10. Визначення оптимальної швидкості руху рідини і діаметра

трубопроводу

Швидкість руху рідини в трубопроводі чинить значний вплив на вартість трубопроводу і затрати енергії на переміщення рідини. Цьому правильний вибір швидкості руху рідини в проектному трубопроводі має велике значення.

У відповідності з рівнянням витрати рідини

, звідки

де V - об’ємна витрата рідини, м³/с;

W - середня по перерізу швидкість рідини, м/с;

S - площа поперечного перерізу трубопроводу, м².

Таким чином, при заданій витраті рідини V діаметр трубопроводу однозначно визначається швидкістю руху рідини.

Чим більша обрана швидкість рідини, тим менший діаметр трубопроводу, тим менша його вартість (капітальні затрати). Але зі збільшенням швидкості рідини зростають втрати тиску на подолання гідравлічних опорів (∆Р ~ W²) і затрати енергії на транспортування рідини (експлуатаційні затрати). Навпаки, зі зменшенням швидкості рідини збільшуються необхідний діаметр трубопроводу і його вартість, а затрата енергії зменшується. Очевидно існує таке значення швидкості рідини, при якому загальні (сумарні) затрати на спорудження і експлуатацію трубопроводу будуть мінімальними. Ця швидкість рідини і відповідний їй діаметр трубопроводу називаються оптимальними.

Оптимальні значення швидкості рідини і діаметра трубопроводу визначають на основі багатоваріантних техніко-економічних розрахунків, тобто для декількох значень швидкості рідини (0,5-1,0-1,5 - 2,0-2,5- 2,0 м/с) визначають вартість трубопроводу, віднесену на 1 рік його експлуатації (амортизаційні відчислення, грн./рук), і вартість електроенергії за 1 рік (експлуатаційні затрати, грн./рік) і обирають кращий варіант.

Зазвичай результати розрахунків представляють у вигляді графіків в координатах швидкість рідини – затрати . Мінімуму сумарних затрат відповідає оптимальне значення швидкості руху.

Для спрощення розрахунків при проектуванні трубопроводів розроблені рекомендовані значення швидкостей різних рідин, близькі до оптимальних.

Тип рідини	Рекомендована швидкість, м/с
Малов'язкі (вода, вода, нафтопродукти, спирти)	1 – 3
В'язкі (масла, гліцерин, сірчана кислота)	0,5 – 1
Гази при звичайних тисках (біля 1 атм)	10 – 15
Гази при підвищених тисках (10 атм й більше)	15 – 25
Насичена водяна пара	20 – 30
Перегріта водяна пара	30 - 40