Пластиковые трубы. Руководство для инженеров. Выбор подходящих труб и фитингов. Часть 5

Что касается скорости потока, то стоит отметить, что термопластичные трубы не подвержены эрозии, вызванной высокими скоростями и турбулентным потоком, и в этом отношении они превосходят системы металлических трубопроводов, особенно там, где используются коррозийные или химически агрессивные жидкости. Европейские и американские институты пластиковых труб выпустили следующие рекомендации о скорости воды. Максимальная безопасная скорость воды в системе из пластиковых трубопроводов зависит от конкретных деталей системы и условий эксплуатации. Как правило, скорость 1,5 метра в секунду считается безопасной. Более высокие скорости могут использоваться в тех случаях, когда известны рабочие характеристики клапанов и насосов, что позволяет контролировать внезапные изменения скорости потока и избежать гидравлических ударов. Общее давление в системе в любое время (рабочее плюс нагнетаемое или гидравлический удар) не может превышать 150 процентов от номинального давления системы.

Поскольку продолжительность скачков давления из-за гидравлического удара чрезвычайно мала – считанные секунды или, что более вероятно, доли секунды – при определении коэффициента безопасности максимальное напряжение материала из-за общего внутреннего давления должно сравниваться с некоторой очень кратковременной прочностью. Опыты показали, что напряжение разрушения в течение очень коротких периодов времени является очень высоким по сравнению с гидростатическим расчетным напряжением. Таким образом, расчет коэффициента безопасности может основываться очень консервативно на 20-секундном значении прочности для ПВХ типа 1 (непластифицированный ПВХ или PVC-U). При расчёте нагнетаемого давления необходимо учитывать скорость потока, статическое (постоянное) давление в системе, измеряемое в барах, а также общее давление в системе, которое равно статическое давление + перенапряжение. Максимальное кольцевое напряжение рассчитывается из уравнения ISO и выбирается соответствующий коэффициент безопасности.

Результаты расчетов коэффициента безопасности, основанные на коэффициентах обслуживания 0,5 и 0,4 с использованием номинального полного давления, рассчитанного на основе приведенного гидростатического расчетного напряжения, показывают, что данные коэффициенты являются оптимальными. В каждом случае основа гидростатического проектирования = 275 бар, а скорость воды = 1,5 метра в секунду. Сравнивая коэффициент безопасности для труб при различных коэффициентах обслуживания, полезно отметить, что изменение коэффициента обслуживания от 0,5 до более консервативного значения 0,4 повышает коэффициент безопасности только на 16%. Таким же образом, изменение коэффициента обслуживания от 0,4 до 0,35 увеличивает коэффициент безопасности только на 9%. Изменение коэффициента обслуживания с 0,5 до 0,35 повышает коэффициент безопасности на 24%. Из этих сравнений очевидно, что мало что можно выиграть в безопасности от перенапряжений при достаточно больших изменениях гидростатического расчетного напряжения в результате выбора более консервативных эксплуатационных факторов. В следующей части завершим рассмотрение вопросов, связанных с перепадами давления, и перейдём к проблемам шероховатости стенок труб.