> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Трубы

Трубы

Трубы, пустотелые стержни, внутри которых протекает жидкость или газ с некоторым давлением; часто совокупность Т, образует трубопровод, или сеть Т. (паропроводную, водопроводную, канализационную), разводящую жидкость (или пар) из одного места во многие или собирающую ее из многих мест в одно. Диаметры Т. в сети и их направления меняются согласно условиям местности и расхода жидкости (смотрите водоснабжение и водопроводы, X, 575/78; гидротехнические сооружения, XIV, 519/20. прил. 2/7,18/19,21/33;

XXX, 164765; удаление сточных вод. ХШ, 64V711; центральное и местное отопление, XLV. ч. 3, 335, 344/47 сл.). Т. почти всегда получают круглое поперечное сечение, чтобы стенки их испытывали только растяжение и выходили, поэтому, возможно тоньше, а Т. — легче и дешевле. Будет ли трубопровод прямым или искривленным, его, при значительной длине, нельзя сделать цельным, а приходится составлять из отдельных частей такой длины, чтобы их было еще удобно изготовлять, перевозить и укладывать на место. Все такие отдельные части надо при сборке скрепить между собою так, чтобы они работали как одна цельная длинная Т., то есть чтобы трубопровод был прочен и герметичен, или непроницаем для жидкости в местах соединения. Если эти последние будут течь, то часть жидкости (иногда ценной) будет теряться понапрасну, а если содержимое Т. опасно (нар) или ядовито (светильный газ, генераторный газ, едкие жидкости), то могут пострадать люди (постоянные смерти в заграничных городах от просачивания светильного газа и тому подобное.). В виду этого конструирование Т. и их соединений, их изготовление и сборка требуют величайшего внимания и тщательности, и число изобретенных соединений Т. очень велико, так как приходится при их устройстве удовлетворять еще и другим важным требованиям (свобода расширения при изменениях температуры, быстрота сборки и разборки, подвижность по разным направлениям и прочие).

В практике наибольшее распространение имеют Т. металлическое, чаще всего — чугунные я железные, реже—из красной меди, латуни, свинца и тому подобное.

Чугунные Т. готовятся отливкезо (лучше в вергик. положении, см. XXVII, 254)> и необходимые для устройства соединений части отливаются о Т. за одно целое, что очень удешевляет изготовление. Но вследствие хрупкости чугуна Т. па него употребляются преимущественно лишь дял водопроводов к газопроводов. Для паропроводов они опаояы и не рекомендуются, а в некоторых странах даже запрещаются законом (начиная с известного предельного давленая и диаметра). В виду ненадежности чугуна строгая приемка Т, является черезвычайно важною (русские требования Т Водопроводного съезда слишком мягки по сравненю с американскими; см. А. Сидоров, Т. и их соединения»).

Железные (стальные) Т. прн больших диаметрах я небольших давлениях жидкости склепываются ила свариваются нз согнутых листов. Т. же небольших диаметров (примерно до 300 миллиметров.) делаются цельнотянутыми, нз дельной раскаленной болванки, при помощи особых процессов, составляющих до оих нор весьма ревниво оберегаемый секрет немногих заводов. Наиболее оригинальным является процесс Маннеомана. При выгибе листов дли склепки или сварки и прн вытягивания железных Т. из болванки является невозможным выделать на них флянцы или раструбы, которые должны быть всегда толще самих Т., и поэтому флянцы и раструбы изготовляются отдельно (или тоже из железа, или же из другого материала) и скрепляются о Т. посредством приклепывания, навертывания на резьбе, раскатки или развальцовка, сваривания к так далее

В меднын Т. относится почти все сказанное о железных Т., только вместо приваривания флянцы здесь припаиваются. Прежде паропроводы делались из красной меди; теперь же паропроводы высокого давления делают железными, из меди же делают небольшие трубочки, которые приходится много искривлять (для смазка, питания котлов и тому подобное.). При высокой температуре (300v Ц. и выше) медь и бронза тзряют большую часть своей крепости и потому не годятся для перегретого пара и так далее

Сванцоеые Т„ употребляются при небольших давлениях и диаметрах там, где приходится много изгибать Т., именно для проводки воды, газа и сжатого воздуха в зданиях. Сопротивление их разрыву очень мало.

Гончарные Т. из обожженной глины употребляются преимущественно для отвода сточных вод (канализация городов и т. а.). Прочность пх мала, но зато они дешевы.

Цементные, бет.е и железо-бет.е Т употребляются для проведения воды, последние—даже при довольно значительных давлениях и большом диаметре.

Деревянные Т. пользуются огромным распространением в Америке, в Европе же почти неизвестны. Для нас они были бы черезвычайно уместны. По сути дела такая Т. есть длинная кадушка, составленная из клепок, стянутых обручами, имеющими специальные башмаки для стягивания концов их помощью винтовой нарезки. По длине соединений нет, а при сборке Т. на месте в две стыкающихся по длине клепки туго забиваются тонкие пластинки твердого дерева или железа. Такие Т, дешевы, могут изготовляться и собираться в глухих лесах и степях, куда нельзя везти большие, тяжелые металлические Т. Диаметр деревянных Т. бывает до 2 м., а давление может доходить до 4 атмосфер.

Гибкие Т. (рукава) бывают тканые, резиновые и металлические. Тканые рукава легко обмерзают и непрочны; они служат дяя подачи, воды ара пожарах, поливках ит. л. Резановыв рукава, иногда усиленные ткаными про-с юйками или проволокшей спиралью, служат для проводки холодной и горячей воды, сжатого воздуха (в железнодорожных тормозах) и даже пара. Небольшого диаметра резиновые специальные руяава выдерживают давление евыше ЮО атмосфер. Металлические гибкие Т. готовятся из металлической полоски специального профиля, завитой в длинную спираль, причем по всей длнпе в месте прикосновения завитков спирали вводится (на специальных станках) тонкая лента — прокладка из асбеста, резины и тому подобное. Рукава эти выдерживают значительные давления, и применение их в настоящее время весьма разнообразно. Материалом для лент бывает сталь, бронза, красная медь, латунь — смотря по назначению.

Все Т. рассчитываются на разрыв внутренним давлением. При давлении не свыше 40 атмосфер расчет ведут по формуле Мариотта:

где 3 есть толщина стенки Т.7 £> — ев внутренний диаметр, р — давление в трубе на единицу площади, г— допускаемое напряжение на разрыв (все — для одинаковых мер, но каких— все равно); с— практическая прибавка на ржавление, неодинаковость толщины стенки а т. и. Для Т. не цельных, а сваренных, спа-явных, склепанных и прочие надо еще принять в расчет ослабление в месте соединении по длине. Прп больших давлениях следует пользоваться формулой Ламе:

Де“ _ I / г + Р

Di У г—ргде Bit г и р имеют те же значения, a De есть наружный диаметр Т.

В тех случаях, когда давление снаружи Т. может по временам становиться больше, чем внутри ее, или когда оно все время больше, следует рассчитать трубу и на этот случай, чтобы ее пе сплющило (водопроводные и газовые Т., зарытые глубоко в землю; Т. для разреженного воздуха и прочие); иногда это даст большую толщину стевки, нежели расчет на разрыв.

Что касается соединений Т., то их прочность достигается надлежащими размерами частей, в зависимости от диаметра Т. и давления в ней; герметичность же соединения достигает-

Фигура 3

Все соединения сводятся к трем главным типам: 1) соединения раструбами, 2) соединения на фдявпах, 3) соединения муфтами на резьбе.

На фаг. 1 показан пример соединения раструбом двух чугунных Т. Задний конец одной Т. вставляется в расширение, или раструбу другой; вокруг него в раструб набивается пропитанная жиром набивка (пакля, щипаная веревка и тому подобное.), и у конца раструба заливается свинец или вводится замазка; свинец потом расчеканивают (уплотняют ударами тупой стамески). От этих ударов раструб может расколоться, и потому конец его, вокруг свинца, делают очень толстым.

Раструбные соединения дешевы, просты» дат Т. некоторую подвижность одной относительно другой, и поэтому их употребляют везде, где только возможно (для водопроводов, газопроводов и так далее).

Но такое соединение не выдерживает больших вырывающих сил, появляющихся вдоль Т., если трубопровод загибается. Поэтому, при больших давлениях в Т., при паропроводах и других серьезных случаях, раструбы не употребляют, а соединяют Т. флянцами (см., например,

XLV, ч. 3, 3457460

Флянцы представляют из себя круглые (изредка овальные, квадратные и т рву го льны в) толстые кольца, или прилитые к концам Т., или скрепленные с ними, в которых сделаны дыры для 6ол_ тов, прижимающих один флянец к другому. Между флянцами кладется прокладка (фаг. 2)_ Болты располагаются по кругу, ва расстоя

i

ся сильным нажатием частей соединения, вызываемым затягиванием болтов, муфт с резьбою и пр., или же посредством расчеканки свинца в раструбах, замазки и тому подобное. Для того, чтобы жидкости труднее было проходить через квота соединения, на поверхности металлических частей кладут более мягкие про- кладка (резину, кожу, картон, плетенки и шнуры, свинец и тому подобное.)

киях не более 180 миллиметров. друг от друга, чтобы между ними не пробиралась жидкость и рассчитываются на продольную разрыва» ющую силу, равную давлению жидкости в а площадь поперечного сечения Т., или же, вообще, на наибольшую свободную площадь в поперечном сечении трубопровода; болты при сборке Т. предварительно сильно затягивают. Флянцы, скрепляются с Т. посредством приварпвания, приклепывания, навинчивания ва резьбе, развальцовки или раскатки (по образцу дымогарных трубок) и прочие Толщина круглого флянца должна быть в 1,5 раза больше, чем толщина стенки Т. из того же материала, а у овального фляняа— в 3 раза больше“ Чтобы, при случайном ослаблении затяжки болта, могла трение прокладки о флянец уменьшится, слабую прокладку не разорвало и яе«вытдбло», при чём пар или ядовитый газ вырвется ва-1 ужу, при больших давлениях прокладку не .кладут на плоскость флянца, а прячут ее от давления жидкости в углубления, чтобы давление до прокладки не доходило, а если и дойдет, то чтобы ее пе разорвало и не вышибло.

Соединение флянцами —вполне жесткое, и если необходимо, чтобы Т. могли иметь возможность двигаться одна относительно другой (немного или же на значительную величину), то устраивают специальные, иногда довольно сложные, удобоподеижные соединения

Соединения муфтами на резьбе применяются при небольших, преимущественно железных Т, и не очень высоких давлениях. На концах двух Т. нарезывается мелкая «газовая» резьба и на эти сдвинутые вместе концы навертывают третий, короткий кусок Т, («муфту»). Для того, чтобы резьбу можно было сильно затянуть, ее или делают конической (специальная американская нарезка), или упирают торцы свертываемых труб один в другой, делая на одном из них острую круговую заточку, чем обеспечивается герметичность, (См. XLY, ч“ 3, 345).

В сложвой сети X, имеются места, где вместо прямых Т находятся более сложные части, служащие для изменения или направления движения жидкости, или ее количества, или.

Того и другого вместе, и для иных пелен. Такие части называются фасонными; наиболее употребительные; закругления, колена, разветвления, тройники (фш. 3), кресты и т, п.

Длинные Т., в особенности паропроводы, должны всегда иметь возможность свободна расширяться в длину при изменениях температуры; без такой свободы трубопровод ело

Фиг, 7

мается. Для возможности беспрепятственного расширения в трубопровод вставляют особые части — риаиирлтели, или к о м яен сатуры. Они бывают двух родов—гибкие и скользящие“ Гибкий расширительесть тело, могущее иметь значительную деформацию при действии на концы его небольших сил и пропускающее сквозь себя жидкость. На фигуре 4 виден весьма употребительный расширитель в форме лиры, а на фаг, 5 — в форме валторны. Они бывают железные и медные. Скользящий расширитель есть раструб с оальником, заменяющим заливку свинцом; пример имеем на фигуре 6. Необходимо принять меры к тому, чтобы продольная сила не могла вырвать скользящую част» из сальника (что случалось и причиняло гибель десятков людей); на фигуре 8 для отоЙ целя на конце скользящей частя посажеяо кольцо; часто такой расширите хь делают уравновешенным, уравновешивая продольную вырывающую силу второй такою ж» силою давления жидкости на добавочную площадь внутри самого расширителя, как. например, в расширителе Кенига {фигура 7). ’

Движение жидкости в Т Воэ расчеты, касающееся течения по Т. жтдкоотай, газов и паров, решаются при помощи ооновных уравнений гидравлики, а именно ур. Даниила Бернулли (смотрите XCY, 483, и ХXVIII, 5810 Для гг“ зоз и паров можно пренебрегать весом их и, следовательно, наклоном Т., а расчет выходит простым, сводясь к нахождению зависимости между диаметром Т., скоростью течения (для насыщенного пара — от 29 до 30 м. в сек., а для перегретого—до 83 м. в сек.) пара и падением давления в Т., зависящим от трения на ее длина и сопротивлений в закруглениях, вентилях и прочие Этдраочаты для пара можно найти в мозм сочинении «Т. и их соединения». Расчет водопроводной и канализационной сети сложнее, ибо здесь главную роль играет положение Т. относительно горизонта и вес жидкости. Эти расчеты надо искать в курсах водоснабжения и канализации.

Литература. Наиболее полное сочинение, касающееся Т. из всяких материалов: А. Сидооош, Л1 и их соедн тения®; затем: Geselt-sckaft fUr Mochdruck - RoMeltungent «Ttolirleifcun-gen»; H. Ogden, «Sewer Construction».

А- Сидоров,

Описание дымовых T. см. в статье дымовая труба, XIX, 262/63. Здесь мы ограничиваемся приведением их расчета.

Расчет дымовой Т. сводится к определенно диаметра и высоты Т. Величина шпгцадп по-пэречиого сечения прнустье Т./0в кв.м, определяется по количеству дымового газа и по скорости истечения его vn в м./сек. Скорость принимается равной для различных установок от 2 до 8 м./оек., в среднем для котельных установок считают 4 м./сек., ляя металлургических печей 6—8 м./сек. Пусть t0 — температура дымового газа вверху Т., α= ——коэффицяент расширения газов, В — количество топлива, сжигаемое в час в килограммахр., — количество дымового газа, получаемое от сжигания 1 килограммр, топлива в кб. м. при 0° и 760 миллиметров. Тогда имеем“ что]

°=’ в _

При егом необходимо считаться с “возможностью расширения установки. > -

Яо Рейхе, верхний диаметр устья Т. вычисляется по формуле: 4=ОД в м. В последней формуле принята во внимание возможное гь увели юнея работы установки вса 30й.

Пусть котельная установка дает в чао 5.000 килограммо, пара давлением в 12 избыточныхатк; прн подогревании питательной воды посредством теплоты отходящих газов. Найдем чистый диаметр Т. 1 килограммр. сжигаемого угля испаряет 8 килограммр. воды. Чтобы получить в час 5.000 килограммр. пара, надо ожечь в час — 5.000 килограммр.: 8== 625 килограммр. Температура в борове равна 18Э° О, температура в устье Т i0=162° О, правимая потерю теплоты в Т. равной со 10с/0.