Miten putken lujuus ja muut tärkeät parametrit lasketaan?

Asennettaessa kotitalouksien putkistoja laskentaa ei suoriteta, koska tavanomaisia ​​putkia käytetään näihin tarkoituksiin, joiden vahvuus riittää kestämään veden, kaasun jne. Paineita. Teollisuuden putkistojen rakentaminen ilman erityistä laskentaa on useimmissa tapauksissa vaarallista, koska tämä voi johtaa järjestelmän nopea vika ja muut epämiellyttävät seuraukset.

Tässä artikkelissa tarkastellaan putken voimakkuuden laskemisen perusteita sekä joitakin muita parametreja, jotka sinun täytyy tietää ennen rakenteen rakentamista.

Vahvuuden laskeminen

Minun on sanottava, että putken lujuuden laskemista tarvitaan paitsi sen varmistamiseksi, että linja on luotettava. Tämä myös välttää ylimääriä, koska liiallinen lujuus johtaa suurempiin rakennuskustannuksiin. Siksi suunnittelu ei ole yhtä tärkeä vaihe putkilinjan rakentamisessa kuin sen asennus.

Niinpä tässä laskelmassa määritellään useita perusparametreja:

• Putken sisähalkaisija riippuu kuljetetun nesteen virtausnopeudesta;
• Sisäinen halkaisija riippuen hydraulisesta vastuksesta;
• Seinämän paksuus.

Jokainen parametri määräytyy tietyillä kaavoilla, joita tarkastelemme jäljempänä.

Sisäisen halkaisijan laskeminen

Määritä putken optimaalinen sisähalkaisija tiettyyn nesteen virtausnopeuteen putkistossa ja sen virtaus voidaan tehdä käsillä - D = 4Q3600v? Y m, jossa:

• Q - nestevirta, mitattuna mg / h.
• v - nesteen virtausnopeus putkistossa mitattuna m / s.
• y on nesteen ominaispaino annetuilla parametreilla mitattuna kg / m3. Tämä arvo otetaan viitekirjasta.

Erilaisten nesteiden ja kaasujen liikkumisnopeus määritetään laskelmilla ja vahvistetaan myös käytännön kokeilla. Siksi laskelmissa voit käyttää seuraavia tietoja:

Edellä olevasta kaavasta seuraa, että putkilinjan poikkileikkauksen halkaisija riippuu nesteen virtausnopeudesta. Mitä korkeampi se on, sitä pienempi virtausalue on, rakenteen kustannukset ovat myös pienemmät.

Hydraulinen vastus

Kun neste tai kaasu liikkuu putkilinjan läpi, vastus syntyy välttämättä sen seurauksena, että tuote kulkeutuu putkiseinämiä ja erilaisia ​​järjestelmän esteitä vastaan. Tätä vastusta kutsutaan hydrauliseksi. Mitä suurempi virtausnopeus ja nesteen tiheys, sitä suurempi on hydraulinen vastus.

Putkilinjan halkaisija voidaan määrittää tietyllä painehäviöllä.

Tämän laskennan ohjeet ovat seuraavat - D =? L? P • y • v2g kgf / cm2, jossa:

• ?p = P1-P2 on määritetty tai sallittu painehäviö putkilinjan alku- ja loppupisteen välillä, mitattuna kilogrammoina / cm2.
• L on rungon pituus.
• ? - Hydraulisen vastuksen kerroin voi olla 0,02-0,04.
• g - painovoiman kiihtyvyys, joka on 9,81 m / s.

Tämä laskelma mahdollistaa tietysti, että voimme määrittää painehäviön suorassa putkessa. Tämän vahvistus- ja liitosindikaattorin määrityksen osalta se havaitaan painehäviöllä suorassa putkiosassa, jonka halkaisija on vastaava ja jonka pituus on sama.

Vastaavaa pituutta kutsutaan suoraksi putkiosaksi, jonka hydraulinen vastus on yhtä suuri kuin muotoillun osan vastus muissa olosuhteissa.

Seinämän paksuus

Putken pääparametri, joka vaikuttaa vahvuuteen, on seinämän paksuus.

Tämä indikaattori riippuu useista tekijöistä:

• Putken sisäinen ja ulkoinen paine;
• Putkilinjan halkaisija;
• Materiaali, josta putki on valmistettu, ja sen korroosionkestävyys.

Useimmat putkilinjat vaikuttavat vain sisäiseen paineeseen. Tyhjiöputket, kuten myös helposti kovettuvien tai kiteyttävien tuotteiden höyrykuumennukseen tarkoitetut vaippajärjestelmät ovat ulkoisen paineen alaisia.

Teräsputkien seinämän paksuus, johon sisäinen ylipaino vaikuttaa, määritetään lujuuslaskennalla ja paksuuden lisäämisellä, joka kohdistetaan korroosion kulumiseen.

Voit tehdä tämän käyttämällä seuraavaa kaavaa - S = Sp-C,

• Sp on laskettu paksuus, mitattuna millimetreinä.
• C - korroosion lisääntyminen. Yleensä se on 2-5 mm (keskivahva aggressiivinen media).

Laskettu seinäpaksuus voidaan saada seuraavalla kaavalla: Sp = pDн230?

• p - ylimääräinen sisäinen paine putkessa, kgf / cm2.
• D - putken ulkohalkaisija.
• ?ext - sallittu jännite taukossa, sgc / mm2. Tämä indikaattori voidaan määrittää viitekirjasta riippuen kuljetetun nesteen ja teräksen laadun lämpötilasta.
• ? - hitsin lujuuskerroin. Jos putki on saumaton, kerroin? = 1. Hitsattujen putkien osalta tämä luku voi olla 0,6–0,8, riippuen hitsin tyypistä ja hitsaustyypistä.

Kiinnitä huomiota! Putkilinjaa asennettaessa sekä korjauksen yhteydessä on mahdotonta asentaa erillisiä, testattamattomista tai tuntemattomista materiaaleista valmistettuja satunnaisia ​​osia, koska tämä voi johtaa onnettomuuteen järjestelmässä.

On sanottava, että putkilinjojen laskennassa kiinnitetään huomiota paitsi putkien paksuuteen myös itse materiaaliin. Jos esimerkiksi lämpötila, jolla järjestelmä toimii, on alle 450 astetta, käytetään teräslaatua 20.

Jos kuljetetun tuotteen lämpötila järjestelmässä on korkea, valitse teräs 12H1MF. Tämä mahdollistaa putkilinjojen käytön ohuemmilla seinillä. Vastaavasti rakennuskustannukset riippuvat seinämän paksuudesta.

Putkilinjan vakaus

Moottoriteitä laskettaessa putkilinjan lujuuden lisäksi tärkeä parametri on sen vakavuus pitkittäissuunnassa.

Tämä laskenta suoritetaan tilasta - S? MNcr, missä

• S on pituussuuntainen aksiaalinen voima järjestelmän poikkileikkauksessa.
• m on järjestelmän käyttöolosuhteiden kerroin. Tämä arvo on viitekirjallisuudessa.
• Ncr - kriittinen pitkittäisvoima, jolla putki menettää pituussuuntaisen vakauden. Tämä arvo on määritettävä rakennemekaniikan voimassa olevien sääntöjen mukaisesti ottaen huomioon järjestelmän alkukäyrä, putkilinjaa kiinnittävän ballastin läsnäolo ja maaperän ominaisuudet. Tulvilla alueilla on myös otettava huomioon veden hydrostaattinen vaikutus.

Kiinnitä huomiota! Pitkittäisvakaus on tarkistettava kaarevien osien osalta rungon taivutuksen tasossa. Suorissa osissa maanalaisten osien pituussuuntainen stabiilisuus on tarkastettava pystysuorassa tasossa, jolloin alkukäyrän säteen oletetaan olevan 5000 m.

Pitkittäinen vastaava aksiaalinen voima olisi määritettävä suunnittelukuormituksesta ja -vaikutuksista riippuen ottaen huomioon päälinjan poikittaiset ja pitkittäiset liikkeet.

Laskenta suoritetaan seuraavan kaavan mukaisesti:

S = 100 [(0,5-a) a Kc + aE2T] F

• ? - putkimateriaalin lineaarisen laajentumisen kerroin;
• E - joustavan muuttujan parametri;
• ?t on suunnittelulämpötilaero;
• ?kc - rengasmaiset jännitykset sisäisestä suunnittelupaineesta;
• F on putkilinjan poikkipinta-ala.

Kiinnitä huomiota! Maanpäällisten moottoriteiden vakautta määritettäessä on tarpeen laskea ankkuritukea, kaarevia järjestelmiä, ankkurin ripustustukia ja muita rakenteellisia elementtejä leikkaus- ja kallistusmahdollisuuksien mahdollistamiseksi.

Teräsputkien lujuusluokat

Jotta putkilinjan lujuuden kaikki tarpeelliset laskelmat olisi suoritettu, sopivia putkia oli helpompi valita, putkien lujuusluokat otettiin käyttöön. Tässä tapauksessa tuotteiden lujuus arvioidaan metallin vetolujuuden perusteella.

Putkien lujuusryhmä on merkitty kirjaimella “K” ja vakioarvo kgf / mm2: sta 34: stä 65: een. Esimerkiksi keskiövyöhykkeiden kaasuputket ottaen huomioon keskimääräinen ympäristön lämpötila noin 0 astetta ja järjestelmän käyttöpaine 5,4 MPa , on valmistettu lujuusluokan K52 putkista.

Kaukoidän olosuhteissa, joissa keskilämpötila on -20 astetta ja jonka käyttöpaine on suunniteltu olevan 7,4 MPa, kaasuputket on valmistettu lujuusluokan K55-K60 putkista.

Putken massan laskeminen

Useimmissa tapauksissa järjestelmää laskettaessa voi olla tarpeen määrittää esimerkiksi putkien massa, jotta se voidaan liittää tukien kantokykyyn tai yksinkertaisesti ennustaa kuljetuskustannuksia.

On totta, että tähän ei tarvitse laskea matemaattisesti, kuinka paljon putken tietty osa painaa, koska vertailutieto sisältää erilaisten putkien juoksumittarin tarkan painon.

Riittää, kun tiedät seuraavat tiedot:

• Putkimateriaali;
• Ulkoinen halkaisija;
• Seinämän paksuus jne.

Kun yhden juoksumittarin paino on tiedossa, tämä arvo tulee kertoa juoksevien metrien lukumäärällä.

Pinta-ala

Erilaisia ​​moottoriteitä asennettaessa ne on ehkä eristettävä, vedeneristettävä, maalattava jne. Tämän vuoksi sinun on määritettävä putkilinjan pinta-ala, jonka avulla voit laskea materiaalin määrän. Tämän laskennan suorittamiseksi on tarpeen kertoa ulkoisen osan kehä putken pituudelle.

Kaava ympyrän määrittämiseksi on seuraava - L =? D. Putkiosan pituus on merkitty nimellä H.

Tällöin putken ulkokehän alue näyttää seuraavalta - St =? DH m2, jossa:

• St on putken pinta-ala, joka mitataan neliömetreinä.
• ? - "Pi" -numero, joka on aina 3,14;
• D on ulkohalkaisija;
• H - kuten edellä on mainittu, osoittaa putken pituuden metreinä.

Esimerkiksi putki on 5 metriä pitkä ja halkaisijaltaan 30 cm, ja sen pinta-ala on St =? DH = 3,14 * 0,3 * 5 = 4,71 neliömetriä.

Edellä olevien kaavojen perusteella on myös mahdollista laskea putkilinjan tilavuus ja sen sisäseinien pinta-ala. Tätä varten on vain tarpeen muuttaa laskelmissa ulkoisen halkaisijan arvoa sisäisen arvon arvolla. Kaikki nämä parametrit saattavat olla tarpeen, kun asennetaan kotimaan putki.

johtopäätös

Tarkastelimme, miten putkilinjat lasketaan vahvuuden ja vakauden perusteella. Teollisten moottoriteiden asennuksen aikana toteutetaan luonnollisesti paljon monimutkaisempi suunnittelu, johon liittyy useita muita toimia, minkä vuoksi tätä työtä tekevät yksinomaan ammattilaiset. Kotitalousjärjestelmää rakennettaessa kaikki tarvittavat arvot voidaan kuitenkin oppia itsenäisesti.

Tämän artikkelin videosta voit saada lisätietoja tästä aiheesta.