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.
Табличные методы расчета
Существует таблица приближенных значений, созданная для облегчения определения пропускной способности труб внутриквартирной разводки. В большинстве случаев высокая точность не требуется, поэтому значения можно применять без проведения сложных вычислений. Но в этой таблице не учтено уменьшение пропускной способности за счет появления осадочных наростов внутри трубы, что характерно для старых магистралей.
Таблица 1. Пропускная способность трубы для жидкостей, газа, водяного пара
| Вид жидкости | Скорость (м/сек) |
| Вода городского водопровода | 0,60-1,50 |
| Вода трубопроводной магистрали | 1,50-3,00 |
| Вода системы центрального отопления | 2,00-3,00 |
| Вода напорной системы в линии трубопровода | 0,75-1,50 |
| Гидравлическая жидкость | до 12м/сек |
| Масло линии трубопровода | 3,00-7,5 |
| Масло в напорной системе линии трубопровода | 0,75-1,25 |
| Пар в отопительной системе | 20,0-30,00 |
| Пар системы центрального трубопровода | 30,0-50,0 |
| Пар в отопительной системе с высокой температурой | 50,0-70,00 |
| Воздух и газ в центральной системе трубопровода | 20,0-75,00 |
Существует точная таблица расчета пропускной способности, называемая таблицей Шевелева, которая учитывает материал трубы и множество других факторов. Данные таблицы редко используются при прокладке водопровода по квартире, но вот в частном доме с несколькими нестандартными стояками могут пригодиться.
Расчет с помощью программ
В распоряжении современных сантехнических фирм имеются специальные компьютерные программы для расчета пропускной способности труб, а также множества других схожих параметров. Кроме того, разработаны онлайн-калькуляторы, которые хоть и менее точны, но зато бесплатны и не требуют установки на ПК. Одна из стационарных программ «TAScope» – творение западных инженеров, которое является условно-бесплатным. В крупных — это отечественная программа, рассчитывающая трубы по критериям, влияющим на их эксплуатацию в регионах РФ. Помимо гидравлического расчета, позволяет считать другие параметры трубопроводов. Средняя цена 150 000 рублей.
Диаметры труб для водопровода из различных материалов
Сегодняшний рынок может предложить несколько более разнообразный выбор. По этой причине дилетанту нелегко приходится при попытке сориентироваться и выбрать среди пластиковых, металлопластиковых и других водопроводных труб соответствующие запросам диаметры.
Особенно затруднен выбор, когда необходимо при совершении ремонта стыковать трубы из различных материалов.
Совет!
При осуществлении монтажа водопроводной арматуры, меняя «дюймовые» водопроводные трубы из стали на трубы из пластика, необходимо учитывать, что названия и обозначения по дюймам настоящим метрическим размерам не соответствуют.
Схема трубы: внутренний и наружный диаметр
Системы исчисления диаметров труб из различных материалов
При стыковании водопроводных труб из стали с трубами из пластика можно использовать стандартные переходные элементы – их выполняют, учитывая размеры водопроводных труб из каждого материала.
Несколько большие сложности могут быть, если потребуется замена медных и алюминиевых труб, так как они выпускаются согласно метрическим стандартам. При этом следует учесть реальный метрический размер как наружного, так и внутреннего диаметров.
Обозначения размеров труб для водопровода несколько отличаются от общепринятых, а если учесть то, что водопроводчики – люди довольно изобретательные, неудивительно, что они нашли из положения прекрасный выход. Была разработана специальная удобная система резьбы для наружного диаметра.
Описать ее можно примерно так. Труба полудюймовая выпускается с диаметром менее 21 мм, такой же диаметр и у наружной резьбы. Но при обозначении ее указывают в соответствии с внутренним диаметром и прибавляют слово «труб». В документации это выглядит следующим образом: 1/2” труб.
Диаметры труб стальных водопроводных
Внутренний диаметр у труб с разной резьбой будет таким:
- труба 1/2 дюйма – 12,7 мм;
- труба 3/4 дюйма – 19,0 мм;
- труба 7/8 дюйма – 22,2 мм;
- дюймовая труба – 25,4 мм;
- 1,5 дюймовая труба – 38,1 мм;
- 2 дюймовая труба – 50,8 мм.
Диаметры трубной резьбы:
- труба 1/2 дюйма – 20,4 — 20,7 мм;
- труба 3/4 дюйма – 25,9 — 26,2 мм;
- труба 7/8 дюйма – 29,9 — 30,0 мм;
- дюймовая труба – 32,7 — 33,0 мм;
- 1,5 дюймовая труба – 45,8 — 46,2 мм;
- 2 дюймовая труба – 57,9 — 58,3 мм.
После ознакомления с размерами водопроводных труб сориентироваться при выборе уже намного проще. Чтобы как можно меньше проблем возникало при состыковке стальных и пластиковых труб, можно изучить специальные таблицы, где приводятся размеры труб водопроводных из разного материала.
Как рассчитать пропускную способность газовой трубы
Газ – это один из самых сложных материалов для транспортировки, в частности потому, что имеет свойство сжиматься и потому способен утекать через мельчайшие зазоры в трубах. К расчету пропускной способности газовых труб (как и к проектированию газовой системы в целом) предъявляют особые требования.
Формула расчета пропускной способности газовой трубы
Максимальная пропускная способность газопроводов определяется по формуле:
Qmax = 0.67 Ду2 * p
где p — равно рабочему давлению в системе газопровода + 0,10 мПа или абсолютному давлению газа;
Ду — условный проход трубы.
Существует сложная формула для расчета пропускной способности газовой трубы. При проведении предварительных расчетов, а также при расчетах бытового газопровода обычно не используется.
Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T
где z — коэффициент сжимаемости;
Т- температура перемещаемого газа, К;
Согласно этой формуле определяется прямая зависимость температуры перемещаемой среды от давления. Чем выше значение Т, тем больше газ расширяется и давит на стенки. Поэтому инженеры при расчетах крупных магистралей учитывают возможные погодные условия в местности, где проходит трубопровод. Если номинальное значение трубы DN будет меньше давления газа, образующегося при высоких температурах летом (например, при +38…+45 градусов Цельсия), тогда вероятно повреждение магистрали. Это влечет утечку ценного сырья, и создает вероятность взрыва участка трубы.
Таблица пропускных способностей газовых труб в зависимости от давления
Существует таблица расчетов пропускных способностей газопровода для часто применяемых диаметров и номинального рабочего давления труб. Для определения характеристики газовой магистрали нестандартных размеров и давления потребуются инженерные расчеты. Также на давление, скорость движения и объем газа влияет температура наружного воздуха.
Зачем нужны подобные расчеты
При составлении плана по возведению большого коттеджа, имеющего несколько ванных комнат, частной гостиницы, организации пожарной системы, очень важно обладать более-менее точной информацией о транспортирующих возможностях имеющейся трубы, беря в учет ее диаметр и давление в системе. Все дело в колебаниях напора во время пика потребления воды: такие явления довольно серьезно влияют на качество предоставляемых услуг.
Кроме того, если водопровод не оснащен водосчетчиками, то при оплате за услуги коммунальных служб в расчет берется т.н. «проходимость трубы». В таком случае вполне логично выплывает вопрос о применяемых при этом тарифах.
При этом важно понимать, что второй вариант не касается частных помещений (квартир и коттеджей), где при отсутствии счетчиков при начислении оплаты учитывают санитарные нормы: обычно это до 360 л/сутки на одного человека.
Пропускная способность водопроводной трубы
Водопроводные трубы в доме используются чаще всего. А так как на них идёт большая нагрузка, то и расчет пропускной способности водопроводной магистрали становится важным условием надежной эксплуатации.
Проходимость трубы в зависимости от диаметра
Диаметр – не самый важный параметр при расчете проходимости трубы, однако тоже влияет на ее значение. Чем больше внутренний диаметр трубы, тем выше проходимость, а также ниже шанс появления засоров и пробок. Однако помимо диаметра нужно учитывать коэффициент трения воды о стенки трубы (табличное значение для каждого материала), протяженность магистрали и разницу давлений жидкости на входе и выходе. Кроме того, на проходимость будет сильно влиять число колен и фитингов в трубопроводе.
Таблица пропускной способности труб по температуре теплоносителя
Чем выше температура в трубе, тем ниже её пропускная способность, так как вода расширяется и тем самым создаёт дополнительное трение. Для водопровода это не важно, а в отопительных системах является ключевым параметром.
Существует таблица для расчетов по теплоте и теплоносителю.
Калькулятор для расчета воды онлайн
Введите параметры для расчёта:
| Внутренний диаметр трубы Dy,мм | |
| Длина трубопровода L,м | |
| Температура воды t,градусов | |
| Давление (напор) N, кгс/см2 на выходе |
|
| Тип водопровода | Материал трубы и её состояние |
| 1.Пожарный2.Пожарно-производственный3.Производств. или пожарно-хоз.4.Бытовой или хозяйств. питьевой | 01.Стальная цельнотянутая02.Стальная сварная03.Стальная оцинкованная04.Чугунная асфальтированная05.Чугунная без покрытия06.Асбоцементная07.Стекло08.Трубы тянутые из свинца,латуни,меди09.Бетонные и железобетонные10.Пласстмас.,полиэтилен,винипласт11.Керамическая |
Расчет пропускной способности труб.
Для точных и профессиональных расчетов необходимо использовать следующие показатели:
- Материал, из которого изготовлены трубы и другие элементы системы;
- Длина трубопровода
- Количество точек водопотребления (для системы подачи воды)
Наиболее популярные способы расчета:
1. Формула. Достаточно сложная формула, которая понятна лишь профессионалам, учитывает сразу несколько значений. Основные параметры, которые принимаются во внимание – материал труб (шероховатость поверхности) и их уклон.
Пример расчета пропускной способности трубопровода.
Длина трубопровода – важный показатель при расчете пропускной способности Протяженность магистрали оказывает существенное влияние на показатели пропускной способности. Чем большее расстояние проходит вода, тем меньшее давление она создает в трубах, а значит, скорость потока уменьшается.
Приводим несколько примеров. Опираясь на таблицы, разработанные инженерами для этих целей.
Пропускная способность труб:
- 0,182 т/ч при диаметре 15 мм
- 0,65 т/ч с диаметром трубы 25 мм
- 4 т/ч при диаметре 50 мм
Как можно увидеть из приведенных примеров, больший диаметр увеличивает скорость потока. Если диаметр увеличить в 2 раза, то пропускная способность тоже возрастет. Эту зависимость обязательно учитывают при монтаже любой жидкостной системы, будь то водопровод, водоотведение или теплоснабжение. Особенно это касается отопительных систем, так как в большинстве случаев они являются замкнутыми, и от равномерной циркуляции жидкости зависит теплоснабжение в здании.
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.
Расчет нормы давления для каждой возрастной группы
норма давления по возрасту
Понять более полно картину работы сердечно-сосудистой системы позволяет знание нормы своего артериального давления (АД). Оно представлено двумя видами:
– систолическим или верхним;
– диастолическим или нижним.
Первое определяет воздействие крови, когда сердце активно, а второе в процессе отдыха. Нормальным считается АД 110-130/65-85 мм.рт.ст., а максимально допустимое – 100/60 и 140/90. Показатели при измерении правой и левой руки могут различаться до 10 мм.рт.ст. Изменение АД может быть вызвано перепадами температуры, резкой сменой положения тела, физической активностью и т.д.
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 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.
Как рассчитывается толщина трубы от действия давления
Когда вода движется по трубе, возникает сопротивление от трения её о стенки, а также о различные преграды. Это явление получило название гидравлическое сопротивление трубопровода. Его численное значение находится в прямой пропорциональной зависимости от скорости потока. Из предыдущего примера мы уже знаем, что на разных высотах давление воды различно, и эту особенность следует учитывать при расчёте внутреннего диаметра трубы, то есть её толщины. Упрощённая формула для вычисления данного параметра по заданной потере напора (давления) выглядит так:
Двн = КГСопр×Дл. тр./ПД×(Уд.вес×Ск/2g),
где: Двн. – внутренний диаметр трубопровода; КГСопр. – коэффициент гидравлического сопротивления; Дл.тр — длина трубопровода; ПД – заданная или допускаемая потеря давления между конечным и начальным участками магистрали; Уд.вес. – удельный вес воды — 1000 кг/ (9815 м/; Ск. – скорость потока м/сек.; g – 9,81 м/сек2. Всем известная константа — ускорение силы тяжести.
Потеря давления в арматуре и фасонных частях трубопровода с достаточной точностью определяется по потерям в прямой трубе эквивалентной длины и с таким же условным проходом.
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:
Источник: rtkpipe.ru
Для чего определяется пропускная способность?
При расчете водопровода стоит задача определить оптимальный диаметр трубы для обеспечения нормативного потребления воды.
Если сечение слишком мало, это приводит к недостаточному напору в трубах даже при большом давлении, в результате:
- насосное оборудование быстрее изнашивается,
- чаще происходят аварии на линии,
- увеличивается расход энергии.
Для ремонта систем требуются дополнительные траты, что повышает стоимость эксплуатации.
В гидравлике пропускная способность всей системы рассчитывается по самому узкому месту. Часто трубопроводы сравнивают с электропроводкой, только по трубам бежит вода, а по проводам — электрический ток.
С чего начать?
Отправная точка для расчета системы — определение нормативного расхода воды в зависимости от количества приборов и одновременно включаемых водоразборных точек. Базовые данные указаны в СНиП 2.04.01-85*, для потребляющего воду оборудования технические характеристики можно узнать из паспорта и суммировать с нормативными.
Зная, сколько потребуется воды на различные нужды, подбираются все элементы системы:
- насосы,
- коллекторы,
- трубы,
- клапана и т.д.
Методы определения пропускной способности
Расчеты ведутся различными методами:
- По формулам гидравлики. Это достаточно сложный способ, требующий теоретических знаний.
- По готовым таблицам. Необходимые параметры уже просчитаны и занесены в удобную для пользователей форму.
- С помощью онлайн калькулятора. Доступный и быстрый способ найти нужные характеристики. Достаточно записать свои данные в окнах программы, и результат будет готов почти мгновенно.
В гидравлике пропускная способность всей системы рассчитывается по самому узкому месту.
Закон Торричелли
В формуле итальянского математика и физика Торричелли используется закон сохранения энергии для идеальных жидкостей и газов.
Ученый получил соотношение, связывающее скорость молекулы и высоту столба жидкости (напор):
U=√2gH, где U— скорость движения молекулы вещества, g— ускорение свободного падения, H — напор.
Зная скорость жидкости и нормативный расход, можно определить необходимую площадь S сечения трубы:
S=Q /V, где Q — расход, определенный по СНиП 2.04.01-85*.
Площадь круга связана с диаметром соотношениемS=pD²/4, откуда:
D=2√(S/p)=2√(Q/(Up)), где p — 3,14.
Таблица пропускной способности труб для жидкостей, газа, водяного пара
Гораздо проще и быстрее использовать таблицы определения пропускной способности трубы в зависимости от диаметра и давления воды, газа, водяного пара. Они содержат уже готовую информацию в очень доступном виде:
Например, нужно определить пропускную способность трубы Æ20 мм при давлении 3 бар (0,3 МПа или 3 атм.). В левом столбце находим 3 бар, на самой верхней строчке указаны диаметры. При пересечении своих данных получаем значение искомого параметра для воды — 9,93 м³/ч.
Если по расчетам нормативного расхода этого достаточно, труба сечением 20 мм полностью удовлетворяет условиям. Если требуется большая проходимость, нужно найти значение для диаметра 32 мм и т.д., пока не будет найден наиболее близкий показатель.
Таблица пропускной способности трубы в зависимости от диаметра (по Шевелеву)
Таблицы Шевелева — советского ученого в области гидравлики — были разработаны для стальных, чугунных (новых и неновых), асбестоцементных, железобетонных, пластиковых и стеклянных труб. В расчетах учитывались шероховатость различных материалов, вязкость жидкости, трение и даже возраст труб, поскольку через несколько лет эксплуатации коммуникаций наблюдается выпадение осадка и уменьшение внутреннего диаметра.
Таблица пропускной способности труб в зависимости от давления теплоносителя
С увеличением давления растет и пропускная способность системы, но по нелинейному закону. По данной таблице можно найти показатели для различных значений напора труб самых востребованных диаметров:
В левой колонке указано давление, в строках — пропускная способность для разных сечений. Например, при диаметре трубы 20 мм и напоре 120 Па/1,2 бар максимальный расход воды через трубу по таблице составляет 472 кг (литра) в час. При этом скорость жидкости менее 15 м/с.
Таблица пропускной способности труб при разной температуре теплоносителя
При расчете тепловых системпропускная способность определяется в т/час или Гкал/час при различных температурных графиках с учетом удельной потери на трение. Для расчета используются рекомендации СП 60.13330.2012, СНиП 41-01-2003.
Например, труба с условным диаметром 50 мм при потере давления 5 кгс/м² обеспечивает проходимость 2,45 т/ч и 0,06 Гкал при температурах 95-70°С. Для температурных графиков 130-70 и 150-70 эти значения 0,15 Гкал и 0,2 Гкал соответственно.
При неизменном расходе теплоносителя с ростом температуры увеличивается количество выделяемой теплоты.
Таблицы пропускной способности напорных канализационных систем
Напорные сети организуются, если приборы расположены ниже уровня колодцев или коллекторов и требуется перекачка стоков на определенную высоту. Гидравлический расчет проводится по СП 31.13330.2012.
В отличие от безнапорных систем жидкость транспортируется полным сечением. В расчетах используются таблицы Шевелева для напорных трубопроводов и аналогичная методика. Объем стоков берется равным потреблению воды на водоснабжение.
Таблицы пропускной способности безнапорных труб канализации
В самотечных трубопроводах, устроенных с уклоном, стоки движутся благодаря силе тяжести. Сечение полностью не заполняется. При гидравлическом расчете используют таблицы Лукиных для безнапорной канализации.
Диаметр трубы определяется исходя из расчетного объема сточных вод, угла уклона и нормативного наполнения. Учитывается также материал для изготовления элементов.
Пример таблицы для пластиковой трубы сечением 40, 50 и 110 мм:
Для определения необходимого минимального диаметра задается расход стоков q, уклон i, наполнение h/D от 0,3 до 0,8 (в ливневой канализации допускается h/D=1). Например, нормативный расход 1,9 л/с, уклон 0,03, заполнение 0,3. Данным условиям удовлетворяет пластиковая труба Æ110 мм, скорость стекания 0,884 м/с, что соответствует нормативу.
Таблица пропускных способностей газовых труб в зависимости от давления
При выборе нужного оборудования для ГРС руководствуются прежде всего производительностью, зависящей от пропускной способности входных и выходных газовых труб. Нормативы ограничивают скорость потока газа величиной 25м/с.
Для расчета применяется методика, описанная в Справочнике по проектированию магистральных водопроводов (ред. А.К. Дерцакян), а также таблица:
Пропускная способность определяется при заданном давлении (в левой колонке) и диаметре в вертикальных столбцах.
Методы расчета пропускной способности трубопроводов
Гидравлические расчеты проводятся с целью подбора элементов системы с оптимальными характеристиками для обеспечения бесперебойной работы, уменьшения эксплуатационных расходов и снижения износа оборудования.
Гидравлический расчет трубопровода
Расчеты ведутся с помощью таблиц Шевелева по следующему алгоритму:
- Задается нужный расход Q и оптимальная скорость среды на каждом участке.
- Подбирается диаметр трубы, определяются потери напора по длине.
- Процедура повторяется для всех участков.
- Находится удельное значение потери давления на 1 пог. м.
- Суммируются все остальные потери от всасывания, местного сопротивления и т.д. Полученное значение должно быть меньше или равно мощности насоса.
- Исходя из технических характеристик оборудования определяется расход Qнасоса.
- Сравниваются Q и Qнасоса. При приблизительном равенстве значений насос подобран правильно. Если нет, нужно задать новые параметры и посчитать заново.
Расчет пропускной способности канализационных труб
Задается диаметр и угол наклона, при котором сточные воды стекают произвольно, а система постоянно самоочищается (от 0,005 до 0,035 в зависимости от сечения):
Степень наполнения трубы по нормативу 0,6-0,8 и также зависит от диаметра:
По таблицам Лукиных уточняется, соответствует ли выбранный диаметр заданным параметрам. Если есть отклонения, сечение нужно изменить в большую/меньшую сторону. Для более точных расчетов используются графики, формулы и поправочные коэффициенты.
Расчет пропускной способности газопроводов
В соответствии с параметрами проектируемой сети задаются диаметры труб на входе и выходе в ГРС. Затем, сравнивая значения по таблицам, находят такое соотношение, при котором условия максимально соблюдены.
Читайте также
Как рассчитать параметры дымохода
Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.
При проектировании используются нормативы СП 7.13130.2013 и СНиП III-Г.11-62. Хотя последний регламент считается недействующим, там содержатся рекомендации, касающиеся именно дымоходов.
Сложные промышленные устройства рассчитываются в профессиональных бюро, для домашних печей применяется более простая методика.
Пример:
- Задается скорость движения дыма U=2 м/с.
- За час в топке сгорает примерно В=6 кг дров влажностью 20-25%.
- Температура разогретого дыма T=140°.
Объем исходящего дыма определяется по формуле:
Vгаз = (В х Vтоплx (1+Т/273))/3600, м3/с , где Vтопл — объем воздуха, требуемый для сжигания 1 кг дров. В данном случае это 10 м³, для бурого угла 12 м³, для каменного 17 м³.
Vгаз=6х10х(1+140/273))/3600=0,025 м³/с.
Зная объем исходящего газа и его скорость, можно найти площадь сечения трубы дымохода:
S=Vгаз/U=0,025/2=0,0126 м².
Диаметр определяется по геометрической формуле:
D=2√(S/p)=2√(0,0126/3,14)=0,126 м = 126 мм.
Ближайший диаметр трубы с округлением в большую сторону — 150 мм.
Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.
Длина дымохода для обеспечения нормальной тяги подбирается по СП 7.13130.2013, где нормируются высота от оголовка до колосниковой решетки печи, конька крыши, а также расстояние до окружающих крупных объектов.
Онлайн калькуляторы
Программы, помогающие определить параметры трубопровода, — большое подспорье для тех, кто мало знаком с гидравликой. Они созданы на базе действующих нормативов и теоретических формул.
Крупные объекты проектируются специализированными организациями, но для расчетов домашних сетей онлайн-калькуляторы могут применяться вполне уверенно. Если есть какие-либо сомнения, за консультацией лучше обратиться к профессионалам.
Заключение
Пропускная способность трубы — важнейшая характеристика, от которой зависит работа всего трубопровода. Для расчетов применяются различные методики с использованием формул, таблиц или программ. Если нет уверенности в собственных силах, обратитесь к специалистам.
Дополнительная информация по теме:
Источник: trubarik.ru
Как правильно выбрать диаметр трубы
При прокладке труб для водопровода или отопления необходимо выбрать их размер, который обеспечит нужное давление, но при этом будет достаточно свободным, чтобы через него легко проходила вода. При этом важно принять в расчёт следующее:
- Диаметр сечения трубы.
- Величину, на которую уменьшится напор на рассматриваемом участке.
- Скорость потока воды, текущего по трубе.
- Наибольшее возможное давление, которое должна выдерживать труба.
- Длину отрезков трубы и материал, из которого они сделаны.
На практике часто применяется выбор диаметра на основании использования специальной таблицы. Этот способ несложный, однако, является одним из наименее точных.
Применение табличного метода
В этом случае для создания справочной таблицы использовались наиболее типичные значения основных параметров. Для вычисления расхода воды по диаметру трубы и давлению, таблица должна использоваться следующим образом:
- В верхней строке каждой колонки указаны девять наиболее распространённых диаметров труб.
- По строкам указана величина давления.
- В левой колонке указаны значения, выраженные в Паскалях на метры, в следующей – в миллибарах на метр (в атмосферах).
- Подбор можно производить с учётом скорости движения потока воды. В таблице указан водорасход в соответствии с диаметром трубы и другими параметрами.
В большинстве водопроводных систем давление находится в пределах 1,5-2,5 атмосфер. В домах с большой этажностью принято применять несколько отдельных сегментов. Поэтому данные таблицы применимы также и к многоэтажным домам.
Для чего нужно правильно определять параметры труб
Конечно, понятно, что в сложной технической системы всё должно быть точно рассчитано. Однако остаётся вопрос о том, что плохого может случиться при неподходящем сечении труб.
Система потребления и отвода воды в квартире сильно взаимосвязана. Открытый кран на кухне может ослабить течение воды в ванной или прекратить набор её для слива в туалете. Важно понимать, что к этому может привести не только неправильная установка оборудования, но и засорение труб с течением времени.
Например, металлические изделия с течением времени ржавеют и покрываются изнутри отложениями от недостаточно чистой воды. Пластиковые лишены этого недостатка. Они не загрязняются и не разрушаются за долгий период времени.
При слишком узких трубах могут возникать проблемы со стоками. Превышение давления в водопроводной сети приведёт к протечкам и повышению аварийности.
Расчёт труб важен при снабжении водой и водоотведении для многоэтажного дома. При этом должны соответствовать друг другу трубы. Подходящие снаружи и те, по которым вода протекает внутри.
При оплате коммунальных счетов фирмами и организациями не всегда используются счётчики. В этих случаях обычно предъявляется счёт в соответствии с проходимостью трубы.
Трубы в доме могут выполнять различные функции. Они относятся к поступлению горячей и холодной воды, канализации напорной или безнапорной, снабжению природным газом, отоплению. В каждом из перечисленных случаев к ним предъявляются требования, которым они должны соответствовать.
Коммуникации в доме будут работать, не создавая проблем, в том случае, если их пропускная способность определена правильно. В противном случае придётся их ремонтировать.
От чего зависит проходимость трубы
Чтобы определить то, с какой скоростью расходуется вода, необходимо учитывать несколько различных факторов. На первый взгляд может показаться, что для этого можно ограничиться учётом только диаметра трубы.
На практике необходимо принять во внимание комплекс факторов:
- Нужно учитывать длину сегмента трубы, по которой движется жидкость. Важность этого параметра основана на наличии трения стенок и жидкости. Чем длиннее используемый сегмент трубы, тем сильнее он способен замедлить протекание жидкости.
- Хотя важную роль играет исходное давление, однако замедляющееся течение жидкости не позволит новым порциям попасть в трубу в течение некоторого времени.
- Диаметр влияет на скорость протекания. Однако он воздействует на жидкость несколькими способами. При использовании узких труб степень замедления резко усиливается.
- Для стенок может использоваться различный материал. В пластиковых трубах вода течёт с большей скоростью, чем в металлических того же диаметра.
- Время, в течение которого происходит эксплуатация труб. Этот параметр не оказывает существенного влияния на пластиковые трубы, но важен для металлических. Они со временем зарастают изнутри и ржавеют. Это отрицательно сказывается на их проходимости.
- Различные сегменты соединяются при помощи фиттингов, развилок, переходников. Они замедляют прохождения воды. Оказываемое ими торможение необходимо учитывать при расчётах.
Если при определении проходимости игнорировать хотя бы одну из приведённых особенностей, то это может изменить расчётную величину в несколько раз.
Как рассчитать проходимость трубы
Когда возникает необходимость сделать расчёты, возможно использовать следующие способы:
- Использовать таблицы. Существуют различные варианты, которые соответствуют назначению труб.
- Применять формулы. Существуют несколько вариантов расчётов. Часто используют упрощённые варианты, не учитывающие всех существенных особенностей водопроводной системы.
- Существуют программные продукты, предназначенные для проведения рассматриваемых расчётов. Они обычно дают наиболее точный результат.
- Могут быть использованы онлайн калькуляторы. Для того, чтобы ими воспользоваться, необходимо перейти на соответствующую страницу и ввести нужные данные в соответствии с инструкциями.
Далее рассмотрено несколько способов проведения расчётов.
Использование упрощённой формулы
Таким образом на основе знания диаметра трубы и скорости движения потока можно определить проходимость. Для этого можно использовать такую формулу.
q = (V*Пи*d^2) / 4
Здесь использованы такие обозначения:
- q – проходимость, выраженная в литрах в секунду;
- V обозначает скорость воды;
- d представляет собой внутренний диаметр отверстия.
В большинстве случаев скорость находится в пределах 0,8-1,5 метров в секунду. Если используется насос, то производимое им давление и скорость потока указываются в техническом паспорте.
Более точная формула
В этом случае необходимо воспользоваться формулой Дарси. В ней учитываются:
- Длина используемого сегмента трубы (L).
- Коэффициент, который выражает степень торможения потока благодаря трению о стенки, использованию различных видов фиттингов, кривизны стенок и турбулентности. Он носит название коэффициента шероховатости (лямбда).
- Величина вязкости жидкости (ро).
Формула выглядит таким образом.
ПН = лямбда * (L/D) * ((V^2)/(2*g)) * ро
Здесь использованы такие обозначения:
- ПН представляет собой потерю напора. На эту величину должна быть уменьшена расчётная величина водорасхода.
- L – длина трубы, по которой протекает вода.
- D – внутренний диаметр трубы.
- g равно величине ускорения свободного падения.
С помощью формулы Дарси можно учесть особенности труб, но для этого необходимо определить коэффициенты «лямбда» и «ро».
Использование онлайн калькуляторов
Для того, чтобы рассчитать пропускную способность трубы, калькулятор нетрудно найти онлайн. Для этого можно воспользоваться поиском Google, Яндекс или другим. Для этого в строке поиска нужно набрать строку «как рассчитать проходимость трубы, калькулятор» или аналогичную.
Для расчета расхода воды по сечению трубы и давлению калькулятор запросит ввод таких данных:
- Материал для изготовления.
- Вид (конструкционные особенности). Здесь нужно сделать выбор из выпадающего списка.
- Далее нужно указать цель расчёта. Одной из них является вычисление расхода воды.
При расчете расчете диаметра трубы по расходу воды дополнительно потребуется указать падение напора на каждый метр, внутренний диаметр трубы и длину её участка. После нажатия на кнопку на странице появится нужный результат.
Во втором случае, перед тем, как посчитать расход воды по диаметру трубы и давлению, надо подготовить данные о типе водопровода, конструкционных особенностях трубы, длина, диаметр, материал изготовления, температура и давление напора.
Третий калькулятор работает таким образом. Необходимо выбрать один из способов расчёта расхода воды:
- с учётом шероховатости и материала;
- на основе используемого материала и длины участка трубы.
Нужно отметить, что целью расчёта является расход. Для расчёта указывают вид трубы, её материал, длину, падение напора и внутренний диаметр. После нажатия на кнопку «Рассчитать» на странице будет показан результат.
Как устроено водоснабжение в квартире или доме
Хотя внутренний диаметр имеет существенное значение при расчете водопотребления, тем не менее, определить его иногда бывает сложно. Для этой цели могут использоваться специальные таблицы, однако не для всех марок оборудования можно здесь найти информацию.
Если есть возможность непосредственно измерить искомую величину, то её нужно использовать для расчётов. Однако такой способ удобен при применении пластиковых или металлопластиковых труб.
Если рассматривать металлические, то с течением времени они зарастают изнутри, причём это происходит неравномерно. Поэтому в таком случае сделать расчет потребления воды непосредственно затруднительно. Обычно для компенсации сужения берут трубы чуть большего диаметра по сравнению с расчётным.
На практике в квартирах или частных домах обычно для водопроводных труб берут изделия диаметром 10 или 15 мм, для стояков – 20 или 25 мм. Если используется оборудование с размером, указанным в дюймах, то используются значения, близкие к указанным.
Принято считать, что в водопроводе максимально допустимая скорость протекания воды составляет 2 метра в секунду. Диаметр выбирают в зависимости от длины трубы:
- В тех случаях, когда эта величина не превосходит 10 метров, достаточно использовать трубу диаметром 20 мм.
- В случае, когда её протяжённость находится в пределах от 10 до 30 метров, подойдёт использование трубы с диаметром, равным 25 мм.
- Когда участок трубопровода длиннее 30 метров, можно взять изделие диаметром 32 мм.
- Для протяжённости больше 50 метров подойдут трубы с диаметром 50 мм.
- Для ещё больших участков трубопровода и при наличии многочисленных мест водозабора применяются искомая величина достигает 100 мм.
При расчёте пропускной способности трубопровода должны быть учтены все точки в доме, где происходит потребление воды и потребители, которые могут быть подключены одновременно к водопроводной системе. В их число входят не только жильцы, но и устройства, потребляющие этот ресурс. Например, это относится к посудомоечной и стиральной машинам.
При этом для расчета пропускной способности трубы в зависимости от диаметра и давления воды нужно учитывать особенности ситуации, когда семья небольшая, хотя кранов много. При этом нужно помнить, что люди не смогут одновременно потреблять воду через все краны.
Для простоты можно считать, что полностью открытый кран за минуту пропускает 6 литров воды. На основании этого можно увидеть, какое максимальное потребление воды в доме ожидается и на основании этого рассчитать диаметр тех труб, которые подводят воду к дому или квартире.
Как учитывать давление
Вода может поступать в жильё самотёком или двигаться в трубах под давлением. В последнем случае необходимо использовать более широкие трубы. Если этого не сделать, то поток станет более турбулентным, трубопровод станет вибрировать и шуметь и из-за этого станет изнашиваться существенно быстрей. Такая ситуация повысит риск возможного наступления аварии.
Для того, чтобы система водоснабжения была надёжной, нужно производить расчёт с учётом давления.
Различные виды труб
В доме или квартире используются различные трубопроводные системы. Требования и способы расчёта для них могут отличаться.
Например, расчет пропускной способности трубопровода по диаметру и давлению для канализационной трубы происходит на основании следующих параметров:
- Диаметр трубопровода.
- Средняя скорость потока.
- Гидравлический уклон (l), под которым движутся трубы.
- Степень наполненности трубы содержимым (h/d). При определении этого параметра используют понятие гидравлического радиуса.
Под гидравлическим уклоном понимается угол, под которым расположена труба, удовлетворяющий определённому условию. Если канализационная труба расположена таким образом, то под действием силы тяжести её содержимое должно стекать таким образом, чтобы происходило самоочищение. Эта величина определяется на основе специальных таблиц.
При вычислении гидравлического радиуса основываются на реальном диаметре трубы и степени её заполнения содержимым. Так, например, у полностью заполненного изделия эти два радиуса будут равны, а при частичном заполнении гидравлический радиус будет меньше. Его вычисляют на основе соответствующих формул или таблиц.
Правильно рассчитанные и установленные канализационные трубы обеспечат хороший сток и исключат риски того, что они могут засориться.
При расчет пропускной способности трубы газовой системы нужно учитывать, что через них распространяется газообразное, а не жидкое вещество. Одним из важных отличий является высокий коэффициент сжатия.
При транспортировке газа пропускная способность трубы в зависимости от диаметра считается с помощью следующей формулы.
Q = ДУ * 0,67 * p
В этой формуле использованы следующие обозначения:
- Q представляет собой максимальную пропускную способность газовой трубы;
- ДУ равно условному проходу газовой трубы;
- p – это величина, равная рабочему давлению газа, которое нужно увеличить на 10%.
Пропускную способность газопровода можно посчитать по приведённой здесь формуле или воспользоваться таблицей, составленной на её основе. Эта формула применяется для расчёта параметров труб в жилых домах и квартирах.
Для расчётов в промышленности используется другая формула.
Q = ДУ2 * 196,386 * (p/z) * T
Здесь были использованы следующие обозначения:
- Q – это пропускная способность трубопровода;
- ДУ2 обозначает диаметр трубы;
- z – коэффициент сжатия;
- р – давление в трубопроводе;
- T – температура газа.
Если температура увеличится, то это приведёт к усилению давления на стенки трубы. Поэтому необходимо при использовании газа учитывать климатические условия, которые существенно влияют на проходимость трубопровода. При использовании слишком маленького диаметра повышается риск увеличения давления газа и повреждения трубы.
Коротко о главном
Определение пропускной способности трубы в зависимости от диаметра и давления воды представляют собой сложную задачу. Для этой цели могут использоваться формулы, специальные таблицы, онлайн калькуляторы или специализированные программы.
Правильно выбранные трубы обеспечат качество и долговечность работы водопроводной и других систем коммуникаций в доме или квартире. При расчёте параметров труб нужно учитывать величину напора, делать поправку на его падение, принимать во внимание длину и срок службы труб.
Источник: m-strana.ru