Давление
Как известно, центральный водопровод в прошлом подключали к водонапорной башне. Именно эта башня создает в сети водопровода давление. Единицей измерения давления является атмосфера. Причем, давление не зависит от размера емкости, расположенной наверху башни, а только от высоты.
Давление приравнивается к метрам. Одна атмосфера равняется 10 м водяного столба. Рассмотрим пример с пятиэтажным домом. Высота дома – 15 м. Следовательно, высота одного этажа – 3 метра. Пятнадцатиметровая башня создаст давление на первом этаже 1,5 атмосферы. Вычислим давление на втором этаже: 15-3=12 метров водяного столба или 1.2 атмосферы. Проделав дальнейший расчет, мы увидим, что на 5 этаже давления воды не будет. Значит, чтобы обеспечить водой пятый этаж, необходимо построить башню больше 15 метров. А если это, к примеру – 25 этажный дом? Никто такие башни строить не будет. В современных водопроводах используют насосы.
Давайте высчитаем давление на выходе глубинного насоса. Имеется глубинный насос, поднимающий воду на 30 метров водяного столба. Значит, он создает давление – 3 атмосферы на своем выходе. После погружения насоса в скважину на 10 метров, он создаст давление на уровне земли – 2 атмосферы, или 20 метров водяного столба.
Факторы, влияющие на пропускную возможность
Согласно бытовой логике, оптимальный расход воды коррелирует с диаметром и давлением.
Но на практике дает о себе знать и гидравлическое сопротивление. Иногда оказывается, что поток тормозит из-за трения о стенки. На производительность трубопровода также оказывают влияние такие дополнительные факторы:
- уклон трубы, изменяющийся по отношению к уровню грунта;материал стенок (пластик и его походные отличаются большей шероховатостью, чем металл);количество поворотов и угол их наклона;изменения диаметра трубопровода;сварные швы, следы от пайки и соединительных элементов;срок эксплуатации трубы, наличие ржавчины и отложений извести.
Учитывайте наличие дополнительных «преград», которые могут замедлить прохождение воды, и вносите соответствующие коррективы в проект.
Б.К. Ковалев, заместитель директора по НИОКР
В последнее время все чаще приходится сталкиваться с примерами, когда оформление заказов на промышленное газовое оборудование ведут менеджеры, не имеющие достаточного опыта и технических знаний в отношении предмета закупок.
Иногда результатом становится не вполне корректная заявка или принципиально неверный подбор заказываемого оборудования. Одной из наиболее распространенных ошибок является выбор номинальных сечений входного и выходного трубопроводов газораспределительной станции, сориентированный только на номинальные значения давления газа в трубопроводе без учета скорости потока газа. Цель данной статьи – выдача рекомендаций по определению пропускной способности трубопроводов ГРС, позволяющих при выборе типоразмера газораспределительной станции проводить предварительную оценку ее производительности для конкретных значений рабочих давлений и номинальных диаметров входного и выходного трубопроводов.
При выборе необходимых типоразмеров оборудования ГРС одним из основных критериев является производительность, которая в значительной мере зависит от пропускной способности входного и выходного трубопроводов.
Пропускная способность трубопроводов газораспределительной станции рассчитывается с учетом требований нормативных документов, ограничивающих максимально допустимую скорость потока газа в трубопроводе величиной 25м/с. В свою очередь, скорость потока газа зависит главным образом от давления газа и площади сечения трубопровода, а также от сжимаемости газа и его температуры.
Пропускную способность трубопровода можно рассчитать из классической формулы скорости движения газа в газопроводе (Справочник по проектированию магистральных газопроводов под редакцией А.К. Дерцакяна, 1977):
От чего зависит проходимость трубы
Расход воды будет зависеть конфигурации водопровода, а также типа труб, из которых смонтирована сеть
Проходимость трубных отрезков является метрической величиной, характеризующей объем жидкости, пропускаемый по магистрали за определенный временной интервал. Этот показатель зависит от материала, используемого при производстве труб.
Трубопроводы из пластика сохраняют почти одинаковую проходимость в течение всего эксплуатационного периода. Пластик, по сравнению с металлом, не ржавеет, благодаря этому магистрали не засоряются долгое время.
У моделей из металла пропускная способность снижается год за годом. Вследствие того что трубы ржавеют, внутренняя поверхность постепенно отслаивается и становится шероховатой. Из-за этого на стенках образуется намного больше налета. В особенности быстро засоряются трубы горячего водоснабжения.
Кроме материала изготовления, проходимость зависит и от иных характеристик:
- Длины водопровода. Чем больше протяженность, тем меньше скорость потока из-за воздействия силы трения, соответственно снижается и напор.
- Диаметра труб. Стенки узких магистралей создают большее сопротивление. Чем меньше сечение, тем хуже будет соотношение скорости потока к значению внутренней площади на участке фиксированной длины. В более широких трубопроводах вода перемещается быстрее.
- Присутствия поворотов, фитингов, переходников, кранов. Любые фасонные детали замедляют передвижение водных потоков.
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
Пропускная способность трубопровода.
Такая характеристика как пропускная способность трубопровода зависит от нескольких факторов. Прежде всего, это диаметр трубы, а также тип жидкости, и другие показатели.
Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода.
При расчете любых систем, основанных на циркуляции жидкости по трубам, возникает необходимость точного определения пропускной способности труб. Это метрическая величина, которая характеризует количество жидкости, протекающее по трубам за определенный промежуток времени. Данный показатель напрямую связан с материалом, из которого изготовлены трубы.
Если взять, к примеру, трубы из пластика, то они отличаются практически одинаковой пропускной способностью на протяжении всего срока эксплуатации. Пластик, в отличие от металла, не склонен к возникновению коррозии, поэтому постепенного нарастания отложений в нем не наблюдается.
Что касается труб из металла, то их пропускная способность уменьшается год за годом. Из-за появления ржавчины происходит отслойка материала внутри труб. Это приводит к шероховатости поверхности и образованию еще большего налета. Особенно быстро этот процесс происходит в трубах с горячей водой.
Далее приведена таблица приближенных значений которая создана для облегчения определения пропускной способности труб внутриквартирной разводки. В данной таблице не учтено уменьшение пропускной способности за счет появления осадочных наростов внутри трубы.
Таблица пропускной способности труб для жидкостей, газа, водяного пара.
Вода городского водопровода
Вода трубопроводной магистрали
Вода системы центрального отопления
Вода напорной системы в линии трубопровода
Масло линии трубопровода
Масло в напорной системе линии трубопровода
Пар в отопительной системе
Пар системы центрального трубопровода
Пар в отопительной системе с высокой температурой
Воздух и газ в центральной системе трубопровода
Чаще всего, в качестве теплоносителя используется обычная вода. От ее качества зависит скорость уменьшения пропускной способности в трубах. Чем выше качество теплоносителя, тем дольше прослужит трубопровод из любого материала (сталь чугун, медь или пластик).
Расчет пропускной способности труб.
Для точных и профессиональных расчетов необходимо использовать следующие показатели:
- Материал, из которого изготовлены трубы и другие элементы системы;
- Длина трубопровода
- Количество точек водопотребления (для системы подачи воды)
Наиболее популярные способы расчета:
1. Формула. Достаточно сложная формула, которая понятна лишь профессионалам, учитывает сразу несколько значений
Основные параметры, которые принимаются во внимание – материал труб (шероховатость поверхности) и их уклон
2. Таблица. Это более простой способ, по которому каждый желающий может определить пропускную способность трубопровода. Примером может послужить инженерная таблица Ф. Шевелева, по которой можно узнать пропускную способность, исходя из материала трубы.
3. Компьютерная программа. Одну из таких программ легко можно найти и скачать в сети Интернет. Она разработана специально для того, чтоб определить пропускную способность для труб любого контура. Для того что узнать значение, необходимо ввести в программу исходные данные, такие как материал, длина труб, качество теплоносителя и т.д.
Следует сказать, что последний способ, хоть и является самым точным, не подходит для расчетов простых бытовых систем. Он достаточно сложен, и требует знания значений самых различных показателей. Для расчета простой системы в частном доме лучше воспользоваться таблицами.
Пример расчета пропускной способности трубопровода.
Длина трубопровода – важный показатель при расчете пропускной способности Протяженность магистрали оказывает существенное влияние на показатели пропускной способности. Чем большее расстояние проходит вода, тем меньшее давление она создает в трубах, а значит, скорость потока уменьшается.
Приводим несколько примеров. Опираясь на таблицы, разработанные инженерами для этих целей.
Пропускная способность труб:
- 0,182 т/ч при диаметре 15 мм
- 0,65 т/ч с диаметром трубы 25 мм
- 4 т/ч при диаметре 50 мм
Как можно увидеть из приведенных примеров, больший диаметр увеличивает скорость потока. Если диаметр увеличить в 2 раза, то пропускная способность тоже возрастет. Эту зависимость обязательно учитывают при монтаже любой жидкостной системы, будь то водопровод, водоотведение или теплоснабжение. Особенно это касается отопительных систем, так как в большинстве случаев они являются замкнутыми, и от равномерной циркуляции жидкости зависит теплоснабжение в здании.
Устройства преобразования дельта «Р» в сигнал расхода
Тремя самыми распространенными устройствами являются манометры, мембраны и сильфоны. При помощи манометра можно снимать показание перепада давления непосредственно с прибора. Мембраны же и сильфоны можно подсоединять к контрольно-измерительным приборам.
Схема с манометром
Манометр является одним из самых распространенных приборов, применяемых для контроля и измерения перепада давления. На изображенной схеме манометром измеряют перепад давления, созданный при помощи диафрагмы. Один конец манометра подсоединен к отбору высокой стороны, расположенному вверх по потоку относительно диафрагмы. Другой конец манометра подсоединен к отбору низкой стороны, расположенному вниз по потоку относительно диафрагмы. Во время того, как поток жидкости, газа или пара проходит через диафрагму, манометр воспринимает разницу в давлении, созданную диафрагмой, и показывает эту разницу посредством высоты жидкости в трубке. Шкала манометра позволяет снимать показание этой измеренной дельты «Р» фактически непосредственно с прибора.
Защита манометра от попадания жидкости, газа или пара из трубопровода обычно осуществляется в измерительных системах с помощью изолирующих мембран или с помощью каких-либо других способов.
Схема с мембраной
На рисунке выше изображена схема, на которой мембрана выступает в роли устройства определения дельта «Р». На этой схеме мембрана помещена в камеру, в которую имеются входы с двух сторон. Один вход подсоединен к отбору высокой стороны, а другой вход подсоединен к отбору низкой стороны. Индикаторный рычаг закреплен в верхней части камеры, а его нижний конец крепится к мембране. Разница давлений внутри камеры приводит в движение мембрану, которая, в свою очередь, приводит в движение стрелку, заставляя ее отклоняться то в одну, то в другую сторону. По мере увеличения или уменьшения величины перепада давления механическое движение мембраны передается на индикаторный рычаг.
Схема с двумя сильфонами
Это схема, в которой для преобразования величины дельты «Р» в механическое движение использованы два гофрированных сильфона. Детали изображенной схемы включают в себя: два соединенных вместе сильфона с перегородкой между ними, рычаг, индикаторную стрелку и шкалу.
Сильфон, обозначенный буквой «А», подсоединяется к отбору высокой стороны, а сильфон под буквой «В» подсоединяется к отбору низкой стороны. Сильфоны помещены в камеру. Перегородка же между сильфонами может свободно перемещаться. С помощью рычага, закрепленного на перегородке, механическое движение сильфонов передается на индикаторную стрелку, которая может перемещаться вдоль шкалы.
Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода
С помощью нижеприведённых формул можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода воды.
В данной формуле водорасхода:
- под q принимается расход в л/с,
- V – определяет скорость гидропотока в м/с,
- d – внутреннее сечение (диаметр в см).
Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.
Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:
Для вычисления необходимо дополнительно установить:
- длину трубопровода (L),
- коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
- вязкость жидкости (ρ).
Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой.
Расчёт расхода воды через трубу с учётом падения давления можно проводить с помощью онлайн-калькуляторов (например: http://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda.html). Для гидравлического расчёта, как и в формуле, нужно учесть коэффициент потерь, что предполагает выбор:
способа расчёта сопротивления, материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии, внутреннего диаметры, длины участка, падения напора на каждый метр трубопровода. В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:. В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:
В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:
- новые или не новые с битумным покрытием или без внутреннего защитного покрытия,
- с внешним пластиковым или полимерцементным покрытием,
- с внешним цементно-песчаным покрытием, нанесённым разными методами и др.
https://youtube.com/watch?v=OWBLxN3iUgE
Источник
Старые таблицы расчета – надежное пособие для современного инженера
Старые советские книги по ремонту, а также журналы и строительству часто публиковали таблицы с расчетами, которые обладают большой точностью, т.к. были выведены путем лабораторных испытаний. Например, в таблице пропускной способности труб указывается значение для трубы диаметром 50 мм – 4 т/ч, для трубы 100 мм – 20 т/ч, для трубы 150 мм – 72,8 т/ч, а для Т.е. можно понять, что пропускная способность трубы в зависимости от диаметра меняется не по арифметической прогрессии, а по другой формуле, в которую входят различные показатели.
Онлайн калькуляторы для расчета также в помощь
Сегодня кроме сложной формы и готовых таблиц, расчет пропускной способности трубопровода можно сделать и с помощью специальных компьютерных программ, которые также используют указанные выше параметры, которые нужно ввести в компьютер.
Специальный калькулятор для расчета можно скачать в интернете, а также воспользоваться различными онлайн ресурсами, которых в Сети сегодня великое множество. Ими можно пользоваться как на платной, а так и на бесплатной основе, но многие из них могут иметь неточности в формулах для расчетов и сложности в использовании.
Например, некоторые калькуляторы предлагает в качестве базовых параметров использовать на выбор либо соотношение диаметр/длина, либо шероховатость/материал. Чтобы знать показатель шероховатости, нужно также обладать специальными знаниями из области инженерии. То же самое можно сказать и о падении напора, который используется онлайн калькулятором при расчетах.
Если вы не знаете, где узнать или как вычислить эти параметры, то лучше для вас обратиться за помощью к специалистам, или воспользоваться онлайн калькулятором для расчета пропускной способности трубы.
8.6Расчет трубопроводов линий форсунок, скиммеров, донного слива.
Теперь подберем диаметры трубопроводов, которыми будем делать обвязку форсунок и скиммеров. Для расчетов будем пользоваться следующей таблицей:
Таблица 8.4. Пропускная способность труб различного диаметра.
Диаметр | Площадь | Пропуск. способность при скорости,м3/час | ||||||||
наруж.,мм | внутр.,мм | внут.сеч.,мм2 | ||||||||
0,5 м/с — скорость воды в трубе от переливного лотка | ||||||||||
0,8 м/с — скорость воды в трубе коллектора | ||||||||||
1,2 м/с — скорость воды в трубе на входе в насос | ||||||||||
2,0 м/с — скорость воды при выходе из насоса | ||||||||||
2,5 м/с — максимально возможная скорость воды в трубе | ||||||||||
Данная таблица предоставляет возможность вычислить диаметры трубы в разных конструктивных применениях и разной требуемой производительности:
Диаметры труб от переливного лотка к коллектору;
Диаметры труб коллектора;
Диаметры всасывающей трубы на подачу в насос;
Диаметр трубы после насоса, фильтров, линии форсунок.
У нас в бассейне присутствует 4-е форсунки и насос производительностью 15м 3 /ч. Т.е. на каждую форсунку приходится почти по 4м 3 /ч. Исходя из производительности насоса, по таблице подберем общую трубу подачи на форсунки. Скорость воды в трубе принимаем 2 м/с и находим значение диаметра трубы при 15м 3 /ч. Если точного значения в таблице нет, то берем ближайшее. В нашем случае подающая труба на форсунки будет диаметром 63 мм, а разветвления на пары форсунок пойдут диаметром 50мм.
Рис 8.11. Соединение форсуночной линии.
Для соединения форсунок нам понадобятся следующие материалы:
Уголок 50мм-90
0 — 6шт.
Тройник 50мм — 2шт.
Тройник 63мм — 1шт.
Редукция короткая 63-50мм — 2шт.
— труба 63мм — 6 м. (определяется по расстоянию от центра
длинного борта до техпомещения.)
Труба 50мм — 12м. (суммируем все отрезки трубы 50мм
согласно вычисленному расположению форсунок.)
Для подключения донного слива обычно достаточно трубы диаметром, как и диаметр выпускного отверстия самого донного слива (для частных бассейнов это 2″» и соответственно труба D=63мм). Если же донных сливов два, то их нужно соединить в трубу D=90мм.
Рис. 8.12 Подключение донных сливов.
В нашем случае донный слив один. Поэтому для его подключения достаточно следующих материалов:
Муфта с н.р. 63-2″» — 1шт.
Труба 63мм — 2м.
Теперь определим, какой трубой подключаются скиммера. В скиммерах обычно бывают отверстия с подключением 1,5″» или 2″». Скиммера в бассейне в режиме фильтрации забирают где-то 70-90% от общего потока, который всасывает насос, а остальное приходится на донный слив. Поэтому необходимо ориентироваться по табличке. Смотрим графу со скоростью потока 1,2 м/с (скорость воды на входе в насос) и выбираем диаметр трубы с производительностью 15м 3 /ч-30%=10м 3 /ч. В нашем случае будет достаточно трубы диаметром D=63мм, но идеально было бы поставить трубу D=75мм.
Рис 8.13 обвязка скиммеров.
Для обвязки скиммеров нам понадобятся следующие материалы:
Муфта с н.р. 50-2″» — 2шт.
Угол 50-90
0 — 2шт.
Тройник 63 — 1шт.
Редукция 63-50 — 2шт.
Труба 50мм — 6м.
Расход воды через трубу при нужном давлении
Основная задача расчёта объёма потребления воды в трубе по её сечению (диаметру) – это подобрать трубы так, чтобы водорасход не был слишком большой, а напор оставался хороший. При этом необходимо учесть:
- диаметры (ДУ внутреннего сечения),
- потери напора на рассчитываемом участке,
- скорость гидропотока,
- максимальное давление,
- влияние поворотов и затворов в системе,
- материал (характеристики стенок трубопровода) и длину и т.д..
Подбор диаметра трубы по расходу воды с помощью таблицы считается более простым, но менее точным способом, чем измерение и расчёт по давлению, скорости воды и прочим параметрам в трубопроводе, сделанный по месту.
Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам
Для определения расчётного максимального расхода воды через трубу приводится таблица для 9 самых распространённых диаметров при различных показателях давления.
Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер. Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока. Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.
Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода
С помощью нижеприведённых формул можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода воды.
В данной формуле водорасхода:
- под q принимается расход в л/с,
- V – определяет скорость гидропотока в м/с,
- d – внутреннее сечение (диаметр в см).
Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.
Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:
Для вычисления необходимо дополнительно установить:
- длину трубопровода (L),
- коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
- вязкость жидкости (ρ).
Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой.
Для технического обоснования также строят графики зависимости эксплуатационных и капитальных затрат с определением оптимального значения D, которое устанавливается в точке пересечения кривых эксплуатационных и капитальных затрат.
способа расчёта сопротивления,
материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии,
внутреннего диаметры,
длины участка,
падения напора на каждый метр трубопровода.
В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:
- новые или не новые с битумным покрытием или без внутреннего защитного покрытия,
- с внешним пластиковым или полимерцементным покрытием,
- с внешним цементно-песчаным покрытием, нанесённым разными методами и др.
Расход воды через трубу при нужном давлении Определение зависимости расхода объёма воды, диаметра трубы, давления и скорости потока 3 способами: с помощью таблицы, формул или расчётов онлайн-калькулятором.
Актуальный вопрос, какой же диаметр трубопровода применить
Принципиальная схема пароконденсатного тракта выглядит так. Работает котельная установка, которая вырабатывает пар,определенного параметра в определенном количестве. Далее открывается главная паровая задвижка и пар поступает в пароконденсатную систему, двигаясь в сторону потребителей. И тут появляется актуальный вопрос, какой же диаметр трубопровода применить?
Если взять трубу слишком большого диаметра, то это грозит:
- Увеличение стоимости монтажа
- Большие потери тепла в окружающую среду
- Большое количество конденсата, а значит и большое количество конденсатных карманов, конденсатоотводчиков, вентилей и тп
Если взять трубу слишком малого диаметра, то это грозит:
- Потеря давления ниже расчётного
- Повышенной скоростью пара, шумы в паропроводе
- Эрозийный износ, более частая замена оборудования из-за гидроударов
Расчёт диаметра паропровода
Существует два метода для выбора диаметра паропровода: первый это метод падения давления, а второй более простой и его применяет большинство из нас – метод скоростей.
Для того что бы вы не тратили своё время на поиск таблицы по расчёту методом скоростей, мы для вашего удобства выложили на этой странице эту информацию. Опубликованные рекомендации взяты из каталога завода изготовителя промышленной трубопроводной арматуры АДЛ .
Расчет расхода воды по диаметру и другим параметрам
Получение расчетных данных расхода воды позволяет определиться:
- с подбором труб нужного диаметра, который увязывается с предполагаемой пропускной способностью;
- с толщиной их стенок, связанной с предполагаемым внутренним давлением;
- с материалами, которые будут использованы при прокладке трубопровода;
- с технологией монтажа магистрали.
Расчет потребления воды позволяет правильно выбрать тип труб и их диаметр
Рассчитать объем потребляемой воды возможно по несложной формуле:
q= π×d2/4 ×V
В приведенной формуле использованы параметры: d – внутреннего диаметра трубы; V – скорости течения водного потока; q – величина расхода воды.
В безнапорной системе, где вода движется самотеком от водонапорной башни, скорость водного потока находится в пределах от 0,7 м/с до 1,9 м/с (в системе городского водопровода водный поток обычно перемещается со скоростью полтора метра в секунду). При использовании внешнего источника для нагнетания придаваемую им скорость определяют по паспортным данным нагнетателя.
Приведенная формула включает три параметра и позволяет, зная два из них, определить третий.
Как рассчитывается толщина трубы от действия давления
Когда вода движется по трубе, возникает сопротивление от трения её о стенки, а также о различные преграды. Это явление получило название гидравлическое сопротивление трубопровода. Его численное значение находится в прямой пропорциональной зависимости от скорости потока. Из предыдущего примера мы уже знаем, что на разных высотах давление воды различно, и эту особенность следует учитывать при расчёте внутреннего диаметра трубы, то есть её толщины. Упрощённая формула для вычисления данного параметра по заданной потере напора (давления) выглядит так:
Двн = КГСопр×Дл. тр./ПД×(Уд.вес×Ск/2g),
где: Двн. – внутренний диаметр трубопровода; КГСопр. – коэффициент гидравлического сопротивления; Дл.тр — длина трубопровода; ПД – заданная или допускаемая потеря давления между конечным и начальным участками магистрали; Уд.вес. – удельный вес воды — 1000 кг/ (9815 м/; Ск. – скорость потока м/сек.; g – 9,81 м/сек2. Всем известная константа — ускорение силы тяжести.
Потеря давления в арматуре и фасонных частях трубопровода с достаточной точностью определяется по потерям в прямой трубе эквивалентной длины и с таким же условным проходом.
Основные виды расчетов
При выполнении расчетов чаще используют данные СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения», а также рекомендации из СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования».
Уклон трубопровода канализации
Уклон отвечает за безнапорную работу системы и беспрепятственный сброс стоков в приемник. В таблицах СНиП приведены рекомендуемые для каждого диаметра труб минимальные уклоны:
- сечение 110 мм — 1 см на каждый погонный метр коллектора;
- диаметр 160 мм — 0,8 см на метр;
- сечение 220 мм — 0,7 см на один метр протяженности коллектора.
Для внутренней части коммуникации придерживаются 1,5-2 см уклона на каждый погонный метр.
Если есть необходимость высчитать уклон коллектора через формулу, пользуются такой: d х коэффициент, где d — это сечение трубопровода, а коэффициент соответствует таким значениям:
Уклон делают в сторону центральной магистрали или дворового септика/выгребной ямы.
Расчет сечения труб
Чтобы уложить трубы нужного диаметра, можно воспользоваться данными СНиП. Выглядят рекомендуемые значения следующим образом:
- внутренняя часть канализации от всех сантехнических приборов — 50 мм;
- труба от унитаза — 110 мм;
- общественный стояк — 110-160 мм;
- наружная часть канализации — 160-220 мм (для частного сектора и многоквартирного жилого дома);
- центральная магистраль и промышленные предприятия — от 500 мм.
При правильном сечении коллектора наполненность трубы будет составлять примерно 0,3-0,5 от общего её диаметра.
Расчет наполнения коллектора
Пример расчета уровня наполненности трубы канализации в частном секторе: за исходные данные берут уровень наполненности коллектора в пределах 60 мм, в то время как сечение тубы составляет 110 мм. Согласно приведенной формуле, 60/110 и получается 0,55. Значение соответствует норме.
Вычисление пропускной способности труб
На момент проектирования системы обязательно высчитывают пропускную способность трубопровода – определяют расчетные расходы сточных вод. Этот параметр вычисляют относительно суток, часов и секунд в зависимости от назначения здания (жилое, предприятие и пр.). Секундный расход стоков исчисляют в литрах, для суточного и часового данные исчисляют в м3.
Данные для средних расходов:
- Qcp.сут= п · Nр / 1000 м³/сутки;
- Qcp.час= п · Nр / (24 · 1000) м³/час;
- qср.сек= п · Nр / (24 · 3600) л/сек.
- п — средние нормы водоотведения на 1 жителя (в литрах);
- Nр– расчётное количество жителей.
Для максимальных расходов:
- Qмакс.сут= Qcp.сут · kсут = п · Nр · kсут / 1000 м³/сутки;
- Qмакс.час= п1 · Nр · kобщ / (24 · 1000) м³/час;
- qмакс.сек= п1 · Nр · kобщ / (24 · 3600) л/сек.
Где k – коэффициенты неравномерности: kсут – суточной, kобщ – общей.
Чтобы определить максимальную пропускную способность коллектора, пользуются формулой: q = aХv, где значение а – площадь живого сечения потока, а v – скорость транспортировки стоков.
За норму максимальных скоростей для каждого вида труб (материал изготовления) принято считать 8 м/с (металл) и до 4 м/с (бетон, пластик). Если скорость по факту получается больше, её нужно гасить с помощью поворотов системы или монтажа перепадных колодцев.
Все гидравлические вычисления нужно проводить последовательно. Однако чаще мастера используют для проведения расчетов не формулы, а приведенные в СНиП данные (в виде таблиц), либо пользуются онлайн-калькулятором.
Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения
Перед тем как рассчитать диаметр трубы отопления необходимо определиться с их основными геометрическими параметрами. Для этого нужно знать основные характеристики магистралей. К ним относятся не только эксплуатационные качества, но и размеры.
Каждый производитель указывает значение сечения труб – диаметр. Но фактически он зависит от толщины стенки и материала изготовления. Перед приобретением определенной модели трубопроводов нужно знать следующие особенности обозначения геометрических размеров:
- Расчёт диаметра полипропиленовых труб для отопления делается с учетом того, что производители указывают наружные габаритные размеры. Для вычисления полезного сечения необходимо отнять две толщины стенки;
- Для стальных и медных трубопроводов даются внутренние размеры.
Зная эти особенности можно делать расчет диаметра коллектора отопления, труб и других компонентов для монтажа.
При выборе полимерных труб отопления нужно обязательно уточнить о наличии в конструкции армирующего слоя. Без него при воздействии горячей воды магистраль не будет иметь должной жесткости.
Определение тепловой мощности системы
Как правильно подобрать диаметр труб для отопления и следует ли это делать без расчетных данных? Для небольшой системы отопления можно обойтись без сложных вычислений
Важно лишь знать следующие правила:
- Оптимальный диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен составлять от 30 до 40 мм;
- Для закрытой системы с принудительным движением теплоносителя следует использовать трубы меньшего сечения для создания оптимального давления и скорости потока воды.
Для точного вычисления рекомендуется использовать программа для расчета диаметра труб отопления. Если же их нет – можно воспользоваться приблизительными вычислениями. Сначала необходимо найти тепловую мощность системы. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:
Где Q – рассчитываемая тепловая мощность отопления, кВт/ч, V – объем комнаты (дома), м³, Δt – разница между температурами на улице и в помещении, °С, К – расчетный коэффициент тепловых потерь дома, 860 – величина для перевода полученных значений в приемлемый формат кВт/ч.
Наибольшие затруднения при предварительном расчете диаметра пластиковых труб для отопления вызывает поправочный коэффициент К. Он зависит от теплоизоляции дома. Его лучше всего взять из данных таблицы.
Степень теплоизоляции здания
Качественное утепление дома, установлены современные окна и двери
В качестве примера расчета диаметров полипропиленовых труб для отопления можно вычислить требуемую тепловую мощность комнаты общим объемом 47 м³. При этом температура на улице будет -23°С, а в помещении — +20°С. Соответственно разница Δt составит 43°С. Поправочный коэффициент возьмем равным 1,1. Тогда требуемая тепловая мощность составит.
Следующий этап выбора диаметра трубы для отопления – определение оптимальной скорости движения теплоносителя.
В представленных расчетах не учитывается поправка на шероховатость внутренней поверхности магистралей.
