Калькулятор расчета характеристик кольцевого сечения (трубы)

Подробности

Обновлено: 15.05.2018 10:53

Опубликовано: 25.03.2016 16:30

Калькулятор онлайн рассчитывает геометрические характеристики (площадь, моменты инерции, моменты сопротивления изгибу, радиусы инерции) плоского сечения в виде кольца (трубы) по известным линейным размерам и выводит подробное решение.

Исходные данные:
Наружный диаметр d, мм
Толщина стенки s, мм
Определение вспомогательных данных:
Внутренний диаметр d1, мм	расчет внутреннего диаметра кольца
Решение:
Площадь сечения, мм2	расчет площади сечения кольца
Осевые моменты инерции относительно центральных осей, мм4	расчет момента инерции кольца относительно оси ОХ расчет момента инерции кольца относительно оси ОY
Моменты сопротивления изгибу, мм3	расчет момента сопротивления изгибу кольца относительно оси ОХ расчет момента сопротивления изгибу кольца относительно оси ОY
Радиусы инерции сечения, мм	расчет радиуса инерции кольца относительно оси ОХ расчет радиуса инерции кольца относительно оси ОY

Помощь на развитие проекта premierdevelopment. ru

Send mail и мы будем знать, что движемся в правильном направлении.

Спасибо, что не прошели мимо!

I. Порядок действий при расчете характеристик кольцевого сечения (трубы):

1. Для проведения расчета требуется ввести наружный диаметр сечения d и толщину стенки s.
2. По введенным данным программа автоматически вычисляет внутренний диаметр сечения d₁.
3. Результаты расчета площади, моментов сопротивления изгибу, моментов и радиусов инерции кольцевого сечения выводятся автоматически.
4. На рисунке справа приведены необходимые размеры элементов сечения.

II. Примечание:

1. Блок исходных данных выделен желтым цветом, блок промежуточных вычислений выделен голубым цветом, блок решения выделен зеленым цветом.

Тепловой и гидравлический расчет теплого пола.

Примерное кол-во тепла, необходимое для обогрева помещения.
Единицы измерения — Ватт.
Теплопотери помещения Вт

При указании площади учитывать необходимые отступы от стен.
Единицы измерения — квадратные метры.
Площадь теплого пола м2

Назначение рассчитываемого помещения
Назначение помещения
Постоянное пребывание людейПостоянное пребывание людей (Влажное помещение)Временное пребывание людейВременное пребывание людей (Влажное помещение)Детское учреждение

Необходимая температура воздуха в рассчитываемом помещении.
Единицы измерения — градусы цельсия.
Требуемая t°С воздуха в помещении °С

Температура воздуха в нижерасположенном помещении.
Если помещение отсутствует, указывать 0.
Единицы измерения — градусы цельсия.
t°С воздуха в нижнем помещении °С

Шаг укладки трубы ТП.
Единицы измерения — сантиметры.
Шаг трубы
1015202530см

Тип труб используемых в системе ТП, внешний диаметр и толщина стенок.
Тип труб
Металлопластиковые 16х1. 5Металлопластиковые 16х2.0Металлопластиковые 20х2.0Металлопластиковые 26х3.0Металлопластиковые 32х3.0Металлопластиковые 40х3.5Полиэтиленовые 16х2.2Полиэтиленовые 16х2.0Полиэтиленовые 20х2.0Полиэтиленовые 25х2.3Полиэтиленовые 32х 3.0Полипропиленовые 16х1.8Полипропиленовые 16х2.7Полипропиленовые 20х1.9Полипропиленовые PPR 20х3.4Полипропиленовые 25х2.3Полипропиленовые PPR 25х4.2Полипропиленовые 32х3.0Полипропиленовые PPR 32х5.4Полипропиленовые PPR 40х6.7Полипропиленовые PPR 50х8.3Полипропиленовые PPR-FIBER 20х2.8Полипропиленовые PPR-FIBER 20х3.4Полипропиленовые PPR-FIBER 25х3.5Полипропиленовые PPR-FIBER 25х4.2Полипропиленовые PPR-FIBER 32х4.4Полипропиленовые PPR-FIBER 32х5.4Полипропиленовые PPR-FIBER 40х5.5Полипропиленовые PPR-FIBER 40х6.7Полипропиленовые PPR-FIBER 50х6.9Полипропиленовые PPR-FIBER 50х8.3Полипропиленовые PPR-ALUX 20х3.4Полипропиленовые PPR-ALUX 25х4.2Полипропиленовые PPR-ALUX 32х5.4Полипропиленовые PPR-ALUX 40х6.7Полипропиленовые PPR-ALUX 50х8.3Медные 10х1Медные 12х1Медные 15х1Медные 18х1Медные 22х1Медные 28х1Медные 35х1. 5Стальные ВГП легкие 1/2″Стальные ВГП обыкновенные 1/2″Стальные ВГП усиленные 1/2″Стальные ВГП легкие 3/4″Стальные ВГП обыкновенные 3/4″Стальные ВГП усиленные 3/4″Стальные ВГП легкие 1″Стальные ВГП обыкновенные 1″Стальные ВГП усиленные 1″

Температура теплоносителя на выходе из котла в систему ТП.
Единицы измерения — градусы цельсия.
Температура теплоносителя на входе°С

Температура теплоносителя на входе в котел из системы ТП. В среднем ниже на 5-10°С температуры теплоносителя на входе в систему ТП.
Единицы измерения — градусы цельсия.
Температура теплоносителя на выходе°С

Длина трубы от котла до рассчитываемого помещения «туда-обратно».
Единицы измерения — метры.
Длина подводящей магистрали ⇄метров

Слои НАД трубами:

↑
НетБетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплители


мм

↑
НетБетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплителиКовролин (0. 07 λ Вт/м К)Линолеум многослойный ρ1600 (0.33 λ Вт/м К)Линолеум многослойный ρ1800 (0.38 λ Вт/м К)Линолеум на тканевой основе ρ1400 (0.23 λ Вт/м К)Линолеум на тканевой основе ρ1600 (0.29 λ Вт/м К)Линолеум на тканевой основе ρ1800 (0.35 λ Вт/м К)Паркет (0.2 λ Вт/м К)Ламинат (0.3 λ Вт/м К)Плитка ПВХ (0.38 λ Вт/м К)Плитка керамическая (1 λ Вт/м К)Пробка (0.047 λ Вт/м К)
мм

↥
БетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплителиРаствор гипсоперлитовый ρ600 (0.23 λ Вт/м К)Раствор гипсоперлитовый поризованный ρ400 (0.15 λ Вт/м К)Раствор гипсоперлитовый поризованный ρ500 (0.19 λ Вт/м К)Раствор известково-песчаный ρ1600 (0.81 λ Вт/м К)Раствор сложный (цемент+песок+известь) ρ1700 (0.87 λ Вт/м К)Раствор цементно-перлитовый ρ1000 (0.3 λ Вт/м К)Раствор цементно-перлитовый ρ800 (0.26 λ Вт/м К)Раствор цементно-песчаный ρ1800 (0.93 λ Вт/м К)Раствор цементно-шлаковый ρ1200 (0.58 λ Вт/м К)Раствор цементно-шлаковый ρ1400 (0. 64 λ Вт/м К)
мм

Слои ПОД трубами (начиная от трубы):

↧
НетБетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплители
мм

↓
НетБетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплителиАрмопенобетон (0.13 λ Вт/м К)Асбест (0.08 λ Вт/м К)Асбозурит ρ600 (0.15 λ Вт/м К)Битумокерамзит (0.13 λ Вт/м К)Битумоперлит ρ400 (0.13 λ Вт/м К)Изделия перлитофосфогелиевые ρ200 (0.09 λ Вт/м К)Изделия перлитофосфогелиевые ρ300 (0.12 λ Вт/м К)Каучук вспененный Аэрофлекс ρ80 (0.054 λ Вт/м К)Каучук вспененный Кайманфлекс ST ρ80 (0.039 λ Вт/м К)Каучук вспененный Кайманфлекс ЕС ρ80 (0.039 λ Вт/м К)Каучук вспененный Кайманфлекс ЕСО ρ95 (0.041 λ Вт/м К)Куцчук вспененный Армафлекс ρ80 (0.04 λ Вт/м К)Маты алюминиево-кремниевые волокнистые Сибрал ρ300 (0. 085 λ Вт/м К)Маты из супертонкого стекловолокна ρ20 (0.036 λ Вт/м К)Маты минераловатные Парок (0.042 λ Вт/м К)Маты минераловатные Роквул ρ35 (0.048 λ Вт/м К)Маты минераловатные Роквул ρ50 (0.047 λ Вт/м К)Маты минераловатные Флайдер ρ11 (0.055 λ Вт/м К)Маты минераловатные Флайдер ρ15 (0.053 λ Вт/м К)Маты минераловатные Флайдер ρ17 (0.053 λ Вт/м К)Маты минераловатные Флайдер ρ25 (0.05 λ Вт/м К)Маты стекловолоконные ρ150 (0.07 λ Вт/м К)Маты стекловолоконные ρ50 (0.064 λ Вт/м К)Опилки древесные (0.08 λ Вт/м К)Пакля ρ150 (0.07 λ Вт/м К)Пенопласт ППУ ρ80 (0.025 λ Вт/м К)Пенопласт ПХВ-1 ρ100 (0.052 λ Вт/м К)Пенопласт ПХВ-1 ρ125 (0.064 λ Вт/м К)Пенопласт ЦУСПОР ρ50 (0.025 λ Вт/м К)Пенопласт ЦУСПОР ρ70 (0.028 λ Вт/м К)Пенопласт карбамидный Мэттэмпласт (пеноизол) ρ20 (0.03 λ Вт/м К)Пенопласт резольнофенолфор3дегидный ρ100 (0.076 λ Вт/м К)Пенопласт резольнофенолфор3дегидный ρ40 (0.06 λ Вт/м К)Пенопласт резольнофенолфор3дегидный ρ50 (0.064 λ Вт/м К)Пенопласт резольнофенолфор3дегидный ρ75 (0.07 λ Вт/м К)Пенополистирол ρ100 (0. 052 λ Вт/м К)Пенополистирол ρ150 (0.06 λ Вт/м К)Пенополистирол ρ40 (0.05 λ Вт/м К)Пенополистирол Пеноплекс ρ35 (0.03 λ Вт/м К)Пенополистирол Пеноплекс ρ43 (0.032 λ Вт/м К)Пенополистирол Радослав ρ18 (0.043 λ Вт/м К)Пенополистирол Радослав ρ24 (0.041 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиродур 2500С ρ25 (0.031 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиродур 2800С ρ28 (0.031 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиродур 3035С ρ33 (0.031 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиродур 4000С ρ35 (0.031 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиродур 5000С ρ45 (0.031 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиропор PS15 ρ15 (0.044 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиропор PS20 ρ20 (0.042 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиропор PS30 ρ30 (0.04 λ Вт/м К)Пенополиуретан ρ40 (0.04 λ Вт/м К)Пенополиуретан ρ60 (0.041 λ Вт/м К)Пенополиуретан ρ80 (0.05 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 101 (2) ρ70 (0.027 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 101 (3) ρ70 (0.028 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 105 (2) ρ70 (0.025 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 105 (3) ρ70 (0.027 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 123 (2) ρ75 (0.028 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 123 (3) ρ75 (0. 028 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 18М ρ65 (0.026 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 210 ρ65 (0.025 λ Вт/м К)Пенополиуретан Корунд ρ70 (0.027 λ Вт/м К)Пеностекло ρ200 (0.09 λ Вт/м К)Пеностекло ρ300 (0.12 λ Вт/м К)Пеностекло ρ400 (0.14 λ Вт/м К)Перлитопластбетон ρ100 (0.05 λ Вт/м К)Перлитопластбетон ρ200 (0.06 λ Вт/м К)Плиты минераловатные прошивные на синтетическом связующем ρ125 (0.07 λ Вт/м К)Плиты минераловатные прошивные на синтетическом связующем ρ50 (0.06 λ Вт/м К)Плиты минераловатные прошивные на синтетическом связующем ρ75 (0.064 λ Вт/м К)Плиты базальтовые ТермоЛайт ρ40 (0.044 λ Вт/м К)Плиты базальтовые ТермоЛайт ρ55 (0.043 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термовент ρ90 (0.04 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термокровля ρ110 (0.04 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термокровля ρ160 (0.043 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термокровля ρ185 (0.045 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термокровля ρ210 (0.045 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термомонолит ρ130 (0.041 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термопол ρ150 (0.041 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термостена ρ70 (0. 043 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термофасад ρ150 (0.043 λ Вт/м К)Плиты камышитовые ρ200 (0.09 λ Вт/м К)Плиты камышитовые ρ300 (0.14 λ Вт/м К)Плиты минераловатные ППЖ ρ200 (0.054 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Роквул ρ100 (0.045 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Роквул ρ150 (0.047 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Роквул ρ200 (0.05 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ15 (0.055 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ17 (0.053 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ20 (0.048 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ30 (0.046 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ35 (0.046 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ45 (0.045 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ60 (0.045 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ75 (0.047 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ85 (0.05 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на крахмальном связующем ρ125 (0.064 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на крахмальном связующем ρ200 (0.08 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующем ρ100 (0.07 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующем ρ200 (0. 08 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующем ρ300 (0.09 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующем ρ350 (0.11 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующем ρ50 (0.06 λ Вт/м К)Плиты минераловатные полужесткие ρ90 (0.045 λ Вт/м К)Плиты минераловатные полужесткие гидрофобизированные ρ100 (0.045 λ Вт/м К)Плиты минераловатные фасадные ПФ ρ180 (0.053 λ Вт/м К)Плиты стекловолоконные ρ50 (0.064 λ Вт/м К)Плиты торфяные ρ200 (0.064 λ Вт/м К)Плиты торфяные ρ300 (0.08 λ Вт/м К)Плиты торфяные Геокар ρ380 (0.072 λ Вт/м К)Плиты фибролитовые ρ300 (0.14 λ Вт/м К)Плиты фибролитовые ρ400 (0.16 λ Вт/м К)Плиты фибролитовые ρ600 (0.23 λ Вт/м К)Плиты фибролитовые ρ800 (0.3 λ Вт/м К)Полиэтилен вспененный (0.044 λ Вт/м К)Полиэтилен вспененный Пенофол ρ60 (0.04 λ Вт/м К)Пух гагчий (0.008 λ Вт/м К)Совелит ρ400 (0.087 λ Вт/м К)Шевелин (0.045 λ Вт/м К)Эковата ρ40 (0.043 λ Вт/м К)Эковата ρ50 (0.048 λ Вт/м К)Эковата ρ60 (0.052 λ Вт/м К)
мм

↓
НетБетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплителиАсфальтобетон ρ2100 (1. 05 λ Вт/м К)Бетон тяжелый ρ2400 (1.51 λ Вт/м К)Железобетон ρ2500 (1.69 λ Вт/м К)Плиты железобетонные пустотные при потоке сверху-вниз (1.11 λ Вт/м К)Плиты железобетонные пустотные при потоке снизу-вверх (1.27 λ Вт/м К)Силикатный бетон ρ1800 (1.16 λ Вт/м К)
мм

Расчёт падения давления в трубопроводе

Потери давления на преодоление сил трения зависят от параметров и скорости движения жидкости, а также параметров трубопровода.   Расчёт падения давления в трубопроводе   Расход жидкости (куб/час): Коэффициент кинематической вязкости (м2/с x 10-6): Диаметр трубопровода Dy (мм): Длина трубопровода (м): Плотность жидкости (кг/м3): Коэффициент шероховатости: Цельносварные стальные (0,07)Цельнотянутые стальные (0,05)Цельнотянутые стальные б/у (0,12)»Оцинкованые стальные (0,09)Из нержавеющей стали (0,0025)Цельнотянутые медь (0,005)Пластмассовые (0,002)Стеклянные (0,001)Чугунные новые (0,3)Чугунные водопроводные (1,4)Железобетонные новые (0,3)Железобетонные (3,0)Асбестоцементные (0,1)   Режим течения: Скорость движения жидкости в трубопроводе (м/c): Число Рейнольдса (Re): Коэффициент трения (λ):   Коэффициент гидравлического сопротивления (ξ): Потеря давления, (кг/см2 / Па):   *Формат ввода — х. хх (разделитель — точка)   Зависимость свойств воды от температуры Температура,°С Кинематическая вязкость, (м2/с) x 10-6 Плотность, кг/м3 0 1,787 999,9 5 1,519 1000 10 1,307 999,7 20 1,004 998,2 30 0,801 995,7 40 0,658 992,2 50 0,658 988,1 60 0,475 983,2 70 0,413 977,8 80 0,365 971,8 90 0,326 965,3 100 0,294 958,4   Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте support@ivtechno. ru Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.   ВСЕ РАСЧЁТЫ

Калькулятор

Представляем вам набор инструментов для расчета количества материалов и их комплектации.

Фильтр

Онлайн карты

С помощью данного инструмента вы сможете быстро найти требуемые расчётные параметры из различных нормативных документов в соответствии с выбранным населённым пунктом

Теплотехнический калькулятор с учётом неоднородностей

С помощью данного онлайн калькулятора вы сможете рассчитать необходимую толщину теплоизоляционного слоя, исходя из требуемого приведенного сопротивления теплопередаче для конкретного региона (города) и типа строительной системы с учетом термических неоднородностей конструкций

Техническая изоляция

Данный расчет решает проблему выбора оптимальной толщины изоляции для энергосбережения. При расчете по нормам теплового потока толщина теплоизоляции определяется по ограничению плотности теплового потока через стенку трубопровода/резервуара

Калькулятор по расчету количества сегментов XPS для трубопроводов

С помощью данного калькулятора вы сможете рассчитать необходимое количество сегментов и полуцилиндров XPS применяемых для теплоизоляции трубопроводов надземной, подземной канальной и бесканальной прокладок. А также сможете узнать какое количество комплектующих потребуются для монтажа

Звукоизоляционный калькулятор

С помощью данного онлайн калькулятора вы сможете подобрать систему звукоизоляции и рассчитать необходимую толщину звукоизоляционного слоя, исходя из требуемых индексов изоляции воздушного и ударного шума для конкретного региона (страны), типа здания и изолируемой конструкции, а также вида строительной системы

Калькулятор расхода тепловой энергии

Расчет базового значения удельного расхода энергии на отопление согласно Приказу Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации №1550/пр от 17. 11.2017

Антон Шелестов

Руководитель проектно-расчётного центра

Калькулятор гидравлического расчета водопровода онлайн

Калькулятор для гидравлического расчета водопроводных труб позволяет вычислить такие параметры как: коэффициент гидравлического сопротивления, потери напора, расход и скорость воды. Для расчетов потребуется указать такие исходные параметры, как диаметр и длина труб, расход воды, материал трубопровода. Основы для вычислений – формулы, приведенные в СНиП 2.04.02-84 (СП 31.13330.2012).

Оценить калькулятор:

Гидравлический расчет простого трубопровода регламентируется СНиП 2.04.02-84 (СП 31.13330.2012) «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».

Коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по формуле:

λ = A₁ · (A₀ + C/V)^m / d^m,

где коэффициенты m, А0, А1 и С зависят от материала трубопровода. Основные материалы трубопровода описаны в таблице:

Виды труб	m	A0	A1	С
Новые стальные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	0.226	1	0.0159	0.684
Новые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	0.284	1	0.0144	2.360
Неновые стальные и неновые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием при v < 1,2 м/с	0.30	1	0.0179	0.867
Неновые стальные и неновые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием при v ⩾ 1,2 м/с	0. 30	1	0.021	0.000
Асбестоцементные	0.19	1	0.011	3.510
Железобетонные виброгидропрессованные	0.19	1	0.01574	3.510
Железобетонные центрифугированные	0.19	1	0.01385	3.510
Стальные и чугунные с внутренним пластмассовым или полимерцементным покрытием, нанесенным методом центрифугирования	0.19	1	0.011	3.510
Стальные и чугунные с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесенным методом набрызга с последующим заглаживанием	0.19	1	0. 01574	3.510
Стальные и чугунные с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесенным методом центрифугирования	0.19	1	0.01385	3.510
Пластмассовые	0.226	0	0.01344	1.000
Стеклянные	0.226	0	0.01461	1.000

Гидравлический уклон или потеря напора на единицу длины насчитывается по формуле:

i = (λ / d) · (v² / 2g),

где λ; – коэффициент гидравлического сопротивления, d – внутренний диаметр труб (в метрах), V – скорость воды (в м/с), g – ускорение свободного падения.

Расход воды рассчитывается по формуле:

Q = π · (d² / 4) · V / 1000,

где d – внутренний диаметр труб (в мм), V – скорость воды (в м/с).

Комментарии к калькулятору

Количество комментариев: 1

Расчет водяного теплого пола , онлайн калькулятор теплопотери

Желаемая температура воздуха

Температура воздуха в помещении, которая является комфортной
для жильцов. Этот показатель весьма индивидуален – кто-то любит чтобы в комнате
было очень тепло, а кто-то не переносит жару и предпочитает прохладу.

В среднем можно принять 20⁰С. По европейским нормам в
спальнях, гостиных, кабинетах, кухнях, столовых принимается 20-24⁰С; в
туалетах, гардеробных, кладовых – 17-23⁰С; в ванных 24-26⁰С.

Чем выше желаемая температура воздуха, тем больше энергии
нужно затратить на ее достижение и поддержание.

Вверх

Температура подачи и обратки

Температура подачи – температура теплоносителя на входе в
теплый пол (в подающем коллекторе).

Температура обратки – температура теплоносителя на выходе из
контура теплого пола (в обратном коллекторе).

Температура подачи должна быть выше температуры обратки, иначе
теплый пол не будет отдавать тепло в помещение. Оптимальным является
поддержание разницы температур подачи и обратки в 10⁰С.

Температура подачи должна быть выше желаемой температуры
воздуха в помещении.

Вверх

Температура в нижнем помещении

Этот показатель используется для учета теплового потока
вниз.

Если рассчитывается водяной теплый пол в двух- или
многоэтажном доме, то в расчете используется температура воздуха в
расположенной ниже комнате. Например, 22⁰С.

Если теплый пол располагается над подвалом, то используется
температура, поддерживаемая в подвале. В случае, если дом не имеет подвала, а
пол располагается над грунтом или на грунте, то следует использовать
температуру воздуха в самую холодную пятидневку для конкретного города.
Например, для Москвы это -26⁰С.

Вверх

Шаг укладки трубы теплого пола

Шаг укладки трубы – расстояние между трубами в стяжке
теплого пола. Он влияет на теплоотдачу пола – чем меньше шаг, тем выше тепловой
поток с каждого квадратного метра пола. И наоборот – чем больше шаг, тем меньше
тепловой поток. Только Европейские трубы для теплых водяных полов.

Оптимальным является шаг укладки труб в пределах 100-300 мм.
При меньшем шаге возможна отдача тепла из трубы подачи в трубу обратки, а не в
помещение. При большем шаге может образоваться «полосатое тепло» — участки, где
нога отчетливо чувствует тепло над трубами и холод между ними.

Влияние шага укладки трубы теплого пола на равномерность прогрева можно посмотреть на
рисунке. 

Вверх

Длина подводящих труб от коллектора

Это длина трубы от коллектора до начала контура теплого
пола, т.е. точки, где трубы укладываются выбранным рисунком с заданным
шагом.  Плюс длина от конца контура до
обратного коллектора.

Если коллектор установлен в том же помещении, где
монтируется теплый пол, то длина подводящей магистрали минимальна и практически
не оказывает влияния на гидравлическое сопротивление петли. Если же коллектор
устанавливается в другом помещении, то длина подводящей магистрали может оказаться
большой. При этом гидравлические потери на подводящей магистрали могут
составлять до половины гидропотерь петли.

Вверх

Толщина стяжки над трубой теплого пола

Стяжка над трубой выполняет 2 функции – воспринимает нагрузку
от предметов и людей, защищая трубу от повреждений, и распределяет тепло по
поверхности пола.

Если стяжка над трубой армируется, то ее минимальная толщина
должна быть не меньше 30 мм. При меньшей толщине стяжка не будет обеспечивать
необходимую прочность и будет ощущаться эффект «полосатого тепла» —
неравномерный нагрев поверхности пола.

Также, стяжку не стоит делать толще 100 мм, т.к. это
приведет к тому, что пол будет прогреваться очень долго. При этом регулирование
температуры становится практически невозможным – изменение температуры
теплоносителя будет ощутимо спустя несколько часов, а то и сутки.

Оптимальная толщина стяжки без добавления пластификатора и фибры — 60-70 мм. Добавление фибры и пластификатора позволяет заливать стяжку толщиной 30-40 мм.

Влияние толщины стяжки на равномерность прогрева можно посмотреть на рисунке. 

Вверх

Максимальная температура поверхности пола

Максимальная температура поверхности пола – температура поверхности пола
над трубой контура в стяжке. Согласно СНиПу не должна превышать 35⁰С.

Вверх

Минимальная температура поверхности пола

Минимальная температура поверхности пола – температура поверхности пола
на равном расстоянии от соседних труб контура. Чем больше шаг укладки трубы,
тем больше разница между максимальной и минимальной температурой пола.

Вверх

Средняя температура поверхности пола

Средняя температура поверхности пола – среднее значение между
максимальной и минимальной температурой поверхности пола.

Согласно СНиПу, в помещениях с постоянным нахождением людей эта
температура не должна превышать 26⁰С. В помещениях с непостоянным пребыванием
людей и с повышенной влажностью (ванные, бассейны) средняя температура
поверхности пола не должна превышать 31⁰С.

На практике такие значения являются заниженными – ощущения тепла
для ног нет, поскольку температура ступни человека 26-27⁰С. Оптимальной
является температура 29⁰С – при этом обеспечивается комфорт. Поднимать
температуру выше 31⁰С не стоит, т.к. это приводит к высушиванию воздуха.

Вверх

Тепловой поток вверх

Количество тепла, которое теплый пол отдает на обогрев
помещения.

Если планируется использовать водяной теплый пол в качестве
основной системы отопления, то этот показатель должен немного превышать
максимальные теплопотери помещения.

Если основным видом отопления являются радиаторы, то
тепловой поток вверх компенсирует лишь незначительную часть тепловых потерь, а
первоочередным показателем является температура пола.

Вверх

Тепловой поток вниз

Количество тепла, уходящее от труб водяного теплого пола
вниз. Поскольку эта энергия расходуется не на обогрев помещения, то тепловой
поток вниз является потерей тепла. Для повышения энергоэффективности системы
этот показатель должен быть как можно ниже. Добиться этого можно увеличением
толщины утеплителя.

Вверх

Суммарный тепловой поток

Общее количество выделяемого теплым полом тепла – вверх (полезного)
и вниз (потери).

Вверх

Удельный тепловой поток вверх

Тепловой поток вверх (полезный) с каждого квадратного метра
теплого пола.

Вверх

Удельный тепловой поток вниз

Тепловой поток вниз (теплопотери) с каждого квадратного
метра теплого пола.

Вверх

Суммарный удельный тепловой поток

Общее количество тепла, выделяемого каждым квадратным метром
теплого пола.

Вверх

Расход теплоносителя

Этот параметр необходим для гидравлической балансировки
нескольких контуров, подключенных к одному коллектору теплого пола. Полученное
значение необходимо выставить на шкале расходомера.

Вверх

Скорость теплоносителя

Скорость движения теплоносителя по трубе контура влияет на
акустический комфорт в помещении. Если скорость превысит 0,5 м/с, то возможны
посторонние звуки от циркуляции теплоносителя по контуру.

Повлиять на это значение можно диаметром или длиной трубы.

Вверх

Перепад давления

По этому параметру подбирается циркуляционный насос. Перепад
давления в контуре (между подающим и обратным коллектором) указывает какой напор должен обеспечивать насос. Если насос
не обеспечивает требуемый напор, то можно выбрать более мощную модель, или
уменьшить длину трубы.

Вверх

Система оперативного дистанционного контроля (ОДК) предназначена для контроля состояния теплоизоляционного слоя пенополиуретана изолированных трубопроводов и обнаружения участков с повышенной влажностью изоляции.

   

Обнаруживаемые дефекты

Повреждение металлической трубы

Повреждение полиэтиленовой оболочки

Обрыв сигнальных проводников

Замыкание сигнальных проводников на металлическую трубу

Плохое соединение сигнальных проводов на стыках

         

Принцип действия

 

Основой действия системы ОДК служит физическое свойство пенополиуретана, заключающееся в уменьшении значения электрического сопротивления изоляции (Rиз. ) при увеличении влажности (в сухом состоянии сопротивление изоляции стремится к бесконечности). 

 

Оценка работоспособности СОДК осуществляется путем проведения измерений фактических значений сопротивления изоляции трубопровода (Rиз.) и сопротивления сигнальных проводников (Rпр.) и дальнейшего их сравнения с рассчитанными значениями по нормативам.

 

Нормативное значение сопротивления изоляции (Rиз.) считается равным 1 МОм на 300 метров сигнальных проводников трубопровода. Для трубопроводов с длиной сигнальных проводников отличающейся от указанной, нормативное значение сопротивления изоляции изменяется обратно пропорционально длине фактической (измеряемой) сигнальной линии проводников и рассчитывается по формуле Rиз.=300/Lсигн.

 

Нормативное значение сопротивления проводников (Rпр.) рассчитывается по формуле: Rпр.=ρ*Lсигн., где Lсигн. – длина измеряемой сигнальной линии, а ρ – электрическое сопротивление проволоки (ρ = 0,011÷0,017 Ом для 1 метра провода сечением 1,5мм2 при t = 0÷150ºС). Значение, применяемое для расчетов: ρ = 0,015 Ом/м.

    

Система оперативно-дистанционного контроля представляет собой специальный комплекс приборов и вспомогательного оборудования, с помощью которого осуществляется контроль состояния трубопровода.

Гидравлическое сопротивление

Существует два типа гидравлического сопротивления: сопротивление трению и местное сопротивление. В первом случае гидравлическое сопротивление обусловлено передачей импульса твердым стенкам. В последнем случае сопротивление вызывается рассеянием механической энергии при резком изменении конфигурации или направления потока, образованием вихрей и вторичных потоков в результате отрыва потока, центробежными силами и т. Д. К категории местных сопротивлений мы обычно относим сопротивления переходников, сопел, удлинителей, диафрагм, принадлежностей трубопроводов, поворотных колен, входов в трубы и т. д.

При определении полного сопротивления (потеря давления Δp _f ) используется условная суперпозиция

(1)

Сопротивление трению (перепад давления по длине каналов) рассчитывается по эмпирической формуле Дарси

(2)

где — коэффициент трения Муди (в 4 раза больше коэффициента трения Фаннинга — см. Коэффициент трения), 1 и D _H = 4S / P — длина и гидравлический диаметр канала, ρ — плотность жидкости, u — средняя скорость потока.

Для определения местного гидравлического сопротивления (ΔP ₁ ) используется формула Вайсбаха.

(3)

где ζ — коэффициент местного сопротивления.

Для потока в гладких каналах коэффициент трения f зависит от условий потока и является функцией только Re = ūD _H / ν. Для ламинарного потока значение для прямых труб определяется по формуле Пуазейля:

(4)

Значения C зависят от формы сечения и приведены в таблице 1.

Мы можем видеть из уравнения. (2) что в ламинарном потоке перепад давления изменяется со средней скоростью движения в первой степени: линейный закон сопротивления (область I, рисунок 1). В турбулентном потоке гидравлическое сопротивление трения резко возрастает (область II). Такое повышение сопротивления связано с большими потерями энергии, связанными с пульсирующим движением турбулентных вихрей в потоке жидкости. Значение в турбулентном потоке в круглой трубе можно рассчитать по формуле Блазиуса для 5 × 10 ³ ≤ Re ≤ 10 ⁵

(5)

и из формулы Никурадзе для 10 ⁵ ≤ Re ≤ 4 × 10 ⁶

(6)

Приведенные выше формулы справедливы для течения в каналах с гладкими стенками с полностью развитыми гидравлическими и тепловыми режимами.Во входной зоне канала (длиной до 20D _H ) имеет более высокое значение, чем рассчитанное по формулам. (5) и (6). На коэффициент трения влияют изменения физических свойств жидкости, вызванные изменениями температуры и действием сил плавучести.

В неровных каналах гидравлическое сопротивление увеличивается за счет образования вихрей на элементах шероховатости, приводящих к дополнительным потерям удельной энергии потока. Можно выделить три типа шероховатости:

1. Естественная шероховатость, образующаяся в результате длительной эксплуатации трубопроводов.

2. Шероховатость песка, характеризующаяся высокой плотностью и различной формой конкреций.

3. Искусственная (или регулярная) шероховатость, когда элементы шероховатости имеют определенную геометрическую форму и расположение.

Каждый вид шероховатости имеет свою специфику изменения коэффициента трения сопротивления от Re. В случае шероховатости песка в качестве параметра шероховатости принимается отношение радиуса трубы r ₀ к средней высоте выступа δ _r на поверхности стенки (k = r ₀ / δ _r ).До определенного значения Re сопротивление шероховатой трубы изменяется так же, как и у гладкой (рисунок 2) (в ламинарном потоке оно изменяется согласно уравнению (4) (кривая 1) в турбулентном потоке , согласно уравнению (5) (кривая 2). Это связано с тем, что сначала толщина ламинарного подслоя у стенки δlam превышает среднюю высоту выступов шероховатости (δ _lam > δ _r ). Re увеличивается далее, δ _r становится больше, чем δ _lam . Это приводит к увеличению сопротивления трения шероховатой трубы по сравнению с гладкой при превышении определенного числа перехода Re _tr , значение которого зависит от параметра шероховатости: Re _tr 100k. При Re> Re _tr (поток самоподобия) наблюдается квадратичный закон сопротивления, когда коэффициент сопротивления трения зависит только от значения параметра k (кривая 3 на рисунке 2):. Значение для труб с промышленной шероховатостью можно оценить по формуле Колебрука-Уайта.

(7)

Здесь k _s — эквивалентная шероховатость песка, которая для новых труб, вытянутых из черных металлов, составляет около 0.01 мм, а для новых стальных труб — около 0,014 мм; после нескольких лет эксплуатации он увеличивается примерно до 0,2 мм. Для старых ржавых труб k _s 1-3 мм и для новых оцинкованных труб 0,5 мм; для новых асбоцементных труб — 0,085 мм.

Таблица 1. Коэффициент, связывающий коэффициент трения и Re ^-1 в уравнении. (4)

Рис. 1. Изменение давления иона в зависимости от средней скорости.

Рисунок 2. Изменение коэффициента трения в зависимости от числа Рейнольдса.

Для искусственной шероховатости из-за ее разнообразия не существует однозначных обобщающих параметров шероховатости. В таком случае для определения гидравлического сопротивления можно использовать специальные процедуры расчета. Значения для типовой арматуры и т. Д. Приведены в книге Идельчика (1992).

В гладких изгибах и в спиральных трубах с R / r ₀ ≥ 3 мы предполагаем, что ΔP ₁ = 0, а влияние центробежных сил учитывается путем подстановки эффективного значения коэффициента сопротивления трения в уравнение.(2):
для ламинарного потока

(8)

для турбулентного течения (Re> 10 ⁴ )

(9)

где — коэффициент сопротивления трения для прямой трубы; D = 1/2 Re — число Дина, r ₀ — радиус трубы, R — радиус кривизны.

ССЫЛКИ

Идельчик, I, (1992) Справочник по гидравлическому сопротивлению (2-е изд. ) Бегелл Хаус, Нью-Йорк.

Шлихтинг, Х. (1979) Теория пограничного слоя , МакГроу Хилл, Нью-Йорк.

Теплообменник, Руководство по проектированию (1983) т. 1 и 2, Hemisphere Publishing Corporation.

Интернет-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии.

курсов.

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе. «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с подробной информацией о Канзасе

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материала до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курса.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал во многом оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам ».

Джеймс Шурелл, P.E.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то неясной раздела

законов, которые не применяются

— «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо «.

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев «.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.

испытание потребовало исследования в

документ но ответы были

в наличии «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курса со скидкой.»

Кристина Николас, P.E.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курса. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

в пути «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов.

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать где

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утром

до метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE нужно

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

регламентов. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительно

сертификация. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, материал был кратким, а

хорошо организовано. »

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса по этике в Нью-Джерси были очень хорошими.

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и демонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях. »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Гладд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, который требует

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много разные технические области за пределами

по своей специализации без

приходится путешествовать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Калькулятор силы сопротивления

для подводного трубопровода

Описание

Назначение этого листа
Этот лист можно использовать для расчета распределенной силы сопротивления на погруженной горизонтальной трубе / кабеле,
подвергнутых воздействию волн, представленных теорией волн n-го порядка Стокса (глубоководные условия)

Что такое сила сопротивления?
Проложенные и подвесные трубопроводы подвергаются воздействию различных внешних сил.Одна из основных внешних сил — сила сопротивления, которая вызвана относительным направлением потока волны и тока вместе. Направление силы можно
разделить на вертикальную и горизонтальную составляющие: на каждую из них влияет скорость потока в одном и том же направлении.
Сила сопротивления является функцией открытого поперечного сечения и относительной скорости потока. Пропорциональность относительному расходу выражается в степени 2. Сила сопротивления, как определено Морисоном, задается следующей формулой:

Где Cd — коэффициент, связывающий силу сопротивления с указанными выше переменными.6) шероховатая труба не обязательно приводит к высокому коэффициенту лобового сопротивления.
В-третьих, скорость определяется положением трубопровода относительно свободной поверхности. Скорость потока имеет гиперболическую зависимость от глубины воды, в то время как течение коррелирует со степенной функцией.
Комбинация волны и тока используется для вычисления комбинированной скорости потока жидкости.
Пожалуйста, изучите таблицу в Calcsheet!

Как рассчитывается лист?
На этом листе для расчета просто указаны размеры трубы, ее положение, а также направление входящей волны и тока.
В нижней части листа рассчитывается сила сопротивления.

Ограничения
Этот лист не используется для оценки мелководья (число Урселла> 30). В объем данного листа входят только глубоководные
случаев с числом Урселла <30.
Чтобы помочь пользователю, применимость листа указывается в листе расчетов.
Лист не применяется для вертикальных труб.

Ссылки
DNV-RP-C205
DNV-RP-F109
Гидродинамика морских сооружений, С.К. Чакрабарти
Offshore Hydromechanics, JMJ Journee WW Massie

Связанные

Только зарегистрированные клиенты, которые приобрели этот продукт, могут оставить отзыв.

Падение давления по длине трубы

Падение давления жидкости по длине трубы равномерного диаметра

Fluid Flow Table of Contents
Гидравлические и пневматические знания
Fluid Power Equipment

Падение давления в трубопроводах вызвано:

• Трение
• Разница или высота вертикальной трубы
• Изменения кинетической энергии
• Расчет падения давления из-за трения в трубах круглого сечения

Чтобы определить перепад давления жидкости (жидкости или газа) вдоль трубы или компонента трубы, выполните следующие вычисления в следующем порядке.

---

Число Рейнольдса в уравнении:

Re = ω D / v Re = ρ v l / µ Re = ω l / v

Где: Re = число Рейнольдса (без единиц измерения) ω = скорость потока жидкости (м / с) D = диаметр трубы (м) v = кинематическая вязкость (м) 2 / с ρ = плотность жидкости (кг / м 3 ) l = Характерная длина, хорда профиля Кинематическая вязкость Примеры значений кинематической вязкости воздуха и воды при 1 атм и различных температурах. Кинематическая вязкость воздуха м 2 / a 1.2462E-5 -10 14 1.3324E-5 0 32 1.4207E-5 10 50 1.5111E-5 20 68 Кинематическая вязкость воды м 2 / a 1.6438E-6 1 33,8 1.267E-6 10 50 9.7937E-7 20 6 Таблица кинематической вязкости жидкостей

---

Если число Рейнольдса <2320, то у вас ламинарный поток.

Ламинарный поток характеризуется упорядоченным скольжением концентрических цилиндрических слоев друг относительно друга. Скорость жидкости максимальна на оси трубы и резко снижается до нуля у стенки. Падение давления, вызванное трением ламинарного потока, не зависит от шероховатости трубы.

Если число Рейнольдса> 2320, у вас турбулентный поток.

Частицы жидкости движутся неравномерно в направлениях, поперечных направлению основного потока.Распределение скорости турбулентного потока более равномерно по диаметру трубы, чем в ламинарном потоке. Падение давления, вызванное трением турбулентного потока, зависит от шероховатости трубы.

Выбрать коэффициент трения трубы:

Коэффициент трения трубы — безразмерное число. Коэффициент трения для условий ламинарного потока является функцией только числа Рейнольдса, для турбулентного потока он также является функцией характеристик стенки трубы.

Определить коэффициент трения трубы при ламинарном потоке:

λ = 64 / Re

Где:

λ = коэффициент трения трубы
Re = число Рейнольдса
Примечание. Идеально гладкие трубы будут иметь нулевую шероховатость.

Определение коэффициента трения трубы при турбулентном потоке (в большинстве случаев) Уравнение Колбрука:

или

Где:

= коэффициент трения трубы
г = ускорение свободного падения (9.8 м / с / с)
Re = Число Рейнольдса (без единицы измерения)
k = Абсолютная шероховатость (мм)
D = Диаметр трубы (м)
lg = Короткое обозначение для бревна

Решения этого расчета отображаются в зависимости от числа Рейнольдса для создания диаграммы Moody.

В следующей таблице приведены типичные значения шероховатости в миллиметрах для обычно используемых материалов трубопроводов.

Материал поверхности	Абсолютный коэффициент шероховатости — k (мм)
Алюминий, свинец	0.001 — 0,002
Тянутая латунь, Тянутая медь	0,0015
Алюминий, свинец	0,001 — 0,002
ПВХ, пластиковые трубы	0,0015
Стекловолокно	0.005
Нержавеющая сталь	0,015
Труба стальная товарная	0,045 — 0,09
Сталь стальная	0,015
Сварная сталь	0.045
Сталь оцинкованная	0,15
Ржавая сталь	0,15 — 4
Клепанная сталь	0,9 — 9
Новый чугун	0.25 — 0,8
Изношенный чугун	0,8 — 1,5
Корродирующий чугун	1,5 — 2,5
Асфальтированный чугун	0,012
Оцинкованное железо	0.015
Цемент шлифованный	0,3
Бетон обыкновенный	0,3 — 3
Строганная древесина	0,18 — 0,9
Древесина обыкновенная	5

---

Определите падение давления в круглых трубах:

Где:

Δp = падение давления (Па или кг / мс ² )
λ = коэффициент трения трубы
L = длина трубы (м)
D = диаметр трубы (м)
p = плотность (кг / м ³ )
ω = скорость потока (м / с)

---

Если у вас есть клапаны, колена и другие элементы вдоль вашей трубы, вы рассчитываете падение давления с помощью коэффициентов сопротивления специально для элемента.Коэффициенты сопротивления в большинстве случаев определяются путем практических испытаний и из документации производителя. Если коэффициент сопротивления известен, мы можем рассчитать падение давления для элемента.

Где:

= падение давления (кг / м ² )
= коэффициент сопротивления (определяется тестом или спецификацией поставщика)
p = плотность (кг / м ³ )
ω = скорость потока

---

Падение давления под действием силы тяжести или вертикального подъема

Где:

Δp = падение давления
(кг / м ² )
p = Плотность (кг / м ³ )
г = Ускорение свободного падения (9.8 м / с / с)
ΔH = вертикальный подъем или падение
(м)

---

Падение давления газов и паров

Сжимаемые жидкости расширяются из-за падений давления (трения), и скорость увеличивается. Следовательно, перепад давления в трубе непостоянен.

Где:

p ₁ = давление на входе (кг / м ² )
T ₁ = температура на входе (° C)
p ₂ = давление на выходе (кг / м ² )
T ₂ = Температура на выходе (° C)

Мы устанавливаем число трения трубы как постоянное и вычисляем его с исходными данными.Температура, которая используется в уравнении, представляет собой среднее значение на входе и выходе из трубы.

Примечание. Вы можете рассчитывать газы как жидкости, если относительное изменение плотности невелико (изменение плотности / плотности = 0,02).

Уравнение Коулбрука-Уайта — обзор

5.5.2 Приближение коэффициента трения

Для ламинарной части диаграммы Муди коэффициент трения может быть вычислен простым способом как

(5.14) fD = 64Re

Вспоминая, что коэффициент трения Дарси связан с коэффициентом трения Фаннинга соотношением

(5,15) fD = 4 × fF

, и, следовательно, мы можем вычислить ламинарный коэффициент трения Фаннинга так же легко с помощью

( 5.16) fF = 16Re

Турбулентный поток представляет большие трудности. В течение следующих нескольких десятилетий другие исследователи стремились обеспечить прямой расчет коэффициента турбулентного трения, обычно сосредотачиваясь на форме Дарси, а не на меньшей форме Фаннинга.

Пауль Блазиус в 1913 году опубликовал, что для гладких труб (типичных для современных бурильных труб и обсадных труб)

(5.17) fD = 0,3164Re0,25

Это остается в силе для чисел Рейнольдса от 4000 до 80 000.

Иоганн Никурадсе предоставил данные, которые привели к немного улучшенной функции для коэффициента трения, иногда называемой либо коэффициентом Кармана, либо Прандтля

(5,18) 1fD = 2 × log10 (Re × fD) −0,18

В 1939 году Коулбрук ⁸ (с благодарностью Уайту) опубликовал то, что сегодня называется уравнением Колебрука-Уайта, в котором используется отношение шероховатости к диаметру по Муди, ε / d, как

(5.19) 1fD = −2 × log10 (ε / d3.7 + 2.51Re × fD)

или через коэффициент Фаннинга

(5.20) 1fF = −4 × log10 (ε / d3.7 + 1.255Re × fF)

или эквивалентно

(5.21) 1fF = −4 × log10 [(0,269 × εd) + (1,255Re × fF)]

Хотя это не особенно сложная проблема для сегодняшних «целенаправленных» функций электронных таблиц, при время, это требовало ручного утомительного и итеративного решения. Таким образом, поиск более простого в вычислении решения для f _D (или f _F ) продолжился, и уравнение Хааланда ⁹ аппроксимировало турбулентную часть Moody ^{10. Диаграмма} — это

(5.22) 1fD = −1,8 × log10 ((ε / d3.7) 1.11 + 6.9Re)

или лучше

(5.23) fD = {1 [−1,8 × log10 ((εD3.7) + (6.9Re) )]} 2

Обратите внимание, что Хааланд является лишь приближением уравнения Коулбрука ¹¹ и Уайта (которое само по себе является эмпирической формулой, которая несовершенно отслеживает исходные данные), но Хааланд хорошо сравнивает с Коулбруком и Уайтом и не требует итеративное решение.

Хотя уравнение Коулбрука и Уайта также несложно с сегодняшними функциями «поиска цели» в электронных таблицах современных портативных компьютеров, в последнее время оно было аппроксимировано уравнением Свами-Джайна ¹² ,

(5.24) fD = 0,25 [log10 ((ε (3,7 × D)) + (5,74Re0,9))] 2

Возвращаясь к уравнению. (5.21), если предположить, что отношение ε / D равно 0 (хорошее приближение для большинства нефтепромысловых труб, т. Е. «Гладкая труба»), то это уменьшится до

(5.25) 1fF = 4 × log10 (Re × fF ) −0,3946

Кроме того, Блазиус аппроксимирует это дополнительно в диапазоне чисел Рейнольдса от 2100 до 100 000 в виде прямой линии (на логарифмических диаграммах) из уравнения

(5,26) fF = 0,0791Re0,25

Обратите внимание, что коэффициенты трения Фаннинга иногда представлены в виде диаграммы, аналогичной диаграмме Муди (см. Приложение), но в случае трения Фаннинга коэффициент трения называется диаграммой Стэнтона, как показано на рис.5.8.

Рисунок 5.8. Диаграмма Стентона — примерно одна четвертая коэффициента трения, как показано на диаграмме Муди. Химическая инженерия (и нефтепромыслы) обычно используют коэффициент трения Фаннинга, f _F , в то время как гражданские и механические дисциплины обычно используют коэффициент трения Дарси – Вайсбаха (Муди), f _D .

Обратите внимание, что использование диаграмм Фаннинга или Муди несет в себе те же оговорки, которые ранее были отмечены в отношении ньютоновских растворов, используемых для неньютоновских жидкостей, таких как буровой раствор, и является точным только для воды, морской воды и базового масла.

Как упоминалось выше, внутренняя часть обсадной колонны и трубы бурильной колонны может рассматриваться как «гладкая труба». Однако стенки ствола скважины и влияние внутренних и внешних высадок компонентов бурильной колонны, а также эффекты соединения обсадных труб могут не соответствовать этому критерию.

Второй коэффициент трения, упомянутый выше Фаннингом, f _F , равен , а не , как обычно в учебниках, но чаще используется в нефтяных месторождениях.

Уравнение Фаннинга для трения определяется как

(5.27) fF = D2 × ρ × v2 × dpdl

Однако для этого требуется предварительное знание потерь давления на единицу длины трубы, данных, которые обычно недоступны при планировании скважины, особенно если используется другой буровой раствор или ствол скважины. геометрия рассматривается по сравнению с тем, что было на момент сбора доступных данных.

Чаще коэффициент трения предполагается или оценивается на основе предшествующих данных и моделей, как указано выше, а результирующая потеря давления вычисляется из

(5.28) Δp = fF × 2 × ρ × v2 × ld

Обратите внимание, что это идентично уравнению Дарси – Вайсбаха [Ур. (5.12)], когда учитывается соотношение один к четырем между коэффициентом трения Фаннинга f _F и коэффициентом трения Дарси (или Муди) f _D .

Обратите внимание, что используемое уравнение в значительной степени является вопросом предпочтения и удобства, поскольку в большинстве месторождений с турбулентным потоком все они дают приемлемые результаты.На следующем рисунке сравниваются коэффициенты трения Дарби f _D и коэффициенты Фаннинга f _F для обоих случаев уравнения Колбрука – Уайта (которое считается наиболее точным в самом широком диапазоне значений Рейнольдса). числа) с некоторыми другими приближениями.

Уравнение Блазиуса, несомненно, является самым простым, но имеет более ограниченный диапазон, чем некоторые другие. Этот более ограниченный диапазон более очевиден по сравнению с Дарси из-за эффектов масштабирования.Лучшей оценкой среди более сложных уравнений на момент написания этой статьи является уравнение Свами – Джайна (рис. 5.9).

Рисунок 5.9. Сравнение коэффициентов трения (Colebrook) с их оценками.

Для более подробного изучения различных широко используемых оценочных уравнений Kiijärvi ¹³ опубликовал отличную статью.

Учитывать ключевые факторы при расчете и выборе толщины стенки трубопровода

С. Зардынежад, Toyo Engineering Canada Ltd., Калгари, Канада

Толщина стенок трубопровода играет важную роль в снижении риска потери механической целостности и отказа трубопровода — сценариев, представляющих опасность для людей и окружающей среды. При расчете и выборе экономической толщины трубопроводов необходимо учитывать множество факторов, поскольку ограниченных факторов, учитываемых в формуле кодовой толщины, недостаточно.

Здесь расчет толщины стенок трубопроводов основан на международных нормах и стандартах, и обсуждаются уроки, извлеченные при расчете и выборе толщины трубопроводов.

Выход из строя трубопровода может быть смертельным. 9 сентября 2010 г., 18:11 по тихоокеанскому времени, 30-дюйм. Газопровод взорвался в жилом районе Сан-Бруно, Калифорния. В результате взрыва было разрушено тридцать восемь домов, восемь человек погибли. Геологическая служба США зарегистрировала взрыв и последовавший за ним землетрясение силой 1,1 балла.

Исследования отказов трубопровода показывают, что риск основных причин или режимов отказа можно снизить, выбрав подходящую толщину стенки трубопровода. В Таблице 1 перечислены виды отказов магистрального трубопровода и влияние толщины стенок на соответствующее снижение риска, кульминацией которого является опыт автора.

Статистика показывает, что наиболее распространенным видом отказа является вмешательство третьей стороны, то есть приложенные извне механические силы. Другими ключевыми причинами отказов являются коррозия, дефекты материалов и природные опасности. Толщина стенки — это самый большой механизм снижения риска для большинства отказов трубопровода, потому что при увеличении толщины стенки частота отказов значительно снизится.

Расчет толщины играет важную роль не только в снижении риска отказа трубопровода, но и в снижении стоимости проекта трубопровода. Расчеты также влияют на сроки проекта, поскольку они влияют на сроки производства и строительства.

Коэффициенты расчета толщины трубопровода. Формулы кодов толщины трубопровода учитывают ограниченное количество факторов и нагрузок при анализе толщины и напряжений. Инженер несет ответственность за определение дополнительных факторов в зависимости от конкретных нагрузок.Кроме того, инженер должен рассмотреть необходимые механизмы защиты и снижения риска для каждого возможного режима отказа. При расчете толщины стенки трубопровода следует учитывать несколько важных факторов, как указано здесь.

Применимые нормы, стандарты и спецификации. Первые шаги при проектировании трубопровода и расчетах толщины стенок — это определение надлежащих норм, стандартов и спецификаций. В каждом коде и стандарте могут использоваться разные расчетные формулы и коэффициенты для расчета толщины стенок.

Геотехнический отчет. Геотехнические данные и информация о грунте играют важную роль при проектировании трубопроводов и расчетах толщин. Заказ трубопровода не следует размещать, если геотехнические отчеты и отчеты о почве не были тщательно изучены и поняты.

Обследование трубопроводов. Исследование является ключевым документом при проектировании трубопроводов. Он включает в себя необходимую информацию, которая может повлиять на расчеты прочности и напряжений, например, наличие транспортных переходов, мушкетов, участков склонов и движения грунта, железных дорог, районов гидравлических ударов и районов затопления.

Местное регулирование. ¹ В дополнение к применимым нормам, стандартам и строительным спецификациям при расчетах толщины и допустимых уровней напряжений необходимо учитывать местные нормы. Например, в Канаде пункт 6.9.25 Директивы 56 Совета по сохранению энергоресурсов (ERCB) включает допустимые уровни напряжений для материалов трубопроводов из стали, алюминия и полиэтилена. Уровень напряжения определяется как допустимое напряжение в стенке трубы, которое создается давлением жидкости в трубопроводе. ¹ После того, как толщина рассчитана на основе Канадской ассоциации стандартов (CSA) Z662, ² , уровень напряжения проверяется в соответствии с ERCB.

Стресс-исследование. Анализ гибкости — основная цель исследования напряжений трубопровода. Заглубленный трубопровод будет расширяться к концам или изгибаться при повышении температуры; однако центральная часть трубопровода будет полностью ограничена силой трения о грунт. Это расширение создает силу трения почвы, которая пропорциональна длине расширяющейся части.Следует провести исследование напряжений трубопровода с использованием компьютерного программного обеспечения или простой электронной таблицы.

Минимальная расчетная температура металла (MDMT). MDMT может изменить требования к материалам и испытаниям на удар. MDMT должен основываться на самой низкой рабочей температуре или самой низкой заявленной температуре окружающей среды, в зависимости от того, что является более серьезным. При выборе подходящего MDMT инженер должен учитывать минимальную температуру монтажа и температуру почвы. Если использование материала с низким содержанием МДМТ нецелесообразно с экономической точки зрения, инженер и владелец должны принять необходимые меры для предотвращения воздействия низких температур на трубопровод во время строительства.Например, горячий воздух можно вдувать в трубопровод при очень низкой температуре во время строительства.

Допуск на коррозию (CA). CA влияет на стоимость трубопровода. Его следует тщательно выбирать с учетом коррозионного характера обслуживания и возможности возникновения эрозии в системе. Иногда владелец игнорирует CA, потому что служба не вызывала коррозии, исходя из предыдущего опыта работы владельца. Примером может служить нефтепровод для продажи, в котором нет ни воды, ни коррозионных агентов, таких как сероводород.

Однако CA — это не просто поправка на коррозионную агрессивность службы. Коррозия — сложное явление, которое может возникать на трубопроводе снаружи по многим причинам, например, к повреждению покрытия во время строительства; плохая катодная защита; коррозия трубопровода, примыкающего к высоковольтному воздушному силовому кабелю; или эрозия в районе рядом с газокомпрессорной станцией, где давление газа падает, а скорость газа увеличивается. Автор рекомендует учитывать минимальный CA 1,5 мм.

Например, в 30-дюйм.товарный нефтепровод, построенный из материала трубопровода марки 483, расчетная толщина без СА 9,31 мм; с CA толщина 12,7 мм. При длине 4 км экономия затрат составляет примерно от 300 до 400 миллионов долларов. Однако остается вопрос: если разлив происходит из-за коррозии, кто должен покрывать расходы? Необходимо учитывать влияние вероятного загрязнения окружающей среды, а также возможное воздействие на здоровье человека и животных. Перед принятием решения необходимо сравнить затраты на разливы нефти со стоимостью игнорирования CA трубопровода.

Материал. Тип материала, используемого в строительстве, оказывает значительное влияние на толщину трубопровода. Толщина имеет обратную зависимость от указанного минимального предела текучести (SMYS). Следовательно, если SMYS увеличивается, толщина уменьшается. Однако стоимость доставки трубы может возрасти, а сварка высокопрочного материала может стать более сложной и дорогой по мере увеличения SMYS. Таблица 2 показывает влияние выбора различных материалов на толщину и стоимость трубы для двух труб диаметром 16 дюймов., Трубы, указанные в спецификации CSA Z245.1, с такими же расчетными условиями.

Определение класса местонахождения. Согласно стандарту B31.8 Американского общества инженеров-механиков (ASME), ^{3 Класс местоположения} — это географическая область вдоль трубопровода, которая классифицируется в зависимости от количества и близости зданий, предназначенных для проживания людей, и других характеристик. Эти характеристики учитываются при выборе проектных факторов для строительства, рабочих давлений и методов испытаний трубопроводов и магистралей, расположенных в данном районе.

Класс местоположения — мера защиты. По мере увеличения плотности и количества людей, прилегающих к трубопроводу, возрастает вероятность травм и материального ущерба. Следовательно, определение местоположения класса является одним из ключевых шагов при проектировании трубопровода.

Класс местоположения обычно определяется владельцем или консультантом, ответственным за подготовку геодезического чертежа. Инженер должен внимательно изучить чертеж обследования, выполнить обследование, чтобы понять все пересечения и примыкания к трубопроводу, а затем выбрать класс местоположения.

Например, для пересечения ручья или реки класс местоположения 1 иногда рассматривается, когда предполагается, что вокруг ручья или реки нет людей. Однако автор считает, что для такого перехода следует рассматривать как минимум класс 2. Автор также предлагает маркировать класс местоположения на каждом сегменте чертежей трассы трубопровода.

Эффект прироста населения. Рост населения вызывает изменения в расположении класса, что требует либо установки новой трубы с большей толщиной стенки, либо снижения максимального рабочего давления существующего трубопровода, чтобы соответствовать обновленному местоположению класса.

Например, если трубопровод спроектирован в месте, которое классифицируется как класс 1 из-за количества зданий в конкретный год, а через 10 лет количество зданий достигает 46 или более (что потребует класса 3 классификации), то либо существующая труба должна быть заменена трубой с большей толщиной стенки, либо рабочее давление необходимо будет значительно снизить. Этот тип риска рассматривается на этапе проектирования и обсуждается с владельцем.

Расчетный коэффициент (F). F отличается в каждом коде и является основным фактором, ограничивающим расчетное давление. В ASME B31.8 расчетный коэффициент зависит от класса местоположения. Однако в CSA Z 662 расчетный коэффициент постоянен и равен 0,80. В прошлом коэффициент проектирования CSA был аналогичен ASME B31.8 в том смысле, что он зависел от местоположения класса или зоны. После 1994 года расчетный коэффициент был изменен на 0,80, а коэффициент местоположения был добавлен в расчетную формулу CSA.

Расположение класса как в ASME B31.8, так и в CSA Z662 аналогично. В формулу входит площадь, которая простирается на 220 ярдов по обе стороны от средней линии любой непрерывной линии длиной 1 милю
( Рис. 1 ). Эта область определяет, где существующая труба должна быть заменена трубой с большей толщиной стенки, или где рабочее давление необходимо будет значительно снизить, если местоположение класса изменится. Этот риск учитывается на этапе проектирования и обсуждается с владельцем.

Рис. 1. Область класса расположения трубопровода показывает, где необходимо заменить существующую трубу.

Расположение классов используется для определения расчетных пределов безопасности в ASME B31.8 и факторов местоположения в CSA Z662. Они основаны на плотности населения. В ASME B31.8 и CSA Z662 определены четыре различных класса местоположения. Однако класс 1 ASME B31.8 делится на два разных подразделения.Раздел 1 включает местоположения с F> 0,72 и F <0,80. Раздел 2 включает коэффициенты местоположения, равные или меньшие 0,72.

В формуле толщины факторы конструкции и расположения имеют обратную зависимость от толщины. После определения расположения класса можно проводить расчеты толщины. Для интерпретации требований кодекса необходимы экспертная инженерная оценка и предыдущий опыт.

Наземный (AG) или заглубленный трубопровод. Надземные трубопроводы, также называемые выкидными линиями, включают в себя линии пара, воды и газа, используемые в проектах гравитационного дренажа с помощью пара, и это лишь несколько типов.Толщина трубопровода AG может быть меньше толщины заглубленного трубопровода для тех же расчетных условий и рассчитана на основе тех же применимых норм и стандартов.

Толщина стенки трубопровода

AG рассчитывается только на основе кольцевого напряжения, но для подземного трубопровода с взаимодействием грунта и трубы максимальное комбинированное напряжение (т.е. кольцевое напряжение — долготное напряжение) должно быть меньше 0,9 × SMYS × расчетная температура. ²

Метод гибки, материал и конечная толщина. Толщина стенки изгиба рассчитывается вместе с толщиной прямогонной трубы для определения окончательной толщины стенки трубы. Расчетная формула для прямой трубы применима к изгибам. Однако изгиб может привести к утонению стенки трубы, поэтому экономически целесообразно учитывать одинаковую толщину как для изгибаемой, так и для прямой трубы.

Метод гибки (т.е. холодная гибка, горячая гибка и индукционная гибка) является важным компонентом при расчете утонения стенки гибки. Если для изгибов трубопровода требуется большая толщина, чем для прямых участков трубы, и увеличивать толщину прямой трубы до толщины изгиба неэкономично, инженер должен стараться избегать использования переходников на обоих концах изгибов.Изготовитель гибки может легко сузить концы гиба, чтобы они соответствовали профилю концов трубы.

Например, предположим, что для трубопровода требуется 100 индукционных колен. Если инженер считает, что переходные элементы на концах изгибов соответствуют фаске трубы, то к трубопроводу следует добавить 200 переходных элементов, причем для каждого изгиба требуется два переходных элемента. Стоимость одного 30-дюймового переходного элемента Grade 483 размером 12,7 мм × 9,51 мм может достигать 10 000 долларов США; однако, если они изготовлены в виде фитинга, то эту стоимость можно уменьшить, если отливать изгибы из материнской трубы, поставляемой владельцем.

Механические свойства изгиба могут быть изменены путем изгиба; поэтому иногда следует учитывать более высокую толщину стенки прямой трубы. Для холодных и индукционных гибов инженер должен уточнить у изготовителя труб минимальную толщину трубы, необходимую для гибов. Инженер должен учитывать одинаковую толщину для прямых труб и изгибов как можно чаще с экономической и практической точки зрения.

Метод перехода. На трассе трубопровода могут быть разные типы переходов (например,г., железные и автомобильные дороги, ручьи или реки и т. д.). Методы пересечения трубопровода включают в себя насыпь, проходку, горизонтально-направленное бурение (ГНБ) или другой тип бестраншейной технологии.

Открытая траншея (прямое заглубление) является предпочтительным методом прокладки труб. Трубу можно пропустить через трубу с уплотнительной муфтой или установить ниже (например, на глубину, в два раза превышающую нормальную, с большей толщиной). Метод открытой траншеи создает значительные неудобства, особенно в городских районах, и может оказаться невозможным из-за сложных грунтовых условий, существующих подземных коммуникаций и сооружений, уязвимости окружающей среды и / или наличия пересечений рек, железных дорог или автомагистралей.

Бестраншейные технологии, такие как ГНБ, могут использоваться вместо открытых траншей. Для переходов ГНБ инженер должен проконсультироваться с подрядчиком по ГНБ относительно минимальной необходимой толщины трубы. Автор рекомендует минимальную толщину класса 2 для переходов через ручей / реку, чтобы снизить риск утечки и разлива.

Стальной трубопровод, пересекающий железные и автомобильные дороги. Инженер должен проверить и подтвердить, что железнодорожные и автомобильные переходы соответствуют минимальным требованиям и расчетам, изложенным в спецификации 1102 Американского института нефти (API 1102).Для расчетов требуются проектные условия, геотехническая информация и информация о почве.

Плавучесть трубопровода. Трубопроводы будут «всплывать» на поверхность, когда вес трубы и содержимого плюс сопротивление, обеспечиваемое засыпкой, меньше выталкивающей силы, действующей на трубопровод.

Если вода присутствует в траншее во время строительства или эксплуатации, возможно, пустая труба будет плавать. Плавучесть трубопровода зависит от веса трубы, веса объема воды, вытесняемой трубой, веса жидкой нагрузки, переносимой трубой, и веса засыпки.Выбирая подходящую толщину трубы, инженер также может контролировать плавучесть трубы.

Проектирование трубопровода в Маскеге. Мускусы — это органические почвы с высоким уровнем грунтовых вод, низкой прочностью на сдвиг и низкой плотностью. Трубопровод в маскеге можно смоделировать как равномерно нагруженную неразрезную балку. Пределы максимального напряжения изгиба не должны превышаться. По мере увеличения расстояния между приборами контроля плавучести напряжение изгиба трубы также увеличивается. Исследование Маскега для сбора дополнительной информации следует проводить на этапе детального проектирования.Инженер должен подтвердить толщину трубопровода и МДМТ в районе Маскег.

Изгиб трубопроводов в результате морозного вспучивания и подъема трубопровода. Когда поверхность почвы замерзает, в порах между частицами образуется лед, часто в виде дискретных линз. Из-за физической природы воды только часть воды замерзает, когда температура опускается ниже точки замерзания. Часть воды остается незамерзшей при гораздо более низких температурах. Эта оставшаяся вода мигрирует в незамерзшей почве к фронтам промерзания и продолжает двигаться в частично промерзшую почву.Если поверхность почвы может двигаться, она вздымается из-за силы расширения воды при замерзании. Эта сила обычно достаточно велика, чтобы поднять или сместить тяжелый фундамент.

Потеря устойчивости иногда возникает в подземных трубопроводах с продольным ограничением. Движущей силой сдвигов является продольная сила, создаваемая текучей средой, протекающей внутри трубопровода. Эта сила почти всегда всеобъемлющая. Продольное изгибание начинается в области с чрезмерным изгибом (выпуклостью вверх) вертикальных кривых на трассе трубопровода.Если вес трубопровода и сопротивление подъему крышки глубины недостаточно велики, чтобы удерживать трубопровод на месте, то во время работы трубопровода он будет двигаться вверх.

Природный газ, топливный газ, ШФЛУ или любой другой низкотемпературный трубопровод обычно работает при температуре ниже температуры окружающей среды из-за охлаждающего эффекта Джоуля – Томсона. Эта низкая рабочая температура может снизить температуру почвы вокруг трубопровода и вызвать замерзание воды и вздыбить почву вокруг трубопровода.

Минимально допустимая толщина. Нормы и стандарты или спецификации владельца могут иметь минимально допустимую толщину. Инженер должен учитывать минимально допустимую толщину, если она больше расчетной.

Транспортировка и хранение. Инженер должен подтвердить у поставщика, что толщина трубопровода подходит для транспортировки и хранения с учетом внешнего диаметра и длины трубопровода. Предпочтительно использовать трубопровод тройной длины, чтобы свести к минимуму сварочные и строительные работы на стройплощадке.Однако, если толщина не будет выбрана тщательно, то труба может быть повреждена при транспортировке и хранении. Усталостное растрескивание может произойти во время транспортировки труб, особенно на морском или железнодорожном транспорте. Усталость при транспортировке может возникнуть в результате сосредоточенного напряжения из-за контакта с болтами, заклепками, несущими полосами, сварными швами на других трубах и т. Д.

Лайнер. Автор рекомендует минимальный допуск на коррозию для трубопровода с внутренним покрытием или футеровкой (например, для трубопроводов с кислой, солоноватой водой, сточными водами и т. Д.)) из-за риска повреждения лайнера или покрытия. Толщина футеровки или покрытия не должна учитываться при расчетах прочности трубы. Инженер должен проконсультироваться с подрядчиком по облицовке относительно минимального значения радиуса изгиба.

Гидростатические испытания. Расчетная толщина должна соответствовать условиям гидростатических испытаний, основанных на применимой кодовой формуле.

Рекомендации. Инженер должен быть знаком с различными причинами отказа трубопровода и работать над уменьшением или переносом этих рисков во время проектирования и расчетов толщины.При расчете и выборе толщины стенки необходимо учитывать многие факторы, а не только стоимость или минимальные требования, установленные в формуле для определения толщины стенки.

В некоторых случаях толщина стенки может угрожать целостности трубопровода. Расчет и выбор толщины стенок трубопровода являются ключевыми моментами на этапе детального проектирования проектов трубопроводов. Даже небольшая ошибка при выборе толщины стенки трубопровода может отрицательно повлиять на способность трубопровода выдерживать давление и соответствовать установленным стандартам и условиям проектирования. GP

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

¹ Директива 56 Канадского совета по энергосбережению, «Приложения и графики развития энергетики», 2011 г.

² Канадская ассоциация стандартов Z662, «Нефтегазовая трубопроводная система», 2012 г.

³ Американское общество инженеров-механиков B31.8, «Системы газотранспортных и распределительных трубопроводов», 2014 г.

Благодарности

Автор благодарит дочь за помощь в редактировании статьи.

Шахаб Зардынежад — зарегистрированный старший инженер-механик в Альберте, Канада, с 22-летним опытом работы в крупных нефтегазовых и нефтехимических проектах. Он имеет степень бакалавра машиностроения, степень магистра промышленного инжиниринга и степень магистра в области управления проектами.

Новая модель для расчета ударной вязкости в
Процесс разрушения сверхкритического трубопровода CO2

Аннотация

Новая модель, основанная
на модели прогноза декомпрессионной волны и
разработана улучшенная модель BTC для расследования ареста
вязкость в процессе разрушения сверхкритического трубопровода CO ₂ .Сравнение скорости волны декомпрессии и
скорость распространения трещины была проведена, чтобы определить,
труба может предотвратить распространение трещин, полагаясь на собственную вязкость.
В противном случае минимальная энергия V-образного надреза по Шарпи и минимальная толщина стенки
стальных труб, необходимых для остановки разрушения, можно рассчитать с помощью
улучшенная модель BTC. Результаты показывают, что условия труда
при начальном давлении на трещину 11,7 МПа и температуре
323,15 К являются наиболее сложными условиями для остановки разрушения.Минимальная толщина стенки рассчитывается только в зависимости от прочности
конструкция не может соответствовать требованиям к вязкости при вязком разрушении
в некоторых случаях арестовывать в самых тяжелых условиях. Тогда минимум
толщина стенки сверхкритического трубопровода CO ₂ требуется
для вязкого разрушения в этих случаях будет получено. Например,
минимальная толщина стенки стальных труб X65, X70 и X80 для
остановка трещины при диаметре трубы 610 мм при расчетном давлении
13,2 МПа — 17.28, 14,58 и 12,81 мм соответственно, а когда
диаметр трубы 1016 мм при расчетном давлении 20,4 МПа,
минимальная толщина стенки труб X70 и X80 может соответствовать требованиям
стойкости к аресту. Модель, созданная в этом исследовании, может быстро
и точно рассчитать минимальную толщину стенки и минимум Шарпи
энергия, необходимая для остановки разрушения в сверхкритическом трубопроводе CO ₂ , который подходит для инженерных приложений. Результаты
этого исследования может помочь лучше понять процесс перелома
сверхкритических трубопроводов CO ₂ .

Введение

Для
долгое время ископаемая энергия была важной движущей силой
для мирового экономического развития. Однако горение
ископаемых источников энергии, таких как уголь и нефть, производит большое количество
парниковых газов, CO ₂ . В последние десятилетия эмиссия
из CO _{2 парниковых газов на основе} в атмосферу стало
растущая забота о мире.

В настоящее время, улавливание углерода,
Использование и хранение (CCUS) — это
единственная технология, которая может значительно снизить выбросы CO ₂
от электроэнергетики и промышленности и является одним из наиболее перспективных и
эффективные решения проблемы парникового эффекта в ближайшие десятилетия. ¹ Обычно расстояние между местом улавливания CO ₂ и местом хранения или использования большое, и способы транспортировки
CO ₂ от места захвата до места назначения безопасно
и эффективно является ключевым аспектом, ограничивающим развитие
эта технология.

Обычно используемый CO ₂ Транспортировка
методы включают корабль,
автомобильный, железнодорожный и трубопроводный транспорт. В настоящее время меньше
опыт перевозки крупногабаритных судов, а стоимость высоконапорных
транспортные суда слишком высоки.Когда расстояние транспортировки превышает
160 км, а объем перевозки превышает 79000 м ³ / сут,
трубопроводный транспорт более экономичен, чем грузовик с прицепом
транспорт. ² CO ₂ может быть
транспортируется в виде газа, жидкости, плотной фазы и сверхкритической фазы.
Поскольку плотность CO ₂ в сверхкритической фазе равна
сопоставима с жидкой фазой, а вязкость сопоставима
к газовой фазе (так, сверхкритический CO ₂ имеет
большая плотность и низкая вязкость) сверхкритическое состояние является наилучшим
фазовое состояние для трубопроводного транспорта CO ₂ в пересчете на
экономической эффективности. ³

Критическое
температура CO ₂ составляет 304,13 К, а
критическое давление 7,38 МПа. ⁴ В заказе
для обеспечения безопасной и стабильной работы нельзя допускать смены фаз
при транспортировке по трубопроводу CO ₂ . Рабочее давление
сверхкритического трубопровода CO ₂ должно быть больше, чем
критическое давление, и трубопровод выдерживает работу при высоком давлении,
которые могут сделать материал стенки трубы чувствительным к дефектам и склонным
утечки или даже аварии.Утечка CO _{2 Накапливается}
в низколежащих районах и может вызвать экологический ущерб и несчастные случаи, ^5-7 , поэтому необходимо принять меры для предотвращения растрескивания и разрушения трубопровода
размножение.

Критерии определения наличия трубопровода
трещина расширяется
— критерий скорости и критерий энергии. ⁸ Энергетический критерий сравнивает величину разрушения
движущая сила, создаваемая выделением энергии внутри сверхкритического
CO ₂ с сопротивлением прочности трубы для предотвращения
распространение трещин.Когда движущая сила больше сопротивления,
трещина расширяется; в противном случае движущая сила недостаточна и
прекращается распространение трещины. Критерий скорости заключается в сравнении
скорость распространения волны декомпрессии и распространения трещины.
Если скорость волны декомпрессии всегда больше, чем
скорость распространения трещины под тем же давлением, трещина
распространение прекратится через определенный промежуток времени; в противном случае
трещина будет продолжать расширяться до тех пор, пока не изменится геометрия трубы или ее прочность.
изменения.Эти два критерия едины по своей природе, но скорость
критерий более интуитивный.

Во избежание продолжающегося осевого перелома
распространение, общие меры
предназначены для повышения прочности трубы и установки наружной трещины
разрядники. Повышение прочности трубы может увеличить задержку
давление и снизить скорость распространения трещины. Основные методы
для увеличения прочности трубопровода увеличивают стенку
толщина и улучшение ударной вязкости по Шарпи материала трубы. ⁹ Меры по повышению ударной вязкости по Шарпи
материал трубы включает улучшение процесса термообработки и
добавление подходящих легирующих элементов. ¹⁰ Если
трубопровод может полагаться на свою собственную ударную вязкость, чтобы остановить распространение трещин,
энергия Шарпи должна быть улучшена, чтобы соответствовать требованиям
скорость распространения трещины между рабочим давлением и
давление остановки чуть ниже скорости волны декомпрессии
сверхкритический процесс декомпрессии CO ₂ и сделать его
минимум, необходимый для остановки разрушения трубы за счет собственной прочности.

Для определения энергии Шарпи, необходимой для остановки разрушения,
Испытание на удар по Шарпи с V-образным надрезом, ^11,12 удар ударным молотком
обычно требуется испытание ¹³ , угол раскрытия вершины трещины, ¹⁴ и полномасштабное испытание на разрыв.
Наиболее часто используемый метод — определение ударной вязкости.
трубопровода с использованием модифицированной модели Battelle с двумя кривыми (BTC)
натурными испытаниями. Модель BTC исследует жидкость – твердое тело.
связь между процессом декомпрессии и распространением трещины
процесс путем построения кривой распространения трещин и декомпрессии
кривая изменения скорости волны. ² Ниже
прочности стали, модель BTC может предсказать энергию V-образного надреза по Шарпи.
требуется для лучшей остановки разрушения труб, но в применении к высокопрочным
(X70 и выше), энергия Шарпи с V-образным надрезом рассчитывается по методу
Модель BTC имеет существенное отклонение. ^15,16 Leis et al. ¹⁷ испытал образцы на ударную вязкость по Шарпи с V-образным надрезом
различные стальные материалы с диапазоном энергий V-образного надреза по Шарпи
от 24 до 352 Дж. По результатам тестирования скорректирована модель BTC
и успешно применен на газопроводе X70 Канада – США.Кроме того, Eiber ¹⁸ доработал модель BTC.
для применения на стальном трубопроводе X80.

В настоящее время есть
есть много исследований трещиностойкости
трубопроводы природного газа. ¹⁹⁻²¹ Однако было установлено, что трубопроводы, транспортирующие
CO ₂ в плотной фазе более склонны к текучести
разрушение, чем трубопроводы природного газа. ²² Это
из-за высокого давления насыщения, достигаемого из плотной фазы
или сверхкритическое фазовое состояние, и поскольку CO ₂ склонен к
изменение фазы во время процесса декомпрессии, что приведет к
резкое снижение скорости волны декомпрессии.Следовательно
задержка трещин в трубопроводе CO ₂ сложнее, чем
что из трубопровода природного газа, и более глубокое понимание
необходим для пластичного разрушения в трубопроводах CO ₂ . В настоящее время,
взаимосвязь между декомпрессионным поведением и разрывом трубопровода
до сих пор не очень ясны, и предыдущие модели для расчета
распространение вязкого разрушения трубопровода CO ₂ во время
Процесс декомпрессии сложен. Вдобавок к лучшему из
знания авторов, исследования наиболее сложных
условия и минимальная толщина стенки и минимальный V-образный надрез по Шарпи
энергия, необходимая для вязкости и остановки вязкого разрушения при высоком давлении
сверхкритических CO ₂ трубопроводов, которые очень важны для
CO ₂ конструкция трубопровода и выбор материала труб.С
всегда есть баланс между точностью и оперативностью, это необходимо
разработать более простую и быструю модель для эффективного расчета
толщина стенки и энергия Шарпи, необходимая для прочности, чтобы остановить разрушение
сверхкритических трубопроводов CO ₂ .

Основная цель
настоящей статьи заключается в разработке упрощенного
модель для прогнозирования вязкости, необходимой для остановки вязкого разрушения
сверхкритического трубопровода CO ₂ . Расчетная стена
толщина и энергия Шарпи могут дать рекомендации для сверхкритических
CO ₂ конструкция трубопровода и выбор материала труб.Организация
этой работы заключается в следующем. Во-первых, методика расчета
представлена ​​модель. Во-вторых, самые тяжелые условия труда
для остановки разрушения определяются по сверхкритическому
CO ₂ модель декомпрессионной волны. Тогда волна декомпрессии
скорость и скорость распространения трещины во время декомпрессии
процесса сверхкритического трубопровода CO ₂ .
чтобы определить, может ли прочность трубопровода остановить разрушение.
Наконец, минимальная толщина стенки и минимальная энергия Шарпи для
стойкость к разрушению сверхкритического трубопровода CO ₂
получены.Общий эскиз этой работы представлен в.

Общий эскиз этого
работай.

Методика расчета

Расчет
Предлагаемая в данной работе модель основана на улучшенной
Модель BTC и модель прогноза декомпрессионной волны, разработанная Гу
и другие. ²³ Ключ к анализу пластичности
остановка разрушения сверхкритического трубопровода CO ₂ должна
определить кривую скорости волны декомпрессии и распространение трещины
кривая скорости процесса декомпрессии.Когда давление внутри
трубопровод больше, чем давление остановки, декомпрессия
скорость волны всегда больше скорости распространения трещины
и давление в передней части распространения трещины продолжает снижаться.
Когда давление на переднем конце распространения трещины уменьшается
до давления остановки распространение трещины прекращается. показывает схему расчета
модель остановки вязкого разрушения по вязкости сверхкритического
CO ₂ процесс декомпрессии трубопровода, установленный в этом
работай.

Расчет
модель вязкости сверхкритического трубопровода CO ₂
чтобы остановить перелом.

Решение процесса расчета
модель выглядит следующим образом:

• (1)

  Ввод параметров стали

  Расчет
  для остановки вязкого разрушения сверхкритического трубопровода CO ₂ требуется ввод модуля Юнга, потока
  напряжение, внешний диаметр трубы и толщина стенки. Для разных сортов
  стали, модуль упругости не сильно различается, поэтому
  модули X65, X70 и X80 приняты равными 210 ГПа.Согласно с
  стальные трубопроводы для использования в системах трубопроводного транспорта в
  нефтяная и газовая промышленность, минимальный предел текучести
  из стали Х65, Х70 и Х80 — 450, 485 и 555 МПа соответственно,
  а напряжение текучести на 69 МПа больше минимального предела текучести, ² , поэтому напряжения текучести сталей X65, X70 и X80
  приняты равными 519, 554 и 624 МПа соответственно.

• (2)

  Скорость волны декомпрессии
  расчет

  Так как утечка сверхкритического CO ₂ будет
  произвести декомпрессию
  волна в трещине на обоих концах трубопровода, сравнивая декомпрессию
  скорость волны и скорость распространения трещины могут определить
  прекращается ли распространение трещины трубопровода или продолжает расширяться. ²

  Уравнение состояния в основном используется для
  описать термодинамический
  поведение процесса декомпрессии CO ₂ . Уравнения состояния
  используется в литературе для предсказания термодинамического поведения
  Процесс декомпрессии CO ₂ включает GERG-2008, EOSCG-GERG,
  PR, Peng – Robinson – Stryjek – Vera и др. ^24–28 В настоящее время используются расчетные модели для прогнозирования декомпрессии.
  волновые характеристики трубопровода включают GASEDECOM, ²⁴ DECOM, ²⁶ PipeTech, ²⁹ и другие модели.Однако эти модели
  слишком сложно вычислить скорость волны декомпрессии
  CO ₂ смесей. Чтобы повысить эффективность вычислений,
  Gu et al. ²³ разработана простая модель на основе
  по уравнению состояния GERG-2008 для прогнозирования волны декомпрессии
  поведение в двухфазном состоянии.

  Gu et al. ²³ предположил, что декомпрессия
  процесс представлял собой одномерное горизонтальное течение, жидкость внутри
  трубопровод находился в термодинамическом равновесии, и не было проскальзывания между
  газовая и жидкая фазы в процессе адиабатического течения.Затем они
  сравнил данные модельного расчета и экспериментальные данные для проверки
  модель в прогнозировании характеристик волны декомпрессии
  чистый CO ₂ и CO ₂ с примесями. Подробный
  процесс расчета декомпрессионной волны показан в Приложении A.

• (3)

  Расчет давления остановки

  Согласно модели BTC интервал давлений для расчета
  скорость распространения трещины должна быть от начального давления
  сверхкритического CO ₂ распространение трещины трубопровода вниз
  к давлению при аресте.Чтобы получить давление остановки сверхкритического
  Трубопровод CO ₂ , сначала необходимо подтвердить удерживающее напряжение.

  Расчет напряжения остановки был первоначально предложен
  Макси и его коллеги ³¹ на основе уравнения критического размера сквозного дефекта для
  инициирование, как показано в уравнениях 1–3. Они пришли к выводу, что перелом
  процесс остановки является статическим из-за того, что скорость разрушения
  быстро уменьшается до нуля в этой точке, что является обратным процессом
  зарождения трещины.Следовательно, останавливающее напряжение можно рассчитать
  уравнением зарождения трещины и эквивалентной полудлиной
  расширенной трещины и затем исправлены по результатам
  натурных экспериментов. Они обнаружили, что половина эффективной трещины
  длина может быть выражена как 3,
  с соответствующим фактором Folias M _T из
  3.33, который вводится в уравнение 1, чтобы получить модифицированное тормозное напряжение (уравнение 4), а затем давление остановки
  трубы находится из зависимости между напряжением и давлением,
  как показано в уравнении 5.

  1

  2

  3

  4

  5

• (4)

  Расчет распространения трещины
  скорость

  Когда давление в вершине трещины выше, чем
  давление остановки, формула расчета скорости разрушения
  сверхкритический трубопровод CO ₂ основан на распространении
  скорости поля пластической деформации, а по имеющимся данным
  стационарного распространения вязкого разрушения приведено уравнение
  в уравнении 6:

  6

• (5)

  Сравнение скорости волны декомпрессии
  и скорость распространения трещины

  По скорости
  критерию необходимо сравнить скорость волны декомпрессии
  и скорость распространения трещины при разных давлениях во время
  процесс изэнтропической декомпрессии сверхкритической утечки CO ₂
  чтобы определить, может ли прочность трубопровода остановить разрушение.Когда давление внутри трубопровода выше, чем давление остановки,
  скорость волны декомпрессии всегда больше, чем трещина
  скорость распространения, а прочность трубопровода может соответствовать
  требование остановки разрушения.

• (6)

  Расчет толщины стенки трубы
  и минимальная энергия V-образного надреза по Шарпи

  Во-первых, минимальная стенка
  Толщина трубопровода определяется прочностным расчетом. Без
  изменение параметров ударной вязкости трубы, энергии V-образного надреза по Шарпи
  на единицу площади трубопроводов X65, X70 и X80 равны 0.96, 1,59 и 2,01
  Дж / мм ² соответственно. Тогда скорость волны декомпрессии
  и скорость распространения трещин рассчитываются при условиях
  минимальной толщины стенки и минимальной энергии V-образного надреза по Шарпи, чтобы судить
  может ли вязкость трубопровода соответствовать вязкому разрушению
  требование остановки сверхкритического трубопровода CO ₂ . Иначе,
  необходимо увеличить толщину стенки или повысить ударную вязкость
  трубопровода для остановки разрушения.

Как упоминалось выше, расчетное отклонение V-образного надреза по Шарпи
энергия для высокопрочной стали, рассчитанная по модели BTC, велика.Следовательно, необходимо повысить точность V-образного надреза по Шарпи.
расчет энергии для трубопроводов X70 и X80 с использованием натурных экспериментальных
данные. ^17,18 Расчет энергии модифицированного V-образного надреза по Шарпи
уравнения для трубопроводов X70 и X80 показаны в уравнениях 7 и 8.

7

8

Цель расчета
толщина стенки и минимум Шарпи
Энергия V-образного надреза, необходимая для остановки разрушения, должна определять ударную вязкость.
конкретного трубопровода. Из уравнений 4 и 6 видно, что
толщина стенки и энергия V-образного надреза по Шарпи материала трубопровода
связаны с давлением остановки и скоростью распространения трещины
трубопровода.За счет увеличения толщины стенки и V-образного паза по Шарпи
энергия материала трубопровода, это может не только увеличить задержку
давление в трубопроводе, но также уменьшить распространение трещин
скорость. Если трубопровод может рассчитывать на собственную стойкость к задержанию
трещины, скорость распространения трещины всегда должна быть ниже
чем скорость волны декомпрессии (уравнения 7 и 8), и полный расчет
процесс требуемой минимальной толщины стенки трубопровода или
минимальная энергия V-образного надреза по Шарпи показана на рис.

Результаты и обсуждение

Так как
критическое давление CO ₂ составляет 7,38 МПа, а
критическая температура 304,13 К, рабочее давление сверхкритического
Трубопровод CO ₂ , как правило, должен поддерживаться на уровне 8–20,4
МПа и рабочая температура 305,15–323,15 К для обеспечения
это фазовое изменение не происходит во время сверхкритической транспортировки CO ₂ по трубопроводу. ³⁰ Декомпрессия
закон прохождения волны в сверхкритическом трубопроводе CO ₂
после того, как утечка сначала анализируется в соответствии с волной декомпрессии
расчетные модели для определения наиболее сложных условий остановки
трубопровода.В тяжелейших условиях задержания арест
давление в сверхкритическом трубопроводе CO ₂ выше
давление насыщения CO ₂ , что означает, что сверхкритическое
Трубопровод CO ₂ может зависеть от собственной прочности для предотвращения разрушения. ² В противном случае, другие методы, такие как трещинопоглощающие устройства.
необходимо использовать для остановки перелома.

При сверхкритическом
CO ₂ трубопровод не может соответствовать
условие вязкости при остановке вязкого разрушения, в соответствии с уравнениями 4–5, можно видеть, что увеличение толщины стенки
трубопровода и энергии V-образного надреза Шарпи материала трубопровода может
эффективно увеличить давление остановки, но стоимость прокладки
трубопровод увеличится за счет увеличения толщины стенки или улучшения
параметр вязкости трубопровода.Поэтому, изучая
процесс распространения разрушения трубопровода с разной толщиной стенки
и энергии Шарпи с V-образным надрезом, это может помочь в выборе подходящего
параметры толщины стенки и вязкости сверхкритических трубопроводов CO ₂ .

Характеристики волны декомпрессии сверхкритического CO

₂ Процесс утечки

Анализ волны декомпрессии
характеристики процесса утечки CO ₂ с начальным
давление и температуру в сверхкритической области, можно определить
что самые сложные условия работы для остановки трубопровода
перелом — это когда скорость волны декомпрессии наименьшая и
давление насыщения самое большое.Если давление остановки под
Эти условия выше, чем давление насыщения CO ₂ , можно считать, что сверхкритический трубопровод CO ₂ может задерживать разрушение за счет своей собственной прочности. ²

Для определения самого сложного перелома
условия остановки трубопровода, начальная температура
сверхкритический трубопровод CO ₂ сначала считается фиксированным
стоимость. При этой начальной температуре (например, 313,15 К) утечка
процесс сверхкритического CO ₂ сокращается при различных
начальные условия давления.Связь между декомпрессией
скорость волны и давление насыщения CO ₂
в .

Декомпрессия
скорости при различных начальных давлениях.

Когда сверхкритический трубопровод CO ₂ работает в определенном
диапазон давления, начальное давление в начале разрыва трубопровода
может быть любое давление в интервале. В этом исследовании давление
при зарождении трещины выбраны 20,4, 16, 12, 9,2 и 8
МПа. Из этого видно, что когда утечка происходит в сверхкритическом
CO ₂ трубопровод, температура и давление внутри трубопровода
продолжайте уменьшаться.Когда давление снижается до давления насыщения,
скорость волны декомпрессии резко уменьшается из-за фазового
изменение СО ₂ внутри трубопровода. Более того, это может быть
видно из этого
чем ниже давление насыщения, тем ниже давление, когда
волна декомпрессии равна нулю, и чем больше общий
скорость волны декомпрессии составляет, что полезно для остановки разрушения
по модели BTC. Однако, как показано на, дело не в том, что чем выше
начальное давление тем выше давление насыщения и
тем сложнее остановить перелом.В начальном давлении
диапазон, анализируемый в данной работе, при начальном давлении 9,2 МПа
(начальная температура 313,15 K) давление насыщения трещины CO ₂ , вызванное во время процесса утечки, является наибольшим.
и трубопровод не может остановить разрушение в этих рабочих условиях
согласно требованию, что давление остановки должно быть выше
чем давление насыщения.

Это также
известно из того, что давление насыщения связано с начальным
давление в порту трещины при определенных температурных условиях,
а давление насыщения максимально при начальном давлении 9.2
МПа. Принимая начальное давление трещины равным 9,2 МПа,
скорости волны декомпрессии при различных начальных температурах равны
Показано в .

Декомпрессия
скорости волн при различных начальных температурах.

Как показано в, когда начальное давление в трещине
сверхкритического
CO ₂ трубопровод составляет 9,2 МПа, давление насыщения CO ₂ уменьшается с увеличением температуры при начальной температуре
находится в диапазоне от 313,15 до 323.15 К. Однако при начальной температуре
находится в диапазоне 305,15–313,15 К, давление насыщения
CO ₂ повышается с повышением температуры. Из и видно, что давление насыщения не только
связано с начальным давлением в сверхкритическом трубопроводе CO ₂ , но также связано с начальной температурой и насыщением
давление не линейно с начальной температурой – давлением
изменение при переломе. Итак, влияние начального давления и
температуру в трещине на давление насыщения следует учитывать
всесторонне.

подарков
соотношение между давлением насыщения CO ₂ и начальным давлением в трещине во время процесса утечки
сверхкритического трубопровода CO ₂ при начальных температурах
находятся при 305,15, 307,65, 313,15 и 323,15 К. Как показано на, когда рабочий
температура сверхкритического трубопровода CO ₂ выше
чем 307,65 К, давление насыщения при распространении трещины
процесс увеличивается, а затем уменьшается с увеличением начального
давление в порту разрыва.Когда начальная температура и давление
при разрыве 307,65 К и 8 МПа (точка 1), 313,15 К и 9,2
МПа (точка 2), 323,15 К и 11,7 МПа (точка 3), максимальное насыщение
давление CO ₂ в процессе утечки может достигать
критическое давление (7,38 МПа). Если труба полагается на собственную прочность
для остановки разрушения необходимо, чтобы давление открытия
трубопровод должен быть выше давления насыщения CO ₂ , поэтому условия начального давления и температуры для этих
три точки — более сложные условия для трубопровода
остановить перелом.Когда рабочая температура ниже 307,65
K давление насыщения уменьшается с увеличением начального давления,
т.е. чем ниже начальное давление для распространения трещины, тем
сложнее остановить перелом.

Изменение давления насыщения
кривые.

При расчете декомпрессии
скорость волны предполагается
что весь процесс декомпрессии представляет собой изэнтропическую разгерметизацию
процесс, что означает, что когда начальная энтропия сверхкритического
CO ₂ согласуется с начальной энтропией при критической
точки, CO ₂ неизбежно претерпит фазовый переход при
критическая точка в процессе изоэнтропической декомпрессии, и
скорость волны декомпрессии также резко падает при критическом
давление.

Согласно уравнению состояния энтропия
CO ₂ в критической точке (температура 304,13 К и
давление
7,38 МПа) составляет S = 1,4392 Дж / кг / К. Энтропии
точек 1, 2 и 3 дюйма (также трех точек в) составляют 1,4395, 1,4250 и 1,4343 Дж / кг / К,
которые все похожи на энтропию в критической точке. Следовательно,
когда начальная энтропия в порте трещины согласуется с
энтропии в критической точке сверхкритический CO ₂ будет
входят в двухфазную область в критической точке во время изоэнтропического
процесс декомпрессии.В это время давление насыщения — это
критическое давление, как показано на кривой S = 1,4392
Дж / кг / К дюймов
Когда начальная энтропия в трещине выше энтропии
в критической точке сверхкритический CO ₂ будет первым
становятся газообразными, а затем попадают в двухфазную область газ – жидкость.
Когда начальная энтропия в трещине ниже энтропии
критической точки сверхкритический CO ₂ изменится
в плотную фазу и жидкую фазу последовательно, а затем войдите в
газожидкостная двухфазная область.Однако переходит ли CO ₂ в двухфазное состояние газ-жидкость из газовой фазы?
или жидкой фазы давление насыщения ниже критического
давление, поэтому, когда начальная энтропия в порте разрыва равна
как и энтропия критической точки, давление насыщения во время
процесс декомпрессии самый большой и необходимое давление остановки
также является наибольшим и превышает критическое давление.

сверхкритический
CO ₂ процесс изоэнтропического падения давления.

Декомпрессия
диаграммы волновых скоростей в разных точках
изоэнтропическая кривая.

Также известно из того, когда начальный
энтропия сверхкритического
CO ₂ то же самое, давление насыщения тоже такое же,
и требования к давлению остановки трубопровода такие же,
но процесс изменения скорости волны декомпрессии отличается из-за
разнице начальной температуры и давления. Следующие
анализ выполняется для процесса декомпрессии различных рабочих
условия с давлением насыщения вблизи критической точки (как показано
в) для определения
сложнейшие условия работы для остановки разрушения трубопровода.

Согласно модели BTC, чем меньше волна декомпрессии
скорость, тем меньше допустимая скорость разрыва для сверхкритического
CO _{2 трубопровод} есть, и тем сложнее его арестовать
перелом. Из этого видно, что при рабочем давлении в диапазоне
8–20,4 МПа, а температура находится в диапазоне 305,15–323,15
K скорость волны декомпрессии наименьшая, а насыщение
давление 7,38 МПа в условиях начального давления
11.7 МПа и температура 323,15 К, которые являются наиболее трудными
условия работы сверхкритического трубопровода CO ₂ до
остановить разрушение за счет собственной прочности.

Влияние Шарпи
Энергия V-образного надреза при распространении трещин

Для определения
параметры остановки вязкого разрушения и
проанализировать влияние энергии V-образного надреза по Шарпи на распространение трещин
сверхкритического трубопровода CO ₂ , процесс декомпрессии
сверхкритической утечки CO ₂ из различных марок стали
при определенном диаметре трубы и условиях давления.Три
группы сверхкритических трубопроводов CO ₂ диаметром 610 мм
и расчетное давление 13,2 МПа, диаметр 762 мм и 18,6 МПа, и 1016
мм и 20,4 МПа. Сначала определялась толщина стенки.
в соответствии с критериями расчета прочности и без какой-либо ударной вязкости
улучшение материалов трубы, может ли трубопровод завершить
Был изучен процесс остановки трещин в зависимости от его собственной прочности. Когда
минимальная толщина стенки сверхкритического трубопровода CO ₂
определяется согласно расчету прочности трубопровода, трубопровод
Расчетный коэффициент равен 0.72. Будут проанализированы трубы X65, X70 и X80.
ниже (Таблица 1).

Таблица 1

Вязкость
Параметры и минимальная стена
Толщина различных трубопроводов

97017 970 2,01

01

Материал трубы	Внешний диаметр (мм)	Расчетное давление (МПа)	CV ((Дж / мм 2 ))	минимальная стенка толщина (мм)
X70	610	13,2	0,96	12,23
X80			1.59	11,36
X80			2,01	9,95
X65	762	18,6	0,96	21,38				17,41
X65			1016	20,4	0,96	31,20
X70					1,59	29,00
25,41

В сверхкритическом
CO ₂ процесс декомпрессии, начальный
давление 11,7 МПа и температура 323,15 К.
условия полного остановочного разрушения по ударной вязкости трубопровода. В
взаимосвязь между сверхкритической декомпрессией CO ₂
скорость волны и скорость распространения трещины в этой ситуации
анализируется ниже, чтобы определить задержку вязкого разрушения
трубопровод.

Видно из — что
скорость волны декомпрессии в трубопроводе природного газа много
выше скорости распространения трещины и декомпрессии CO ₂
скорость волны, и процесс остановки разрушения может быть завершен
собственная стойкость.Однако для сверхкритического трубопровода CO ₂
при диаметре трубы 610 мм и расчетном давлении 13,2 МПа,
давление остановки труб X65, X70 и X80 меньше
давление насыщения процесса декомпрессии CO ₂
когда они соответствуют минимальным требованиям прочности по толщине стенок.
В процессе распространения трещины распространение трещины
скорость больше скорости распространения декомпрессионной волны,
давление на фронте распространения трещины остается неизменным,
при этом скорость распространения трещины остается неизменной, что составляет около
100–150 м / с, поэтому процесс остановки разрушения не может быть завершен,
который не отвечает требованиям по остановке пластичного разрушения для
сверхкритический трубопровод CO ₂ .Когда диаметр трубы
762 мм, расчетное давление 18,6 МПа, диаметр трубы
составляет 1016 мм при расчетном давлении 20,4 МПа, минимальная толщина стенки
трубопровода на соответствие прочности конструкции больше из-за высокого
расчетное давление трубопровода. При использовании критерия скорости
для расчета ударной вязкости трубопровода установлено, что минимальная
толщина стенок трубопроводов X70 и X80 соответствует пределу вязкости трещин
условий, но трубопровод X65 не может выдерживать вязкие трещины
условия.

Кривые скорости волны разрушения и декомпрессии для различных материалов
трубопроводы диаметром 610 мм.

Перелом
и кривые скорости волны декомпрессии из различных материалов
трубопроводы диаметром 1016 мм.

Перелом
и кривые скорости волны декомпрессии из различных материалов
трубопроводы диаметром 762 мм.

Для трубопровода, который не может отвечать требованиям вязкого разрушения
остановка, повышение прочности материала трубопровода или увеличение
толщина стенки обычно принимается так, чтобы можно было полагаться на ее
собственная стойкость, чтобы остановить трещину.Во-первых, влияние улучшения
прочность материала трубопровода (увеличение энергии Шарпи
материала трубопровода) на процесс разрушения сверхкритического
Анализируется трубопровод CO ₂ .

Согласно уравнениям 4–6 известно, что увеличение
Энергия с V-образным надрезом по Шарпи в сверхкритических трубопроводах CO ₂ может
не только увеличивают удерживающее напряжение трубопровода, но и уменьшают
скорость распространения трещины. Когда энергия Шарпи с V-образным надрезом
доводится до бесконечности, останавливающее напряжение достигает максимального значения
как показано в уравнении 9.

9

Когда
диаметр и толщина стенки трубопровода не изменяются,
давление остановки, соответствующее максимальному напряжению остановки, достигает
максимальное и максимальное давление остановки рассчитывается в соответствии с
по следующей формуле.

10

Пластичный
остановка разрушения сверхкритического трубопровода CO ₂ с
Внешний диаметр 610 мм и расчетное давление 13,2 МПа
анализируется. При наружном диаметре трубы 610 мм и
толщина стенок трубопроводов X65, X70 и X80 — 12.23, 10.94,
9,58 мм соответственно, максимальное давление остановки достигается за счет увеличения
энергия V-образного надреза по Шарпи составляет 6,25, 6,20 и 6,11 МПа соответственно,
которые все меньше давления насыщения 7,38 МПа для
сложнейшие условия остановки перелома. Поэтому, когда
толщина стенки сверхкритического трубопровода CO ₂ принята
для соответствия минимальному значению прочности конструкции, остановка разрушения
не может быть достигнуто путем увеличения энергии Шарпи V-образного надреза
материал трубопровода в этом состоянии.Когда внешний диаметр
труба 1016 мм и толщина стенки X65 31,20 мм,
максимальное давление остановки составляет 9,57 МПа, поэтому
увеличение энергии Шарпи с V-образным надрезом материала трубопровода. Кроме того,
энергия V-образного надреза Шарпи не может быть увеличена бесконечно для
фактический материал трубопровода. Следовательно, минимальный V-образный надрез по Шарпи
энергии для разной толщины стенки трубопроводов X65, X70 и X80
чтобы обеспечить устойчивость к трещинам, анализируется ниже.Конкретные
процесс расчета упоминается.

Из этого видно, что минимальная V-образная выемка по Шарпи
энергия, необходимая для
одинаковая толщина стенки трубопроводов с разными классами прочности
почти то же самое. Когда толщина стенки трубопровода меньше d _c , увеличение толщины стенки трубопровода может
значительно снизить минимальную энергию V-образного надреза по Шарпи, необходимую для
остановить перелом. Однако, когда толщина стенки трубопровода больше
чем d _c , уменьшение нецелесообразно
требования к вязкости материала трубопровода за счет увеличения
толщина стенки трубопровода.

Минимальная энергия V-образного надреза по Шарпи для различных
Толщина стенки трубопровода:
а) OD = 610 мм; (б) OD = 1016 мм.

Минимальная энергия V-образного надреза по Шарпи является лишь основным требованием
что трубопровод может остановить разрушение за счет собственной прочности. Уменьшить
скорость распространения трещины, энергия V-образного надреза Шарпи
трубопровод может быть дополнительно увеличен за счет изменения процесса термообработки
трубопровода или добавления сплавов. Как показано на, влияние энергии V-образного надреза по Шарпи на
проанализирован процесс распространения трещин на трубопроводе Х65.
с толщиной стенки 18 мм в качестве примера.

Влияние трубопровода X65
Энергия Шарпи V-образного надреза в зависимости от скорости разрушения.

Как видно из, увеличение энергии V-образного надреза по Шарпи трубопровода
может не только увеличить давление остановки трубопровода и остановить
процесс распространения трещины заранее, но также может эффективно
уменьшить скорость распространения трещины, уменьшить трещину трубопровода
длина, и эффективно уменьшить экономические потери, вызванные трубопроводом
разрыв.

Влияние толщины стенки трубопровода на расширение трещин
процесса распространения трещины в сверхкритическом трубопроводе CO

₂

Из уравнения 10 видно, что увеличение давления остановки путем увеличения
энергия Шарпи с V-образным надрезом в конечном итоге будет ограничена трубопроводом
состояние толщины стенок.Поэтому в некоторых случаях стенка трубопровода
толщина должна быть соответствующим образом увеличена, чтобы соответствовать требованиям прочности
для ареста.

При условии, что энергия V-образного надреза по Шарпи
на единицу площади остается постоянным, из уравнений 4 и 5 известно, что увеличение
толщина стенки трубопровода может увеличить давление остановки
трубопровода и снизить скорость распространения трещины, что
выгодно арестовать трубопровод. Влияние X65, X70,
и толщины стенок трубопровода X80 на давление останова будут проанализированы.
ниже, как показано на.

Взаимосвязь между давлением остановки разрыва и трубопроводом
стена
толщина: (а) OD = 610 мм; (б) OD = 1016 мм.

Из этого видно, что давление остановки увеличивается с увеличением
толщины стенки трубы при условии определенного V-образного надреза по Шарпи
энергия, которая в основном линейна. Поэтому, когда прочность
сверхкритический трубопровод CO ₂ не соответствует вязкому
требования к остановке разрушения, толщина стенки трубопровода может
должно быть увеличено соответствующим образом, чтобы улучшить давление в трубопроводе.Следующее объединит сверхкритическую декомпрессию CO ₂
процесс определения минимальной толщины стенок из различных материалов
трубопроводы, отвечающие требованиям прочности.

В сверхкритическом
CO ₂ процесс декомпрессии,
давление насыщения CO ₂ самое высокое ниже начального
условия, при которых начальное давление составляет 11,7 МПа, а начальная температура
составляет 323,15 К. Это давление насыщения близко к критическому давлению
а скорость волны декомпрессии самая медленная,
самые сложные условия для завершения остановки перелома, полагаясь на
прочность трубопровода.Отношения между
сверхкритический CO ₂ передача волны декомпрессии и разрушение
распространение в этой наиболее сложной ситуации анализируется ниже, чтобы
определить предел вязкости разрушения трубопровода.

Как показано
в, когда
наружный диаметр сверхкритического трубопровода CO ₂
610 мм, расчетное давление 13,2 МПа, минимальная толщина стенки
трубопровода, определенного по расчету на прочность, не может
соответствовать требованиям защиты трубопровода от вязкого разрушения,
и если трубопровод должен остановить разрушение за счет собственной прочности,
давление остановки может быть увеличено, а распространение трещины
скорость можно уменьшить, увеличив толщину стенки.и покажем анализ распространения трещин
процесс и процесс декомпрессии сверхкритического трубопровода CO ₂ с различной толщиной стенки для X65 и X80
трубопроводы в качестве примеров.

Кривые скорости разрушения и декомпрессии
трубопровода Х65.

Перелом и декомпрессия
кривые волновой скорости трубопровода X80.

Из него видно, что толщина стенки трубопровода Х65 должна
не менее 17,28 мм для предотвращения распространения трещин сверхкритического
CO ₂ трубопровод без изменения энергии Шарпи с V-образным надрезом
материала трубопровода.Чтобы предотвратить вязкое разрушение
сверхкритического трубопровода CO ₂ , толщина стенки
Трубопровод Х65 не должен быть меньше 17,28 мм. Также можно увидеть
от и что увеличение толщины стенки трубопровода может
улучшить давление остановки, но эффект уменьшения трещины
скорость распространения при более высоких давлениях не очевидна. Согласно
к этой модели при диаметре трубопровода 610 мм минимальная стенка
толщины трубопроводов X70 и X80 для соответствия вязкому разрушению
Арест 14.