Расчет оптимального диаметра трубопровода

Внутренний диаметр трубопровода круглого сечения рассчитывают по формуле:

(5.51)

Расход перекачиваемой жидкости Q обычно известен.

Поэтому для расчета требуется определить только скорость жидкости w. Ее можно принять ориентировочно, исходя из практического опыта. Так, например, жидкость при движении самотеком имеет скорость 0, 1-0, 5 м/с, а поток жидкости в напорных трубопроводах – 0, 5-2, 5 м/с.

Приняв значение скорости, можно вычислить внутренний диаметр по (5.51) и далее выбрать трубу из сортамента.

Рассчитанный таким образом диаметр трубопровода вряд ли окажется наиболее выгодным. Оптимальный диаметр может быть найден на основе технико-экономических расчетов. Очевидно, что чем больше скорость, тем меньше требуемый диаметр трубы, то есть меньше стоимость трубопровода, его монтажа и ремонта, K₁. Однако с увеличением скорости резко возрастают потери напора на трение и местные сопротивления. Это ведет к росту затрат на перемещение жидкости, K₂.

По мере увеличения диаметра трубопровода затраты K₁ будут возрастать, а эксплуатационные расходы K₂ уменьшатся. Если просуммировать K₁ и K₂, получим общие затраты K, которые имеют минимум, соответствующий оптимальному (наиболее выгодному) диаметру трубопровода. При этом затраты K₁ и K₂ должны быть приведены к одному и тому же отрезку времени, например, к одному году.

Приведенные капитальные затраты для трубопровода:

(5.52)

где m – масса трубопровода, т;

C_M - стоимость 1 тонны труб, руб/т;

K_M - коэффициент, учитывающий стоимость монтажа, например 1, 8;

n - срок эксплуатации, лет.

Приведенные эксплуатационные затраты, связанные с расходом энергии:

(5.53)

где N – мощность, кВт;

n_ДН - количество рабочих дней в году;

С_Э- стоимость одного киловатт-часа энергии, руб/кВт ∙ ч.