3. Гидравлический удар в трубопроводах.
При резком закрывании крана часть жидкости рядом с ним резко остановиться. Остальная часть по инерции продолжает движение, сжимая остановившийся слой. При сжатии слоя возрастает давление. Останавливается следующий слой и т.д.
Происходит сжатие слоёв жидкости и повышается давление в направлении от крана ко входу в трубу. Затем вся жидкость останавливается. Давление в ней повышается. Возникает разность давлений, под действием которой жидкость течет обратно, начиная со слоя, примыкающего ко входу в трубу.
При оттоке жидкости в трубе давление понижается и все повторяется снова. Смена давлений в трубе происходит как колебательный процесс с постепенным затуханием до полной остановки жидкости []
Давление, возникающее в трубе при полной остановке потока определяется по формуле Жуковского:
(1.71)[16]
где плотность среды, кг/м3;
скорость течения, м/с;
с – скорость звука в данной среде, м/с.
Например:
Труба рассчитана на работу при давлении 0,6 МПа. Определить давление, возникающее в трубе в результате удара, если плотность жидкости 1000 кг/м3, скорость течения 2,0 м/с. Скорость звука в данной среде с = 1500 м/с.
Р = 1000 * 2 * 1500 = 3 * 106 Па = 3 МПа.
Если труба рассчитана на работу при 0,6 МПа, то она разрушится.
Разрушение можно предотвратить, если вентилем или задвижкой плавно остановить поток, уменьшая скорость среды постепенно. В этом случае может возникнуть лишь так называемый не прямой гидравлический удар с незначительным повышением давления. Если по требованиям технологического процесса нужно резко остановить поток, то на трубопроводе устанавливают гидроаккумулятор (воздушный колпак). При внезапном повышении давления газ в полости колпака сжимается и жидкость поступает в эту полость, что предотвращает её сжатие в трубе.
4. Арматура: запорная, предохранительная, регулирующая.
Трубопровод состоит из следующих элементов:
труб, которые выбираются в зависимости от давления, температуры и агрессивности среды. Трубы могут быть выполнены из углеродистых или легированных сталей, чугуна, цветных металлов, полипропилена, стекла и др.
фасонных частей или фитингов (отводы, крестовины, переходы с одного диаметра на другой и т.д.)
соединений (фланцевых, муфтовых, сварных и т.д.)
арматуры. Арматура служит для переключения потоков жидкостей или газов, транспортируемых по трубопроводам.
Помимо этого на паро- и газопроводах для автоматического удаления из системы конденсата устанавливают конденсационные горшки.
Классификация арматуры:
По конструкции привода
а) приводная – для управления затворами служит привод (механический, пневматический, электрический и др.)
б) самодействующая , т.е. движение затвора осуществляется автоматически при изменении какого-либо параметра среды (температуры, давления и т.д.)
По выполняемым функциям
а) запорная (задвижки, вентили, краны) предназначена для включения или отключения потоков перекачиваемой жидкости;
б) обратный клапан, который закрывается при изменении движения тока;
в) предохранительный клапан
г) регулирующая арматура
д) дросселирующая арматура, сбрасывает давление в трубе или аппарате.
Основное требование к арматуре установок нефтегазопереработки – это прочность, герметичность, надёжность, взрывобезопасность и коррозионная стойкость.