Caurules svara kalkulators

Caurules svara kalkulators aprēķina caurules svaru pēc tās garuma, diametra, sieniņas biezuma un materiāla. To izmanto inženieri, darbuzņēmēji un cauruļu izgatavotāji, lai plānotu materiālu pasūtījumus, izvēlētos celšanas aprīkojumu un projektētu cauruļvadu sistēmu balstus.

Kalkulators pieņem sieniņas biezumu vai iekšējo diametru, izmanto metriskās mērvienības (milimetrus, kilogramus) vai imperiālās mērvienības (collas, mārciņas) un aptver septiņus izplatītus cauruļu materiālus: oglekļa tēraudu, nerūsējošo tēraudu, alumīniju, varu, PVC, HDPE un čugunu.

Caurules svara formula

Caurule ir dobs cilindrs. Tās svars ir caurules sieniņas materiāla tilpuma un šā materiāla blīvuma reizinājums. Sieniņas tilpumu iegūst, no ārējā cilindra tilpuma atņemot tajā esošās dobās telpas tilpumu.

$W = \frac{\pi \times (D_o^2 - D_i^2) \times L \times \rho}{4}$

Kur:

• $W$ = caurules svars
• $D_o$ = ārējais diametrs
• $D_i$ = iekšējais diametrs
• $L$ = caurules garums
• $\rho$ = materiāla blīvums
• $\pi$ ≈ 3,14159

Ja ir zināms sieniņas biezums, nevis iekšējais diametrs, vispirms aprēķina iekšējo diametru:

$D_i = D_o - 2t$

Šeit $t$ ir sieniņas biezums. To reizina ar divi, jo sieniņas biezums attiecas uz abām caurules pusēm.

Pirms formulas izmantošanas visiem garumiem jābūt norādītiem vienā un tajā pašā mērvienībā. Kalkulators pārvērš milimetrus metros, dalot ar 1 000, bet collas metros, reizinot ar 0,0254. Rezultāts tiek iegūts kilogramos. Lai iegūtu mārciņas, dala ar 0,45359237, jo viena mārciņa ir precīzi 0,45359237 kilogrami.

Materiālu blīvums

Tērauda caurule sver aptuveni 5,6 reizes vairāk nekā tāda paša izmēra PVC caurule. Alumīnija caurule sver aptuveni trešdaļu no līdzvērtīgas tērauda caurules svara.

Kā aprēķināt caurules svaru

1. Izvēlieties mērvienību sistēmu: metrisko (mm, kg) vai imperiālo (collas, mārciņas).
2. Izvēlieties ievades metodi: ārējais diametrs un sieniņas biezums vai ārējais un iekšējais diametrs.
3. Ievadiet caurules garuma un diametra vērtības.
4. Izvēlieties caurules materiālu.
5. Nolasiet kalkulatorā parādīto svaru.

Sieniņas biezumam jābūt mazākam par pusi no ārējā diametra, bet iekšējam diametram jābūt mazākam par ārējo diametru. Gan garumam, gan diametram jābūt lielākam par nulli.

Aprēķina piemērs

Aprēķiniet 6 metri garas oglekļa tērauda caurules svaru, ja tās ārējais diametrs ir 114,3 mm un sieniņas biezums ir 6,02 mm.

1. solis: aprēķiniet iekšējo diametru.

$D_i = 114.3 - (2 \times 6.02) = 102.26 \text{ mm}$

2. solis: pārvērtiet mērvienības metros un aprēķiniet rādiusus.

Ārējais diametrs = 0,1143 m, tātad ārējais rādiuss = 0,05715 m. Iekšējais diametrs = 0,10226 m, tātad iekšējais rādiuss = 0,05113 m.

3. solis: aprēķiniet sieniņas šķērsgriezuma laukumu.

$A = \pi \times (0.05715^2 - 0.05113^2) = \pi \times 0.00065185 = 0.0020478 \text{ m}^2$

4. solis: aprēķiniet tilpumu.

$V = 0.0020478 \times 6 = 0.012287 \text{ m}^3$

5. solis: reiziniet ar oglekļa tērauda blīvumu (7 850 kg/m³).

$W = 0.012287 \times 7{,}850 \approx 96.5 \text{ kg}$

Šis 6 metri garais caurules posms sver aptuveni 96,5 kg. Tas ir aptuveni 16,1 kg uz metru, kas ir tuvu publicētajam 4 collas Schedule 40 tērauda caurules svaram.

Kāpēc caurules svars ir svarīgs

Iepriekš zināms caurules svars ietekmē vairākus projekta aspektus:

• Konstrukciju balsti. Smagākai caurulei nepieciešami balsti, kas izvietoti ciešāk cits no cita vai paredzēti lielākas slodzes uzņemšanai.
• Celšana un transportēšana. Celtņa un takelāžas aprīkojuma jauda, kā arī kravas automašīnas svara ierobežojumi ir atkarīgi no pārvietojamās kravas faktiskā svara.
• Izmaksu aplēses. Daudzu cauruļu izstrādājumu cenu nosaka pēc svara, tāpēc precīzi dati ir svarīgi budžetiem un piedāvājumiem.
• Cauruļvadi jūrā un zem ūdens. Svars nosaka, vai cauruļvadam nepieciešams papildu balasts, lai tas paliktu uz jūras dibena, vai arī tas bez tā peldētu.

Aprēķinātais svars ir balstīts uz precīziem izmēriem. Faktiskie cauruļu izmēri nedaudz atšķiras ražošanas pielaižu dēļ, parasti par dažiem procentiem no nominālā izmēra, tāpēc faktiskais svars var nedaudz atšķirties no aprēķinātā.

Bieži uzdotie jautājumi

Cik precīzs ir caurules svara kalkulators? Tas ir tik precīzs, cik precīzi ir ievadītie izmēri un blīvums. Ražošanas pielaižu dēļ faktiskās caurules svars var nedaudz atšķirties no aprēķinātās vērtības, parasti aptuveni 2–3% robežās.

Vai nominālais caurules izmērs dod tādu pašu rezultātu kā faktiskie izmēri? Nē. Nominālais caurules izmērs (NPS) ir apzīmējums, nevis mērījums — izmēriem, kas mazāki par 14 collām, tas neatbilst faktiskajam ārējam diametram. Vienmēr izmantojiet faktisko ārējo diametru un faktisko iekšējo diametru vai sieniņas biezumu, nevis nominālo izmēru.

Kā caurules sieniņas biezuma sērija ietekmē svaru? Sērijas numurs raksturo sieniņas biezumu. Augstāka sērija (piemēram, Schedule 80, nevis Schedule 40) nozīmē biezāku sieniņu un mazāku iekšējo diametru pie tāda paša ārējā diametra, tāpēc caurule sver vairāk.

Vai aprēķinātais svars ietver savienotājelementus vai pārklājumus? Nē. Tas attiecas tikai uz taisnu, neaprīkotu caurules posmu. Savienotājelementi, atloki, vārsti, izolācija un pārklājumi ir jānosver vai jānovērtē atsevišķi un jāpieskaita kopējam svaram.

Vai šo formulu var izmantot materiāliem, kas nav uzskaitīti? Jā. Izmantojiet to pašu formulu, uzskaitītā blīvuma vietā ievietojot attiecīgā materiāla blīvumu kg/m³.

Kā pārvērst rezultātu no kilogramiem mārciņās un otrādi? Viena mārciņa ir precīzi 0,45359237 kilogrami. Lai iegūtu mārciņas, daliet kilogramu skaitu ar 0,45359237, bet, lai iegūtu kilogramus, reiziniet mārciņu skaitu ar 0,45359237. Tā ir precīzā pārrēķina metode, ko izmanto kalkulators.

Cauruļu izmēru un svara standarti

Vairāki standarti publicē izplatītu cauruļu izmēru un svara atsauces datus: ASME B36.10M oglekļa tērauda caurulēm, ASME B36.19M nerūsējošā tērauda caurulēm, ASTM A53 metinātām un bezšuvju tērauda caurulēm, API 5 L cauruļvadiem un ISO 4200 tērauda cauruļu izmēriem un masai. Šīs tabulas ir noderīgas standarta izmēriem, bet kalkulators — izmēriem, kas tajās nav ietverti, vai materiāliem, uz kuriem tabula neattiecas.