Гидравлический расчет трубопроводов водоснабжения | AboutDC.ru
Расчет трубопроводов водоснабжения подразумевает определение диаметра трубы и удельного гидравлического сопротивления на единицу длины. Подобные расчеты могут быть выполнены на базе гидравлических таблиц, формул, а также с помощью онлайн-программы расчета на нашем сайте.
Насосы ЭЦВ 8-16-140
Наш онлайн-калькулятор для расчета трубопроводов позволяет подобрать диаметр трубы как по расходу и скорости движения жидкости, так и исходя из холодильной мощности установки (в этом случае расход определяется автоматически).
Для удобства пользователей в большинстве случаев приводится два соседних диаметра трубы, которые могут подойти под указанный расход. Кроме того, программа сразу рассчитывает фактическую скорость движения жидкости и потери давления на 1 метр трубы – в линейных единицах (миллиметрах столба данной жидкости; в случае воды – миллиметрах водяного столба) и в Паскалях. Потери рассчитаны исходя из турбулентного режима движения жидкости.
Чтобы определить диаметр трубопровода, нужно знать тип и расход жидкости, который будет через него прокачиваться и ориентировочную скорость её движения. Рекомендуемый диапазон скоростей составляет 1-2,5м/с, причем меньшее значение следует принимать для малых трубопроводов (диаметром до 50мм), а большее значение – для больших.
Формула расчета диаметра водопроводной трубы:
( mathbf{D = sqrt{ 4 · G / (π · v)}} ), где
- D – диаметр водопроводной трубы, мм
- G – расход жидкости, м3/с
- v – скорость движения жидкости в трубе, м/с.
После подстановки плотности, перевода D в мм и проведения вычислений данная формула примет следующий вид:
- ( mathbf{D = 1,13 · sqrt{ G [м3/с] / v}} )
- ( mathbf{D = 35,7 · sqrt{ G [л/с] / v}} )
Наконец, оценочный расчет диаметра труб проводят для v = 1,5 м/с, и тогда формула примет ещё более простой вид:
- ( mathbf{D = 0,92 · sqrt{ G [м3/с]}} )
- ( mathbf{D = 29 · sqrt{ G [л/с]}} )
На практике часто возникает задача подобрать трубу, зная холодильную или тепловую мощность системы. Например, по холодильной мощности чиллера или по мощности драйкулера, предназначенного для охлаждения водяного конденсата.
Такой расчет выполняется в два этапа. Сначала по заданной мощности и температурному графику теплоносителя определяется его расход, а потом по расходу и скорости рассчитывается необходимый диаметр трубы.
G = Q / [ c · ρ · (TГ – TХ) ], где
- G – расход жидкости, м3/с
- Q – холодильная или тепловая мощность установки, кВт
- с = 4.2 кДж/(кг·°С) – для чистой воды
- с = 3.5 кДж/(кг·°С) – для 40% раствора этиленгликоля в воде
-
ρ – плотность жидкости, кг/м3
- ρ = 1000 кг/м3 – для чистой воды
- ρ = 1070 кг/м3 – для 40% раствора этиленгликоля в воде
- ТГ и ТХ – температуры горячего и холодного потоков теплоносителя, °С
Для систем холодоснабжения со стандартным перепадом температур между теплым и холодным потоком 5°С формула примет вид:
- G = Q/21 – для чистой воды при ΔT = 5°С
- G = Q/18.7 – для 40% гликоля при ΔT = 5°С
Чтобы определить диаметр трубы по мощности системы нужно общую формулу для G подставить в общую формулу для D. Получим:
[ mathbf{D = sqrt{ (4 · Q / (π · v · c · ρ · (T_Г – T_Х))}} ]
В подавляющем большинстве систем холодоснабжения применяется вода или 40% раствор гликоля в воде со стандартным перепадом температур между теплым и холодным потоком 5°С, а скорость движения жидкости принимается порядка 1,5м/с. В этом случае формула принимает гораздо более простой вид:
- ( mathbf{D = 6,36 ·sqrt Q} )– для чистой воды
- ( mathbf{D = 6,73 ·sqrt Q} )– для 40% раствора этиленгликоля в воде
Например, для системы холодоснабжения мощностью 700кВт на 40% гликоле диаметр магистральной трубы составит
( D = 6,73 ·sqrt Q= 6,73 · sqrt{ 700 } = 178 )мм. Ближайший больший трубопровод имеет диаметр 200мм.
Расчет диаметра трубопровода даёт точное значение. Но на практике трубы выпускаются с типовыми диаметрами (типоразмерами, стандартные диаметры труб). Поэтому «в жизнь» идет ближайший больший диаметр трубы из ряда стандартных диаметров.
Таблица 1. Стандартный ряд диаметров трубопроводов, толщина стенок
После того, как выбран стандартный диаметр трубы определяют актуальную скорость жидкости в трубе по формуле:
v = G / S, где
- G – расход жидкости, м3/с
- S – площадь сечения трубопровода, м2 (для круглых труб S = πD2/4)
После подстановки площади и вычисления констант, для круглых труб получим:
- v = 1,27 · G / D2 (G в м3/с, D в метрах)
- v = 1270 · G / D2 (G в л/с, D в мм)
Полученная скорость участвует в гидравлическом расчете трубопроводов.
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 трубыСогласитесь, 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 трубыПерейти к расчётам
Пояснения по работе с калькуляторомРасчет – 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 = 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 умывальника | 0.1 |
| Сливной бачок унитаза | 0.1 |
| Биде | 0.08 |
| Смеситель на кухонной мойке | 0.15 |
| Посудомоечная машина | 0.2 |
| Смеситель с душем для ванны | 0.25 |
| Душевая кабинка обычная | 0.25 |
| Душевая кабинка или ванна (джакузи) с гидромассажем | 0.3 |
| Стиральная машина-автомат | 0.3 |
| «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.
Расчет диаметра труб
Диаметр трубопровода определяется по формуле: где d — внутренний диаметр трубопровода,Расчет диаметра трубы по расходу.
G — расход воды, м3/сек,
π — число пи, математическая константа
V — скорость движения воды, м/с.
Предлагаем вам воспользоваться онлайн калькулятором диаметра трубы. Введите необходимый вам расход жидкости и допустимую скорость потока. Скорость потока выбирается в пределах от 0.2 до 4 м/c в зависимости от типа системы:
| Самоциркулирующее теплоснабжение | 0.2 — 0.5 м/c | |
| Теплоснабжение с принудительной циркуляцией | 0.5 — 3 м/c | |
| Принудительное теплоснаб. отводы на батареи | 0.2 — 0.5 м/c | |
| Магистральное водоснабжение | 0.5 — 4 м/c | |
| ХВС и ГВС водоснабжение | 0.5 — 1 м/c | |
| Безнапорная канализация, ливневка | 0.5 — 1 м/c |
При вводе обращайте внимание на размерность расхода жидкости, по умолчанию используются м3/час, не забудьте её изменить, если вы применяете другую размерность.
Калькулятор диаметра трубы:
Ссылки на другие калькуляторы: |
✓ Все калькуляторы
Информация предоставлена исключительно в ознакомительных целях. Администрация сайта не несет ответственность за все возможные последствия, возникшие по причине использования этой информации.
Калькулятор расчета оптимального диаметра трубопроводов
На чтение 2 мин Просмотров 2.9к. Обновлено
Оптимальный диаметр трубопровода — это наиболее подходящий минимальный диаметр для перемещения необходимого объема жидкости с точки А в точку Б. Правильный расчет и выбор оптимального диаметра, также оптимизирует ваши денежные затраты.
Формула для расчета оптимального диаметра трубы имеет следующий вид:
dо = √((4·Q) / (π·Vо))
где:
do — оптимальный диаметр трубопровода
Vo — оптимальная скорость потока
Q — заданный расход перемещаемой жидкости
Как видите она не такая уж сложная, но все же предлагаем вам воспользоваться специально разработанным по данной формуле калькулятором.
Калькулятор оптимального размера диаметра трубопроводов по расходу воды, жидкости и др
| Среда в трубопроводе | Диапазон оптимальных скоростей в трубопроводе, м/с | |
|
Жидкости | Движение самотеком: | |
| Вязкие жидкости | 0,1 – 0,5 | |
| Маловязкие жидкости | 0,5 – 1 | |
| Перекачивание насосом: | ||
| Всасывающая сторона | 0,8 – 2 | |
| Нагнетательная сторона | 1,5 – 3 | |
| Газы | Естественная тяга | 2 – 4 |
| Малое давление | 4 – 15 | |
| Большое давление | 15 – 25 | |
|
Пары | Перегретый пар | 30 – 50 |
| Пар под давлением: Более 105 Па | 15 – 25 | |
| Пар под давлением: (1 – 0,5) · 105 Па | 20 – 40 | |
| Пар под давлением: (0,5 – 0,2) · 105 Па | 40 – 60 | |
| Пар под давлением: (0,2 – 0,05) · 105 Па | 60 – 75 |
Калькулятор расчета производительности трубы
Расчет производительности трубы производят по формуле Q = (π·d²)/4 · v
Данные производительности трубы необходимы для расчета оптимального диаметра трубопровода
Онлайн калькулятор расчета скорости воды и газа в трубе
Автоматизированный расчет скорости движения потока в трубопроводе нашим калькулятором будет необходим в том случае, если Вы решили провести канализацию, отопительную или водопроводную систему своими руками в частном доме. Расчет поможет определиться в выборе диаметра трубы, его протяженности или количестве поворотов трубопровода.
Блок: 1/4 | Кол-во символов: 331
Источник: https://trubanet.ru/onlajjn-kalkulyatory/skorost-dvizheniya-zhidkosti-i-gaza-po-trube.html
на электронный журнал
New ToolBox Web
Units:
Блок: 2/2 | Кол-во символов: 134
Источник: https://www.tlv.com/global/RU/calculator/water-velocity-through-piping.html
Онлайн калькулятор для подсчета скорости воды и газа в трубопроводе
Рассчитать все параметры перемещения жидкости в водопроводной системе, вопреки кажущейся простоте, представляет собой сложную задачу, поскольку на поток воды действует одновременно множество разноречивых факторов.
Блок: 2/4 | Кол-во символов: 281
Источник: https://trubanet.ru/onlajjn-kalkulyatory/skorost-dvizheniya-zhidkosti-i-gaza-po-trube.html
Расчёт
Зависимость потери давления от диаметра трубы
В вашем броузере не работает html5
При расчете системы водоснабжения или отопления вы сталкиваетесь с задачей подбора диаметра трубопровода. Для решения такой задачи нужно сделать гидравлический расчет вашей системы, а для еще более простого решения – можно воспользоваться гидравлическим расчетом онлайн, что мы сейчас и сделаем.
Порядок работы:
1. Выберите подходящий метод расчета (расчет по таблицам Шевелева, теоретическая гидравлика или по СНиП 2.04.02-84)
2. Выберите материал трубопроводов
3. Задайте расчетный расход воды в трубопроводе
4. Задайте наружный диаметр и толщину стенки трубопровода
5. Задайте длину трубопровода
6. Задайте среднюю температуру воды
Результатом расчета будет график и приведенные ниже значения гидравлического расчета.
График состоит из двух значений (1 – потери напора воды, 2 – скорость воды). Оптимальные значения диаметра трубы будут написаны зеленым под графиком.
Т.е. вы должны задать диаметр так, чтобы точка на графике была строго над вашими зелеными значениями диаметра трубопровода, потому что только при таких значениях скорость воды и потери напора будут оптимальные.
Потери давления в трубопроводе показывают потерю давления на заданном участке трубопровода. Чем выше потери, тем больше придется совершить работы, чтобы доставить воду в нужное место.
Характеристика гидравлического сопротивления показывает, насколько эффективно подобран диаметр трубы в зависимости от потерь давления.
Для справки:
— если Вам необходимо узнать скорость жидкости/воздуха/газа в трубопроводе различного сечения – воспользуйтесь этим калькулятором
От автора:
Если данный гидравлический расчет трубопроводов был Вам полезен, то не забывайте делиться им с друзьями и коллегами.
Блок: 3/3 | Кол-во символов: 1786
Источник: https://prostobuild.ru/onlainraschet/244-gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda-onlayn.html
Зачем нужен расчет
Каковы основные направления использования воды в здании? Их несколько:
- Потребление для санитарных, а также бытовых нужд.
- Устройство отопления с водяным теплоносителем.
- Водопровод системы пожаротушения.
- Система канализации стоков.
Каждое направление имеет свои особенности и характеристики по условиям эксплуатации. При недостаточной мощности трубопроводной системы возможно критично резкое снижение давления, а вероятность получения слабой струйки из пожарного шланга испортит настроение любому.
Скорость течения стоков по системе канализации также имеет особое значение, поскольку малейший просчет в угле наклона отрицательно сказывается на работе такого водопровода и его долговечности. Недостаточный угол предполагает возможность остановки действия, а излишний приводит к ускоренному засорению канала.
Блок: 3/4 | Кол-во символов: 817
Источник: https://trubanet.ru/onlajjn-kalkulyatory/skorost-dvizheniya-zhidkosti-i-gaza-po-trube.html
Влияние различных факторов на работу водопроводной сети
На первый взгляд механизм простой – есть магистраль с определенным диаметром и чем большего оно размера, тем больше пройдет по ней жидкости при определенном давлении.
Безусловно, это действенные факторы, влияющие на расход воды и интенсивность ее перемещения по водопроводной сети. Но это только начало длинного перечня, поскольку кроме них существуют и другие воздействия:
- Длина трубы. По мере перемещения жидкость испытывает обратное направлению потока воздействие от трения о стенки трубы. Величина сопротивления такова, что пренебречь ею невозможно. Разумеется, на консоли через сливное отверстие скорость истечения зависит только от давления. Но вытекшую жидкость нужно заместить, а быстрота ввиду сопротивления недостаточна.
- Прямое воздействие на скорость течения жидкости оказывает диаметр внутреннего сечения трубопровода. Чем он меньше, тем более сильное сопротивление потоку оказывается, поскольку площадь контакта по отношению к объему протекающей воды увеличивается. То есть, между этими параметрами существует обратно пропорциональная зависимость.
- Материал, из которого изготовлена круглая труба, также оказывает существенное влияние. Внутренняя поверхность пластиковых изделий, изготовленных из сшитого полиэтилена, более гладкая, чем у аналогичных из металла. Она оказывает гораздо меньшее сопротивление потоку. Более того, при расчете скорости жидкости в трубопроводе, изготовленном из металла, следует понимать, что он справедлив только для новой системы. Такие системы очень быстро засоряются известковыми отложениями на внутренних стенках и продуктами окисления металла. Учесть такие воздействия невозможно, поскольку интенсивность их накопления во многом зависит от качества воды. Величина сопротивления в новой трубе и засоренной может возрастать до 200 раз.
- Скорость движения жидкости в трубопроводной системе во многом зависит от ее сложность. Каждый поворот, каждый фитинг – это потеря скорости, причем степень влияния не ограничивается статистической погрешностью, а снижает проходимость многократно.
Учитывая сказанное, очевидно, что достоверно определить основные параметры действия водопровода гидравлическим расчетом практически невозможно. Тем не менее, расчет скорости воды в трубопроводе необходим для определения первичных данных по его основным характеристикам и делать его нужно с использованием калькулятора, используя режим online.
Блок: 4/4 | Кол-во символов: 2418
Источник: https://trubanet.ru/onlajjn-kalkulyatory/skorost-dvizheniya-zhidkosti-i-gaza-po-trube.html
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:
- https://www.tlv.com/global/RU/calculator/water-velocity-through-piping.html: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 134 (2%)
- https://prostobuild.ru/onlainraschet/244-gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda-onlayn.html: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 2231 (36%)
- https://trubanet.ru/onlajjn-kalkulyatory/skorost-dvizheniya-zhidkosti-i-gaza-po-trube.html: использовано 4 блоков из 4, кол-во символов 3847 (62%)
Определение диаметра трубопровода
Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.
На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными. Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам. Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.
Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке. Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.
Расчёт
В главе далее — Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.
В расчётах диаметров в качестве основной применяется формула:
, где:
Q = расход пара, воздуха и воды в м3/с.
D = диаметр трубопровода в м.
v = допустимая скорость потока в м/с.
В практике рекомендуется вести расчет по расходу в м3/ч и по диаметру трубопровода в мм. в этом случае выше приведённая формула расчёта диаметра трубопровода изменяется следующим образом:
, где:
D = диаметр конденсатопровода в мм.
Q = расход в м3/ч.
V = допустимая скорость потока в м/с.
Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м3/ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м3/ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.
Пример:
Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м3/кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м3/ч. Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м3/кг, а объемный расход 233,7 м3/ч. Таким образом это означает, что один и тот же паропровод не может одинаково подходить для транспорта одного количества насыщенного и перегретого пара.
Также для случая воздуха и других газов расчет необходимо повторить с учетом давления. Производители компрессорного оборудования указывают производительность компрессоров в м3/ч, под которым понимается объем в м3 при температуре 0 °С.
Если производительность компрессора 600 мп3/ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м3/ч. в этом также заключается основа расчета трубопроводов.
Допустимая скорость потока
Допустимая скорость потока в системе трубопроводов зависит от многих факторов.
- стоимость установки: низкая скорость потока приводит к выбору большего диаметра.
- потеря давления: высокая скорость потока позволяет выбрать меньший диаметр, однако вызывает большую потерю давления.
- износ: особенно в случае конденсата высокая скорость потока приводит к повышенной эрозии.
- шум: высокая скорость потока увеличивает шумовую нагрузку, напр. Паровой редукционный клапан.
В ниже приведенной таблице представлены данные норм относительно скорости потока для некоторых сред протекания.
|
Среда |
Назначение |
Скорость потока в м/с |
|
пар |
До 3 бар |
10 – 15 |
|
3 – 10 бар |
15 – 20 | |
|
10 – 40 бар |
20 – 40 | |
|
Конденсат |
Заполненный конденсатом |
2 |
|
Конденсато-паровая смесь |
6 – 10 | |
|
Питательная вода |
Трубопровод всаса |
0,5 – 1 |
|
Трубопровод подачи |
2 | |
|
Вода |
Питьевого качества |
0,6 |
|
Охлаждение |
2 | |
|
Воздух |
Воздух под давлением |
6 – 10 |
|
* Трубопровод всаса насоса питательной воды: из-за низкой скорости потока низкая потеря давления, что препятствует образованию пузырьков пара на всасе питательного насоса. | ||
| Нормы для определения скорости потока |
Примеры:
a) Вода
Расчет диаметра трубопровода для воды при 100 м3/ч и скорости потока v = 2 м/с.
D = √ 354*100/2 = 133 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 125 или DN 150.
b) Воздух под давлением
расчет диаметра трубопровода для воздуха при 600 м3/ч, давление 5 бар и скорости потока 8 м/с.
Перерасчет с нормального расхода 600 м3/ч на рабочий м3/ч 600/5 = 120 м3/ч.
D = √ 354*120/8 = 72 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 65 или DN 80.
В зависимости от назначения воды или воздуха выбирается трубопровод DN 65 или DN 80. Необходимо иметь ввиду, что расчет диаметра трубопровода усреднен и не предусматривает случая наступления пиковой нагрузки.
c) Насыщенный пар
Расчет диаметра трубопровода для насыщенного пара при 1500 кг/ч, давлении 16 бар и скорости потока 15 м/с.
В соответствии с таблицей пара удельный объем насыщенного пара при давлении 16 бар составляет v = 0,1237 м3/кг.
D = √ 354*1500*0,1237/15 = 66 мм.
И здесь должен быть решен вопрос DN 65 или DN 80 в зависимости от возможной пиковой нагрузки. В случае необходимости предусматривается также возможность расширения установки в будущем.
d) Перегретый пар
Если в нашем примере пар перегреет до температуры 300 °С, то его удельный объем изменяется на v = 0,1585 м3/кг.
D = √ 354*1500*0,1585/15 = 75 мм, выбирается DN 80.
Изображение 4.9 в форме номограммы показывает, как можно произвести выбор трубопровода без проведения расчета. На изображении 4-10 этот процесс представлен для случая насыщенного и перегретого пара.
е) Конденсат
Если речь идёт о расчёте трубопровода для конденсата без примеси пара (от разгрузки), тогда расчёт ведётся как для воды.
Горячий конденсат после конденсатоотводчика, попадая в конденсатопровод, разгружается в нём. В главе 6.0 Работа с конденсатом поясняется, как определить долю пара от разгрузки.
Правило к проведению расчёта:
Доля пара от разгрузки = (температура перед конденсатоотводчиком минус температура пара после конденсатоотводчика) х 0,2. При расчёте конденсатопровода необходимо учитывать объём пара от разгрузки.
Объём оставшейся воды в сравнении с объёмом пара от разгрузки настолько мал, что им можно пренебречь.
Расчёт диаметра конденсатопровода на расход 1000 кг/ч сконденсированного пара 11 бар (h2 = 781 кДж/кг) и разгруженного до давления 4 бар (h’ = 604 кДж/кг,v = 0,4622 м3/кг и r — 2133 кДж/кг).
Доля разгруженного пара составляет: 781 – 604/ 100 % = 8,3%
Количество разгруженного пара: 1000 х 0,083 = 83 кг/ч или 83 х 0,4622 -38 м3/ч. Объёмная доля разгруженного пара составляет около 97 %.
Диаметр трубопровода для смеси при скорости потока 8 м/с:
D = √ 354*1000*0,083*0,4622/8 = 40 мм.
Для сети атмосферного конденсата (v“ = 1,694 м3/кг) доля разгруженного пара составляет:
781 – 418/2258*100 % = 16 % или 160 кг/ч.
В этом случае диаметр трубопровода:
D = √ 354*1000*0,16*1,694/8 = 110 мм.
Источник: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»
Для более верного выбора оборудования можно обратиться на эл. почту: [email protected]
Расчет расхода — калькулятор значений среды Bürkert
При правильном выборе типа и размеров клапана решающим фактором могут стать различные расчетные значения. Так с помощью значений коэффициента пропускной способности, расхода и параметров потери давления можно определить правильный клапан, отвечающий нужным требованиям и исполнениям. Рассчитайте эти значения с помощью нашего онлайн-калькулятора значений среды.
Bürkert Fluidik Rechner — бесплатное онлайн-приложение для расчета коэффициента пропускной способности
Хотите рассчитать коэффициент пропускной способности, расход или потерю давления на клапане? Наше бесплатное онлайн-приложение Fluidik Rechner поможет вам в этом! Выбирайте нужный вариант рабочей среды из множества других или указывайте свой собственный.
Коэффициент пропускной способности
Что означает коэффициент пропускной способности Kv
С 50-х годов XX века коэффициент пропускной способности (Kv) означает существующий нормированный показатель достижимого расхода среды, проходящей через клапан. Расчет коэффициента пропускной способности выполняется в соответствии с DIN EN 60 534, при этом коэффициент определяется в соответствии с директивами VDE/VDI 2173 в результате измерения воды при потере давления ок. 1 бар и температуре 5–30 °C. Результат показывается в м3/ч.
Кроме того, этот коэффициент клапана соответствует только определенному ходу клапана, т. е. определенной степени открытия. Таким образом, количество коэффициентов пропускной способности клапана соответствует количеству установочных ступеней. Следовательно, открывающий/закрывающий клапан имеет только один коэффициент пропускной способности, а регулирующие клапаны имеют коэффициенты пропускной способности для каждого положения. Коэффициент для максимального хода 100 % является коэффициентом пропускной способности.
Разница значений Cv и Kv
Часто американская единица измерения значения пропускной способности (Cv) указывается в галлонах/мин (американский галлон в минуту), поэтому она не равна коэффициенту пропускной способности. Существуют следующие формулы пересчета.
Kv = 0.857 * Cv
Cv = 1.165 * Kv
Формулы для расчета коэффициентов пропускной способности для различных агрегатных состояний
Расчет Kv для жидкостей
Чтобы рассчитать коэффициент пропускной способности для жидкостей, требуется знать расход в л/мин или м3/ч, плотность рабочей среды перед клапаном и потерю давления при прохождении через клапан, т. е. разность давления на входе и обратного давления.
Q = объемный расход, в м33/ч
Δp = потеря давления, в бар
ρ = плотность жидкости, в кг/м3
Расчет Kv для газов
При расчете для газов следует различать докритический и надкритический режим потока. Докритический режим означает, что давление на входе и обратное давление клапана определяют расход. Чем выше обратное давление, т. е. давление за клапаном (p2), тем меньше объемный расход.
Надкритический режим означает, что расход зависит только от давления на входе, причем в данном случае возникает эффект расхода Chokings (запирания). При этом при большом перепаде давлений (Δp > p1/2) в самом узком поперечном сечении клапана теоретически возникает скорость звука. Ускоряющаяся при потере давления рабочая среда не может при этом протекать быстрее скорости звука (1 Мах) даже в случае дальнейшего понижения обратного давления. Для газов стандартный расчет выполняется при 1013 гПа и 0 °C с QN как номинальный расход и ρN как номинальная плотность. При этом следует учитывать температурное влияние.
Расчет при докритическом потоке (дозвуковая скорость)
Расчет при надкритическом потоке (звуковая скорость)
p1 = давление на входе, в бар
p2 = обратное давление, в бар
Δp = потеря давления, в бар
QN = объемный расход, станд., B M3/ч
ρN = плотность, станд., в кг/M 3
T = абсолютная температура перед клапаном, в К
Структура измерения для расчета коэффициента пропускной способности клапанов
Приведенное ниже изображение показывает структуру измерения для определения коэффициента пропускной способности при данной потере давления. При этом 1 — это образец для испытаний, т. е. проверяемый клапан, а 2 — расходомер. В опытной установке есть, кроме того, точки измерения для давления на входе (3) и обратного давления (4), а также клапан регулировки расхода (5). Наконец, для измерения газообразных сред подключен прибор для измерения температуры (6).
1 Образец для испытаний
2 Расходомер< br />3 Манометр: давление перед клапаном (давление на входе)
4 Манометр: давление за клапаном (обратное давление)
5 Клапан регулировки расхода
6 Прибор для измерения температуры
Интенсивность расхода
Что значит интенсивность расхода Q?
Другим коэффициентом технологии сред является расход, называемый также объемным расходом или объемным потоком. Он показывает объем среды, проходящей через клапан за определенную единицу времени.
Чтобы рассчитать расход жидкости, требуется знать коэффициент пропускной способности, плотность рабочей среды и перепад давлений между давлением на входе и обратным давлением. Указанные компанией Bürkert рабочие среды — это, например, кислород, углекислый газ или этан. Здесь уже заложена соответствующая плотность, а перепад давлений рассчитывается автоматически, поэтому требуется заполнить только поля коэффициента пропускной способности, а также давления на входе и обратного давления.
Формулы для расчета объемного потока для различных агрегатных состояний
Расчет расхода для жидкостей
Расход рассчитывается по следующей формуле.
Q = расход
Kv = коэффициент пропускной способности, в м 3/ч
Δp = потеря давления, в бар
ρ = плотность, в кг/м3
Расчет расхода для газов
Для стандартного расхода газа тоже требуется коэффициент пропускной способности, а также номинальная плотность, давление на входе, обратное давление и температура рабочей среды. Кроме того, здесь также следует различать докритический и надкритический режим потока.
Расчет при докритическом потоке
Расчет при надкритическом потоке
p1 = давление на входе, в бар
p2 = обратное давление, в бар
Δp = потеря давления, в бар
Kv = коэффициент пропускной способности, станд., в м 3/ч
ρN = плотность, станд., в кг /M3
T = температура перед клапаном, в К
Потеря давления при проходе через клапан
Как рассчитывается потеря давления при проходе через клапан
Потеря давления означает разность давления рабочей среды на входе перед клапаном и обратного давления за клапаном. Этот показатель измерения касается потери энергии среды при прохождении через клапан, результат показан в барах. Для расчета потери давления для жидкости требуется коэффициент пропускной способности, плотность жидкости и расход. Ниже приводится формула для расчета.
Формулы для расчета падения давления для различных агрегатных состояний
Расчет потери давления для жидкостей
ρ = плотность, в кг/м 3
Q = объемный расход, в м 3/ч
Kv = коэффициент пропускной способности, в м3/ч
Расчет потери давления для газов
При расчете газообразной рабочей среды следует различать докритический и надкритический режим потока. При этом требуются следующие значения: коэффициент пропускной способности, номинальный расход при 1013 гПа и 0 °C, а также номинальная плотность, обратное давление и температура рабочей среды.
Расчет при докритическом потоке
Расчет при надкритическом потоке
p1 = давление на входе, в бар
p2 обратное давление, в бар
ρN = плотность, в кг/м3
T = температура, в К
QN = объемный расход, станд., в м3/ч
Kv = коэффициент пропускной способности, в м3/ч
Выберите из множества существующих рабочих сред (бром или неон), которые уже заложены вместе с плотностью, или создайте другую рабочую среду. При этом требуется указать только плотность и агрегатное состояние среды. При введении необходимых данных для нужного значения в фоновом режиме уже работает онлайн-калькулятор значений среды, который наряду с результатом в верхнем правом окне автоматически показывает промежуточные результаты.
Начните расчет!
Хотите рассчитать другие материалы, например водяной пар или специальные условия расхода с очень ограниченным расходом или повышенной вязкостью? Или вы ищете клапан управления процессом, который идеально подходит для ваших требований? В этом случае воспользуйтесь нашим инструментом для конфигурации клапанов, разработанным специально для выбора клапанов управления процессом. Сконфигурируйте клапан сейчас!
Калькулятор расхода
| Good Calculators
В этом калькуляторе расхода используются данные о скорости потока и площади поперечного сечения потока для определения объемного расхода жидкости.
Вы можете рассчитать расход за пять простых шагов:
- Выберите форму поперечного сечения канала
- Введите все измерения, необходимые для вычисления площади поперечного сечения
- Введите среднюю скорость потока
- Выберите единицу измерения расхода
- Нажмите кнопку «Рассчитать», чтобы вычислить расход.
Что такое объемный расход?
Объемный расход, который также обычно называют скоростью потока жидкости или объемным расходом , представляет собой объем данной жидкости, который течет в течение единицы времени. Обычно обозначается символом Q .
Скорость, с которой течет жидкость, будет варьироваться в зависимости от площади трубы или канала, через которые она проходит, и скорости жидкости.
Единицы, которые обычно используются для измерения объемного расхода: м 3 / с (кубический метр в секунду), л / мин (литры в минуту), фут 3 / сек (кубический фут в секунду), фут 3 / мин (кубических футов в минуту или CFM) и галлонов в минуту (галлонов в минуту или GPM).
Объемный расход (Q) может быть вычислен как произведение площади поперечного сечения (A) потока и средней скорости потока (v) следующим образом:
Q = A * v
Пример:
Допустим, у нас есть круглый канал с внутренним диаметром 8 дюймов. Вода течет по каналу со средней скоростью 16 футов в секунду. Мы можем определить объемный расход следующим образом:
Расход будет изменяться в зависимости от площади поперечного сечения канала:
Площадь = π * (Диаметр) 2 /4
Площадь = 3.1415926 * (8/12 футов) 2 /4
Площадь = 0,349 фута 2
Площадь трубы составляет 0,349 фута 2 . Используя эту информацию, мы можем определить расход (Q) следующим образом:
Q = Площадь * Скорость
Q = (0,349 фута 2 ) * (16 футов / с)
Q = 5,584 фута 3 / с
Ответ: В этом примере вода течет по круглому каналу со скоростью 5,584 фута 3 / с.
Формулы для расчета расхода
Канал или труба, по которой течет жидкость, обычно имеет круглую, прямоугольную или трапециевидную форму поперечного сечения.Формула, используемая для определения расхода, будет варьироваться в зависимости от формы поперечного сечения. Общие подходы изложены ниже.
Расчет расхода в круглой / частично круглой трубе
Площадь поперечного сечения полнокруглой трубы может быть определена следующим образом:
A = π * (Диаметр) 2 /4
Расход (Q) можно записать как:
Q = (Скорость) * π * (Диаметр) 2 /4
Площадь поперечного сечения частично полностью круглой трубы может быть определена следующим образом:
A = (Диаметр) 2 * (тета — син (тета)) / 8
Где тета [в радианах] — это центральный угол между линиями, проведенными от центра трубы до поверхности воды с каждой стороны.
Скорость потока (Q), таким образом, выглядит следующим образом:
Q = (Скорость) * (Диаметр) 2 * (theta — sin (theta)) / 8
Расчет скорости потока в прямоугольном канале
Площадь поперечного сечения прямоугольного канала может быть определена следующим образом:
A = (Ширина) * (Глубина)
Расход (Q), таким образом, выглядит следующим образом:
Q = (Скорость) * (Ширина) * (Глубина)
Расчет расхода трапецеидального канала
Площадь поперечного сечения трапециевидного канала может быть определена следующим образом:
A = (Глубина) * (Верхняя ширина + Нижняя ширина) / 2
расход (Q), таким образом, выглядит следующим образом:
Q = (Скорость) * (Глубина) * (Верхняя ширина + Нижняя ширина) / 2
Вас также может заинтересовать наш Калькулятор потерь на трение
Гидравлический диаметр
Гидравлический диаметр — d h — это «характерная длина», используемая для расчета безразмерного числа Рейнольдса для предотвращения мой, если поток турбулентный или ламинарный.Поток равен
- ламинарным, если Re <2300
- переходным для 2300
- турбулентным, если Re> 4000
Обратите внимание, что скорость в уравнении Рейнольдса основана на фактической площади поперечного сечения воздуховода или трубы.
Гидравлический диаметр используется по уравнению Дарси-Вейсбаха для расчета потери давления в каналах или трубах.
Примечание! — гидравлический диаметр не совпадает с геометрическим эквивалентным диаметром каналов или труб некруглого сечения.
Гидравлический диаметр можно рассчитать по общему уравнению
d h = 4 A / p (1)
где
d h = гидравлический диаметр (м, футы)
A = площадь сечения воздуховода или трубы (м 2 , футы 2 )
p = периметр воздуховода или трубы «смачиваемый» (м, футы)
Примечание! — дюймы обычно используются в британской системе единиц.
Гидравлический диаметр круглой трубы или воздуховода
На основании уравнения (1) гидравлический диаметр круглого воздуховода может быть выражен как:
d h = 4 π r 2 / 2 π r
= 2 r
= d (2)
где
r = внутренний радиус трубы или воздуховода (м, фут)
d = внутренний диаметр трубы или воздуховода (м, футы)
Как и следовало ожидать, гидравлический диаметр стандартной круглой трубы или воздуховода равен внутреннему диаметру или двукратному внутреннему радиусу.
Гидравлический диаметр круглой трубы с круглой трубкой внутри
Поток находится в объеме между внутренней и внешней трубой.
На основании уравнения (1) гидравлический диаметр круглого воздуховода или трубы с внутренним воздуховодом или трубкой может быть выражен как
d h = 4 (π r o 2 — π r i 2 ) / (2 π r o + 2 π r i )
= 2 (r o — r i ) ( 3)
где
r o = внутренний радиус внешней трубы (м, фут)
r i = внешний радиус внутренней трубы (м, фут) )
Гидравлический диаметр прямоугольных труб или воздуховодов
На основе уравнения (1) гидравлический диаметр прямоугольного воздуховода или трубы можно рассчитать как
d h 900 22 = 4 ab / (2 (a + b))
= 2 ab / (a + b) (4)
где
a = ширина / высота длины воздуховода (м, футы)
b = высота / ширина воздуховода (м, футы)
Связанные мобильные приложения от EngineeringToolBox
— бесплатные приложения для автономного использования на мобильных устройствах.
Калькулятор гидравлического диаметра прямоугольного воздуховода / трубы для циркуляции
Калькулятор ниже основан на формуле (4) и может использоваться для расчета гидравлического диаметра прямоугольного воздуховода или трубы. Формула является общей и может использоваться любая единица измерения.
Эквивалентный диаметр
Примечание! Гидравлический диаметр отличается от эквивалентного диаметра. Эквивалентный диаметр — это диаметр круглого воздуховода или трубы, который дает такую же потерю давления, как прямоугольный воздуховод или труба.
Программа для калькуляции диаметра мастера измерения расхода в трубе
Программа Pipe Flow Wizard рассчитает минимальный внутренний диаметр трубы, необходимый для достижения заданного расхода при заданной максимальной потере давления. Программное обеспечение будет учитывать влияние потерь на трение в трубе с учетом материала трубы, внутренней шероховатости трубы, длины трубы, расхода жидкости, максимально допустимого падения давления, плотности жидкости, вязкости жидкости и падение давления через любую арматуру и отводы.Жидкости и газы
Программа Pipe Flow Wizard использует точные коэффициенты трения Коулбрука-Уайта с уравнением Дарси Вайсбаха при расчете потерь на трение и общих потерь давления в трубе для жидкостей. Pipe Flow Wizard использует уравнения сжимаемого изотермического потока при вычислении потерь на трение и общих потерь давления в трубе для потока газа. Программное обеспечение поддерживает различные уравнения сжимаемого потока, в том числе уравнение общего фундаментального потока, полное уравнение изотермического потока, уравнение потока AGA, уравнение потока Веймута, уравнение потока Panhandle A, уравнение потока Panhandle B и уравнение IGT Flow.
Трубы и фитинги
Программное обеспечение Pipe Flow Wizard позволяет пользователю легко выбирать стандартные данные (которые могут быть добавлены) для материал трубы, диаметр трубы, трубопроводная арматура и свойства жидкости, которые будут использоваться в расчетах.Найдите расчет диаметра и скриншоты результатов из программы Pipe Flow Wizard для Windows.
Экран вычисления диаметра (Windows) Экран результатов поиска диаметра (Windows)Найдите расчет диаметра и скриншоты результатов из программы Pipe Flow Wizard для macOS.
Экран вычисления диаметра (macOS) Экран результатов поиска диаметра (macOS)Найдите расчет диаметра и скриншоты результатов из программы Pipe Flow Wizard для iOS.
Экран расчета диаметра (iOS) Экран результатов поиска диаметра (iOS)Калькулятор объема трубы — Дюймовый калькулятор
Рассчитайте объем трубы с учетом ее внутреннего диаметра и длины. Калькулятор также найдет, сколько весит этот объем воды.
Как найти объем трубы
Объем жидкости в трубе можно определить по внутреннему диаметру трубы и ее длине. Чтобы оценить объем трубы, используйте следующую формулу:
объем = π × d 2 4 × h
Таким образом, объем трубы равен пи, умноженному на диаметр трубы d в квадрате на 4, умноженный на длину трубы h .
Эта формула получена из формулы объема цилиндра, которую также можно использовать, если известен радиус трубы.
объем = π × r 2 × h
Найдите диаметр и длину трубы в дюймах или миллиметрах. Воспользуйтесь нашим калькулятором футов и дюймов, чтобы рассчитать длину в дюймах или миллиметрах.
Если вы не знаете, каков внутренний диаметр трубы, но знаете внешний диаметр, обратитесь к таблицам общих размеров трубы, чтобы найти наиболее вероятный внутренний диаметр вашей трубы.
Введите значения длины и диаметра в формулу выше, чтобы рассчитать объем трубы.
Пример: рассчитать объем трубы диаметром 2 дюйма и длиной 50 футов
длина = 50 ′ × 12 = 600 ″
объем = π × 2 2 4 × 600 ″
объем = 3,1415 × 44 × 600 ″
объем = 3,1415 × 1 × 600 ″
объем = 1885 дюймов 3
Объем и вес воды для труб обычных размеров
| Размер трубы | Том | Вес | |
|---|---|---|---|
| в | дюйм 3 / фут | галлонов / фут | фунт / фут |
| 1 / 8 “ | 0.1473 дюйм 3 | 0,000637 галлонов | 0,005323 фунтов |
| 1 / 4 “ | 0,589 дюйма 3 | 0,00255 галлона | 0,0213 фунтов |
| 3 / 8 “ | 1,325 дюйма 3 | 0,005737 галлона | 0,0479 фунтов |
| 1 / 2 “ | 2.356 дюйм 3 | 0,0102 галлона | 0.0852 фунтов |
| 3 / 4 “ | 5,301 дюйм 3 | 0,0229 галлона | 0,1916 фунтов |
| 1 ″ | 9,425 дюйма 3 | 0,0408 галлона | 0,3407 фунта |
| 1 1 / 4 “ | 14,726 дюйм 3 | 0,0637 галлона | 0,5323 фунтов |
| 1 1 / 2 “ | 21.206 дюйм 3 | 0,0918 галлона | 0,7665 фунтов |
| 2 ″ | 37,699 дюйм 3 | 0,1632 галлона | 1,363 фунта |
| 2 1 / 2 “ | 58,905 дюйм 3 | 0,255 галлона | 2,129 фунта |
| 3 ″ | 84,823 дюйм 3 | 0,3672 галлона | 3,066 фунта |
| 4 ″ | 150.8 в 3 | 0,6528 галлона | 5,451 фунтов |
| 5 ″ | 235,62 дюйма 3 | 1,02 галлона | 8,517 фунтов |
| 6 ″ | 339,29 дюйма 3 | 1,469 галлона | 12,264 фунта |
| Размер трубы | Том | Вес | |
|---|---|---|---|
| мм | мм 3 / м | л / м | кг / м |
| 6 мм | 28274 мм 3 | 0.0283 л | 0,0283 кг |
| 8 мм | 50265 мм 3 | 0,0503 л | 0,0503 кг |
| 10 мм | 78 540 мм 3 | 0,0785 л | 0,0785 кг |
| 15 мм | 176715 мм 3 | 0,1767 л | 0,1767 кг |
| 20 мм | 314,159 мм 3 | 0,3142 л | 0.3142 кг |
| 25 мм | 490,874 мм 3 | 0,4909 л | 0,4909 кг |
| 32 мм | 804 248 мм 3 | 0,8042 л | 0,8042 кг |
| 40 мм | 1,256,637 мм 3 | 1,257 л | 1,257 кг |
| 50 мм | 1963 495 мм 3 | 1,963 л | 1,963 кг |
| 65 мм | 3 318 307 мм 3 | 3.318 л | 3,318 кг |
| 80 мм | 5026548 мм 3 | 5,027 л | 5,027 кг |
| 100 мм | 7 853 982 мм 3 | 7,854 л | 7,854 кг |
| 125 мм | 12 271 846 мм 3 | 12,272 л | 12,272 кг |
| 150 мм | 17 671 459 мм 3 | 17,671 л | 17.671 кг |
Как рассчитать объемный расход
Обновлено 15 декабря 2020 г.
Кевин Бек
Объемный расход — это термин в физике, который описывает, сколько вещества — с точки зрения физических размеров, а не массы — движется в пространстве в единицу времени. Например, когда вы запускаете смеситель на кухне, определенное количество воды (которое вы можете измерить в жидких унциях, литрах или чем-то еще) выходит из отверстия крана за заданный промежуток времени (обычно секунды или минуты).Это количество считается объемным расходом.
Термин «объемный расход» почти всегда применяется к жидкостям и газам; твердые тела не «текут», даже если они тоже могут двигаться с постоянной скоростью в пространстве.
Уравнение объемного расхода
Основное уравнение для задач такого рода:
Q = AV
, где Q — объемный расход, A — площадь поперечного сечения занята текущим материалом, а V — средняя скорость потока. V считается средним, потому что не каждая часть текущей жидкости движется с одинаковой скоростью. Например, когда вы наблюдаете, как вода реки неуклонно движется вниз по течению с заданным количеством галлонов в секунду, вы замечаете, что на поверхности здесь более медленные течения, а там — более быстрые.
Поперечное сечение часто представляет собой круг из-за проблем с объемным расходом, потому что эти проблемы часто связаны с круглыми трубами. В этих случаях вы найдете площадь A , возведя в квадрат радиус трубы (который составляет половину диаметра) и умножив результат на константу пи (π), которая имеет значение около 3.14159.
Обычная система СИ (от французского «международная система», что эквивалентно «метрической») единицы расхода — это литры в секунду (л / с) или миллилитры в минуту (мл / мин). Однако, поскольку в США уже давно используются имперские (английские) единицы измерения, все еще гораздо более распространено видеть объемный расход, выраженный в галлонах / день, галлонах / мин (gpm) или кубических футах в секунду (cfs). Чтобы найти объемный расход в единицах, обычно не используемых для этой цели, вы можете использовать онлайн-калькулятор расхода, подобный тому, что указан в разделе «Ресурсы».
Массовый расход
Иногда вам нужно знать не только объем жидкости, движущейся в единицу времени, но и величину массы, которую он представляет. Это, очевидно, критически важно в инженерии, когда необходимо знать, какой вес может безопасно выдержать данная труба, другой трубопровод или резервуар для жидкости.
Формула массового расхода может быть получена из формулы объемного расхода путем умножения всего уравнения на плотность жидкости, ρ .Это следует из того факта, что плотность равна массе, разделенной на объем, что также означает, что масса равна плотности, умноженной на объем. В уравнении объемного расхода уже есть единицы объема в единицу времени, поэтому, чтобы получить массу в единицу времени, вам просто нужно умножить на плотность.
Уравнение массового расхода поэтому
\ dot {m} = \ rho AV
ṁ , или «m-точка», является обычным символом для массового расхода.
Проблемы с объемным расходом
Допустим, вам дали трубу с радиусом 0.2} = 0,52 \ text {m / s} = 52 \ text {cm / s}
Вода должна проходить через трубу с быстрой, но вероятной скоростью около полуметра или чуть более 1,5 футов в секунду. правильно слить воду из бака.
Вычислитель числа Рейнольдса и вычислитель скорости для водопроводных труб.
Определение числа Рейнольдса
Число Рейнольдса используется в механике жидкости для характеристики движения жидкости.Его значение показывает, следует ли поток за ламинарным или турбулентным потоком. Эта концепция была введена Стоуксом и популяризирована Осборном Рейнольдсом. Он используется в нескольких областях, таких как проектирование трубопроводов, проектирование реакторов или биология. Число Рейнольдса определяется как соотношение между инерционными и вязкими силами. Уравнение, используемое для вычисления числа Рейнольдса:
Re = v · D / Vcin
Re: Число Рейнольдса (безразмерное)
v: Скорость жидкости
D: Внутренний диаметр трубы
Vcin: кинематическая вязкость
Число Рейнольдса — это безразмерное число, которое используется для определения того, имеет ли жидкость ламинарное или турбулентное поведение.
Калькулятор
Ламинарный поток:
Ведет себя как набор тонких листов.Если мы нанесем краситель в трубу, мы увидим, что она идет по линии параллельна стенкам трубы. Это случается, когда в круглой трубе число Рейнольдса ниже 2100.Турбулентный поток:
Движение жидкости беспорядочное. Краска смешивалась. Это происходит для чисел Рейнольдса выше 4000.Переходная зона:
Для числа Рейнольдса от 2100 до 4000 жидкость находится в переходной зоне между обоими типами потока, невозможно подтвердить, является ли он ламинарным или турбулентным.Другие калькуляторы:
— Скорость воды в трубе: ‘+ Math.round (Velo * 100) / 100 + ‘м / с
— Расход:’ + Tipoflujo + ‘
‘; }Расход воды для размеров труб с формулами Excel с использованием формулы Хазена Вильямса
Ограничения формулы Хазена Вильямса для расчетов расхода воды
Формула Хейзена Вильямса представляет собой эмпирическое уравнение, которое может использоваться для турбулентного потока воды при типичные температуры окружающей среды.Требование турбулентного потока не очень ограничивает. Большинство практических применений водного транспорта по трубам — это режим турбулентного потока. Для обзора этой темы см. Статью «Число Рейнольдса и ламинарный и турбулентный поток». Строго говоря, формула Хазена Вильямса применима к воде при температуре 60 ° F, но она работает довольно хорошо для разумного диапазона температур воды выше или ниже 60 ° F. Для жидкостей с вязкостью, отличной от воды, или для температуры воды намного выше или ниже 60 ° F, уравнение Дарси Вайсбаха работает лучше, чем формула Хейзена Вильямса.Щелкните следующую ссылку, чтобы получить дополнительные сведения об уравнении Дарси Вайсбаха.
После презентации и обсуждения нескольких форм уравнения Хазена Вильямса в следующих парах разделов будет представлен и обсужден загружаемый шаблон электронной таблицы Excel для расчета расхода воды Хазена Вильямса с использованием формул Excel.
Формы формулы Хазена Вильямса
Существует несколько различных форм формулы Хазена Вильямса, используемых для расчета расхода воды.Его можно записать в терминах скорости или расхода воды, в терминах падения давления или потери напора, а также для нескольких различных наборов единиц. Традиционная форма формулы Хазена Вильямса:
Единицы США: V = 1,318 C R0,633 S0,54, где:
- V = скорость потока воды в футах / сек
- C = коэффициент Хазена Вильямса, в зависимости от материал трубы и возраст трубы
- R = Гидравлический радиус, фут (R = площадь поперечного сечения / смоченный периметр)
- S = наклон линии энергетического класса = потеря напора / длина трубы = гл / л, безразмерный
С.I. единицы: V = 0,85 C R0,633 S0,54, где:
- V в м / с, а R в метрах
Формула Хейзена-Вильямса используется в основном для измерения напорного потока в трубах, для которых гидравлический радиус составляет одну четвертую диаметра трубы (R = D / 4). Используя это соотношение и Q = V (πD2 / 4), для потока в круглой трубе формулу Хейзена Вильямса можно переписать, как показано в следующем разделе.
Расход воды для размеров труб в диапазоне диаметров с помощью формулы Хазена Вильямса
Для потока воды под давлением в круглой трубе формулу Хазена Вильямса, показанную выше, можно переписать в следующей удобной форме:
в единицах U .Единицы S.
в единицах СИ: Q = 0,278 C D2,63 S0,54, где
- Q в м3 / с, а D в метрах
Формула Хейзена Вильямса также может быть выражена через разницу давлений (ΔP) вместо потери напора (hL) по длине трубы L, используя ΔP = ρghL:
В единицах СИ удобная форма уравнения: Q = (3.763 x 10-6) C D2,63 (ΔP / L) 0,54, где
- Q — расход воды в м3 / час,
- D — диаметр трубы в мм
- L — длина трубы в м,
- ΔP — перепад давления по длине трубы, L, в кН / м2
В единицах США: Q = 0,442 C D2,63 (ΔP / L) 0,54, где
- Q — расход воды в галлонах в минуту,
- D — диаметр трубы в дюймах
- L — длина трубы в футах,
- ΔP — перепад давления по длине трубы, L, в фунтах на кв. Дюйм
Это форма формулы Хазена Вильямса, которую удобно использовать для оценки воды. расход для труб размером и длиной в U.S. единицы, как показано в разделе после следующего на второй странице.
На второй странице этой статьи есть таблица со значениями коэффициента Хазена Вильямса, таблица с примерами расчетов расхода воды для нескольких длин и диаметров труб из ПВХ, а также ссылка для загрузки шаблона электронной таблицы с формулами Excel для получения воды расчеты расхода.
Значения коэффициента Хазена Вильямса
Чтобы использовать формулу Хазена Вильямса для расчета расхода воды, необходимы значения коэффициента Хазена Вильямса C для используемого материала трубы.Значения C доступны во многих справочниках, учебниках и на интернет-сайтах. Значения C, обычно используемые для некоторых распространенных материалов труб, показаны в таблице слева.
Источник: Toro Ag Irrigation (PDF)
Пример расчета расхода воды для размеров и длин труб
Приведенная ниже таблица была подготовлена с использованием уравнения: Q = 0,442 C D2,63 (ΔP / L) 0,54, с единицами измерения как указано выше, для расчета расхода воды для трубы из ПВХ с диаметром от 1/2 дюйма до 6 дюймов и длиной от 5 футов до 100 футов, все для перепада давления 20 фунтов на квадратный дюйм на определенной длине трубы.Коэффициент Хазена Вильямса был принят равным 150 для таблицы в предыдущем разделе.
…………………………………… .. РАСХОД ВОДЫ, ГАЛЛ / МИН ………………………………………
………………… . ……………………………. Диаметр трубы в дюймах ………………………………………
Длина, фут …… .. 0,5 ……. 0,75 …… .. 1 ……… 1,5 ……… 2 ……… 2,5 ……… 3 ………. 4 ………. 5 ………… 6
…. 5 …………… .23 ……..66 …… ..140 …… .407 …… .868… ..1560 …… 2520… .5371… ..9659 …… 15,601
… 10 …………… 16 …… ..45… …… 96 …… ..280 …… .597… ..1073 …… 1733… .3694… ..6643 …… 10,730
… 15 …………… 13 …… ..36 ……… 77 …… ..225 …… .479 …… 862 …… .1393… .2968… ..5337 …… ..8620
… 20 …………… 11 …… ..31 ……… 66… … ..193 …… .410 …… 738 …… .1192… .2541… ..4569 …… ..7380
… 40 …………… .7 ……… 21 ……… 46 …… ..132 …… .282 …… 508 …… ..820… ..1747… ..3142 …… ..5076
.. 100 …………… 4 ……… 13 ……… 28… …… 81 …… ..172 …… 309 ……..500… ..1065… ..1916 …… ..3096
В таблице показана закономерность, которую вы должны интуитивно ожидать. При заданной разности давлений, управляющей потоком, расход воды увеличивается по мере увеличения диаметра для данной длины трубы, а скорость потока воды уменьшается по мере увеличения длины трубы для данного диаметра трубы. Приведенное выше уравнение можно использовать для расчета расхода воды для труб разных размеров и длины с различными материалами труб и движущими силами давления, используя уравнение Хазена Вильямса, как показано в таблице выше.
Шаблон Excel для расчета расхода воды для размеров и длины труб.
В шаблон электронной таблицы слева встроены формулы Excel для расчета расхода воды для труб различного диаметра, как показано в предыдущем разделе. Этот шаблон электронной таблицы Excel, который можно загрузить ниже, позволяет вводить значение коэффициента Хазена Вильямса и падение давления по всей длине рассматриваемой трубы. Кроме того, диаметры и длина трубы могут быть изменены по сравнению с теми, которые в настоящее время указаны в электронной таблице, поэтому расход может быть рассчитан для любой комбинации диаметра и длины трубы, если известен коэффициент Хазена-Вильямса и известно падение давления в трубе.
В примере таблицы указаны единицы измерения в США, но для загрузки доступны версия для США и версия для США.
Щелкните здесь, чтобы загрузить этот шаблон электронной таблицы в единицах измерения США.
Щелкните здесь, чтобы загрузить этот шаблон электронной таблицы в единицах S.I.
Ссылки
Ссылки для получения дополнительной информации:
1. Bengtson, H., Fundamentals of Fluid Flow, Онлайн-курс повышения квалификации для получения кредита PDH.
2. Мансон, Б. Р., Янг, Д.Ф., & Окииси, TH, Основы механики жидкости, 4-е изд., Нью-Йорк: John Wiley and Sons, Inc, 2002.
3. Лиу, К.П., «Ограничения и правильное использование уравнения Хазена-Вильямса. , ” Журнал гидротехники, Vol. 124, № 9, сентябрь 1998 г., стр. 951-954.
Этот пост является частью серии: Расчеты расхода в трубе
Расчеты расхода в трубе включают использование числа Рейнольдса, чтобы определить, является ли поток ламинарным или турбулентным. Потери напора на трение можно найти с помощью уравнения Дарси Вейсбаха и коэффициента трения.Длина входа для полностью развитого потока может быть найдена для турбулентного потока и для ламинарного потока.