Разработка и модернизация системы отбора проб для оценки качества воздушной среды в НЭК. Часть 3

1  2  3

---

Расчет оптимального диаметра трубопроводов

Расчет оптимального диаметра трубопровода – связано с тесной взаимосвязанностью параметров проектируемого трубопровода и потока перекачиваемой по нему среды. Увеличение скорости перекачиваемой среды позволяет уменьшить необходимый для поддержания заданного расхода диаметр трубопровода, что снижает его материалоемкость, облегчает и удешевляет монтаж системы. В то же время увеличение скорости неизбежно влечет за собой потери напора, требующие дополнительных затрат энергии на перекачку среды. Чрезмерное снижение скорости так же может повлечь за собой нежелательные последствия.

Формула для расчета оптимального диаметра трубопровода основана на формуле для расхода (для трубы круглого сечения):

Q = (Πd²/4)·w

Q – расход перекачиваемой жидкости, м³/с
d – диаметр трубопровода, м
w – скорость потока, м/с

В задачах на проектирование трубопровода расход чаще всего является величиной заданной. В таком случае неизвестными остаются только диаметр трубопровода и скорость потока. Полный технико-экономический расчет может быть очень трудоемок и сложен, поэтому на практике для расчета оптимального диаметра трубопровода используют значения оптимальных скоростей перекачиваемой среды, взятые из справочных материалов, составленных на опытных данных:

Оптимальная скорость в трубопроводе, м/с:

Итоговая расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода выглядит следующим образом:

d = √(4Q/Πw)

Q – расход перекачиваемой жидкости, м³/с
d – диаметр трубопровода, м
w – скорость потока, м/с

Газопроводная труба рассчитывается несколько иначе, чем водопроводная. Здесь основополагающими значениями являются:

• скорость и давление газа;
• длина трубы с потерями давления на фитинги;
• падение давления в допустимых пределах.

Расчет диаметра газовой трубы можно провести по формуле:

где d_i — внутренний диаметр трубопровода, м;

V´ — объемный расход сжатого воздуха, м³/с;

L — длина трубопровода с поправками на фитинги, м;

Δp — допустимое падение давления, бар;

p_max — верхнее давление компрессора, бар.

Таблица 3 – Эквивалентная длина трубопровода

Таким образом, при выборе диаметра трубы важным параметром является пропускная способность, которая зависит от сечения и внутреннего размера магистрали. Поэтому нужно обязательно соизмерять такие данные, как допустимое давление, толщина стенок, внутренний диаметр трубы, свойства теплоносителя или газа.

Все последующие расчеты были проведены в программе SMath Studio.

 

Глава №3 Экономическая часть

 

В экономической части бакалаврской работы будут рассчитаны затраты на проведение модернизации при капитальном ремонте. Ремонт производится на наземном экспериментальном комплексе

Затраты на модернизацию трубопроводов включают:

-затраты на материалы;

-затраты на оплату труда;

-страховые взносы

Технические требования

Трубы изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Трубы изготовляют из меди марок М1, М1р, М1ф, М2р, М3р, М2, М3 по ГОСТ 859 с химическим составом, указанным в таблице , и латуни марки Л96 по ГОСТ 15527 с химическим составом, указанным в таблице.

Таблица — Химический состав меди

Затраты на приобретение материалов. Труба медная М2Т.

Настоящий стандарт ГОСТ 617-2006 распространяется на медные и латунные (из латуни марки Л96) холоднодеформированные и прессованные трубы круглого сечения общего назначения.

Стандарт устанавливает сортамент, технические требования, правила приемки, методы контроля и испытаний, упаковку, маркировку, транспортирование и хранение труб.

В качестве трубопровода будет использоваться Состав материалов отражен в таблице .

 

Затраты на медное оборудование определяются на основе их количества, и цен взято с сайта https://kvent.ru. Расчет представлены таблице .

 

Затраты на вспомогательное оборудование

Вспомогательное оборудование необходимое для установки медных труб представлено таблице

 Затраты на вспомогательное оборудование определяются на основе их количества, и цен взято с сайта https://kvent.ru. Расчет представлен таблице

Заработная плата рабочих

Для определения затрат на заработную плату, необходимо установить продолжительность изоляционных работ по формуле:

где S–общая длина рабочего участка, м. Принимаем S= 408м.

u–средняя скорость изоляционной колонны, м/ч. Принимаем u= 45 м/ч

T= 408 / 45 = 9,05 » 9 ч.

Таким образом, на технологический процесс потребуется 9 часов. Необходимы дополнительные затраты времени (проверка оборудования, контроль материалов, отдых рабочих и др.), принимаем это время равное 4 часам. Следовательно, на изоляционные работы потребуется 13 часов. Делаем вывод о том, что это займет 2 смены (одна смена –7 часов). Состав рабочих для выполнения изоляционных работ представлен в таблице

Таблица – Состав рабочего звена для прокладки трубопровода. 

Затраты на оплату труда определяются исходя из размера тарифной ставки за час работы, разряда рабочего, районного коэффициента. Расчет приведен в таблице

Информация об оплате представлена на сайтах jobsora.com, domkadrov.ru, indeed.com. Сводим данные в таблицу

Затраты на страховые взносы

Таблица – Затраты на страховые взносы и взносы на страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний.

Полные затраты на выполнение монтажных работ приведены в таблице

Проведя анализ финальной таблицы можно сказать о том, что модернизация трубопровода для анализа газовый проб на базе НЭК составит 734905,2. рублей.

 

Глава №4 Охрана труда

 

Общие положения:

При сварочных работах воздушная среда должна контролироваться непосредственно на месте производства сварочных работ, а также в опасной зоне с учетом возможных источников паров и газов. При очистке трубопровода во избежание проникновения металлической пыли в дыхательные органы и глаза рабочего персонала следует пользоваться индивидуальными средствами защиты (респираторами, марлевыми повязками, предохранительными очками). При очистке трубопроводов всех диаметров водой охранная зона устанавливается в 25 м по обе стороны от трубопровода и в 100 м по направлению вылета.

Обеспечение безопасности технологического процесса

Для обеспечения безопасности технологического процесса необходимо рассчитать освещенность рабочей площадки при проведении работ в ночное время, а именно определить необходимое количество прожекторов. Ориентировочное количество прожекторов N ,подлежащее установке для создания необходимой освещенности, определяется по формуле:

где m–коэффициент, учитывающий световую отдачу источников света, КПД прожекторов и коэффициент использования светового потока;

k – коэффициент запаса, принимаемый для газоразрядных ламп –1,7;

E_н – нормируемая освещенность горизонтальной поверхности площадки,

E_н = 200 лк;

А–освещаемая площадь, м2;

ЛP–мощность лампы, Вт.

В прожекторах установлены лампы типа ДРЛ мощностью 700 Вт.

Так как для освещения площадки приняты прожекторные мачты с 3 прожекторами ПЗС-45, потребуется использовать 5 прожекторных мачт, параметры которых приведены в таблице

Таблица – Технические характеристики прожекторных мачт

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данном проекте рассмотрена разработка и последующая модернизация трубопроводов, в наземном экспериментальном комплексе на территории института Медико-биологический проблем, протяженностью 408 м, который заключается в демонтаже старых силиконовых труб и строительстве нового общего пункта сбора газовых проб диаметром 36 мм. Детально были рассмотрены следующие работы:

-демонтаж заменяемого силиконового трубопровода ;

-разработка общего пункта сбора проб воздуха, куда будут выведены газовые линии из всех необходимых точек отбора;

-проведены гидравлические расчеты новой системы и подобраны размеры новых трубопроводов таким образом, чтобы система из четырех газоанализаторов могла подключаться к каждой точке отбора последовательно и прокачивать воздух через смонтированный контур трубопровода;

-рассчитано необходимое время прокачки воздуха через каждую газовую линию для удаления «мертвого объема».

Производимая модернизация позволит перекачивать исследуемый воздух в безопасном режиме, анализируя газовые пробы из единого пункта, без необходимости отключения газоанализаторов и переноса их от одного гермообъекта к другому.

 

Литература

 

1. Л.Н. Мухамидиева. Космическая токсикология. Становление. Современный статус. Перспектива.
2. ГОСТ Р 50804-95 Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате.
3. ГОСТ 28040-89 Система жизнеобеспечения космонавта в пилотируемом космическом аппарате. М. Государственный комитет СССР по стандартам.
4. Актовая речь “Системы жизнеобеспечения обитаемых космических объектов.” / Синяк Ю.А. – Москва,2008.
5. Учебное пособие “Системы жизнеобеспечения обитаемых космических объектов.” / Синяк Ю.А.
6. Кондиционер на орбите: как сохраняется дыхательная среда на МКС. – Режим доступа: https://ria.ru/20170717/1498617648.html
7. Система очистки атмосферы от микропримесей. – Режим доступа: https://www.niichimmash.ru/projects/sbmp/
8. Легостаев В.П. Луна — шаг к технологиям освоения Солнечной системы / Легостаев В.П., Лопота В.А. – М.: РКК Энергия, 2011.
11. Регенерационные системы жизнеобеспечения длительных космических полетов Н.М,Самсонов [и др.] // Российский космос. – 2006. — №7.
12. Гузенберг А.С. Жизнеобеспечения система / А.С. Гузенберг. А.М.Рябкин // Большая российская энциклопедия. – Москва,2008 – Том 10 – С.81-82.
13. Прошкин В.Ю. Система генерации кислорода «электрон-вм» на борту международной космической станции. / В.Ю. Прошкин, Э.А. Курмазенко // Пилотируемые полеты в космос. – 2013. №3(8) – С.84-100.
14. Выбор комплекса жизнеобеспечения для экипажей долговременных космических станций. / Гузенберг А.С. [и др.] // Космическая техника и технологии. – 2015. — №1(8) – С.67-80.
15. Итоги и перспективы использования технологии микробиологической очистки воздуха с помощью установок «поток» в космической медицине. /Новикова Н.Д. [и др] // Авиакосмическая и экологическая медицина. – 2016. — №50(3). – С.10-16.
16. Методические указания по применению бактерицидных ламп для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещениях // Светотехника. – Москва,1995. – №6 – С.2-19.
21. Elibrary, описание изобретения к патенту
22. А.И.Григорьев, М.Баранов, Ю.Е. Синяк, В.М.Скуратов Ю.И.Григорьев, С.Ю. Романов, А.С. Гузенберг, Н.Н.Протасов, А.М. Рябкин, П.О. Андрейчук, Н.М.Самсонов, Л.С.Бобе, Л.И.Гаврилов, В.М. Новиков, Н.С. Фарафонов. Результаты эксплуатации комплекса систем жизнеобеспечения космической станции «МИР». //Х11 конференция по космической биологии и авиакосмической медицине, Материалы конференции, 10-14 июня 2002 г, Москва, 2002. С. 308-309
23. Чижов С.В., Синяк Ю.Е. Водообеспечение экипажей космических кораблей.// Проблемы космической биологии. М. «Наука». 1973. С. 268
24. Гост Р 50804-95 Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате. Общие медико-технические требования». М. Госстандарт России.1995
25. Новикова Н.Д. Основные закономерности формирования среды обитания орбитального комплекса “Мир” // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2001. Т. 35. № 4. С.32-40
26. Кашкин П.Н., Некачалов В.Я., 1965; Тутельян В.А., Кравченко Л.В., 1984. Обоснование путей и способов защиты оборудования орбитальных станций от микробиологических повреждений С.59
27. Наголкин А.В. и др. Биотехнические основы и математическое моделирование создания качественного аэроионного состава газовой среды обитаемых герметичных объектов. 2004 С. 44
28. Дешевая Е.А. Микроскопические грибы как фактор экологического риска при многолетней эксплуатации орбитальной станции. 1999 С.189
29. Вернадский В.И. Биосфера : I-II / В. И. Вернадский, 1926 С.15

---

1  2  3