افت فشار در خطوط لوله مستقیم

٧–١۴از شکل خارج شدن

به دنبال خمش و بارهای موضعی، تغییر شکل لوله رخ می دهد. ابتدا حالت اول توصیف می شود. محاسبه تغییر شکل به دنبال بار موضعی از بارهای فوق حاصل می شود. مطابق
فصل ۵–١۴برای تغییر شکل داریم:
Δdv = 2.rm/8.S0 . (Ch,qv .qv+ Ch,qh+Ch,qh*. qh*)
لذا تغییر قطر نسبی در مسیر عمودی بر حسب درصد می شود:

Бv= Δdv/2 . rm
(۳۷-۱۴)
.۱۰۰[%]

۸-۱۴امنیت(اطمینان)

مقادیر امنیت طبق مبانی احتمالات تئوری اطمینان پذیری تحقیق می گردد. لذا گسترش قابلیت تحمل بار لوله و بارها در نظر گرفته می شود. بر مبنای گسترش
مختلف استحکام، ابعاد، سفتی ها و روش های آزمون و توابع امنیتی مورد نیاز مختلف بسترها، انواع مواد لوله با شکست ظاهری یکسان، انواع ضریب های اطمینان مختلف دارند.
در چدن نشکن مقدار اطمینان γ=۱٫۵با توجه به خطر آب زمینی, اثر معکوس استفاده و موارد اقتصادی معین می شود.
در یک ماده با توانایی تغییر شکل مانند چدن نشکن در این امکان پیوند مقدار اطمینان γبا توانایی کاری مواد با معنی می شود. لذا توانایی کاری مواد در مقادیر قوی کرنش εتاثیر
می گیرد و γبه صورت تابعی از εنمایش داده می شود.
با مقادیر مربوطه برای لوله چدن نشکن که در شکل ۶–١۴نشان داده شده است ارتباط توانایی کاری داده می شود.
در حال حاضر بازبینی مجدد برگه کار ATV DVWK, A127چاپ ۳موجود است. در محاسبات در آینده از ضریب امنیت جهانی دیگر استفاده نمی شود. از اطمینان جزئی لوله با مواد مختلف و بارها بیشتر استفاده می شود.
شکل :۶-۱۴ضریب اطمینان ،γمربوط به ضریب سفتی در رابطه با کرنش نشان داده شده است.

۱۵-محاسبات هیدرولیکی

روش های محاسبه برای اتلاف فشار در خطوط لوله، اتصالات و شیرها، پر شدن جزئی، ضربه قوچ

١–١۵کلیات

در محدوده خطوط لوله آب مبنا مطابق با راهنمایی های ، EN545برای کانال های فاضلاب و خطوط لوله فاضلاب مطابق با EN598می باشد.
محاسبات هیدرولیکی خطوط لوله آب آشامیدنی مطابق با ورقه کار W302از DVGW قاعده مند می شود.
مطابق با ورقه کار ، ATV-DVWK,A110ابعاد هیدرولیکی و شواهد )گواهی( توان )کارایی( کانال ها و خطوط لوله فاضلاب مشخص می شود. آن در یک نسخه بازنگری شده با چاپ سپتامبر ٢٠٠١تجدید شده است.
برای محاسبات اتلاف فشار در خطوط لوله گاز ورقه کار DVGW,G464موجود است.
در سایت www. Gussrohrtechnik.deدر فصل” ابزارهای محاسبه” یک برنامه طبق ورقه کار W302از DVGWو ورقه کار A110از DWAجهت محاسبه هیدرولیکی
حالات کاربردی زیر بدون پرداخت هزینه قابل پیاده سازی می باشند:
• خطوط لوله آب در محدوده DN80تا DN2000
• کانال های فاضلاب و خطوط لوله فاضلاب در محدوده سایز DN100تا DN2000

٢–١۵محاسبات اتلاف فشار

جریان حجم جریان خروجی، جریان عبوری( Q ) بر حسب  ، [m³/sec] قطر دینامیک (خالص) لوله بر حسب ] [mو متوسط سرعت جریان vبر حسب [m/sec] طبق معادله
زیر نسبت به یکدیگر پیوند خورده اند: (۱-۱۵)
Q =Лd²/۴ . V [m³/s]
با داشتن سرعت جریان برای یک سرویس معمول و افت فشار از پیش معلوم قطر دینامیک لوله در اولین تقریب تحقیق می شود. مقادیر سرعت برای سرویس های معمول به قرار
زیر است.
جدول :١–١۵سرعت های جریان معمول سرویس های مختلف در خط لوله

-۱-۲-۱۵افت فشار در خطوط لوله مستقیم

راهنمایی های زیر در حالت خطوط با سطح مقطع دایره ای شکل، مانند خطوط آب و فاضلاب می باشد.
در جریان لوله به علت سایش سرویس بر جداره لوله، آشفتگی سرویس و سایش قسمت های مختلف مایع روی یکدیگر اتلاف انرژی حاصل می شود که خودش را ب صورت افت فشار نشان می دهد.
افت فشار P1-P2جهت نسبت های جریان ایستگاهی به صورت زیر محاسبه می شوند:

ارتفاع افت فشار hبر حسب [m] را توصیف می کند که با تقسیم بر طول لوله در شیب خط انرژی Jحاصل می شود. . J= λ/d
[v² /۲g  [m/km
جهت یک دید اجمالی Jدر حالت طول خط ۱kmبا افت فشار hبر حسب mستون آب اظهار می شود.
فاکتور λضریب سایش لوله است که بدون بعد است (ضریب مقاومت) که ناشی از زبری جداره و عدد رینولد می باشد.
عدد رینولد Reنسبت نیروی انتقال جرم و نیروی سایش داخلی است و به صورت =Re v .d/vمحاسبه می شود.
در ایجا vچقرمگی کینماتیک بر حسب [m²/s] می باشد.
جدول ۲-۱۵حاوی چقرمگی های کینماتیک آب در درجه حرارت های بین ۰°Cو۱۰۰°C در فشار عادی است.
در حالت معمول جداول افت فشار از درجه حرارت های ۱۰°Cمی باشد که از چقرمگی کینماتیک v=1.31. 10-6 m²/sمطرح می شوند.
در جدول ٢–١۵مقادیر موجود برای سرعت های جریان ، vجریان در لوله ها همیشه آشفته است.
جدول :٢–١۵وابستگی چقرمگی کینماتیک آب به درجه حرارت

شکل ۱-۱۵رابطه ضریب زبری لوله λبا عدد رینولدز را نشان می دهد. پارامتر نسبت قطر دینامیک لوله dو زبری مطلق kاست.
آن روشن می سازد که تعیین و مشخص کردن زبری مطلق kدارای معنی ویژه ای است.

شکل ۱-۱۵: رابطه ضریب زبری لوله λبه عدد رینولدز Re

برای خطوط لوله آب آشامیدنی و تجاری در ورقه کار w302از DVGWمقادیر Kj زیر تعریف شده اند.
[Kj= 0.1[mm •
خطوط لوله راه دور و انتقال دهنده با راهنماهای خطوط گسترش یافته
[Kj=0.4[mm •
خطوط لوله اصلی با راهنماهای خطوط گسترش دنباله دار
[Kj=1.0[mm •
• شبکه جدید، طبق انتقال از [Kj=0.4[mmبه]Kj=1.0[mm اثر شدیدتر شبکه به صورت تقریبی در نظر گرفته می شود.
Shubert(١–١۵) این مقدار را برای یک خط لوله تهیه راه دور آب با طول ۱۶kmاز لوله چدن نشکن پوشش داخلی ملات سیمان سایز ۴٠٠و سایز ۵٠٠تائید می کند.
برای محاسبه بعدی خطوط لوله و شبکه های لوله پیرتر ممکن نیست، مقادیر عددی برای زبری توصیه شود. زبری موجود طبق قاعده باید به وسیله اندازه گیری بدست آید.
در اندازه گیری ها اتلاف همه اتصالات و شیرها در نظر گرفته می شود، لذا با تعیین =Kj ] 0.1[mmبرای خطوط لوله راه دور حالت امنی ایجاد می کند.
چاپ نسخه مجدد ورقه کار ،A110از ATV-DVWKدر سال ٢٠٠١صورت گرفته است. تغییرات حقیقی در مقایسه با چاپ آگوست ١٩٨٨عبارتند از:
• جدایش حالت پیش رونده در اندازه گیری و گواهی کارایی
• توصیفات جدید، بیشتر در رابطه با اتلاف جریان در میله ها با و بدون بلوکه شدن(سد شدن)
• رفتار نوع جدید جریان در سازه های میله ای شکل با خروجی جریان پرتابی در تغییر مسیر جریان به صورت هم زمان
• کارکرد آنالیتیکی جریان در پروفیل های غیر دایره ای شکل و شرایط پر شدن جزئی
• عدم در نظر گرفتن ضریب شکل f
• کلی سازی رفتار جریان ناپیوسته به وسیله معرفی فاکتور m
• نسخه جدید کاربرد گسترش تخت و نشت
• محاسبه تبدیل انرژی در محدوده خروجی جریان از گسترش شیب دار
• محاسبه مجدد (GERRINEلختی) باز با سطح مقطع پیوند(ساختمانی)
با محاسبه خطوط سطح، گذر پر شدگی جزئی به پر شدگی کامل در افت فشار (سد شدگی)، با توجه به سد شدگی میله، به صورت کامل ممکن می شود.
با ساده کردن مدل محاسبه، تخمین مدل خاص ممکن می شود، که خارج از حوزه معتبر A110قرار دارد.
برای کانال های تخلیه آب و خطوط تخلیه آب زبری کار Kbدر راهنمای ورقه کار A110از ATVمعین شده است.
برای لوله های غیر استاندارد و کانال های بتنی محلی بدون گواهی خاص، زبری دیواره موثر Kb=1.5mmمی باشد. تخمین PAUSCHALبرای مقدار Kbشامل قانون
موارد ذیل می باشد:
• زبری دیواره
• عدم دقت موقعیت (قرارگیری)و تغییرات
• ضربه به لوله
• سازگاری اتصالات و
• سازه استوانه ای
در چهارچوب این تخمین – PAUSCHALزبری دیواره موثر برای لوله های استاندارد شده به صورت واحد با K=0.1می باشد و اثر کار کانال روی زبری دیواره نسبت به ارزش لوله های جدید جمع بندی می شود.
در این تعریف کلی مقدار Kbاز موارد زیر تاثیر نمی پذیرد.
• تفاوت بین قطرهای لوله دینامیک موجود و محاسبه شده
• سازه های تصفیه کننده
• سازه های ورودی و خروجی از دریچه کنترل منبسط شونده، خط لوله فشاری
• پایه ها
• اثر مانع شدن و بلوکه شدن
در این حالت اصول زیر معتبر می باشند:
• به صورت پایه با اندازه دینامیک متوسط موثر جهت محاسبه یا با اندازه دینامیک
متوسط
• هنگام طراحی، تجاوز از چهارچوب DIN4263مجاز است و به وسیله تفسیر
۰٫۹ QVپوشانیده می شود.
• هنگامیکه اندازه دینامیک موثر در حالت منفرد در نظر گرفته نمی شود توسط شواهد توان(محاسبه بعدی)به صورت پایه با %٩۵اندازه اسمی محاسبه می شود که در آن کاهش سطح مقطع در ادامه نشت(رسوب) معمولی در نظر گرفته می شود.
اتلاف در سازه های تصفیه کننده در حالت منفرد گواهی می شود. از این شواهد می توان صرف نظر کرد، هنگامیکه در سازه های تصفیه کننده یک افزایش سطح ΔZ≥d/20موجود بوده یا پیش بینی می شود.

از گواهی می تواند صرف نظر شود، وقتی که ظرفیت کانالهای هدایت کننده با ۰٫۸۵QV به جای ۰٫۹QVمحدود می شود، مشروط بر آنکه این کانال ها دارای هیچگونه گرفتگی نباشند.
در جدول ٣–١۵مقادیر– کلی برای زبری کاری ] [mmداده شده است.

٢–٢–١۵پر شدن جزئی

هنگام تحقیق در رابطه با حالت های پر شدن جزئی این فرض صورت می گیرد که خط سطح موازی با کف جریان می یابد.)جریان خروجی نرمال( لذا برای سرعت جریان VTدر پر شدن جزئی داریم:

VT/VV=[rhy . T/rhy . v]^0.625
(١٠–١۵)

و برای جریان خروجی QTداریم:

QT/QV=AT/AV [rhy . T/rhy . V] ^0.625
(١٠–١۵)

تحقیقات تئوری توسط (٢–١۵) Tiedtدارای بررسی عملی از (٣–١۵) Sauerbreyاین مسئله را تائید می کنند که در جریان ورودی با سایش هوا از رفتار جریان خروجی لبه پر
کننده، در پروفیل بسته صرف نظر می شود.
منحنی های پر شدن جزئی دارای یک قسمت خمش برگشت می باشند که دارای حداکثر جریان خروجی در پر شدن جزئی است که در آن بالاترین مقدار ممکن عمق آب طبیعی
پایدار منظم می شود.
در ادامه مشکل تهویه یا قفل شدن هوا در خطوط کانالی در پیوند با خطر ناشی از آن و ضربه در خط، منحنی های پر شدن جزئی برای خروج جریان توسط QT/QV=1 شکسته می شوند.

٣–٢–١۵-اتلاف فشار در اتصالات و شیرها

ارتفاع اتلاف فشار ‘ hدر اتصالات و شیرها مطابق فرمول زیر محاسبه می شود:
h’=ξi . (١٣–١۵)
v²/۲g
جائیکه ξiعدد مقاومت باشد.
حالت دیگر ممکن جهت تعریف اتلاف فشار تعیین یک طول اتلاف معادل ‘ Lاست که از
فرمول زیر محاسبه می شود:

L’= ξi . λ
(١۴–١۵)
d/

اتلاف فشار به وسیله طول اتلاف معادل ‘ Lیک خط با اندازه اسمی یکسان جابجا می شود.
نتایج برای زانویی ها در شکل ٢–١۵و برای انشعابات در شکل ٣–١۵و ۴–١۵موجودند.
آنها برای سرعت آشفتگی v=1m/sو چقرمگی کینماتیک γدر درجه حرارت آب ۱۰°Cمعتبرند.

شکل ٢–١۵: طول اتلاف معادل ‘ Lدر زانویی ها

شکل ٣–١۵:طول اتلاف معادل ‘ Lدر انشعابات(جدایش)

شکل ۴–١۵:طول اتلاف معادل ‘ Lدر انشعابات(الحاق)

 
 
۴-۲-۱۵-ضربه قوچ در خط لوله آشفته

بر خلاف محاسبات جریان ایستگاهی در خطوط لوله وجود دارد و حقیقتاً به وسیله انتقالجرم جریان ایجاد می شود. به صورت اضافی اثر تراکم سرویس و الاسیسیته مواد لوله در
نظر گرفته می شود. لذا نوسانات فشار اعمالی به صورت کلی تحت نام ضربه قوچ – در خطوط شبکه آب با نام ضربه آب– مشهور است.
در ورقه کار W303از DVGWراهنمایی های طراحی و روش های محاسبه آمده است.

۱۶-جوشکاری لوله چدن نشکن

توصیف روش های جوشکاری، تهیه جوش، مواد افزودنی و عملیات حرارتی جوش در لوله های چدن نشکن و اتصالات مانند آزمون های جوش د ر این فصل صورت می گیرد.

١–١۶-کلیات

مدت کوتاهی از گذشت قرن بیستم در حوزه تولید صنعتی توسعه جوشکاری مواد چدنی صورت گرفت که در آن زمان فقط چدن خاکستری در چدن با گرافیت لایه ای جوشکاری
می شد.سپس امکانات جهت جوشکاری چدن با توجه به این موضوع در حوزه نصب خطوط لوله اغلب از چدن نشکن (چدن با گرافیت کروی) به کار رفت ولی مواد افزودنی
مناسب جوش و تکنولوژی های جوشکاری بهبود یافته و ارتقاء یافته نیز به کار می رفت و با راهنمایی کلی DVS ،DVGWدر رابطه با تولید لوله ها و اتصالات چدن نشکن پایه گذاری شد.
با توجه به این موضوع جوشکاری چدن نشکن در حوزه ساخت خطوط لوله دارای سه انتخاب زیر است
• جوشکاری ساخت: جوشکاری در ساخت اجزای چدنی از اجزای مجزا (مثلاً جوشکاری فلنج ها، انشعابات و غیره مربوط به لوله ها)
• جوشکاری تولید: مثال های ایجاد گرده های برآمده جوش در قسمت اسپیگات لوله جهت پیوند لوله های مهار کننده نیروی طولی (ضد زلزله)
• جوشکاری اورهال: بهبود دادن توسط جوشکاری و جوشکاری های تعمیراتی مخارج لازم برای کیفیت پیوند معین می تواند خیلی متفاوت باشد و از روش های جوشکاری زیر تصمیم گیری می شود:
• جوشکاری با افزودنی های جوش نوع یکسان تحت پیشگرم بالا: جوشکاری نوع یکسان) نام سابق: جوشکاری گرم(، جوشکاری بدون مواد افزودنی
• جوشکاری با مواد افزودنی جوش غیر یکسان بدون پیشگرم یا پیشگرم کم: جوشکاری نوع غیر یکسان(نام سابق: جوشکاری سرد) به صورت عملی بین دو مورد آخر تصمیم گیری می شود.
جهت مطالعه ادامه مقاله کلیک کنید.
 
 
نوشته افت فشار در خطوط لوله مستقیم اولین بار در فروش لوله و اتصالات – قیمت لوله فولادی. پدیدار شد.
Source: poliestil