צינורות מחברים בין מכשירים שונים של מפעלים כימיים. הם משמשים להעברת חומרים בין תקשורת שונה. התכנון כולל מספר צינורות נפרדים, אשר בעזרת חיבורים יוצרים מערכת צנרת אחת.
מערכת צנרת
Pipeline - מערכת של רכיבים גליליים המחוברים באמצעות אלמנטים מחברים ומשמשת להובלת כימיקלים וחומרים אחרים. ככלל, צינורות תת קרקעיים משמשים במפעלים כימיים להובלת חומרים. באשר לחלקים האוטונומיים והמבודדים של המתקן, הם חלים גם על מערכת הצנרת או הרשת.
תצורת מערכת הצנרת האוטונומית עשויה לכלול:
- Pipes.
- אביזרי חיבור.
- חותם המחבר שני חלקים נשלפים.
כל האלמנטים הללו מיוצרים בנפרד, ולאחר מכן הם מחוברים כמערכת צנרת אחת. בנוסף, צינורות יכולים להיותמצויד בחימום ובבידוד הדרוש בחומרים שונים.
גודל הצינורות והחומרים לייצורם נבחר בהתאם לדרישות התהליך וההתפטרות שנקבעו בכל מקרה לגופו. אבל כדי לתקן את מידות הצינורות, הם סווגו ואוחדו. הקריטריון המרכזי הוא הלחץ המותר שבו הפעלת הצינור אפשרית ובטוחה.
קוטר נומינלי
קוטר נומינלי הוא פרמטר המשמש במערכות צנרת כגורם ביצועים המיישר חלקים כגון צינורות, שסתומים, אביזרים בחישובי צנרת הידראולית.
קוטר נומינלי - ערך נפחי, שווה מספרית לקוטר הפנימי של המבנה. דוגמה לקוטר פנימי נומינלי: DN 125.
קוטר פנימי נומינלי אינו מסומן בציורים ואינו מחליף קוטר צינור בפועל. זה בערך מתאים לקוטר ברור עבור חלקים מסוימים של הצינור בחישוב ההידראולי. אם משתמעים קטרים נומינליים מספריים, הם נבחרים כדי להגדיל את הקיבולת של הצינור בעד 40% מקוטר נומינלי אחד למשנהו.
הקטרים הנומינליים מוגדרים כדי למנוע בעיות ביישור הדדי של חלקים בעת חישוב ההפסדים ההידראוליים בצינור. בעת קביעת הנומינליקוטר, בהתבסס על ערך זה, נבחר מחוון הקרוב ככל האפשר לקוטר הצינור.
לחץ נומינלי
לחץ נומינלי הוא הערך המתאים ללחץ המרבי של המדיום הנשאב ב-20 מעלות צלזיוס, מה שמבטיח פעולה ארוכת טווח של הצינור עם המידות שצוינו. הלחץ הנומינלי - ערך חסר ממדים - כייל על סמך ניסיון תפעול מצטבר.
הלחץ הנומינלי עבור הצינור בעת חישוב הפסדים הידראוליים נבחר על סמך הלחץ שנוצר בו במהלך הפעולה על ידי בחירת הערך הגדול ביותר. בנוסף, גם אביזרים ושסתומים חייבים להתאים לאותה רמת לחץ במערכת. עובי דופן הצינור מחושב על סמך הלחץ הנומינלי ומבטיח שהצינור יכול לפעול בלחץ השווה ללחץ הנומינלי.
לחץ יתר תפעול מותר
לחץ נומינלי חל רק בטמפרטורת הפעלה של 20°C. ככל שהטמפרטורה עולה, העומס על הצינור יורד. במקביל, לחץ היתר המותר מופחת בהתאם. ערך זה מציין את לחץ היתר המרבי שיכול להיות במערכת הצינורות כאשר ערך טמפרטורת ההפעלה עולה בעת חישוב ההתנגדות ההידראולית של הצינור.
ממה עשויים צינורות?
בבחירת חומרים לייצור מערכות צנרת, נלקחים בחשבון מאפיינים, כמו הפרמטרים של המדיום להובלהדרך הצינור, ולחץ העבודה המקדים במערכת זו. יש לקחת בחשבון גם אפשרות של השפעה קורוזיבית של הסביבה הפנימית על חומר הקיר בחישוב הידראולי של צינורות חימום.
רוב מערכות הצנרת עשויות מפלדה. ברזל יצוק אפור או עיצובים לא סגסוגת משמשים לצנרת שבה אין עומסים מכניים גבוהים או השפעות קורוזיביות.
בחישוב הידראולי של צנרת חימום בלחץ הפעלה גבוה והיעדר עומסים עם השפעה אקטיבית של קורוזיה, נעשה שימוש בצינור העשוי מיציקות פלדה משופרות.
כאשר עמידות ממוצעת בפני קורוזיה גבוהה או טוהר המוצר קפדני, הצנרת עשויה מפלדת אל חלד.
אם מערכת הצינורות חייבת לעמוד בהשפעת מי הים, משתמשים בסגסוגות נחושת-ניקל לייצור שלה. נעשה שימוש גם בסגסוגות ומתכות מאלומיניום כגון טנטלום או זירקוניום.
סוגים שונים של פלסטיק משמשים לעתים קרובות כחומרי צינורות בתכנון הידראולי של צינורות לחץ, בשל עמידותם בפני קורוזיה גבוהה, משקל נמוך וקלות העיבוד שלו. חומר זה מתאים לצינורות ביוב.
רכיבי צנרת
צינורות פלסטיק מתאימים לריתוך ומעוצבים במקום. חומרים כאלה כוללים פלדה, אלומיניום, תרמופלסטי, נחושת. לחיבור ישירקטעי צינורות, אלמנטים מעוצבים במיוחד משמשים, למשל, מפצלים ומפחיתי קוטר. אביזרים כאלה כלולים בכל מערכת צינורות.
חיבורים מיוחדים משמשים להרכבת חלקים ואביזרים בודדים. הם משמשים גם לחיבור השסתומים והמכשירים הדרושים לצינור.
רכיבי חיבור נבחרים בהתאם לפרמטרים הבאים:
- חומרים המשמשים לייצור צינורות ואביזרים. קריטריון הבחירה העיקרי הוא היכולת לרתך.
- תנאי עבודה: לחץ נמוך או גבוה וטמפרטורה נמוכה או גבוהה.
- דרישת ייצור למערכת צנרת: חיבורים קבועים או נשלפים במערכת צנרת.
הרחבה לינארית של צינורות והפיצוי שלה
ניתן לשנות את הצורה הגיאומטרית של עצמים הן על ידי פעולת כוח והן על ידי שינוי הטמפרטורה שלהם. תופעות פיזיקליות אלו גורמות לצינור לעבור התרחבות או התכווצות ליניארית כלשהי במהלך שלב ההתקנה בתנאים ללא זעזועים וללא השפעה תרמית, מה שמשפיע לרעה על המאפיינים התפקודיים שלו, כאשר הוא מטופל עקב לחץ וטמפרטורה.
כאשר אין צורך בהרחבה כדי לפצות, מתרחש עיוות של מערכת הצנרת. פעולה זו עלולה לגרום נזק לאטמי אוגן ולחיבורי צינור.
הרחבה ליניארית תרמית
בעת חישוב ההידראוליההתנגדות של הצינור וההתקנה חייבת לקחת בחשבון את השינוי הפוטנציאלי באורך עקב עליית טמפרטורה או מה שנקרא התפשטות ליניארית תרמית. ערך זה שווה לערך ההתפשטות הליניארית של צינורות באורך 1 מ' עם עליית טמפרטורה של 1°C.
דוגמה לחישוב הידראולי של צינורות: Q=(Πd²/4) w
בידוד צינורות
כאשר תווך בטמפרטורה גבוהה מועבר דרך צינור, יש לבודד אותו כדי למנוע איבוד חום. אם תווך בטמפרטורה נמוכה מועבר דרך צינור, משתמשים בבידוד כדי למנוע ממנו להתחמם. במקרים כאלה, הבידוד נעשה באמצעות חומרי בידוד מיוחדים הכרוכים סביב הצינורות.
בדרך כלל, נעשה שימוש בחומרים הבאים:
- בטמפרטורות נמוכות עד 100 מעלות צלזיוס - קצף קשיח (פוליסטירן או פוליאוריטן).
- בטמפרטורות ממוצעות סביב 600 מעלות צלזיוס - בצורה של נדן או סיבים מינרליים כמו צמר אבן או לבד זכוכית.
- בטמפרטורות גבוהות סביב 1200 מעלות צלזיוס - סיבים קרמיים (סיליקט אלומיניום).
צינורות עם קוטר פנימי נומינלי מתחת ל-DN 80 ועובי שכבת בידוד של פחות מ-50 מ מ מבודדים בדרך כלל באלמנטים יצוקים מבודדים. לשם כך, שתי קונכיות עוטפות סביב הצינור ומאובטחות בסרט מתכת, ולאחר מכן נסגרות במארז פח.
נומוגרמה לחישוב הידראולי של צינורות
צינורות עם נומינליקטרים פנימיים מעל DN 80 חייבים להיות מצוידים בבידוד תרמי בעל מעטפת תחתונה. נדן כזה מכיל טבעות הידוק, סיכות וציפוי מתכת עשוי פלדה עדינה מגולוונת או יריעת נירוסטה. החלל בין הצינור למארז המתכת מלא בחומר מבודד.
עובי הבידוד מחושב כקביעה של עלויות ייצור והפסדים המתרחשים עקב איבוד חום, ונע בין 50 ל-250 מ מ.
טבלה לחישוב הידראולי של צינורות
בחירה נכונה של בידוד מערכת צנרת פותרת בעיות רבות כגון:
- הימנע מירידה פתאומית בטמפרטורת הסביבה וחסוך אנרגיה כתוצאה מכך.
- מניעת ירידה של טמפרטורות במערכות הולכת גז מתחת לנקודת הטל, מה שמונע היווצרות עיבוי ועלול לגרום לנזק חמור.
- הימנעות מפליטת עיבוי בקווי קיטור.
דוגמה:
| חומר | מהירות תנועה, m/s | ||
|---|---|---|---|
| נוזל | ספונטניות: | ||
| חומר צמיג | 0, 1 – 0, 5 | ||
| רכיבים בצמיגות נמוכה | 0, 5 – 1 | ||
| משאבה: | |||
| Suction | 0, 8 – 2 | ||
| הזרקה | 1, 5 – 3 | ||
תרמיתיש ליישם בידוד לכל אורך מערכת הצנרת. חיבורי אוגן ושסתומים חייבים להיות מסופקים עם אלמנטים מבודדים יצוקים. הם מספקים גישה ללא הפרעה לנקודות חיבור ללא צורך להסיר את חומר הבידוד מכל מערכת הצנרת למקרה שאטם אוויר נשבר.
