Comment calcule-t-on la résistance de la conduite et

Lors du montage de conduites domestiques, le calcul n’est pas effectué, car des conduites standard sont utilisées à ces fins, dont la résistance est suffisante pour résister à la pression de l’eau, du gaz, etc. Cependant, la construction de conduites industrielles sans calcul spécifique est dangereuse dans la plupart des cas, car elle peut défaillance rapide du système et autres conséquences désagréables.

Dans cet article, nous allons examiner les bases du calcul de la résistance d'un tuyau, ainsi que d'autres paramètres que vous devez connaître avant de construire une structure.

Calcul de la force

Je dois dire que le calcul de la résistance du tuyau est nécessaire non seulement pour garantir la fiabilité de la ligne. Cela évitera également les dépenses excessives, car une résistance excessive entraînera des coûts de construction plus élevés. Par conséquent, la conception n'est pas une étape moins importante de la construction du pipeline que son installation.

Ce calcul implique donc la définition de plusieurs paramètres de base:

• Diamètre interne du tuyau en fonction du débit du liquide transporté;
• Diamètre interne en fonction de la résistance hydraulique;
• Épaisseur du mur.

Chaque paramètre est déterminé par certaines formules que nous examinerons ci-dessous.

Calcul du diamètre interne

Déterminer le diamètre interne optimal de la conduite à un débit donné de fluide dans la canalisation et son écoulement peut être effectué manuellement selon la formule - D = 4Q3600v? Y m, où:

• Q - débit de fluide, mesuré en mg / h.
• v - le débit du fluide dans le pipeline, mesuré en m / s.
• y est la densité du fluide avec les paramètres donnés, mesurée en kg / m3. Cette valeur est prise dans les livres de référence.

La vitesse de déplacement de divers liquides et gaz est déterminée par des calculs et confirmée par des expériences pratiques. Par conséquent, dans les calculs, vous pouvez utiliser les données suivantes:

Il découle de la formule ci-dessus que le diamètre de la section transversale de la conduite dépend du débit du fluide. Plus la surface d’écoulement sera élevée, plus les coûts de construction de la structure seront faibles.

Résistance hydraulique

Lorsqu'un liquide ou un gaz se déplace dans un pipeline, une résistance apparaît nécessairement du fait du frottement du produit transporté contre les parois de la conduite et de divers obstacles dans le système. Cette résistance s'appelle hydraulique. Plus le débit et la densité du fluide sont élevés, plus la résistance hydraulique est grande.

Le diamètre de la conduite peut être déterminé par une perte de pression donnée.

Les instructions pour effectuer ce calcul sont les suivantes - D =? L? P • y • v2g kgf / cm2, où:

• ?p = P1-P2 est la perte de charge spécifiée ou admissible entre le point initial et le point final du pipeline, mesurée en kgf / cm2.
• L est la longueur du tronc.
• ? - le coefficient de résistance hydraulique peut être 0,02-0,04.
• g - accélération de la pesanteur égale à 9,81 m / s.

Bien entendu, ce calcul nous permet de déterminer la perte de charge dans un tuyau droit. Quant à la détermination de cet indicateur d’armature et de raccords, elle est obtenue par perte de charge dans une section de tuyau droite de diamètre correspondant et de longueur équivalente.

Une longueur équivalente est appelée section de tuyau rectiligne, dont la résistance hydraulique est égale à la résistance de la pièce façonnée dans les mêmes conditions.

Épaisseur du mur

Le paramètre principal du tuyau, qui influe sur la résistance, est l'épaisseur de la paroi.

Cet indicateur dépend de plusieurs facteurs:

• Pression interne et externe exercée sur le tuyau;
• Le diamètre du pipeline;
• Le matériau à partir duquel le tuyau est fabriqué et sa résistance à la corrosion.

La plupart des pipelines ne sont affectés que par la pression interne. Les conduites sous vide, ainsi que les systèmes à double enveloppe destinés au chauffage à la vapeur de produits facilement durcissables ou cristallisables, sont soumis à la pression externe.

L'épaisseur de paroi des tubes en acier, qui sont affectés par une surpression interne, est déterminée par le calcul de la résistance et de l'épaisseur ajoutée, qui est affectée à l'usure due à la corrosion.

Pour ce faire, utilisez la formule suivante - S = Sp-C,

• Sp est l'épaisseur calculée, mesurée en mm.
• C - augmentation de la corrosion. En règle générale, il est compris entre 2 et 5 mm (pour les supports moyennement agressifs).

L'épaisseur de paroi calculée peut être obtenue à l'aide de la formule suivante - Sp = pDн230? Supplémentaire? + P mm, où:

• p - excès de pression interne dans le tuyau, kgf / cm2.
• Dн - diamètre extérieur du pipeline.
• ?Dop - contrainte admissible à la rupture, sgc / mm2. Cet indicateur peut être déterminé à l'aide d'ouvrages de référence, en fonction de la température du fluide transporté et de la nuance d'acier.
• ? - le coefficient de résistance de la soudure. Si le tuyau est sans soudure, alors le coefficient? = 1. Pour les tubes soudés, ce chiffre peut être compris entre 0,6 et 0,8, selon le type de soudure et le type de soudure.

Faites attention! Lors de l’installation du pipeline, ainsi que lors de sa réparation, il est impossible d’installer des pièces distinctes et aléatoires constituées de matériaux non testés ou inconnus, car cela pourrait entraîner un accident dans le système.

Il faut dire que dans le calcul des conduites, il faut tenir compte non seulement de l'épaisseur des conduites, mais également du matériau lui-même. Par exemple, si la température à laquelle le système sera exploité est inférieure à 450 degrés Celsius, utilisez des tuyaux en acier 20.

Si la température du produit transporté dans le système est élevée, choisissez l'acier 12H1MF. Cela permet l'utilisation de conduites avec des parois plus minces. En conséquence, le coût de construction dépend de l'épaisseur des murs.

Stabilité du pipeline

Lors du calcul des autoroutes en plus de la résistance du pipeline, un paramètre important est sa stabilité dans le sens longitudinal.

Ce calcul est effectué à partir de la condition - S? MNcr, où

• S est la force axiale équivalente longitudinale dans la section transversale du système.
• m est le coefficient des conditions de fonctionnement du système. Cette valeur est dans la littérature de référence.
• Ncr - force longitudinale critique à laquelle le pipeline perd sa stabilité longitudinale. Cette valeur doit être déterminée conformément aux règles en vigueur de la mécanique des structures, en tenant compte de la courbure initiale du système, de la présence de ballast qui fixe le pipeline et des caractéristiques du sol. Dans les zones humides, il est également nécessaire de prendre en compte l'effet hydrostatique de l'eau.

Faites attention! La stabilité longitudinale doit être vérifiée pour les sections courbes dans le plan de la courbure du tronc. Sur les sections droites, la stabilité longitudinale des sections souterraines doit être vérifiée dans un plan vertical, le rayon de la courbure initiale étant supposé être de 5000 m.

La force axiale longitudinale équivalente doit être déterminée en fonction des charges et des impacts prévus, en tenant compte des mouvements transversaux et longitudinaux de la ligne principale.

Le calcul est effectué selon la formule suivante -

S = 100 [(0,5-?)? Kc +? E? T] F

• ? - coefficient de dilatation linéaire du matériau du tuyau;
• E - paramètre variable d'élasticité;
• ?t est la différence de conception de température;
• ?kc - contraintes annulaires dues à la pression de conception interne;
• F est la section transversale du pipeline.

Faites attention! Lors de la détermination de la stabilité des routes souterraines, il est nécessaire de calculer les supports d'ancrage, les systèmes cintrés, les supports d'ancrage suspendus et d'autres éléments structurels pour la possibilité de cisaillement et d'inclinaison.

Classes de résistance des tuyaux en acier

Ainsi, après avoir effectué tous les calculs nécessaires sur la résistance du pipeline, il a été plus facile de sélectionner des conduites appropriées, les classes de résistance des conduites ont été introduites. Dans ce cas, la résistance des produits est estimée par la résistance à la traction du métal.

Le groupe de résistance des tuyaux est désigné par la lettre «K» et la valeur standard en kgf / mm2 de 34 à 65. Par exemple, les gazoducs dans les zones centrales, en tenant compte de la température ambiante moyenne d'environ 0 degré Celsius et d'une pression de fonctionnement du système de 5,4 MPa , sont constitués de tuyaux de classe de résistance K52.

Dans les conditions du Grand Nord, où la température moyenne est de -20 degrés Celsius et la pression de fonctionnement du système estimée à 7,4 MPa, les conduites de gaz sont constituées de tuyaux de classe de résistance K55 à K60.

Calcul de la masse du tuyau

Dans la plupart des cas, lors du calcul du système, il peut être nécessaire d'évaluer la masse des tuyaux, par exemple, pour la corréler avec la capacité portante des supports ou simplement pour prévoir les coûts de transport.

Cependant, pour cela, il n’est pas nécessaire de calculer par une méthode mathématique le poids d’une section spécifique d’un tuyau, car les informations de référence contiennent le poids exact d’un mètre courant de divers types de tuyaux.

Il suffit de connaître les informations suivantes:

• Matériau du tuyau;
• Diamètre extérieur;
• Epaisseur de paroi, etc.

Une fois que le poids d’un mètre courant sera connu, cette valeur doit être multipliée par le nombre de mètres courants.

Surface

Lors de l'installation de différentes autoroutes, il peut être nécessaire de les isoler, de les imperméabiliser, de les peindre, etc. Pour ce faire, vous devez déterminer la zone du pipeline, ce qui vous permettra de calculer la quantité de matériau. Pour effectuer ce calcul, il est nécessaire de multiplier la circonférence de la section extérieure par la longueur du tuyau.

La formule pour déterminer le cercle est la suivante - L =? D. La longueur du segment de tuyau est notée H.

Dans ce cas, l’aire de la circonférence extérieure de la conduite se présentera comme suit: St =? DH m2, où:

• St est la surface du tuyau, mesurée en mètres carrés.
• ? - Le nombre de "pi", qui est toujours égal à 3.14;
• D est le diamètre extérieur;
• H - comme mentionné ci-dessus, indique la longueur du tuyau en mètres.

Par exemple, il existe une conduite de 5 mètres de long sur 30 cm de diamètre, de surface St =?? DH = 3,14 * 0,3 * 5 = 4,71 mètres carrés.

Sur la base des formules ci-dessus, il est également possible de calculer le volume du pipeline et la superficie de ses parois internes. Pour ce faire, il suffit de changer dans les calculs la valeur du diamètre externe par celle du diamètre interne. Tous ces paramètres peuvent être nécessaires lors de l’installation d’un pipeline domestique.

Conclusion

Nous avons examiné les bases du calcul de la résistance et de la stabilité des pipelines. Bien entendu, lors de l’installation d’autoroutes industrielles, une conception beaucoup plus complexe est réalisée, qui implique un certain nombre d’autres actions. Ce travail est donc effectué exclusivement par des professionnels. Cependant, lors de la construction d'un système domestique, toutes les valeurs nécessaires peuvent être apprises indépendamment.

À partir de la vidéo de cet article, vous pouvez obtenir plus d’informations sur ce sujet.