Transcript Přednáška 6

Potrubní technika
Podle přepravovaného média patří do oblasti:








vodovody a rozvodné sítě
kalovody a kanalizace (a sítě)
ropovody
parovody
plynovody
technologická zařízení chemického průmyslu
technologická zařízení elektráren aj.
rozvody stlačeného vzduchu aj.
Podle provedení a materiálu jsou potrubí






Zařízení potrubní techniky představují:







spoje potrubí a závěsy potrubí
uzavírky aj. (armatury)
kompenzátory (dilatace)
filtrační zařízení
zásobníky (nádrže, tanky)
čerpadla, kompresory, akumulátory
měřicí a regulační technika
Podle tlaku a teploty jsou potrubí
litinová hrdlová
ocelová svařovaná přírubová
ocelová se spoji závity
z litého čediče, kameniny, eternitu hrdlová aj.
plastová svařovaná, lepená (PE, polyetylen, PP, PVC aj.)
měděná a mosazná pájená
o
o
o
o
chladicí
nízkotlaká (voda, vzduch)
středotlaká (plyn)
vysokotlaká (voda, olej, pára)
Hydraulický ráz při uzavírání dlouhých potrubí (vodní zámek).
Přeprava tekutin – ekonomické hledisko (cisternová přeprava x produktovody).
Základy proudění tekutin
Rovnice kontinuity (spojitosti)
průtočné množství Q [ m3. s-1 ]
Zákon zachování hmoty – pro kapaliny (nestlačitelné)
pro plyny
tlak p [ Pa ]
Q = A1 . v1 = A2 . v2
ρ = konst
Q . ρ = konst.
ρ = f ( p, T )
rychlost
v [ m . s-1 ]
plocha průřezu A [ m2 ]
hustota
stavová rovnice plynu
p . ρ-1 = R . T
ρ [ kg . m-3 ]
vzduch R = 287 J .kg-1 . K-1
teplota T [ K ]
Energetická bilance
grav. zrychlení g = 9,81 m . s-2
tlak p1 [ Pa ]
Zákon zachování energie – pro kapaliny (Bernoulliho rovnice)
rychlost
v1 [ m . s-1 ]
energie polohová, tlaková, kinetická, ztráty
h1 + p1 / ( ρ . g ) + v12 / ( 2 . g ) + hztr = konst.
rovnice obsahující součet energií jednotky objemu kapaliny byla krácena součinem (ρ.g)
Zákon zachování energie pro plyny
součet energií tlakové, kinetické, tepelné a rozptýlené do okolí (ztrát) se nemění
Charakter proudění v potrubí
Reynoldsovo číslo
• laminární
• turbulentní
Re = d . v . ρ / η
Re je bezrozměrné kritérium
průměr potrubí
d [m]
rychlost v [ m . s-1 ]
dynamická viskozita
η
[ Pa . s ]
mez pro laminární proudění
Re < 2320
rozložení rychlosti v potrubí při laminárním a turbulentním proudění
ztráty při turbulentním proudění stoupají se čtvercem rychlosti
průměr potrubí (vnitřní) d pro přepravované množství Q [ m3.s-1]
voda v = 1 až 3 m . s-1
√
d=
η = 0,00101 Pa . s
tloušťka stěny potrubí s pro vnitřní tlak p
4.Q
√ π.v
s = d . p / (2 . σD )
dovolené namáhání σD je třeba volit dle materiálu i technologie výroby (svařované roury)
analogie Ohmova a Kirchhoffových zákonů
Δp = Q . Rh
Σ Qi = 0
Σ Δp = Σ ( Q . Rh )
Tepelné a tlakové ztráty a dilatace
 přepravované médum o vyšší teplotě než je teplota okolí chladne tepelnými ztrátami
 potrubí se prodlužuje a zkracuje při změnách teploty média
produktovody musí být izolovány a vybaveny kompenzátory
ztráty tlaku třením – laminární úměrné rychlosti v a viskozitě η
-- turbulentní úměrné čtverci rychlosti v2
dilatace změnou teploty – roztažnost oceli α = 18 . 10-6 K-1 ( pro 100 m a 20°C dilatace 36 mm )
dilatace Δl = α . l0 . Δt
koeficienty λ pro výpočet tlakové ztráty
laminární proudění
λ = 64 / Re = 64 . η / ( v . d . ρ )
turbulentní proudění
λ = 0,316 . ( Re) -1/4
ztrátová výška hztr
hztr = λ . l . v2 / ( 2 . d . g )
ztráta tlaku Δp
Δp = ρ . g . hztr
Ztráty místními odpory
místní odpory jsou odpory průtoku skrze uzavírky, změny průřezu, změny směru (kolena) aj.
ztrátová výška je
hztr = ξ . v2 / ( 2 . g )
Rozložení rychlosti
laminární proudění - parabolické, turbulentní - malá změna uvnitř, strmý spád při okrajích
Potrubí uložená v zemi




ochrana proti korozi
ochrana proti vedení bludných elektrických proudů a následné elektrokorozi
vyrovnávání dilatací a sesuvů
přehled o dispozici uložení (mapy, plány, hledání místa vedení)
Evidenční data o potrubí
o druh média, jeho tlak a teplota
o provedení potrubí (parametry, materiál, druh spojů, vyrovnávání dilatací aj.)
o uložení – hloubka, podloží, zásyp, označení na povrchu aj.
Spoje potrubí a jejich těsnění
Spoje




hrdlové
přírubové
závitové
svary, pájené a lepené spoje
Přírubové spoje ocelových svařovaných rour
Těsnění plochá




obsahující azbest (klingerit)
neosahující asbest (keramzit)
pryžová, plastová
kovová (Cu, Pb, Al)
plynovody, parovody, horkovody
Hrdlové spoje rour
Roury litinové, PP (polypropylenové), PVC, kameninové, eternitové aj.
Těsnění konopným provazcem a vlitím olova nebo asfaltu,
cementu, klínový pryžový uzávěr aj.
Vodovody, kanalizace, nízký tlak, sedání zeminy.
HRDLOVÉ ROURY A TVAROVKY
Provedení
Typy
•
•
•
•
kolena
odbočky
T-kusy a kříže
redukce, přesuvky aj.




tvárná litina
železobeton, eternit
kamenina, tavený čedič
plast (PVC, polyethylen, polypropylen aj.)
Závitové spoje potrubí
Požívá se trubkový závit a kuželový trubkový závit a spojovací tvarovky (fitinky) temperovaná litina
bezešvé závitové trubky s vnějším kuželovým trubkovým závitem, tvarovky s vnitřním trub. závitem
nátrubek
vsuvka
kříž
šroubení
odbočka T
šroubení
oblouk
koleno redukované
nárožní šroubení
koleno
nárožní šroubení
Závitnice
pro řezání trubkových závitů při montáži ocelových potrubí spojovaných tvarovkami
se závitem (fitinky)
Různé typy šroubení
Pro spoje trubek menších průměrů (ocelové, měděné, mosazné) jsou užívána strojírenská šroubení
rozvody maziva v mazacích soustavách, přívody kapalného paliva spalovacích motorů aj.
Kompezátory dilatace potrubí
kompensátor s pružným pryžovým vlnovcem
Provedení kompenzátoru
•
•
•
deformační tvaru U apod.
ucpávkové
s pružnými prvky
kompenzátor
tvaru U
ucpávkový kompenzátor
Tvarovky (fitinky)
pro spoje potrubí
pro závitové spoje (temperovaná litina, mosaz)
při montáži se řeže závit na koncích trubek
těsní se konopím a fermeží
pro svařené nebo lepené spoje (PE, PP, PVC novodur)
při montáži se svařuje tlakem
obě části jsou elektricky odporově předehřáty
Plastová potrubí
Materiál – polypropylen (PP), novodur (PVC), polyetylen (PE)
Při uložení v zemi jim nehrozí koroze – proto jsou používány pro vodovody, plynovody aj.
Uzavírky potrubí
Typy




kohouty
ventily
šoupata
klapky
Třmenový ventil
Průmyslové šoupátko
Zpětná klapka
Jednocestný kohout kuželový
další armatury – pojistné ventily, vypouštěcí
kohouty, regulační a redukční ventily
koule
KULOVÝ KOHOUT
pohled
čtvrtinový řez
naklápění a otáčení pro ovládání průtoku a směšování
tzv. kartuše (vlastní uzavírka)
jemné drážkování pro otáčení - průtok
moderní pákové baterie pro vodovodní
výpustní ventil
Vzduchotechnika (větrání a vytápění)
Vzduchotechnika slouží k úpravám vzduchu v obytných a jiných prostorách a znamená také přepravu
většího množství vzduchu při tlacích blízkých barometrickému tlaku a teplotě okolo 20°C
potrubí vzduchotechniky jsou plechová s úpravou
odolnou korozi nebo plastová
Proudění par a plynů
První hlavní věta termodynamická
„dodané množství tepla způsobí zvýšení vnitřní energie a vykoná práci“
vykonaná práce je
L = ∫ p . dV
ΔQ = ΔU + L
dV = dm / ρ
zvýšení vnitřní energie znamená zvýšení teploty T a tlaku p a změnu hustoty ρ
Změny stavu





izotermická (konst. T)
izobarická (konst. p)
izochorická (konst. V)
adiabatická (nulové přivedené nebo odvedené teplo ΔQ)
polytropická
Přestup tepla při proudění plynů a směsí par a plynů (tepelné výměníky).
PAROVOD
PAROVOD
Plynovod
Plynovod