В инженерии гидравлические расчеты и расчеты прочности являются важным инструментом для обеспечения безопасности и надежности технических систем. Они позволяют предотвратить аварии, повреждения оборудования и снижение эффективности работы системы. В данной статье мы рассмотрим необходимость и важность гидравлических расчетов и расчетов прочности паропроводов, а также как плагин CoolPipe для SketchUp может помочь в их решении.
Гидравлические расчеты необходимы для определения потока жидкости или газа в трубопроводе. Они позволяют оценить давление, скорость, объем и другие параметры, которые могут влиять на работу технической системы. Гидравлические расчеты являются важным инструментом при проектировании технических систем, а также при их эксплуатации и модернизации. Они позволяют определить оптимальный диаметр труб, выбрать подходящий насос, оценить гидравлические потери и многое другое.
Расчеты прочности паропроводов также являются крайне важными, так как паропроводы работают при высоких температурах и давлениях. Недостаточная прочность паропровода может привести к авариям, повреждению оборудования и в худшем случае к человеческим жертвам. Расчеты прочности паропроводов позволяют определить необходимую толщину стенки трубы, выбрать материал и оценить максимальное допустимое давление в системе.
В плагине CoolPipe предусмотрен калькулятор расчета паропроводов. Расчет термодинамических свойств пара, обычной воды в ее жидких фазах, включая равновесие пар-жидкость основан на методиках IAPWS-95 по актуализированным документам R7-97(2012) для промышленного использования, R6-95(2018) для научного использования, а также R1-86(1992) для расчетов параметров воды на линии насыщения. Использованы открытые алгоритмы (например взятые здесь или здесь) Российского национального комитета IAPWS (опубликованные Московским энергетическим институтом). Все перечисленные методики сгруппированы в единый “калькулятор”, в котором можно выполнять как исследовательские расчеты конкретных точек, так и конкретные расчеты для проектирования установок паросиловой промышленности.
Расчеты оптимизированы под использование в динамическом режиме, и выполняются на компьютере пользователя. Пройдены все возможные верификационные требования перечисленных методик по каждому из параметров с заданной точностью указанному в соответствующих документах.
Данный модуль не включен в стоимость плагина, и его использование может быть предоставлено бесплатно студентам ВУЗов, за подробностями обращаться по контактам указанным здесь. Для доступа на учебный год достаточно показать фотографию с документами (паспорт и зачетка), номер паспорта и другие конфиденциальные данные можно замазать (только даты желательно оставить, если они действительно подтверждают, что вы являетесь студентом).
Внешний вид выбора требуемой методики (или функции определения параметров пара) представлен на следующем изображении.
Основные элементы калькулятора имеют всплывающие подсказки (это назначение выбранной методики и функций расчета).
Определение точек термодинамических (и других) свойств воды и пара всех регионов осуществляется по прямым и обратным функциям:
- температура и давление
- температура и плотность
- давление и энтальпия
- давление и энтропия
- энтальпия и энтропия
После определения методики расчета и функции исходных данных, осуществляется ввод известных параметров и массовый расход среды (для определения скорости и сопротивления в расчетном трубопроводе). Все поля имеют конвертеры единиц измерения.
Результатом определения параметров пара является блок с физическими характеристиками, в который входят следующие параметры:
- Регион расположения точки (согласно методики IAPWS-95)
- Фазовое состояние
- Удельный объем
- Удельная плотность
- Коэффициент сжимаемости
- Удельная внутренняя энергия
- Удельная энтальпия
- Удельная энтропия
- Динамическая вязкость
- Кинематическая вязкость
- Удельная изохорная теплоемкость
- Удельная изобарная теплоемкость
- Коэффициент Джоуля-Томсона
- Коэффициент изотермического дросселирования
- Изэнтропийный коэффициент температуры-давления
- Скорость звука в данной среде
В отдельном блоке выбирается методика расчета паропровода на прочность (РД 10-249-98 или ASME B31.1-2020), а также материал трубопровода согласно данной методике.
Результат расчета паропровода на прочность, в том числе характеристики движения среды в паропроводе сводятся в дополнительный блок, в котором можно проанализировать выбранные результаты и применить один из них для дальнейшего использования. Например вот так:
Плагин CoolPipe для SketchUp позволяет производить гидравлические расчеты и расчеты прочности паропроводов. Он позволяет быстро создавать трубопроводы и оценивать их работу в различных режимах. CoolPipe предоставляет пользователю информацию о давлении, скорости, потоке и других параметрах, а также позволяет оценить прочность трубы. Он помогает инженерам и дизайнерам проектировать технические системы с высокой точностью и надежностью.
Гидравлические расчеты и расчеты прочности паропроводов являются необходимыми и важными инструментами для обеспечения безопасности и надежности технических систем. Они позволяют предотвратить аварии и повреждения оборудования, а также обеспечить эффективную работу системы. Плагин CoolPipe для SketchUp является удобным и эффективным инструментом для выполнения гидравлических расчетов и расчетов прочности паропроводов.