Рисунок 460. Шероховатость и зарастание трубопровода
Пропускная способность трубопроводов в период эксплуатации снижается, вследствие коррозии и образования отложений на трубах. При этом происходит изменение шероховатости трубопровода и его зарастание (уменьшение поперечного сечения). Увеличение шероховатости и зарастание приводит к уменьшению диаметра трубопровода и как следствие к увеличению потерь напора. Меньше всего этому явлению подвержены асбоцементные, стеклянные и пластмассовые трубы. Сложность физических, химических и биологических явлений, определяющих изменение шероховатости труб и их зарастание, приводит к необходимости ориентироваться на некоторые средние показатели, которые в первом приближении можно оценить по формуле [5]:
Рисунок 461. (19)
- коэффициент эквивалентной шероховатости для новых труб в начале эксплуатации, мм;
- коэффициент эквивалентной шероховатости через t лет эксплуатации, мм;
- ежегодный прирост абсолютной шероховатости, мм в год, зависящий от физико-химических свойств подаваемой по ним воды.
По А.Г. Камерштейну, природные воды разбиваются на пять групп, каждая из которых определяет характер и интенсивность снижения пропускной способности трубопровода:
Группа |
Коррозионное воздействие | Характеристика природных вод | Ежегодный прирост абсолютной шероховатости, мм в год |
Группа 1 | Слабое | Слабоминерализованные некоррозионные воды с показателем стабильности от – 0.2 до + 0.2; вода с незначительным содержанием органических веществ и растворенного железа. | 0.005 – 0.05 (в среднем 0.025) |
Группа 2 | Умеренное | Слабоминерализованные некоррозионные воды с показателем стабильности до – 1.0; воды, содержащие органические вещества и растворенное железо в количестве, меньшем 3 г/м3. | 0.055 – 0.18 (в среднем 0.07) |
Группа 3 | Значительное | Весьма коррозионные воды с показателем стабильности от – 1.0 до 2.5, но с малым содержанием хлоридов и сульфатов (меньше 100 – 150 г/м); воды с содержание железа больше 3 г/м3. | 0.18 – 0.4 (в среднем 0.20) |
Группа 4 | Сильное | Коррозионные воды с отрицательным показателем стабильности, но с большим содержанием сульфатов и хлоридов (больше 500 – 700 г/м); необработанные воды с большим содержанием органических веществ. | 0.4 – 0.6 (в среднем 0.51) |
Группа 5 | Очень сильное | Воды, характеризующиеся значительной карбонатной и малой постоянной плотностью с показателем стабильности более 0.8; сильноминерализованные и коррозионные воды с плотным осадком более 2000 г/м3. | 0.6 – 3.0 |
Зарастание трубопровода можно измерять при выполнении реконструкции трубопроводов или ежегодных ремонтах при помощи обычной линейки (рисунок выше), а увеличение шероховатости определять по выше изложенной методике.
Значения коэффициента эквивалентной шероховатости для новых труб приведены в таблице ниже.
Тип трубы | Состояние трубы | Коэффициент эквивалентной шероховатости трубы, мм | Среднее значение коэффициента эквивалентной шероховатости трубы, мм |
Бесшовные стальные трубы | Новые и чистые | 0.01 – 0.02 | 0.014 |
Стальные сварные трубы | Новые и чистые | 0.03 – 0.1 | 0.06 |
Чугунные трубы | Новые асфальтированные | 0 – 0.16 | 0.12 |
Чугунные трубы | Новые без покрытия | 0.2 – 0.5 | 0.3 |
Асбестоцементные | Новые | 0.05 – 0.1 | 0.085 |
Железобетонные | Новые виброгидропрессованные | 0 – 0.05 | 0.03 |
Железобетонные | Новые центрифугированные | 0.15 – 0.3 | 0.2 |
Пластмассовые | Новые, технически гладкие | 0 – 0.002 | 0.001 |
Стеклянные | Новые, технически гладкие | 0 – 0.002 | 0.001 |
Алюминиевые | Новые, технически гладкие | 0 – 0.002 | 0.001 |
Общие потери в трубопроводе, с учетом потерь в местных сопротивлениях могут быть определены по формуле:
Рисунок 462. (20)
где 1.05-1.1 - коэффициент, учитывающий потери в местных сопротивлениях.