АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Выбор диаметра трубопровода

На химических заводах используется большое число трубопроводов, и часто стоимость их составляет значительную часть общей стоимости оборудования, а на экс­плуатацию их затрачивается много средств.

Очевидно, что стоимость монтажа трубопровода будет тем меньшей, чем меньше его диаметр; однако при заданной производительности с уменьшением диаметра трубо­провода будет увеличиваться стоимость его эксплуатации, так как при увеличении скорости протекания жидкости (газа) повышается расход энергии на ее проталкивание по трубопроводу. Поэтому выбор наиболее экономичного диаметра трубопровода имеет большое значение. Задача сводится к определению минимального диаметра г как функ­ции двух переменных, противоположно влияющих величин.

Стоимость эксплуатации трубопровода складывается в основном из трех элемен­тов: 1) стоимости амортизации, 2) стоимости текущего ремонта и 3) стоимости энергии, расходуемой на продвижение жидкости (газа) по трубопроводу.

Обозначим:

А—стоимость амортизации оборудования в руб./год; Р—стоимость текущего ремонта трубопровода в руб./год;

Э—стоимость энергии на проталкивание жидкости (или газа) по трубопроводу в руб./год;

М—общая стоимость эксплуатации трубопровода в руб./год; W—годовая пропускная способность трубопровода в мг1год\ ^сек.—расход жидкости (газа) в м3/сек\ D—диаметр трубопровода в м\ I—длина трубопровода в м\ а—стоимость 1 квт-ч в руб.; гj—к. п. д. машин и двигателей.

Общая стоимость эксплуатации трубопровода может быть определена из выра­жения

М = А + Р + Э руб./год

Расходы на амортизацию и ремонт увеличиваются прямо пропорционально диа­метру трубопровода и его длине, т. е. имеет место равенство

А + Р = k0Dl руб./год

Д е k0—коэффициент пропорциональности, отражающий стоимость амортизации и ремонта на единицу диаметра и длины трубопровода и зависящий от ряда усло­вий, в первую очередь—от материала труб.

Расход энергии на продвижение W м3/год жидкости (газа) может быть найден из уравнения

YW2 I Y W2

Е = W+ I ~гГ W кгсм/год

При перемещении жидкости (газа) по трубопроводам движение в большинстве случаев является турбулентным и тогда по формуле (1—74)

0,3164

4 _______________________ — 0,3164 25£)0,2бр0,25

У Re

Подставив значение А в выражение для расхода энергии и заменив р значением

Получим

У НУ2 0,3164/р.0- 25g° • 25^цу2

Е ~ ~2g~ W t^O,26-^0,2б£)1,262^ ^

Приняв значение скорости из уравнения расхода при круглом сечении трубо­провода

І^гєк. VVpk.

3,14 £>2

Получим

V2ceKW

E = 0,0827Y D4 + 0,044 -------------------- д4,76 '

Ј)4,75

Стоимость энергии, расходуемой за год, составит

Еа

Руб.

— 102.3600-^ Общая стоимость эксплуатации равна

Еа

М - k0Dl + !02.збоо

0,0827 о, 044a/{л0•2V•7бl/^;к5^r4,75

М = k°Dl ♦ 102.3600^ ^секГа** +

Годовую производительность W можно выразить через секундный расход, при­няв число рабочих дней в году равным г:

W = Зб00.24гУсек. После соответствующих вычислений получим

М = kxD + kJD-* + (1—82)

Kt = k0l

(1-83) (1— 83a) (1—836)

Ks ~ 0,01

Наименьшей стоимость' эксплуатации будет при 200 250 300 350 400 450 Условии

Диаметр трубопровода в мм dM

= 0

DD

Рис. 21. К определению наи­более выгодного диаметра Задаваясь значениями D и построив кривую в труоопровода. системе координат D и М, можно графически найти минимум М.

Пример изменения стоимости трубопровода в зависимостиЗот' его диаметра при заданных klt и ks приведен на рис. 21.