Определение диаметра трубопровода: Расчет диаметра трубы по расходу воды

Содержание

Как выбрать размер трубопровода сжатого воздуха?

Итак, Вам нужно узнать, как подобрать правильный размер трубопроводов сжатого воздуха. Все еще встречаются места, где размер трубы в системе сжатого воздуха слишком мал. Это либо потому, что производство со временем расширилось, и старая система стала слишком маленькой, или просто изначально были установлены неподходящие трубопроводы. В чем проблема со слишком маленькой трубой для сжатого воздуха? Это падение давления. Нужное количество сжатого воздуха попросту не пройде через эту трубу. Результатом будет является перепад давления между началом и концом трубы. Чем плох перепад давления? Это лишние затраты. Если падение давления становится слишком высоким, Вам нужно будет установить компрессор на более высокое давление. Чем оно выше, тем больше электроэнергии (и денег) он будет требовать. Поэтому желательно, чтобы падение давления составляло максимум 0,1 бар.

Конечно, не только сами трубы, но также повороты трубопровода, муфты, гибкие шланги, — все они создают перепады давления.

И чем длиннее трубопровод, тем больше будет падение давления. Количество воздуха, проходящего через трубу, также влияет на величину перепада давления. Чем больше воздуха должно проходить через трубу в момент времени, тем больше падение давления. Поэтому падение давления нужно всегда измерять при всех включенных потребителях воздуха.

Ниже приведены величины, необходимые для расчета падения давления:

диаметр трубы;
длина трубы;
количество изгибов, муфт и т. д.;
поток воздуха через трубу.

Воздушный поток

Чтобы начать расчет, вам нужно знать, сколько воздуха проходит через вашу систему. Самый простой способ узнать (максимальный) расход воздуха — это посмотреть на характеристики вашего компрессора. Там всегда будет указана максимальная мощность машины в литрах в секунду, м3 в минуту или час. Есть также важная вещь. Производительность компрессора указана для стандартных условий, которые составляют 1 бар, 20 градусов по Цельсию и 0% относительной влажности. Однако производительность компрессора при нормальных условиях и фактическая производительность отличается. Таким образом, на самом деле производительность компрессора при нормальных условиях представляет собой количество воздуха, всасываемого компрессором в единицу времени. Затем воздух сжимается и транспортируется через систему трубопроводов. Таким образом, фактическая производительность компрессора будет ниже, чем производительность при нормальных условиях. Эта разница часто упускается из виду; большинство людей не знают об этом и неправильно пользуются характеристиками компрессорного оборудования.

Таблица размеров труб для сжатого воздуха

Здесь представлена простая таблица, которая ответит на все вопросы по размерам трубопроводов. В левом столбце указана производительность компрессора. Теперь измерьте или рассчитайте общую длину Ваших трубопроводов сжатого воздуха и посмотрите на верхнюю строчку. Таким образом Вы можете узнать нужный диаметр трубы в мм. Эта таблица рассчитана на давление компрессора 7 бар и максимальный перепад давления 0,3 бар.

Указанные значения относятся к прямой трубе без каких-либо поворотов, клапанов и т.д. Как рассчитать влияние этих факторов можно узнать из следующего абзаца.

Таблица 1: диаметры трубопроводов сжатого воздуха (в миллиметрах).

Произв., м3/ч	50 м	100 м	150 м	300 м	500 м	750 м	1000 м	2000 м
10	15	15	15	20	20	25	25	25
30	15	15	15	25	25	25	25	40
50	15	25	25	25	40	40	40	40
70	25	25	25	40	40	40	40	40
100	25	25	40	40	40	40	40	63
150	25	40	40	40	40	40	40	63
250	40	40	40	40	63	63	63	63
350	40	40	40	63	63	63	63	80
500	40	40	63	63	63	63	63	80
750	40	63	63	63	63	80	80	100
1000	63	63	63	63	63	80	80	100
1250	63	63	63	63	63	100	100	100
1500	63	63	63	80	80	100	100	125
1750	63	63	80	80	80	100	100	125
2000	63	80	80	80	100	100	100	125
2500	63	80	80	80	100	125	125	125
3000	80	80	76	100	100	125	125	150
3500	80	80	100	100	125	125	125	150
4000	80	100	100	100	125	125	125	150
4500	80	100	100	125	125	125	150	150
5000	80	100	100	125	125	150	150	150

Влияние изгибов, муфт и других составляющих трубопровода на падение давления

Ниже приведена таблица для определения того, как различные составляющие трубопровода влияют на перепад давления. Значение зависит от диаметра трубы. Чтобы узнать эквивалентную длину трубы для клапана или изгиб в вашей системе, просто посмотрите на диаметр трубы Вашей системы сжатого воздуха, чтобы найти эквивалентную длину трубы клапана или изгиб. Например, колено в 25-миллиметровой трубе имеет эквивалентную длину трубы 1,5 метра. Это означает, что это колено создаст такое же падение давления, как и 1,5 метра прямой трубы.

Таблица 2. Эквивалентные длины труб (значения в метрах).

Диаметр трубопровода	25 мм	40 мм	50 мм	80 мм	100 мм	125 мм	150 мм
Изгиб 90° (R=d)	0.3	0.5	0. 6	1.0	1.5	2.0	2.5
Bend 90° (R=2d)	0.15	0.25	0.3	0.5	0.8	1.0	1.5
Колено (90°)	1.5	2.5	3.5	5	7	10	15
Т-образное соединение	2	3	4	7	10	15	20
Обратный клапан	8	10	15	25	30	50	60
Диафрагменный клапан	1. 2	2.0	3.0	4.5	6	8	10
Задвижка	0.3	0.5	0.7	1.0	1.5	2.0	2.5

Пример расчета требуемого диаметра трубы

Предположим, у нас есть винтовой компрессор мощностью 30 кВт производительностью 250 Нм3/час (4200 Нл/мин. Есть также труба диаметром 40 мм и нам нужно проверить, правильно ли подобран ее диаметр.

Допустим, у нас есть 20 метров трубы с углом 90 градусов (R=2d означает, что радиус изгиба в 2 раза больше диаметра трубы) и обратный клапан, а затем снова 4 метра трубы.

Эквивалентная длина трубы для такого изгиба составляет 0,25 метра. Эквивалентная длина трубы для обратного клапана составляет 10 метров. Общая длина теперь составляет: 20 + 0,25 +10 + 4 = 34,25 метра.

Теперь мы можем найти требуемый диаметр трубы в таблице 1 для длины трубы 34,25 метра и производительности 250 Нм3/час. Получим диаметр трубы 40 мм.

Для новой системы, если Вы не уверены, сколько изгибов, клапанов и т.д будет в системе, умножьте длину трубопровода на 1.7.

Диаметры труб по Госту — полимерные и пластиковые теплотрассы

Небольшой вес, высокая пропускная способность и низкий коэффициент теплопроводности определяют основные качества полимерных труб, которые послужили толчком для повсеместной замены металлических изделий на пластик.

Геометрический диаметр полимерных труб — один из самых существенных параметров, который учитывается при проектировании современных систем отопления, канализации или снабжения водой, а также в проектах трубопроводов для теплотрасс.

Не менее важными величинами, чем диаметры пластиковых труб, выступают толщина стенки, термопласт для их изготовления, а также параметры предельного допустимого давления.

Отечественные и зарубежные нормативные документы

Главным нормативным документом при производстве трубопроводов из пластика является разработанный в 2003 году ГОСТ Р 52134 — который определяет основные параметры для напорных труб из термопластов, а также для соединительных деталей и фитингов к ним. В 2013 году данный стандарт был преобразован в межгосударственный (ГОСТ 32415) и стал действовать на территории Армении, Беларуси, Киргизии, Молдовы, Таджикистана и Узбекистана.

Полипропиленовые трубы

40 мм, 50 мм, 110 мм — внутренние коммуникации;
от 150 мм — наружные коммуникации;
от 40 мм до 60 мм — канализация квартир;
нормируются ГОСТ 32415-2013 от 2013 года.

В основу разработки отечественных нормативных документов были положены европейские и международные стандарты, которые были разработаны и приняты в середине девяностых годов прошлого века — ISO 161-1:1996, ISO 4065:1996 и ISO 11922-1:1997.

Необходимо отметить, что некоторые производственные предприятия выпускают продукцию по собственным техническим условиям, необходимость которых вызвана нестандартным исполнением трубопроводов.

Нормативный ряд типоразмеров для трубопроводов отопления, водоснабжения и канализации, а также диаметры трубы теплотрассы составляют 34 наименования от 10 до 1600 мм.

Основные понятия и определения

В регулирующих документах приведены несколько основных понятий и определений, которые связывают диаметры труб (ГОСТ 52134) и термопласты для их изготовления — полиэтилен, полибутилен, ПВХ, полипропилен и сшитый полиэтилен:

наружный диаметр в миллиметрах служит для удобного выбора пластиковых труб по всем видам отопительных систем, а также для проектов водоснабжения и канализации. По ГОСТу наружный диаметр трубы не должен быть меньше ее самого меньшего диаметра на всем протяжении отрезка или бухты;
условный размер под названием номинальная толщина стенки в миллиметрах соответствует ее минимально допустимой величине в каждой точке сечения;
два безразмерных определения S и SDR связывают диаметры пластиковых труб с толщиной их стенок. Коэффициент SDR прямо указывает на отношение внешнего диаметра трубы к толщине ее стенки, а коэффициент S связывает напряжения в стенках трубопровода с допустимым рабочим давлением. Численно коэффициенты S и SDR связаны простой формулой — SDR=2S+1.

Для некоторых видов труб принято использовать такое определение как PN, которое указывает на предельную величину давления трубопровода в барах. При инженерных расчетах часто используют давление в МПа, одна единица которого соответствует 10 барам.

Рабочее давление труб PN

Основные материалы для полимерных труб различного назначения

В промышленности полимерных материалов используется несколько основных видов термопластов, каждый из которых обладает своими достоинствами и недостатками:

основное назначение трубопроводов из поливинилхлорида (ПВХ) — напорная и безнапорная канализация, к материалам которой не предъявляется высоких требований по предельной температуре и давлению. По этой же причине трубопроводы ПВХ не получили широкого распространения при проектировании систем водоснабжения;
линейная молекулярная структура полиэтилена (ПЭ) также определяет невысокую стойкость к температуре, однако крайне низкая стоимость сырья позволила трубопроводам из полиэтилена практически полностью занять нишу напорных систем холодного водоснабжения. Также этот материал очень популярен при прокладке внешних канализационных труб большого диаметра;
разветвленная молекулярная структура с углеродными соединениями трубопроводов из полипропилена (ПП) придает этому материалу высокую стойкость к температуре, верхняя граница которой достигает +95°С. Такая особенность позволяет использовать трубопроводы из ПП в системах подачи горячей и холодной воды, а также в отопительных системах с ограниченным графиком рабочих температур;
поперечные связи в линейной структуре полиэтилена определили появление такого материала как сшитый полиэтилен (PEX), температурные характеристики которого существенно превышают параметры обычного ПЭ. Детали трубопроводов из сшитого полиэтилена соединяются с помощью специальных фитингов, так как поперечные связи молекулярной структуры потеряли способность к сварке;
развитая структура молекул полибутена (ПБ) обеспечили этому материалу повышенную стойкость к высоким температурам и долговременную прочность, которая превышает этот параметр у других материалов. Материал стоек к воздействию агрессивных химических сред, хорошо сваривается и имеет высокую устойчивость к механическому износу. Такие параметры полибутена определили его широкое распространение в проектах систем отопления и снабжения теплом, подачи горячей и холодной воды, а также в различных системах канализации. Долговечность изделий из полибутена составляет не меньше 50 лет.

Диаметры полимерных труб различных материалов

Появление новых видов термопластов пока не привело к их широкому распространению, однако отчеты о новых разработках свидетельствуют о том, что в самом ближайшем времени состоится полная замена металлических труб на изделия из термопластов.

Диаметр трубы канализации

Канализационные трубы не подвергаются длительному воздействию высоких температур и давления, и по этой причине при их производстве используются самые дешевые полимерные материалы — полиэтилен, поливинилхлорид и полипропилен.

Табличные параметры диаметров пластиковых трубопроводов для напорной канализации приведены в ГОСТ Р 52134-2003, однако для самотечной канализации, которая применяется в большинстве многоквартирных и частных домов, рекомендации в нормативном документе отсутствуют. Согласно старому ГОСТ 22689.1-89 существует всего три типоразмера, которые определяют диаметры полиэтиленовых труб — 50, 90 и 110 мм. В 2014 году межгосударственным стандартом для стран СНГ (ГОСТ 22689-2014) ассортимент безнапорных канализационных трубопроводов из полиэтилена был расширен до 14 типоразмеров от 32 до 315 мм.

Безнапорные трубопроводы канализации из ПВХ или полипропилена выпускаются на основании технических условий, которые разрабатывает сам производитель и согласует с заказчиками в договорах поставки таких изделий.

Диаметр труб для отопления

В системах отопления должны использоваться трубы, которые имеют максимальную рабочую температуру до 95°С и рабочее давление до 10 атмосфер. Из известных промышленных полимеров под эти требования подходят только трубы из полипропилена (PN25) и сшитого полиэтилена. Диаметры полимерных труб для отопления лежат в пределах от 16 до 110 мм, что позволяет прокладывать любые отопительные сети.

Из линейки типовых диаметров трубопроводов для отопления коттеджа, квартиры или частного дома, приведем самые распространенные типоразмеры, которые используются для следующих целей:

трубопровод 16 мм применяется для коллекторной разводки системы отопления, для подключения одного или нескольких радиаторов, а также эта труба хорошо подходит для обустройства теплого пола;
трубопроводы диаметром 20 мм используются в работе систем отопления с принудительно циркуляцией в домах площадью до 100 м²;
трубопроводы 25 мм оправдывают себя в стояках отопления в многоквартирных домах до 5 этажей;
трубы 32 мм хорошо подходят для однотрубной разводки в домах площадью до 150 м² или используются в качестве стояков в домах повышенной этажности;
самотечные трубопроводы диаметром 40 мм используются в гравитационных системах отопления, где движение теплоносителя происходит естественным путем без циркуляционных насосов.

**Диаметры труб отопления**
Показатели	Наружный диаметр
Показатели	16	20	26	32	40
Внутренний диаметр, мм	12	16	20	26	33
Толщина стенки трубы, мм	2,0	2,0	3,0	3,0	3,5
Вес 1 п.м. трубы, г	115	170	300	370	430
Объем жидкости в 1 п.м. трубы, л	0,113	0,201	0,314	0,531	0,855

В последнее время на рынке стали широко использоваться трубопроводы из полибутена, который при прочих равных характеристиках превосходит ПП и PEX по предельному рабочему давлению.

Диаметр труб для водопровода

Типоразмер трубы для водопровода зависит от гидравлических расчетов проектировщика конкретной системы водоснабжения и, как правило, не выходит за рамки диаметров от 16 до 55 мм. Для внутренней разводки используют диаметры 16 и 25 мм, а для внутренних стояков полиэтиленовую или полипропиленовую трубу диаметром 32 мм. Трубопроводы 55 мм используют для наружных коммуникаций или транспортировки холодной воды от скважины до входа в дом.

Таблица: Толщина стенок труб водопровода по наружному диаметру

При расчетах систем водоснабжения учитываются характеристики насосов и суточное потребление воды, а для наружных коммуникаций — глубину промерзания грунта в конкретном регионе. Также при проектировании желательно соблюдать единый диаметр трубопроводов внутренней разводки, что исключает гидравлические удары и неприятный шум при открывании смесителей холодной или горячей воды.

Читать так же: Полимерные трубы большого диаметра

Теплоизолированные трубопроводы Изопрофлекс и Касафлекс

Трубы Касафлекс и Изопрофлекс представляют собой отдельную категорию трубопроводов, основным отличием которых от обычных полимерных изделий является уже готовый слой теплоизоляции, заключенный в полимерную оболочку.

Трубопроводы Касафлекс предназначены для теплотрасс, диаметр которых лежит в пределах от 55 до 163 мм. Нержавеющая внутренняя труба работает при температурах до 160°С и рабочих давлениях до 16 атмосфер.

Трубопроводы Изопрофлекс изготовлены на основе сшитого полиэтилена, что допускает их применение в системах отопления и ГВС с максимальной температурой от 75 до 115°С. Параметры предельного давления трубопроводов Изопрофлекс лежат в пределах от 6 до 16 атмосфер и зависят от конкретной марки изделия. Номинальный ряд диаметров Изопрофлекс находится в диапазоне от 25 до 225 мм, что позволяет считать трубопроводы этого типа наиболее универсальным набором изделий для всех сфер применения.

К типовым характеристикам Изопрофлекс и Касафлекс необходимо добавить широкий модельный ряд трубопроводов этого типа, что позволяет использовать изделия одного производителя при монтаже всего комплекса системы отопления или водоснабжения — от теплотрассы до конечных отопительных приборов и точек раздачи воды.

**Наружный диаметр полимерных труб**
Эквивалентный проход, мм	Наружный диаметр, мм
10	16
15	20
20	25
25	32
32	40
40	50
50	63
65	75
80	90
100	110
125	125
150	160
160	180
200	225
225	250
250	280
300	315
400	400
500	500
600	630
800	800
1000	1000
1200	1200

19. 03.2021

Читать так же:

Калькулятор расчета срока службы пластиковых труб

Расчет прочности труб

Полимерные трубы большого диаметра

РАСЧЕТ ДИАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДОВ

Цель проектных расчетов

Определить диаметры трубопроводов водопровода, которые обеспечат всем потребителям расчетный расход воды с требуемым напором.

Эти расчеты используются, когда:

проектирование систем водоснабжения
строительство систем водоснабжения

Особенности расчета

Проектные расчеты выполняются для расчетного режима работы системы водоснабжения.
Возможно выполнение расчетов для тупиковых и замкнутых систем водоснабжения, работающих на один или несколько источников.
Источником может служить любой элемент системы, например родник, колодец или магистральный водопровод.
В качестве рабочей жидкости пользователи могут указать воду или любую другую рабочую жидкость, например масло.
При реконструкции водопровода или планировании перспективной застройки можно зафиксировать диаметры существующих трубопроводов; в этом случае диаметры будут рассчитываться выборочно.
С целью повышения надежности водопровода расчеты можно производить по разъединению секций в петлях. Программа позволяет пользователям отключать все или выбирать разделы. При выполнении расчетов с учетом отключения секций система последовательно выполняет несколько гидравлических расчетов. Первый расчет всегда проводится без учета отключений; он записывает начальные диаметры. Расчетные диаметры в дальнейшем корректируются в соответствии с отсоединяемыми участками; при выполнении последующих расчетов потребителям может быть присвоен коэффициент снижения расхода, определяемый категорией потребителя

Критерии расчета трубопроводов

Расчетные диаметры должны обеспечивать доведение расчетных расходов до каждого потребителя.

Оптимальная скорость на участке сети.
Максимальные удельные потери в линии на участке сети.
Минимальный требуемый напор в точках доставки.
Возможен тест на отключенные участки в шлейфах (всех или указанных пользователем)
Пользователи могут установить давление в точке соединения.
Модуль соответствует принципу телескопирования.

Исходные данные для расчетов

Основными входными данными является схема водопровода, созданная в графическом редакторе ZuluGIS. После этого пользователи вводят перечень исходных данных, необходимых для проведения гидравлических расчетов по всем объектам системы водоснабжения.

Модель водопровода содержит точку подключения – это может быть любой колодец, источник водоснабжения или несколько источников. Расчеты могут быть выполнены на основе известного напора; если напор не указан, то он будет определен в результате расчетов.
Все объекты системы водоснабжения, такие как водозаборные скважины, запорное или регулирующее оборудование, кодируются в узловых точках. Узлы определяются контрольными точками опроса.
В качестве потребителей пользователи могут указать систему водоснабжения потребителей подключений или более широкую нагрузку на весь квартал. Потребители характеризуются расчетным расходом и минимально необходимым напором.
Участки водопровода являются основными расчетными единицами. Для определения диаметра трубопровода необходимо указать его гидравлические характеристики, такие как длина, шероховатость, местное сопротивление и график со списком диаметров.

Результаты проектных расчетов

Диаметры трубопроводов
Требуется головка в точке подключения
Расход, потери напора и скорость воды на участках сети
Давление в каждом узле

Результаты расчетов заносятся в базы данных по объектам и могут отображаться на карте, использоваться для создания тематических карт, графиков перепадов давления или сводиться в отчет в виде спецификаций диаметров, этапов строительства и т.

д.

Подробнее о проектных расчетах

Введение в панель инструментов расчетов
Проектные расчеты запуска
Настройки расчета конструкции
Пример проектных расчетов

Pipe Flow Expert Диаметры труб

[ Вернуться в службу технической поддержки программного обеспечения ]

Программное обеспечение Pipe Flow Expert не выбирает (или не регулирует) диаметры труб. Пользователь выбирает материалы труб и выбирает диаметры труб. Программное обеспечение рассчитывает расходы и потери давления в системе трубопроводов.

Если пользователь хочет увидеть эффект от изменения диаметра трубы, он может отрегулировать диаметр трубы или группы труб за одну операцию, после чего одним щелчком мыши выполняется перерасчет сети и немедленно отображается эффект этого изменения в расчетные результаты. Обычно несколько итераций — это все, что требуется для оптимизации системы по любым необходимым критериям, будь то снижение максимальной скорости жидкости в какой-либо трубе, уменьшение потери давления в секции сети или что-то еще.

Примечание: Ничто не заменит немного человеческой инженерии. Например, попытка заставить программное обеспечение оптимизировать размер диаметра трубы, чтобы, скажем, обеспечить максимальную скорость потока, может привести к появлению тысячи различных решений, каждое из которых соответствует критериям, но не все из них разумны. В большой сети с сотнями труб можно, например, увеличить диаметр трубы и вызвать отклонение большого количества потока по этому пути, что, в свою очередь, уменьшит поток (и скорость) на других путях в сети. . Это может удовлетворять критериям всех труб, имеющих поток со скоростью ниже максимальной, но вполне может не иметь смысла с точки зрения проектирования системы и того, чего система пытается достичь в целом — вот где понимание дизайн системы и интеллектуальный ввод инженера не могут быть воспроизведены с помощью какого-либо автоматического алгоритма определения размера трубы.

Один из других наших продуктов — Pipe Flow Wizard — для расчетов на одной трубе — способен рассчитать минимальный диаметр трубы, при котором достигается заданный расход при заданном перепаде давления. Однако при работе с соединенными трубопроводными системами невозможно установить оптимальные размеры для диаметров труб, поскольку пользователю необходимо будет указать, для каких размеров оптимальны размеры, и, как объяснялось, это не всегда легко определить в отношении диаметра трубы. общая функция системы, то есть обычно нет «правильного» ответа, который можно было бы определить систематически, однако инженер, знакомый с конструкцией системы, обычно может отрегулировать диаметры труб и прийти к разумному решению, которое соответствует их требованиям с помощью всего несколько итераций дизайна.

При использовании Pipe Flow Expert длина и диаметр труб должны устанавливаться пользователем. Программное обеспечение Pipe Flow Expert рассчитывает сбалансированное установившееся состояние потока/давления для потока жидкости через сеть трубопроводов. Расход (в трубах), скорость (в трубах) и давление (в узлах) будут показаны для всей системы. Результаты по расходу, скорости, падению давления и другим элементам могут отображаться с помощью цветовой кнопки, чтобы помочь пользователю определить проблемные области в системе.