गर्म बिटुमेन पाइपलाइन में दबाव हानि की गणना कैसे करें

बिटुमेन पाइपलाइन का व्यास निर्धारित करना स्थानांतरण प्रणाली के डिजाइन में पहला कदम है। अगला प्रश्न यह है कि क्या चयनित पंप वास्तव में उस पाइपलाइन के माध्यम से आवश्यक प्रवाह को प्रवाहित कर सकता है।

पाइप का हर मीटर, हर एल्बो, वाल्व और फिल्टर, और ऊर्ध्वाधर ऊंचाई का हर मीटर प्रतिरोध उत्पन्न करता है। चूंकि बिटुमेन तापमान के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है और पानी या हल्के पेट्रोलियम उत्पादों की तुलना में काफी अधिक गाढ़ा हो सकता है, इसलिए दबाव में कमी डिजाइन के लिए एक प्रमुख बाधा बन सकती है।

यह मार्गदर्शिका गर्म बिटुमेन पाइपलाइन में दबाव हानि का मूल्यांकन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले इंजीनियरिंग ढांचे और पंप विभेदक दबाव को परिभाषित करने के लिए परिणाम का उपयोग कैसे किया जाता है, इसकी व्याख्या करती है।

पाइपलाइन में दबाव का नुकसान क्या है?

जब कोई पंप पाइप के माध्यम से बिटुमेन को स्थानांतरित करता है, तो पंप के दबाव का एक हिस्सा प्रतिरोध पर काबू पाने में खर्च हो जाता है।

कुल आवश्यक अंतर दाब को इस प्रकार माना जा सकता है:

पंप का कुल विभेदक दबाव = सीधी पाइप का घर्षण + फिटिंग और उपकरण के कारण होने वाली हानियाँ + स्थिर दबाव अंतर

सिस्टम के आधार पर, फिल्टर, हीट एक्सचेंजर, कंट्रोल वाल्व, मीटर और उपकरण नोजल से अतिरिक्त नुकसान हो सकता है।

चरण 1: आवश्यक प्रवाह दर को परिभाषित करें

प्रवाह को परिभाषित किए बिना दबाव हानि की गणना नहीं की जा सकती।

डिजाइन प्रवाह को निम्न द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है:

• एस्फाल्ट संयंत्र की खपत
• टैंक से टैंक स्थानांतरण समय
• टैंकर से माल उतारने का समय
• ड्रम या बैग पिघलने से प्राप्त होने वाला उत्पादन
• परिसंचरण मांग

पंप प्रवाह गणना पद्धति के लिए, देखें:

एस्फाल्ट मिक्सिंग प्लांट के लिए बिटुमेन पंप प्रवाह दर की गणना कैसे करें

चरण 2: पाइप के वास्तविक आंतरिक व्यास का उपयोग करें

पाइप का नाममात्र आकार हमेशा वास्तविक आंतरिक व्यास के बराबर नहीं होता है। दीवार की मोटाई और पाइप की संरचना प्रवाह क्षेत्र को प्रभावित करती है।

किसी दिए गए प्रवाह के लिए, छोटा आंतरिक व्यास वेग को बढ़ाता है और आमतौर पर घर्षण हानि को भी बढ़ाता है।

वेग का मूल संबंध इस प्रकार है:

V = Q ÷ A

कहाँ:

• वी = औसत वेग
• क्यू = आयतनिक प्रवाह
• ए आंतरिक पाइप क्षेत्र

प्रारंभिक व्यास गणना के लिए, देखें:

एस्फाल्ट संयंत्रों के लिए बिटुमेन पाइपलाइन के व्यास की गणना

चरण 3: परिचालन तापमान पर बिटुमेन की श्यानता निर्धारित करें

यह सबसे महत्वपूर्ण इनपुट में से एक है।

तापमान के साथ बिटुमेन की चिपचिपाहट में काफी बदलाव आ सकता है। 160°C पर चिपचिपाहट के आधार पर की गई दबाव-हानि की गणना उसी पदार्थ को काफी कम तापमान पर स्थानांतरित करने पर स्वतः लागू नहीं हो सकती।

श्यानता डेटा का उपयोग निम्न के लिए करें:

• बाइंडर का वास्तविक ग्रेड
• अपेक्षित स्थानांतरण तापमान
• जहां आवश्यक हो, प्रासंगिक अपरूपण स्थिति

एसबीएस या रबर-संशोधित बाइंडर के लिए, रियोलॉजिकल व्यवहार पारंपरिक पेनेट्रेशन बिटुमेन से भिन्न हो सकता है। प्रत्येक संशोधित बाइंडर के लिए न्यूटनियन द्रव सन्निकटन को स्वतः लागू नहीं किया जाना चाहिए।

चरण 4: प्रवाह व्यवस्था का निर्धारण करें

पारंपरिक द्रव गणनाओं के लिए, रेनॉल्ड्स संख्या का उपयोग आमतौर पर यह मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है कि प्रवाह लैमिनर, ट्रांजिशनल या टर्बुलेंट है या नहीं:

Re = ρVD ÷ μ

कहाँ:

• ρ = द्रव घनत्व
• वी = औसत वेग
• डी आंतरिक पाइप व्यास
• μ = गतिशील श्यानता

क्योंकि गर्म बिटुमेन अपेक्षाकृत चिपचिपा रह सकता है, इसलिए इसका प्रवाह व्यवहार पानी आधारित पाइपिंग प्रणालियों से काफी भिन्न हो सकता है।

इसलिए चयनित घर्षण मॉडल को सामग्री के व्यवहार और प्रवाह व्यवस्था से मेल खाना चाहिए।

चरण 5: सीधी पाइप के घर्षण की गणना करें

जिन तरल पदार्थों और परिस्थितियों में डार्सी-वीसबाक दृष्टिकोण लागू होता है, उनमें सीधी पाइप में दबाव हानि को निम्न प्रकार से दर्शाया जा सकता है:

ΔP = f × (L ÷ D) × (ρV² ÷ 2)

कहाँ:

• ΔP = दबाव में कमी
• एफ = डार्सी घर्षण कारक
• एल = पाइप की लंबाई
• डी आंतरिक पाइप व्यास
• ρ = द्रव घनत्व
• वी = औसत वेग

घर्षण गुणांक प्रवाह व्यवस्था, पाइप की स्थिति और कुछ व्यवस्थाओं में सापेक्ष खुरदरेपन पर निर्भर करता है।

अत्यधिक चिपचिपे या गैर-न्यूटनियन संशोधित बाइंडर के लिए, इंजीनियर को यांत्रिक रूप से जल-पाइपलाइन धारणा लागू करने के बजाय वास्तविक रियोलॉजी के लिए उपयुक्त मॉडल का उपयोग करना चाहिए।

चरण 6: फिटिंग हानियों को जोड़ें

एक वास्तविक स्थानांतरण लाइन में केवल सीधी पाइप से कहीं अधिक सामग्री होती है।

अतिरिक्त प्रतिरोध निम्न कारणों से आ सकता है:

• 90° और 45° कोहनी
• टीज़
• कम करने वाली
• अलगाव वाल्व
• जांच कपाट
• नियंत्रक वाल्व
• फ़िल्टर और छलनी
• प्रवाहमापी
• लचीले कनेक्शन

इन हानियों का मूल्यांकन उपयुक्त हानि गुणांक या समतुल्य-लंबाई विधि का उपयोग करके किया जा सकता है।

कई वाल्वों और कोहनियों वाली एक लाइन को समान भौतिक लंबाई की एक सीधी लाइन की तुलना में काफी अधिक दबाव की आवश्यकता हो सकती है।

चरण 7: स्थिर ऊंचाई दबाव जोड़ें

यदि पंप बिटुमेन को अधिक ऊंचाई पर ले जाता है, तो उसे स्थैतिक दबाव पर भी काबू पाना होगा।

एक सरलीकृत संबंध इस प्रकार है:

ΔPstatic = ρgΔH

जहां ΔH ऊंचाई का अंतर है।

यदि गंतव्य स्रोत से नीचे है, तो गुरुत्वाकर्षण प्रवाह में सहायता कर सकता है, हालांकि अन्य सभी हाइड्रोलिक और परिचालन आवश्यकताओं का मूल्यांकन अभी भी आवश्यक है।

चरण 8: फ़िल्टर और उपकरण हानियों को शामिल करें

बिटुमेन प्रणालियों में फिल्टर विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो सकते हैं।

एक साफ फिल्टर स्वीकार्य प्रतिरोध उत्पन्न कर सकता है, जबकि आंशिक रूप से अवरुद्ध फिल्टर पंप के डिस्चार्ज दबाव को काफी बढ़ा सकता है।

अतः दबाव-हानि बजट में निम्नलिखित बातों पर विचार किया जाना चाहिए:

• साफ़ स्थिति
• डेटा उपलब्ध होने पर अपेक्षित दूषित स्थिति
• निर्माता द्वारा निर्दिष्ट उपकरण दबाव में गिरावट

चरण 9: पंप ड्यूटी पॉइंट स्थापित करें

सभी हानियों को जोड़ने के बाद, परिणाम पंप की अनुमानित क्षमता को परिभाषित करता है:

आवश्यक विभेदक दबाव पर आवश्यक प्रवाह

केवल अधिकतम प्रवाह के आधार पर पंप का चयन न करें।

पंप निर्माता को निम्नलिखित बातों की पुष्टि करनी चाहिए:

• विभेदक दाब पर प्रवाह
• वास्तविक बाइंडर चिपचिपाहट
• परिचालन गति
• आवश्यक टॉर्क
• मोटर शक्ति
• सील व्यवस्था
• हीटिंग व्यवस्था
• चूषण की स्थितियाँ

उदाहरण गणना ढांचा

एक ऐसी परियोजना पर विचार करें जिसमें निम्नलिखित शामिल हों:

• आवश्यक बिटुमेन प्रवाह: 20 घन मीटर/घंटा
• पाइपलाइन की लंबाई: 60 मीटर
• पाइप का वास्तविक आंतरिक व्यास ज्ञात है
• आठ कोहनियाँ
• कई अलगाव वाल्व
• एक फ़िल्टर
• 4 मीटर ऊर्ध्वाधर वृद्धि

सही प्रक्रिया यह नहीं है कि 60 मीटर लंबी पाइप से पंप के दबाव का अनुमान लगाया जाए।

बजाय:

1. स्थानांतरण तापमान पर बिटुमेन का घनत्व और चिपचिपाहट ज्ञात कीजिए।
2. पाइप के वास्तविक आंतरिक क्षेत्रफल से वेग की गणना करें।
3. उपयुक्त प्रवाह व्यवस्था और घर्षण विधि का निर्धारण करें।
4. स्ट्रेट-पाइप हानि की गणना करें।
5. एल्बो और वाल्व के नुकसान को भी जोड़ें।
6. फ़िल्टर या उपकरण से होने वाले नुकसान को जोड़ें।
7. स्थिर ऊंचाई दबाव जोड़ें।
8. डिजाइन आधार के अनुरूप इंजीनियरिंग भत्ता जोड़ें।
9. पंप वक्र के आधार पर आवश्यक परिचालन बिंदु की जाँच करें।

तापमान पंप की आवश्यकता को क्यों बदल सकता है?

गर्म बिटुमेन की चिपचिपाहट का उपयोग करके डिजाइन की गई पाइपलाइन लंबे समय तक बंद रहने के बाद या ठंडी स्थिति में चालू होने के दौरान बहुत अलग तरह से व्यवहार कर सकती है।

सामग्री का तापमान कम होने से निम्नलिखित में वृद्धि हो सकती है:

• श्यानता
• घर्षण हानि
• पंप टॉर्क
• मोटर धारा
• फ़िल्टर अंतर दबाव

इसीलिए पाइपलाइन को गर्म करना और इन्सुलेशन करना हाइड्रोलिक विश्वसनीयता का एक अभिन्न अंग है।

पाइप का व्यास बढ़ाने से दबाव हानि क्यों कम हो सकती है?

समान आयतनिक प्रवाह के लिए, बड़ा आंतरिक व्यास औसत वेग को कम कर देता है। इससे घर्षण हानि में काफी कमी आ सकती है।

हालांकि, अत्यधिक बड़े पाइप से निम्नलिखित समस्याएं भी बढ़ जाती हैं:

• सामग्री लागत
• इन्सुलेशन क्षेत्र
• बिटुमेन होल्ड-अप वॉल्यूम
• हीटिंग सतह
• शटडाउन के बाद जल निकासी की मात्रा

इसलिए पाइपलाइन के व्यास को केवल अधिकतम करने के बजाय उसे अनुकूलित किया जाना चाहिए।

अत्यधिक रक्तचाप हानि के सामान्य लक्षण

• पंप का डिस्चार्ज दबाव अपेक्षा से अधिक है
• वास्तविक प्रवाह रेटेड पंप प्रवाह से कम है
• ठंडे मौसम में संचालन के दौरान मोटर का करंट बढ़ जाता है
• फ़िल्टर में बार-बार रुकावट आना
• धीमी गति से टैंक से टैंक में स्थानांतरण
• रेखा के अनुदिश तापमान में बड़ा अंतर
• पंप या कपलिंग ओवरलोड

सामान्य गणना संबंधी गलतियाँ

बिटुमेन के लिए जल के गुणों का उपयोग करना

उचित समायोजन के बिना, पानी आधारित दबाव-हानि संबंधी धारणाएँ चिपचिपे गर्म बाइंडरों के लिए उपयुक्त नहीं हैं।

तापमान की अनदेखी

श्यानता वास्तविक सामग्री और परिचालन तापमान के अनुरूप होनी चाहिए।

वास्तविक आंतरिक व्यास के बजाय नाममात्र आंतरिक व्यास का उपयोग करना

पाइप की दीवार की मोटाई वास्तविक प्रवाह क्षेत्र को बदल देती है।

फिटिंग और फिल्टर को अनदेखा करना

कोई भी सिस्टम शायद ही कभी सिर्फ सीधी पाइपलाइन होता है।

स्थैतिक ऊँचाई की अनदेखी करना

ऊर्ध्वाधर उत्थापन पंप के दबाव की आवश्यकता में सीधे तौर पर योगदान देता है।

अधिकतम पंप प्रवाह की जाँच करना लेकिन ड्यूटी पॉइंट की नहीं

पंप को परिकलित विभेदक दाब पर अपेक्षित प्रवाह प्रदान करना होगा।

इंजीनियरिंग गणना के लिए आवश्यक जानकारी

• आवश्यक प्रवाह दर
• बिटुमेन ग्रेड
• परिचालन तापमान पर घनत्व
• परिचालन तापमान पर श्यानता या रियोलॉजिकल डेटा
• पाइप का वास्तविक आंतरिक व्यास
• पाइप की सामग्री और स्थिति
• कुल सीधी लंबाई
• ऊंचाई प्रोफ़ाइल
• एल्बो, टी और रिड्यूसर
• वाल्व के प्रकार और मात्रा
• फ़िल्टर या छलनी डेटा
• अन्य इनलाइन उपकरण
• पंप डेटा

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

क्या पाइप की लंबाई से ही दबाव में होने वाली हानि की गणना की जा सकती है?

नहीं। प्रवाह दर, आंतरिक व्यास, श्यानता, घनत्व, फिटिंग, ऊंचाई और उपकरण से होने वाले नुकसान, ये सभी परिणाम को प्रभावित करते हैं।

तापमान गिरने पर बिटुमेन पाइपलाइन का दबाव क्यों बढ़ जाता है?

तापमान कम होने से आमतौर पर बिटुमेन की चिपचिपाहट बढ़ जाती है, जिससे प्रवाह के प्रति प्रतिरोध बढ़ जाता है।

क्या बड़ी पाइपलाइन लगाने से दबाव में कमी की समस्या हमेशा हल हो जाती है?

व्यास बढ़ाने से घर्षण के कारण होने वाली हानि कम हो सकती है, लेकिन फिर भी पूरे सिस्टम की हीटिंग, लागत, प्रवाह वेग और शटडाउन व्यवहार की जांच करना आवश्यक है।

क्या संशोधित बिटुमेन के लिए भी पारंपरिक बिटुमेन के समान गणना पद्धति का उपयोग किया जाना चाहिए?

यह अपने आप नहीं होता। पीएमबी और रबर बिटुमेन की श्यानता और रियोलॉजिकल व्यवहार भिन्न-भिन्न हो सकते हैं।

निष्कर्ष

विश्वसनीय हॉट-बिटुमेन पाइपलाइन गणना के लिए हाइड्रोलिक प्रतिरोध को वास्तविक सामग्री गुणों और परिचालन तापमान से जोड़ना आवश्यक है।

इंजीनियरिंग अनुक्रम इस प्रकार है:

प्रवाह → श्यानता → पाइप का व्यास → घर्षण → फिटिंग → स्थिर शीर्ष → पंप की कार्यक्षमता

FEITENG बिटुमेन पंप, गर्म पाइपलाइन, भंडारण टैंक और थर्मल ऑयल सिस्टम को एक संपूर्ण स्थानांतरण प्रणाली के रूप में समन्वित करने में मदद कर सकता है।

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