Гидравлический калькулятор онлайн

Содержание

Гидравлический расчет трубопроводов онлайн калькулятор

Гидравлический калькулятор онлайн

Монтируя в своем доме систему отопления или водоснабжения, главное, чтобы она в процессе эксплуатации эффективно работала и справлялась с поставленной задачей. Согласитесь, нет желания находится в доме с некомфортной температурой помещений или слабым напором воды в кране.

Для нормального функционирования трубопроводных систем необходимо правильно рассчитать диаметр труб. С этой проблемой легко справиться, если применить гидравлический расчет трубопроводов. Методика подробно описана в СНиПе 2.04.02-84.

Существует более быстрый вариант определения диаметров трубопроводов – это онлайн метод при помощи специального гидравлического калькулятора. Чтобы рассчитать какой-либо участок трубопровода и разбить его на диаметры, следует ввести исходные данные: длину, материал трубы, значения давления в начальной и конечной точках.

Используя введенные данные, компьютерная программа быстро выполнит вычисления и выдаст результат, в котором будут указаны диаметры труб, потери на участках, расход.

Онлайн калькулятор гидравлического расчета трубопроводов

Данная методика вычислений на этапе проектирования трубопроводной системы позволяет определить диаметр внутренней части трубы, потери давления в случае максимальной пропускной способности трубы. В ней всегда можно найти информацию о решении той или иной проблемы.

Для тех, кто по своему профилю работы не сталкивается с выполнением расчета гидравлики трубопроводных систем, существует онлайн калькулятор в интернете. Подставляя известные значения длин проектируемых участков, а также давление в начальной и конечной точке, можно легко определить соответствующие диаметры труб.

Используя данный метод, пользователь имеет полное представление о потерях напора по длине трубопровода, возможных расходах жидкости.

Совет. При заполнении онлайн методики расчета, нужно обращать внимание на единицы измерения, а также материал труб.
Данный калькулятор рекомендуется применять только для прямолинейных участков трубопроводных систем.

Если рассчитывать сложное разветвление труб, то лучше использовать онлайн способ на каждом обособленном прямом участке. На результат расчета будут оказывать воздействие гидравлическое сопротивление труб, соединительные стыки, запорная арматура.

Об этом тоже не стоит забывать.

Основные принципы гидравлического расчета

На эффективность работы трубопровода оказывает влияние носитель, в роли которого может выступать жидкость, газообразное топливо или пар. Главной составляющей рабочей среды является ее динамическая вязкость. Она характеризуется соответствующим коэффициентом – μ.

Существует еще одна величина (Re) – критерий Рейнольдса, названная в честь физика из Ирландии, который вывел эту безразмерную величину, указывающую на характеристику рабочего потока внутри трубы. На критерий Re также оказывают свое воздействие скорость, с которой движется поток и плотность жидкой фазы.

Эти величины учитываются при подсчете значения Re. В зависимости от критерия определяется режим движения внутренней среды:

  • ламинарный – значение менее 2300 единиц, при этом жидкая фаза будет передвигаться определенными пластами, которые не смешиваются между собой;
  • промежуточный – критерий находится в пределах от 2300 до 4000 единиц. Поток будет нестабильным, слои которого перемешиваются между собой;
  • турбулентный – отличается повышенной величиной, превышающей порог в 4000 единиц. Поток имеет одинаковую скорость в любой точке по объему трубопровода.

Критерий Рейнольдса позволяет смоделировать ситуацию до определенного технологического уровня. С его помощью можно проследить, как будет работать система в будущем. Для выполнения более точного расчета, применяют специальные таблицы, которые содержат данные по составу и размерности труб.

Подбор подходящего диаметра трубы

Решить этот вопрос не совсем просто. Конечный результат зависит от многих факторов:

  1. технико-экономические показатели трубопроводной системы;
  2. состав рабочей среды;
  3. из какого материала произведена монтажная труба;
  4. технология строительных операций;
  5. проектируемое давление в системе.

Важно! Увеличение давления в конечной точке трубопровода требует постепенного уменьшения диаметра участков, из которых состоит трубопроводная система.

Расчет диаметра начинается с использования формулы равномерного движения жидкости (уравнение неразрывности). Согласно СНиПу значение диаметра труб определяется по формуле:

Отсюда d = √4*Q/W*π

Расчет падения напора и гидравлического сопротивления

Уменьшение напора зависит не только от длины трубопроводной развязки, но и от различных препятствий, которые встречаются на пути носителя, например, нагнетающие насосы, вентили, поворотные участки, отводы, соединительные детали, а также шероховатость внутренней полости труб, используемых в строительстве. От быстрого движения носителя возникает трение о стенки трубопровода, которое характеризуется коэффициентом гидравлического сопротивления. Обычно в расчетах он принимается единице.

Потерю напора определяют по формуле:

  • первый множитель – коэффициент сопротивления;
  • вторая скобка – соотношение длины расчитываемого участка трубопровода и его диаметра;
  • третий множитель (скобка) – определяет скоростной напор.

Определение потери давления

Под рабочим давлением понимают избыточную силу, которая обеспечивает оптимальный рабочий режим трубопровода.

Наименьшая и наибольшая величина напора, параметры рабочей среды являются основными составляющими при определении места установки нагнетающего оборудования, которое перекачивает жидкость.

Очень важно, правильно рассчитать требуемую мощность оборудования, чтобы система труб работала эффективно. Для этого пользуются расчетом потерь на давление в трубе:

Конечная цель расчета – это определить значение напора внутри трубопроводной системы. Полученные данные позволяют правильно подобрать соответствующее оборудование. Расчет можно выполнить, как при помощи онлайн-калькулятора, так ручным способом с использованием формул.

Источник : https://postroimka-dom.ru/pogreb-i-podval/gidravlicheskij-raschet-truboprovodov.html

Гидравлический калькулятор / расчет гидравлики

Гидравлический калькулятор онлайн

Гидравлические насосы | шестеренчатый насос | Гидравлические двигатели

Гидравлический расчет трубопроводов

Гидравлический калькулятор онлайн
Skip to content

Проектирование и разработка конструкторской документации. Механическое промышленное оборудование, системы, металлоконструкции.

Комплексные расчеты на прочность. Гидро- и газодинамика. Тепловые расчеты.

Гидравлический расчет трубопроводов является неотъемлемой частью проектирования систем. Он позволяет определить динамический характер движения жидкости, диаметр сечения трубопровода, мощность и подачу насоса, а так же потери давления в системе. Гидродинамический расчет потока несжимаемой жидкости сводится к решению уравнения Бернулли для двух последовательных сечений:

ρgh1 + P1 + α1×w12ρ / 2 = ρgh2 + P2 + α2×w22ρ / 2 + ΔPпот.,где:

h1, h2 – высота начальной и конечной точки трубопровода;
w1, w2 – скорости потока в начальной и конечной точки трубопровода;
P1, P2 – гидростатические давления;
α1, α2 – коэффициенты Кориолиса, учитывающие неравномерность распределения скоростей по сечению;
ΔPпот. – потери давления на преодоление сопротивления.

Представленный в этом разделе гидравлический онлайн расчет позволяет вычислить характеристики потока несжимаемой жидкости, а так же потока сжимаемой жидкости или газа высокого давления. Оба расчета выполняются для неразветвленного трубопровода.

При решении подобных задач методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS крайне важно, чтобы размер ячеек сетки в пристеночном слое трубопровода не превышал определенных значений в радиальном направлении.

Алгоритмы в данном разделе рассчитывают минимальный рекомендованный разработчиками размер первой ячейки при значении пристеночной функции Y+ = 30.

В общем случае, значение пристеночной функции должно лежать в пределах 30 < Y+ < 300.

Гидродинамический расчет трубопровода несжимаемой жидкости

При проведении гидродинамического расчета определяется значение числа Рейнольдса:

Re = W×D×ρ / μ;, где

μ – динамическая вязкость жидкости;
W – скорость потока;
D – диаметр трубопровода.

Определяется толщина ламинарного подслоя вдоль внутренней поверхности трубы:

δ = 68,4×Re-0.875×D / 2

В зависимости от величины шероховатости Δ внутренней поверхности трубы определяется коэффициент трения:

λ = 0,316×Re -0.25 при δ > Δ
λ = 0,11(Δ / D + 68 / Re) 0.25 при δ < Δ

По формуле Д’Арси определяется потеря давления на прямых участках:

ΔP = λ×(L / D)×(W2ρ / 2)

Потеря давления на местных сопротивлениях:

ΔP = ΣKi×(W2ρ / 2)

Суммируя полученные результаты, получают общую потерю давления на определенном участке трубопровода.

Исходные данные:

Q – расход потока жидкости в трубопроводе, в литрах в секунду;

ρ – плотность жидкости, в килограмм / метр 3;

μ – динамическая вязкость жидкости, в паскаль×секунда;

ΔH – перепад высот начальной и конечной точки участка трубопровода, в метрах;

D – внутренний диаметр трубопровода, в миллиметрах;

L – длина трубопровода, в метрах;

ΣKi – суммарный коэффициент местных сопротивлений;

Δ – абсолютная шероховатость внутренней стенки трубы, в миллиметрах.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА

Статическое давление на входе Pс, Па

Динамическое давление Pд, Па

Полное давление на входе P, Па

Потери давления от трения ΔP, Па

Скорость потока W, м/с

Число Рейнольдса Re

Коэффициент трения λ

Толщина ламинарного подслоя δл, мм

Размер первой ячейки пристеночного слоя, мм

При транспортировке в трубопроводах газов высокого давления, вследствие потерь давления на преодоление сопротивления, увеличивается удельный объем газа и уменьшается его плотность. При этом, изменение давления на элементарной длине dL равно:

dP = – λ×(1/D)×(W2 / 2)×ρdL, при этом:

W = W0(TP0 / T0P);

ρ = ρ0(T0P/ TP0);

ρ0, W0 – плотность газа и скорость потока газа при нормальных физических условиях;
T0 = 273°C;
P0 = 101300 Па.

Подставляя полученные выражения:

pdP = – λ×(W02ρ0 / 2D)×(T / T0)×P0dL;

После интегрирования по Р от Pнач до Pкон и по L от 0 до L:

(Pкон2 – Pнач2) / 2 = -λ(L / D)(W02ρ0 / 2)(P0T / T0);

Отсюда легко получить потерю давления:

ΔP = Pнач(1 – (1 – λ(L / D)×(W02ρ0)×(P0T / Pнач2T0)) 1/2);

Pнач – абсолютное давление в начальной точке участка трубопровода.

Коэффициент трения λ находится так же, как и в расчете потока несжимаемой жидкости.

Таблица шевелева онлайн калькулятор

Гидравлический калькулятор онлайн

› Котлы отопления

Такая характеристика как пропускная способность трубопровода зависит от нескольких факторов. Прежде всего, это диаметр трубы, а также тип жидкости, и другие показатели.

Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода.

При расчете любых систем, основанных на циркуляции жидкости по трубам, возникает необходимость точного определения пропускной способности труб. Это метрическая величина, которая характеризует количество жидкости, протекающее по трубам за определенный промежуток времени. Данный показатель напрямую связан с материалом, из которого изготовлены трубы.

Если взять, к примеру, трубы из пластика, то они отличаются практически одинаковой пропускной способностью на протяжении всего срока эксплуатации. Пластик, в отличие от металла, не склонен к возникновению коррозии, поэтому постепенного нарастания отложений в нем не наблюдается.

Что касается труб из металла, то их пропускная способность уменьшается год за годом. Из-за появления ржавчины происходит отслойка материала внутри труб. Это приводит к шероховатости поверхности и образованию еще большего налета. Особенно быстро этот процесс происходит в трубах с горячей водой.

Далее приведена таблица приближенных значений которая создана для облегчения определения пропускной способности труб внутриквартирной разводки. В данной таблице не учтено уменьшение пропускной способности за счет появления осадочных наростов внутри трубы.

Таблица пропускной способности труб для жидкостей, газа, водяного пара

Вид жидкости

Скорость (м/сек)

Вода городского водопровода

Вода трубопроводной магистрали

Вода системы центрального отопления

Вода напорной системы в линии трубопровода

Масло линии трубопровода

Масло в напорной системе линии трубопровода

Пар в отопительной системе

Пар системы центрального трубопровода

Пар в отопительной системе с высокой температурой

Воздух и газ в центральной системе трубопровода

Чаще всего, в качестве теплоносителя используется обычная вода. От ее качества зависит скорость уменьшения пропускной способности в трубах. Чем выше качество теплоносителя, тем дольше прослужит трубопровод из любого материала (сталь чугун, медь или пластик).

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.

2. Таблица. Это более простой способ, по которому каждый желающий может определить пропускную способность трубопровода. Примером может послужить инженерная таблица Ф. Шевелева, по которой можно узнать пропускную способность, исходя из материала трубы.

3. Компьютерная программа. Одну из таких программ легко можно найти и скачать в сети Интернет. Она разработана специально для того, чтоб определить пропускную способность для труб любого контура. Для того что узнать значение, необходимо ввести в программу исходные данные, такие как материал, длина труб, качество теплоносителя и т.д.

Следует сказать, что последний способ, хоть и является самым точным, не подходит для расчетов простых бытовых систем. Он достаточно сложен, и требует знания значений самых различных показателей. Для расчета простой системы в частном доме лучше воспользоваться таблицами.

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.

Расчет пропускной способности трубопровода по диаметру и давлению

Пропускная способность трубы в гидравлике — объем или масса проходящего за единицу времени вещества через ее сечение.

Этот показатель является важнейшим при расчете и проектировании трубопроводов, транспортирующих различные жидкости и газы.

Правильно подобранные параметры позволяют системе функционировать без перегрузок, а также снизить расходы, связанные с ее устройством или модернизацией.

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:

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 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 трубопроводов. 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:

  1. Задается нужный расход Q и оптимальная скорость среды на каждом участке.
  2. Подбирается диаметр трубы, определяются потери напора по длине.
  3. Процедура повторяется для всех участков.
  4. Находится удельное значение потери давления на 1 пог. м.
  5. Суммируются все остальные потери от всасывания, местного сопротивления и т.д. Полученное значение должно быть меньше или равно мощности насоса.
  6. Исходя из технических характеристик оборудования определяется расход Qнасоса.
  7. 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.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.