Содержание
Гидравлический расчет для подбора трубопроводов: методы проведения
Теплотрассы, системы отопления зданий, гидравлические схемы станков, системы водоотведения, водопроводы – все эти объекты состоят из трубопроводов. Созданные на их основе инженерные коммуникации являются самым экономичным средством транспортировки различных субстанций. Гидравлический расчёт трубопроводов позволяет определить значения множества характеристик при максимальной пропускной способности трубных элементов магистрали.
Гидравлические расчеты проводятся для всех систем — отопительных, водопроводных, канализационных
Что рассчитывается
Выполняется данная процедура в отношении нижеперечисленных рабочих параметров инженерной коммуникации.
- Расход жидкости на отдельных сегментах водопровода.
- Скорость потока рабочей среды в трубах.
- Оптимальный диаметр водопровода, который обеспечивает приемлемое падение напора.
Рассмотрим методику расчёта этих показателей подробно.
Расход воды
Данные по нормативному расходу воды отдельными сантехническими приборами указаны в приложении к СНиП 2.04.01-85. Этот документ регламентирует сооружение канализационных сетей и внутренних водопроводов. Ниже приведена часть соответствующей таблицы.
Таблица 1
Сантехнический прибор | Общий расход (ГВС и ХВС), литр/секунда | Расход ХВС, литр/секунда |
Унитаз с вентилем прямой подачи воды | 1,4 | 1,4 |
Унитаз с бачком для слива воды | 0,10 | 0,10 |
Душевая кабинка (смеситель) | 0,12 | 0,08 |
Ванна (смеситель) | 0,25 | 0,17 |
Мойка (смеситель) | 0,12 | 0,08 |
Умывальник (смеситель) | 0,12 | 0,08 |
Умывальник (водоразборный кран) | 0,10 | 0,10 |
Кран для полива | 0,3 | 0,3 |
Если предполагается использовать одновременно несколько приборов, расход суммируется. Так, в случае, когда работает душевая кабинка на первом этаже с одновременным использованием туалета на втором этаже, логично сложить объём расхода воды обоими потребителями – 0,12+0,10 = 0,22 литр/секунда.
Напор воды в будущем водопроводе зависит от правильности проводимых расчетов
Важно! На пожарные водопроводы распространяется следующая норма: на одну струю он должен обеспечивать расход не менее 2,5 литр/сек.
Вполне понятно, что при пожаротушении количество струй от одного пожарного гидранта определяется площадью и типом здания. Для удобства ознакомления информация по этому вопросу тоже размещена в табличной форме.
Таблица 2
Тип здания | Требуемое количество струй при пожаротушении |
Администрации предприятий (объём до 25 000 кубометров) | 1 |
Общественные здания (объём до 25 000 кубометров, более 10 этажей) | 2 |
Общественные здания (объём до 25 000 кубометров, до 10 этажей) | 1 |
Здание управления (объём до 25 000 кубометров, 10 и больше этажей) | 2 |
Здание управления (от 6 до10 этажей) | 1 |
Жилое здание (от 16 до 25 этажей) | 2 |
Жилое здание (до 16 этажей) | 1 |
Скорость потока
Предположим, что перед нами поставлена задача расчёта тупиковой водопроводной сети при заданном пиковом расходе через неё. Цель вычислений – определение диаметра, при котором будет обеспечена приемлемая скорость перемещения потока по трубопроводу (согласно СНиПу – 0,7 – 1,5 м/сек).
Для подбора диаметра трубы также необходимы расчеты
Применяем формулы. Размер трубопровода увязывается со скоростью потока воды и её расходом такими формулами:
S – площадь поперечного сечения трубы. Единица измерения – метр квадратный; π – известное иррациональное число; R – радиус внутреннего диаметра трубы.
Единица измерения — те же метры квадратные.
На заметку! Для чугунных и стальных труб радиус обычно приравнивают к половине их условного прохода (ДУ). У большинства пластиковых трубных изделий номинальный наружный диаметр на шаг больше внутреннего диаметра. Например, у полипропиленовой трубы с внутренним сечением 32 миллиметра наружный диаметр равен 40 миллиметров.
Следующая формула выглядит так:
W – расход воды в кубометрах; V – скорость потока воды (м/сек.); S – площадь сечения (метры квадратные).
Пример. Выполним расчет трубопровода системы пожаротушения для одной струи, расход воды в которой равен 3,5 литра в секунду. В системе СИ значение этого показателя будет таким: 3,5 л/сек = 0,0035 м3/сек. Такой расход на одну струю нормируется на тушение пожара внутри складских и производственных зданий объёмом от 200 до 400 кубометров и высотой до 50 метров.
У полимерных труб наружный диаметр может быть на шаг больше внутреннего
Сначала берём вторую формулу и вычисляем минимальную площадь сечения. Если скорость составляет 3 м/сек., этот показатель равен
S=W/V=0,0035/3= 0,0012 м2
Тогда радиус внутреннего сечения трубы будет таким:
Таким образом, внутренний диаметр трубопровода должен быть равен минимум
Dвн. = 2R = 0,038 м =3,8 сантиметров.
Если результат вычислений является промежуточной величиной между стандартными значениями размеров трубных изделий, округление производится в большую сторону. То есть в данном случае подойдёт стандартная стальная труба с ДУ=40 мм.
Как просто узнать диаметр. Для того чтобы выполнить быстрый расчёт, можно использовать ещё одну таблицу, которая непосредственно увязывает расход воды через трубопровод с его условным диаметром. Она представлена ниже.
Таблица 3
Расход, литр/сек. | Минимальный ДУ трубопровода, миллиметры |
10 | 50 |
6 | 40 |
4 | 32 |
2,4 | 25 |
1,2 | 20 |
0,6 | 15 |
0,20 | 10 |
Потеря напора
Расчёт потери напора на участке трубопровода известной длины выполняется достаточно просто. Но здесь необходимо использовать изрядное количество переменных. Найти их значения можно в справочниках. А формула выглядит следующим образом:
P – потеря напора в метрах водяного столба. Такая характеристика применима ввиду того, что изменяется давление воды в её потоке; b – гидравлический уклон трубопровода; L – длина трубопровода в метрах; K – специальный коэффициент. Этот параметр зависит от назначения сети.
На потерю напора влияет наличие запорной арматуры и изгибы трубопровода
Данная формула значительно упрощена. На практике падение напора вызывают запорная арматура и изгибы трубопровода. С цифрами, отображающими данное явление в фасонных частях, вы можете ознакомиться, изучив следующую таблицу.
Таблица 4
Эквивалент длины прямого участка трубопровода, метры | ||||||||||||
Диаметр | 300 | 250 | 200 | 150 | 125 | 100 | 80 | 65 | 50 | 40 | 32 | 25 |
Открытый на 50% запорный кран | 60 | 60 | 60 | 45 | 30 | 30 | 15 | 15,0 | 15 | 15,0 | 15 | 15,0 |
Открытый на 75% запорный кран | 8 | 8 | 8 | 6 | 4 | 4 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 |
Открытый на 100% запорный кран | 2 | 2 | 2 | 1,5 | 1 | 1 | 0,50 | 0,50 | 0,5 | 0,5 | 0,50 | 0,5 |
Обратный клапан | 35 | 25 | 25 | 20 | 15 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 |
Обратный клапан водоразборный | 45 | 30 | 30 | 25 | 20 | 15 | 12 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 |
Коническое сужение | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
Колено 90 градусов | 7 | 5 | 4 | 2,7 | 2,5 | 1,7 | 1,30 | 0,9 | 0,70 | 0,6 | 0,40 | 0,3 |
Отвод 90 градусов | 5,5 | 5 | 3 | 2 | 1,8 | 1,20 | 1 | 0,7 | 0,50 | 0,4 | 0,30 | 0,2 |
Некоторые элементы вышеуказанной формулы необходимо прокомментировать. С коэффициентом всё просто. Его значения можно узнать из СНиПа № 2.04.01-85.
Таблица 5
Что же касается понятия «гидравлический уклон», то здесь всё намного сложнее.
Важно! Данная характеристика отображает сопротивление, оказываемое трубой движению воды.
Гидравлический уклон – величина производная от следующих параметров:
- скорость потока. Зависимость прямо пропорциональная, то есть гидравлическое сопротивление тем выше, чем быстрее движется поток;
- диаметр трубы. Здесь зависимость уже обратно пропорциональная: гидравлическое сопротивление возрастает с уменьшением сечения ветки инженерной коммуникации;
- шероховатость стенок. Этот показатель зависит в свою очередь от материала трубы (поверхность ПНД или полипропилена более гладкая, чем у стали). В некоторых случаях немаловажным фактором является возраст труб водопровода. Формирующиеся со временем известковые отложения и ржавчина увеличивают шероховатость поверхности их стенок.
В старых трубах гидравлическое сопротивление возрастает, так как из-за зарастания внутренних стенок труб их просвет сужается
Использование таблицы Шевелёва
Решить проблему, связанную с определением гидравлического уклона, используя калькулятор, можно полностью с помощью таблицы гидравлического расчёта труб водопровода, разработанной Шевелёвым Ф.А. В ней приведены данные для разных диаметров, материалов и скоростей потока. Помимо этого, в таблице содержатся поправки, относящиеся к старым трубам. Но здесь следует уточнить один момент: ко всем типам полимерных трубных изделий возрастные поправки не применяются. Структура поверхности обычного или сшитого полиэтилена, полипропилена и металлопластика не меняется в течение всего периода эксплуатации.
Из-за большого объёма таблицы Шевелёва, полностью публиковать её нецелесообразно. Ниже приведена лишь небольшая выдержка из этого документа для трубы из пластика диаметром 16 миллиметров.
Таблица 6
Скорость, м/сек | Расход литр/сек | Гидравлический уклон для трубопровода длиной 1000 метров (1000i) |
1,50 | 0,17 | 319,8 |
1,41 | 0,16 | 287,2 |
1,33 | 0,15 | 256,1 |
1,24 | 0,14 | 226,6 |
1,15 | 0,13 | 198,7 |
0,88 | 0,1 | 124,7 |
0,90 | 0,09 | 103,5 |
0,71 | 0,08 | 84 |
При анализе результатов расчёта падения напора необходимо учитывать, что большая часть сантехприборов требует для нормальной работы наличие избыточного давления определённой величины. В СНиПе, принятом 30 лет назад, приводятся цифры для уже устаревшей техники. Более современные модели бытового и санитарного оборудования требуют для нормальной работы, чтобы избыточное давление составляло не менее 0,3 кгс/см2 (или 3 метра напора). Однако, как показывает практика, закладывать в расчет лучше немного большее значение данного параметра – 0,5 кгс/см2.
Нормальная работа сантехприборов обеспечивается избыточным давлением в трубопроводе
Примеры
Для лучшего усвоения информации ниже приведён пример гидравлического расчёта пластикового водопровода. В качестве исходных принимаются следующие данные:
- диаметр – 16,6 миллиметров;
- длина – 27 метров;
- максимально допустимая скорость потока воды – 1,5 м/сек.
На заметку! При сдаче водопровода в эксплуатацию испытания проводятся давлением, равным, как минимум, рабочему, умноженному на коэффициент 1,3. При этом акт гидравлических испытаний конкретной ветки трубопровода должен включать отметки об испытательном давлении, а также о продолжительности испытательных работ.
Гидравлический уклон длины 1000 метров равен (берём значение из таблицы) 319,8. Но поскольку в формулу расчёта падения напора необходимо подставить не 1000i, а просто i, этот показатель необходимо разделить на 1000. В результате получим:
Для хозяйственно-питьевого водопровода коэффициент К принимается равным 0,3.
При расчетах важно принимать во внимание назначение водопровода
После подстановки этих значений, формула будет выглядеть так:
Р =0,3198×27×(1+0,3)= 11,224 метра.
Таким образом, на концевом сантехприборе избыточное давление, равное 0,5 атмосферы, будет продуцироваться при давлении в трубопроводе системы водоснабжения 0,5+1,122=1,622 кгс/см2. А поскольку давление в магистрали, как правило, не опускается ниже отметки 2,5 – 3 атмосфер, это условие вполне выполнимо.
Гидравлический расчёт трубопроводов систем отопления с помощью программ
Расчёт отопления частного дома – достаточно сложная процедура. Однако специальные программы её значительно упрощают. Сегодня доступен выбор нескольких онлайн сервисов такого типа. На выходе получаются следующие данные:
- требуемый диаметр трубопроводной линии;
- определённый вентиль, служащий для балансировки;
- размеры элементов отопления;
- значения датчиков перепадов давления;
- параметры контроля термостатических клапанов;
- числовые настройки регулирующих деталей.
Программа «Oventrop co» для выбора полипропиленовых труб. Перед её запуском необходимо определить искомые элементы оборудования и задать настройки. По окончании вычислений пользователь получает несколько вариантов реализации системы отопления. В них итерационно вносятся изменения.
Расчет теплосети позволяет правильно подобрать трубы и узнать расход теплоносителя
Данное программное обеспечение гидравлического расчёта позволяет выбрать трубные элементы магистрали нужного диаметра и определить расход теплоносителя. Оно – надёжный помощник при вычислении как однотрубной, так и двухтрубной конструкции. Удобство работы – вот одно из основных достоинств «Oventrop co». В комплект данной программы входят готовые блоки и каталоги материалов.
Программа «HERZ CO»: расчёт с учётом коллектора. Это программное обеспечение находится в свободном доступе. Оно позволяет производить расчёты вне зависимости от количества труб. «HERZ CO» помогает создавать проекты для ремонтируемых и новых зданий.
Обратите внимание! Здесь есть один нюанс: для создания конструкций используется гликолевая смесь.
Программа тоже ориентирована на расчёт одно- и двухтрубных систем отопления. С её помощью учитывается действие термостатического вентиля, а также определяются потери давления в отопительных приборах и показатель сопротивления потоку теплоносителя.
Результаты расчётов выводятся в графическом и схематическом виде. В «HERZ CO» реализована функция справки. В программе имеется модуль, выполняющий функцию поиска и локализации ошибок. Пакет программ сдержит каталог данных о приборах для обогрева и об арматуре.
Программный продукт Instal-Therm HCR. С помощью данного программного обеспечения можно рассчитать радиаторы и обогрев поверхностей. В комплект его поставки входит модуль Tece, в котором содержатся подпрограммы для проектирования систем водоснабжения разных типов, сканирования чертежей и расчёта тепловых потерь. Программа оснащена различными каталогами, которые содержат арматуру, батареи, теплоизоляцию и разнообразные фитинги.
Протяженность трубопровода имеет важное значение для расчетов
Компьютерная программа «ТРАНЗИТ». Данный пакет программ позволяет осуществлять многовариантный гидравлический расчёт нефтепроводов, в которых имеются промежуточные нефтеперекачивающие станции (далее НПС). В качестве исходных данных выступают:
- абсолютная шероховатость труб, давление в конце магистрали и её протяжённость;
- упругость и кинематическая вязкость насыщенных паров нефти и её плотность;
- марка и число насосов, включаемых как на головной станции, так и на промежуточных НПС;
- раскладка труб по величине диаметра;
- профиль трубопровода.
Результат расчёта представлен в виде данных о характеристиках самотёчных участков магистрали и о расходе перекачки. Помимо того, пользователю выдаётся таблица, отображающая величину давления до и после любой из НПС.
В заключение необходимо сказать, что выше были приведены самые простые методики расчётов. Профессионалы используют куда более сложные схемы.
Гидравлический расчет водопровода: простые методы
Для чего выполняется гидравлический расчет водопроводной сети? Какие именно параметры нуждаются в расчете? Существуют ли какие-то простые схемы расчетов, доступные для новичка? Сразу оговорим: этот материал ориентирован прежде всего на владельцев небольших частных домов; соответственно, такие параметры, как вероятность одновременного использования всех сантехнических приборов в здании, нам определять не нужно.
Как и любая инженерная система, водопровод нуждается в расчете.
Что рассчитывается
Гидравлический расчет внутреннего водопровода сводится к определению следующих параметров:
- Расчетного расхода воды на отдельных участках водопровода.
- Скорости потока воды в трубах.
Подсказка: для внутренних водопроводов нормой считаются скорости от 0,7 до 1,5 м/с. Для пожарного водопровода допустима скорость до 3 м/с.
- Оптимального диаметра водопровода, обеспечивающего приемлемое падение напора. Как вариант – может определяться потеря напора при известном диаметре каждого участка. Если с учетом потерь напор на сантехнических приборах будет меньше нормированного, локальная сеть водоснабжения нуждается в установке подкачки.
Несложный опыт наглядно демонстрирует падение напора в водопроводе.
Расход воды
Нормативы расхода воды отдельными сантехническими приборами можно обнаружить в одном из приложений к СНиП 2.04.01-85, регламентирующему сооружение внутренних водопроводов и канализационных сетей. Приведем часть соответствующей таблицы.
Прибор | Расход ХВС, л/с | Общий расход (ХВС и ГВС), л/с |
Умывальник (водоразборный кран) | 0,10 | 0,10 |
Умывальник (смеситель) | 0,08 | 0,12 |
Мойка (смеситель) | 0,08 | 0,12 |
Ванна (смеситель) | 0,17 | 0,25 |
Душевая кабинка (смеситель) | 0,08 | 0,12 |
Унитаз со сливным бачком | 0,10 | 0,10 |
Унитаз с краном прямой подачи воды | 1,4 | 1,4 |
Кран для полива | 0,3 | 0,3 |
В случае предполагаемого одновременного использования нескольких сантехнических приборов расход суммируется. Так, если одновременно с использованием туалета на первом этаже предполагается работа душевой кабинки на втором – будет вполне логичным сложить расход воды через оба сантехнических прибора: 0,10+0,12=0,22 л/с.
При последовательном подключении приборов расход воды суммируется.
Особый случай
Для пожарных водопроводов действует норма расхода в 2,5 л/сна одну струю. При этом расчетное количество струй на один пожарный гидрант при пожаротушении вполне предсказуемо определяется типом здания и его площадью.
На фото – пожарный гидрант.
Параметры здания | Количество струй при тушении пожара |
Жилое здание в 12 – 16 этажей | 1 |
То же, при длине коридора более 10 метров | 2 |
Жилое здание в 16 – 25 этажей | 2 |
То же, при длине коридора более 10 метров | 3 |
Здания управления (6 – 10 этажей) | 1 |
То же, при объеме более 25 тыс. м3 | 2 |
Здания управления (10 и более этажей, объем до 25000 м3) | 2 |
То же, объем больше 25 тыс. м3 | 3 |
Общественные здания (до 10 этажей, объем 5 – 25 тыс. м3) | 1 |
То же, объем больше 25 тыс. м3 | 2 |
Общественные здания (более 10 этажей, объем до 25 тыс. м3) | 2 |
То же, объем больше 25 тыс. м3 | 3 |
Администрации предприятий (объем 5 – 25 тыс. м3) | 1 |
То же, объем более 25000 м3 | 2 |
Скорость потока
Предположим, что наша задача – гидравлический расчет тупиковой водопроводной сети с известным пиковым расходом через нее. Нам нужно определить диаметр, который обеспечит приемлемую скорость движения потока через трубопровод (напомним, 0,7-1,5 м/с).
Большая скорость потока вызывает появление гидравлических шумов.
Формулы
Расход воды, скорость ее потока и размер трубопровода увязываются друг с другом следующей последовательностью формул:
- S – площадь сечения трубы в квадратных метрах;
- π – число “пи”, принимаемой равным 3,1415;
- r – радиус внутреннего сечения в метрах.
Полезно: для стальных и чугунных труб радиус обычно принимается равным половине их ДУ (условного прохода).
У большинства пластиковых труб внутренний диаметр на шаг меньше номинального наружного: так, у полипропиленовой трубы наружным диаметром 40 мм внутренний приблизительно равен 32 мм.
Условный проход примерно соответствует внутреннему диаметру стальной трубы.
- Q – расход воды (м3);
- V – скорость водяного потока (м/с) ;
- S – площадь сечения в квадратных метрах.
Пример
Давайте выполним гидравлический расчет пожарного водопровода для одной струи с расходом 2,5 л/с.
Как мы уже выяснили, в этом случае скорость водяного потока ограничена м/с.
- Пересчитываем расход в единицы СИ: 2,5 л/с = 0,0025 м3/с.
- Вычисляем по второй формуле минимальную площадь сечения. При скорости в 3 м/с она равна 0,0025/3=0,00083 м3.
- Рассчитываем радиус внутреннего сечения трубы: r^2 = 0,00083/3,1415 = 0,000264; r = 0,016 м.
- Внутренний диаметр трубопровода, таким образом, должен быть равен как минимум 0,016 х 2 = 0,032 м, или 32 миллиметра. Это соответствует параметрам стальной трубы ДУ32.
Обратите внимание: при получении промежуточных значений между стандартными размерами труб округление выполняется в большую сторону.
Цена труб с диаметром, отличающимся на шаг, различается не слишком сильно; между тем уменьшение диаметра на 20% влечет за собой почти полуторакратное падение пропускной способности водопровода.
Пропускная способность первой и третьей труб различается вчетверо.
Простой расчет диаметра
Для быстрого расчета может использоваться следующая таблица, непосредственно увязывающая расход через трубопровод с его размером.
Расход, л/с | Минимальный ДУ трубопровода, мм |
0,2 | 10 |
0,6 | 15 |
1,2 | 20 |
2,4 | 25 |
4 | 32 |
6 | 40 |
10 | 50 |
Потеря напора
Формулы
Инструкция по расчету потери напора на участке известной длины довольно проста, но подразумевает знание изрядного количества переменных. К счастью, при желании их можно найти в справочниках.
Формула имеет вид H = iL(1+K).
- H – искомое значение потери напора в метрах.
Справка: избыточное давление в 1 атмосферу (1 кгс/см2) при атмосферном давлении соответствует водяному столбу в 10 метров.
Для компенсации падения напора в 10 метров, таким образом, давление на входе в водораспределительную сеть нужно поднять на 1 кгс/см2.
- i – гидравлический уклон трубопровода.
- L – его длина в метрах.
- K – коэффициент, зависящий от назначения сети.
Формула сильно упрощена. На практике изгибы трубопровода и запорная арматура тоже вызывают падение напора.
Некоторые элементы формулы явно требуют комментариев.
Проще всего с коэффициентом К. Его значения заложены в уже упоминавшийся нами СНиП за номером 2.04.01-85:
Назначение водопровода | Значение коэффициента |
Хозяйственно-питьевой | 0,3 |
Производственный, хозяйственно-противопожарный | 0,2 |
Производственно-противопожарный | 0,15 |
Противопожарный | 0,1 |
А вот с понятием гидравлического уклона куда сложнее. Он отражает то сопротивление, которое труба оказывает движению воды.
Гидравлический уклон зависит от трех параметров:
- Скорости потока. Чем она выше, тем больше гидравлическое сопротивление трубопровода.
- Диаметра трубы. Здесь зависимость обратная: уменьшение сечения приводит к росту гидравлического сопротивления.
- Шероховатости стенок. Она, в свою очередь, зависит от материала трубы (сталь обладает менее гладкой поверхностью по сравнению с полипропиленом или ПНД) и, в некоторых случаях, от возраста трубы (ржавчина и известковые отложения увеличивают шероховатость).
К счастью, проблему определения гидравлического уклона полностью решает таблица гидравлического расчета водопроводных труб (таблица Шевелева). В ней приводятся значения для разных материалов, диаметров и скоростей потока; кроме того, таблица содержит коэффициенты поправок для старых труб.
Уточним: поправки на возраст не требуются всем типам полимерных трубопроводов.
Металлопластик, полипропилен, обычный и сшитый полиэтилен не меняют структуру поверхности весь период эксплуатации.
Размер таблиц Шевелева делает невозможной их публикацию целиком; однако для ознакомления мы приведем небольшую выдержку из них.
Вот справочные данные для пластиковой трубы диаметром 16 мм.
Расход в литрах в секунду | Скорость в метрах в секунду | 1000i (гидравлический уклон для протяженности в 1000 метров) |
0,08 | 0,71 | 84 |
0,09 | 0,8 | 103,5 |
0,1 | 0,88 | 124,7 |
0,13 | 1,15 | 198,7 |
0,14 | 1,24 | 226,6 |
0,15 | 1,33 | 256,1 |
0,16 | 1,41 | 287,2 |
0,17 | 1,50 | 319,8 |
При расчете падения напора нужно учитывать, что большая часть сантехнических приборов для нормальной работы требует определенного избыточного давления. В СНиП тридцатилетней давности приводятся данные для устаревшей сантехники; более современные образцы бытовой и санитарной техники требуют для нормальной работы избыточного давления, равного как минимум 0,3 кгс/см (3 метра напора).
Датчик не даст проточному нагревателю включиться при давлении воды ниже 0,3 кгс/см2.
Однако: на практике лучше закладывать в расчет несколько большее избыточное давление – 0,5 кгс/см2.
Запас нужен для компенсации неучтенных потерь на подводках к приборам и их собственного гидравлического сопротивления.
Примеры
Давайте приведем пример гидравлического расчета водопровода, выполненного своими руками.
Предположим, что нам нужно вычислить потерю напора в домашнем пластиковом водопроводе диаметром 15 мм при его длине в 28 метров и максимально допустимой скорости потока воды, равной 1,5 м/с.
Трубы этого размера чаще всего используются для разводки воды в пределах квартиры или небольшого коттеджа.
- Гидравлический уклон для длины в 1000 метров будет равным 319,8. Поскольку в формуле расчета падения напора используется i, а не 1000i, это значение следует разделить на 1000: 319,8 / 1000 = 0,3198.
- Коэффициент К для хозяйственно-питьевого водопровода будет равным 0,3.
- Формула в целом приобретет вид H = 0,3198 х 28 х (1 + 0,3) = 11,64 метра.
Таким образом, избыточное давление в 0,5 атмосферы на концевом сантехническом приборе мы будем иметь при давлении в магистральном водопроводе в 0,5+1,164=1,6 кгс/см2. Условие вполне выполнимо: давление в магистрали обычно не ниже 2,5 – 3 атмосфер.
К слову: испытания водопровода при сдаче в эксплуатацию проводятся давлением, как минимум равным рабочему с коэффициентом 1,3.
Акт гидравлических испытаний водопровода должен включать отметки как об их продолжительности, так и об испытательном давлении.
Образец акта гидравлических испытаний.
А теперь давайте выполним обратный расчет: определим минимальный диаметр пластикового трубопровода, обеспечивающего приемлемое давление на концевом смесителе для следующих условий:
- Давление в трассе составляет 2,5 атмосферы.
- Протяженность водопровода до концевого смесителя равна 144 метрам.
- Переходы диаметра отсутствуют: весь внутренний водопровод будет монтироваться одним размером.
- Пиковый расход воды составляет 0,2 литра в секунду.
- Допустимая потеря давления составляет 2,5-0,5=2 атмосферы, что соответствует напору в 20 метров.
- Коэффициент К и в этом случае равен 0,3.
- Формула, таким образом, будет иметь вид 20=iх144х(1+0,3). Несложный расчет даст значение i в 0,106. 1000i, соответственно, будет равным 106.
- Следующий этап – поиск в таблице Шевелева диаметра, соответствующего 1000i = 106 при искомом расходе. Ближайшее значение – 108,1 – соответствует диаметру полимерной трубы в 20 мм.
Зависимость между внутренним и наружным диаметром полипропиленового трубопровода.
Заключение
Надеемся, что не переутомили уважаемого читателя избытком цифр и формул. Как уже упоминалось, нами приведены предельно простые схемы расчетов; профессионалы вынуждены использовать куда более сложные решения. Как обычно, дополнительная тематическая информация найдется в видео в этой статье. Успехов!
Минимальная скорость в трубопроводе водоснабжения
Какие факторы влияют на скорость воды в трубе и как произвести необходимые вычисления
Сооружая автономную водопроводную сеть для частного дома, необходимо задуматься о достаточно большом количестве параметров, которые сделают водопровод сетью, работающей долгое время и не требующей больших затрат на ее обслуживание. Один из важных факторов – скорость движения воды в трубопроводах водоснабжения.
Почему скорость должна быть определенного значения
Если скорость недостаточная, на стенках труб будут осаждаться нерастворенные частицы, которые поступают с водой из скважины или колодца. Это приведет к заиливанию и уменьшению проходного сечения. В результате снизится напор и производительность всей системы в целом.
Если скорость воды в водопроводе большая, это приводит к увеличению давления перекачиваемой жидкости на стенки труб и их стыки. Велика вероятность, что в каком-то месте трубопровода со временем произойдет протечка.
Типовые значения скорости
Существуют рекомендованные значения скорости водяного потока в трубах водоснабжения, которые зависят от материала, из которого водопроводные трубы изготовлены, новые они или уже были в эксплуатации. Вот несколько зависимостей, которые помогут сделать правильный выбор.
Скорость напрямую зависит и от диаметра труб. При этом любые жидкости, движущиеся по трубам, подчиняются законам физики. В водопроводе эти законы стремятся остановить движение воды. Сила, которая к этому прикладывается, называется силой сопротивления. Она ведет к потерям напора, а соответственно и к снижению скорости.
Обычно формулу скорости потока воды в трубопроводах, как таковую, не применяют нигде. Потому что нет смысла рассчитывать то, что уже доказано и находится в свободном доступе в таблицах. Ее принимают, как стандартную рекомендованную величину.
Сам параметр скорости потока воды в трубопроводах применяют для расчета нескольких характеристик водопроводной сети. К примеру, при расчете расхода воды или выбора диаметра труб.
Под водопроводом надо понимать сети питьевой воды, горячего водоснабжения и противопожарной системы.
Примеры расчетов
Чаще с помощью скорости рассчитывают расход воды или диаметр труб. Для этого используют формулу:
W= V×S, где W – расход, V – скорость, S – площадь сечения выбранных труб.
По одной из таблиц выбирается скорость движения воды. Если это пожарный водопровод, в нем данный параметр должен быть в пределах 3 м/с. Достаточно большое значение, но для водопровода этого типа величина усредненная, бывает и больше.
К примеру, надо рассчитать сечение трубы. Для этого дополнительно нужно определиться, сколько воды будет расходоваться через спринклеры или дренчеры противопожарной системы. Это также табличная величина, зависящая от защищаемой площади здания или сооружения. Пусть это будет пожарная система в одну струю, в которой обычно расход составляет 3,5 л/сек или 0,0035 м³/час.
Зная все требуемые параметры водопровода, можно рассчитать сечение труб, которые будут монтироваться в сеть:
Зная сечение трубы, можно подсчитать ее диаметр. Формула площади такова: S=πD²/4, отсюда формула диаметра:
D=√4S/π=√(4×0,0012:3,14)=0,0038 м или 38 мм. Такого значения диаметра труб не существует, поэтому надо выбрать стандартное большее — 40 мм.
Это самый простой пример. В реальности большинство водопроводных систем – это сложные схемы, в которых присутствуют отводы, подсоединяемые участки, установленная запорная арматура и прочие препятствия, которые снижают быстроту движения воды в водопроводе. При этом во многих сетях установлены насосные станции, которые формируют производительность и напор. Нередко в систему устанавливаются насколько насосных агрегатов, которые работают попеременно: по два, по три, по одному, в разных последовательностях включения и отключения.
В таких случаях расчет проводят ступенчато, для каждого участка по отдельности. При этом обязательно учитываются дополнительные коэффициенты, которые нивелируют полученные значения, а также потери напора на фитингах и в местах установки запорной арматуры.
Скорость потока
Скорость воды в трубе имеет два значения: у стенок она равна нулю, у оси — максимальный параметр. Чем дальше от оси, тем слабее движется вода.
Если рассматривать цилиндр, по которому движется жидкость, как воображаемую модель, можно сказать, что на воду внутри трубы не будут действовать никакие силы. Но в реальности все не так. Первая сила, которая действует на водяной поток, — сила трения о внутренние стенки трубопровода. Она уменьшается с отдалением от стенок.
Вторая сила – нагнетающая, действующая от насоса в направлении движении потока. Если этот параметр всегда неизменный, течение жидкости внутри трубы происходит ламинарно. Скорость остается неизменной, у стенок она равна нулю. Это идеальная ситуация.
На практике так случается редко. Факторов для этого много, к примеру, включение и отключение насоса, засорение фильтра и так далее. В таком случае у стенок трубопроводов скорость изменяется резко: то больше, то меньше с иногда огромной разницей. В остальной части эта характеристика изменяется меньше.
Многие интернет-порталы предлагают калькуляторы, с помощью которых можно рассчитать скорость потока жидкости, проходящей через цилиндр. Для этого потребуется всего лишь два параметра:
- внутренний диаметр трубы в мм;
- производительность водопровода, а точнее, объем жидкости, проходящей через трубу за определенный промежуток времени (м³/час).
Но в таких калькуляторах не учитывается материал, из которого трубы изготовлены, а также наличие или отсутствие фитингов, дополнительных контуров и запорной арматуры. Эти расчетные сервисы можно взять за основу, но точного значения от них ждать не стоит.
Решая вопрос, связанный со скоростью перемещения водного потока внутри водопроводной сети, необходимо четко определиться со сложностью системы, производительностью насосных станций и видами используемых труб. Проще всего – подобрать это значение по таблице, в которой показатели давно рассчитаны и гарантированно достоверны.
Максимальная скорость воды в трубопроводе водоснабжения
Скорость воды в трубопроводе: факторы и расчеты
Сооружая автономную водопроводную сеть для частного дома, необходимо задуматься о достаточно большом количестве параметров, которые сделают водопровод сетью, работающей долгое время и не требующей больших затрат на ее обслуживание. Один из важных факторов – скорость движения воды в трубопроводах водоснабжения.
Почему скорость должна быть определенного значения
Скорость воды в трубах учитывают при выборе материала и диаметра трубопровода
Если скорость недостаточная, на стенках труб будут осаждаться нерастворенные частицы, которые поступают с водой из скважины или колодца. Это приведет к заиливанию и уменьшению проходного сечения. В результате снизится напор и производительность всей системы в целом.
Если скорость воды в водопроводе большая, это приводит к увеличению давления перекачиваемой жидкости на стенки труб и их стыки. Велика вероятность, что в каком-то месте трубопровода со временем произойдет протечка.
Типовые значения скорости
Существуют рекомендованные значения скорости водяного потока в трубах водоснабжения, которые зависят от материала, из которого водопроводные трубы изготовлены, новые они или уже были в эксплуатации. Вот несколько зависимостей, которые помогут сделать правильный выбор.
Удорожание энергии и оптимальные скорости движения воды в трубопроводах
Рассмотрим горизонтально проложенный трубопровод диаметром D [мм], по которому транспортируется V [м3/c] воды на расстояние 1 м. Характеристика сопротивления трубопровода диаметром D1 равна SD1 [Па/(м3/с)2]. Гидравлическое сопротивление ?p [Па] метрового участка трубы:?p = SD1V2, (1)и для преодоления этого сопротивления необходимо затратить мощность N [Вт]:где ?н — КПД насоса. При работе насоса в течение n часов в год необходимо затратить энергию в количестве W [кВт?ч/год]:Стоимость Сэ1 [у.е./год], этой энергии составляет: где сэ — тариф на электрическую энергию [у.е./кВт?ч].Если вместо трубопровода диаметром D1 применить трубопровод диаметром D2, причем D2 > D1, то При этом можно сократить стоимость энергии на величину Труба диаметром D2 дороже трубы диаметром D1. Если удельная стоимость трубного проката, отнесенная к одному килограмму трубы, составляет стр [у.е./кг],то стоимость Стр [у.е./м] одного метра трубы составит: Стр = стрmтр, (7)где mтр — масса, кг, одного метра трубы, которую вычисляют по формуле mтр = ?D. (8)где D — диаметр трубопровода, м; ? — объемная масса стали, равная 8000 кг/м3;? — толщина стенки трубопровода [м], которую можно вычислить, используя приближенную (в интервале значений D от 0,05 до 1,2 м) зависимость? = 0,012D0,465. (9)Если вместо трубопровода диаметром D1 применить трубопровод диаметром D2, то за каждый метр трубопровода придется заплатить дороже на величинуСтр1 – Стр2 = ?стр?(D1?1 – D2?2). (10)Срок окупаемости затрат Z [лет], связанных с увеличением диаметра трубопровода, определяется отношением Важным параметром технико-экономических расчетов является скорость воды v [м/с] в трубопроводе. Для трубопровода внутренним диаметром D [м] ее определяют по формуле Формулы (1–12) послужили основой для математической модели, реализованной на MS Excel. Наполнение модели реальными параметрами начинается с вычислений величин характеристики сопротивления S трубопроводов в диапазоне значений 50 мм Читайте также: Как выбрать правильную дренажную трубу в геотекстиле и смонтировать ее своими руками?
Полученные значения диаметров округляются до ближайшего большего значения по ГОСТ 16516-70. Примем следующие значения диаметров трубопроводов, : , ,
После принятия окончательного значения диаметров трубопроводов, рассчитаем реальные скорости движения жидкости в них, ::
Подставляя соответствующие значения диаметров, получим скорости:
Для всасывающего трубопровода:
Для нагнетательного трубопровода:
Для сливного трубопровода:
При величинах условного прохода менее 30 мм, применяются стальные, бесшовные, холоднотянутые и холоднокатаные трубы (ГОСТ8734-58). Примем материал для изготовления труб: Сталь 20.
Вычислим толщину стенки трубы по формуле:
где – предел прочности при растяжении (сопротивление на разрыв), для выбранного материала, (принимается по таблице 5.1 [1]):
Подставляя в формулу значения диаметров трубопроводов, получим толщину их стенок, :
5.4 Соединение трубопроводов
Трубопроводы, из которых монтируют гидролинии в гидроприводах, по конструкции можно разделить на жесткие и гибкие.
Жесткие трубопроводы в основном изготовляют из стальных бесшовных холоднотянутых труб или из труб цветных металлов: медь или алюминий.
В гидроприводах применяют следующие типы соединений:
а) пайка (сварка) — в машиностроении применяется редко, только для трубопроводов, не подлежащих демонтажу;
б) соединение с развальцовкой используют для труб диаметром . Соединение отличается простотой, но может применяться при давлении не более и имеет ограниченное число повторных демонтажей вследствие затвердения материала и порчи развальцованной части трубы;
в) соединение трубопроводов по внутреннему конусу применяется для гидросистем с рабочим давлением до при необходимости частого демонтажа гидролинии. Этот тип соединения наиболее широко применяется в гидросистемах тракторов, дорожных и строительных машин;
г) соединение трубопроводов с врезающим кольцом распространено в гидросистемах, работающих при высоких давлениях. Соединение простое по конструкции и обеспечивает надежную герметизацию при давлениях до ;
д) фланцевое соединение трубопроводов применяется для стальных труб, диаметром свыше .
Типы и размеры арматуры соединительных частей трубопроводов указаны в ГОСТ078-70, ГОСТ 15063-70 15804-70, ГОСТ 4233-67.
Гибкие трубопроводы применяют для соединения элементов гидропривода, которые расположены на подвижных частях и могут перемещаться относительно друг друга.
В качестве гибкого трубопровода в основном применяют резинотканевые шланги, называемые рукавами высокого давления (РВД). В зависимости от количества металлических оплеток рукава высокого давления делятся на три типа: 1 тип – с одной металлической оплеткой, рассчитанный на давление до ; 2 тип – с двойной оплеткой, рассчитанный на давление до ; 3 тип – с тройной оплеткой, применяется при внутреннем диаметре до . Основные размеры РВД даны в ГОСТ 6286-73.
Для заданных условий работы гидросистемы гибкие трубопроводы могут быть выбраны из специальной литературы [8,10].
Расчёт гидроцилиндра на устойчивость Читать далее: Выбор гидроаппаратуры
Информация о работе «Расчет гидропривода многоцелевого сверлильно-фрезерно-расточного станка с числовым программным управлением»
Раздел: Промышленность, производство Количество знаков с пробелами: 40999 Количество таблиц: 1 Количество изображений: 1
Похожие работы
Технология обработки на станках с ЧПУ
… управляющая программа УЧПУ устройство числового программного управления ЧПУ числовое программное управление ВВЕДЕНИЕ Цикл лабораторно- практических занятий основан на материалах курса «Технология обработки на станках с ЧПУ» является общим для всех форм обучения- дневной и заочной. Цикл рассчитан на 34 часа лабораторно- практических занятий и включает следующие работы: …
Разработка технологического процесса изготовления матрицы
… 7 0,8 Сверление, зенкерование, развертывание. 34 12 12,5 Растачивание 36,37,46 11 12,5 Сверление Данные методы реализованы при разработке технологического маршрута изготовления матрицы. Разработка технологического маршрута изготовления матрицы При разработке маршрута в среднесерийном производстве придерживались следующих правил: 1.Технологические операции разрабатывали по принципу …
Как рассчитывается пропускная способность трубопровода
‘);> //–> Расчет диаметра трубы
водопровода производится на основании расхода воды в трубе и оптимальных значений скорости жидкости в водопроводной трубе.
Формула расчета диаметра водопроводной трубы:
d = √ (4000 * q / v / π)
d – диаметр водопроводной трубы в мм; q – расход воды в л/с; v – скорость воды в трубе в м/с.
Оптимальная скорость воды в трубе составляет от 0,7 до 1,5 м/с.
После расчета диаметра трубы обязательно проверьте гидравлические сопротивления (потери напора) участка трубопровода водопровода с помощью программы гидравлического расчета водопровода.
Быстро выполнить этот инженерный расчет можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.
На этой странице представлена бесплатная программа для расчета диаметра трубы водопровода на основании расхода воды в трубе и оптимальных значений скорости жидкости в водопроводной трубе. С помощью этого калькулятора в один клик вы сможете определить диаметр водопроводной трубы, если известен расход воды в трубе.
Расчет пропускной способности – одна из самых сложных задач при прокладке трубопровода. В этой статье мы попробуем разобраться с тем, как именно это делается для разных видов трубопроводов и материалов труб.
Трубы с высокой пропускной способностью
Пропускная способность – важный параметр для любых труб, каналов и прочих наследников римского акведука. Однако, далеко не всегда на упаковке трубы (или на самом изделии) указана пропускная способность. Кроме того, от схемы трубопровода тоже зависит, сколько жидкости пропускает труба через сечение. Как правильно рассчитать пропускную способность трубопроводов?
Методы расчета пропускной способности трубопроводов
Существует несколько методик расчета данного параметра, каждая из которых является подходящей для отдельного случая. Некоторые обозначения, важные при определении пропускной способности трубы:
Наружный диаметр – физический размер сечения трубы от одного края внешней стенки до другого. При расчетах обозначается как Дн или Dн. Этот параметр указывают в маркировке.
Диаметр условного прохода – приблизительное значение диаметра внутреннего сечения трубы, округленное до целого числа. При расчетах обозначается как Ду или Dу.
Физические методы расчета пропускной способности труб
Значения пропускной способности труб определяют по специальным формулам. Для каждого типа изделий – для газо-, водопровода, канализации – способы расчета свои.
Закон Торричелли
Живший в начале 17 века Эванджелиста Торричелли известен как ученик Галилео Галилея и автор самого понятия атмосферного давления. Ему принадлежит и формула, описывающая расход воды, выливающейся из сосуда через отверстие известных размеров.
Для работоспособности формулы Торричелли необходимо:
- Чтобы нам был известен напор воды (высота водяного столба над отверстием);
Одна атмосфера при земной гравитации способна поднять водяной столб на 10 метров. Поэтому давление в атмосферах пересчитывается в напор простым умножением на 10.
- Чтобы отверстие было существенно меньше диаметра сосуда, исключая, таким образом, потерю напора за счет трения о стенки.
Закон Торричелли описывает вытекание воды из большого сосуда через маленькое отверстие.
На практике формула Торрричелли позволяет рассчитать расход воды через трубу с внутренним сечением известных размеров при известном мгновенном напоре во время расхода. Проще говоря: чтобы воспользоваться формулой, нужно установить манометр перед краном или рассчитать падение напора на водопроводе при известном давлении в трассе.
Сама формула выглядит так: v^2=2gh. В ней:
- v — скорость потока на выходе из отверстия в метрах в секунду;
- g — ускорение падения ( для нашей планеты оно равно 9,78 м/с^2);
- h — напор (высота водяного столба над отверстием).
Чем это поможет в нашей задаче? А тем, что расход жидкости через отверстие (та самая пропускная способность) равен S*v, где S — площадь сечения отверстия, а v — скорость потока из приведенной выше формулы.
Капитан Очевидность подсказывает: зная площадь сечения, нетрудно определить внутренний радиус трубы. Как известно, площадь круга вычисляется как π*r^2, где π округленно берется равным 3,14159265.
Формула площади круга.
Ниже я приведу пример того, как посчитать пропускную способность трубы с внутренним диаметром 10 мм при условии, что напор перед выходом равен 20 метрам (что соответствует давлению 2 кгс/см2).
В этом случае формула Торричелли будет иметь вид v^2=2*9,78*20=391,2. Квадратный корень из 391,2 округленно равен 20. Значит, вода будет выливаться из отверстия со скоростью 20 м/с.
Что такое бит? Как измеряется скорость в битах?
Битовая скорость – показатель измерения скорости соединения. Рассчитывается в битах, мельчайших единицах хранения информации, на 1 секунду. Она была присуща каналам связи в эпоху «раннего развития» интернета: на тот момент в глобальной паутине в основном передавались текстовые файлы.
Сейчас базовой единицей измерения признается 1 байт. Он, в свою очередь, равен 8 битам. Начинающие пользователи очень часто совершают грубую ошибку: путают килобиты и килобайты. Отсюда возникает и недоумение, когда канал с пропускной способностью 512 кбит/с не оправдывает ожиданий и выдает скорость всего лишь 64 КБ/с. Чтобы не путать, нужно запомнить, что если для обозначения скорости используются биты, то запись будет сделана без сокращений: бит/с, кбит/с, kbit/s или kbps.
Как рассчитывается пропускная способность труб сегодня?
Все эти значения могут быть правильно использованы во время расчетов с помощью специальной формулы, которую применяют только опытные инженеры, учитывающие несколько параметров, включая вышеперечисленные, а также некоторые другие. Назовем все:
- шероховатость внутренних стенок трубопровода;
- диаметр трубы;
- коэффициент сопротивления при прохождении через препятствия на пути воды;
- уклон трубопровода;
- степень зарастания трубопровода.
По старой инженерной формуле диаметр трубы и пропускная способность являются основными параметрами для расчета, к которым добавляется шероховатость. Но неспециалисту сложно выполнить расчеты, исходя только из этих данных. Раньше для упрощения задачи при проектировании системы водоснабжения и отопления использовались специальные таблицы, в которых были приведены готовые расчеты требуемого показателя. Сегодня их также можно использовать для проектирования трубопроводов.
Зачем это нужно
Гидравлический расчет позволяет получить оптимальное минимальное значение диаметра водопровода.
С одной стороны, денег при строительстве и ремонте всегда катастрофически не хватает, а цена погонного метра труб растет с увеличением диаметра нелинейно. С другой — заниженное сечение водопровода приведет к чрезмерному падению напора на концевых приборах из-за его гидравлического сопротивления.
При расходе на промежуточном приборе падение напора на концевом приведет к тому, что температура воды при открытых кранах ХВС и ГВС резко изменится . В результате вас либо окатит ледяной водой, либо ошпарит кипятком.
Заниженный диаметр ввода воды может ощутимо уменьшить напор на смесителях.
Главные рекомендации:
- Максимально возможная скорость воды в трубе 2 м/сек. Это условие не касается промышленных конструкций с установками, которые искусственно нагнетают внутрисистемное давление.
- При расчете учитывать потребление всех точек водозабора одновременно. Средняя пропускная способность обычного крана 6 л/сек, скорость набора стиральной или посудомоечной машины можно узнать из инструкции по эксплуатации. Если система будет использоваться не на полной интенсивности, то полученный показатель уменьшают на треть.
- Диаметр 20 мм – для систем водопровода до 10 метров длиной.
- Диаметр 25 мм – система от 10 до 30 метров.
- Диаметр 32 мм – система более 30 метров.
- Диаметр 50 мм – система более 50 метров.
- Диаметр 100 мм – используется в промышленных или длинных системах трубопровода с большим количеством точек водозабора.
Как правильно подобрать диаметр труб?
Возвратные форсунки, донные заборники, скиммеры, каждый имеют отверстие для подключения определенного диаметра, что первоначально определяет диаметр труб. Обычно эти подключения — 1 1/2″ — 2″, к которым подсоединяется труба, диаметром 50 мм. Если несколько закалдных элементов соединяются в одну линию, то общая труба должна быть большего диаметра, чем трубы, подходящие к ней.
На выбор трубы влияет также производительность насоса, которая определяет скорость и количество перекачиваемой воды.
Пропускную способность труб различного диаметра можно определить по следующей таблице:
Пропускная способность труб различного диаметра.
Диаметр, мм | Площадь внутр. сечения, мм 2 | Пропускная способность в м 3 /час при скорости | |||||
Наружный | Внутренний | 0,5 м/с | 0,8 м/с | 1,2 м/с | 2,0 м/с | 2,5 м/с | |
16 | 10 | 79 | 0,14 | 0,23 | 0,34 | 0,57 | 0,71 |
20 | 15 | 177 | 0,32 | 0,51 | 0,76 | 1,27 | 1,59 |
25 | 20 | 314 | 0,91 | 1,36 | 2,26 | 2,83 | |
32 | 25 | 491 | 0,88 | 1,41 | 2,12 | 3,54 | 4,42 |
40 | 32 | 805 | 1,45 | 2,32 | 3,48 | 5,79 | 7,24 |
50 | 40 | 1257 | 2,26 | 3,62 | 5,43 | 9,05 | 11,31 |
63 | 50 | 1964 | 3,54 | 5,66 | 8,49 | 14,14 | 17,68 |
75 | 65 | 3319 | 5,97 | 9,56 | 14,34 | 23,90 | 29,87 |
90 | 80 | 5028 | 9,05 | 14,48 | 21,72 | 36,20 | 45,25 |
110 | 100 | 7857 | 14,14 | 22,63 | 33,94 | 56,57 | 70,71 |
125 | 110 | 9506 | 17,11 | 27,38 | 41,07 | 68,45 | 85,56 |
140 | 125 | 12276 | 22,10 | 35,35 | 53,03 | 88,39 | 110,48 |
160 | 150 | 17677 | 31,82 | 50,91 | 76,37 | 127,28 | 159,09 |
200 | 175 | 24061 | 43,31 | 69,29 | 103,94 | 173,24 | 216,54 |
225 | 200 | 31426 | 56,57 | 90,51 | 135,76 | 226,27 | 282,83 |
250 | 225 | 39774 | 71,59 | 114,55 | 171,82 | 286,37 | 357,96 |
315 | 300 | 70709 | 127,28 | 203,64 | 305,46 | 509,10 | 636,38 |
Для подбора диаметра турбы нам понадобиться знание следующих величин:
Скорость воды в трубе самотёком | 0,5 м/с |
Скорость воды в трубе коллектора | 0,8 м/с |
Средняя скорость воды в трубе на входе в насос | 1,2 м/с |
Средняя скорость воды в трубе на выходе из насоса | 2,0 м/с |
Максимально возможная скорость воды в трубе | 2,5 м/с |
Расмотрим технологию подбора труб на конкретных примерах обвязки закладных элементов.
Диаметр трубы для подключения возвратных форсунок.
Например, движение воды в системе обеспечивается насосом EcoX2-16000, максимальной производительностью 16 м 3 /час. Возврат воды в плавательную чашу осуществляется через 4 возвратные форсунки — Дюза для подключения пылесоса (подключение 2″ наружная резьба), каждая ввинчена в стеновой проход с соединением D 50/63. Форсунки расположены попарно на противоположных бортах. Подберем необходимый трубопровод.
Скорость воды на подающей магистрали — 2 м/с. Форсунки делятся на две ветви по две штуки. Производительность на каждую форсунку — 4 м 3 /час, на каждую ветвь — 8 м 3 /час. Подберём диаметр общей трубы, трубы на каждую ветвь и турбы на каждую насадку. Если в таблице нет точного совпадения производительности для конкртеной скорости течения, берем ближайшую. По таблице получается:
- при производительности 16 м 3 /час (в таблице ближайшее значение 14,14 м 3 /час) — диаметр трубы равен 63 мм;
- при производительности 8 м 3 /час (в таблице ближайшее значение 9,05 м 3 /час) — диаметр турбы равен 50 мм;
- при производительности 4 м3/час (в таблице ближайшее значение 3,54 м 3 /час) — диаметр трубы равен 32 мм.
Получается, что на общую подачу подходит труба, диаметром 63 мм, на каждую ветвь — диаметром 50 мм, и на каждую насадку — диаметром 32 мм. Но так, как стеновой проход расчитан на подключение 50 и 63 трубы, трубу, диаметром 32 мм не берём, а соединяем всё трубой 50 мм. К тройнику идет 63-я труба, разводка 50-й трубой.
Диаметр труб для подключения скиммеров.
Тот же насос с производительностью 16 м 3 /час забирает воду через скиммеры. Скиммер в режиме фильтрации забирает обычно от 70 до 90% воды от общего потока, который всасывает насос, остальное приходится на донный слив. В нашем случае 70% производительности — это 11,2 м 3 /час. Подключение скиммер обычно это 1 1/2″ или 2″. Скорость потока на всасывающей линии насоса — 1.2 м/с.
По таблице получаем:
- для этого случая достаточно трубы, диаметром 63 мм, но идеально — 75 мм;
- в случае подключения двух скимеров, разветвление ведём 50-ой трубой.
Диаметр труб для подключения донного заборника.
30% от производительности насоса EcoX2 16000 — это 4,8 м 3 /час. По таблице для подключения донного стока достаточно трубы 50 мм. Обычно при подключении донного стока ориентируются на диаметр его присоединения. Стандартный донный сток имеет подсоединение 2″, поэтому выбирают трубу 63 мм.
Средняя пропускная способность линий связи
Из вышесказанного можно сделать вывод о том, что каналы связи различны по своим свойствам, которые влияют на скорость передачи информации. Как говорилось ранее, каналы связи могут быть проводными, беспроводными и основанными на использовании оптоволоконных кабелей. Последний тип создания сетей передачи данных наиболее эффективен. И его средняя пропускная способность канала связи – 100 мбит/c.
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 |
20 | 15 | 0,9 |
25 | 30 | 1,8 |
32 | 50 | 3 |
40 | 80 | 4,8 |
50 | 120 | 7,2 |
63 | 190 | 11,4 |
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:
Ограничения
Я намеренно ограничу область рассматриваемых задач водопроводом небольшого частного дома. Причины две:
- Газы и жидкости разной вязкости ведут себя при транспортировке по трубопроводу абсолютно по-разному. Рассмотрение поведения природного и сжиженного газа, нефти и прочих сред увеличило бы объем этого материала в несколько раз и увело бы нас далеко от моей специализации — сантехники;
- В случае большого здания с многочисленными сантехническими приборами для гидравлического расчета водопровода придется рассчитывать вероятность одновременного использования нескольких точек водоразбора. В небольшом доме расчет выполняется для пикового потребления всеми имеющимися приборами, что сильно упрощает задачу.
Типичная схема водоснабжения частного дома.
Как материал трубы влияет на ее пропускную способность?
Во-первых, коррозийные процессы, которые всегда происходят в металлических трубопроводах, способствуют образованию стойкого налета ржавчины, который уменьшает диаметр трубы. Во-вторых, плохое качество воды, особенно в системе отопления, также существенно влияет на поток воды, его скорость и объем.
В горячей воде в центральных системах отопления содержится большое количество нерастворимых примесей, которые имеют свойства оседать на поверхности трубы. Со временем это приводит к появлению твердого осадка солей жесткости, которые быстро уменьшают просвет трубопровода и уменьшают пропускную способность труб (примеры быстрого зарастания труб вы могли часто видеть на фото в Интернете).
Нюансы отопительного контура
Чтобы качественно спроектировать отопительную систему нужно применять армированные полипропиленовые трубы. Очень важно, чтобы они соответствовали . Такие изделия лучше всего защищены от деформации. Кроме того, они не существенно меняют свои линейные размеры под воздействием горячей воды.
Желательно применять конструкции армированней фольгой из алюминия или стекловолокном. Каждый вариант перечисленных изделий имеет свои сильные и слабые стороны. Каналы армированные стекловолокном удобнее, поскольку во время монтажа не возникает необходимости снимать алюминиевый слой.
- разницу температур на подаче и обратном контуре;
- показатель скорости движения жидкости (стандартно — 0.6 м/с);
- размер помещения.
Чем чревато использование труб неподходящего диаметра:
- Повышенная нагрузка и давление в системе приводит к быстрому износу системы, частым прорывам и ремонтам.
- «Гудение» системы – посторонний шум, нагнетаемым чрезмерным давлением на стенки трубы.
- Невозможность одновременного водозабора из нескольких точек – проще говоря, при открытии крана в одной точке, например, в ванной, до кухни вода уже не доходит.
Существует ряд рекомендаций, выведенных опытным путем, которые помогут в самостоятельных расчетах пропускной способности труб.
Расчет диаметра трубы.
Формулу для расчета оптимального диаметра трубопровода получим из формулы для расхода:
Q – расход перекачиваемой воды, м 3 /с d – диаметр трубопровода, м v – скорость потока, м/с
П- число пи = 3.14
Отсюда, расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода:
d=((4*Q)/(П*v)) 1/2
Обратим внимание на то, что в этой формуле расход перекачиваемой воды выражен в м 3 /с. Производительность насосов обычно указывается в м 3 /час. Для того, чтобы перевести м 3 /час в м 3 /с, необходимо значение поделить на 3600.
Q(м 3 /с)=Q(м 3 /час)/3600
В качестве примера расчитаем оптимальный диаметр трубопровода для производительности насоса 16 м 3 /час на подающей магистрали.
Переведем производительность в м 3 /с:
Q(м 3 /с)=16 м 3 /час/3600 = 0,0044 м 3 /с
Скорость потока на подающей магистрали равна 2 м/с.
Подставляя значения в формулу получим:
d=((4*0,0044)/(3,14*2)) 1/2 ≈0,053 (м) = 53 (мм)
Получилось, что в данном случае оптимальный внутренний диаметр трубы будет равен 53 мм. Сравниваем с таблицей: для ближайшей производительности 14.14 м 3 /час при скорости протока 2 м/с подходти труба внутренним диаметром 50 мм.
При подборе труб Вы можете воспользоваться одним из описанных выше способов, мы подтвердили расчетами их равнозначность.
По материалам сайтов: waterspace com, ence-pumps ru
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.
Измерение пропускной способности
Измерение пропускной способности – достаточно важная операция. Она осуществляется для того, чтобы узнать точную скорость интернет-соединения. Измерение можно осуществить с помощью следующих действий:
- Наиболее простое – емного файла и отправление его на другой конец. Недостатком является то, что невозможно определить точность измерения.
- Кроме того, можно воспользоваться ресурсом speedtest.net. Сервис позволяет измерить ширину интернет-канала, «ведущего» к серверу. Однако для целостного измерения этот способ также не подходит, сервис дает данные обо всей линии до сервера, а не о конкретном канале связи. Кроме того, подвергаемый измерению объект не имеет выхода в глобальную сеть Интернет.
- Оптимальным решением для измерения станет клиент-серверная утилита Iperf. Она позволяет измерить время, количество переданных данных. После завершения операции программа предоставляет пользователю отчет.
Какие данные потребуются:
- Материал изготовления труб.
- Длина трубопровода.
- Диаметр трубы и ее форма.
- Количество точек забора жидкости.
- Уклон конструкции.
- Наличие системного давления.
- Способ монтажа.
Для более точного расчета придется учесть все индивидуальные нюансы. Универсальных методов не существует, для многих проектов нужно учитывать коэффициент шероховатости труб, сопротивление водному потоку, скорость «зарастания».
Диаметр труб можно назвать самым важным показателем в расчетах. Если система смонтирована из труб меньшего, чем нужно диаметра, это приводит к ряду неприятных моментов.
Зачем нужен расчет паропровода
Правильный выбор диаметра трубопровода пара обеспечивает корректную и эффективную работу пароконденсатной системы в целом. Если подбирать его размеры «на глазок», можно столкнуться со следующими проблемами:
- Трубопровод пара с малым диаметром спровоцирует значительные потери давления, гораздо ниже расчетных. Повысится скорость пара, что может привести к шумам в паропроводе. Возможно увеличение количества гидроударов, которые также надо компенсировать, а значит придется дополнительно устанавливать предохранительные клапаны.
- Если сделать паропровод слишком большого диаметра, в первую очередь это приведет к повышению общей стоимости трубопровода. Кроме того, это чревато увеличенными потерями тепла в окружающую среду и образованием значительного количества конденсата, а значит потребуется больше конденсатоотводчиков, вентилей, паровых сепараторов и т.д.
Есть два способа расчета диаметра паропровода — метод падения давления и более простой метод скоростей.
Пропускная способность пластиковых и металлопластиковых труб
Прогрессивные производители каждый год выводят на рынок более удобные и качественные материалы, оптимизируя их характеристики под требования потребителя.
Различают трубы из:
- Полиэтилена и сшитого полиэтилена (PEX).
- Металлополимеров или металлопластика – комбинация PEX с металлом.
- Поливинилхлорида (ПВХ).
- Полипропилена (PP) и ее разновидности в зависимости от способа армирования.
Что касается пропускной способности труб из этих материалов – она значительно выше, нежели у труб из металла, если учитывать срок эксплуатации. Все вышеприведенные виды труб обладают значительными преимуществами перед металлическими.
Пример расчета
Рассмотрим, как посчитать пропускную способность трубопровода с горизонтальным или вертикальным расположением, по которому течет жидкость со скоростью 3,5 м/сек (определяется условиями эксплуатации сети на конкретном производстве).
Диаметр конструкции, по которой проходит жидкость, равен 125 мм.
Принимая во внимание данные, которые указаны выше, а также показатель скорости водного потока по вертикальному стояку (V=3.5 м/час) и материал, из которого изготовлены трубы, посчитаем величину объема воды (Q=куб. м/час).
Для точного расчет используются формулы и таблицы
Сделав необходимые вычисления, узнаем, что труба диаметром 125 мм пропускает за один час 175 куб. метров жидкости.
Каждый из указанных выше способов позволяет сделать точные вычисления пропускной возможности отдельных элементов системы, которая обеспечивает дом водой. Подсчет помогает избежать в будущем проблем с подачей воды и падением давления в сети вовремя ее использования.
Таблица диаметров трубопроводов
Для расчетов различных трубопроводных систем, по которым протекают жидкости разного назначения, необходимо учитывать пропускную способность трубы в зависимости от ее диаметра. Это величина метрическая, основанная на объеме протекающей жидкости за определенный промежуток времени. Показатель во многом зависит от материала, из которого труба изготовлена.
Возьмем, к примеру, пластиковый вариант — в этом случае пропускная способность в течение продолжительной эксплуатации трубопровода практически не изменяется. Ведь под действием жидкости, и воды в том числе, пластик остается в исходном состоянии, поскольку процессы коррозии его не затрагивают. С металлическими трубами все по-другому. Велика вероятность, что на внутренних стенках образуются коррозийные наросты, а это приведет к снижению показателя проходимости. Тем более, когда дело касается отопительной системы с горячей водой. Здесь процессы нарастания проходят быстрее и активнее.
Все это относится к системе отопления, где в качестве теплоносителя чаще всего используется горячая вода. Вот почему так важно учитывать критерий качества теплоносителя. Чем оно ниже, тем выше вероятность уменьшения сечения трубопровода. А значит, уменьшится и способность пропускать необходимое количество жидкости, что в свою очередь отразится на скорости движения потока.
Пропускная способность металлических труб
Если говорит о металле, то для разводки водопровода используются и стальные трубы. Для внутриквартирной или внутридомовой разводки формулы и специальные вычисления применяются крайне редко.
Чаще пользуются проверенными практикой диаметрами:
- Разводка водопровода 15 мм.
- Монтаж стояков 25, 32, 40 мм.
Здесь нужно учитывать внутренний диаметр, который может колебаться на 1-3 мм в зависимости от производителя.
Новая стальная труба практически не уступает в характеристиках пластиковым аналогам, но уже через год ее пропускная способность значительно падает. Это объясняется появлением наростов на внутренних стенках, и, как следствие, уменьшением диаметра и увеличением сопротивления потоку воды.
Однако использование металлических труб оправдано, когда речь идет о постоянном высоком давлении системы, например, при монтаже парового отопления, производственных проектов или в условиях повышенной взрывоопасности.
ПС для канализации
ПС для канализации зависит от системы отведения стоков используется: напорный или самотёчный. В основе определения ПС вовлечены законы науки гидравлики. Чтобы высчитать ПС канализационной системы, понадобятся не только сложные формулы для расчёта, но ещё и табличные сведения.
Для выявления объёмного расхода жидкости берётся формула такого вида:
где, а – площадь потока, м2,
v скорость движения, м/с.
Площадь потока a это сечение, перпендикулярное в каждой точке скорости частиц потока жидкости. Это значение еще известно под таким названием, как живое сечение потока. Для определения указанной величины применяется формула: a = π*R2. Величина π постоянная, и равняется 3,14. R радиус трубы в квадрате. Чтобы узнать скорость, с которой движется поток, понадобится воспользоваться формулой следующего вида:
где, R – гидравлический радиус,
С – смачивающий коэффициент,
Для расчёта угла уклона понадобится рассчитать I=v2/C2*R. Чтобы определить смачивающий коэффициент, нужно воспользоваться формулой следующего вида: C=(1/n)*R1/6. Значение n – это коэффициент шероховатости труб, равняющийся 0,012-0,015. Для определения R используется формула:
где, A – площадь поперечного сечения трубопровода,
P – смоченный периметр.
Смоченным периметром именуется линия, по которой происходит соприкосновение потока в поперечном сечении с твердыми стенками русла. Чтобы выявить значение смоченного периметра в круглой трубе, потребуется воспользоваться формулой следующего вида: λ=π*D.
В таблице ниже представлены параметры для проведения расчёта ПС сточных канализационных трубопроводов безнапорного или самотёчного способа. Сведения выбираются в зависимости от диаметра трубы, после чего подставляются в соответствующую формулу.
Если нужно произвести расчёт ПС канализационной системы для напорных систем, то данные берутся из таблицы ниже.
Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод
Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.
- Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
- Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
- 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.
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.
Обратно в реальность
Уважаемый читатель, рискну предположить, что у вас перед смесителем не установлен манометр. Очевидно, что для более точного гидравлического расчета нужны какие-то дополнительные данные.
Обычно расчетная задача решается от обратного: при известных расходе воды через сантехнические приборы, длине водопровода и его материале подбирается диаметр, обеспечивающий падение напора до приемлемых значений. Ограничивающим фактором выступает скорость потока.
Обычно диаметр трубы подбирается под характеристики системы водоснабжения.
Справочные данные
Нормой скорости потока для внутренних водопроводов считаются 0,7 — 1,5 м/с. Превышение последнего значения приводит к появлению гидравлических шумов (в первую очередь — на изгибах и фитингах).
Нормы расхода воды для сантехприборов несложно отыскать в нормативной документации. В частности, их приводит приложение к СНиП 2.04.01-85. Чтобы избавить читателя от длительных поисков, я приведу здесь эту таблицу.
Сантехнический прибор | Суммарный расход ХВС и ГВС, литры в секунду | Расход ХВС при полностью открытом кране, литры в секунду |
Умывальник с водоразборным краном | 0,100 | 0,100 |
Умывальник со смесителем | 0,120 | 0,080 |
Кухонная мойка со смесителем | 0,120 | 0,080 |
Смеситель для ванны | 0,250 | 0,170 |
Душевая кабина со смесителем | 0,120 | 0,080 |
Поливочный кран | 0,300 | 0,300 |
Унитаз во время набора сливного бачка | 0,100 | 0,100 |
Унитаз со смывом, подключенным напрямую к водопроводу | 1,400 | 1,400 |
В таблице приведены данные для смесителей с аэраторами. Их отсутствие уравнивает расход через смесители мойки, умывальника и душевой кабины с расходом через смеситель при наборе ванны.
Аэратор заметно уменьшает расход воды при неизменном объеме струи.
Напомню, что если вы хотите своими руками рассчитать водопровод частного дома, суммируйте расход воды для всех установленных приборов. Если эта инструкция не соблюдается, вас будут ждать сюрпризы вроде резкого падения температуры в душе при открытии крана горячей воды на кухне.
Если в здании присутствует пожарный водопровод, к плановому расходу добавляется 2,5 л/с на каждый гидрант. Для пожарного водопровода скорость потока ограничивается значением в 3 м/с: при пожаре гидравлические шумы — это последнее, что будет нервировать жильцов.
При расчете напора обычно исходят из того, что на крайнем от ввода приборе он должен быть не менее 5 метров, что соответствует давлению 0,5 кгс/см2. Часть сантехнических приборов (проточные водонагреватели, заливные клапаны автоматических стиральных машин и т.д.) просто не срабатывают, если давление в водопроводе ниже 0,3 атмосфер. Кроме того, приходится учитывать гидравлические потери на самом приборе.
На фото — проточный водонагреватель Atmor Basic. Он включает нагрев лишь при давлении 0,3 кгс/см2 и выше.
Расход, диаметр, скорость
Напомню, что они увязываются между собой двумя формулами:
- Q = SV. Расход воды в кубометрах в секунду равен площади сечения в квадратных метрах, умноженной на скорость потока в метрах в секунду;
- S = π r ^2. Площадь сечения высчитывается как произведение числа «пи» и квадрата радиуса.
Где взять значения радиуса внутреннего сечения?
- У стальных труб он с минимальной погрешностью равен половине ДУ (условного прохода, которым маркируется трубный прокат);
- У полимерных, металлополимерных и т.д. внутренний диаметр равен разности между наружным, которым маркируются трубы, и удвоенной толщиной стенки (она тоже обычно присутствует в маркировке). Радиус, соответственно, представляет собой половину внутреннего диаметра.
В маркировке металлопластиковой трубы указаны наружный диаметр и толщина стенки в миллиметрах.
Как рассчитать пропускную способность трубы из металлопластика диаметром 50 мм при толщине ее стенки 3 мм при максимальной скорости потока 1,5 м/с?
- Внутренний диаметр равен 50-3*2=44 мм, или 0,044 метра;
- Радиус составит 0,044/2=0,022 метра;
- Площадь внутреннего сечения будет равной 3,1415*0,022^2=0,001520486 м2;
- При скорости потока 1,5 метра в секунду расход будет равным 1,5*0,001520486=0,002280729 м3/с, или 2,3 литра в секунду.
Потеря напора
Как вычислить, сколько напора теряется на водопроводе с известными параметрами?
Схема опыта, наиболее наглядно демонстрирующего падение напора в водопроводе.
Простейшая формула расчета падения напора имеет вид H = iL(1+K). Что означают переменные в ней?
- H — заветное падение напора в метрах;
- i — гидравлический уклон метра водопровода;
- L — длина водопровода в метрах;
- K — коэффициент, позволяющий упростить расчет падения напора на запорной арматуре и изгибах. Он привязан к назначению водопроводной сети.
Где взять значения этих переменных? Ну, кроме длины трубы — рулетку-то пока никто не отменял.
Коэффициент К принимается равным:
Тип водопровода | К |
Пожарный | 0,1 |
Производственно-пожарный | 0,15 |
Производственный или пожарно-хозяйственный | 0,2 |
Бытовой, или хозяйственно-питьевой | 0,3 |
Пожарный водопровод: максимальный диаметр и минимум промежуточной запорной арматуры.
С гидравлическим уклоном картина куда сложнее. Сопротивление, оказываемое трубой потоку, зависит от:
- Внутреннего сечения;
- Шероховатости стенок;
- Скорости потока.
Список значений 1000i (гидравлического уклона на 1000 метров водопровода) можно найти в таблицах Шевелева, которые, собственно, и служат для гидравлического расчета. Объем таблиц слишком велик для статьи, поскольку они приводят значения 1000i для всех возможных диаметров, скоростей потока и материалов с поправкой на срок службы.
Вот небольшой фрагмент таблицы Шевелева для пластмассовой трубы размером 25 мм.
Расход, л/с | Скорость, м/с | 1000i |
0,25 | 0,76 | 50,3 |
0,3 | 0,92 | 69,6 |
0,35 | 1,07 | 91,4 |
0,4 | 1,22 | 115,9 |
0,45 | 1,38 | 142,8 |
Автор таблиц приводит значения падения напора не для внутреннего сечения, а для стандартных размеров, которыми маркируются трубы, с поправкой на толщину стенок. Однако таблицы были изданы в 1973 году, когда соответствующий сегмент рынка еще не сформировался. При расчете учтите, что для металлопластика лучше брать значения, соответствующие трубе на шаг меньшего размера.
Соответствие наружных диаметров полипропилена и металлопластика при примерно одинаковом внутреннем сечении.
Давайте, пользуясь этой таблицей, вычислим падение напора на полипропиленовой трубе диаметром 25 мм и длиной 45 метров. Условимся, что мы проектируем водопровод хозяйственно-бытового назначения.
- При максимально близкой к 1,5 м/с скорости потока (1,38 м/с) значение 1000i будет равным 142,8 метра;
- Гидравлический уклон одного метра трубы будет равным 142,8/1000=0,1428 метра;
- Коэффициент поправки для бытовых водопроводов равен 0,3;
- Формула в целом приобретет вид H=0,1428*45(1+0,3)=8,3538 метра. Значит, на конце водопровода при расходе воды 0,45 л/с (значение из левого столбца таблицы) давление упадет на 0,84 кгс/см2 и при 3 атмосферах на входе составит вполне приемлемые 2,16 кгс/см2.
Давление на входе водопровода измеряется в водомерном узле, сразу после счетчика.
Этим значением можно воспользоваться, чтобы определить расход согласно формуле Торричелли. Способ расчета с примером приведен в соответствующем разделе статьи.
Кроме того, чтобы вычислить максимальный расход через водопровод с известными характеристиками, можно выбрать в столбце «расход» полной таблицы Шевелева такое значение, при котором давление в конце трубы не упадет ниже 0,5 атмосферы.
Факторы, влияющие на скорость интернета
Как известно, от пропускной способности канала связи зависит и конечная скорость интернета. Также на скорость передачи информации влияют:
Радиоволны, кабели и оптоволоконные кабели. О свойствах, преимуществах и недостатках этих способов соединения говорилось выше.
Чем больше загружен сервер, тем медленнее он принимает или передает файлы и сигналы.
Наиболее сильно помехи оказывают влияние на соединение, созданное с помощью радиоволн. Это вызвано сотовыми телефонами, радиоприемниками и прочими приемниками и передатчиками радиосигнала.
- Состояние сетевого оборудования.
Безусловно, способы соединения, состояние серверов и наличие помех играют важную роль в обеспечении скоростного интернета. Однако даже если вышеперечисленные показатели в норме, а интернет имеет низкую скорость, то дело скрывается в сетевом оборудовании компьютера. Современные сетевые карты способны поддерживать интернет-соединение со скоростью до 100 Мбит в секунду. Раньше карты могли максимально обеспечивать пропускную способность в 30 и 50 Мбит в секунду соответственно.
Длина контура и другие показатели, которые нужно учитывать при расчете
Еще один важный пункт, который следует учитывать при расчете пропускной способности трубы – длина контура и количество фасонных изделий (муфт, запорных кранов, фланцевых деталей) и других препятствий на пути у рабочей среды. В зависимости от количества углов и изгибов, которые преодолевает вода на пути к выходу, пропускная способность трубопровода также имеет свойство увеличиваться или уменьшаться. Непосредственно длина трубопровода также оказывает влияние на этот базовый параметр: чем дольше рабочая среда движется по трубам, тем ниже давление воды и, соответственно, ниже пропускная способность.
Табличный расчет канализационных труб
Определять проходимость труб канализационной системы можно и при помощи таблиц, причем расчеты будут напрямую зависеть от типа системы:
- 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. 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. - Напорная канализация
. Определять пропускную способность в данном типе системы посредством таблиц несколько проще – достаточно знать предельную степень наполнения трубопровода и среднюю скорость транспортировки жидкости.
Таблица пропускной способности полипропиленовых труб позволяет узнать все необходимые для обустройства системы параметры.
Источник http://trubamaster.ru/vodoprovodnye/gidravlicheskij-raschet-truboprovodov.html
Источник https://pipe-s.ru/minimal-naya-skorost-v-truboprovode-vodosnabzheniya/
Источник