Potrubní technika Podle přepravovaného média patří do oblasti: vodovody a rozvodné sítě kalovody a kanalizace (a sítě) ropovody parovody plynovody technologická zařízení chemického průmyslu technologická zařízení elektráren aj. rozvody stlačeného vzduchu aj. Zařízení potrubní techniky představují: spoje potrubí a závěsy potrubí uzavírky aj. (armatury) kompenzátory (dilatace) filtrační zařízení zásobníky (nádrže, tanky) čerpadla, kompresory, akumulátory měřicí a regulační technika Podle provedení a materiálu jsou potrubí Podle tlaku a teploty jsou potrubí litinová hrdlová ocelová svařovaná přírubová ocelová se spoji závity z litého čediče, kameniny, eternitu hrdlová, beton. aj. plastová svařovaná, lepená (PE, polyetylen, PP, PVC aj.) měděná a mosazná pájená o chladicí (solanka) o nízkotlaká (voda, vzduch) o středotlaká (plyn) o vysokotlaká (voda, olej, pára) Hydraulický ráz při uzavírání dlouhých potrubí (vodní zámek). Přeprava tekutin ekonomické hledisko (cisternová přeprava x produktovody).
Základy proudění tekutin Rovnice kontinuity (spojitosti) průtočné množství Q [ m 3. s -1 ] tlak p [ Pa ] Zákon zachování hmoty pro kapaliny (nestlačitelné) Q = A 1. v 1 = A 2. v 2 ρ = konst pro plyny Q. ρ = konst. ρ = f ( p, T ) rychlost v [ m. s -1 ] plocha průřezu A [ m 2 ] hustota ρ [ kg. m -3 ] stavová rovnice plynu p. ρ -1 = R. T vzduch R = 287 J.kg -1. K -1 teplota T [ K ] Energetická bilance Zákon zachování energie pro kapaliny (Bernoulliho rovnice) energie polohová, tlaková, kinetická, ztráty grav. zrychlení g = 9,81 m. s -2 tlak p 1 [ Pa ] rychlost v 1 [ m. s -1 ] h 1 + p 1 / ( ρ. g ) + v 1 2 / ( 2. g ) + h ztr = konst. rovnice obsahující součet energií jednotky objemu kapaliny byla krácena součinem (ρ.g)
Zákon zachování energie pro plyny součet energií tlakové, kinetické, tepelné a rozptýlené do okolí (ztrát) se nemění Charakter proudění v potrubí Reynoldsovo číslo Re = d. v. ρ / η laminární turbulentní Re je bezrozměrné kritérium hustota ϱ [ kg.m -3 ] průměr potrubí d [ m ] rychlost v [ m. s -1 ] dynamická viskozita η [ Pa. s ] mez pro laminární proudění Re < 2320 kinematická viskozita ѵ = η / ϱ [ m 2 / s ] rozložení rychlosti v potrubí při laminárním a turbulentním proudění ztráty při turbulentním proudění stoupají se čtvercem rychlosti průměr potrubí (vnitřní) d pro přepravované množství Q [ m 3.s -1 ] d = voda v = 1 až 3 m. s -1 η = 0,00101 Pa. s 4. Q π. v tloušťka stěny potrubí s pro vnitřní tlak p s = d. p / (2. σ D ) dovolené namáhání σ D je třeba volit dle materiálu i technologie výroby (svařované roury) analogie Ohmova a Kirchhoffových zákonů Δp = Q. R h Σ Q i = 0 Σ Δp = Σ ( Q. R h )
Tepelné a tlakové ztráty a dilatace přepravované médum o vyšší teplotě než je teplota okolí chladne tepelnými ztrátami potrubí se prodlužuje a zkracuje při změnách teploty média produktovody musí být izolovány a vybaveny kompenzátory ztráty tlaku třením laminární úměrné rychlosti v a viskozitě η -- turbulentní úměrné čtverci rychlosti v 2 dilatace změnou teploty roztažnost oceli α = 18. 10-6 K -1 ( pro 100 m a 20 C dilatace 36 mm ) dilatace Δl = α. l 0. Δt koeficienty λ [ - ] pro výpočet tlakové ztráty při proudění kapaliny laminární proudění λ = 64 / Re = 64. η / ( v. d. ρ ) turbulentní proudění λ = 0,316. ( Re) -1/4 ztrátová výška h ztr h ztr = λ. l. v 2 / ( 2. d. g ) ztráta tlaku Δp Δp = ρ. g. h ztr
Ztráty místními odpory místní odpory jsou odpory průtoku skrze uzavírky, změny průřezu, změny směru (kolena) aj. ztrátová výška je h ztr = ξ. v 2 / ( 2. g ) Rozložení rychlosti laminární proudění - parabolické, turbulentní - malá změna uvnitř, strmý spád při okrajích Potrubí uložená v zemi ochrana proti korozi ochrana proti vedení bludných elektrických proudů a následné elektrokorozi vyrovnávání dilatací a sesuvů přehled o dispozici uložení (mapy, plány, hledání místa vedení) Evidenční data o potrubí o druh média, jeho tlak a teplota o provedení potrubí (parametry, materiál, druh spojů, vyrovnávání dilatací aj.) o uložení hloubka, podloží, zásyp, označení na povrchu aj.
Spoje potrubí a jejich těsnění Spoje Těsnění plochá hrdlové přírubové závitové svary, pájené a lepené spoje obsahující azbest (klingerit) neosahující asbest (keramzit) pryžová, plastová kovová (Cu, Pb, Al) Přírubové spoje ocelových svařovaných rour plynovody, parovody, horkovody
Hrdlové spoje rour Roury litinové, PP (polypropylenové), PVC, kameninové, eternitové aj. Těsnění konopným provazcem a vlitím olova nebo asfaltu, cementu, klínový pryžový uzávěr aj. Vodovody, kanalizace, nízký tlak, sedání zeminy. Spoje jsou částečně poddajné dovolí natočení os rour.
HRDLOVÉ ROURY A TVAROVKY Provedení tvárná litina železobeton, eternit kamenina, tavený čedič plast (PVC, polyethylen, polypropylen aj.) Typy kolena odbočky T-kusy a kříže redukce, přesuvky aj.
Závitové spoje potrubí Požívá se trubkový závit a kuželový trubkový závit a spojovací tvarovky (fitinky) temperovaná litina bezešvé závitové trubky s vnějším kuželovým trubkovým závitem, tvarovky s vnitřním trub. závitem nátrubek kříž odbočka T oblouk koleno redukované koleno antikorozní povrchová úprava pozinkování, mosazné tvarovky a trubky aj. vsuvka šroubení šroubení nárožní šroubení nárožní šroubení
Závitnice pro řezání trubkových závitů při montáži ocelových potrubí spojovaných tvarovkami se závitem (fitinky) výměnné čelisti pro základní rozměry (v palcích - inch)
Různé typy šroubení Pro spoje trubek menších průměrů (ocelové, měděné, mosazné) jsou užívána strojírenská šroubení rozvody maziva v mazacích soustavách, přívody kapalného paliva spalovacích motorů aj.
Kompezátory dilatace potrubí kompensátor s pružným pryžovým vlnovcem Provedení kompenzátoru deformační tvaru U apod. ucpávkové s pružnými prvky kompenzátor tvaru U ucpávkový kompenzátor
Tvarovky (fitinky) pro spoje potrubí pro závitové spoje (temperovaná litina, mosaz) pro svařené nebo lepené spoje (PE, PP, PVC novodur) při montáži se řeže závit na koncích trubek těsní se konopím a fermeží při montáži se svařuje tlakem obě části jsou elektricky odporově předehřáty
Plastová potrubí Materiál polypropylen (PP), novodur (PVC), polyetylen (PE) Při uložení v zemi jim nehrozí koroze proto jsou používány pro vodovody, plynovody aj. Potrubí jsou uvnitř hladká a nezanášejí se usazeninami příměsi a produkty média neulpívají na stěně.
Typy Uzavírky potrubí kohouty ventily šoupata klapky Třmenový ventil ventil jemná regulace průtoku je možná
Průmyslové šoupátko Zpětná klapka šoupě malý odpor při průtoku nízké ztráty tlaku
Jednocestný kohout kuželový kohout jednoduchý, špatná regulace průtoku další armatury pojistné ventily, vypouštěcí kohouty, regulační a redukční ventily
koule KULOVÝ KOHOUT pohled čtvrtinový řez
naklápění a otáčení pro ovládání průtoku a směšování tzv. kartuše (vlastní uzavírka) jemné drážkování pro otáčení - průtok moderní pákové baterie pro vodovodní výpustní ventil
Vzduchotechnika (větrání a vytápění) Vzduchotechnika slouží k úpravám vzduchu v obytných a jiných prostorách a znamená také přepravu většího množství vzduchu při tlacích blízkých barometrickému tlaku a teplotě okolo 20 C potrubí vzduchotechniky jsou plechová s úpravou odolnou korozi nebo plastová
Proudění par a plynů První hlavní věta termodynamická dodané množství tepla způsobí zvýšení vnitřní energie a vykoná práci ΔQ = ΔU + L vykonaná práce je L = p. dv dv = dm / ϱ zvýšení vnitřní energie znamená zvýšení teploty T a tlaku p a změnu hustoty ϱ Změny stavu izotermická (konst. T) izobarická (konst. p) izochorická (konst. V) adiabatická (nulové přivedené nebo odvedené teplo ΔQ) polytropická Přestup tepla při proudění plynů a směsí par a plynů (tepelné výměníky).
PAROVOD
PAROVOD
Plynovod
Plynovod