Распределительный коллектор может быть прекрасно сварен, идеально отполирован и при этом плохо работать, если его размер определяется только по маркировке резьбы. Задача состоит не просто в выборе однодюймового входного патрубка, поскольку имеется четыре полудюймовых выходных патрубка. Полезный вопрос: Какой поток должен одновременно достигать каждой ветви, и при каком давлении должно оставаться давление на наиболее требовательном выходе?
В этом руководстве описана практическая последовательность расчета размеров компактного резьбового водопроводного коллектора. Оно применимо к сварным трубчатым коллекторам, используемым в оборудовании, фильтрационных установках, контурах охлаждения, ирригационных системах и общих системах водоснабжения. Оно не заменяет расчет трубопровода или проектные нормы, но предоставляет покупателям и проектировщикам гораздо более качественный запрос на коммерческое предложение, чем просто “1 дюйм на входе, четыре выхода”.”
Быстрый ответ: размер заголовка определяется одновременным спросом.
Начните с требуемого расхода на каждом ответвлении и определите, какие ответвления могут работать одновременно. Сложите эти одновременные потоки, чтобы получить расчетный расход через вход и первую секцию коллектора. Выберите предварительный внутренний диаметр, исходя из допустимой скорости, затем рассчитайте потери на трение и потери в фитингах для ответвления с наихудшими гидравлическими характеристиками. Наконец, подтвердите толщину стенки, геометрию резьбы, материал, качество сварного шва и испытательное давление.
Наружного диаметра и номинального размера резьбы недостаточно. Два коллектора с одинаковым внешним видом могут иметь разные внутренние диаметры, толщину стенок, глубину сварного шва и потери давления.
1. Определите сценарий эксплуатации перед выбором диаметра трубы.
Перечислите все выходные патрубки и запишите требуемый расход и минимальное входное давление на подключенном устройстве. Затем опишите возможные комбинации режимов работы. Коллектор с пятью выходами не обязательно должен обеспечивать поток по пяти ответвлениям: одна система может использовать все пять непрерывно, в то время как другая может выбирать только одно ответвление за раз.
| Вход | Почему это важно |
|---|---|
| Необходимый поток в каждом филиале | Определяет размеры ответвлений и общую потребность во входящем потоке. |
| Филиалы, работающие совместно | Предотвращает недостаточное диаметр при простом среднем расходе. |
| Доступное входное давление | Устанавливает баланс потерь давления для коллектора и расположенной ниже по потоку линии. |
| Минимальное давление на каждом устройстве | Определяет критическую или наиболее проблемную с гидравлической точки зрения ветвь. |
| Температура и состав воды | Влияет на плотность, вязкость, выбор материала и совместимость уплотнений. |
| Переходный режим работы | Быстродействующие клапаны и насосы могут создавать скачки давления, превышающие установившиеся значения. |
Если спрос неопределен, задокументируйте нормальный случай и вероятный максимальный случай. Завышение размеров каждого компонента “на всякий случай” может увеличить стоимость и привести к стагнации объемов; занижение размеров приводит к потерям скорости, шума и давления. Цель — обосновать проектную конфигурацию.
2. Добавляйте потоки ответвлений по секциям.
Расход в тупиковом коллекторе уменьшается после каждого ответвления. Входной участок пропускает весь одновременно потребляемый поток. После того, как первый ответвленный участок отводит свою долю, следующий участок пропускает оставшийся поток, и так далее. Это означает, что наибольшее трение и скорость часто наблюдаются вблизи входа, но последний выходной участок все еще может быть критической точкой, поскольку именно там наблюдаются все потери выше по потоку.
В примере с четырьмя ответвлениями предположим, что в расчетном случае используются три ответвления с расходом 10, 7 и 5 л/мин, а четвертое закрыто. Входное отверстие и первый коллекторный участок необходимо проверить при расходе 22 л/мин. Последующие участки проверяются при постепенно уменьшающемся расходе. Не следует рассчитывать параметры входного отверстия от одного ответвления с расходом 10 л/мин.
3. Оцените внутренний диаметр по потоку и скорости.
Для сжимаемого потока соотношение имеет следующий вид:
D = √(4Q / πv)
где D — внутренний диаметр, Q — объемный расход, а v — выбранная средняя скорость. Используйте согласованные единицы измерения. В примере с 22 л/мин выбранная расчетная скорость 2 м/с дает начальный внутренний диаметр около 15,3 мм. Это лишь отправная точка: ее необходимо округлить до реального диаметра трубы и проверить на предмет потерь давления, фитингов, запаса по загрязнению и соответствия применимому стандарту проектирования.
Рекомендации компании Parker по выбору диаметра трубок подтверждают ту же инженерную точку зрения, но с другой стороны: трубка слишком малого диаметра увеличивает скорость потока, потери на трение и тепловыделение, в то время как трубка неоправданно большого диаметра увеличивает стоимость и усложняет компоновку. Опубликованные значения скорости потока являются рекомендациями для конкретных областей применения, а не универсальными пределами для всех водопроводных коллекторов. См. оригинал. Примечание Паркера о размерах трубок и используйте ограничения, установленные вашим собственным кодом и оборудованием.
Ключевой деталью для изготовленного на заказ коллектора является... фактический диаметр, а не номинальная резьба входного отверстия. Корни резьбы, приваренные ответвления и локально утолщенные концы могут уменьшить площадь поперечного сечения.
4. Рассчитайте потери давления в наиболее проблемном участке трубопровода.
Полезная модель потерь давления включает в себя не только прямой коллектор:
- трение в каждом участке коллектора;
- потери через входной адаптер или клапан;
- Потери при взлете и разветвлении на каждом этапе;
- переходники, отводы, шланги, счетчики и клапаны, расположенные после трубопровода;
- Разница высот;
- давление, необходимое для работы оконечного устройства.
Для детальной работы проектировщики обычно используют метод Дарси-Вайсбаха с коэффициентом трения, основанным на числе Рейнольдса и относительной шероховатости. Отдельные фитинги представляются коэффициентами потерь или эквивалентными длинами. Расчет должен следовать фактическому маршруту к каждому выходному отверстию, поскольку последнее выходное отверстие не обязательно является наихудшим; более ближайший ответвление, питающее ограничивающее устройство, может потребовать большего давления.
Проведите как минимум две проверки: случай максимального одновременного потребления и случай минимального расхода. Последняя может выявить плохое управление, захваченный воздух или застойные участки, даже если максимальный расход приемлем.
5. Определите, действительно ли необходим равный поток.
Обычный коллектор распределяет давление, но не гарантирует равномерный поток. Вода, как правило, предпочитает ответвление с наименьшим общим сопротивлением. Одинаковые размеры резьбы не обеспечивают одинаковый поток в ответвлениях, если длина шлангов, высота над уровнем моря, клапаны или концевые устройства различаются.
Если важна точная балансировка, системе могут потребоваться балансировочные клапаны, калиброванные дроссели, устройства компенсации давления или более симметричная схема подачи. В некоторых конфигурациях центрально-поточный или петлеобразный коллектор может уменьшить колебания давления. Эти особенности должны быть заложены в конструкцию системы; замена полированного корпуса коллектора после изготовления — дорогостоящий способ выявить необходимость в таких элементах.
6. Выберите количество ветвей, расстояние между ними и ориентацию для сборки.
Количество выходных патрубков видно на фотографии изделия, но зачастую именно расстояние между ними определяет возможность установки коллектора. Оставьте место для самого большого гаечного ключа, корпуса клапана, накидной гайки, радиуса изгиба шланга и изоляции. Проверьте, могут ли соседние клапаны вращаться, не сталкиваясь друг с другом.
настоящая нержавеющая сталь резьбовой водораспределительный коллектор Здесь показаны варианты компоновки с двумя, четырьмя и пятью выходами. Это примеры конфигураций, а не фиксированные размеры. Ответвления могут располагаться с одной стороны, с противоположных сторон или под углами, заданными проектом. На четком чертеже должны быть указаны межосевые расстояния и угловая точка отсчета.
7. Рассматривайте резьбу и уплотнение как часть гидравлической конструкции.
Обозначения NPT, BSPT и BSPP не взаимозаменяемы. Стандарт ASME B1.20.1 охватывает распространенные дюймовые резьбы труб, включая NPT. Стандарт ISO 7-1 охватывает резьбу труб, где герметичные соединения создаются за счет резьбы, а стандарт ISO 228-1 охватывает параллельную резьбу труб, где герметичное соединение создается не только за счет резьбы.
Это различие меняет геометрию порта и способ герметизации. Для соединения BSPP обычно требуется определенная уплотнительная поверхность и прокладка, клеевое уплотнение или уплотнительное кольцо. Коническая резьба основана на контролируемом зацеплении и использовании одобренного герметика. Смешивание стандартов может казаться успешным в течение первых нескольких оборотов, но может повредить резьбу или привести к утечке в процессе эксплуатации.
8. Подтвердите номинальное давление по самому слабому элементу.
“Нержавеющая сталь” не является показателем допустимого давления. Допустимое рабочее давление зависит от состояния материала, температуры, размеров трубы, геометрии ответвления, глубины резьбы, конструкции сварного шва, технологии изготовления, припуска на коррозию и применимого коэффициента безопасности. Приварной шов или резьбовой конец ответвления могут иметь первостепенное значение, прежде чем станет определяющим фактором толщина стенки прямой трубы.
При запросе коммерческого предложения на изготовление коллектора по индивидуальному заказу укажите отдельно нормальное давление, максимальное рабочее давление, расчетное давление, испытательное давление, а также любые циклические или пульсационные условия. Попросите производителя подтвердить схему производства и контроля качества, а не копируйте значение давления из визуально похожего объявления на торговой площадке.
Комплект чертежей, получивший выгодное коммерческое предложение.
- диапазон рабочих жидкостей и температур;
- нормальный и максимальный одновременный поток;
- Входное давление и минимально необходимое давление в ответвлении;
- Стандарты, размеры и тип резьбы для основных и ответвлений;
- количество, расстояние между выходными отверстиями и угловая ориентация выходных отверстий;
- сорт материала и состояние поверхности;
- расчетное давление, метод испытаний и критерии приемки;
- Особенности монтажа и ограничения по габаритам;
- количество, доработка чертежей и необходимая документация.
Ознакомьтесь с сопроводительным руководством по адресу Выбор материала и резьбы водяного коллектора перед окончательной доработкой чертежа. Расчет размеров потока и выбор материала взаимосвязаны: припуск на коррозию, покрытие, футеровка или другой сорт могут изменить практическую конструкцию отверстия и соединения.
Frequently asked questions
Может ли основной входной патрубок иметь тот же номинальный размер, что и самый большой выходной патрубок?
Иногда, но только если это подтверждается одновременным расчетом расхода и потерь давления. На входе обычно одновременно проходит несколько потоков из ответвлений, поэтому подбор номинального размера не является методом расчета.
Обеспечат ли четыре одинаковых порта одинаковый поток?
Не автоматически. Распределение потока зависит от сопротивления магистрали, каждой ответвленной линии, клапанов и терминального оборудования. Добавляйте балансировочные компоненты, когда равномерный поток является функциональным требованием.
Следует ли включать в расчет неиспользуемые будущие порты?
Увеличение пропускной способности в будущем может быть полезным, но каждая неиспользуемая полость добавляет объем и еще одно герметичное соединение. Укажите тип заглушек, доступ и будущий проектный расход, а затем проверьте существующую систему при ее более низком рабочем расходе.
Какая информация необходима для расчета стоимости изготовления коллектора на заказ?
Отправьте данные о расходе, давлении и температуре, типе жидкости, схеме расположения портов, материале, размерах, требованиях к испытаниям, количестве и чертеж. Используйте... Форма запроса AODSON Приложить чертеж или образец для сравнения.
