8.5 Основы технико-экономического расчёта простых трубопроводов

Наиболее распространенной задачей при проектировании трубопроводов является определение требуемого диаметра труб и необходимого напора насоса (или высоты водонапорной башни) по известному расходу жидкости Q и длине трубопровода .

Из формулы Дарси-Вейсбаха

видно, что видно, что при данных длине и скорости жидкости  с увеличением диаметра d уменьшаются потери напора , а следовательно, и необходимый напор, что приводит к уменьшению мощности привода насоса и снижению расхода электроэнергии на перекачку жидкости. Однако увеличение диаметра d вызывает повышение капитальных затрат на сооружение трубопроводов.

Поэтому вопрос о выборе рационального диаметра трубопровода для конкретных условий решается на основании технико-экономического расчета. Для этого, задавшись рядом стандартных значений диаметра трубопровода, вычисляют для каждого вари­анта приведенные затраты ПЗ:

где Е_н — нормативный коэффициент сравнительной эффективности; К — капитальные затраты на приобретение необходимого оборудования, его монтаж и транспортно-заготовительные расходы, а также строительные сооружения; С — годовые эксплуатационные расходы, в которые входят стоимость электроэнергии, обслуживания, вспомогательных материалов, ревизий и наладок, а также амортизационные отчисления, подсчитанные отдельно для каждого вида оборудования и строительных сооружений как произведение соответствующих капитальных затрат на норму амортизационных отчислений для данного вида оборудования.

Экономически наиболее эффективным является вариант с минимальными приведенными затратами. Параметры такого трубопровода (диаметр, скорость жидкости, гидравлический уклон и др.) называются оптимальными. Более наглядно решение этой задачи может быть представлено графически (рисунок 72).

Рисунок 72 — Графоаналитическое определение оптимального диаметра трубопровода

Зная d_опт, Q и , нетрудно вычислить потери напора h_п и необходимый напор в трубопроводе (напор насоса) Н.

Следует отметить, что при большом числе вариантов определение оптимального диаметра трубопровода изложенным выше методом требует громоздкой вычислительной работы. Поэтому в настоящее время в проектных организациях такие расчеты выполняются, как правило, с помощью ЭВМ, для чего разработаны соответствующие алгоритмы и программы для типовых схем трубопроводов различного назначения.

Для ориентировочных расчетов можно пользоваться значениями оптимальных скоростей _опт, или гидравлических уклонов i_опт, которые установлены для трубопроводов различного назначения на основании обобщения многочисленных технико-экономических расчетов аналогичных трубопроводов. Так, например, для шахтных водоотливных трубопроводов, проложенных в вертикальных стволах глубиной 400—700 м, _опт = 22,5 м/с.

Зная Q и _опт можно найти

Выбор труб производят в зависимости от диаметра проектируемого трубопровода, расчетного давления и условий его эксплуатации по действующим на момент расчета ГОСТам на трубы. Так, например, при давлении в трубопроводе до 1 МПа рекомендуется применять стальные водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262—75), а при более высоких давлениях — стальные электросварные (ГОСТ 10704—76) и горячедеформированные (ГОСТ 8732—78) трубы.