Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

внутренний диаметр трубопровода (с учетом футеровки его слоем фторопласта) D. Оптимальный диаметр трубопровода определяют, выполняя гидравлический расчет конструируемой сети, в котором учитывают длину расчетного участка сети L, коэффициент а для определения эквивалентной длины участка местных сопротивлений и допустимых потерь давления в расчетном участке сети Ар;

данные, необходимые для выполнения гидравлического расчета трубопроводов: L, Ар„„, V, а. Ар, р„, р.

уд н к

Пример расчета. В конкретном спучэе, приведенном на рис. 2.14, во-первых, определяют оптимальный диаметр трубопровода, по которому транспортируют соляную кислоту в количестве 8,6 м/ч на участке от склада кислот до наиболее отдаленной точки - корпуса потребителя № 2. Максимально возможное рабочее давление создаваемое

насосами у стены склада кислот, р = 0,18 МПа; а давление у стены

корпуса № 2 должно быть не менее р = 0,12 МПа. Этим определяется,

что потери давпения в сети не должны превышать значения Др =

= Р.. = Р„ =0,18-0,12= 0,06 МПа. н к

При условии, что стальной трубопровод футерован фторопластом толщиной слоя 4 мм и имеет параметры D xs = 108x4 мм, внутренний диаметр трубы составляет = 108 - 2 {4 + 4) = 92 мм = 0,092 м, а

фактическая скорость движения кислоты в сети v = V/F = 8,6-4/(ЗбООж хЗ.140,092) = 0,36 м/с.

Теоретическая скорость движения заданного количества сопяной киспоты в трубопроводах, предстлвленных таблицами гидравлического расчета водяных тепловых сетей и мазута ( прил. 2 и 4), составит:

при Dy = 100 мм и = 108 -(4 -н 4) = 100 мм v = (8,6-4) / (3600»

)<3,140,1) = 0,3 м/с; при D = 80 мм и D = 89 - (3,5 -ь 3,5) =82 мм

V = (8,6-4)/(3600-3,14-0,082) = 0,45 м/с.

Затем определяют значения ДРуд и Др в условиях транспортирования

в сетях максимально-расчетного количества кислоты при -ее наиболее высокой вязкости. Учитывая, что соляная кислота имеет наибольшую вязкость в пределах t = -20°С...20°С, и наибольшую плотность при t = -20°С, в гидравлическом расчете сети принимают это последнее значение.

Поскольку в настоящее время отсутствуют вспомогательные таблицы для гидравлического расчета трубопроводов соляной кислоты, значения ДРуд определяют путем интерполяции значений, получаемых из

таблиц для гидравлического расчета водяных тепловых сетей {прип. 2) и мазутопроводов {прил. 4), которые составлены при р = 958,4 кг/м,

V = 0,295-10- м/с, к = 0,5 мм для воды и р = 925 ... 980 кг/м,

г = (0,15-10-*)... (17,5-10-*) м/с, к = 0,5 мм для мазута М-100.

Так как в рассматриваемом случае внутренний диаметр стальных труб уменьшен их футеровкой, удельные потери давления Руд определяют при внутреннем диаметре труб D = 0,092 м или при фактической скорости движения кислоты в сетях v = 0,36 м/с с учетом увеличения плотности соляной кислоты по отношению к плотности горячей воды, а также и мазута.

При этом следует отметить, что внутренняя поверхность пластмассовых труб гладкая и соответствует этим поверхности новых стальных труб, имеющих эквивалентную шероховатость к = 0,1...

...0,2 мм. Но стальные трубы, футерованные фторопластом, имеют увеличенное количество стыков и сварных швов фторопласта, поэтому их эквивалентная шероховатость увеличена и приравнена значению не новых стальных труб - к =0,5 мм, для которых удельные потери давления приведены в прил. и 4.

с. к

Др,„ = (До

X ( где:

УД м

Руд - Чд "

-v=«)/(,<"-/-=)lP*=*xV(p Р").

= Ар

г.в при D = 100

КАР,

г.в при D = 82 УД

-др;;"-°в=-о,„.оо ,,.„/,,.оо ,«., .

= 12,75-t-l (37,96- 12,75) (0,1 -0,092)1/(0,1 -0,082)

= 23,95 Па/м;

Руд = Руд

м при D , = 100

[(Др

м при Dg = 82

м при D = 100) Руд

-АР„„ " )(d;<"-d")1/(d;"*-d«)[ =

= 20,7 +{[ (47,9 - 20.7) (0,1 - 0,092) ] / (0,1 - 0,082) = 32.79 Па/м;

ДРуд = [23,95-1- (32,79 - 23,95) (0,24-10-* - 1,598-10"*)/(0,24 х

X 10"* -0,295-10"*) 1-1162-2/(930-1-958,4) = 39,75 Па/м.

Общие потери давления в трубопроводе соляной кислоты на участке от склада кислоты до корпуса № 2 при длине трассы кислотопрово-да L = 470 -к 160 140 = 770 м и значении коэффициента а - 0,3 составят: Др = ЬДруд(1 + <i)10~« = 770-39,75-1,3-10-* = 0,04 МПа.

Это меньше допустимых Ар = 0,18 - 0,12 =0,06 МПа.

Настоящим расчетом подтверждается, что предварительно принятый

диаметр кислотопровода Dxs = 108x4мм, футвров<1нного фторопластом н

толщиной слоя 4 мм, соответствует необходимому и является оптимальным.

Приведенным способом можно определить оптимальные диаметры также и других участков сети. При этом выполненный выше расчет показывает, что в настоящем случае диаметры остальных трубопроводов соляной кислоты выбраны правильными, если скорость движения кислоты в сетях составит v = = 0,25...0,50 м/с.

Таким образом, с помощью таблиц для гидравлического расчета водяных тепловых сетей, сетей конденсата и мазутопроводов, приведенных в прил. 2. 3, 4, выполняют гидравлические расчеты любых трубопроводных сетей разных жидкостей, имеющих типичные и нетипичные внутренние диаметры труб, разные плотности и коэффициенты кинематической вязкости транспортируемого материала.

2.9. РАЦИОНАЛЬНОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ПОПЕРЕЧНОМУ СЕЧЕНИЮ

Прокладка сетей по наземным эстакадам. Расположение совмещенно прокладываемых инженерных сетей на траверсах, консолях и подвесках в каждом отдельном случае зависит от разных факторов, основными из которых являются следующие:

способ прокладки сетей: наземно по проходным или непроходным эстакадам; по кровлям, техническим чердакам; в подвалах или коридорах зданий; подземно по проходным или полупроходным каналам и туннелям;

число и назначение прокладываемых сетей;

диаметры сетей и максимально допустимые расстояния их опирания;

необходимость проходных дорожек для сооружения, эксплуатации, ремонта и замены сетей;

необходимость защиты сетей от солнца, дождя, снега и обледенения;

отрицательные воздействия других сетей, проложенных рядом, как возможной причины возникновения химической или электрической коррозии, горения, взрыва, повреждения защитного слоя прокладываемых сетей при аварии других сетей;

потребность во взаиморезервировании некоторых сетей с обеспечением работоспособности одних при повреждении других.

Помимо упомянутых могут существовать еще и другие факторы, влияющие на выбор оптимального размещения инженерных сетей в разрезе и определение необходимых несущих строительных конструкций.

Направления поиска и нахождения оптимального размещения инженерных сетей и конструкций, их поперечных разрезов по наземным эстакадам проиллюстрированы нижеследующими примерами.

Пример 1. Необходимо осуществить совмещенную прокладку водяных тепловых сетей t = 150-70ОС первой очереди 20 =

= 200 мм и перспективных 2Dy = 250 мм; паропровода р =

= 0,6 МПа, t = 160ОС, Dy = 250 мм; трубопровода горячего

водоснабжения t = 65°С, D = 125 мм с циркуляционным трубопроводом Dy = 65 мм; взаиморезервируемых электрокабелей и кабелей слабых токов общим числом 35 на участке от точки 5 до 5 по наземной эстакаде, пересекающей ряд автодорог.

Из поставленной задачи и перечня совмещенно проклады-вамых сетей следует, что строительные конструкции эстакады над проездами должны быть расположены на высоте не ниже чем 5 м от поверхности проезжей части дорог. Следует также, что прокладываемые трубопроводные сети не оказывают отрицательных воздействий друг на друга и на кабельные сети, а кабельные сети - на рассматриваемые трубопроводные сети.

Надежность действия взаиморезервируемых электрокабелей и кабелей слабых токов требует соответствующего их расположения на строительных конструкциях эстакад: либо по разным сторонам пролетных строений эстакад (железобетонных или металлических балок), либо по одну сторону с размещением каждой группы этих кабелей на безопасном расстоянии друг от друга. Минимальное значение этого разрыва, требуемое действующими нормами, в зависимости от значения и параметров сетей составляет 0,6 м и более.

При расположении трубопроводов по поперечному сечению" трассы совмещенно прокладываемых сетей учитывают действующие нормативные требования к их прокладке. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), 1986 г., при наземной прокладке сетей по эстакадам кабели должны быть расположены не ниже чем 2,5 м от поверхности земли; нежелательна также прокладка кабелей слишком высоко. В случае необходимости их размещения выше 6 м от поверхности земли требуется сооружение проходных дорожек по эстакадам с целью обеспечения удобства прокладки и обслуживания кабелей.

Обязательное сооружение проходных дорожек для тепловых сетей, согласно СНиП 2.04.07-86 размещаемых на эстакадах и отдельно стоящих опорах, требуется только в местах пересечения железных дорог, рек, оврагов и на других труднодоступных для обслуживания трубопроводов участках трассы. Они также полезны на других участках при большом числе труб, требующих частого осмотра трасс (СН 527-80). На расположение трубопроводов в поперчном сечении трассы сетей существенно влияет максимально допустимый шаг их опирания. В настоящем примере на прямых участках сети он составляет:

для паропровода Dy = 250 мм - 12 м, водяных тепловых сетей Dy = 200 мм - 9 м, трубопроводов горячего водоснабжения Dy = 125 мм - 6 м, циркуляционных трубопроводов D = 65 мм - 3,5 мм, для кабелей - 0,75...1 м. Столь небольшой шаг опирания кабелей определяет необходимость применения балок в конструкции эстакад.

Ьалки бывают железобетонными или стальными. Наиболее долговечными, надежными и экономичными! в общем случае, являются типовые сборные железобетонные балки пролетом 12 м и высотой 0,7 м.

Наличие балок дает возможность опирания сетей с любым fieooxoAHMbiM шагом, а также возможность увеличения шага установки опор эстакад. Последнее приводит к уменьшению числа опор и созданию более удобных условий для передвижения транспортных средств по площадке предприятий.

В целях уменьшения числа применяемых на эстакадах траверс путем уьеличения шага опирания труб предполагалось использование способа прокладки "труба над трубой", то есть прокладки малого трубопровода над трубопроводом большего диаметра: конденсатопровода над паропроводом, циркуляционного над трубопроводом горячего водоснабжения и т. п. Способ размещения трубы над трубой кроме уменьшения числа траверс приводит к сокращению их длины, чем достигается определенная экономия средств и материалов.

После размещения трасс наземных эстакад на генеральном плане проектируемого предприятия выяснилось, что большинство зданий - потребителей теплоты расположены слева от эстакады. Водяные тепловые сети 2Dy = 250 мм, сооружаемые на территории проектируемого предприятия и используемые в дальнейшем для других потребителей теплоты района, не имеют ответвлений и являются транзитными. Этим определилось расположение тепловых сетей проектируемого предприятия по левой стороне, а транзитных сетей, сооружаемых в перспективе, - по правой стороне эстакады.

После проведения упомянутых проектных • проработок выявилась возможность расположения трубопроводных сетей наиболее простым способом: горизонтально в один ряд по траверсе длиной 3 м с размещением циркуляционного трубопровода во втором ряду, а кабелей, требующих весьма частого опирания и располагаемых по возможности ближе к поверхности земли, - по наружным боковым стенкам балок эстакад (рис. 2.15,а). При этом для достижения максимальной надежности действия взаиморезервируемых кабелей каждую группу кабелей одного назначения следует прокладывать по разным балкам, чем обеспечивается максимально возможный разрыв между ними.

При конструировании поперечного сечения прокладки сетей 5нза1ельно ашдует предусматривать резервное Место для рокладки возможных перспективных сетей в количестве 0...30% числа проектируемых. Это относится как к трубопро-одиым се)ям, так и к кабелям. Опыт показал, что даже в ех случаях, когда нет основания ожидать прокладки каких-ибо перспективных сетей, резервные места необходимы. )ни испольлуются для сооружения сетей, заменяющих дей-твующие, илносившиеся при эксплуаыции. Такой способ за-1ены сетей позволяет ее осуществи1Ь без остановки произ-юдства предприятия. Это весьма важно в тех случаях, когда ети имеют большую протнженность, расположены в неудоб-1ЫХ для строительства местах и с осуществлением прсдвари-ельною демонтажа их замена требует несколько суток. Для редриятий с непрерывным процессом производства возмож-юсть Прокладки заменяемых сетей в другом месте имеег пер-юстепенное значение. Резервньни местом для прокладки перфективных трубопроводных свгей в настоящем примере пре-1усмотрено пространство, расположенное под траверсами между Залками.

\/Ьрис. 2.15,а видно, что трубопроводные сети основных диа-.тетров, расположенные по траверсам горизонтально в один эмд, размещены компактно. Площадь сечения, занимаемая грубопроводами в разрезе и свидетельствующая о компактности прокладки сетей, составляет всего 1,5 м, то есть 0,21 м на эдин прокладываемый трубопровод. Этим показателем опре-целяется рациональное проектирование совмещенной прокладки инженерных сетей, экономия строительных материалов л низкая стоимость строительства.

Кроме горизонтального, в основном однорядного, разме-цения трубопроводов возможен также и вариант размещения груб на эстакаде по вертикали (рис. 2.15,6). Этот вариант имеет эяд особенностей, которыми отличается от варианта расположения труб по горизонтали, а именно:

ширина эстакады может быть сокращена с 3 до 2,1 м;

становится обязательной проходная дорожка минимальной .иириной 600 мм для выполнения строительства, экс11т1уата-дии и ремонта трубопроводных сетей. Это приводит к дополнительному расходу металла;

расположение трубопроводов по вертикали возможно лишь при индивидуальном проектировании и изготовлении металлоконструкций верхних строений эстакады, на которых укладывают трубопроводы. Металлоконструкции верхних строений требуют значительного дополнительного расхода металла. В противоположность этому при расположении трубопроводов по горизонтали, все основные строительные конструкции эстакады получаются типовыми, сборными, железобетонными.