سایزینگ خطوط لوله

سایزینگ خطوط لوله و محاسبه افت فشار در سیستم های پایپینگ

Spread the love

سایزینگ خطوط لوله در تمامی صنایع شیمیایی، نفت، گاز و پتروشیمی مورد نیاز خواهد بود. به همین ترتیب محاسبه افت فشار سیستم های پایپینگ نیز در تمامی کارخانجات به کرات برای مهندسین و مدیران مورد نیاز میباشد.

جهت سایزینگ خطوط لوله میتوان از یک قانون سرانگشتی استفاده کرد که توسط آن بسیار سریع میتوان سایز لوله ها را محاسبه کرد.سایزینگ خطوط لوله

با قرار دادن مقدار سرعت مناسب بر حسب متر بر ثانیه به جای V و با در دس داشتن شدت جریان بر حسب مترمکعب بر ثانیه (Q)، قطر لوله بر حسب متر بدست خواهد آمد.

اما سرعت مناسب برای هر سیستمی چقدر است؟ در اینجا به چند مورد بسیار پر کاربرد اشاره میکنیم و در  یکی از مقالات بعدی به صورت تخصصی و به تفصیل در خصوص سرعت مناسب جهت سایزینگ خطوط لوله بحث خواهیم کرد.

سرعت مناسب در قسمت مکش پمپ: ۱ متر بر ثانیه

سرعت مناسب در قسمت دهش پمپ: ۲ متر بر ثانیه

سرعت مناسب گازها در قسمت مکش کمپرسور: ۱۰ الی ۱۵ متر بر ثانیه

سرعت مناسب گازها در قسمت دهش کمپرسور: ۱۵ الی ۲۵متر بر ثانیه

توجه داشته باشید که مقادیر مذکور، فقط برای تخمین قطر لوله بوده و ممکن است بسته به سیستم شما، نیاز به محاسبات نرم افزاری داشته باشید ولی برای تخمین اولیه، روابط و مقادیر مذکور در اکثر سیستم های پایپینگ دارای دقت قابل قبولی بوده و مقادیر معقولی بدست میدهد.

اما پس از بدست آوردن قطر لوله، در سیستمهای پایپینگ، معمولا با یک محدودیت افت فشار روبرو هستیم و بایستی که افت فشار خط لوله ای که طراحی کرده اید، از افت فشار مجاز کمتر باشد. بنابراین در ادامه به معرفی روش محاسبه افت فشار در خطوط لوله میپردازیم:

در رابطه ی زیر خواهید دید که نحوه ی محاسبه افت فشار در خطوط لوله تابع دانسیته ی سیال بر حسب متر مکعب بر کیلوگرم (ρ)، شتاب گرانشی برحسب متر بر مجذور ثانیه (g) است که معمولا دارای مقدار ۹٫۸۱ میباشد. اما مهمترین پارامتر در این رابطه مقدار hf بر حسب متر میباشد که خود تابع طول لوله بر حسب متر (L)، قطر لوله بر حسب متر (d)، سرعت لوله بر حسب متر بر ثانیه (V) و همچنین مجموع افت فشارهای فرعی (K) میباشد.

سایزینگ خطوط لولهدر خصوص ضریب K در مقاله ی قبلی بحث شد که در صورت نیاز، برای مطالعه آن مقاله میتوانید به لینک زیر مراجعه کنید:

محاسبه افت فشار اتصالات پایپینگ با استفاده از ضریب K

برای محاسبه ضریب f که یک ضریب بدون بعد بوده و خود تابعی از رینولدز و نسبت ضریب زبری به قط لوله میباشد، از روابط زیر میتوان استفاده کرد:

در صورتی که جریان آرام باشد یعنی Re  کمتر از ۲۳۰۰ باشد:

f = 64 / Re

لازم به ذکر است که عدد رینولدز در واقع شاخصی است برای تعیین میزان مغشوش بودن جریان که در بسیاری از روشها به عنوان پارامتر ورودی مورد استفاده قرار میگیرد ودر رابطه ی آن، V سرعت متوسط سیال برحسب متر بر ثانیه, d قطر لوله برحسب متر, ρ دانسیته سیال برحسب کیلوگرم بر مترمکعب و µ ویسکوزیته سیال بر حسب پاسکال ثانیه میباشد.

برای محاسبه f در سایر مقادیر رینولدز، پس از محاسبه نسبت زبری لوله به قطر آن (هر دوی زبری و قطر لوله در این رابطه بایستی بر حسب یک واحد یکسان باشند)، میتوانید از نمودار زیر که به دیاگرام مودی هم معروف است استفاده کنید:

پس از محاسبه f مقدار hf قابل محاسبه خواهد بود.

پس مراحل محاسبه افت فشار در خطوط لوله را میتوان به طور خلاصه اینگونه بیان کرد:

  1. انتخاب سرعت مناسب جریان
  2. سایزینگ خطوط لوله و محاسبه قطر لوله
  3. بدست آوردن خواص فیزیکی سیال در دما و فشار جریان (دانسیته و ویسکوزیته)
  4. محاسبه نسبت زبری و رینولدز
  5. محاسبه ضریب f
  6. بدست آوردن ضرایب K
  7. محاسبه hf
  8. محاسبه افت فشار و تطبیق دادن آن با افت فشار مجاز

در صورتیکه افت فشار محاسبه شده بیشتر از افت فشار مجاز بود، سایز لوله را بزرگتر در نظر بگیرید که با این کار سرعت جریان کمتر شده و در نتیجه افت فشار در خط لوله نیز کاهش خواهد یافت.

در مقالات بعدی به معرفی محاسبات مربوط به پمپها و کمپرسورها خواهیم پرداخت. از طریق کانال تلگرام میتوانید با ما همراه باشید تا از قرار گرفتن مطالب جدید در سایت آگاه شوید: