Hiểu rõ về áp suất đường ống trong hệ thống

Sự tăng áp suất trong hệ thống đường ống, được gọi là búa nước hoặc chất lỏng, xảy ra bất cứ khi nào tốc độ dòng tuyến tính của chất lỏng trong đường ống thay đổi nhanh chóng – khi máy bơm khởi động hoặc dừng, van mở hoặc đóng bằng các thiết bị kích hoạt tác động nhanh hoặc không khí bị kẹt di chuyển bên trong. hệ thống. Đường ống càng dài và chất lỏng di chuyển càng nhanh thì khả năng bị sốc càng lớn.

Áp suất tăng gây áp lực lên vật liệu đường ống và các mối nối và có thể gây ra chuyển động vật lý của hệ thống đường ống. Thiết kế kỹ thuật phải kết hợp các biện pháp kiểm soát có thể duy trì áp suất tăng trong khả năng của hệ thống đường ống và loại bỏ hoặc giảm thiểu chuyển động vật lý của hệ thống. Rất có thể áp suất tăng cao gấp đôi áp suất vận hành bình thường. Hiệu suất lâu dài của hệ thống đường ống có thể bị ảnh hưởng bởi sóng xung kích lặp đi lặp lại, có khả năng dẫn đến rò rỉ và các hư hỏng tốn kém khác.

Một số vấn đề về áp suất tăng do thiết kế hệ thống đường ống kém – bất kể vật liệu nào được sử dụng cho hệ thống. Ví dụ, việc giảm kích thước đường ống quá nhanh có thể dẫn đến các vấn đề về áp suất tăng đột biến. Hệ thống có thể bao gồm ống 8 inch khi đi vào điểm phát bóng và giảm xuống còn hai ống 3 inch đi ra khỏi điểm phát bóng. Loại tình huống này tạo ra áp suất tăng vọt bên trong tee vì chất lỏng phải tăng vận tốc tuyến tính lên rất nhiều để đẩy cùng một tốc độ dòng thể tích qua diện tích dòng chảy có mặt cắt ngang nhỏ hơn.

Các vật liệu khác nhau hoạt động khác nhau trong các tình huống áp suất tăng tùy thuộc vào độ bền và độ đàn hồi của chúng. Hiểu vật liệu được sử dụng trong hệ thống đường ống và thiết kế hệ thống để điều chỉnh áp suất và vận tốc dòng chất lỏng theo khả năng của nó là điều quan trọng đối với hiệu suất lâu dài của hệ thống. Kích thước đường ống phù hợp trong toàn hệ thống, điều chỉnh tốc độ hoạt động của van và máy bơm, và việc kết hợp các thiết bị giảm chấn đột biến có thể hạn chế tác động của sốc thủy lực và giữ cho tổng áp suất hệ thống nằm trong các thông số thiết kế.

Tính toán áp suất tăng

Các nhà thiết kế và kỹ sư có thể kiểm soát một số yếu tố liên quan đến áp suất tăng vọt – chẳng hạn như đường kính ống và vận tốc chất lỏng – trong khi các yếu tố như tính chất chất lỏng đều dựa trên ứng dụng. Các kỹ sư có thể sử dụng phương trình sau để tính áp suất tăng tối đa của hệ thống đường ống:

Áp suất tăng phải luôn được tính như một sự bổ sung cho áp suất vận hành của hệ thống. Áp suất tăng tổng hợp và áp suất vận hành không bao giờ được vượt quá 1,5 lần áp suất làm việc tối đa của hệ thống.

Các giá trị trong các bảng được liên kết bên dưới dựa trên công thức trên ở 73°F và giả định rằng nước chảy với tốc độ gallon cho trước mỗi phút sẽ đột ngột và hoàn toàn dừng lại. Áp suất tăng giảm khoảng 15% ở 180°F. Giá trị của chất lỏng không phải là nước có thể được tính bằng cách nhân căn bậc hai của trọng lượng riêng của chất lỏng.

Các bảng sau đây cho thấy khả năng chịu tải và tổn thất ma sát đối với đường ống Bảng 80 và bao gồm cả các biến độc lập và phụ thuộc.

Khả năng chịu tải và tổn thất ma sát cho ống Corzan CPVC Schedule 80 (PDF)

Thiết kế để giảm thiểu áp lực tăng vọt

Các kỹ sư có một số lựa chọn khi thiết kế hệ thống đường ống để giúp giảm thiểu tác động tiêu cực của áp suất tăng. Ví dụ, kích thước đường ống phù hợp là cách hiệu quả nhất để kiểm soát vận tốc chất lỏng. Đường kính ống càng lớn thì tốc độ chất lỏng càng chậm đối với một tốc độ dòng thể tích nhất định. Biến này phải được điều chỉnh để duy trì tốc độ dòng chảy cần thiết trong khi vẫn giữ áp suất tăng dưới 1,5 lần áp suất làm việc tối đa của vật liệu đường ống.

Tốc độ dòng chất lỏng tuyến tính trong hệ thống đường ống thường được giới hạn ở mức 5 ft/s cho các ứng dụng công nghiệp, đặc biệt đối với các đường ống từ 6 inch trở lên. Không bao giờ được phép tích tụ không khí trong hệ thống khi nó đang hoạt động. Trong quá trình khởi động, vận tốc chất lỏng trong hệ thống phải được giới hạn ở mức 1 ft/s trong khi đổ đầy hoặc cho đến khi tất cả không khí được xả ra ngoài và áp suất đạt đến điều kiện vận hành. Ngoài ra, máy bơm không bao giờ được phép hút không khí vào.

Thiết bị bảo vệ bổ sung có thể được sử dụng để ngăn chặn áp suất tăng hoặc búa nước trong đường ống. Những thiết bị như vậy có thể bao gồm van giảm áp, bộ giảm xóc, bộ chống sét và van giảm chân không không khí. Các van tác động nhanh phải luôn được điều chỉnh để giúp ngăn ngừa sốc thủy lực.

Kết hợp đường ống chất lượng và thiết kế phù hợp để mang lại hiệu suất lâu dài, đáng tin cậy

Áp suất tăng quá mức sẽ gây thêm áp lực lên vật liệu và các mối nối, đồng thời có thể làm hệ thống mệt mỏi đến mức hỏng hóc theo thời gian. Các vật liệu khác nhau hoạt động khác nhau trong các tình huống áp suất tăng tùy thuộc vào độ bền và độ đàn hồi của chúng, đó là lý do tại sao điều quan trọng là phải hiểu vật liệu sẽ được sử dụng cho hệ thống đường ống và thiết kế hệ thống phù hợp để tránh các vấn đề tăng áp suất tốn kém.

Khi được thiết kế và lắp đặt đúng cách, hệ thống đường ống Corzan CPVC sẽ cung cấp dịch vụ hiệu quả và đáng tin cậy trong nhiều năm với chi phí vòng đời tối thiểu. Với hơn 60 năm thành công đã được chứng minh trong nhiều môi trường công nghiệp đầy thách thức, Corzan CPVC mang đến sự cân bằng tuyệt vời về các đặc tính để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng cụ thể.

Tìm hiểu thêm về đường ống Corzan CPVC và cách giảm thiểu áp lực đột biến trong các ứng dụng công nghiệp. Liên hệ với Chuyên gia tư vấn hệ thống đường ống Corzan hoặc nhà sản xuất đối tác để được tư vấn miễn phí.

Thông tin chi tiết cho blog này được lấy một phần từ các tài nguyên sau:

• Tra cứu đóng rắn CPVC chữa cháy BlazeMaster (tctoancau.com)
• https://www.corzan.com/en-us/piping-systems/specuation/fluid-handling
• https://www.corzan.com/blog/how-to-optimize-a-piping-system-to-protect-against-surge- Pressure-damage
• http://www.corzan.com/hubfs/Corzan%20CPVC%20Engineering%20Design%20Manual.pdf?t=1500573170875
• https://www.corzan.com/blog/understanding-surge-pressures-in-piping-systems