Формула расхода воды от диаметра трубы и давления: есть ли зависимость, как рассчитать, по какой формуле определить и провести расчет

Содержание

Расчет диаметра трубопровода по расходу, зависимость расхода от давления

Для того чтобы правильно смонтировать конструкцию водопровода, начиная разработку и планирование системы, необходимо рассчитать расход воды через трубу.

От полученных данных зависят основные параметры домашнего водовода.

В этой статье читатели смогут познакомиться с основными методиками, которые помогут им самостоятельно выполнить расчет своей водопроводной системы.

Как рассчитать необходимый диаметр трубы

Цель расчета диаметра трубопровода по расходу: Определение диаметра и сечения трубопровода на основе данных о расходе и скорости продольного перемещения воды.

Выполнить такой расчет достаточно сложно. Нужно учесть очень много нюансов, связанных с техническими и экономическими данными. Эти параметры взаимосвязаны между собой. Диаметр трубопровода зависит от вида жидкости, которая будет по нему перекачиваться.

Если увеличить скорость движения потока можно уменьшить диаметр трубы.

Автоматически снизится материалоемкость. Смонтировать такую систему будет намного проще, упадет стоимость работ.

Однако увеличение движения потока вызовет потери напора, которые требуют создание дополнительной энергии, для перекачки. Если очень сильно ее уменьшить, могут появиться нежелательные последствия.

С помощью формул ниже можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода жидкости.

Когда выполняется проектирование трубопровода, в большинстве случаев, сразу задается величина расхода воды. Неизвестными остаются две величины:

  •  Диаметр трубы;
  • Скорость потока.

Сделать полностью технико-экономический расчет очень сложно. Для этого нужны соответствующие инженерные знания и много времени. Чтобы облегчить такую задачу при расчете нужного диаметра трубы, пользуются справочными материалами. В них даются значения наилучшей скорости потока, полученные опытным путем.

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

Подходящая скорость жидкости, в зависимости от вида трубопровода

Прежде всего учитываются минимальные затраты, без которых невозможно перекачивать жидкость. Кроме того, обязательно рассматривается стоимость трубопровода.

При расчете, нужно всегда помнить об ограничениях скорости двигающейся среды. В некоторых случаях, размер магистрального трубопровода должен отвечать требованиям, заложенным в технологический процесс.

На габариты трубопровода влияют также возможные скачки давления.

Когда делаются предварительные расчеты, изменение давление в расчет не берется. За основу проектирования технологического трубопровода берется допустимая скорость.

Когда в проектируемом трубопроводе существуют изменения направления движения, поверхность трубы начинает испытывать большое давление, направленное перпендикулярно движению потока.

Такое увеличение связано с несколькими показателями:

  • Скорость жидкости;
  • Плотность;
  • Исходное давление (напор).

Причем скорость всегда находится в обратной пропорции к диаметру трубы. Именно поэтому для высокоскоростных жидкостей требуется правильный выбор конфигурации, грамотный подбор габаритов трубопровода.

К примеру, если перекачивается серная кислота, значение скорости ограничивается до величины, которая не станет причиной появления эрозия на стенках трубных колен. В результате структура трубы никогда не будет нарушена.

Скорость воды в трубопроводе формула

Объёмный расход V (60м³/час или 60/3600м³/сек) рассчитывается как произведение скорости потока w на поперечное сечение трубы S (а поперечное сечение в свою очередь считается как S=3.14 d²/4): V = 3.14 w d²/4. Отсюда получаем w = 4V/(3.14 d²). Не забудьте перевести диаметр из миллиметров в метры, то есть диаметр будет 0.159 м.

Формула расхода воды

В общем случае методология измерения расхода воды в реках и трубопроводах основана на упрощённой форме уравнения непрерывности, для несжимаемых жидкостей:

Расход воды через трубу таблица

Зависимость расхода от давления

Нет такой зависимости расхода жидкости от давления, а есть — от перепада давления.

5/λ/L)/4, SQRT — квадратный корень.

Коэффициент трения ищется подбором. Вначале задаете от фонаря некоторое значение скорости жидкости и определяете число Рейнольдса Re=ρwd/μ, где μ — динамическая вязкость жидкости (не путайте с кинематической вязкостью, это разные вещи). По Рейнольдсу ищете значения коэффициента трения λ = 64/Re для ламинарного режима и λ = 1/(1.82 lgRe — 1.64)² для турбулентного (здесь lg — десятичный логарифм). И берете то значение, которое выше. После того, как найдете расход жидкости и скорость, надо будет повторить весь расчет заново с новым коэффициентом трения. И такой перерасчет повторяете до тех пор, пока задаваемое для определения коэффициента трения значение скорости не совпадет до некоторой погрешности с тем значением, что вы найдете из расчета.

Похожие статьи:

Максимальный расход воды через трубу таблица

Как рассчитать расход воды по диаметру трубы – теория и практика

Как несложным путем высчитать расход воды по диаметру трубы? Ведь обращение к коммунальщикам с предварительно составленной схемой всех водопроводных коммуникаций в районе дело довольно хлопотное.

Зачем нужны подобные расчеты

При составлении плана по возведению большого коттеджа, имеющего несколько ванных комнат, частной гостиницы, организации пожарной системы, очень важно обладать более-менее точной информацией о транспортирующих возможностях имеющейся трубы, беря в учет ее диаметр и давление в системе. Все дело в колебаниях напора во время пика потребления воды: такие явления довольно серьезно влияют на качество предоставляемых услуг.

Кроме того, если водопровод не оснащен водосчетчиками, то при оплате за услуги коммунальных служб в расчет берется т.н. «проходимость трубы». В таком случае вполне логично выплывает вопрос о применяемых при этом тарифах.

При этом важно понимать, что второй вариант не касается частных помещений (квартир и коттеджей), где при отсутствии счетчиков при начислении оплаты учитывают санитарные нормы: обычно это до 360 л/сутки на одного человека.

От чего зависит проходимость трубы

От чего же зависит расход воды в трубе круглого сечения? Складывается впечатление, что поиск ответа не должен вызывать сложностей: чем большим сечением обладает труба, тем больший объем воды она сможет пропустить за определенное время. При этом вспоминается также давление, ведь чем выше водяной столб, тем с большей скоростью вода будет продавливаться внутри коммуникации. Однако практика показывает, что это далеко не все факторы, влияющие на расход воды.

Кроме них, в учет приходится брать также следующие моменты:

  1. Длина трубы
    . При увеличении ее протяженности вода сильнее трется об ее стенки, что приводит к замедлению потока. Действительно, в самом начале системы вода испытывает воздействие исключительно давлением, однако важно и то, как быстро у следующих порций появится возможность войти внутрь коммуникации. Торможение же внутри трубы зачастую достигает больших значений.
  2. Расход воды зависит от диаметра в куда более сложной степени, чем это кажется на первый взгляд. Когда размер диаметра трубы небольшой, стенки сопротивляются водному потоку на порядок больше, чем в более толстых системах. Как результат, при уменьшении диаметра трубы снижается ее выгода в плане соотношения скорости водного потока к показателю внутренней площади на участке фиксированной длины.
    Если сказать по-простому, толстый водопровод гораздо быстрее транспортирует воду, чем тонкий.
  3. Материал изготовления. Еще один важный момент, напрямую влияющий на быстроту движения воды по трубе. К примеру, гладкий пропилен способствует скольжению воды в гораздо больше мере, чем шероховатые стальные стенки.
  4. Продолжительность службы. Со временем на стальных водопроводах появляется ржавчина. Кроме этого для стали, как и для чугуна, характер

Пропускная способность труб разного диаметра и материала

Содержание статьи:

Как подобрать нужный диаметр

Диаметр водопровода считается одной из главных характеристик, так как посчитать пропускную способность трубы, для обеспечения нормальной работы системы без этих данных невозможно. Вы можете смонтировать систему из любого материала, но главным показателем все равно будет диаметр.

Схема точек водопотребления.

Если вы в стремлении сэкономить возьмете трубы меньшего диаметра, то при прохождении через них жидкость будет вызывать завихрения, на языке профессионалов турбулентность. Это явление характеризуется мелкой вибрацией и повышенным шумом. В результате соединительные элементы системы и сами трубы будут быстро выходить из строя.

Среднее значение скорости движения воды в системе, которое принято учитывать при расчетах, составляет порядка 2-х метров в 1 секунду. Но кроме этого, как упоминалось ранее, большое значение имеет протяженность водопроводной системы.

Водопроводная развязка в доме.

Зависимость диаметра от протяженности

  • При условии стабильного давления в муниципальном водопроводе, для монтажа трассы протяженность, которой находится в районе 10м, вполне достаточно диаметра 20 мм. Более того, в частном строительстве, при разумном количестве точек водопотребления, это сечение считается оптимальным.
  • Для трассы, размер которой может достигать двадцати метров, уже рекомендуется использовать сечение 25 мм.
  • Системы протяженностью от 30, до 50м требуют использования труб сечением 32 мм.
  • Системы с внутренним сечением в 50 мм используются для водопроводов от 50, до 200м.
  • Трубы сечением в 100 мм используются для прокладки магистралей в частном секторе или запитывания распределительной системы многоэтажных зданий.

Трубы из полипропилена.

Также важно учесть количество одновременно работающих точек, принято считать, что через один кран в доме может проходить до 5л воды за минуту. Из этого значения следует рассчитывать нормы потребления на дом или квартиру

Точек водоразбора в доме можно наставить сколь угодно много, но если количество жителей невелико, то и расчет водопотребления можно значительно упростить.

Несколько слов о размерности

Диаметр водопроводных конструкций может обозначаться разными значениями. Люди далекие от сантехнических терминов привыкли все измерять традиционной метрической системой, в миллиметрах, сантиметрах или в метрах. Но специалисты зачастую характеризуют сечение трубы в дюймах, только медные и алюминиевые изделия всегда измеряются в миллиметрах.

Медный водопровод.

Мы не будем вдаваться в происхождение этой классификации, скажем лишь, что 1 дюйм принято считать равным 25,4 мм. В документации они могут обозначаться кавычками, так 1″=25,4 мм. Промежуточные сечения традиционно обозначаются дробями, например 1/2″ – полдюйма (12,7 мм) или 3/4″ – три четверти дюйма (19 мм).

На видео в этой статье показаны примеры расчетов.

Влияние материалов на пропускную способность

На снижение диаметра трубы влияет такой фактор, как образование налёта во внутренней полости трубопровода. Если используется стальной материал для сооружения водопровода, то уже через 15-20 лет пропускная способность трубопровода будет снижена в несколько раз.

Если в системе отопления применяется вода плохого качества, что случается чаще всего, то это также негативно отразится на пропускной способности. Ведь вода с засорениями способствует снижению потока или напора, что влияет на скорость транспортировки теплоносителя. Особенно часто снижается ПС металлических трубопроводов в местах некачественного выполнения стыковок, или при переходе от одного диаметра трубы на другой. Эти места требуют периодической профилактики, иначе в скором времени могут возникнуть посторонние звуки в виде гула водопровода при открытии крана. Трубопроводы из полиэтилена лишены такого негативного последствия, как возникновение налёта.

В завершении следует отметить, что для сооружения водопровода в частном доме подойдут табличные данные или же значения, которые можно получить, воспользовавшись специальными онлайн-калькуляторами. Произвести расчёт с помощью калькулятора не составит труда. Для получения данных при сооружении трубопровода в многоэтажном доме понадобится провести сложные математические расчёты. Однако такие расчёты требуют много времени, поэтому сегодня все большей популярностью пользуются специальные компьютерные программы, которые упоминались в материале.

Расчет пропускной спосо

Делаем расчет расхода воды по диаметру трубы

На предприятиях, а также в квартирах и домах в целом расходуется большое количество воды. Цифры огромные, но могут ли они о чем-то сказать еще, кроме факта определенного расхода? Да, могут.

А именно, расход воды может помочь рассчитать диаметр трубы. Это, казалось бы, не связанные друг с другом параметры, но на деле взаимосвязь очевидна.

Ведь пропускная способность системы водоснабжения зависит от множества факторов. Весомое место в этом списке как раз и занимает диаметр труб, а также давление в системе. Разберемся в этом вопросе глубже.

Расчет диаметра трубы по расходу воды

Факторы, оказывающие влияние на проходимость воды через трубу

Расход воды через трубу круглого сечения, имеющей отверстие, зависит от размеров этого отверстия. Таким образом, чем оно больше, тем больше воды пройдет через трубу за определенный отрезок времени. Однако не стоит забывать и о давлении. Ведь можно привести пример. Метровый столб продавит воды через сантиметровое отверстие гораздо меньше за единицу времени, нежели столб, имеющий высоту несколько десятков метров. Это очевидно. Поэтому расход воды достигнет своего максимума при максимальном внутреннем сечении изделия, а также при максимальном давлении.

Расчет диаметра

Если вам нужно получить определенный расход воды на выходе системы водоснабжения, тогда не обойтись без расчета диаметра трубы. Ведь этот показатель, наряду с остальными, оказывает влияние на показатель пропускной способности.

Безусловно, существуют специальные таблицы, которые есть в Сети и в специализированной литературе, которые позволяют обойти расчеты, ориентируясь на определенные параметры. Однако высокой точности от таких данных ждать не стоит, погрешность все равно будет присутствовать, даже если учесть все факторы. Поэтому лучший выход для получения точных результатов – самостоятельный расчет.

Расход воды через трубу

Для этого понадобятся такие данные:

  • Расход потребления воды.
  • Потери напора от исходной точки до точки потребления.

Расход потребления воды необязательно рассчитывать – есть цифровой стандарт. Можно взять данные по смесителю, которые гласят, что в секунду расходуется около 0,25 литров. Этой цифрой можно воспользоваться для расчетов.

Таблица расчета диаметра трубы

Немаловажный параметр для получения точных данных – потери напора на участке. Как известно, давление напора в стандартных стояках водоснабжения находится в пределах от 1 до 0,6 атмосфер. Средний показатель – 1,5-3 атм. Параметр зависит от количества этажей в доме. Но это не значит, что, чем выше дом, тем выше давление в системе. В очень высоких домах (более 16 этажей) иногда используется разделение системы на этажи, чтобы нормализовать давление.

Что касается потери напора, этот показатель можно вычислить, используя манометры в исходной точке и перед точкой потребления.

Дальше, используя достаточно сложные формулы, нужно циклично подставлять диаметр и проверять результат. Ведь от диаметра трубы зависит не только расход, но и потери напора.

Если все же знаний и терпения для самостоятельного расчета недостаточно, тогда можно воспользоваться и табличными данными. И пусть они будут обладать определенными погрешностями, данные будут достаточно точны для определенных условий. И тогда по расходу воды будет очень просто и быстро получить диаметр трубы. А значит, система водоснабжения будет рассчитана верно, что позволит получить такое количество жидкости, которое удовлетворит потребности.

Гидравлический расчет простых трубопроводов

6.5. Гидравлический удар

Гидравлическим ударом называется резкое повышение давления, возникающее в напорном трубопроводе при внезапном торможении потока рабочей жидкости. Этот процесс является очень быстротечным и характеризуется чередованием резких повышений и понижений давления, которое связано с упругими деформациями жидкости и стенок трубопровода. Гидравлический удар чаще всего возникает при резком открытии или закрытии крана или другого устройства, управляемого потоком.

Пусть в конце трубы, по которой движется жидкость со скоростью υ0, произведено мгновенное закрытие крана (рис. 6.10, а).

Рис. 6.10. Стадии гидравлического удара

При этом скорость частиц, натолкнувшихся на кран, будет погашена, а их кинетическая энергия перейдет в работу деформации стенок трубы и жидкости. При этом стенки трубы растягиваются, а жидкость сжимается в соответствии с увеличением давления на величину ΔPуд, которое называется ударным. Область (сечение n — n), в которой происходит увеличение давления, называется ударной волной. Ударная волна распространяется вправо со скоростью c, называемой скоростью ударной волны.

Когда ударная волна переместится до резервуара, жидкость окажется остановленной и сжатой во всей трубе, а стенки трубы — растянутыми. Ударное повышение давления распространится на всю длину трубы (рис. 6.10, б).

Далее под действием перепада давления ΔPуд частицы жидкости устремятся из трубы в резервуар, причем это течение начнется с сечения, непосредственно прилегающего к резервуару. Теперь сечение n-n перемещается обратно к крану с той же скоростью c, оставляя за собой выровненное давление P0 (рис. 6.10, в).

Жидкость и стенки трубы предполагаются упругими, поэтому они возвращаются к прежнему состоянию, соответствующему давлению P0. Работа деформации полностью переходит в кинетическую энергию, и жидкость в трубе приобретает первоначальную скорость υ0, но направленную теперь в противоположную теперь сторону.

С этой скоростью весь объем жидкости стремится оторваться от крана, в результате возникает отрицательная ударная волна под давлением P0 — ΔPуд, которая направляется от крана к резервуару со скоростью c, оставляя за собой сжавшиеся стенки трубы и расширившуюся жидкость, что обусловлено снижением давления (рис. 6.10, д). Кинетическая энергия жидкости вновь переходит в работу деформаций, но противоположного знака.

Состояние трубы в момент прихода отрицательной ударной волны к резервуару показано на рис. 6.10, е. Так же как и для случая, изображенного на рис. 6.10, б, оно не является равновесным. На рис. 6.10, ж, показан процесс выравнивания давления в трубе и резервуаре, сопровождающийся возникновением движения жидкости со скоростью υ0.

Очевидно, что как только отраженная от резервуара ударная волна под давлением ΔP уд достигнет крана, возникнет ситуация, уже имевшая место в момент закрытия крана. Весь цикл гидравлического удара повторится.

Протекание гидравлического удара во времени иллюстрируется диаграммой, представленной на рис. 6.11, а и б.

Штриховыми линиями показано теоретическое изменение давления у крана в точке А, а сплошной действительный вид картины изменения давления по времени (рис. 6.11, а). При этом затухание колебаний давления происходит за счет потерь энергии жидкости на преодоление сил трения и ухода энергии в резервуар.

Если давление P0 невелико (P0 P уд), то картина изменения амплитуды давления получается несколько иная, примерно такая, как показано на рис. 6.11, б.

Рис. 6.11. Изменение давления по времени у крана

Повышение давления при гидравлическом ударе можно определить по формуле

ΔPуд = ρυ0c

Данное выражение носит название формулы Жуковского. В нем скорость распространения ударной волны c определится по формуле:

где r — радиус трубопровода;
E — модуль упругости материала трубы;
δ — толщина стенки трубопровода;
K — объемный модуль упругости (см. п.1.3)

Если предположить, что труба имеет абсолютно жесткие стенки, т.е. E = , то скорость ударной волны определится из выражения

Для воды эта скорость равна 1435 м/с, для бензина 1116 м/с, для масла 1200 — 1400 м/с.

6.6. Изменение пропускной способности трубопроводов в процессе их эксплуатации

При проектировании напорных трубопроводов следует учитывать, что их пропускная способность в период эксплуатации снижается (например, для водопроводных труб до 50% и даже ниже). Вследствие коррозии и образования отложений в трубах (инкрустации), шероховатость труб увеличивается. Это можно оценить по формуле:

kt = k0 + αt

где k0 — абсолютная шероховатость для новых труб, (мм),
kt — шероховатость через t лет эксплуатации,
α — коэффициент характеризующий быстроту возрастания шероховатости (мм/год).

Таблица 6.1

Проверить себя ( Тест )

Наверх страницы

Калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы

Если хозяин дома берется за самостоятельное проектирование системы водоснабжения, то ему предстоит решить множество различных задач. Одна из основных – это правильный подбор труб для прокладки магистралей от источника к дому и для внутренней разводки. Они выбираются по нескольким важным критериям, в зависимости от условий эксплуатации на конкретном участке. Но обязательным общим критерием является достаточность диаметра трубы для полноценной работы всего водопровода или его отдельной «ветки».

Калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы

Согласитесь, мало толку от неправильно спланированного водопровода, если от недостаточного поступления воды из кранов льются слабые струйки, принять нормально душ в приобретенной кабинке – не выходит, стиральная или посудомоечная машина начинают сигнализировать кодами ошибок и т. п. Не особо комфортна бывает даже та ситуация, когда работа одного сантехнического прибора сказывается на возможностях другого. Например, кто-то моется в ванной, и поэтому на кухне практически ничего нельзя делать из-за слаого напора. А ведь таких точек в доме может быть и намного больше! Все эти неприятности, чаще всего – от неправильно подобранного диаметра трубы на определённом участке. И он просто не справляется с нужными объёмами подачи воды на конечные устройства.

Определиться с этим параметром поможет калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы. Ниже будет дано несколько полезных пояснений по работе с ним.

Калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы

Перейти к расчётам

Пояснения по работе с калькулятором

Расчет – совсем несложен, базируется на известных физических и геометрических формулах и на рекомендациях по эксплуатации водопровода и сантехнических устройств, изложенных в СНИП.

Итак, необходимо найти диаметр D, который обеспечит прохождение через трубу за единицу времени требуемого количества воды.

Вспоминаем формулу площади круга (в нашем случае – это внутреннее сечение трубы)

S = π × D² / 4

S — площадь сечения трубы, м²

D — внутренний диаметр трубы, м;

π — не требующая особого представления константа, значение которой можно взять равным 3.14 – супер-точность нам не требуется.

Отсюда, диаметр равен:

D = √(4 × S / π)

Идем дальше. Наш водопровод с сечением S должен быть способен обеспечить определенный расход воды на точке потребления (одной или одновременно нескольких).

Количество воды, проходящее через трубу в единицу времени (а это и есть расход), определяется несложной формулой:

Q = S × V

 Q — необходимый расход воды, м³/с;

V — скорость потока воды в трубе, м/с.

Преобразуем это выражение для определения площади сечения S…

S = Q / V

… и подставим в первую формулу. Тем самым – получим необходимое нам рабочее выражение.

D = √ (4 × Q / (π × V))

Так как в формуле присутствуют числовые константы, можно сделать с ними некоторые упрощения. В итоге перед нами готовая формула для дальнейшей работы.

D = 1,129 × √ (Q / V)

Теперь о том, откуда берутся исходные величины.

  • Расход воды. Любой сантехнический прибор характеризуется свойственным ему расходом воды (литров в секунду), при котором не нарушается комфортность пользования или корректность работы устройства. Аналогично – и для бытовой техники, подключаемой непосредственно к водопроводным трубам (стиральных и посудомоечных машин).

Примерные значения таких расходов показаны в таблице ниже:

Разновидности сантехнических приборов и бытовой техники, подключаемой к водопроводу.Примерный нормальный расход (литров в секунду)
Смеситель умывальника0.1
Сливной бачок унитаза0.1
Биде0.08
Смеситель на кухонной мойке0.15
Посудомоечная машина0.2
Смеситель с душем для ванны 0.25
Душевая кабинка обычная0.25
Душевая кабинка или ванна (джакузи) с гидромассажем0.3
Стиральная машина-автомат0.3
«Хозяйственный» кран ¾» (полив участка, мытье автомобиля, уборка и прочие надобности)0.3

Практика, да и расчеты показывают, что для любой точки, потребляющей до 0,15 л/с обычно бывает достаточно диаметра трубы в 15 мм (½»), до 0,25÷0,3 л/с – 20 мм (¾»). Но хорошо спланированная водопроводная система должна обеспечивать и одновременную работу нескольких сантехнических и бытовых приборов. То есть значение расхода может быть и значительно выше. Безусловно, вероятность того, что все они будут включены разом – очень невелика. Поэтому при подсчете суммарного расхода в формулу вводят вероятностный коэффициент, зависящий от общего количества подключённых на рассчитываемом участке точек потребления.

В нашем калькуляторе этот коэффициент тоже предусмотрен. Пользователю необходимо лишь указать, какие конкретно приборы и в каком количестве подключены в системе (не менее двух). Или на определённом ее участке, для которого проводится расчет – например, на одном из ответвлений коллектора.

Суммарный расход программа подсчитает самостоятельно.

  • Скорость потока воды в трубе. В соответствии с положениями СНИП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий» скорость потока во внутренних водопроводных сетях ограничивается максимальным значением в 3 м/с. Однако, практика показывает, что для домашних систем с их преобладанием труб малого диаметра (до 1 дюйма) скорость потока желательно иметь поменьше. Дело в том, что с ее ростом резко увеличиваются показатели гидравлического сопротивления. И плюс к тому — на этом фоне водопровод частенько начинает чувствительно шуметь.

Считается, что для домашних условий оптимальными значениями скорости, при которых достигается «гармония» между производительностью трубы (расходом) и требуемым напором воды, будет диапазон примерно от 0,6 до 1,0 м/с.

Впрочем, это рекомендация, и никто не мешает просчитать и для других показателей скорости —  как больше указанного «номинала», так и меньше его. В программе такая возможность предусмотрена.

Результат показывается в миллиметрах.

Надо сказать, что это, возможно, еще не конечный… Возможно, придётся вносить корректировки на потери напора.

Как проверить проектируемый участок водопровода на потери напора?

Если упустить этот момент, то может случиться, что напор воды на конечной точке окажется слабоват для нормальной работы устройств. Заранее проверить собственный проект поможет калькулятор расчета потерь напора в водопроводе.

Проектирование и выбор трубопроводов. Оптимальный диаметр трубопровода

Трубопроводы для транспортировки различных жидкостей являются неотъемлемой частью агрегатов и установок, реализующих рабочие процессы, относящиеся к различным областям применения. При выборе труб и конфигураций трубопроводов большое значение имеет стоимость самих труб и стоимость арматуры. Конечная стоимость передачи среды по трубопроводу во многом определяется размером труб (диаметром и длиной).Для расчета этих значений используются специально разработанные формулы, специфичные для определенных типов операций.

Труба — это полый цилиндр из металла, дерева или другого материала, используемый для транспортировки жидких, газообразных и гранулированных сред. Переносимая среда может включать воду, природный газ, пар, нефтепродукты и т. Д. Трубы используются повсеместно, начиная с различных отраслей промышленности и заканчивая домашним хозяйством.

Различные материалы, такие как сталь, чугун, медь, цемент, пластик, например АБС-пластик, поливинилхлорид, хлорированный поливинилхлорид, полибутилен, полиэтилен и т. Д., можно использовать при производстве труб.

Диаметр трубы (внешний, внутренний и т. Д.) И толщина стенки, измеряемая в миллиметрах или дюймах, являются основными размерами трубы. Также используется такое значение, как номинальный диаметр или условное отверстие — номинальное значение внутреннего диаметра трубы, также измеряемое в миллиметрах (обозначается Ду ) или дюймах (обозначается DN). Значения номинального диаметра стандартизованы, что является основным критерием при выборе трубы и соединительной арматуры.

Соответствие номинального диаметра в [мм] и [дюймах] указано ниже.

По ряду причин, указанных ниже, трубы с круглым (круглым) поперечным сечением являются предпочтительным вариантом по сравнению с другими геометрическими сечениями:

  • Circle имеет минимальное отношение периметра к площади; применительно к трубам это означает, что при одинаковой пропускной способности расход материала для труб круглой формы будет минимальным по сравнению с трубами другой формы. Это также подразумевает минимально возможные затраты на изоляционные и защитные покрытия;
  • Круглое поперечное сечение является наиболее выгодным вариантом для перемещения жидких или газообразных сред с гидродинамической точки зрения.Кроме того, за счет минимально возможной внутренней площади трубы на единицу ее длины трение между перекачиваемой жидкостью и трубой сводится к минимуму.
  • Круглая форма наиболее устойчива к внутреннему и внешнему давлению;
  • Процесс производства круглых труб достаточно прост и удобен в реализации.

Трубы могут сильно различаться по диаметру и конфигурации в зависимости от назначения и области применения. Поскольку магистральные трубопроводы для перекачки воды или нефтепродуктов могут достигать почти полуметра в диаметре при довольно простой конфигурации, а змеевики, также выполненные в виде трубы малого диаметра, имеют сложную форму с большим количеством витков.

Невозможно представить ни один сектор промышленности без трубопроводной сети. Расчет любой трубопроводной сети включает в себя выбор материалов труб, разработку ведомости материалов, которая включает данные о толщине, размере, маршруте и т.д. трубы. Сырье, промежуточный продукт и / или готовый продукт проходят различные стадии производства, перемещаясь между различными аппаратами и агрегатами. , которые соединяются трубопроводами и арматурой. Правильный расчет, выбор и установка системы трубопроводов необходимы для надежного выполнения всего технологического процесса и обеспечения безопасной передачи рабочих сред, а также для герметизации системы и предотвращения утечки переносимых веществ в атмосферу.

Не существует универсальной формулы или правила для выбора трубопровода для любого возможного применения и рабочей среды. Каждая область применения трубопровода включает ряд факторов, которые следует принимать во внимание и которые могут оказать значительное влияние на требования к трубопроводу. Например, при работе с жидким навозом крупногабаритный трубопровод не только увеличит стоимость установки, но и создаст трудности в эксплуатации.

Обычно трубы выбираются после оптимизации материальных затрат и эксплуатационных затрат.Чем больше диаметр трубопровода, т.е. чем больше первоначальные вложения, тем меньше перепад давления и, соответственно, меньше эксплуатационные расходы. И наоборот, небольшой размер трубопроводов позволит снизить начальную стоимость труб и арматуры; однако повышенная скорость повлечет за собой повышенные потери и приведет к затратам дополнительной энергии на прокачку среды. Значения скорости, фиксированные для различных приложений, основаны на оптимальных расчетных условиях. Эти ставки с учетом области применения используются при расчетах размеров трубопроводов.

Расчет расхода воды и диаметра трубы

Расход воды и диаметр трубы подробно исследованы в счетах. Системы водяного отопления, индивидуальное и региональное отопление жилых домов сегодня, завод и цех, отопление теплиц, геотермальная энергия используется для систем отопления.

Счет расхода воды

Требуется отопительная система расход воды , определение размеров трубы системы отопления (определение диаметра трубы) является первым параметром при обосновании потребности.Находясь в скорости жидкости, определяется перепад давления, а также другие параметры, можно указать диаметр трубы. Расход воды , температура тепла в системе отопления и температура обратной воды рассчитаны по Уравнение 1.1 ;
m = Q / (ρ × Cp × ΔT) [м³ / ч] Уравнение 1.1
здесь;

м [м3 / с]: Расход воды
Q [кВт]: тепловые требования
ρ [кг / м3]: Плотность воды (Таблица 1.1)
CP [кДж / кг ° c]: удельная температура воды (Таблица 1.1)
ΔT [° c]: разница температур в обратном трубопроводе между
Пример-1. :
Потребность в отоплении 1000 кВт, температура на выходе системы отопления 90 ° C и температура обратной линии отопления 70 ° C — это потребность в тепличной воде для отопления;
м = 1000 / (972 × 4198 × 20) = 0,0123 [м³ / ч] = ‘0,0123 × 3600 = 44,1 [м³ / ч]
Примечание: плотность и удельная теплоемкость средней температуры воды в оба конца (80 ° в) значения взяты из таблицы 1.1.

Расчет диаметра трубы

Необходима система отопления Расход воды был рассчитан после определения диаметра трубы, из которой состоит система, после того, как расчет был назначен с помощью следующих шагов.
Принцип Бернулли, поток может возникать в рассматриваемом случае A, точка B должна иметь больше энергии. ( Рисунок 1.1 ) Эта разница в энергии, трение в трубе между жидкостью и внутренними колоннами трубы, используемое для преодоления сопротивления.

Рисунок 1.1 — Принцип Бернулли

Полный перепад давления энергообменной жидкости hf (м). Падение давления зависит от следующих параметров.
L [м]: длина трубы
D [м]: внутренний диаметр трубы
V [м / с]: среднее значение скорости жидкости
μ [Па с]: динамическая вязкость жидкости
ρ [кг / м3]: жидкость плотность
KS [м]: Шероховатость трубы
Перепад давления создает сопротивление жидкости, уравнение Д’Арси-Вайсбаха известно как Уравнение 1.2 рассчитывается из.
HF = λ × (L / D) × [(ρ. V ²) / 2] [Па] Уравнение 1.2
здесь;

HF [Па]: перепад давления
λ [-]: коэффициент трения (диаграмма Муди на рис. 1.2)
L [м]: длина трубы
D [м]: внутренний диаметр трубы
В [м / с]: в средней скорости жидкости (Уравнение 1.3)
ρ [кг / м3]: Плотность жидкости
Расчет диаметра трубы, Уравнение 1.2 выполняется с использованием формы метода проб и ошибок.Расход жидкости приблизительно соответствует выбранному диаметру трубы; выбранный диаметр трубы и другие параметры, Уравнение 1.2 задается взамен. Длина трубы L, а не 1, позволяет рассчитать падение давления в расходомере трубы. В системах отопления рекомендуется перепад давления на трубу с любовницей для труб малого диаметра (от DN150) на 100-200 Па / м, а для труб большого диаметра на 100-150 Па / м. довести падение давления до диаметра трубы Выбранный, должен оставаться в пределах рекомендуемого диапазона падения давления.Если падение давления, возникающее в соответствии с выбранным анкерным креплением, не выбрано в диапазоне диаметров, путем изменения расчетов падения давления в этом диапазоне снова будет до.
Скорость нахождения в жидкости рассчитывается по формуле Уравнение 1.3 .
V = (4 × м) / (π × D ²) [м / с] Уравнение 1.3

здесь; V [м / с]: средняя скорость жидкости
м [м3 / с]: расход воды (уравнение 1.1)
D [м]: внутренний диаметр трубы

Рисунок 1.2 Диаграмма Муди
Также описаны расчет расчета диаметра трубы и перепада давления, относительной шероховатости, числа Рейнольдса, расчет динамической вязкости жидкости, а также другие необходимые параметры Пример-1.2 .

Пример-1.2 :
Потребность в отопительной воде 45 [м³ / ч] — это диаметр трубы системы отопления теплицы? (Средняя температура воды 80 ° С)

1. Итерация (диаметр трубы = DN150, D = 160, 3 мм)
• Скорость нахождения в жидкости рассчитывается по Уравнению 1.3 .

V = (4 × 45) / (π × 3600 × 0,1603 ²) = 0,62 [м / с]
• Коэффициент Рейнольдса основан на числе числа Рейнольдса и рассчитывается по уравнению 1.4

Re = ρ × V × D / μ [-] Уравнение 1.4

здесь;
Re [-]: Число Рейнольдса
ρ [кг / м3]: Плотность жидкости (Таблица 1.1)
В [м / с]: в средней скорости жидкости (Уравнение 1.3)
D [м]: внутренний диаметр трубы
μ [Па · с]: динамическая вязкость воды (таблица 1.1)

Таблица 1.1 — тепловые свойства воды
Из уравнения 1.4;

Re = 971,82 × 0,62 × 0,1603 / (0,355 × 10-³) = 272071 [-]

• Относительный коэффициент трения, зависящий от относительной шероховатости, рассчитывается по формуле Уравнение 1.5 .

B. Шероховатость = ks / D [-] Уравнение 1.5

здесь;
KS [м]: Шероховатость трубы (Таблица 1.2)
D [м]: Внутренний диаметр трубы


Таблица 1.2 — в соответствии с коэффициентами шероховатости в материале

Уравнение 1.5 ден;
B. Шероховатость = 0,045 * 10-³ / 0,1603 = 0,0003 [-]

• Коэффициент трения, число Рейнольдса (272071) и относительное значение pürüzlülüğe (0,0003) из рисунка 1.2 λ = 0,016.

• Все эти значения находятся в Уравнение 1.2. рассчитывается по падению давления.

HF = 0,016 × (1 / 0,1603) × (971,82 × ² 0,62 / 2) = 18,64 [Па / м]

Падение давления от рекомендуемых падений давления (100-150 Па / м) очень мало и меньше диаметра, указанного выше, с учетом цифр, которое повторяется до значения в пределах диапазона падения давления.

2. Итерация (диаметр трубы = DN100, D = 107, 1 мм)

V = (4 × 45) / (π × 3600 × 0,1071 ²) = 1,39 [м / с]
Re = 1,39 × 971,82 × 0,1071 / (0,355 × 10-³) = 407532 [- ]
B. Шероховатость = 0,045 * 10-³ / 0,1071 = 0,0004 [-]

• Коэффициент трения, число Рейнольдса (407532) и относительное значение pürüzlülüğe (0,0004) из рисунка 1.2 λ = 0,016.

HF = 0,016 × (1 / 0,1071) × (971,82 × 1,39 ² / 2) = 140,25 [Па / м]

Источник: Изобор, Изобор.com
Информация: İzobor по специальному разрешению содержание подготовлено путем создания вашего собственного веб-сайта. Спасибо за информацию и делитесь ими.

Трубы — Содержание воды — Вес и объем

1 7 1 7 1 902 8 902
Размер трубы
(внутренний диаметр)

(дюйм)

Содержание воды
Объем Вес
(фунт / фут)
Объем / вес
(дюйм 3 / фут) (галлонов / фут) (литр / м, кг / м)
4 0.59 0,003 0,02 0,030
3/8 1,33 0,006 0,05 0,074
1/2 2,36 0,02
3/4 5,30 0,023 0,19 0,28
1 9,43 0,041 0,34 0,51
9027 0,064 0,53 0,79
1 1/2 21,2 0,092 0,77 1,1
2 37,7 37,7 2 1/2 58,9 0,255 2,13 3,2
3 84,8 0,367 2,31 3,4
150 4 0,653 5,44 8,1
5 235,6 1,02 8,50 13
6 333,347 6 333,347 1268 902 603,2 2,61 21,8 32
10 942,5 4,08 34,0 51
12 1357.2 5,88 49,0 73
15 2120,6 9,18 76,5 114
  • 1 фунт17 9009 1 фунт / м · 10 США) / фут = 12,4 л / м

Обратите внимание, что для большинства труб номинальный размер не равен внутреннему диаметру. Для получения точных объемов — проверьте документацию на трубы или стандарт — и используйте калькулятор ниже.

Объемный вес для других жидкостей может быть рассчитан с учетом плотности.

Пример — содержание воды в трубе

Объем воды в трубе 12 м длиной 2 « можно рассчитать как

(2,0 л / м) (12 м)

= 24 литра

Трубы — Калькулятор объема

Этот калькулятор можно использовать для расчета объема воды или других жидкостей в трубах. Калькулятор является универсальным и может использоваться для любых единиц измерения, если единицы измерения согласованы. Если введено значение м результат будет м 3 / м и так далее.

Внутренний диаметр трубы (м, мм, фут, дюйм …)

Используйте конвертер объема в левом столбце для других единиц.

% PDF-1.4 % 730 0 obj> endobj xref 730 111 0000000016 00000 н. 0000003946 00000 н. 0000004101 00000 п. 0000004127 00000 н. 0000004173 00000 п. 0000004208 00000 н. 0000004412 00000 н. 0000004490 00000 н. 0000004566 00000 н. 0000004644 00000 п. 0000004722 00000 н. 0000004800 00000 н. 0000004878 00000 н. 0000004956 00000 н. 0000005034 00000 н. 0000005112 00000 н. 0000005190 00000 п. 0000005268 00000 н. 0000005346 00000 п. 0000005424 00000 н. 0000005502 00000 н. 0000005580 00000 н. 0000005658 00000 н. 0000005736 00000 н. 0000005814 00000 н. 0000005892 00000 н. 0000005970 00000 н. 0000006048 00000 н. 0000006126 00000 н. 0000006204 00000 н. 0000006282 00000 п. 0000006360 00000 н. 0000006438 00000 н. 0000006516 00000 н. 0000006594 00000 н. 0000006672 00000 н. 0000006750 00000 н. 0000006828 00000 н. 0000006906 00000 н. 0000006984 00000 н. 0000007062 00000 н. 0000007140 00000 н. 0000007218 00000 н. 0000007296 00000 н. 0000007374 00000 н. 0000007452 00000 н. 0000007530 00000 н. 0000007608 00000 н. 0000007686 00000 н. 0000007764 00000 н. 0000007842 00000 н. 0000007920 00000 н. 0000007998 00000 н. 0000008076 00000 н. 0000008154 00000 н. 0000008232 00000 н. 0000008310 00000 н. 0000008388 00000 п. 0000008466 00000 н. 0000008544 00000 н. 0000008622 00000 н. 0000008700 00000 н. 0000008778 00000 н. 0000008856 00000 н. 0000008934 00000 н. 0000009012 00000 н. 0000009090 00000 н. 0000009168 00000 п. 0000009246 00000 н. 0000009324 00000 п. 0000009402 00000 п. 0000009480 00000 н. 0000009558 00000 п. 0000009636 00000 н. 0000009714 00000 н. 0000009792 00000 н. 0000009870 00000 н. 0000009948 00000 н. 0000010026 00000 п. 0000010104 00000 п. 0000010182 00000 п.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *