13.4 Выбор условного диаметра трубопроводов по скорости потока

При проектировании трубопроводных систем важно правильно выбрать диаметр трубопроводов. Отклонение диаметра от оптимального значения, соответствующего минимальным приведенным затратам, приводит к увеличению капитальных затрат или эксплуатационных расходов. Анализ стоимости трубопроводов по прейскурантам и ценникам (табл. 13.4) показывает, что при изменении диаметра трубопровода на один типоразмер его общая стоимость в среднем возрастает на 30 %.

Таблица 13.4 - Изменение стоимости трубопроводов при увеличении

диаметра на один типоразмер

Элементы трубопроводов

Изменение стоимости трубопроводов, %

Трубы из углеродистой стали марки:

20

Вст3

19-38

33-100

Трубы из лигированной или коррозионностойкой стали

26-58

Трубопроводная арматура

30-100

Тепловая изоляция

20-40

Покровный слой тепловой изоляции

15-30

При проектировании диаметр трубопровода определяют поэтапно: сначало выбирают условный диаметр, затем выполняют монтажно-технологическую схему, гидравлический (или теплогидравлический) и прочностной расчеты. При этом на каждом этапе диаметр уточняют, в отдельных случаях при уменьшении диаметра можно сократить длину трубопровода на 10-40 % путем изменения трассировки, уменьшения числа отводов, П-образных компенсаторов температурного расширения и т.д.

Таблица 13.5 - Рекомендуемые скорости газов и паров в технологических трубопроводах

Транспортируемая среда

Давление (абс.), МПа

Скорость газа и пара, м/с

Пар водяной:

сухой насыщенный -

диаметр трубопровода до 200 мм

свыше 200 мм

перегретый -

диаметр трубопровода до 200 мм

свыше 200 мм

отработанный

Независимо

35

60

50

80

10-15

Водород

Независимо

15

Кислород

До 1,6

1,6-4

4-10

10-25

30

16

6

3

Пары углеводородов

5-20 кПа

20-50 кПа

50-100 кПа

Свыше 0,1 МПа

60-75

40-60

20-40

10-25

Хладоносители:

пропан, пропилен, этан, этилен,

аммиак

фреоны (Р-12, 22, 30)

до 2,0

10-25

8-18

Другие газы и пары

До 0,3

0,3-0,6

0,6-10

Свыше 10

5-20

10-30

10-35

40

Для выбора условного диаметра часто используют номограммы, связывающие расход потока, его скорость и диаметр трубопровода или расход, скорость, диаметр трубопровода и удельные потери давления потока.

Рекомендуемые скорости потока. Рекомендуемые скорости в технологических трубопроводах для газов и паров приведены в табл. 13.5. Скорость движения смеси газов определяют с учетом объемной доли каждого из компонентов.

Таблица 13.6 - Рекомендуемые скорости газов и паров в технологических трубопроводах.

Среда

Кинематическая вязкость, 106 м2

Скорость во всасывающих трубопроводах, м/с

Скорость в наг-нетательных тру-бопроводах, м/с

Жидкие хладоносители (табл. 3.2.), этиленглюколь и растворы солей:

диаметр до 200 мм вкл.

свыше 200 мм

Сжиженные газы

Жидкости при температуре кипения и горячая вода

прочие жидкости

Независимо

-/-

-/-

-/-

До 11

11-28

0,6

1,0

1,2

0,9

1,5

1,3

1,2

2,0

3,0

0,9

2,5

2,0

 

28-74

74-128

148-445

445-889 и свыше

1,2

1,0

1,0

0,8

1,5

1,2

1,1

1,0

Данные для кислорода приведены в табл. 12.5 применительно к трубам из углеродистых и легированных сталей. В трубах из коррозионно-стойких сталей или сплавов алюминия рекомендуется повышенные скорости потока: 50, 30, 16 и 6 м/с соответственно для указанных в табл. 13.5 диапазонов давления; в трубах из меди и ее сплавов - 50 м/с независимо от давления. В местных гидравлических сопротивлениях допускается максимальная скорость 60 м/с. При объемном содержании кислорода в смеси более 23 % скорость принимают как для чистого кислорода.

Таблица 13.7 - Допустимые скорости движения органических жидкостей при их электризации

Жидкости

Удельное объемное электрическое сопротивление , Ом.м

Максимально допустимая скорость в трубопроводе, м/с

Электропроводящие

до 105

10

 

105 - 109

5

 

Свыше 109

Определяют расчетом

Рекомендуемые скорости движения жидкостей в технологических трубопроводах в зависимости от ее вязкости дана в табл. 13.6.

Скорость движения органических жидкостей в заземленных стальных трубопроводах выбирают с учетом ее ограничения по предельно допустимой плотности электрического заряда, образующегося в движущемся потоке при трении, для того, чтобы исключить возможность возникновения искровых разрядов и воспламенения потока. Допустимую скорость движения жидкости определяют по удельному объемному электрическому сопротивлению (табл. 13.7)