الأنابيب تربط مختلف أجهزة المصانع الكيماوية. يتم استخدامها لنقل المواد بين الاتصالات المختلفة. يتضمن التصميم عدة أنابيب منفصلة ، والتي ، بمساعدة الوصلات ، تشكل نظام خط أنابيب واحد.
نظام الأنابيب
خط الأنابيب - نظام مكون من مكونات أسطوانية متصلة ببعضها البعض وتستخدم لنقل الكيماويات والمواد الأخرى. كقاعدة عامة ، يتم استخدام خطوط الأنابيب تحت الأرض في المصانع الكيماوية لنقل المواد. بالنسبة للأجزاء المستقلة والمعزولة للتركيب ، فإنها تنطبق أيضًا على نظام الأنابيب أو الشبكة.
تكوين نظام الأنابيب المستقلة قد يشمل:
- أنابيب.
- توصيل التجهيزات.
- ختم يربط بين قسمين قابلين للإزالة.
يتم إنتاج كل هذه العناصر بشكل فردي ، وبعد ذلك يتم توصيلها كنظام خط أنابيب واحد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تكون خطوط الأنابيبمجهزة بالتدفئة والعزل اللازم بمختلف الخامات.
يتم تحديد حجم الأنابيب والمواد اللازمة لتصنيعها بناءً على متطلبات العملية والاستقالة المحددة في كل حالة على حدة. ولكن من أجل توحيد أبعاد خطوط الأنابيب ، تم تصنيفها وتوحيدها. المعيار الرئيسي هو الضغط المسموح به حيث يكون تشغيل خط الأنابيب ممكنًا وآمنًا.
القطر الاسمي
القطر الاسمي هو معلمة مستخدمة في أنظمة الأنابيب كعامل أداء يقوم بمحاذاة أجزاء مثل الأنابيب والصمامات والتجهيزات في حسابات الأنابيب الهيدروليكية.
القطر الاسمي - القيمة الحجمية ، مساوية عدديًا للقطر الداخلي للهيكل. مثال على القطر الداخلي الاسمي: DN 125.
القطر الداخلي الاسمي غير محدد على الرسومات ولا يحل محل أقطار الأنابيب الفعلية. يتوافق تقريبًا مع قطر واضح لأقسام معينة من خط الأنابيب في الحساب الهيدروليكي. إذا تم تضمين الأقطار الاسمية العددية ، يتم اختيارها لزيادة سعة خط الأنابيب بنسبة تصل إلى 40٪ من قطر اسمي واحد إلى التالي.
تم تعيين الأقطار الاسمية لتجنب مشاكل المحاذاة المتبادلة للأجزاء عند حساب الخسائر الهيدروليكية في خط الأنابيب. عند تحديد الاسميالقطر ، بناءً على هذه القيمة ، يتم تحديد مؤشر قريب قدر الإمكان من قطر الأنبوب.
الضغط الاسمي
الضغط الاسمي هو القيمة المقابلة للحد الأقصى لضغط وسيط الضخ عند 20 درجة مئوية ، مما يضمن تشغيل خط الأنابيب على المدى الطويل بالأبعاد المحددة. تم معايرة الضغط الاسمي - قيمة بلا أبعاد - بناءً على خبرة التشغيل المتراكمة.
يتم تحديد الضغط الاسمي لخط الأنابيب عند حساب الخسائر الهيدروليكية بناءً على الضغط الناتج فيه أثناء التشغيل عن طريق اختيار القيمة الأكبر. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تتوافق التركيبات والصمامات أيضًا مع نفس مستوى الضغط في النظام. يتم حساب سماكة جدار الأنبوب بناءً على الضغط الاسمي ويضمن أن الأنبوب يمكن أن يعمل بضغط مساوٍ للضغط الاسمي.
ضغط التشغيل المسموح به
ينطبق الضغط الاسمي فقط عند درجة حرارة تشغيل 20 درجة مئوية. مع ارتفاع درجة الحرارة ، ينخفض الحمل على الأنبوب. في نفس الوقت ، يتم تقليل الضغط الزائد المسموح به. تشير هذه القيمة إلى الحد الأقصى للضغط الزائد الذي يمكن أن يكون في نظام خطوط الأنابيب عندما تزداد قيمة درجة حرارة التشغيل عند حساب المقاومة الهيدروليكية لخط الأنابيب.
مما تتكون خطوط الأنابيب؟
عند اختيار المواد لتصنيع أنظمة الأنابيب ، تؤخذ الخصائص في الاعتبار ، مثل معلمات الوسيط المراد نقلهمن خلال خط الأنابيب وضغط العمل الأولي في هذا النظام. يجب أيضًا مراعاة إمكانية حدوث تأثير تآكل للبيئة الداخلية على مادة الجدار في الحساب الهيدروليكي لأنابيب التسخين.
معظم أنظمة الأنابيب مصنوعة من الفولاذ. يتم استخدام تصميمات من الحديد الزهر الرمادي أو غير مسبوقة للأنابيب حيث لا توجد أحمال ميكانيكية عالية أو تأثيرات تآكل.
في الحساب الهيدروليكي لأنابيب التسخين عند ضغط التشغيل العالي وغياب الأحمال مع التأثير النشط للتآكل ، يتم استخدام خط أنابيب مصنوع من مصبوبات فولاذية محسّنة.
عندما يكون متوسط مقاومة التآكل مرتفعًا أو يكون نقاوة المنتج صارمة ، فإن الأنابيب مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.
إذا كان يجب أن يتحمل نظام خطوط الأنابيب تأثير مياه البحر ، يتم استخدام سبائك النحاس والنيكل لإنتاجها. كما تستخدم سبائك الألومنيوم والمعادن مثل التنتالوم أو الزركونيوم.
غالبًا ما تستخدم أنواع مختلفة من البلاستيك كمواد أنابيب في التصميم الهيدروليكي لأنابيب الضغط نظرًا لمقاومتها العالية للتآكل وانخفاض الوزن وسهولة المعالجة. هذه المادة مناسبة لأنابيب الصرف الصحي.
عناصر الأنابيب
الأنابيب البلاستيكية مناسبة للحام ومصممة في الموقع. وتشمل هذه المواد الصلب والألمنيوم والبلاستيك الحراري والنحاس. للتواصل المباشريتم استخدام مقاطع من الأنابيب ، وعناصر مصممة خصيصًا ، على سبيل المثال ، المقسمات ومخفضات القطر. يتم تضمين هذه التركيبات في أي نظام خطوط أنابيب.
تستخدم وصلات خاصة لتركيب الأجزاء الفردية والتجهيزات. كما أنها تستخدم لتوصيل الصمامات والأجهزة اللازمة بخط الأنابيب.
يتم تحديد عناصر التوصيل بناءً على المعلمات التالية:
- المواد المستخدمة في إنتاج الأنابيب والتجهيزات. معيار الاختيار الرئيسي هو القدرة على اللحام.
- ظروف العمل: ضغط منخفض أو مرتفع ودرجة حرارة منخفضة أو عالية.
- متطلبات التصنيع لنظام الأنابيب: التوصيلات الثابتة أو القابلة للإزالة في نظام الأنابيب.
التمدد الخطي للأنابيب وتعويضاته
يمكن تغيير الشكل الهندسي للأجسام بفعل القوة وبتغيير درجة حرارتها. تتسبب هذه الظواهر الفيزيائية في خضوع خط الأنابيب لبعض التمدد أو الانكماش الخطي أثناء مرحلة التثبيت في ظل ظروف خالية من الصدمات وبدون تأثير حراري ، مما يؤثر سلبًا على خصائصه الوظيفية ، عند صيانته بسبب الضغط ودرجة الحرارة.
عندما لا يكون التمدد مطلوبًا للتعويض ، يحدث تشوه في نظام الأنابيب. القيام بذلك قد يؤدي إلى إتلاف أختام الفلنجات ووصلات الأنابيب.
التمدد الخطي الحراري
عند حساب الهيدروليكييجب أن تأخذ مقاومة خط الأنابيب والتركيب في الاعتبار التغير المحتمل في الطول بسبب ارتفاع درجة الحرارة أو ما يسمى بالتمدد الخطي الحراري. هذه القيمة تساوي قيمة التمدد الخطي للأنابيب بطول 1 متر مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية
مثال على الحساب الهيدروليكي لخطوط الأنابيب: Q=(Πd² / 4) w
عزل الأنابيب
عندما يتم نقل وسيط عالي الحرارة عبر خط أنابيب ، يجب عزله لتجنب فقد الحرارة. إذا تم نقل وسيط درجة حرارة منخفضة عبر خط أنابيب ، فسيتم استخدام العزل لمنعه من التسخين. في مثل هذه الحالات يتم العزل باستخدام مواد عزل خاصة ملفوفة حول الأنابيب.
بشكل نموذجي ، يتم استخدام المواد التالية:
- عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى 100 درجة مئوية - رغوة صلبة (بوليسترين أو بولي يوريثين).
- بمتوسط درجات حرارة حوالي 600 درجة مئوية - على شكل أغماد أو ألياف معدنية مثل الصوف الحجري أو اللباد الزجاجي.
- عند درجات حرارة عالية حوالي 1200 درجة مئوية - ألياف السيراميك (سيليكات الألومنيوم).
الأنابيب التي يبلغ قطرها الداخلي الاسمي أقل من DN 80 وطبقة عازلة بسمك أقل من 50 مم عادة ما تكون معزولة بعناصر عازلة مصبوبة. تحقيقا لهذه الغاية ، يتم لف غلافين حول الأنبوب وتأمينهما بشريط معدني ، ثم يتم إغلاقهما بعلبة من الصفيح.
مخطط للحساب الهيدروليكي لخطوط الأنابيب
خطوط الأنابيب مع الاسميةيجب أن تكون الأقطار الداخلية التي تزيد عن DN 80 مزودة بعزل حراري له غلاف سفلي. يحتوي هذا الغلاف على حلقات تثبيت ودبابيس وبطانة معدنية مصنوعة من الفولاذ الطري المجلفن أو صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم ملء الفراغ بين خط الأنابيب والعلبة المعدنية بمادة عازلة.
يتم حساب سماكة العزل على أنها تحديد تكاليف الإنتاج والخسائر التي تحدث بسبب فقدان الحرارة وتتراوح من 50 إلى 250 مم.
جدول الحساب الهيدروليكي لخطوط الأنابيب
التحديد المناسب لعزل نظام الأنابيب يحل العديد من المشكلات مثل:
- تجنب الانخفاض المفاجئ في درجة الحرارة المحيطة ووفر الطاقة نتيجة لذلك.
- منع درجات الحرارة في أنظمة نقل الغاز من الانخفاض إلى ما دون نقطة الندى ، مما يمنع التكثيف من التكون ويمكن أن يتسبب في أضرار جسيمة.
- تجنب انبعاثات المكثفات في خطوط البخار.
مثال:
| المادة | سرعة الحركة ، م / ث | ||
|---|---|---|---|
| سائل | العفوية: | ||
| مادة لزجة | 0 ، 1-0 ، 5 | ||
| مكونات منخفضة اللزوجة | 0، 5-1 | ||
| مضخة: | |||
| شفط | 0، 8-2 | ||
| حقن | 1، 5-3 | ||
حرارييجب تطبيق العزل بطول نظام الأنابيب بالكامل. يجب تزويد الوصلات والصمامات ذات الحواف بعناصر عازلة مصبوبة. إنها توفر وصولاً دون عائق إلى نقاط التوصيل دون الحاجة إلى إزالة مادة العزل من نظام الأنابيب بأكمله في حالة انكسار مانع تسرب الهواء.
