Подбор диаметра трубы по расходу воды

Содержание

Какой диаметр трубы выбрать для водоснабжения в частном доме: какие факторы влияют и как провести расчеты

Подбор диаметра трубы по расходу воды

Какой диаметр трубы выбрать для водоснабжения в частном доме, нужно знать при самостоятельном устройстве водопровода, чтобы избежать лишних трат и поломок при эксплуатации. Правильный выбор материалов, размеров, способов соединения влияет на стоимость проекта, на надежность системы и на эксплуатационные расходы.

Трубы для водоснабжения в частном доме.

Размерные характеристики труб

Трубы для водопровода (независимо от материала, из которого они изготовлены) имеют общие размерные характеристики:

  • внутренний диаметр;
  • наружный диаметр;
  • толщина стенок;
  • общая протяженность.

Кроме этих характеристик, при выборе следует учитывать число поворотов и соединений при прокладке гидросистемы.

Главным показателем для водопроводных труб считается внутренний диаметр, от него зависит напор и расход воды в конечных точках системы, в кранах, внутреннее давление в трубопроводах, бесшумность его работы.

Взаимосвязь характеристик

Размерные характеристики взаимосвязаны. Например, если увеличивается напор во входящем трубопроводе, то при неизменном сечении давление в гидросистеме станет выше, могут начаться неприятности: протекать соединительные фитинги, водопровод станет шуметь.

Как длина водопровода влияет на диаметр труб

Стандартные размеры трубопроводов, их диаметры измеряются в дюймах. 1 дюйм равен 25,4 мм. Дюйм обозначается в литературе и на схемах значком двойного апострофа – «”». В системах внутреннего водоснабжения как дома, так и квартиры используют калибры в 0,5 дюйма или в 3/4 дюйма. Обозначаются они как 1/2″ или 3/4″.

Таблица диаметров труб для водоснабжения.

Необходимый диаметр трубных элементов прямо пропорционален их общей длине. Диаметр труб для водопровода в квартире не превышает 20 мм.

Такое же сечение используется и в загородном частном доме при небольшой, до 10 м, длине. При протяженности водопровода в здании, достигающей 30 м, нужно брать трубу в поперечине 25 мм, если длина больше, то следует выбрать 32 мм.

Количество соединений, поворотов и точек водоразбора тоже влияет на рекомендуемый диаметр в сторону увеличения. Если неправильно подобрать производительность трубопроводов при достаточном количестве точек потребления, это может привести к тому, например, что открытие крана в одном помещении приведет к уменьшению напора и пропаданию воды в другом.

В частном доме число точек разбора воды бывает больше, чем в городской квартире. Одновременное использование большинства из них может даже привести к неработоспособности бытовой техники, стиральной или посудомоечной машины.

При проектировании и монтаже системы лучше использовать трубы с запасом по сечению, особенно в частном доме при отсутствии центрального водоснабжения. Водяные стояки имеют диаметр больший, чем отводы, идущие от стояка к точкам потребления.

Почему диаметр труб определяет пропускную способность водопровода

По законам гидродинамики через любое сечение проходит одинаковое количество воды в единицу времени. При постоянном напоре и изменяющихся сечениях в трубах слишком маленький размер сечения приведет к постоянно высокому давлению в системе, что снизит ее надежность, может приводить к поломкам.

Пользоваться кранами при повышенном давлении в сети неудобно.

Для правильного расчета водопровода необходимо учитывать пропускную способность труб. Она должна соответствовать количеству точек потребления, тому, какое количество воды расходует то или иное сантехническое устройство.

Водопроводный кран расходует не более 5 л воды в минуту.

Таблица определяет пропускную способность труб.

При расчете диаметра трубопроводов нужно учитывать:

  • общую длину;
  • количество ответвлений;
  • число стыков и поворотов;
  • водяной напор, создаваемый насосом скважины

Для частного загородного дома нет смысла делать точные расчеты, с применением сложных формул и компьютерных программ. Достаточно такого расчета.

Водопроводный кран расходует не более 5 л воды в минуту.

Через трубу в 25 мм может проходить до 30 л/мин, при диаметре 32 мм пропускная способность возрастает до 50 л/мин. На 10 точек разбора воды достаточно входной трубы в 1 дюйм. Для большей точности можно обратиться к таблицам Шевелевых. Еще одно общее правило: больше диаметр – ниже напор.

Материал, из которого изготовлены трубы, влияет на выбор их размерных характеристик. Для водоснабжения дома могут использоваться трубы из полимеров: пластика, ПВХ, металлопластика, полиэтилена. Возможно создание системы водоснабжения из стали, нержавеющей стали или из меди.

Типовые решения

Для подачи воды от скважины к дому используют трубы из ПНД – полиэтилена низкого давления, металлопластика, полипропилена и меди.

Трубы из ПНД – полиэтилена низкого давления

Материал отличается простотой сборки, не требуется никаких инструментов. Используют только специальные недорогие фитинги, которые затягиваются вручную, обеспечивая герметичность соединений.

Трубы из ПНД не лопнут, даже если в них замерзнет вода. Подходят только для холодной воды, поэтому оптимальны для введения воды в дом.

Трубы из полиэтилена низкого давления.

Из ПНД можно и полностью изготовить систему водоснабжения. Такое решение подходит в случае создания только системы ХВС, холодного водоснабжения помещений.

Для получения горячей воды в этом случае используются электрические водонагреватели.

Такая схема водоснабжения применяется в домах для сезонного проживания или в нежилых постройках, таких как баня, летняя кухня и т.п. Внутри дома используют другие виды материалов.

Один из самых популярных – металлопластик. Сочетает в себе легкость пластиковых труб и прочность металла, не ржавеет, внешняя поверхность не проводит электричество, внутренняя – не дает образовываться осадку.Цена таких труб меньше, чем медных или из нержавеющей стали.

Металлопластиковые трубы для водопровода.

Гибкость этого материала делает его монтаж несложным, можно обеспечить минимально возможное количество стыков и соединений, для него достаточно пресс-фитингов и обыкновенного разводного ключа.

Пригодны для использования в системах горячего водоснабжения

К недостаткам металлопластика можно отнести необходимость периодической подтяжки резьбовых соединений. Эстетически металлопластик также не выдерживает конкуренции с трубами из меди или нержавеющей стали. Такие трубы дополнительно закрываются декоративными панелями.

Трубы из полипропилена

Полипропиленовые трубы.

Еще одним типовым решением может быть использование труб из полипропилена. Долговечность этого материала достигает 50 лет. Выпускаются армированными и неармированными.

С армированием подходят для горячего водоснабжения, без армирования – только для холодного. Требуется внимательность при закупке и монтаже.

Монтаж относительно несложен, особенно по сравнению с медью или нержавейкой, однако требует специального оборудования и высокой квалификации работника.

Самостоятельная починка их невозможна. Полипропиленовые трубы жесткие, поэтому по количеству поворотов и стыков система из полипропилена аналогична водопроводу из металлических конструкций.

К недостаткам можно отнести склонность к температурным расширениям, что требует использования утеплителя или компенсаторов. Сложно рекомендовать к использованию в летних домах.

Медные трубы

Трубы медные для водопровода.

У водопровода из меди отличный внешний вид, он не нуждается в каких-либо декоративных панелях, сам является украшением комнат.

Меди не страшны перепады температуры, она служит 70 лет и более, не ржавеет и практически не зарастает. Такой водопровод имеет и противомикробный эффект, делает воду безопаснее и вкуснее.

Недостаток у такого водопровода один – высокая цена как материала, так и монтажа. Требуется пайка соединений, что качественно может сделать только специалист высокой квалификации.

Расчет и подбор трубопроводов. Оптимальный диаметр трубопровода

Подбор диаметра трубы по расходу воды

Трубопроводы для транспортировки различных жидкостей являются неотъемлемой частью агрегатов и установок, в которых осуществляются рабочие процессы, относящиеся к различным областям применения.

При выборе труб и конфигурации трубопровода большое значение имеет стоимость как самих труб, так и трубопроводной арматуры. Конечная стоимость перекачки среды по трубопроводу во многом определяется размерами труб (диаметр и длина).

Расчет этих величин осуществляется с помощью специально разработанных формул, специфичных для определенных видов эксплуатации.

Труба – это полый цилиндр из металла, дерева или другого материала, применяемый для транспортировки жидких, газообразных и сыпучих сред. В качестве перемещаемой среды может выступать вода, природный газ, пар, нефтепродукты и т.д. Трубы используются повсеместно, начиная с различных отраслей промышленности и заканчивая бытовым применением.

Для изготовления труб могут использоваться самые разные материалы, такие как сталь, чугун, медь, цемент, пластик, такой как АБС-пластик, поливинилхлорид, хлорированный поливинилхлорид, полибутелен, полиэтилен и пр.

Основными размерными показателями трубы являются ее диаметр (наружный, внутренний и т.д.) и толщина стенки, которые измеряются в миллиметрах или дюймах.

Также используется такая величина как условный диаметр или условный проход – номинальная величина внутреннего диаметра трубы, также измеряемая в миллиметрах (обозначается Ду) или дюймах (обозначается DN).

Величины условных диаметров стандартизированы и являются основным критерием при подборе труб и соединительной арматуры.

Соответствие значений условного прохода в мм и дюймах:

Трубе с круглым поперечным сечением отдают предпочтение перед другими геометрическими сечениями по ряду причин:

  • Круг обладает минимальным соотношением периметра к площади, а применимо к трубе это означает, что при равной пропускной способности расход материала у труб круглой формы будет минимальным в сравнении с трубами другой формы. Отсюда же следует и минимально возможные затраты на изоляцию и защитное покрытие;
  • Круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды с гидродинамической точки зрения. Также за счет минимально возможной внутренней площади трубы на единицу ее длины достигается минимизация трения между перемещаемой средой и трубой.
  • Круглая форма наиболее устойчива к воздействию внутренних и внешних давлений;
  • Процесс изготовления труб круглой формы достаточно прост и легкоосуществим.

Трубы могут сильно отличаться по диаметру и конфигурации в зависимости от назначения и области применения. Так магистральные трубопроводы для перемещения воды или нефтепродуктов способны достигать почти полуметра в диаметре при достаточно простой конфигурации, а нагревательные змеевики, также представляющие собой трубу, при малом диаметре имеют сложную форму с множеством поворотов.

Невозможно представить какую-либо отрасль промышленности без сети трубопроводов. Расчет любой такой сети включает подбор материала труб, составление спецификации, где перечислены данные о толщине, размере труб, маршруте и т.д.

Сырье, промежуточный продукт и/или готовый продукт проходят производственные стадии, перемещаясь между различными аппаратами и установками, которые соединяются при помощи трубопроводов и фитингов.

Правильный расчет, подбор и монтаж системы трубопроводов необходим для надежного осуществления всего процесса, обеспечения безопасной перекачки сред, а также для герметизации системы и недопущения утечек перекачиваемого вещества в атмосферу.

Не существует единой формулы и правил, которые могли бы быть использованы для подбора трубопровода для любого возможного применения и рабочей среды.

В каждой отдельной области применения трубопроводов присутствует ряд факторов, требующих учета и способных оказать значительное влияние на предъявляемые к трубопроводу требования.

Так, например, при работе со шламом, трубопровод большого размера не только увеличит стоимость установки, но также создаст рабочие трудности.

Обычно трубы подбирают после оптимизации расходов на материал и эксплуатационных расходов. Чем больше диаметр трубопровода, то есть выше изначальное инвестирование, тем ниже будет перепад давления и соответственно меньше эксплуатационные расходы.

И наоборот, малые размеры трубопровода позволят уменьшить первичные затраты на сами трубы и трубную арматуру, но возрастание скорости повлечет за собой увеличение потерь, что приведет к необходимости затрачивать дополнительную энергию на перекачку среды.

Нормы по скорости, фиксированные для различных областей применения, базируются на оптимальных расчетных условиях. Размер трубопроводов рассчитывают, используя эти нормы с учетом областей применения.

Проектирование трубопроводов

При проектировании трубопроводов за основу берутся следующие основные конструктивные параметры:

  • требуемая производительность;
  • место входа и место выхода трубопровода;
  • состав среды, включая вязкость и удельный вес;
  • топографические условия маршрута трубопровода;
  • максимально допустимое рабочее давление;
  • гидравлический расчет;
  • диаметр трубопровода, толщина стенок, предел текучести материала стенок при растяжении;
  • количество насосных станций, расстояние между ними и потребляемая мощность.

Надежность трубопроводов

Надежность в конструировании трубопроводов обеспечивается соблюдением надлежащих норм проектирования.

Также обучение персонала является ключевым фактором обеспечения длительного срока службы трубопровода и его герметичности и надежности.

Постоянный или периодический контроль работы трубопровода может быть осуществлен системами контроля, учёта, управления, регулирования и автоматизации, персональными приборами контроля на производстве, предохранительными устройствами.

Дополнительное покрытие трубопровода

Коррозионно-стойкое покрытие наносят на наружную часть большинства труб для предотвращения разрушающего действия коррозии со стороны внешней среды.

В случае перекачивая коррозионных сред, защитное покрытие может быть нанесено и на внутреннюю поверхность труб.

Перед вводом в эксплуатацию все новые трубы, предназначенные для транспортировки опасных жидкостей, проходят проверку на дефекты и протечки.

Основные положения для расчета потока в трубопроводе

Характер течения среды в трубопроводе и при обтекании препятствий способен сильно отличаться от жидкости к жидкости. Одним из важных показателей является вязкость среды, характеризуемая таким параметром как коэффициент вязкости.

Ирландский инженер-физик Осборн Рейнольдс провел серию опытов в 1880г, по результатам которых ему удалось вывести безразмерную величину, характеризующую характер потока вязкой жидкости, названную критерием Рейнольдса и обозначаемую Re.

Re = (v·L·ρ)/μ

где: ρ — плотность жидкости; v — скорость потока; L — характерная длина элемента потока;

μ – динамический коэффициент вязкости.

То есть критерий Рейнольдса характеризует отношение сил инерции к силам вязкого трения в потоке жидкости. Изменение значения этого критерия отображает изменение соотношения этих типов сил, что, в свою очередь, влияет на характер потока жидкости. В связи с этим принято выделять три режима потока в зависимости от значения критерия Рейнольдса. При Re

Как рассчитать диаметр трубопровода

Подбор диаметра трубы по расходу воды

Работать с калькулятором просто – вводи данные и получай результат. Но иногда этого недостаточно – точный расчет диаметра трубы возможен только при ручном подсчете с помощью формул и правильно подобранных коэффициентов. Как посчитать диаметр трубы по расходу воды? Как определить размеры газовой магистрали?

Профессиональные инженеры при расчете необходимого диаметра трубы чаще всего используют специальные программы, способные по известным параметрам рассчитать и выдать точный результат. Гораздо труднее строителю-любителю для организации систем водоснабжения, отопления, газификации выполнить расчет самостоятельно.

Поэтому чаще всего при возведении или реконструкции частного дома применяют рекомендуемые размеры труб.

Но не всегда стандартные советы могут учесть все нюансы индивидуального строительства, поэтому требуется вручную выполнить гидравлический расчет, чтобы правильно подобрать диаметр трубы для отопления, водоснабжения.

Расчет диаметра трубы для водоснабжения и отопления

Основным критерием подбора трубы отопления является ее диаметр. От этого показателя зависит, насколько эффективным будет обогрев дома, срок эксплуатации системы в целом.

При малом диаметре в магистралях может возникнуть повышенное давление, которое станет причиной протечек, повышенной нагрузки на трубы и металл, что приведет к проблемам и бесконечным ремонтам.

При большом диаметре теплоотдача системы отопления будет стремиться к нулю, а холодная вода будет просто сочиться из крана.

Пропускная способность трубы

Диаметр трубы напрямую влияет на пропускную способность системы, то есть в данном случае имеет значение количество воды или теплоносителя, проходящего через сечение в единицу времени.

Чем больше циклов (перемещений) в системе за определенный промежуток времени, тем эффективнее происходит обогрев.

Для труб водоснабжения диаметр влияет на исходное давление воды – подходящий размер будет только поддерживать напор, а увеличенный – снижать.

По диаметру подбирают схему водопровода и отопления, количество радиаторов и их секционность, определяют оптимальную длину магистралей.

Так как пропускная способность трубы является основополагающим фактором при выборе, следует определиться, а что, в свою очередь, влияет на проходимость воды в магистрали.

Таблица 1. Пропускная способность трубы в зависимости от расхода воды и диаметра

Расход Пропускная способность Ду трубы 15 мм 20 мм 25 мм 32 мм 40 мм 50 мм 65 мм 80 мм 100 мм Па/м – мбар/м меньше 0,15 м/с 0,15 м/с 0,3 м/с 90,0 – 0,900

92,5 – 0,925

95,0 – 0,950

97,5 – 0,975

100,0 – 1,000

120,0 – 1,200

140,0 – 1,400

160,0 – 1,600

180,0 – 1,800

200,0 – 2,000

220,0 – 2,200

240,0 – 2,400

260,0 – 2,600

280,0 – 2,800

300,0 – 3,000

17340374516272488471696121494030240
17640775616522524478897561515630672
17641476716782560486099001537231104
180421778169925964932100441555231500
184425788172426325004101521576831932
202472871189728985508111961735235100
220511943205931435976121321879238160
2345471015221033736408129962016040680
2525831080235435896804138242142043200
2666191151248637807200145802264445720
2816521202261739967560153362376047880
2886801256274041767920160562487650400
3067131310285543568244167402592052200
3177421364297043568566173382692854360
3317671415307646808892180002790056160

Факторы влияния на проходимость магистрали:

  1. Давление воды или теплоносителя.
  2. Внутренний диаметр (сечение) трубы.
  3. Общая длина системы.
  4. Материал трубопровода.
  5. Толщина стенок трубы.

На старой системе проходимость трубы усугубляется известковыми, иловыми отложениями, последствиями коррозии (на металлических изделиях). Все это в совокупности снижает со временем количество воды, проходящей через сечение, то есть подержанные магистрали работают хуже, чем новые.

Примечательно, что этот показатель у полимерных труб не меняется – пластик гораздо менее, чем металл, позволяет шлаку накапливаться на стенках. Поэтому пропускная способность труб ПВХ остается такой же, как и в день их монтажа.

Определяем правильно расход воды

Чтобы определить диаметр трубы по расходу проходящей жидкости, понадобятся значения истинного потребления воды с учетом всех сантехнических приборов: ванны, кухонного смесителя, стиральной машины, унитаза. Рассчитывается каждый отдельный участок водопровода по формуле:

qc = 5× q0 × α, л/с

где qc – значение потребляемой воды каждым прибором;

q0 – нормируемая величина, которая определяется по СНиП. Принимаем для ванны – 0,25, для кухонного смесителя 0,12, для унитаза -0,1;

а – коэффициент, учитывающий возможность одновременной работы сантехнических приборов в помещении. Зависит от значения вероятности и количества потребителей.

a = f (N × P)

На участках магистрали, где совмещаются потоки воды для кухни и ванны, для унитаза и ванны и т.д., в формулу добавляется значение вероятности. То есть возможности одновременной работы кухонного смесителя, крана в ванной, унитаза и других приборов.

Вероятность определяется по формуле:

Р = qhr µ × u/q0 × 3600 × N,

где N – число потребителей воды (приборов);

qhr µ – максимальный часовой расход воды, который можно принять по СНиП. Выбираем для холодной воды qhr µ =5,6 л/с, общий расход 15,6 л/с;

u – количество человек, использующих сантехнику.

Пример расчета расхода воды:

В двухэтажном доме имеется 1 ванная, 1 кухня с установленными стиральной и посудомоечной машиной, душевая кабина, 1 унитаз. В доме живет семья из 5 человек. Алгоритм расчета:

  1. Рассчитываем вероятность Р = 5,6 × 5/0,25 × 3600 × 6=0,00518.
  2. Тогда расход воды для ванной составит qc = 5× 0,25 ×0,00518=0,006475 л/с.
  3. Для кухни qc = 5× 0,12 ×0,00518=0,0031 л/с.
  4. Для туалета qc = 5× 0,1 ×0,00518=0,00259 л/с.

Рассчитываем диаметр трубы

Существует прямая зависимость диаметра от объема перетекающей жидкости, которая выражается формулой:

Q = (πd²/4)•w

где Q – расход воды, м3/с;

d – диаметр трубопровода, м;

w – скорость потока, м/с.

Преобразовав формулу, можно выделить значение диаметра трубопровода, который будет соответствовать потребляемому объему воды:

Юлия Петриченко, эксперт

d = √(4Q/πw), м

Скорость потока воды можно принять по таблице 2. Существует более сложный метод расчета скорости потока – с учетом потерь и коэффициента гидравлического трения. Это довольно объемный расчет, но в итоге позволяющий получить точное значение, в отличие от табличного метода.

Таблица 2. Скорость потока жидкости в трубопроводе в зависимости от ее характеристики

Перекачиваемая среда Оптимальная скорость в трубопроводе, м/с
ЖИДКОСТИДвижение самотеком:
Вязкие жидкости0,1-0,5
Маловязкие жидкости0,5-1
Перекачиваемые насосом:
Всасывающий трубопровод0,8-2
Нагнетательный трубопровод1,5-3
ГАЗЫЕстественная тяга2-4
Малое давление (вентиляторы)4-15
Большое давление (компрессор)15-25
ПАРЫПерегретые30-50
Насыщенные пары при давлении
Более 105 Па15-25
(1-0,5)*105 Па20-40
(0,5-0,2)*105 Па40-60
(0,2-0,05)*105 Па60-75

Пример: Рассчитаем диаметр трубы для ванной, кухни и туалета, исходя из полученных значений расхода воды. Выбираем из таблицы 2 значение скорости потока воды в напорном водопроводе – 3 м/с.

Тогда диаметр трубопровода определяется:

для ванной d = √(4*0,006475/3,14*3)=0,052 м

для туалета d = √(4*0,00259/3,14*3)=0,033 м

для кухни d = √(4*0,0031/3,14*3)=0,036 м

Как рассчитать диаметр газовой трубы

Газопроводная труба рассчитывается несколько иначе, чем водопроводная. Здесь основополагающими значениями являются:

  • скорость и давление газа;
  • длина трубы с потерями давления на фитинги;
  • падение давления в допустимых пределах.

Расчет диаметра газовой трубы можно провести по формуле:

где di – внутренний диаметр трубопровода, м;

V´ – объемный расход сжатого воздуха, м³/с;

L – длина трубопровода с поправками на фитинги, м;

Δp – допустимое падение давления, бар;

pmax – верхнее давление компрессора, бар.

Таким образом, при выборе диаметра трубы важным параметром является пропускная способность, которая зависит от сечения и внутреннего размера магистрали. Поэтому нужно обязательно соизмерять такие данные, как допустимое давление, толщина стенок, внутренний диаметр трубы, свойства теплоносителя или газа.

А как вы подбираете размер трубопровода? Расскажите, по каким параметрам вы считали трубы для собственного дома?

Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению: калькулятор, формула и таблица СНИП 2.04.01-85

Подбор диаметра трубы по расходу воды

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

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

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

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

Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора

Чтобы правильно произвести расчет, необходимо обратить внимание, что: – 1кгс/см2 = 1 атмосфер; – 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм; – 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д.

– Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)

Введите параметры для расчёта:

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

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

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

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

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

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

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

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

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

Измерение расхода воды накладным ультразвуковым расходомером. часть 2

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 минутуПримерное количество воды, исчисляемое в м3 за час

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров. Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.
Расчет объема воды в трубе

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

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

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

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с.

Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.

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

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

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

Определение потери напора

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

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

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

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

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

– как посчитать расход воды

Занимательная расходометрия

Расчет трубопроводов водоснабжения – Мир Климата и Холода

Подбор диаметра трубы по расходу воды

Расчет трубопроводов водоснабжения подразумевает определение диаметра трубы и удельного гидравлического сопротивления на единицу длины. Подобные расчеты могут быть выполнены на базе гидравлических таблиц, формул, а также с помощью онлайн-программы расчета на нашем сайте.

Расчет трубопроводов водоснабжения онлайн

Наш онлайн-калькулятор для расчета трубопроводов позволяет подобрать диаметр трубы как по расходу и скорости движения жидкости, так и исходя из холодильной мощности установки (в этом случае расход определяется автоматически).

Курс МП3 — расчет трубопроводов и чиллерных систем

Для удобства пользователей в большинстве случаев приводится два соседних диаметра трубы, которые могут подойти под указанный расход.

Кроме того, программа сразу рассчитывает фактическую скорость движения жидкости и потери давления на 1 метр трубы – в линейных единицах (миллиметрах столба данной жидкости; в случае воды – миллиметрах водяного столба) и в Паскалях. Потери рассчитаны исходя из турбулентного режима движения жидкости.

Как рассчитать диаметр трубопровода по расходу и скорости

Чтобы определить диаметр трубопровода, нужно знать тип и расход жидкости, который будет через него прокачиваться и ориентировочную скорость её движения. Рекомендуемый диапазон скоростей составляет 1-2,5м/с, причем меньшее значение следует принимать для малых трубопроводов (диаметром до 50мм), а большее значение – для больших.

Формула расчета диаметра водопроводной трубы:

( mathbf{D = sqrt{ 4 · G / (π · v)}} )​, где

  • D – диаметр водопроводной трубы, мм
  • G – расход жидкости, м3/с
  • v – скорость движения жидкости в трубе, м/с.

После подстановки плотности, перевода D в мм и проведения вычислений данная формула примет следующий вид:

  • ​( mathbf{D = 1,13 · sqrt{ G [м3/с] / v}} )​ 
  • ​( mathbf{D = 35,7 · sqrt{ G [л/с] / v}} )​ 

Наконец, оценочный расчет диаметра труб проводят для v = 1,5 м/с, и тогда формула примет ещё более простой вид:

  • ( mathbf{D = 0,92 · sqrt{ G [м3/с]}} )
  • ( mathbf{D = 29 · sqrt{ G [л/с]}} )

Как рассчитать диаметр трубопровода, зная холодильную или тепловую мощность системы

На практике часто возникает задача подобрать трубу, зная холодильную или тепловую мощность системы. Например, по холодильной мощности чиллера или по мощности драйкулера, предназначенного для охлаждения водяного конденсата.

Такой расчет выполняется в два этапа. Сначала по заданной мощности и температурному графику теплоносителя определяется его расход, а потом по расходу и скорости рассчитывается необходимый диаметр трубы.

G = Q / [ c · ρ · (TГ – TХ) ], где

  • G – расход жидкости, м3/с
  • Q – холодильная или тепловая мощность установки, кВт
  • с – теплоемкость жидкости, кДж/(кг·°С)
    • с = 4.2 кДж/(кг·°С) – для чистой воды
    • с = 3.5 кДж/(кг·°С) – для 40% раствора этиленгликоля в воде
  • ρ – плотность жидкости, кг/м3
    • ρ = 1000 кг/м3 – для чистой воды
    • ρ = 1070 кг/м3 – для 40% раствора этиленгликоля в воде
  • ТГ и ТХ – температуры горячего и холодного потоков теплоносителя, °С

Для систем холодоснабжения со стандартным перепадом температур между теплым и холодным потоком 5°С формула примет вид:

  • G = Q/21 – для чистой воды при ΔT = 5°С
  • G = Q/18.7 – для 40% гликоля при ΔT = 5°С

Чтобы определить диаметр трубы по мощности системы нужно общую формулу для G подставить в общую формулу для D. Получим:

[ mathbf{D = sqrt{ (4 · Q / (π · v · c · ρ · (T_Г – T_Х))}} ]

В подавляющем большинстве систем холодоснабжения применяется вода или 40% раствор гликоля в воде со стандартным перепадом температур между теплым и холодным потоком 5°С, а скорость движения жидкости принимается порядка 1,5м/с. В этом случае формула принимает гораздо более простой вид:

  • ( mathbf{D = 6,36 ·sqrt Q} )– для чистой воды
  • ( mathbf{D = 6,73 ·sqrt Q} )– для 40% раствора этиленгликоля в воде

Например, для системы холодоснабжения мощностью 700кВт на 40% гликоле диаметр магистральной трубы составит

( D = 6,73 ·sqrt Q= 6,73 · sqrt{ 700 } = 178 )мм. Ближайший больший трубопровод имеет диаметр 200мм.

Выбор диаметра трубопровода

Расчет диаметра трубопровода даёт точное значение. Но на практике трубы выпускаются с типовыми диаметрами (типоразмерами, стандартные диаметры труб). Поэтому «в жизнь» идет ближайший больший диаметр трубы из ряда стандартных диаметров.

Почему стандартные диаметры именно такие, читайте статью «Стандартные диаметры. Откуда эти числа?».

Таблица 1. Стандартный ряд диаметров трубопроводов, толщина стенок

Условный проходНаружный диаметрТолщина стенки труб
легкихобыкновенныхусиленных
610,21,82,02,5
813,52,02,22,8
1017,02,02,22,8
1621,32,52,83,2
2026,82,52,83,2
2533,52,83,24,0
32382,83,24,0
40463,03,54,0
50573,03,54,5
65733,24,04,5
80873,54,04,5
1001084,04,55,0
1251334,04,55,5
1501594,04,55,5

После того, как выбран стандартный диаметр трубы определяют актуальную скорость жидкости в трубе по формуле:

v = G / S, где

  • G – расход жидкости, м3/с
  • S – площадь сечения трубопровода, м2 (для круглых труб S = πD2/4)

После подстановки площади и вычисления констант, для круглых труб получим:

  • v = 1,27 · G / D2 (G в м3/с, D в метрах)
  • v = 1270 · G / D2 (G в л/с, D в мм)

Полученная скорость участвует в гидравлическом расчете трубопроводов.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

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