دیگ بخار و ژنراتورهای بخار) به مصرف کنندگان بخار خدمت می کنند.

عناصر اصلی خط لوله بخار عبارتند از:
1.لوله های فولادی
2. عناصر اتصال (خم ها، زانوها، فلنج ها، جبران کننده های انبساط حرارتی)
3. شیرهای خاموش و خاموش و کنترل (شیرهای دروازه، شیرها، شیرها)
4. اتصالات برای حذف میعانات گازی از خطوط لوله بخار - تله میعانات، جداکننده،
5. دستگاه های کاهش فشار بخار به مقدار مورد نیاز - تنظیم کننده های فشار
6. فیلترهای مکانیکی کثیفی با عناصر فیلتر قابل تعویض برای تمیز کردن بخار در مقابل شیرهای کاهنده فشار.
7. عناصر چفت و بست - تکیه گاه های کشویی و تکیه گاه های ثابت، تعلیق ها و بست ها،
8. عایق حرارتی خطوط لوله بخار - پشم معدنی بازالت مقاوم در برابر دما Rockwool یا Parok استفاده می شود، طناب کرکی آزبست نیز استفاده می شود.
9. ابزارهای کنترل و اندازه گیری (ابزار اندازه گیری) - فشار سنج و دماسنج.

الزامات طراحی، ساخت، مواد، ساخت، نصب، تعمیر و بهره برداری از خطوط لوله بخار توسط اسناد نظارتی تنظیم می شود.
- خطوط لوله انتقال بخار آب با فشار کاری بیش از 0.07 مگاپاسکال (0.7 کیلوگرم بر سانتی متر مربع) مشمول "قوانین ساخت و بهره برداری ایمن خطوط لوله بخار و آب گرم" (PB 10-573-03) می باشد.
-محاسبات قدرت چنین خطوط لوله بخار مطابق با "استانداردهای محاسبات مقاومت دیگ های بخار ثابت و خطوط لوله بخار و آب گرم" (RD 10-249-98) انجام می شود.

مسیریابی خطوط لوله بخار با در نظر گرفتن امکان سنجی فنی تخمگذار در کوتاه ترین مسیر برای به حداقل رساندن تلفات گرما و انرژی به دلیل طول تخمگذار و مقاومت آیرودینامیکی مسیر بخار انجام می شود.
اتصال عناصر خط لوله بخار با اتصالات جوشی انجام می شود. نصب فلنج هنگام نصب خطوط لوله بخار فقط برای اتصال خطوط لوله بخار به اتصالات مجاز است.

تکیه گاه ها و آویزهای خطوط لوله بخار می توانند متحرک یا ثابت باشند. جبران کننده های لیری یا U شکل بین تکیه گاه های ثابت مجاور بر روی یک بخش مستقیم نصب می شوند که اثرات تغییر شکل خط لوله بخار تحت تأثیر گرما را کاهش می دهد (1 متر خط لوله بخار در هنگام گرم شدن به طور متوسط ​​1.2 میلی متر طول می کشد. 100 درجه).
خطوط لوله بخار با شیب نصب می شوند و تله های کندانس در پایین ترین نقاط برای حذف میعانات تشکیل شده در لوله ها نصب می شوند. مقاطع افقی خط لوله بخار باید حداقل دارای شیب 0.004 باشد.در ورودی خطوط لوله بخار به کارگاه ها، در خروجی خطوط لوله بخار از اتاق های دیگ بخار، در مقابل تجهیزات مصرف کننده بخار، جداکننده های بخار کامل با تله میعانات گازی نصب می شود. .
تمام عناصر خطوط لوله بخار باید با عایق حرارتی پوشانده شوند. عایق حرارتی از پرسنل در برابر سوختگی محافظت می کند. عایق حرارتی از تراکم بیش از حد جلوگیری می کند.
خطوط لوله بخار یک مرکز تولید خطرناک است و باید در مراجع تخصصی ثبت نام و نظارت (در روسیه - بخش سرزمینی Rostechnadzor) ثبت شود. مجوز بهره برداری از خطوط لوله بخار تازه نصب شده پس از ثبت و بررسی فنی آنها صادر می شود.

ضخامت دیواره خط لوله بخار، با توجه به شرایط استحکام، نباید کمتر از جایی باشد
P - طراحی فشار بخار،
D قطر بیرونی خط بخار است،
φ - ضریب مقاومت طراحی با در نظر گرفتن جوش و تضعیف مقطع،
σ تنش مجاز در فلز خط لوله بخار در دمای بخار طراحی شده است.

قطر خط لوله بخار معمولا بر اساس حداکثر دبی بخار ساعتی و تلفات فشار و دمای مجاز با استفاده از روش سرعت یا روش افت فشار تعیین می شود. روش سرعت.
با تعیین نرخ جریان بخار در خط لوله، قطر داخلی آن از معادله جریان جرمی تعیین می شود، به عنوان مثال، با عبارت:
D= 1000 √، میلی متر
جایی که G نرخ جریان جرمی بخار، t/hour است.
سرعت بخار W، m/s.
ρ - چگالی بخار، کیلوگرم بر متر مکعب.

انتخاب سرعت بخار در خطوط بخار مهم است.
طبق SNiP 2-35-76، سرعت بخار بیش از موارد زیر توصیه نمی شود:
- برای بخار اشباع 30 متر بر ثانیه (برای قطر لوله تا 200 میلی متر) و 60 متر بر ثانیه (برای قطر لوله بیش از 200 میلی متر)
- برای بخار فوق گرم 40 متر بر ثانیه (برای قطر لوله تا 200 میلی متر) و 70 متر بر ثانیه (برای قطر لوله بیش از 200 میلی متر).

کارخانه های تولید کننده تجهیزات بخار توصیه می کنند که هنگام انتخاب قطر خط لوله بخار، سرعت بخار باید در محدوده 15-40 متر بر ثانیه باشد. تامین کنندگان مبدل های حرارتی مخلوط بخار/آب حداکثر سرعت بخار 50 متر بر ثانیه را توصیه می کنند.
همچنین یک روش افت فشار بر اساس محاسبه تلفات فشار ناشی از مقاومت هیدرولیکی خط لوله بخار وجود دارد. برای بهینه سازی انتخاب قطر خط بخار، همچنین توصیه می شود افت دمای بخار در خط بخار را با در نظر گرفتن عایق حرارتی مورد استفاده ارزیابی کنید. در این حالت می توان قطر بهینه را در رابطه با افت فشار بخار به کاهش دمای آن در واحد طول خط بخار انتخاب کرد (این نظر وجود دارد که اگر dP/dT = 0.8 باشد بهینه است. .1.2).
انتخاب صحیح دیگ بخار و فشار بخار آن، انتخاب پیکربندی و قطر خطوط لوله بخار، تجهیزات بخار بر اساس کلاس و سازنده، اینها اجزای عملکرد خوب سیستم بخار- میعانات گازی در آینده است.

اگر آب را در یک ظرف باز با فشار اتمسفر گرم کنید، دمای آن به طور مداوم افزایش می یابد تا زمانی که کل جرم آب گرم شود و بجوشد. در طول فرآیند گرمایش، آب از سطح باز خود تبخیر می شود؛ در هنگام جوشیدن، بخار آب روی سطح گرم شده و تا حدی در کل حجم مایع تشکیل می شود. دمای آب ثابت می ماند (در مورد مورد بررسی برابر با 100 درجه سانتیگراد)، علیرغم اینکه گرما از بیرون به ظرف ادامه می یابد. این پدیده با این واقعیت توضیح داده می شود که در هنگام جوشاندن، گرمای عرضه شده صرف کار شکافتن ذرات آب و تشکیل بخار از آنها می شود.

هنگامی که آب در یک ظرف دربسته گرم می شود، دمای آن نیز فقط تا زمانی که آب به جوش آید افزایش می یابد. بخار آزاد شده از آب در قسمت بالایی ظرف بالای سطح آب جمع می شود. دمای آن برابر با دمای آب جوش است. به چنین بخاری اشباع می گویند.

اگر بخار از ظرف خارج نشود و گرما به آن (از بیرون) ادامه یابد، فشار در کل حجم ظرف افزایش می یابد. با افزایش فشار، دمای آب در حال جوش و بخار تولید شده از آن نیز افزایش می یابد. به طور تجربی ثابت شده است که هر فشار دارای دمای بخار اشباع شده و نقطه جوش برابر آب و همچنین حجم بخار مخصوص خود است.

بنابراین، در فشار اتمسفر (0.1 مگاپاسکال)، آب شروع به جوشیدن می کند و در دمای حدود 100 درجه سانتی گراد (به طور دقیق تر، در 99.1 درجه سانتی گراد) به بخار تبدیل می شود. در فشار 0.2 مگاپاسکال - در 120 درجه سانتیگراد؛ در فشار 0.5 مگاپاسکال - در 151.1 درجه سانتیگراد؛ در فشار 10 مگاپاسکال - در 310 درجه سانتیگراد. از مثال های بالا مشخص می شود که با افزایش فشار، نقطه جوش آب و دمای برابر بخار اشباع افزایش می یابد. برعکس، حجم مخصوص بخار با افزایش فشار کاهش می یابد.

در فشار 22.5 مگاپاسکال، آب گرم شده بلافاصله به بخار اشباع تبدیل می شود، بنابراین گرمای نهان تبخیر در این فشار صفر است. فشار بخار 22.5 مگاپاسکال بحرانی نامیده می شود.

اگر بخار اشباع سرد شود، شروع به متراکم شدن می کند، یعنی. تبدیل به آب خواهد شد؛ در عین حال، گرمای تبخیر خود را به بدنه خنک کننده می دهد. این پدیده در سیستم‌های گرمایش بخار رخ می‌دهد که بخار اشباع شده از اتاق دیگ بخار یا بخار اصلی وارد می‌شود. در اینجا توسط هوای اتاق خنک می شود، گرمای خود را به هوا می دهد، به همین دلیل دومی گرم می شود و بخار متراکم می شود.

وضعیت بخار اشباع شده بسیار ناپایدار است: حتی تغییرات کوچک در فشار و دما منجر به تراکم بخشی از بخار یا برعکس، تبخیر قطرات آب موجود در بخار اشباع می شود. بخار اشباع، کاملاً عاری از قطرات آب، اشباع خشک نامیده می شود. بخار اشباع شده با قطرات آب مرطوب نامیده می شود.

بخار اشباع شده که دمای آن با فشار خاصی مطابقت دارد، به عنوان خنک کننده در سیستم های گرمایش بخار استفاده می شود.

سیستم های گرمایش بخار بر اساس معیارهای زیر طبقه بندی می شوند:

با توجه به فشار اولیه بخار - سیستم‌های فشار کم (p g

روش برگشت میعانات - سیستم هایی با بازگشت گرانشی (بسته) و با برگشت میعانات با استفاده از پمپ تغذیه (باز).

نمودار طراحی برای تخمگذار خطوط لوله، سیستمی با تخمگذار بالا، پایین و میانی یک خط لوله بخار توزیع و همچنین با تخمگذار یک خط لوله میعانات خشک و مرطوب است.

نمودار یک سیستم گرمایش بخار کم فشار با خط لوله بخار بالایی در شکل نشان داده شده است. 1، الف. بخار اشباع تولید شده در دیگ 1، با عبور از تله بخار (جداکننده) 12، وارد خط بخار 5 می شود و سپس وارد دستگاه های گرمایشی 7 می شود. در اینجا بخار گرمای خود را از طریق دیواره دستگاه ها به هوای گرم شده می دهد. اتاق و تبدیل به میعانات می شود. دومی از طریق خط میعانات برگشتی 10 به دیگ بخار 1 جریان می یابد و به دلیل فشار ستون میعانات که در ارتفاع 200 میلی متری نسبت به سطح آب در مخزن بخار 12 حفظ می شود ، بر فشار بخار در دیگ غلبه می کند.

شکل 1. سیستم گرمایش بخار کم فشار:الف - نمودار سیستم با تخمگذار بالای خط لوله بخار؛ ب - رایزر با توزیع بخار کمتر؛ 1 - دیگ بخار؛ 2 - شیر هیدرولیک; 3 - لیوان اندازه گیری آب; 4 - لوله هوا; 5 - خط بخار تامین; 6 - شیر بخار; 7 - دستگاه گرمایش; 8 - سه راهی با دوشاخه; 9 - خط میعانات خشک؛ 10 - خط میعانات مرطوب؛ 11 - خط لوله آرایش؛ 12 - مخزن بخار؛ 13 - حلقه بای پس

یک لوله 4 در قسمت بالایی خط میعانات برگشتی 10 نصب شده است که آن را برای پاکسازی در زمان راه اندازی و از کار انداختن سیستم به اتمسفر متصل می کند.

سطح آب در مخزن بخار با استفاده از شیشه گیج آب 3 کنترل می شود. برای جلوگیری از افزایش فشار بخار در سیستم بالاتر از سطح معین، یک شیر هیدرولیک 2 با ارتفاع مایع کار برابر h نصب می شود.

سیستم گرمایش بخار با استفاده از دریچه‌های بخار 6 و سه راهی کنترلی 8 با شاخه تنظیم می‌شود و اطمینان حاصل می‌کند که وقتی دیگ بخار در حالت طراحی کار می‌کند، چنین مقدار بخار به هر دستگاه گرمایشی عرضه می‌شود که زمان کافی برای متراکم شدن در آن را داشته باشد. . در این مورد، عملا هیچ بخاری از سه راهی کنترل باز شده قبلی مشاهده نمی شود و احتمال "شکستن" میعانات به لوله هوا 4 ناچیز است. تلفات میعانات در سیستم گرمایش بخار با پر کردن درام دیگ با آب تصفیه شده مخصوص (عاری از نمک های سختی) که از طریق خط لوله 11 تامین می شود، جبران می شود.

سیستم های گرمایش بخار، همانطور که قبلا ذکر شد، دارای اتصالات لوله بخار بالا و پایین هستند. عیب توزیع بخار پایین (شکل 1، ب) این است که میعانات تشکیل شده در رایزرها و رایزرهای عمودی به سمت بخار جریان می یابد و گاهی اوقات خط بخار را مسدود می کند و باعث شوک های هیدرولیکی می شود. اگر خط بخار 5 با شیب به سمت حرکت بخار و خط میعانات 9 به سمت دیگ گذاشته شود، تخلیه میعانات آرام‌تر اتفاق می‌افتد. برای تخلیه میعانات مربوطه از خط بخار به خط میعانات، سیستم به حلقه های بای پس ویژه 13 مجهز شده است.

اگر شبکه گرمایش بخار دارای انشعاب بزرگ باشد، میعانات گازی با نیروی ثقل به یک مخزن جمع آوری ویژه 3 (شکل 2) تخلیه می شود، از آنجا توسط پمپ 8 به دیگ 1 پمپ می شود. بسته به تغییرات در پمپ به صورت دوره ای کار می کند. سطح آب در مخزن بخار 2. این طرح گرمایش به نام باز; در آن، برای جدا کردن میعانات از بخار، به عنوان یک قاعده، از تله های میعانات (گلدان های میعانات) استفاده می شود.

شکل 2. طرح بازگشت اجباری میعانات: 1 - دیگ بخار؛ 2 - مخزن بخار; 3 - مخزن جمع آوری میعانات; 4 - لوله هوا; 5 - خط بای پس; 6 - دریچه های بخار; 7 - تخلیه میعانات; 8 - پمپ آرایش; 9 - شیر چک

تله بخار شناور (نگاه کنید به شکل 3، b) به این صورت عمل می کند. بخار و میعانات گازی از طریق سوراخ ورودی وارد شناور 3 می شود که توسط یک اهرم به شیر توپی 4 متصل می شود. شناور 3 شکل کلاهکی دارد. تحت فشار بخار، شناور می شود و شیر توپی 4 را می بندد. میعانات کل محفظه تله میعانات را پر می کند. در این حالت بخار زیر شیر متراکم می شود و شناور غرق می شود و دریچه توپی باز می شود. میعانات در جهتی که با فلش نشان داده شده تخلیه می شود تا زمانی که قسمت های جدیدی از بخار جمع شده در زیر هود باعث شناور شدن هود شود. سپس چرخه عملیات تله میعانات تکرار می شود.

شکل 3. تله های بخار:الف - دم؛ ب – شناور؛ 1 - دم؛ 2- مایع کم جوش؛ 3 – شناور (کلاه واژگون)؛ 4 – شیر توپی

در شرکت‌های صنعتی که مصرف‌کننده‌های بخار پرفشار دارند، سیستم‌های گرمایش بخار با استفاده از مدارهای فشار بالا به شبکه‌های گرمایش متصل می‌شوند (شکل 4). بخار از اتاق دیگ بخار خود یا محله شما وارد شانه توزیع 1 می شود، جایی که فشار آن توسط فشار سنج 3 کنترل می شود. سپس، 2 بخار از طریق خطوط بخار که از شانه 1 امتداد دارند به مصرف کنندگان تولید ارسال می شود و از طریق خطوط بخار T1 - به مصرف کنندگان سیستم گرمایش بخار خطوط بخار T1 به شانه گرمایش بخار 6 و شانه 6 از طریق دریچه کاهش فشار 4 به شانه 1 متصل می شود. مسیریابی خطوط لوله بخار با فشار بالا برای سیستم های گرمایش بخار معمولاً در بالا انجام می شود. قطر خطوط لوله بخار و سطوح گرمایش دستگاه های گرمایشی این سیستم ها تا حدودی کوچکتر از سیستم های گرمایش بخار کم فشار است.

شکل 4. نمودار گرمایش بخار با فشار بالا: 1 - شانه توزیع؛ 2 - خط بخار؛ 3 - فشار سنج; 4 - شیر کاهنده فشار; 5 - بای پس (خط بای پس); 6 - شانه سیستم گرمایشی; 7 - سوپاپ اطمینان محموله; 8 - پشتیبانی ثابت; 9 - جبران کننده ها; 10 - دریچه های بخار؛ 11 - خط میعانات; 12 - تخلیه میعانات

نقطه ضعف سیستم های گرمایش بخار دشواری تنظیم خروجی گرمایش وسایل گرمایشی است که در نهایت منجر به مصرف بیش از حد سوخت در فصل گرما می شود.

قطر خطوط لوله برای سیستم های گرمایش بخار به طور جداگانه برای خطوط لوله بخار و میعانات محاسبه می شود. قطر خطوط بخار کم فشار به همان روشی که در سیستم های گرمایش آب تعیین می شود. افت فشار در حلقه گردش اصلی سیستم؟ p pk، Pa، مجموع مقاومت ها (افت فشار) تمام بخش های موجود در این حلقه است:

که در آن n نسبت کاهش فشار ناشی از اصطکاک از مجموع تلفات در حلقه است. ?I طول کل مقاطع حلقه گردش اصلی، m است.

سپس فشار بخار مورد نیاز در دیگ pk تعیین می شود که باید از غلبه بر تلفات فشار در حلقه گردش اصلی اطمینان حاصل کند. در سیستم‌های گرمایش بخار کم فشار، اختلاف فشار بخار در دیگ و جلوی دستگاه‌های گرمایشی تنها برای غلبه بر مقاومت خط بخار استفاده می‌شود و میعانات با نیروی ثقل برمی‌گردد. برای غلبه بر مقاومت دستگاه های گرمایشی، ذخیره فشار p = 2000 Pa ارائه شده است. افت فشار بخار خاص را می توان با فرمول تعیین کرد

که در آن 0.9 مقدار ضریب است که ذخیره فشار را برای غلبه بر مقاومت محاسبه نشده در نظر می گیرد.

برای سیستم های گرمایش بخار کم فشار، کسر تلفات اصطکاک n 0.65 و برای سیستم های فشار بالا - 0.8 در نظر گرفته می شود. مقدار افت فشار ویژه محاسبه شده با فرمول (3) باید برابر یا کمی بیشتر از مقدار تعیین شده توسط فرمول (2) باشد.

قطر خطوط لوله بخار با در نظر گرفتن تلفات فشار خاص محاسبه شده و بار حرارتی هر بخش طراحی تعیین می شود.

قطر خطوط لوله بخار را می توان با استفاده از جداول ویژه در کتاب های مرجع یا یک نوموگرام (شکل 5) که برای مقادیر متوسط ​​چگالی بخار کم فشار جمع آوری شده است، تعیین کرد. هنگام طراحی سیستم های گرمایش بخار، سرعت بخار در خطوط بخار باید با در نظر گرفتن توصیه های ارائه شده در جدول در نظر گرفته شود. 1.

جدول 1. سرعت بخار در خطوط بخار

در غیر این صورت، روش محاسبه هیدرولیکی خطوط لوله بخار کم فشار و مقاومت حلقه گردشی کاملاً مشابه محاسبه خطوط لوله برای سیستم های گرمایش آب است.

محاسبه خطوط کندانس برای سیستم های گرمایش بخار کم فشار با استفاده از قسمت بالایی نشان داده شده در شکل راحت است. 5 نوموگرام.

شکل 5. نوموگرام برای محاسبه قطر خطوط لوله بخار و خطوط لوله میعانات ثقلی

هنگام محاسبه خطوط لوله بخار برای سیستم های گرمایش با فشار بالا، لازم است تغییرات حجم بخار به دلیل فشار و کاهش حجم آن در حین حمل و نقل به دلیل تراکم مربوطه در نظر گرفته شود.

محاسبه قطرها با مقادیر زیر پارامترهای بخار انجام می شود: چگالی 1 کیلوگرم بر متر مکعب؛ فشار 0.08 مگاپاسکال؛ دما 116.3 درجه سانتی گراد; ویسکوزیته سینماتیکی 21 10 6 m 2 / s. برای پارامترهای بخار مشخص شده، جداول ویژه ای گردآوری شده و نوموگرام هایی ساخته شده است که به شما امکان می دهد قطر خطوط لوله بخار را انتخاب کنید. پس از انتخاب قطرها، افت فشار ویژه ناشی از اصطکاک با در نظر گرفتن پارامترهای واقعی سیستم طراحی شده با استفاده از فرمول مجددا محاسبه می شود.

که در آن v سرعت بخار یافت شده از جداول محاسبه یا نوموگرام است.

هنگام تعیین قطر خطوط بخار کوتاه، اغلب از یک روش ساده استفاده می شود که محاسبات را بر اساس حداکثر نرخ جریان بخار مجاز انجام می دهد.

مزایای عملیاتی سیستم های گرمایش بخار عبارتند از: سهولت راه اندازی سیستم. کمبود پمپ های گردش خون؛ مصرف کم فلز؛ امکان استفاده از بخار اگزوز در برخی موارد.

معایب سیستم های گرمایش بخار عبارتند از: دوام پایین خطوط لوله به دلیل افزایش خوردگی سطوح داخلی ناشی از هوای مرطوب در دوره هایی که تامین بخار قطع می شود. سر و صدای ناشی از سرعت بالای حرکت بخار از طریق لوله ها؛ شوک های هیدرولیکی مکرر ناشی از حرکت میعانات مربوطه در خطوط لوله بخار بالابر. کیفیت پایین بهداشتی و بهداشتی به دلیل دمای بالای (بیش از 100 درجه سانتیگراد) سطح وسایل گرمایشی و لوله ها، سوزاندن گرد و غبار و احتمال سوختگی برای افراد.

در مکان های صنعتی با افزایش نیاز به خلوص هوا، و همچنین در ساختمان های مسکونی، عمومی، اداری و اداری، گرمایش بخار نمی تواند استفاده شود. سیستم های گرمایش بخار فقط در مکان های صنعتی غیر آتش سوزی و غیر انفجاری با اشغال کوتاه مدت قابل استفاده است.

فرمول محاسبه به شرح زیر است:

جایی که:
D - قطر خط لوله، میلی متر

Q - نرخ جریان، m3/h

v - سرعت جریان مجاز بر حسب متر بر ثانیه

حجم مخصوص بخار اشباع در فشار 10 بار 0.194 m3/kg است، به این معنی که دبی حجمی 1000 کیلوگرم در ساعت بخار اشباع در 10 bar برابر با 1000x0.194=194 m3/h خواهد بود. حجم مخصوص بخار فوق گرم در 10 بار و دمای 300 درجه سانتیگراد برابر با 2579/0 متر مکعب بر کیلوگرم است و دبی حجمی با همان مقدار بخار در حال حاضر 258 متر مکعب در ساعت خواهد بود. بنابراین، می توان استدلال کرد که همان خط لوله برای انتقال بخار اشباع و بخار فوق گرم مناسب نیست.

در اینجا چند نمونه از محاسبات خط لوله برای محیط های مختلف آورده شده است:

1. متوسط ​​- آب. بیایید یک محاسبه با دبی حجمی 120 متر مکعب بر ساعت و سرعت جریان v=2 متر بر ثانیه انجام دهیم.
D= = 146 میلی متر.
یعنی یک خط لوله با قطر اسمی DN 150 مورد نیاز است.

2. متوسط ​​- بخار اشباع. بیایید یک محاسبه برای پارامترهای زیر انجام دهیم: جریان حجمی - 2000 کیلوگرم در ساعت، فشار - 10 بار در سرعت جریان - 15 متر بر ثانیه. مطابق با حجم مخصوص بخار اشباع در فشار 10 بار 0.194 متر مکعب در ساعت است.
D= = 96 میلی متر
یعنی یک خط لوله با قطر اسمی DN 100 مورد نیاز است.

3. متوسط ​​- بخار فوق گرم. بیایید یک محاسبه برای پارامترهای زیر انجام دهیم: جریان حجمی - 2000 کیلوگرم در ساعت، فشار - 10 بار با سرعت جریان 15 متر بر ثانیه. حجم ویژه بخار فوق گرم در فشار و دمای معین، به عنوان مثال، 250 درجه سانتیگراد، 0.2326 متر مکعب در ساعت است.
D= = 105 میلی متر.
یعنی یک خط لوله با قطر اسمی DN 125 مورد نیاز است.

4. متوسط ​​- میعانات. در این مورد، محاسبه قطر خط لوله (خط لوله میعانات) دارای یک ویژگی است که باید هنگام محاسبه مورد توجه قرار گیرد، یعنی: باید سهم بخار حاصل از تخلیه را در نظر گرفت. میعانات با عبور از تله میعانات و ورود به خط لوله میعانات، در آن تخلیه می شود (یعنی متراکم می شود).
سهم بخار حاصل از تخلیه با فرمول زیر تعیین می شود:
سهم بخار حاصل از تخلیه = ، جایی که

h1 آنتالپی میعانات در مقابل تله بخار است.
h2 آنتالپی میعانات در شبکه میعانات در فشار مربوطه است.
r گرمای تبخیر در فشار مربوطه در شبکه میعانات است.
با استفاده از یک فرمول ساده شده، سهم بخار حاصل از تخلیه به عنوان اختلاف دما قبل و بعد از تله میعانات x 0.2 تعیین می شود.

فرمول محاسبه قطر خط لوله میعانات به صورت زیر است:

D= ، جایی که
DR - سهم تخلیه میعانات
Q - مقدار میعانات، کیلوگرم در ساعت
v” - حجم خاص، m3/kg
اجازه دهید خط لوله میعانات را برای مقادیر اولیه زیر محاسبه کنیم: جریان بخار - 2000 کیلوگرم در ساعت با فشار - 12 بار (آنتالپی h'=798 کیلوژول بر کیلوگرم)، تخلیه تا فشار 6 بار (آنتالپی h'=670 کیلوژول/ کیلوگرم، حجم ویژه v" = 0.316 m3/kg و گرمای چگالش r=2085 kJ/kg)، سرعت جریان 10 m/s.

سهم بخار حاصل از تخلیه = = 6,14 %
مقدار بخار تخلیه شده برابر خواهد بود: 2000 x 0.0614 = 123 کیلوگرم در ساعت یا
123x0.316= 39 m3/h

D= = 37 میلی متر
یعنی یک خط لوله با قطر اسمی DN 40 مورد نیاز است.

نرخ جریان مجاز

نشانگر سرعت جریان یک شاخص به همان اندازه مهم هنگام محاسبه خطوط لوله است. هنگام تعیین نرخ جریان، عوامل زیر باید در نظر گرفته شود:

کاهش فشار در نرخ های جریان بالا، قطر لوله های کوچکتر را می توان انتخاب کرد، اما این منجر به کاهش فشار قابل توجهی می شود.

هزینه های خط لوله دبی پایین منجر به انتخاب قطر لوله های بزرگتر می شود.

سر و صدا. سرعت جریان بالا با افزایش اثر نویز همراه است.

پوشیدن. نرخ جریان بالا (به ویژه در مورد میعانات) منجر به فرسایش خطوط لوله می شود.

به عنوان یک قاعده، علت اصلی مشکلات زهکشی میعانات دقیقاً قطر کم خطوط لوله و انتخاب نادرست زهکشی میعانات است.

پس از تخلیه میعانات، ذرات میعانات که با سرعت بخار ناشی از تخلیه از طریق خط لوله حرکت می کنند، به خم می رسند، به دیواره خروجی چرخشی برخورد می کنند و در خم تجمع می یابند. پس از این، آنها با سرعت زیاد در امتداد خطوط لوله رانده می شوند که منجر به فرسایش آنها می شود. تجربه نشان می دهد که 75 درصد نشتی ها در خطوط کندانس در خم لوله ها اتفاق می افتد.

برای کاهش احتمال وقوع فرسایش و تأثیر منفی آن، لازم است سیستم‌هایی با تله‌های بخار شناور، سرعت جریان حدود 10 متر بر ثانیه را برای محاسبه و برای سیستم‌هایی با انواع دیگر تله‌های بخار - 6-8 متر بر ثانیه داشته باشند. س هنگام محاسبه خطوط لوله میعانات گازی که در آنها بخار ناشی از تخلیه وجود ندارد، بسیار مهم است که محاسباتی را برای خطوط لوله آب با سرعت جریان 1.5 - 2 متر بر ثانیه انجام دهید و در بقیه موارد، سهم بخار حاصل از تخلیه را در نظر بگیرید.

جدول زیر نرخ جریان را برای برخی رسانه ها نشان می دهد:

چهار شنبه	گزینه ها	سرعت جریان m/s
بخار	تا 3 بار	10-15
	3-10 بار	15-20
	10-40 بار	20-40
میعانات	خط لوله با میعانات گازی پر شده است
	Condensato- مخلوط بخار	6-10
آب را تغذیه کنید	خط مکش	0,5-1
	لوله تامین

راندمان بالای استفاده از انرژی بخار در درجه اول به طراحی صحیح سیستم های بخار - میعانات بستگی دارد. برای دستیابی به حداکثر راندمان سیستم‌های میعانات بخار، قوانینی وجود دارد که باید در هنگام طراحی، نصب و راه‌اندازی شناخته و در نظر گرفته شوند:
— هنگام تولید بخار باید برای تولید بخار پرفشار تلاش کرد، زیرا دیگ بخار در فشار بالا سریعتر از فشار پایین است. این به این دلیل است که گرمای نهان تبخیر در فشار پایین بیشتر از فشار بالا است. به عبارت دیگر، صرف انرژی بیشتر برای تولید بخار در فشار کم نسبت به فشار زیاد، نسبت به سطح متفاوت انرژی حرارتی در آب ضروری است.
— برای استفاده در تجهیزات فرآیند، همیشه بخار را با حداقل فشار مجاز تامین کنید، زیرا انتقال حرارت در فشار کم، زمانی که گرمای نهان تبخیر بیشتر باشد، کارآمدتر است. در غیر این صورت، انرژی حرارتی بخار همراه با میعانات پرفشار از بین می رود. و اگر درگیر صرفه جویی در انرژی هستید، باید در سطح بازیافت بخار ثانویه گرفته شود. - همیشه حداکثر مقدار بخار را از گرمای اتلاف باقی مانده پس از فرآیند تولید کنید، یعنی. اطمینان از راندمان تخلیه و استفاده میعانات. نصب نادرست و عملکرد نادرست تجهیزات در سیستم های میعانات بخار منبع اتلاف انرژی بخار است. آنها همچنین باعث عملکرد ناپایدار کل سیستم بخار - میعانات می شوند.

نصب تله بخار تله های میعانات هم برای زهکشی خطوط لوله اصلی بخار و هم برای حذف میعانات از تجهیزات تبادل حرارتی نصب می شوند. تله میعانات برای حذف میعانات تشکیل شده در خط لوله بخار به دلیل تلفات حرارتی به محیط استفاده می شود. عایق حرارتی سطح اتلاف حرارت را کاهش می دهد، اما آن را به طور کامل از بین نمی برد. بنابراین لازم است واحدهای زهکشی میعانات در تمام طول خط لوله بخار تهیه شود. زهکشی میعانات باید حداقل 30-50 متر در بخش های افقی خطوط لوله سازماندهی شود. اولین تله میعانات گازی پشت دیگ باید حداقل 20 درصد ظرفیت دیگ را داشته باشد. هنگامی که طول خط لوله بیش از 1000 متر است، توان عملیاتی اولین تله میعانات باید 100٪ ظرفیت دیگ باشد. این برای حذف میعانات در صورت انتقال آب دیگ بخار لازم است. نصب اجباری تله بخار قبل از همه رایزرها، شیرهای کنترل و روی منیفولدها الزامی است.

میعانات باید با استفاده از مخازن ته نشینی تخلیه شود. برای لوله های با قطر حداکثر 50 میلی متر، قطر سامپ می تواند برابر با قطر خط لوله اصلی بخار باشد. برای خطوط لوله بخار با قطر بیش از 50 میلی متر، توصیه می شود از مخازن ته نشینی یک یا دو اندازه کوچکتر استفاده کنید. توصیه می شود برای تمیز کردن (پاکسازی) سیستم یک شیر قطع یا فلنج کور در پایین سامپ نصب کنید. برای جلوگیری از گرفتگی تخلیه میعانات گازی، تخلیه میعانات گازی باید در فاصله ای از کف سامپ انجام شود.

واحد تخلیه میعانات نصب یک فیلتر در جلوی تله میعانات گازی و یک شیر چک در پشت تله میعانات گازی (محافظت در برابر پر شدن سیستم با میعانات در هنگام خاموش شدن بخار در خط بخار) ضروری است. برای اطمینان از عملکرد صحیح تخلیه میعانات، نصب عینک های دید (برای بازرسی بصری) توصیه می شود.

حذف هوا محتوای هوا در خط بخار به طور قابل توجهی انتقال حرارت را در تجهیزات تبادل حرارت کاهش می دهد. برای حذف هوا از خط بخار، از تله های ترموستاتیک میعانات به عنوان دریچه های اتوماتیک استفاده می شود. "دریچه های هوا" در بالاترین نقاط سیستم، تا حد امکان نزدیک به تجهیزات تبادل حرارت نصب می شوند. یک خلاء شکن همراه با "دریچه هوا" نصب شده است. هنگامی که سیستم متوقف می شود، خطوط لوله و تجهیزات خنک می شوند و در نتیجه میعان بخار ایجاد می شود. و از آنجایی که حجم میعانات بسیار کمتر از حجم بخار است، فشار در سیستم به زیر فشار اتمسفر می رسد که باعث ایجاد خلاء می شود. به دلیل خلاء موجود در سیستم، مبدل های حرارتی و آب بندی شیرها ممکن است آسیب ببینند.

کاهش ایستگاه ها برای به دست آوردن بخار در فشار مورد نیاز، استفاده از شیرهای کاهش فشار ضروری است. برای جلوگیری از چکش آب، لازم است زهکشی میعانات را در جلوی شیر کاهش فشار سازماندهی کنید.

فیلترها سرعت بخار در خطوط لوله در اکثر موارد 15-60 متر بر ثانیه است. با توجه به قدمت و کیفیت دیگ ها و خطوط لوله، بخار عرضه شده به مصرف کننده معمولاً به شدت آلوده است. رسوب و ذرات کثیفی در چنین سرعت های بالایی به طور قابل توجهی طول عمر خطوط بخار را کاهش می دهد. دریچه‌های کنترل بیشترین آسیب را در برابر تخریب دارند، زیرا سرعت بخار در شکاف بین صندلی و شیر می‌تواند به صدها متر در ثانیه برسد. در این راستا نصب فیلتر در جلوی شیرهای کنترل الزامی است. اندازه توری توری فیلتر نصب شده روی خط لوله بخار 0.25 میلی متر توصیه می شود. بر خلاف سیستم های آب، توصیه می شود فیلتر را روی خطوط بخار نصب کنید تا مش در یک صفحه افقی قرار گیرد، زیرا هنگام نصب با درب پایین، یک جیب میعانات اضافی ظاهر می شود که به مرطوب شدن بخار کمک می کند و احتمال ایجاد یک بخار را افزایش می دهد. پلاگین میعانات گازی

جداکننده های بخار تله های میعانات گازی نصب شده روی خط لوله اصلی بخار، میعانات تشکیل شده از قبل را حذف می کنند. با این حال، برای به دست آوردن بخار خشک با کیفیت بالا، این کافی نیست، زیرا به دلیل تعلیق میعانات که توسط جریان بخار منتقل می شود، بخار مرطوب به مصرف کننده می رسد. به دلیل سرعت بالا، بخار مرطوب و همچنین کثیفی باعث سایش فرسایشی خطوط لوله و اتصالات می شود. برای جلوگیری از این مشکلات توصیه می شود از جداکننده های بخار استفاده کنید. مخلوط آب و بخار که از طریق لوله ورودی وارد بدنه جداکننده می شود، به صورت مارپیچ پیچ خورده است. در اثر نیروهای گریز از مرکز، ذرات رطوبت معلق به سمت دیواره جداکننده منحرف می شوند و یک فیلم میعان تشکیل می دهند. در خروجی مارپیچ، با برخورد با سپر، فیلم قطع می شود. میعانات حاصل از طریق یک سوراخ زهکشی در قسمت پایین جداکننده خارج می شود. بخار خشک وارد خط بخار پشت جداکننده می شود. برای جلوگیری از اتلاف بخار، لازم است یک واحد تخلیه کندانس در لوله تخلیه جداکننده فراهم شود. اتصالات بالایی برای نصب دریچه هوای اتوماتیک طراحی شده است. نصب جداکننده ها تا حد امکان نزدیک به مصرف کننده و همچنین در جلوی دبی سنج ها و شیرهای کنترلی توصیه می شود. عمر مفید جداکننده معمولاً از عمر خط لوله بیشتر است.

سوپاپ های ایمنی هنگام انتخاب شیرهای اطمینان، طراحی و آب بندی شیر باید در نظر گرفته شود. نیاز اصلی برای شیرهای ایمنی، علاوه بر فشار پاسخ به درستی انتخاب شده، سازماندهی صحیح زهکشی محیط تخلیه شده است. برای آب، خط زهکشی معمولاً به سمت پایین هدایت می شود (تخلیه به فاضلاب). در سیستم‌های بخار، لوله‌کشی تخلیه معمولاً به سمت بالا به سقف ساختمان یا مکان دیگری که برای پرسنل امن است هدایت می‌شود. به همین دلیل، باید در نظر داشت که پس از آزاد شدن بخار، در صورت فعال شدن شیر، تراکم ایجاد می شود که در لوله تخلیه پشت شیر ​​جمع می شود. این باعث ایجاد فشار اضافی می شود که از عملکرد شیر و آزاد کردن محیط در یک فشار پاسخ معین جلوگیری می کند. به عبارت دیگر، اگر فشار پاسخ 5 بار باشد و خط لوله رو به بالا با 10 متر آب پر شود، شیر اطمینان فقط در فشار پاسخگویی کار خواهد کرد. فشار 6 بار علاوه بر این، در مدل‌های بدون مهر و موم در اطراف ساقه، آب از درپوش شیر به بیرون نشت می‌کند. بنابراین، در تمام مواردی که لوله خروجی شیر اطمینان به سمت بالا هدایت می شود، لازم است زهکشی از طریق سوراخ مخصوص در بدنه شیر یا مستقیماً از طریق خط لوله زهکشی سازماندهی شود. نصب شیرهای قطع کننده بین منبع فشار و شیر اطمینان و همچنین روی خط لوله خروجی ممنوع است. هنگام انتخاب یک شیر اطمینان در نظر گرفته شده برای نصب بر روی خط بخار، باید از این محاسبه استفاده کرد که در صورتی که 100٪ از کل جریان بخار ممکن به اضافه 20٪ ذخیره باشد، توان عملیاتی کافی خواهد بود. فشار فعال باید حداقل 1.1 برابر فشار عملیاتی باشد تا از سایش زودهنگام به دلیل تحریک مکرر جلوگیری شود.

دریچه های قطع کننده هنگام انتخاب نوع شیر قطع، اولین چیزی که باید در نظر بگیرید سرعت بخار بالا است. اگر تولید کنندگان اروپایی تجهیزات بخار توصیه می کنند قطر خط بخار را به گونه ای انتخاب کنید که سرعت بخار 15-40 متر بر ثانیه باشد، در روسیه سرعت بخار توصیه شده اغلب می تواند به 60 متر در ثانیه برسد. یک پلاگ میعانات همیشه در مقابل یک شیر بسته تشکیل می شود. هنگامی که شیر به طور ناگهانی باز می شود، احتمال وقوع چکش آب زیاد است. در این راستا، استفاده از شیرهای توپی به عنوان شیرهای قطع کننده در خط لوله بخار بسیار نامطلوب است. قبل از استفاده از هر دو شیر خاموش و کنترل در یک خط لوله تازه نصب شده، لازم است خط لوله را از قبل پاکسازی کنید تا از آسیب به قسمت نشیمن شیر توسط رسوب و سرباره جلوگیری شود.