Находиться конечное давление на участке или у потребителя (для ответвлений)

7. Находиться конечное давление на участке или у потребителя (для ответвлений).

Конечное давление на i-ом участке:

,

где i=1…5 – для правой ветки. i=1…4 – для левой ветки.

Конечное давление на предыдущем участке магистрали будет начальным на следующем.

Для участков А₁В₁, А₂В₂ в качестве отпускаемого от компрессорной станции принимается давление 0,9МПа.

Давление у i-го потребителя:

, где

 - конечное давление в точке j-го участка магистрали, к которому подключен j-ый потребитель, кгс/см²;

 - потери давления на один погонный метр ответвления, кгс/см².

j=1…9. Конечное давление у прочих потребителей без учета фактической длины воздухопровода определению не подлежит.

Примером применения данной методики может служить расчет участка А₂B₂ :

Длина участка ;

Расход сжатого воздуха на участке А₂В₂ и соответственно для левой ветки воздухопровода, отходящей от компрессорной станции:

Аналогично для правой ветки и участка А₁В₁.

Расход сжатого воздуха для последующих участков магистрали определяется по следовательно вычитая значение расхода цеха, который находится на данном участке.

Таким образом, для левого направления магистрали получаем:

,

т.к. от участка В₂С₂ не отходит ни одного ответвления к цехам-потребителям;

;

;

;

Принимаем скорость движения сжатого воздуха v^сж=15 м/с на участке А₂В₂, тогда скорость при условии всасывания составила ν^о=135 м/с.

По номограмме (Приложение 4) [1] находим диаметр d и потери давления δP на участке А₂В₂ в зависимости от выбранного внутреннего диаметра d_вн. По ГОСТ 10704-91 принимаем D_н=108 мм, ^ГОСТ_ст=2мм, тогда d_вн = D_н-2δ=104 мм.

Оцениваем действительную скорость сжатого воздуха в воздухопроводе:

,

На участке А₂В₂ находится колено и вентиль. По номограмме 3 [1] получаем соответственно и м, для данного участка.

Общее потери давления на участке А₂В₂:

, где

 ,

Минимальная необходимая толщина стенки трубы рассчитывается по формуле:

, где

Р_ср – среднее абсолютное давление в трубопроводе, кгс/см²;

k=1,7 – коэффициент запаса;

 – предел текучести материала.

Выбранная толщина стенки ^ГОСТ_ст=2 мм больше, чем минимально необходимая _ст=0,337 мм, поэтому уточнение наружного диаметра не требуется.

Конечное давление в точке В₂:

 кгс/м².

Аналогичным образом рассчитываются остальные участки и ответвления. Конечное давление каждого участка определяется с учётом давления на предыдущем. Сопротивление для колена учитывается только на участке А₁B₁, на всех остальных участках для определения эквивалентной длины учитываются сопротивления вентиля и тройника. В остальном методика сохраняется. Результаты расчета приведены в таблице 2.

На рис. 2 приведена схема воздухоснабжения предприятия с указанием длин участков, расходов воздуха и внутренних диаметров трубопроводов.

В результате проведенных расчетов мы определили, что система воздухоснабжения, отпускающая сжатый воздух с избыточным давлением 0,9 МПа, обеспечит для каждого цеха потребление воздуха с необходимым давлением Р=0,3-0,8 МПа. Для этого необходимы трубы следующих сортаментов: 108х2,0 длиной 180м; 95х2,0 длиной 440м; 88х1,6 длиной 10м; 76х1.4 длиной 60м; 70х1.4 длиной 45 метров; 60х1,4 длиной 75м; 51х1,4 длиной 120м; 48х1,4 длиной 80м; 33х1 длиной 60 метров; 27х1 длиной 145м;26х1 длиной 85м; 30х1 длиной 70м;22х1 длиной 60м; 14х1 длиной 60м.

Прочностной расчет показал, что расчетная толщина стенки трубопроводов не превышает толщин стенок труб, выбранных по ГОСТ для всех участков воздухопровода, и условия прочности обеспечены.

Таблица 2. Сводная таблица результатов аэродинамического и прочностного расчётов

Участок	l , м	,м/с	Vp ,м3/ мин	Pкгс/ см210-3	d, мм		lэкв, м	lр , м	Pуч, кгс/ см2x10-2	Dгост мм	м/с	Pконеч кгс/ см2	, мм
													ГОСТ	Рас.
A1B1 A2B2 B1C1 B2C2 C1D1 C2D2 D1E1 D2E2 E1K1 E2K2 K1M1 l1 l2 l3 l4 l5 l6 l7 l8 l9 Проч цеха: K2 M1	60 30 55 40 80 120 80 70 60 95 45 60 80 120 75 60 70 85 145 60 10 10	15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 10 10 10 10 10 10 10 10 10 15 15	60 60 60 60 48,67 49.88 45,40 47,08 31,00 46,20 26,10 0,88 10,12 11,33 14,40 2,10 3,73 2,80 3,27 4,90 42,47 24,00	1,8 1,8 1,8 1,8 2,4 2,5 2,2 2,0 2,8 2,1 3,2 17 3,0 2,8 2,5 8,7 6,0 7,3 6,5 5,0 2,3 3,5	106.5 106.5 106,5 106,5 94,5 94,5 91,1 92,5 74,5 92,1 70 14 47,2 49,5 57,5 22,0 29,0 25,5 27,0 32,5 87,0 65,0	3,23 3,23 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9	13 13 4,5 4,5 4.0 4.0 3.6 3,5 2,9 3,7 2,6 1,0 4,5 4,8 5,9 1,6 2,3 1,9 2,3 2,6 10,0 6,9	73,0 43,0 59,5 44,5 84,0 124,0 83,6 73,5 62,9 98,7 47,6 61,0 84,5 124,8 80,9 61,6 72,3 86,9 147,3 62,6 20,0 16,9	13,14 7,74 10,71 8,01 20,16 31,00 18,39 14,70 17,61 20,72 15,23 106,7 25,35 34,94 20,22 53,59 43,38 63,43 95,74 31,30 4,60 5,91	108 108 108 108 95 95 95 95 76 95 76 14 51 51 60 22 33 27 27 33 88 76	13,09 13,09 13,09 13,09 13,86 14,21 12,93 13,41 13,65 13,16 11,49 14,35 10,28 11,51 10,38 12,38 9,16 10,57 12,33 12,03 13,93 10,57	8,86 8,92 8,76 8,84 8,55 8,53 8,37 8,38 8,19 8,17 8,04 7,31 8,58 8,41 8,17 7,51 7,74 7,89 7,60 788 8,13 7,98	2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,4 2,0 1,4 1,0 1,4 1,4 1,4 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,6 1,4	0,35 0,35 0,35 0,35 0,31 0,31 0,31 0,31 0,25 0,31 0,25 0,04 0,17 0,17 0,20 0,07 0,11 0,09 0,09 0,11 0,25 0,23

4.Компьютерный расчет системы воздухоснабжения

Как альтернатива, и в то же время для проверки расчетов, был произведен компьютерный расчет по программе "Расчёт трубопроводов", адаптированной для сетей сжатого воздуха. Исходными данными для такого расчета являются:

- тип энергоносителя (в нашем случае воздух);

- длины участков и ответвлений магистралей в метрах;

- расход энергоносителя, необходимый потребителям в .

Такой расчет был произведен отдельно для левой и правой магистралей системы воздухоснабжения. Результаты расчета сведены в таблицы 3 и 4.

Таблица З Значения конечного давления воздуха, поступающего к потребителям

№ цеха	Давление воздуха, МПа
	Расчет	Компьютерная программа
1	0,731	0,783
2	0,858	0,862
3	0,841	0,825
4	0,817	0,785
6	0,774	0,814
7	0,789	0,812
8	0,773	0,782
9	0,788	0,755

Максимальное расхождение по конечным давлениям воздуха составило 6% для цеха №1 (заготовительный). Следовательно, можно считать, что расчет произведен, верно, т.к. погрешность не достигает 15%.

Таблица 4 Значения диаметров участков трубопроводов

Участок трубопровода	Диаметр, м
	Расчет	Компьютерный расчет
A1B1	0,108	0,114
A2B2	0,108	0,114
В1С1	0,108	0,114
В2С2	0,108	0,114
С1D1	0,095	0,095
С2D2	0,095	0,100
D1E1	0,095	0,095
D2E2	0,095	0,100
Е1К1	0,076	0,073
Е2К2	0,095	0,102
L1	0,014	0,016
L2	0,048	0,051
L3	0,051	0,054
L4	0,060	0,060
L6	0,030	0,032
L7	0,026	0,028
L8	0,022	0,026
L9	0,033	0,036

Расхождение по диаметрам трубопроводов сжатого воздуха в среднем составило 5%. Максимальное для участка Е₂К₂ 8% и инструментального цеха 12%. Следовательно, можно считать, что расчет произведен верно, т.к. погрешность не достигает 15%.

Сравнительный анализ данных полученных в результате расчёта и расчёта компьютерной программы показал о небольшие расхождения по давлениям и диаметрам, не превышающим в большинстве 4-12 %. Данная программа может быть использована для предварительной оценки давлений у потребителей.