Расход трубы по диаметру трубы: Рассчитать расход воды в трубопроводе по формуле СНиП онлайн калькулятор

Содержание

Выбор диаметра трубы в зависимости от расхода воды онлайн калькулятор таблица

Таблица выбора диаметра трубы от расхода воды

Диаметр, дюйм
Диаметр, мм
Расход воды м3/час
1″
25.4
1.8
1 1/4″
32
3.3
1 1/2″
38.1
5.1
2″
50.8
10.7
2 1/2″
63.5
19.1
3″
76
30.4
3 1/2″
89
45.6
4″
102
64.9
4 1/2
114
86.4

Расчет расхода воды в зависимости от диаметра трубы. Не целые числа вводите через точку (АА.АА)

Значения величин в этой таблице основаны на принятых в практике соответствиях диаметров труб расходам воды. Эти практические расчеты основаны на том требовании, что скорость воды в трубах не должна достигать шумового предела (приблизительно 2 метра в секунду для труб диаметром до 50 мм и 3 метра в секунду для труб диаметром до 114 мм), и обычно она оказывается в диапазоне 0.8-1.5 м/c для труб диаметром до 50 мм и до 2.5 метров в секунду для труб диаметром до 114 мм, в бетонном производстве трубы большего диаметра для подачи воды практически не используются. Поэтому вычисления по этой таблице допустимы только до диаметра 114 мм. Для труб большего диаметра данные мы не собирали и не анализировали.

Еще раз обращаем внимание — расчеты на данной странице можно вести только для труб диаметром до 114 мм.!!!

При выборе диаметра трубы нужно учесть непостоянный характер потребления!

К примеру : необходимо для производства 30 м3 бетона 4.5 тонн воды и 2 тонны для заправки миксеров, итого 6.5 тонн воды. Казалось бы, по таблице можно выбрать с запасом трубу диаметром 50 мм. с расходом 10.7 тонны воды в час. Это неправильный ответ. Вода для приготовления бетона будет потребляться не час, а 20-30 минут, остальное время — выгрузка бетона, технологические простои. Поэтому труба должна пропускать не 4.5, а 9-13.5 тонн воды для приготовления бетона. Ну и плюс 2 тонны для миксеров. Итого не 6.5, а 11-15.5 тонн воды. Нужно выбирать 53-ю или 57-ю трубу. Кстати, все вышесказанное относится и к выбору насосов.

Компания Тех Альянс не несет ответственности за любые последствия, наступившие при использовании результатов данных расчетов.

 

 

 

 

Расход воды через трубу


В некоторых случаях приходится сталкиваться с необходимостью расчета расхода воды через трубу. Этот показатель говорит о том, сколько воды может пропустить труба, измеряется в м³/с.

  • Для организаций, не поставивших счетчик на воду, начисление платы происходит из учета проходимости трубы. Важно знать, насколько точно эти данные просчитаны, за что и по какому тарифу надо платить. Физических лиц это не касается, для них, при отсутствии счетчика, количество прописанных человек умножается на потребление воды 1 человеком по санитарным нормам. Это достаточно большой объем, а с современными тарифами гораздо выгоднее поставить счетчик. Точно также в наше время часто выгоднее самому греть воду колонкой, чем платить коммунальным службам за их горячую воду.
  • Огромную роль расчет проходимости трубы играет при проектировании дома, при подведении к дому коммуникаций.

Важно увериться, что каждое ответвление водопровода сможет получить свою долю из основной трубы даже в часы пикового расхода воды. Водопровод создан для комфорта, удобства, облегчения человеку труда.

Если каждый вечер до жителей верхних этажей вода будет практически не доходить, о каком комфорте может идти речь? Как можно пить чай, мыть посуду, купаться? А все пьют чай и купаются, поэтому тот объем воды, который смогла предоставить труба, распределился по нижним этажам. Совсем плохую роль эта проблема может сыграть при пожаротушении. Если пожарники подключатся к центральной трубе, а в ней нет напора.

Иногда расчет расхода воды через трубу может пригодиться, если после ремонта водопровода горе-мастерами, замены части труб, напор сильно упал.

Гидродинамические расчеты непростое дело, обычно осуществляются квалифицированными специалистами. Но, допустим, вы занимаетесь частным строительством, проектируете свой уютный просторный дом.

Как рассчитать расход воды через трубу самому?

Казалось бы, достаточно знать диаметр отверстия трубы, чтобы получить, может, и округленные, но в целом справедливые цифры. Увы, этого очень мало. Другие факторы способны изменять результат вычислений в разы. Что же влияет на максимальный расход воды через трубу?

  1. Сечение трубы. Очевидный фактор. Отправная точка гидродинамических вычислений.
  2. Давление в трубе. При увеличении давления через трубу с тем же сечением проходит больше воды.
  3. Изгибы, повороты, изменение диаметра, разветвления тормозят движение воды по трубе. Разные варианты в разной степени.
  4. Протяженность трубы. По более длинным трубам будет проходить меньше воды за единицу времени, чем по коротким. Весь секрет в силе трения. Подобно тому, как она задерживает движение привычных для нас объектов (автомобилей, велосипедов, саней и т. д.), сила трения препятствует водяному потоку.
  5. У трубы с меньшим диаметром оказывается больше площади соприкосновения воды с поверхностью трубы по отношению к объему водяного потока. А от каждой точки соприкосновения появляется сила трения. Так же, как и в более длинных трубах, в более узких трубах скорость движения воды становится меньше.
  6. Материал труб. Очевидно, что степень шероховатости материала влияет величину силы трения. Современные пластиковые материалы (полипропилен, ПВХ, металлопласт и т. д.) оказываются очень скользкими по сравнению с традиционной сталью и позволяют двигаться воде быстрее.
  7. Длительность эксплуатации трубы. Известковые отложения, ржавчина сильно ухудшают пропускные возможности водопровода. Это самый каверзный фактор, ведь степень засоренности трубы, ее новый внутренний рельеф и коэффициент трения весьма сложно просчитать с математической точностью. К счастью, расчет расхода воды чаще всего требуется для нового строительства и свежих, не использовавшихся ранее материалов. А с другой стороны, подключаться эта система будет к уже существующим, много лет существующим коммуникациям. И как она сама себя поведет через 10, 20, 50 лет? Новейшие технологии значительно улучшили эту ситуацию. Пластиковые трубы не ржавеют, их поверхность практически не портится со временем.

Таким образом, легко рассчитать расход воды через трубу по простой маленькой формуле не представляется возможным. Требуемый объем данных и вычислений не всегда под силу человеку без специального образования.

Расчет расхода воды через кран

Если требуется рассчитать расход воды только через отверстие крана, которое значительно меньше диаметра основной трубы, частный случай гидродинамических расчетов, то вычислений немного.

Объем вытекаемой жидкости находится путем умножения сечения отверстия трубы S на скорость вытекания V. Сечение это площадь определенной части объемной фигуры, в данном случае, площадь круга. Находится по формуле S = πR2. R будет радиусом отверстия трубы, не путать с радиусом трубы. π постоянная величина, отношение длины окружности к ее диаметру, приблизительно равняется 3,14.

Скорость вытекания находится по формуле Торричелли: . Где g ускорение свободного падения, на планете Земля равное приблизительно 9,8 м/с. h высота водяного столба, который стоит над отверстием.

Пример

Рассчитаем расход воды через кран с отверстием диаметром 0,01 м и высотой столба 10 м.

Сечение отверстия = πR2 = 3,14 х 0,012 = 3,14 х 0,0001 = 0,000314 м².

Скорость вытекания = √2gh = √2 х 9,8 х 10 = √196 = 14 м/с.

Расход воды = SV =0,000314 х 14 = 0,004396 м³/с.

В переводе на литры получается, что из заданной трубы способно вытекать 4,396 л в секунду.

Сколько воды проходит через трубу 32 мм. Формула расхода воды — пример расчета бытового водопотребления. Гидравлический расчет по Шевелеву

В некоторых случаях приходится сталкиваться с необходимостью расчета расхода воды через трубу. Этот показатель говорит о том, сколько воды может пропустить труба, измеряется в м³/с.

  • Для организаций, не поставивших счетчик на воду, начисление платы происходит из учета проходимости трубы. Важно знать, насколько точно эти данные просчитаны, за что и по какому тарифу надо платить. Физических лиц это не касается, для них, при отсутствии счетчика, количество прописанных человек умножается на потребление воды 1 человеком по санитарным нормам. Это достаточно большой объем, а с современными тарифами гораздо выгоднее поставить счетчик. Точно также в наше время часто выгоднее самому греть воду колонкой, чем платить коммунальным службам за их горячую воду.
  • Огромную роль расчет проходимости трубы играет при проектировании дома, при подведении к дому коммуникаций .

Важно увериться, что каждое ответвление водопровода сможет получить свою долю из основной трубы даже в часы пикового расхода воды. Водопровод создан для комфорта, удобства, облегчения человеку труда.

Если каждый вечер до жителей верхних этажей вода будет практически не доходить, о каком комфорте может идти речь? Как можно пить чай, мыть посуду, купаться? А все пьют чай и купаются, поэтому тот объем воды, который смогла предоставить труба, распределился по нижним этажам. Совсем плохую роль эта проблема может сыграть при пожаротушении. Если пожарники подключатся к центральной трубе, а в ней нет напора.

Иногда расчет расхода воды через трубу может пригодиться, если после ремонта водопровода горе-мастерами, замены части труб, напор сильно упал.

Гидродинамические расчеты непростое дело, обычно осуществляются квалифицированными специалистами. Но, допустим, вы занимаетесь частным строительством, проектируете свой уютный просторный дом.

Как рассчитать расход воды через трубу самому?

Казалось бы, достаточно знать диаметр отверстия трубы, чтобы получить, может, и округленные, но в целом справедливые цифры. Увы, этого очень мало. Другие факторы способны изменять результат вычислений в разы. Что же влияет на максимальный расход воды через трубу?

  1. Сечение трубы . Очевидный фактор. Отправная точка гидродинамических вычислений.
  2. Давление в трубе . При увеличении давления через трубу с тем же сечением проходит больше воды.
  3. Изгибы, повороты, изменение диаметра, разветвления тормозят движение воды по трубе. Разные варианты в разной степени.
  4. Протяженность трубы . По более длинным трубам будет проходить меньше воды за единицу времени, чем по коротким. Весь секрет в силе трения. Подобно тому, как она задерживает движение привычных для нас объектов (автомобилей, велосипедов, саней и т. д.), сила трения препятствует водяному потоку.
  5. У трубы с меньшим диаметром оказывается больше площади соприкосновения воды с поверхностью трубы по отношению к объему водяного потока. А от каждой точки соприкосновения появляется сила трения. Так же, как и в более длинных трубах, в более узких трубах скорость движения воды становится меньше.
  6. Материал труб . Очевидно, что степень шероховатости материала влияет величину силы трения. Современные пластиковые материалы (полипропилен, ПВХ, металлопласт и т. д.) оказываются очень скользкими по сравнению с традиционной сталью и позволяют двигаться воде быстрее.
  7. Длительность эксплуатации трубы . Известковые отложения, ржавчина сильно ухудшают пропускные возможности водопровода. Это самый каверзный фактор, ведь степень засоренности трубы, ее новый внутренний рельеф и коэффициент трения весьма сложно просчитать с математической точностью. К счастью, расчет расхода воды чаще всего требуется для нового строительства и свежих, не использовавшихся ранее материалов. А с другой стороны, подключаться эта система будет к уже существующим, много лет существующим коммуникациям. И как она сама себя поведет через 10, 20, 50 лет? Новейшие технологии значительно улучшили эту ситуацию. Пластиковые трубы не ржавеют, их поверхность практически не портится со временем.

Расчет расхода воды через кран

Объем вытекаемой жидкости находится путем умножения сечения отверстия трубы S на скорость вытекания V. Сечение это площадь определенной части объемной фигуры, в данном случае, площадь круга. Находится по формуле S = πR2 . R будет радиусом отверстия трубы, не путать с радиусом трубы. π постоянная величина, отношение длины окружности к ее диаметру, приблизительно равняется 3,14.

Скорость вытекания находится по формуле Торричелли: . Где g ускорение свободного падения, на планете Земля равное приблизительно 9,8 м/с. h высота водяного столба, который стоит над отверстием.

Пример

Рассчитаем расход воды через кран с отверстием диаметром 0,01 м и высотой столба 10 м.

Сечение отверстия = πR2 = 3,14 х 0,012 = 3,14 х 0,0001 = 0,000314 м².

Скорость вытекания = √2gh = √2 х 9,8 х 10 = √196 = 14 м/с.

Расход воды = SV =0,000314 х 14 = 0,004396 м³/с.

В переводе на литры получается, что из заданной трубы способно вытекать 4,396 л в секунду.

Прокладка трубопровода – дело не очень сложное, но достаточно хлопотное. Одной из самых сложных проблем при этом является расчет пропускной способности трубы, которая напрямую влияет на эффективность и работоспособность конструкции. В данной статье речь пойдет о том, как рассчитывается пропускная способность трубы.

Пропускная способность – это один из важнейших показателей любой трубы. Несмотря на это, в маркировке трубы этот показатель указывается редко, да и смысла в этом немного, ведь пропускная способность зависит не только от габаритов изделия, но и от конструкции трубопровода. Именно поэтому данный показатель приходится рассчитывать самостоятельно.

Способы расчета пропускной способности трубопровода

  1. Внешний диаметр . Данный показатель выражается в расстоянии от одной стороны наружной стенки до другой стороны. В расчетах этот параметр имеет обозначение Дн. Внешний диаметр труб всегда отображается в маркировке.
  2. Диаметр условного прохода . Это значение определяется как диаметр внутреннего сечения, который округляется до целых чисел. При расчете величина условного прохода отображается как Ду.


Расчет проходимости трубы может осуществляться по одному из методов, выбирать который необходимо в зависимости от конкретных условий прокладки трубопровода:

  1. Физические расчеты . В данном случае используется формула пропускной способности трубы, позволяющая учесть каждый показатель конструкции. На выборе формулы влияет тип и назначение трубопровода – например, для канализационных систем есть свой набор формул, как и для остальных видов конструкций.
  2. Табличные расчеты . Подобрать оптимальную величину проходимости можно при помощи таблицы с примерными значениями, которая чаще всего используется для обустройства разводки в квартире. Значения, указанные в таблице, довольно размыты, но это не мешает использовать их в расчетах. Единственный недостаток табличного метода заключается в том, что в нем рассчитывается пропускная способность трубы в зависимости от диаметра, но не учитываются изменения последнего вследствие отложений, поэтому для магистралей, подверженных возникновению наростов, такой расчет будет не лучшим выбором. Чтобы получить точные результаты, можно воспользоваться таблицей Шевелева, учитывающей практически все факторы, воздействующие на трубы. Такая таблица отлично подходит для монтажа магистралей на отдельных земельных участках.
  3. Расчет при помощи программ . Многие фирмы, специализирующиеся на прокладке трубопроводов, используют в своей деятельности компьютерные программы, позволяющие точно рассчитать не только пропускную способность труб, но и массу других показателей. Для самостоятельных расчетов можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые, хоть и имеют несколько большую погрешность, доступны в бесплатном режиме. Хорошим вариантом большой условно-бесплатной программы является «TAScope», а на отечественном пространстве самой популярной является «Гидросистема», которая учитывает еще и нюансы монтажа трубопроводов в зависимости от региона.

Расчет пропускной способности газопроводов

Проектирование газопровода требует достаточно высокой точности – газ имеет очень большой коэффициент сжатия, из-за которого возможны утечки даже через микротрещины, не говоря уже о серьезных разрывах. Именно поэтому правильный расчет пропускной способности трубы, по которой будет транспортироваться газ, очень важен.

Если речь идет о транспортировке газа, то пропускная способность трубопроводов в зависимости от диаметра будет рассчитываться по следующей формуле:

Где р – величина рабочего давления в трубопроводе, к которой прибавляется 0,10 МПа;

Ду – величина условного прохода трубы.

Указанная выше формула расчета пропускной способности трубы по диаметру позволяет создать систему, которая будет работать в бытовых условиях.


В промышленном строительстве и при выполнении профессиональных расчетов применяется формула иного вида:

  • Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T,

Где z – коэффициент сжатия транспортируемой среды;

Т – температура транспортируемого газа (К).

Чтобы избежать проблем, профессионалам приходится учитывать при расчете трубопровода еще и климатические условия в том регионе, где он будет проходить. Если наружный диаметр трубы окажется меньше, чем давление газа в системе, то трубопровод с очень большой вероятностью будет поврежден в процессе эксплуатации, в результате чего произойдет потеря транспортируемого вещества и повысится риск взрыва на ослабленном отрезке трубы.

При большой необходимости можно определить проходимость газовой трубы с помощью таблицы, в которой описана взаимозависимость между наиболее распространенными диаметрами труб и рабочим уровнем давления в них. По большому счету, у таблиц есть тот же недостаток, который имеет рассчитанная по диаметру пропускная способность трубопровода, а именно – невозможность учесть воздействие внешних факторов.

Расчет пропускной способности канализационных труб

При проектировании канализационной системы нужно в обязательном порядке рассчитывать пропускную способность трубопровода, которая напрямую зависит от его вида (канализационные системы бывают напорными и безнапорными). Для осуществления расчетов используются гидравлические законы. Сами расчеты могут проводиться как при помощи формул, так и посредством соответствующих таблиц.

Для гидравлического расчета канализационной системы требуются следующие показатели:

  • Диаметр труб – Ду;
  • Средняя скорость движения веществ – v;
  • Величина гидравлического уклона – I;
  • Степень наполнения – h/Ду.


Как правило, при проведении расчетов вычисляются только два последних параметра – остальные после этого можно будет определить без особых проблем. Величина гидравлического уклона обычно равна уклону земли, который обеспечит движение стоков со скоростью, необходимой для самоочищения системы.

Скорость и предельный уровень наполнения бытовой канализации определяются по таблице, которую можно выписать так:

  1. 150-250 мм — h/Ду составляет 0,6, а скорость – 0,7 м/с.
  2. Диаметр 300-400 мм — h/Ду составляет 0,7, скорость – 0,8 м/с.
  3. Диаметр 450-500 мм — h/Ду составляет 0,75, скорость – 0,9 м/с.
  4. Диаметр 600-800 мм — h/Ду составляет 0,75, скорость – 1 м/с.
  5. Диаметр 900+ мм — h/Ду составляет 0,8, скорость – 1,15 м/с.

Для изделия с небольшим сечением имеются нормативные показатели минимальной величины уклона трубопровода:

  • При диаметре 150 мм уклон не должен быть менее 0,008 мм;
  • При диаметре 200 мм уклон не должен быть менее 0,007 мм.

Для расчета объема стоков используется следующая формула:

Где а – площадь живого сечения потока;

v – скорость транспортировки стоков.


Определить скорость транспортировки вещества можно по такой формуле:

где R – величина гидравлического радиуса,

С – коэффициент смачивания;

i – степень уклона конструкции.

Из предыдущей формулы можно вывести следующую, которая позволит определить значение гидравлического уклона:

Чтобы вычислить коэффициент смачивания, используется формула такого вида:

Где n – коэффициент, учитывающий степень шероховатости, который варьируется в пределах от 0,012 до 0,015 (зависит от материала изготовления трубы).

Значение R обычно приравнивают к обычному радиусу, но это актуально лишь в том случае, если труба заполняется полностью.

Для других ситуаций используется простая формула:

Где А – площадь сечения потока воды,

Р – длина внутренней части трубы, находящейся в непосредственном контакте с жидкостью.

Табличный расчет канализационных труб

Определять проходимость труб канализационной системы можно и при помощи таблиц, причем расчеты будут напрямую зависеть от типа системы:

  1. Безнапорная канализация . Для расчета безнапорных канализационных систем используются таблицы, содержащие в себе все необходимые показатели. Зная диаметр устанавливаемых труб, можно подобрать в зависимости от него все остальные параметры и подставить их в формулу (прочитайте также: » «). Кроме того, в таблице указан объем проходящей через трубу жидкости, который всегда совпадает с проходимостью трубопровода. При необходимости можно воспользоваться таблицами Лукиных, в которых указана величина пропускной способности всех труб с диаметром в диапазоне от 50 до 2000 мм.
  2. Напорная канализация . Определять пропускную способность в данном типе системы посредством таблиц несколько проще – достаточно знать предельную степень наполнения трубопровода и среднюю скорость транспортировки жидкости. Читайте также: » «.


Таблица пропускной способности полипропиленовых труб позволяет узнать все необходимые для обустройства системы параметры.

Расчет пропускной способности водопровода

Водопроводные трубы в частном строительстве применяются чаще всего. На систему водоснабжения в любом случае приходится серьезная нагрузка, поэтому расчет пропускной способности трубопровода обязателен, ведь он позволяет создать максимально комфортные условия эксплуатации будущей конструкции.

Для определения проходимости водопроводных труб можно использовать их диаметр (прочитайте также: » «). Конечно, данный показатель не является основой для расчета проходимости, но его влияние нельзя исключать. Увеличение внутреннего диаметра трубы прямо пропорционально ее проходимости – то есть, толстая труба почти не препятствует движению воды и меньше подвержена наслоению различных отложений.


Впрочем, есть и другие показатели, которые также необходимо учитывать. Например, очень важным фактором является коэффициент трения жидкости о внутреннюю часть трубы (для разных материалов имеются собственные значения). Также стоит учитывать длину всего трубопровода и разность давлений в начале системы и на выходе. Немаловажным параметром является и количество различных переходников, присутствующих в конструкции водопровода.

Пропускная способность полипропиленовых труб водопровода может рассчитываться в зависимости от нескольких параметров табличным методом. Одним из них является расчет, в котором главным показателем является температура воды. При повышении температуры в системе происходит расширение жидкости, поэтому трение повышается. Для определения проходимости трубопровода нужно воспользоваться соответствующей таблицей. Также есть таблица, позволяющая определить проходимость в трубах в зависимости от давления воды.


Самый точный расчет воды по пропускной способности трубы позволяют осуществить таблицы Шевелевых. Помимо точности и большого числа стандартных значений, в данных таблицах имеются формулы, позволяющие рассчитать любую систему. Данный материал в полном объеме описывает все ситуации, связанные с гидравлическими расчетами, поэтому большинство профессионалов в данной области чаще всего используют именно таблицы Шевелевых.

Основными параметрами, которые учитываются в этих таблицах, являются:

  • Внешний и внутренний диаметры;
  • Толщина стенок трубопровода;
  • Период эксплуатации системы;
  • Общая протяженность магистрали;
  • Функциональное назначение системы.

Заключение

Расчет пропускной способности труб может выполняться разными способами. Выбор оптимального способа расчета зависит от большого количества факторов – от размеров труб до назначения и типа системы. В каждом случае есть более и менее точные варианты расчета, поэтому найти подходящий сможет как профессионал, специализирующийся на прокладке трубопроводов, так и хозяин, решивший самостоятельно проложить магистраль у себя дома.

Система водоснабжения — это совокупность трубопроводов и устройств, которые обеспечивают бесперебойную подачу воды к различным санитарно-техническим приборам и другим устройствам, для работы которых она требуется. В свою очередь расчет водоснабжения — это комплекс мероприятий, в результате которого изначально определяется максимальный секундный, часовой и суточный расход воды. Причем, рассчитывается не только общий расход жидкости, но и расход холодной и горячей воды в отдельности. Остальные же параметры, описанные в СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» , а также диаметр трубопровода, находятся уже в зависимости от показателей расхода воды. Например, одним из таких параметров является диаметр условного прохода счетчика.

В настоящей статье представлен пример расчета водоснабжения на внутренний водопровод для частного 2-х этажного дома. В результате данного расчета найдены общий секундный расход воды и диаметры трубопроводов для сантехприборов, расположенных в ванной комнате, в туалете и на кухне. Также здесь определено минимальное сечение для входной трубы в дом. То есть имеется в виду труба, которая берет свое начало у источника водоснабжения и заканчивается в месте разветвления ее по потребителям.

Что касается других параметров, приведенных в упомянутом нормативном документе, то практика показывает, что их рассчитывать для частного дома не обязательно.

Пример расчета водоснабжения

Исходные данные

Количество проживающих людей в доме — 4 человека.

В доме имеются следующие санитарно-технические приборы.

Ванная комната:

Ванная со смесителем — 1 шт.

Сан. узел:

Унитаз со смывным бачком — 1 шт.

Кухня:

Умывальник со смесителем — 1 шт.

Расчет

Формула максимального секундного расхода воды:

q с = 5·q 0 tot ·α, л/с,

Где: q 0 tot — общий расход жидкости, одного потребляемого прибора, определяемый согласно п. 3.2 . Принимаем по прил. 2 для ванной комнаты — 0,25 л/с, сан. узла — 0,1 л/с, кухни — 0,12 л/с.

α — коэффициент, определяемый согласно прил. 4 в зависимости от вероятности Р и количества сантехприборов N.

Определение вероятности действия санитарно-технических приборов:

P = (U·q hr,u tot) / (q 0 tot ·N·3600) = (4·10,5) / (0,25·3·3600) = 0,0155 ,

Где: U = 4 чел. — количество водопотребителей.

q hr,u tot = 10,5 л — общая норма расхода воды в литрах, потребителем в час наибольшего водопотребления. Принимаем согласно прил. 3 для жилого дома квартирного типа с водопроводом, канализацией и ваннами с газовыми водонагревателями.

N = 3 шт. — количество сантехприборов.

Определение расхода воды для ванной комнаты:

α = 0,2035 — принимаем по табл. 2 прил. 4 в зависимости от NP = 1·0,0155 = 0,0155.

q с = 5·0,25·0,2035 = 0,254 л/с.

Определение расхода воды для сан. узла:

α = 0,2035 — ровно столько же, что и в предыдущем случае, так как количество приборов одинаково.

q с = 5·0,1·0,2035 = 0,102 л/с.

Определение расхода воды для кухни:

α = 0,2035 — как и в предыдущем случае.

q с = 5·0,12·0,2035 = 0,122 л/с.

Определение общего расхода воды на частный дом:

α = 0,267 — так как NP = 3·0,0155 = 0,0465.

q с = 5·0,25·0,267 = 0,334 л/с.

Формула определения диаметра водопровода на расчетном участке:

d = √((4·q с)/(π·V)) м,

Где: d — внутренний диаметр трубопровода на рассчитываемом участке, м.

V — скорость потока воды, м/с. Принимаем равной 2,5 м/с согласно п. 7.6 , в котором сказано, что скорость жидкости во внутреннем водопроводе не может превышать 3 м/с.

q c — расход жидкости на участке, м 3 /с.

Определение внутреннего сечения трубы для ванной комнаты:

d = √((4·0,000254)/(3,14·2,5)) = 0,0114 м = 11,4 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для сан. узла :

d = √((4·0,000102)/(3,14·2,5)) = 0,0072 м = 7,2 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для кухни:

d = √((4·0,000122)/(3,14·2,5)) = 0,0079 м = 7,9 мм.

Определение внутреннего сечения входной трубы в дом:

d = √((4·0,000334)/(3,14·2,5)) = 0,0131 м = 13,1 мм.

Вывод: для снабжения водой ванну со смесителем требуется труба с внутренним диаметром не менее 11,4 мм, унитаза в сан. узле — 7,2 мм, умывальника на кухне — 7,9 мм. Что касается входного диаметра водопровода в дом (для снабжения 3-х приборов), то он должен составлять не менее 13,1 мм.

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход.

Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять расчет пропускной способности трубы в зависимости от ее диаметра рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода. Полученные данные определяют ключевые параметры не только домашней, но и промышленной магистрали. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора

ВНИМАНИЕ! Чтобы правильно посчитать, необходимо обратить внимание, что 1кгс/см2 = 1 атмосфере; 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм; 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д. Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)

Введите параметры для расчёта:

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

  1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера . Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Смотреть видео

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Внешний объем трубного сортамента (мм)

Примерное количество воды, которое получают в литрах за минуту

Примерное количество воды, исчисляемое в м3 за час

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Смотреть видео

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V

В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами. d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.



Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления . Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.


А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Видео – как посчитать расход воды

Смотреть видео

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

От полученных данных зависят основные параметры домашнего водовода.

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

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

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

Если увеличить скорость движения потока можно уменьшить диаметр трубы. Автоматически снизится материалоемкость. Смонтировать такую систему будет намного проще, упадет стоимость работ.

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

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

  • Диаметр трубы;
  • Скорость потока.

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

Итоговая расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода выглядит следующим образом:

d = √(4Q/Πw)
Q – расход перекачиваемой жидкости, м3/с
d – диаметр трубопровода, м
w – скорость потока, м/с

Подходящая скорость жидкости, в зависимости от вида трубопровода

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

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

На габариты трубопровода влияют также возможные скачки давления.

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

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

Такое увеличение связано с несколькими показателями:

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

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

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

Скорость воды в трубопроводе формула

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

Формула расхода воды

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

Расход воды через трубу таблица

Зависимость расхода от давления

Нет такой зависимости расхода жидкости от давления, а есть — от перепада давления. Формула выводится просто.5/λ/L)/4, SQRT — квадратный корень.

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

75. Гидравлика: Понятие потерь давления

75. Гидравлика: Понятие потерь давления

Напомним, что этот вопрос вкратце уже упоминался в разделе 18 «Проблема внезапного вскипания хладагента в жидкостной магистрали «. Чтобы пополнить наши знания в этой области, проведем небольшой мысленный опыт с помощью схем на рис. 75.1 и 75.2. Для проведения этого опыта нам потребуются ручной кран на сливной магистрали градирни, при открытии которого градирня опорожняется, и поплавковый клапан, поддерживающий постоянный уровень воды в баке градирни. На выходе из сливной магистрали в точке В (перед краном) установим манометр, проградуированный в барах. Этот манометр будет показывать нам давление в точке В. Установим также стеклянную трубку, которая будет показывать давление в точке В в метрах водяного столба (м вод. ст.), то есть высоту уровня воды, эквивалентную давлению в точке В.

На рис. 75.1 слева {схема 1) кран на сливной магистрали закрыт. Уровень воды в трубке находится на высоте 5 м, то есть давление в точке В равно 5 м вод. ст. Манометр в точке В показывает величину избыточного давления, обусловленного высо-
той столба жидкости, то есть 5 м вод. ст. или 0,5 бар: давление, измеренное манометром, равно высоте столба.
На рис. 75.1 справа (схема 2) кран на сливной магистрали открыт. Под действием силы тяжести, сразу же после открытия крана, вода из бака начинает сливаться. Как только вода приходит в движение, ее уровень в стеклянной трубке падает до 4,5 м: следовательно, потери давления на участке от точки А до точки В равны 5 — 4,5 = 0,5 м вод. ст. Манометр в точке В также показывает падение давления на величину потерь, которые равны 0,5 — 0,45 = 0,05 бар (то есть 0,5 м вод. ст.).

Отсюда делаем вывод: как только вода пришла в движение, появились потери давления.
Эти потери обусловлены вязкостью воды и за-висят от ее скорости. В основном, потери давления определяются силой трения движущейся воды о внутреннюю поверхность стенок трубопровода, которая имеет ту или иную шероховатость.
Потери давления растут:
► с ростом длины трубы;
► с падением внутреннего диаметра (площади проходного сечения) трубы;
► с ростом скорости воды (то есть расхода) в трубе.

Потери давления приводят к дополнительным затратам энергии. Они порождают шумы в трубопроводах и незначительный нагрев воды. Чем больше скорость воды, тем больше шум, особенно там, где поток испытывает сужения. Например, в кранах, вентилях и т.п. Этот шум может доставлять определенные неудобства в тех случаях, когда трубопроводы проложены в жилых помещениях или поблизости от них.
Поэтому диаметры трубопроводов должны выбираться таким образом, чтобы скорость жидкости в них не превышала определенных значений при максимальных потребных расходах. Например, сегодня существуют такие рекомендации:
► Для труб с внутренним диаметром 15 мм максимальная скорость жидкости равна 0,5 м/с.
► Для труб с внутренним диаметром 80 мм максимальная скорость жидкости равна 1,2 м/с.
Такая разница в рекомендуемых значениях скоростей обусловлена следующим
В трубах диаметром 15 мм периметр поверхности трения П=1,5смх7г«5 см, площадь проходного сечения S1 « 2 см2, а в трубах диаметром 80 мм периметр поверхности трения П = 8 см х п к 25 см при площади проходного сечения S2 * 50
Таким образом, при переходе от трубы с внутренним диаметром D1 = 15 мм к трубе с диаметром D2 = 80 мм
периметр поверхности трения возрастает в 5 раз, тогда как площадь проходного сечения увеличивается в 25 раз. В результате сила трения (а следовательно, и потери давления) в трубе диаметром 15 мм при скорости потока 0,5 м/с будет примерно такой же, как и в трубе диаметром 80 мм при скорости потока 1,2 м/с. Поэтому чем больше диаметр трубы, тем больше в ней может быть скорость потока при одной и той же величине потерь давления на трение.
В существующих сегодня установках диаметры жидкостных трубопроводов выбирают с таким расчетом, чтобы при максимальном расходе скорость потока в них приводила бы к потерям давления, как правило, в диапазоне от 10 до 20 мм вод. ст. на погонный метр длины трубопровода.

 75.1. УПРАЖНЕНИЕ 1. Оценка потерь давления


Для оценки потерь давления, обусловленных местными сопротивлениями (повороты, тройники, запорные вентили и т.д.), принято использовать понятие эквивалентной длины. Например, можно считать, что потери давления при повороте потока на 90° эквивалентны потерям давления на трение на отрезке трубы того же диаметра длиной 0,8 м*.
Теперь попробуйте оценить порядок величины потерь давления в трубе внутренним диаметром 65 мм и полной длиной 50 м, имеющей 6 поворотов на 90° (см. рис. 75.4).

Решение упражнения 1
При условии, что диаметр трубы определен правильно, можно предположить, что потери давления на трение составляют от 10 до 20 мм вод. ст. на погонный метр длины трубы. При выполнении оценки допустим, что потери давления на трение равны среднему значению указанного диапазона, то есть 15 мм вод. ст./м. В тоже время, 6 поворотов на 90° эквивалентны по величине потерь давления участку прямой трубы того же диаметра длиной 6 х 0,8 м = 4,8 м. Следовательно, полная эквивалентная длина нашей трубы будет равна 50 м + 4,8 м « 55 м. Таким образом, полные потери давления в этой трубе составят 55 м х 15 мм вод. ст/м = 825 мм вод. ст « 0,8 м вод. ст.
* Это утверждение не всегда справедливо. В общем случае длину участка прямой трубы, эквивалентную по величине потерь давления какому-либо местному сопротивлению, находят по формуле Ьэкв = Щм/Ялтл Т№ D — внутренний диаметр трубы, §м — коэффициент местных потерь и Ятр — коэффициент трения жидкости о внутреннюю поверхность стенок трубы (прим. ред.).

ВЛИЯНИЕ РАЗНОСТИ УРОВНЕЙ НА ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ
Продолжим наши мысленные эксперименты. На рис. 75.5 представлены две абсолютно одинаковые схемы, отличающиеся только тем, что высота бака градирни на схеме 1 над сливным краном больше, чем высота бака на схеме 2.
Длина сливных труб в обеих схемах одна и та же, диаметры труб также одинаковы. Из-за разности уровней давление в точке В схемы 1 будет выше, чем давление в точке В схемы 2. Следовательно, если полностью открыть сливные краны в обеих схемах, расход Qvl будет выше, чем расход Qv2. Для того, чтобы сравнивать величины потерь давления в зависимости от разности уровней, необходимо прикрыть кран схемы 1 с целью выравнивания расходов, а следовательно, и скоростей потоков жидкости в трубопроводах схем 1 и 2.

Как только мы это сделаем, то сразу же увидим, что при равенстве расходов Qvl и Qv2 потери давления для обеих схем будут в точности совпадать: Ahl = Ah3.

Вывод: потери давления на трение и местные сопротивления никоим образом не зависят от разности уровней трубопровода. Они определяются только расходом жидкости, длиной трубопровода, внутренним диаметром и шероховатостью стенок трубы.

 75.2. УПРАЖНЕНИЕ 2. Влияние потерь давления на характеристики потока


Рассмотрим систему, представленную на рис. 75.6.
При движении воды по трубопроводу появляются потери давления АЫ, которые зависят от длины трубопровода, его диаметра и расхода воды (то есть скорости воды в трубе).
Установим на выходе из бака фильтр.
► Как изменятся потери давления Ahl?
► Как изменится расход?
► Как изменится скорость воды?
Решение на следующей странице…

Решение упражнения 2
Фильтр, установленный на трубопроводе (см. рис. 75.7 справа), ведет себя точно так же, как любое местное сопротивление (поворот, вентиль и др.): он является дополнительным препятствием потоку жидкости, то есть создает дополнительные потери давления при прохождении воды. Эти потери добавляются к потерям на трение. В результате полные потери давления на участке от точки С до точки В возрастут (Ah3 > Ah 1).

Теперь рассмотрим, как изменится скорость течения воды в трубе. При установке дополнительного сопротивления, например, фильтра, потери давления на отрезке С-В возрастают (Ah3 > Ah 1). Но это сопротивление также препятствует и прохождению воды (как это делал бы ручной вентиль, сопротивление которого возрастает при его закрытии): следовательно, расход воды будет уменьшаться.
Поскольку при этом в обоих случаях внутренний диаметр трубы на участке С-В не меняется, уменьшение расхода приводит к снижению скорости потока воды в трубе: скорость V2 будет заметно ниже сорости VI.

При росте потерь давления в контуре расход жидкости падает. Поскольку расход падает, неизбежно снижается и скорость потока.

Обратите внимание на дополнительные условия: следует отчетливо понимать, что скорость потока воды абсолютно одинакова на входе в фильтр и на выходе из него. Поскольку внутренний диаметр трубы одинаков по всей длине, скорость будет в точности одна и та же в каждом сечении трубы.
Скорость потока жидкости при постоянном расходе строго одна и та же в каждом сечении трубы постоянного внутреннего диаметра.

 75.3. УПРАЖНЕНИЕ 3. Изменение расхода при изменении скорости

По трубе длиной 50 м с внутренним диаметром 80 мм вода течет со скоростью 1 м/с. Как по-вашему, что произойдет с расходом, если скорость удвоится?
Решение на следующей странице…

Решение упражнения 3
Мы нарушим традицию, которая действует в нашем руководстве, поскольку здесь мы вынуждены привести несложные формулы и выполнить очень простые расчеты. Пожалуйста, извините нас за это, но вопросы гидравлики довольно сложны и иногда вам могут потребоваться отдельные базовые понятия для того, чтобы разобраться в некоторых явлениях, которые, тем не менее, мы будем стараться объяснять как можно проще.
Для начала вы должны вспомнить, что объемный расход, как правило, измеряется в м3/ч или м3/с (см. раздел 41 «Измерение расхода воздуха»}.

Скорость потока и расход воды находятся в тесной взаимосвязи:
Qv                        V         х        S
(м3/с)       =           (м/с)      х      (м2)
Расход      =        Скорость   х Площадь
Рассчитаем площадь проходного сечения трубы диаметром 80 мм (см. рис. 75.9): Рис. 75.9.                                 S = 3,14 х 0,082 / 4 = 0,005 м2.
Теперь можно найти расходы:
► Qvl = 1 м/с х 0,005 м2 = 0,005 м3/с   = 0,005 х 3600 = 18 м3/ч.
► Qv2 = 2 м/с х 0,005 м2 =   0,01 м3/с   =   0,01 х 3600 = 36 м3/ч.
Таким образом, для данного диаметра трубы расход прямо пропорционален скорости потока.
 При удвоении скорости потока жидкости в трубе расход также удваивается.

 75.4. УПРАЖНЕНИЕ 4. Изменение расхода при изменении диаметра трубы

Мы только что нашли, что при скорости потока жидкости 1 м/с в трубе диаметром 80 мм расход жидкости равен 18 м3/ч.
Теперь удвоим внутренний диаметр трубы, то есть возьмем трубу с внутренним диаметром 160 мм. Чему будет равен расход жидкости в этой трубе при той же скорости потока

Решение упражнения 4
При скорости потока 1 м/с расход в трубе с внутренним диаметром 80 мм равен 18 м3/ч. Если внутренний диаметр трубы будет равен 160 мм, то площадь ее проходного сечения станет S = 3,14 х 0,1 б2 / 4 = 0,02 м2. При скорости потока 1 м/с расход в этой трубе будет равен 1 х 0,02 = 0,02 м3/с или 0,02 х 3600 = 72 м3/ч вместо прежних 18 м3/ч. Иначе говоря, расход вырастет в 4 раза.

Внимание! Не путайте понятие «внутренний диаметр » и площадь проходного сечения: если диаметр удваивается, то площадь проходного сечения увеличивается в 4 раза!

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ РАСХОДОМ И ДАВЛЕНИЕМ
Рассмотрим поплавковый клапан, предназначенный для подачи водопроводной воды в бак градирни (см. рис. 75.11). Допустим, что полностью открытый клапан при давлении воды в сети 2 бара обеспечивает расход 10 л/мин.

Для того, чтобы удвоить расход, то есть обеспечить расход через клапан, равный 20 л/мин. необходимо давление воды в сети увеличить в 4 раза.

Запомните! При слабом давлении воды в водопроводной сети расход будет небольшим. Чтобы удвоить расход, давление в сети нужно повысить в 4 раза.

Разумеется, что на практике для удвоения расхода так не поступают. Если бы на самом деле повышали давление в сети, это породило бы многие проблемы: диаметр трубопровода пришлось бы делать очень малым, вода бы в трубах сильно «гудела» и т. д.
Проведем такую аналогию: если автомагистраль загружена, то для того, чтобы повысить ее пропускную способность, водителей не заставляют ехать быстрее, а либо делают новую полосу, либо строят объездной путь! То же самое предпринимают и для увеличения расхода жидкости в трубе: увеличивают площадь проходного сечения трубы.
При заданном расходе это приводит к снижению скорости потока воды в трубе (и, следовательно, шума), а потребное для обеспечения этого расхода давление уменьшается

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ РАСХОДОМ И ПОТЕРЯМИ ДАВЛЕНИЯ

В трубе с внутренним диаметром 80 мм предполагается удвоить расход. Что произойдет с потерями давления? На первый взгляд может показаться, что поскольку при удвоении расхода скорость потока удваивается, то и потери давления также должны удваиваться. К сожалению, это не так.
При удвоении расхода потери не удваиваются, а увеличиваются в четыре раза: если расход вырос в 2 раза, потери давления возрастут в 4 раза!
В примере на рис. 75.13 при скорости потока 1 м/с потери давления АР = 2 м вод. ст., а при увеличении скорости до 2 м/с потери давления умножаются на 4: АР = 2 х 4
Потери давления пропорциональны квадрату расхода.
Для получения дополнительной информации см. раздел 95 «Несколько примеров расчета потерь давления «.

 75.5. УПРАЖНЕНИЕ 5. Изменение потерь давления при изменении расхода

 Показан участок трубопровода, пропускающий воду со скоростью I м/с. Манометры показывают давление в различных точках этого трубопровода. Из показаний манометров можно сделать следующие выводы.
При скорости водяного потока 1 м/с потери давления составляют:
— на фильтре АРф = 2 — 1,8 = 0,2 бар;
— на вентиле АРв = 1,8 — 1,7 = 0,1 бар.
Что покажут манометры на выходе из фильтра и на выходе из вентиля, если скорость потока в трубе удвоится? Решение этого упражнения приведено ниже, однако прежде, чем знакомиться с ним, попробуйте поразмышлять самостоятельно.

Решение упражнения 5

Скорость удвоилась, следовательно расход тоже удвоился. В результате потери давления на
фильтре и на вентиле вырастут в 4 раза.
Теперь потери давления на фильтре АРф = 0,2 бар х 4 = 0,8 бар, то есть манометр на выходе
из фильтра покажет 2 — 0,8 =1,2 бар.
Потери давления на вентиле АРв = 0,1 бар х 4 = 0,4 бар, то есть манометр на выходе из
вентиля покажет 1,2 — 0,4 = 0,8 бар.
Заметьте, что общие потери давления на этом участке вырастут с 0,3 до 1,2 бар: то есть тоже в 4 раза.

Делаем расчет расхода воды по диаметру трубы

На предприятиях, а также в квартирах и домах в целом расходуется большое количество воды. Цифры огромные, но могут ли они о чем-то сказать еще, кроме факта определенного расхода? Да, могут. А именно, расход воды может помочь рассчитать диаметр трубы. Это, казалось бы, не связанные друг с другом параметры, но на деле взаимосвязь очевидна.

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

Расчет диаметра трубы по расходу воды

Факторы, оказывающие влияние на проходимость воды через трубу

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

Расчет диаметра

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

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

Расход воды через трубу

Для этого понадобятся такие данные:

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

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

Таблица расчета диаметра трубы

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

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

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

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

Расчет расхода жидкости через сечение. Как рассчитать расход воды по диаметру трубы – теория и практика

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:


Q = расход пара, воздуха и воды в м 3 /с.

D = диаметр трубопровода в м.

v = допустимая скорость потока в м/с.


D = диаметр конденсатопровода в мм.

Q = расход в м 3 /ч.

V = допустимая скорость потока в м/с.

Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м 3 /ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м 3 /ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.

Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м 3 /кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м 3 /ч. Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м 3 /кг, а объемный расход 233,7 м 3 /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 м 3 /ч, под которым понимается объем в м 3 при температуре 0 °С.

Если производительность компрессора 600 мп 3 /ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м 3 /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.

Назначение

Скорость потока в м/с

Конденсат

Заполненный конденсатом

Конденсато-паровая смесь

Питательная вода

Трубопровод всаса

Трубопровод подачи

Питьевого качества

Охлаждение

Воздух под давлением

* Трубопровод всаса насоса питательной воды: из-за низкой скорости потока низкая потеря давления, что препятствует образованию пузырьков пара на всасе питательного насоса.

Расчет диаметра трубопровода для воды при 100 м 3 /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 м 3 /ч, давление 5 бар и скорости потока 8 м/с.

Перерасчет с нормального расхода 600 м 3 /ч на рабочий м 3 /ч 600/5 = 120 м 3 /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 м 3 /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 м 3 /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 м 3 /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 м 3 /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 м 3 /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]сайт

Добавить в закладки

Эксперт отвечает:

При проектировании инженерных коммуникаций, таких как отопление, водоснабжение и канализация, необходимо учитывать принятые нормы, приведенные в соответствующей документации.

Расчет расхода воды по сечению трубы — довольно сложный инженерный процесс, требующий специальных знаний. Но в случаях, когда индивидуальное строительство ведется собственными силами, без привлечения строительных фирм, многие расчеты приходится делать самостоятельно.

Чем больший объем воды проходит через трубу в единицу времени, тем больше получается расход. Существует довольно много критериев, которые влияют на этот показатель. Основные из них следующие:

  • диаметр внутреннего сечения;
  • материал, из которого изготовлен водопровод;
  • скорость течения жидкости, которая, в свою очередь, зависит от давления;
  • наличие поворотов и затворов в водопроводной системе.

Однако размер сечения трубы действительно достаточно сильно влияет на расход воды в трубопроводе. Если пренебречь дополнительными факторами, можно предложить для расчета следующую формулу:

q = π×d²/4 ×V;

где q — расход воды, л/с;

d — диаметр внутреннего сечения трубы, см;

V — скорость течения воды, м/с.

Если питание системы водоснабжения осуществляется из водонапорной башни, без дополнительного нагнетания с помощью насоса, то скорость течения будет в пределах примерно от 0,7 до 1,9 м/с. Если же используется какой-либо нагнетатель, то в его паспорте должно указываться создаваемое давление и скорость прохождения жидкости.

В дополнение к вышеприведенной формуле отметим, что довольно большое влияние на производительность трубопровода оказывает сопротивление внутренних стенок. Пластиковые трубы имеют более гладкую поверхность, чем стальные, поэтому коэффициент сопротивления в них ниже. К тому же они не подвержены коррозии, что тоже положительно влияет на их пропускную способность.

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход. Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять все расчеты рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода, потому, что полученные данные определяют ключевые параметры не только домашнего, но и промышленного трубопровод. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

  1. Диаметр, который имеет внутреннее сечение.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.


Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же расчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера . Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение большего количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Смотреть видео

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет максимальных показателей при самом высоком давлении в сети и при самых высоких размера ее объема.

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Формула для вычисления

Смотреть видео

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами. d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.


Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное влияние на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления . Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.

А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях будет разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам. Тогда можно рассчитывать на то, что смонтированная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Смотреть видео

Расчет диаметра трубы по формулам для водоснабжения

В этой статье я расскажу вам о том, как профессионально посчитать диаметр . Будут указаны полезные формулы. Вы узнаете какой диаметр трубы вам нужен для водопроводных труб. Также очень важно не путать, расчет подбора диаметра для , от расчета для . Так как для отопления бывает достаточно низкого потока движения воды. Формула расчета диаметра труб кардинально отличаются, так как для водоснабжения необходимы большие скорости потока воды.

Что касается таблиц для расчета диаметра , то об этом будет рассказано в других статьях. Скажу лишь то, что данная статья вам поможет найти диаметр труб без таблиц, по специальным формулам. А таблицы придуманы просто, упростить процесс вычисления. К тому же в этой статье Вы поймете, из чего складывается весь результат необходимого диаметра.

Посмотрите видео:

Чтобы получить расчет диаметра трубы для водоснабжения, необходимо иметь готовые цифры:

Что касается расхода потребления воды , то тут примерно есть приблизительно готовый цифровой стандарт. Возьмем к примеру смеситель в ванной. Я опытным путем проверил, что для комфортного потока воды на выходе примерно равно: 0,25 литров в секунду. Эту величину и возьмем для стандарта по подбору диаметра для водного потока.

Есть еще одна не маловажная цифра. В квартирах это обычно стандарт. У нас в стояках для примерно стоит давление напора: Около 1,0 до 6,0 Атмосфер. В среднем это 1,5-3,0 атмосфер. Это зависит от этажности многоквартирного дома. В многоэтажных домах свыше 20 этажей, стояки могут быть разделены по этажности, чтобы не перегружать нижние этажи.

Что касается потери напора, то я объяснял в других ранних статях: Гидравлический расчет на потерю напора или как рассчитать потери давления в трубе .

А теперь давайте приступим к алгоритму расчета необходимого диаметра для водоснабжения. В этом алгоритме есть неприятная особенность, это то, что нужно делать расчет циклично подставляя в формулу диаметр и проверяя результат. Так как в формуле потерь напора существует квадратичная особенность и в зависимости от диаметра трубы резко изменяется результат потерь напора. Я думаю, больше трех циклов нам не придется делать. Также еще зависит от материала трубопровода. И так приступим!

«Расчет диаметра трубы»

Приведем вариант:

Вот некоторые формулы, которые помогут найти скорость потока:

0,25л/с=0,00025м 3 /с

V=(4*Q)/(π*D 2)=(4*0,00025)/π*0,012 2 =2,212 м/с

Re=(V*D)/ν=(2,212*0.012)/0,00000116=22882

ν=1,16*10 -6 =0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

Δ э =0,005мм=0,000005м. Взято из таблици, для металлопластиковой .


У меня подпадает в первую область и я принимаю для расчета формулу Блазиуса.

λ=0,3164/Re 0,25 =0,3164/22882 0,25 =0,0257

h=λ*(L*V 2)/(D*2*g)=0,0257*(10*2,212 2)/(0,012*2*9,81)=5,341 м.

И так: На входе у нас 2 атмосферы, что равно 20 метрам напора.

Если полученый результат 5,341 метров меньше входного напора, то результат нас удовлетворяет и диаметр трубы с внутренни диаметром 12мм подходит!

Если нет то необходимо увеличивать диаметр .

Но имейти ввиду, если в расчет брать трубу, которая из подвала идет по стоякам к вам на пятый этаж, то результат возможно будет не удовлетворительным. А если у вас саседи будут отбирать поток воды, то и соответственно входной напор может уменьшится. Так что имейти ввиду про запас в два три раза уже хорошо. В нашем случае запас в четыре раза больше.

Давайте попробуем так ради эксперимента. У нас в трубе 10 метров в пути, имеются четыре угольника (колена). Это и они называются местными гидравлическими сопротивлениями. Для колена в 90 градусов имеется формула расчета:

h=ζ*(V 2)/2*9,81=0,249 м.

Так как у нас 4 угольника, то полученый результат умножаем на 4 и получаем 0,996 м. Почти еще один метр.

Задача 2:

Стальная (железная) труба проложена длиной 376 метров с внутренним диаметром 100 мм, по длине трубы имеются 21 отводов (угловых поворотов 90°С). Труба проложена с перепадом 17м. То есть относительно горизонта идет вверх на высоту 17 метров. Характеристики насоса: Максимальный напор 50 метров (0,5МПа), максимальный расход 90м 3 /ч. Температура воды 16°С. Найти максимально возможный расход в конце трубы.


Дано:

Найти максимальный расход = ?

Решение:

Для решения необходимо знать график насосов: Зависимость расхода от напора.

Я выбрал визуально похожий график всех насосов, от реального может отличаться на 10-20%. Для более точного расчета необходим график насоса, который указан в паспорте насоса.

В нашем случае будет такой график:


Смотрите, прерывистой линией по горизонту обозначил 17 метров и на пересечение по кривой получаю максимально возможный расход: Qmax.

По графику я могу смело утверждать, что на перепаде высоты, мы теряем примерно: 14 м 3 /час. (90-Qmax=14 м 3 /ч).

Не существует прямой формулы, которая дает прямой расчет нахождения расхода, а если и существует, то она имеет ступенчатый характер и некоторую логику, которая способна Вас запутать — окончательно.

Ступенчатый расчет получается потому, что в формуле существует квадратичная особенность потерь напора в динамике (движение).

Поэтому решаем задачу ступенчато.

Поскольку мы имеем интервал расходов от 0 до 76 м 3 /час, то мне хочется проверить потерю напора при расходе равным: 45 м 3 /ч.

Находим скорость движения воды

Q=45 м 3 /ч = 0,0125 м 3 /сек.

V = (4 0,0125)/(3,14 0,1 0,1)=1,59 м/с

Находим число рейнольдса

ν=1,16 10 -6 =0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

Re=(V D)/ν=(1,59 0,1)/0,00000116=137069

Δэ=0,1мм=0,0001м. Взято из таблицы, для стальной (железной) .

У меня попадает на вторую область при условии

λ=0,11(Δэ/D + 68/Re) 0.25 =0,11 (0,0001/0,1 + 68/137069) 0,25 =0,0216

h=λ (L V 2)/(D 2 g)= 0,0216 (376 1,59 1,59)/(0,1 2 9,81)=10,46 м.

Как видите, потеря составляет 10 метров. Далее определяем Q1, смотри график:


Теперь делаем оригинальный расчет при расходе равный 64м 3 /час

Q=64 м 3 /ч = 0,018 м 3 /сек.

V = (4 0,018)/(3,14 0,1 0,1)=2,29 м/с

Re=(V D)/ν=(2,29 0,1)/0,00000116=197414

λ=0,11(Δэ/D + 68/Re) 0.25 =0,11 (0,0001/0,1 + 68/197414) 0,25 =0,021

h=λ (L V 2)/(D 2 g)= 0,021 (376 2,29 2,29)/(0,1 2 9,81)=21,1 м.

Отмечаем на графике:

Qmax находится на пересечении кривой между Q1 и Q2 (Ровно середина кривой).


Ответ: Максимальный расход равен 54 м 3 /ч. Но это мы решили без сопротивления на поворотах.

Для проверки проверим:

Q=54 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

Re=(V D)/ν=(1,91 0,1)/0,00000116=164655

Итог: Мы попали на Н пот =14,89=15м.

А теперь посчитаем сопротивление на поворотах:

Формула по нахождению напора на местном гидравлическом сопротивление:

ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм. Для больших диаметров он уменьшается. Это связано с тем, что влияние скорости движения воды по отношению к повороту уменьшается.

Возьмем ζ = 1.

Скорость 1,91 м/с

h=ζ (V 2)/2 9,81=(1 1,91 2)/(2 9,81)=0,18 м.

Это значение умножаем на количество отводов и получаем 0,18 21=3,78 м.

Ответ: при скорости движения 1,91 м/с, получаем потерю напора 3,78 метров.

Давайте теперь решим целиком задачку с отводами.

При расходе 45 м 3 /час получили потерю напора по длине: 10,46 м. Смотри выше.

При этой скорости (2,29 м/с) находим сопротивление на поворотах:

h=ζ (V 2)/2 9,81=(1 2,29 2)/(2 9,81)=0,27 м. умножаем на 21 = 5,67 м.

Складываем потери напора: 10,46+5,67=16,13м.

Отмечаем на графике:


Решаем тоже самое только для расхода в 55 м 3 /ч

Q=55 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

V = (4 0,015)/(3,14 0,1 0,1)=1,91 м/с

Re=(V*D)/ν=(1,91 0,1)/0,00000116=164655

λ=0,11(Δэ/D + 68/Re) 0.25 =0,11 (0,0001/0,1 + 68/164655) 0,25 =0,0213

h=λ (L V 2)/(D 2 g)= 0,0213 (376 1,91 1,91)/(0,1 2 9,81)=14,89 м.

h=ζ (V 2)/2 9,81=(1 1,91 2)/(2 9,81)=0,18 м. умножаем на 21 = 3,78 м.

Складываем потери: 14,89+3,78=18,67 м

Рисуем на графике:


Ответ: Максимальный расход=52 м 3 /час. Без отводов Qmax=54 м 3 /час.

Теперь я думаю вам понятно как происходит сопротивление движению потока. Если не понятно, то я готов услышать ваши коментарии по данной статье. Пишите коментарии.

Если Вы желаете получать уведомления
о новых полезных статьях из раздела:
Сантехника, водоснабжение, отопление,
то оставте Ваше Имя и Email.

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Расход воды в системе водоснабжения связан с сечением трубы и скоростью движения следующей зависимостью:

  • где V — скорость движения воды в трубе, м/с;

  • d — внутренний диаметр трубы, м.

Отсюда

Очевидно, что для определения диаметра трубы кроме расчетного расхода необходимо знать (или задавать) скорость движения воды V.

Практически не представляется возможным установить какие-либо обоснованные пределы колебания расчетной скорости движения воды в трубах, исходя из чисто технических соображений [1]. Между тем, легко видеть, что изменение скорости (при заданном расчетном расходе) существенно влияет на экономические показатели системы водоснабжения. Из приведенной выше формулы видно, что с увеличением скорости диаметр водопровода уменьшается, что обуславливает снижение его строительной стоимости. В свою очередь увеличение скорости влечет за собой увеличение потерь напора в водопроводной сети. Потери напора при движении воды по трубам пропорциональны их длине и зависят от диаметра труб, расхода воды (скорости течения), характера и степени шероховатости стенок труб (то есть от материала труб) и от области гидравлического режима их работы. Основной формулой инженерной гидравлики, связывающей все указанные характеристики, является формула Дарси-Вейсбаха:

  • где — линейные потери напора, м;

  • — коэффициент гидравлического сопротивления;

  • l и d — длина и диаметр трубы, м;

  • V — скорость движения воды, м/с;

  • g — ускорение свободного падения, м/с2.

Режим движения жидкости определяется числом Рейнольдса

  • Re — безразмерное число Рейнольдса;

  • V — характерный параметр, скорость движения воды в трубе, м/с;

  • d — характерный параметр, внутренний диаметр трубопровода, м;

  • — кинематический коэффициент вязкости воды при температуре воды 10 ºС.

Смена режимов движения происходит при критических числах Рейнольдса .

Критерием режима движения служат следующие неравенства:

Ламинарный режим

При , коэффициент гидравлического сопротивления можно определить по формуле Колбрука-Уайта

Область перемежающейся турбулентности

Коэффициент гидравлического сопротивления можно определить по формуле

Сколько воды может течь по трубе (галлонов в минуту / галлонов в час)?

Нас регулярно спрашивают о пропускной способности труб различного диаметра и о том, какая водосточная воронка лучше всего подходит для труб определенного размера. К сожалению, рекомендации не так просты, потому что вам также необходимо учитывать давление воды, трение материала и многое другое.

Тем не менее, мы составили следующие таблицы, которые служат в качестве общих указаний для оценки пропускной способности трубы по воде через трубу или водосток с крыши.Если у вас есть вопросы, позвоните нашему мастеру слива по телефону 800-635-0384.

Расход воды (галлонов в минуту / галлонов в час) в зависимости от размера трубы и внутреннего / внешнего диаметра

Предположим, что гравитация — низкое давление. Скорость потока около 6 футов / с, также на стороне всасывания насоса Предположим среднее давление (20-100 фунтов на квадратный дюйм). Скорость потока около 12 ф / с Предположим, ПИКовый поток «высокого давления».Скорость потока около 18 ф / с
Размер трубы (сортамент 40) I.D. (диапазон) Н.Д. галлонов в минуту
(с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
GPH
(с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
галлонов в минуту
(с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
GPH
(Вт / мин.Потери и шум PSI)
галлонов в минуту
(с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
GPH
(с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
1/2 « 0,5 — 0,6 дюйма 0,85 « 7 420 14 840 21 1,260
3/4 « 0,75 — 0.85 « 1.06 « 11 660 23 1,410 36 2,160
1 « 1 — 1,03 « 1,33 « 16 960 37 2,200 58 3 480
1-1 / 4 « 1,25 — 1,36 дюйма 1,67 « 25 1,500 62 3,750 100 6 000
1-1 / 2 « 1.5 — 1,6 « 1,9 « 35 2 100 81 4 830 126 7 560
2 « 1,95 — 2,05 дюйма 2.38 « 55 3 300 127 7,650 200 12 000
2-1 / 2 « 2,35 — 2,45 « 2.89 « 80 4 800 190 11 400 300 18 000
3 « 2,9 — 3,05 дюйма 3,5 « 140 8 400 273 16,350 425 25 500
4 « 3,85 — 3,95 дюйма 4,5 « 240 14 400 480 28 800 700 42 000
5 « 4.95–5,05 дюйма 5,563 « 380 22 800 750 45 000 1,100 66 000
6 « 5,85 — 5,95 дюйма 6,61 « 550 33 000 1100 66 000 1700 102 000
8 « 7,96 дюйма 8.625 « 950 57 000 1900 114 000 2800 168 000

Расход воды (галлонов в минуту) в зависимости от внутреннего диаметра и давления

ДАВЛЕНИЕ РАСХОД, ГАЛЛ. / МИН ЧЕРЕЗ ТРУБОПРОВОД, ДЮЙМЫ
фунт / кв. Дюйм 1 « 1.25 « 1,5 « 2 « 2,5 « 3 « 4 «
20 26 47 76 161 290 468 997
30 32 58 94 200 360 582 1240
40 38 68 110 234 421 680 1449
50 43 77 124 264 475 767 1635
60 47 85 137 291 524 846 1804
75 53 95 153 329 591 955 2035
100 62 112 180 384 690 1115 2377
125 70 126 203 433 779 1258 2681
150 77 139 224 478 859 1388 2958
200 90 162 262 558 1004 1621 3455

Пропускная способность стальных труб (sch 40)

Размер трубы Максимальный расход (галлон / мин) Скорость (фут / с) Потеря напора (фут / 100 футов)
2 « 45 4.3 3,9
2-1 / 2 « 75 5,0 4,1
3 « 130 5,6 3,9
4 « 260 6,6 4,0
6 « 800 8,9 4,0
8 « 1,600 10.3 3,8
10 « 3 000 12,2 4,0
12 « 4,700 13,4 4,0
14 « 6 000 14,2 4,0
16 « 8 000 14,5 3,5
18 « 10 000 14.3 3,0
20 « 12 000 13,8 2,4
24 « 18 000 14,4 2,1

Как спроектировать промышленную трубопроводную систему для достижения идеального расхода и скорости

На промышленных предприятиях мы часто обсуждаем , что транспортируется в трубе, в зависимости от конструкции системы. Характеристики материала в отношении коррозионной и термостойкости при взаимодействии с различными жидкостями являются важным аспектом при проектировании системы.

Почти равное значение имеет , как жидкость движется по трубе. Скорость потока играет важную роль в определении долговечности системы, а также в ее повседневном потреблении энергии.

Понимание эффективности, с которой жидкость может проходить через материал трубопровода, является значительным шагом на пути к обеспечению долгосрочной надежности и потенциальной экономии затрат при использовании определенных материалов.

Гидродинамика: важные термины

При обсуждении эффективности протекания жидкости по трубе важно заранее дать определения нескольким терминам:

Скорость потока: Скорость — это самый простой термин, так как это средняя скорость жидкости, протекающей по трубе.Думайте о скорости потока, как о скорости вашего автомобиля. За исключением того, что вместо записи скорости потока в милях в час или км / ч текучая среда обычно указывается в м / с или фут / с.

Расход : Это объем жидкости, который проходит через трубу за единицу времени, записанный в м 3 / с или футы 3 / с.

Как видно из приведенного ниже уравнения, расход положительно коррелирует со скоростью — по мере увеличения скорости жидкости количество (или объем) жидкости, проходящей через трубу в течение заданного периода времени, также увеличивается.

Давление жидкости (напор жидкости): Технически напор — это количество энергии внутри жидкости, вызванное оказываемым на нее давлением. Это наиболее важно, если учесть потерю давления и соответствующее падение давления.

  • Потеря давления (потеря напора): Это относится к тому, насколько силы, включая повороты, клапаны и трение стенки трубы, снижают давление.
  • Падение давления: Это разница в давлении жидкости между двумя точками системы, вызванная потерей давления или напора.

Какие факторы влияют на расход?

Одним из общих факторов при проектировании расхода является размер систем трубопроводов. Чтобы снизить капитальные затраты, некоторые инженеры могут уменьшить размер трубы, чтобы увеличить скорость потока. И наоборот, более высокие скорости потока могут сократить срок службы металлической системы из-за эрозии и возможных скачков давления.

В пластиках эрозия обычно не вызывает беспокойства. Скорее, есть проектные цели, которые необходимо учитывать в зависимости от типа пластика.

Для оптимизации расхода некоторые инженеры пытаются минимизировать потери давления в системе или падение давления из одной точки в другую.

Трение ( f ): Трение против потока жидкости — это потеря энергии. Коэффициент трения не может быть изменен конфигурацией или конструкцией системы и является постоянным для каждого материала в этом уравнении.

Длина трубы (L). Трение толкает поток, что приводит к потере давления по мере увеличения длины трубы.Длина трубы также учитывается в фитингах, что увеличивает входную «длину» для уравнения.

Скорость жидкости (v): По мере увеличения скорости потока потери давления также увеличиваются и эффективность снижается. Общее практическое правило — поддерживать скорость ниже 5 футов / с (1,5 м / с).

Плотность (г) и наклон трубы. Увеличение наклона снижает давление под действием силы тяжести.

Диаметр трубы (D): Чем больше диаметр трубы, тем медленнее будет скорость потока.Оптимальная скорость потока может поддерживаться без увеличения скорости , если указана труба большего размера.

Почему давление, скорость и скорость потока важны для промышленного применения?

Как правило, инженеры стараются проектировать системы, в которых уравновешивает стоимость с эффективностью и надежностью . Другими словами, какая конкретная система (а) соответствует бюджету, но не (б) увеличивает потребление энергии, а также (в) не требует чрезмерного ремонта и технического обслуживания в будущем.

КПД

Правильный выбор материала трубопровода и конструкция системы контролируют расход и скорость таким образом, что минимизирует затраты на электроэнергию . Причины этого:

  • Быстрее жидкость приводит к большим потерям на трение , увеличивая нагрузку на насосы. Будет потребляться больше энергии, и может потребоваться установка более крупных насосов.
  • Некоторые материалы, такие как металлы, подвержены коррозии быстрее при высоких скоростях .Корродированные материалы менее гладкие и, следовательно, вызывают большие потери на трение.

Надежность и срок службы

Уменьшение скорости жидкости в промышленной трубопроводной системе не только повышает эффективность, но также может снизить вероятность повреждения труб. .

Быстро движущаяся жидкость потенциально снижает надежность и срок службы металлических трубопроводов:

  • Поскольку более высокая скорость жидкости может способствовать коррозии , трубопровод может потребоваться отремонтировать или заменить раньше, чем ожидалось.
  • Точно так же износ трубопровода абразивом и эрозия могут вызвать преждевременный выход из строя .
  • На поворотах и ​​поворотах быстро движущаяся жидкость может повредить систему и вызвать точечную коррозию и другие проблемы.
  • Гидравлический удар или гидроудар возникает из-за резкого изменения скорости жидкости, и соответствующее давление пульсации становится более разрушительным на более высоких скоростях .

Как правило, более высокие скорости жидкости приводят к снижению эффективности — увеличению затрат на энергию — и снижению надежности системы — поскольку повреждение трубы становится более вероятным.

Первоначальная стоимость

Основными элементами, определяющими стоимость трубопроводов, являются тип материала, размер трубы, количество материала и установка.

Если бы деньги не были проблемой, систему можно было бы значительно перестроить с очень большими трубами. Это заставит жидкость двигаться медленно и будет иметь очень небольшие потери на трение, но будет очень дорого покупать и устанавливать.

Вот почему соотношение между расходом жидкости, эксплуатационными расходами и первоначальными затратами является балансирующим действием.

Как CPVC оптимизирует поток промышленной системы

Для сравнения одного материала трубопровода с другим для оптимизации расхода наиболее важным фактором является гладкость внутренней части трубопровода от установки до срока службы.

Коэффициент, используемый для сравнения материалов, представляет собой C-фактор Хазена Вильямса — чем выше коэффициент, тем ровнее работает труба. Следующая формула используется для расчета скорости воды, потерь напора и перепада давления, где «C» — это C-фактор материала по Хазену Вильямсу.

CPVC имеет C-фактор 150 при установке, и эта гладкость остается довольно постоянной на протяжении всего срока службы. У нержавеющей стали, однако, коэффициент C при установке равен 130, но он может значительно снизиться в течение срока службы.

Металл с большей вероятностью потеряет гладкость и консистенцию со временем из-за присущей ему склонности к образованию накипи и коррозии.

Посмотрите, как ХПВХ по сравнению с металлом

Оптимизация расхода в промышленной трубопроводной системе является одним из важных факторов эффективной системы.В ресурсной статье «Металл против трубопроводных систем из ХПВХ — Может ли ХПВХ превзойти металлические трубы в промышленных применениях?» Наша команда инженеров и экспертов по продукции сравнивает трубы из ХПВХ с металлическими с точки зрения температуры, давления и устойчивости к коррозии, стоимости и безопасности.

Калькулятор расхода в трубе | Уравнение Хазена – Вильямса

Используйте этот калькулятор расхода в трубе для анализа свойств воды , текущей в системе с гравитационной подачей. Вам нужно знать только диаметр трубы, материал, из которого она сделана, ее длину и перепад высоты.Затем мы применяем для вас уравнение Хазена-Вильямса , которое вычисляет результирующую скорость и расход. Заинтересованы? Читайте дальше, чтобы узнать, какие формулы мы используем, и увидеть простой пример расчета.

Что такое гравитационный поток?

Самотечный поток воды — это когда поток воды в трубе вызван силой тяжести. Течение будет происходить до тех пор, пока существует разница высот между источником воды (выше по течению) и точкой сброса.Также не должно быть никакой внешней энергии (например, от насоса), используемой для перемещения воды вперед.

Наш калькулятор расхода воды учитывает частный случай гравитационного потока, когда вода течет в закрытой трубе. На его скорость влияют не только наклон и размер трубы, но и материал, из которого сделана труба — его шероховатость вызывает трение между сторонами трубы и водой, уменьшая скорость воды.

Уравнение Хазена-Вильямса

Уравнение Хазена-Вильямса — это эмпирически выведенная формула, описывающая скорость воды в гравитационном потоке.Помните, что уравнение Хейзена-Вильямса справедливо только для воды — его применение для любой другой жидкости даст вам неточные результаты. Он также не учитывает температуру воды и является точным только для диапазона 40–75 ° F (4–25 ° C).

Вы можете записать эту формулу как:

v = k * C * R 0,63 * S 0,54

где:

  • v обозначает скорость воды, текущей в трубе (в м / с для метрической системы и фут / с для британской системы мер)
  • C — коэффициент шероховатости
  • R означает гидравлический радиус (в метрах или футах в зависимости от системы единиц)
  • S — наклон энергетической линии (потеря напора на трение на длину трубы).Он безразмерный, но иногда выражается в м / м.
  • k — коэффициент преобразования, зависящий от системы единиц (k = 0,849 для метрической системы и k = 1,318 для британской системы)

Вам не нужно знать значения C , R или S , чтобы использовать наш калькулятор расхода трубы — мы рассчитаем их для вас!

Коэффициент шероховатости C зависит от материала трубы. Вы можете выбрать материал из раскрывающегося списка или ввести значение C вручную, если вам известен коэффициент шероховатости вашей проточной системы.Мы используем следующие значения:

Материал Коэффициент шероховатости
Чугун 100
Бетон 110
Медь 140
Пластик 150
Сталь 120

Гидравлический радиус , R, — это пропорция между площадью и периметром вашей трубы.Если труба круглая, вы найдете ее в соответствии со следующим уравнением:

R = A / P = πr² / 2πr = r / 2 = d / 4

, где r — радиус трубы, а d — диаметр трубы. Вы можете просматривать и изменять все эти параметры (площадь, периметр, гидравлический радиус) в расширенном режиме этого калькулятора расхода трубы.

Чтобы рассчитать уклон , S, , необходимо разделить длину трубы на перепад (разница высот между начальной и конечной точками).Помните, что если наклон трубы непостоянен, а постоянно меняется, реальная скорость потока воды будет отличаться от полученного результата.

Если вы знаете скорость гравитационного потока, вы также можете найти расход , Q, , умножив площадь поперечного сечения трубы на скорость потока:

Q = A * v

Обязательно используйте наш калькулятор расхода для преобразования расхода (объемного расхода) и массового расхода.

Скорость потока воды в трубе: пример

Давайте воспользуемся калькулятором расхода в трубе, чтобы определить скорость и расход пластиковой трубы диаметром 0,5 фута. Длина трубы составляет 12 футов, а разница в высоте между начальной и конечной точками трубы равна 3 футам.

  1. Разделите диаметр на 2, чтобы найти радиус трубы.

    r = d / 2 = 0,5 / 2 = 0,25 фута

  2. Найдите площадь поперечного сечения трубы.

    A = πr² = π * 0,25² ≈ 0,1963 фут²

  3. Определите периметр трубы.

    P = 2πr = 2π * 0,25 ≈ 1,57 фута

  4. Разделите площадь на периметр, чтобы найти гидравлический радиус трубы.

    R = A / P = 0,1963 / 1,57 ≈ 0,125 фута

  5. Выберите «пластик» из выпадающего списка и запишите его коэффициент шероховатости.

    С = 150

  6. Разделите падение на длину трубы, чтобы рассчитать уклон.

    S = y / L = 3/12 = 0,25

  7. Используйте уравнение Хазена-Вильямса, чтобы найти скорость гравитационного потока.

v = 1,318 * C * R 0,63 * S 0,54 = 1,318 * 150 * 0,125 0,63 * 0,25 0,54 = 25,23 фут / с

  1. Умножьте это значение на площадь поперечного сечения трубы, чтобы найти напор:

    Q = A * v = 0.1963 * 25,23 = 4,95 куб. Фут / с

Вот и все! Вы только что нашли скорость и расход гравитационного потока.

Полезная информация о скорости в трубе

Тщательный дизайн и выбор трубопроводов в системе снижает потери на трение и улучшает производительность насосов и другого оборудования.

При низких скоростях жидкости текут равномерно с постоянной скоростью и без вертикального перемешивания по фронту волны.Это называется ламинарным потоком. При высоких скоростях жидкости образуются завихрения (потоки), которые приводят к случайному перемешиванию по всему поперечному сечению потока. Это называется турбулентным потоком. При промежуточных расходах всегда существует область ламинарного потока вблизи стенок трубы, толщина которой может варьироваться в зависимости от шероховатости материала трубы и общей скорости потока. Точка, в которой поток перестает быть ламинарным и становится турбулентным, называется критической скоростью.

Насосы, и особенно центробежные насосы, работают наиболее эффективно, когда жидкость подается без скачков, плавным, ламинарным потоком.Любая форма турбулентности снижает эффективность, увеличивает потерю напора и усугубляет износ подшипников, уплотнений и других компонентов насоса.

Как рассчитывается скорость трубы?

Скорость в трубе — это усредненная по площади характеристика, которая не зависит от распределения потока в поперечном сечении трубы и от того, является ли поток ламинарным или турбулентным. Например, вдоль центральной оси жидкость может двигаться со скоростью, вдвое превышающей расчетную скорость трубы.

Что такое потеря напора?

Внутри трубы фрикционный контакт со стенками означает, что поток жидкости максимален на оси трубы и фактически равен нулю на стенке трубы.Фрикционный контакт вызывает потерю давления и энергии вдоль трубы, и это намного больше при турбулентном потоке. В то время как при ламинарном потоке потеря давления пропорциональна скорости трубы, в турбулентном потоке она пропорциональна ее квадрату.

Что такое число Рейнольдса?

Переход от ламинарного к турбулентному потоку можно оценить, вычислив число Рейнольдса. Это безразмерное число, определяемое по диаметру трубы, плотности и вязкости текущей жидкости и скорости потока:

Число Рейнольдса — это фактически соотношение сил массового потока и напряжения сдвига, обусловленное вязкостью жидкости.Течение в трубе можно считать ламинарным, если число Рейнольдса меньше 2000, и полностью турбулентным, если оно больше 4000. Характеристики потока непредсказуемы, если значение находится между этими двумя значениями.

Что такое «хорошая» скорость в трубе?

Инженер-монтажник выбирает насосы и размеры трубопроводов для достижения удовлетворительной скорости трубы. Для водоподобных жидкостей без уноса твердых частиц (например: химикаты, краски, бензин, напитки) приемлемым значением считается скорость в трубопроводе около 1-2 м / с.Если в системе есть узкие трубы или другие сужения, скорость трубы в этих точках будет намного выше.

Если жидкость чувствительна к сдвигу, может вспениваться или изменять свойства, более низкая скорость в трубе может быть достигнута при использовании трубопроводов большего диаметра. С другой стороны, если жидкость содержит твердые частицы, которые могут оседать и образовывать засоры при низких расходах, может потребоваться более высокая скорость трубы (5-6 м / с).

В следующей таблице перечислены некоторые типичные скорости трубопровода для ряда общепромышленных материалов:

Жидкость Типичная скорость трубы (м / с)
Вода 0.9 — 2,4
Четыреххлористый углерод 1,8
Хлор жидкий 1,5
Этиленгликоль 1,8
Соляная кислота 1,5
Масло смазочное 1,5
Серная кислота 1,2

Сводка

Насосы, и особенно центробежные насосы, работают наиболее эффективно, когда жидкость подается без скачков, плавным, ламинарным потоком.Любая форма турбулентности снижает эффективность, увеличивает потерю напора и усугубляет износ подшипников, уплотнений и других компонентов насоса.

Размер трубы и, следовательно, скорость в трубе могут иметь значительное влияние на производительность системы как на стороне всасывания, так и на стороне нагнетания насоса. Для водных жидкостей без уноса твердых частиц (например, химикатов, бензина, напитков) подходящей считается скорость в трубопроводе около 1-2 м / с. Однако при использовании сырья, содержащего увлеченные твердые частицы, может потребоваться увеличение потока в трубе, чтобы исключить риски осаждения отложений.Такие фитинги, как колена и переходники, следует выбирать так, чтобы избежать ограничений, которые могут способствовать засорению. И наоборот, для жидкостей, содержащих растворенные газы или чувствительных к сдвигу, турбулентность может вызвать дегазацию жидкостей и вспенивание, поэтому может быть рекомендован меньший поток и / или больший размер трубы.

Калькулятор расхода

— Расчет расхода трубы

Быстрая навигация:

  1. Использование калькулятора расхода
  2. Формула расхода
  • Примеры расчетов
  • Использование калькулятора расхода

    Этот калькулятор расхода в трубе рассчитывает объемный расход ( расход ) газа или текучей среды (жидкости), проходящих через круглую или прямоугольную трубу известных размеров.Если вещество является жидкостью и известна его объемная плотность, калькулятор также выведет массовый расход (для расчета его для газов требуется дополнительная информация, в настоящее время он не поддерживается).

    В режиме перепада давления вычислитель требует ввода давления перед трубой (или трубкой Вентури, соплом или отверстием), а также на ее конце. Поддерживаемые единицы ввода включают паскали (Па), бары, атмосферы, фунты на квадратный дюйм (psi) и другие. В режиме скорость потока необходимо знать скорость потока газа или жидкости, чтобы рассчитать скорость потока.

    В зависимости от вашего выбора выходные данные выражаются в британских или метрических единицах. Некоторые единицы вывода включают: м 3 / ч, м 3 / мин, м 3 / с, л / ч, л / мин, л / с, фут 3 / ч, фут 3 / мин, фут 3 / с, ярд 3 / час, ярд 3 / мин, ярд 3 / с, галлонов в час, галлонов в минуту. Единицы вывода для массового расхода включают: кг / ч, кг / мин, кг / с, тонны / ч, фунт / час, фунт / мин, фунт / с, тонны / час. Выходные метрики автоматически настраиваются для вашего удобства.

    Формула расхода

    Существует два основных подхода к вычислению расхода Q, который эквивалентен разнице в объеме, деленной на разницу во времени (Δv / Δt). Первый — если мы знаем разницу давления (падение давления) между двумя точками, для которых мы хотим оценить расход. Второй — если мы знаем скорость жидкости. Оба рассмотрены ниже.

    Формула расхода через перепад давления

    Расчет расхода с использованием давления выполняется с помощью уравнения Хагена – Пуазейля, которое описывает падение давления из-за вязкости жидкости [3] .Для расчета расхода по давлению формула имеет следующий вид:

    В уравнении Пуазейля (p 1 — p 2 ) = Δp — это перепад давления между концами трубы (перепад давления), μ — динамическая вязкость жидкости, L и R — длина и радиус рассматриваемого участка трубы, а π — постоянная Pi & ок. 3.14159 до пятой значащей цифры.

    Есть два основных требования для использования приведенной выше формулы:

    • Рассматриваемый поток должен быть ламинарным. Это можно установить по его числу Рейнольдса. Как правило, участок трубы не должен быть слишком широким или слишком коротким, иначе возникнут турбулентные потоки.
    • Жидкость должна быть несжимаемой или примерно так. Вода является хорошим примером несжимаемой жидкости, как и любая гидравлическая жидкость. Однако минеральные масла в некоторой степени поддаются сжатию, поэтому будьте осторожны при использовании формулы в таких случаях.

    Пример применения: манометры, измеряющие давление жидкости или газа в начале и в конце участка трубопровода, для которого рассчитывается расход. График иллюстрирует общий случай, когда это применимо.

    Следует отметить, что формула Пуазейля для расчета расхода трубы через давление не работает так хорошо для газов, для которых требуется дополнительная информация для точного расчета.

    Формула расхода через скорость жидкости

    Объемный расход потока жидкости или газа равен скорости потока, умноженной на его площадь поперечного сечения. Следовательно, формула для расхода ( Q ), также известная как «скорость нагнетания», выраженная через площадь проходного сечения ( A, ) и его скорость ( v ), представляет собой так называемое уравнение расхода :

    Результирующий Q — это объемный расход.В случае круглой трубы площадь поперечного сечения равна внутреннему диаметру, деленному на 2, умноженному на π, в то время как, если труба имеет прямоугольную форму, площадь поперечного сечения равна внутренней ширине, умноженной на внутреннюю высоту. Уравнение можно преобразовать простым способом, чтобы учесть площадь поперечного сечения или скорость.

    Формула массового расхода

    Массовый расход ṁ — это расход массы m через поверхность в единицу времени t, поэтому формула для массового расхода с учетом объемного расхода: ṁ = Q * ρ , где ρ (греческая строчная буква rho) — объемная плотность вещества.2 · 3,1416 ~ = 490,875 мм 2 по формуле площади круга. Мы можем преобразовать это в m 2 , разделив на 1000000 для более удобных результатов, получив 0,0004

    m 2 . Используя приведенное выше уравнение расхода, мы заменяем значения для A и v и получаем Q = 0,0004

    м 2 · 10 м / с) = 0,004

    м 3 / с. Чтобы преобразовать это в 3 / ч, нам нужно умножить на 3600, чтобы получить расход 17,6715 м 3 в час.

    Если мы дополнительно знаем, что плотность воды составляет 1000 кг / м 3 , мы можем рассчитать массовый расход, равный 17.6715 м 3 / ч · 1000 кг / м 3 = 17671,5 кг / ч (= 17,6715 тонн в час, м 3 отменяется).

    Пример 2: Прямоугольная труба имеет высоту 2 см и ширину 4 см, и газ проходит через нее со скоростью 15 м / с. Какая скорость разряда этой трубы? Сначала мы находим площадь поперечного сечения по формуле для площади прямоугольника, которая просто равна 2 · 4 = 8 см 2 или 0,0008 м 2 . Чтобы найти расход Q, умножаем 0.0008 на 15, чтобы получить 0,012 кубометра в секунду. Чтобы получить литры в секунду, нам просто нужно умножить на 1000, чтобы получить 12 л / с. Если мы хотим получить литры в час, мы можем дополнительно умножить на 3600, чтобы получить 43 200 литров в час.

    Наш калькулятор особенно полезен, если входные единицы для расчета отличаются от желаемых выходных единиц, и в этом случае он выполнит эти преобразования единиц за вас.

    Список литературы

    [1] Специальная публикация NIST 330 (2008 г.) — «Международная система единиц (СИ)», под редакцией Барри Н.Тейлор и Амблер Томпсон, стр. 52

    [2] «Международная система единиц» (СИ) (2006 г., 8-е изд.). Международное бюро политики и безопасности стр. 142–143. ISBN 92-822-2213-6

    [3] Пфицнер, Дж. (1976) «Пуазейль и его закон» Анестезия 31 (2): 273–275, DOI: 10.1111 / j.1365-2044.1976.tb11804.x

    Расчет потери напора в трубопроводе

    В прошлой месячной колонке исследовалось влияние завышения номинала насоса на двигатель, приводящий его в действие, отрицательные последствия того, что насос больше не работает с максимальной эффективностью (BEP) в течение длительных периодов времени и ситуации, в которых расчетная маржа может увеличить стоимость владения.

    В этой колонке подробно рассматриваются трубопроводы, рассматривается их влияние на работу трубопроводных систем и рассматривается метод расчета потерь напора в трубопроводах.

    Трубопровод — это круглый трубопровод, используемый для транспортировки технологической жидкости из одного места в системе в другое. Трубопровод состоит из круглой трубы, заполненной текучей средой, технологической текучей средой, а также клапанами и фитингами, используемыми для направления потока текучей среды через трубу в процессе эксплуатации.Каждый из этих элементов влияет на потерю напора в трубопроводе. Большинство жидкостей, используемых в промышленности, являются ньютоновскими, а это означает, что их вязкость не меняется со скоростью потока. Вода, масла, растворители и нефтепродукты являются примерами ньютоновских жидкостей. Для упрощения это обсуждение будет ограничено потоком ньютоновских жидкостей по круглым трубопроводам.

    Потери напора в трубопроводе

    Когда жидкость течет внутри трубопровода, возникает трение между движущейся жидкостью и неподвижной стенкой трубы.Это трение преобразует часть гидравлической энергии жидкости в тепловую. Эта тепловая энергия не может быть преобразована обратно в гидравлическую энергию, поэтому давление жидкости падает. Это преобразование и потеря энергии известны как потеря напора. Потери напора в трубопроводе с ньютоновскими жидкостями можно определить с помощью уравнения Дарси (уравнение 1).


    Где:
    h L = потеря напора (футы жидкости)
    f = коэффициент трения Дарси (без единиц измерения)
    L = длина трубы (футы)
    D = внутренний диаметр трубы (футы)
    v = скорость жидкости (фут / сек)
    g = гравитационная постоянная (32.2 фута / сек 2 )
    d = Внутренний диаметр трубы (дюймы)
    Q = Объемный расход (галлонов / мин)

    Оценка уравнения Дарси позволяет понять факторы, влияющие на потерю напора в трубопроводе. Если длину трубы увеличить вдвое, потери напора увеличатся вдвое. Если внутренний диаметр трубы увеличить вдвое, потеря напора уменьшится вдвое. Если скорость потока увеличивается вдвое, потеря напора увеличивается в четыре раза. За исключением коэффициента трения Дарси, каждый из этих членов можно легко измерить.В этом случае мало информации о свойствах технологической жидкости или шероховатости поверхности внутри материала трубы. Хотя большинству людей кажется, что эти факторы влияют на потерю напора, уравнение Дарси их не учитывает.

    Коэффициент трения Дарси учитывает такие свойства жидкости, как плотность и вязкость, а также шероховатость трубы. В руководстве по крану TP-410 приведены таблицы и формулы
    , необходимые для расчета потери напора.Он также включает копию явного уравнения Сергида и формул Свами-Джайна, позволяющих напрямую вычислять коэффициент трения Дарси.

    Уравнение Свами-Джайна решается в двух частях (см. Уравнение 2). Первый шаг требует вычисления числа Рейнольдса жидкости в трубопроводе. На этом этапе учитываются такие свойства жидкости, как плотность и вязкость. Затем значение абсолютной шероховатости трубы и число Рейнольдса используются для расчета коэффициента трения Дарси.

    Где:
    d = внутренний диаметр трубы (дюймы)
    R e = число Рейнольдса (без единиц измерения)
    Q = объемный расход (галлонов в минуту)
    ρ = плотность жидкости (фунт / фут 3 )
    μ = вязкость жидкости (сантипуаз (сП))
    f = коэффициент трения Дарси (без единиц измерения)
    ε = абсолютная шероховатость трубы (дюймы)

    В приведенном ниже примере используется уравнение 2 для расчета потерь напора в 100-футовом участке 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40 с расходом 400 галлонов в минуту (галлонов в минуту).

    Расчет показывает потерю напора жидкости в 8,46 футов. Далее мы определим, что происходит при изменении расхода. Поскольку этот трубопровод был рассчитан с расходом 400 галлонов в минуту, в этом примере будет вычислена потеря напора для 200 галлонов в минуту и ​​800 галлонов в минуту через тот же 100-футовый участок 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40.

    Таблица 1. Потери напора в 100-футовом участке 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40 с различными расходами. Обратите внимание, что коэффициент трения Дарси зависит от скорости потока.(Графика любезно предоставлена ​​автором)

    Практическое правило потери напора в трубопроводе: удвоение расхода увеличивает потерю напора в четыре раза. Это потому, что скорость потока увеличена до второй степени. Как показано в таблице 1, удвоение расхода удваивает скорость жидкости и число Рейнольдса.

    Рисунок 1. Число Рейнольдса и потеря напора для данных трубопровода, перечисленных в таблице 1. Чем больше расход, тем больше увеличивается скорость потери напора.

    При использовании правила удвоения расхода, расход 200 галлонов в минуту с потерей напора 2,3 фута приведет к потере напора 9,2 фута вместо расчетного значения 8,5 футов. При использовании удвоенного расхода скорость потока 400 галлонов в минуту с соответствующими 8,5 футами потери напора приводит к потере напора жидкости в 34,0 фута вместо расчетного значения 32,4 фута. Правило дает только приблизительную оценку.

    Материал трубы

    Часто строительный материал ограничивает доступные размеры и графики труб.Например, трубы из поливинилхлорида (ПВХ) доступны во многих размерах, равных размерам стальных труб, но доступны только в размерах труб 40 и 80. Однако внутренний диаметр трубы (ID) может быть другим, что приводит к различным результатам по потерям напора. В таблице 2 сравниваются абсолютные значения шероховатости для различных материалов для 4-дюймовой стальной трубы сортамента 40 с водой 60 F и расходом 400 галлонов в минуту.

    Таблица 2. Потери напора на 100-футовом участке трубы, транспортирующей воду 60 F по трубе с внутренним диаметром 4.026 дюймов и различные значения абсолютной шероховатости

    Коэффициент трения Дарси сильно зависит от шероховатости трубы. По мере увеличения шероховатости стенки трубы потери напора увеличиваются.

    Размер трубы

    Труба доступна в различных размерах, графиках и толщинах стенок. Пользователи часто ошибочно используют номинальный размер трубы вместо фактического внутреннего диаметра при выполнении расчетов потери напора. Таблица 3 показывает доступные графики для 4-дюймовых стальных труб вместе с соответствующим внутренним диаметром, скоростью жидкости и потерями напора при протекании 400 галлонов в минуту воды 60 F.

    Таблица 3. Потери напора и скорость жидкости в 100-футовом участке стальной трубы номинальным размером 4 дюйма с использованием имеющихся графиков при транспортировке воды 60 F со скоростью 400 галлонов в минуту.

    Выбор размера трубы имеет большое влияние на потерю напора в трубопроводе. В таблице 4 показаны номинальные размеры, доступные для стальных труб сортамента 40. В каждом трубопроводе отображается внутренний диаметр, скорость жидкости и потеря напора для 100-футового участка стальных труб сортамента 40 при транспортировке воды со скоростью 400 галлонов в минуту.

    Таблица 4. Потери напора и скорость жидкости в 100-футовом участке стальной трубы сортамента 40 с использованием доступных размеров при транспортировке воды 60 F со скоростью 400 галлонов в минуту.

    В таблице 4 потери напора быстро падают с увеличением ID. Например, транспортировка воды по 3,5-дюймовой трубе приводит к потере напора в 16,2 фута, в то время как в 6-дюймовой трубе потеря напора составляет всего 1,1 фута. Это снижение потерь напора в трубопроводе позволяет выбрать насос меньшего размера, который требует меньшей мощности. Однако более крупная труба стоит дороже, чтобы ее купить и построить.

    The Crane Technical Paper 410 рекомендует скорость жидкости в диапазоне от 5 до 10 футов в секунду (фут / сек) в нагнетательном трубопроводе насоса и скорость жидкости от 2,5 до 5 футов / сек на всасывающем трубопроводе насоса, когда жидкость это вода. Это решение по инженерным затратам: либо платить больше за трубу, а меньше — за насос и насос, либо наоборот. Правильное понимание может привести к поиску оптимального размера трубы в зависимости от скорости жидкости. Уравнение 3 можно использовать для определения оптимального внутреннего диаметра трубы для заданного расхода.

    Где
    d = оптимальный внутренний диаметр трубы (дюймы)
    Q = расход (галлонов в минуту)
    v = скорость жидкости (фут / сек)

    Например, подумайте, какой диаметр следует выбрать для перекачивания жидкости со скоростью 600 галлонов в минуту по стальным трубам сортамента 40 с калибровочной скоростью 8 футов / сек. Идеальный размер трубы для этих условий — 5,535 дюйма, но этот пример ограничен данными размерами трубы. Таблица 4 показывает, что 5-дюймовая труба имеет внутренний диаметр 5.047 дюймов, а 6-дюймовая труба имеет внутренний диаметр 6,065 дюйма.

    Технологическая жидкость

    Свойства жидкости также влияют на потерю напора в трубопроводе. Этот пример демонстрирует, что происходит, когда происходит изменение как технологической жидкости, так и температуры. В таблице 5 показаны потери напора при перекачке 400 галлонов в минуту различных технологических жидкостей при разных температурах через стальную трубу сортамент 40 длиной 100 футов и 4 дюйма. В этом примере сравнивается потеря напора для воды, 40-процентного раствора гидроксида натрия (NaOH) и жидкого теплоносителя на масляной основе (HX).Все расчеты выполняются при 60 F и 160 F.

    Более высокая вязкость жидкости приводит к большей потере напора. Некоторым жидкостям может потребоваться внешний обогреватель, чтобы поддерживать их текущую температуру. Любое изменение технологической жидкости или температуры жидкости должно быть исследовано, чтобы увидеть, как это влияет на потерю напора в трубопроводе.

    В следующем месяце в этой колонке будет оцениваться влияние фитингов, обратных и запорных клапанов на потерю напора в трубопроводе. Кроме того, он продемонстрирует, как рассчитать эксплуатационные расходы на трубопроводы, чтобы помочь определить способы оптимизации трубопроводных систем.

    Калькулятор дренажа

    по размеру трубы «Prinsco, Inc.

    Калькулятор дренажа по размеру трубы» Prinsco, Inc

    Наш калькулятор дренажа был разработан в сотрудничестве с Университетом Миннесоты, чтобы помочь вам в предварительном проектировании и понимании ваших потребностей в дренаже.Мы рекомендуем вам связаться с вашим местным специалистом по проектированию или подрядчиком для получения более конкретных рекомендаций и критериев проектирования.

    Эти расчеты основаны на Таблице дренажа пластиковых трубок ASAE EP 260.3 по шероховатости Мэннинга и должны использоваться только для оценки. Проконсультируйтесь со специалистом по управлению водным пространством для получения информации о критериях проектирования

    = Определение

    Рассчитать по площади

    Обновите свой браузер

    Вы используете устаревший браузер.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    *