Формула расчета диаметра трубы по сечению

При строительстве и обустройстве дома трубы не всегда используются для транспортировки жидкостей или газов.

Часто они выступают как строительный материал — для создания каркаса различных построек, опор для навесов и т.д. При определении параметров систем и сооружений необходимо высчитать разные характеристики ее составляющих.

В данном случае сам процесс называют расчет трубы, а включает он в себя как измерения, так и вычисления. 

Для чего нужны расчеты параметров труб

В современном строительстве используются не только стальные или оцинкованные трубы. Выбор уже довольно широк — ПВХ,  полиэтилен (ПНД и ПВД), полипропилен, металлопластк, гофрированная нержавейка.

Они хороши тем, что имеют не такую большую массу, как стальные аналоги. Тем не менее, при транспортировке полимерных изделий в больших объемах знать их массу желательно — чтобы понять, какая машина нужна.

Вес металлических труб еще важнее — доставку считают по тоннажу. Так что этот параметр желательно контролировать.

Формула расчета диаметра трубы по сечениюТо, что нельзя измерить, можно рассчитать

Знать площадь наружной поверхности трубы надо для закупки краски и теплоизоляционных материалов. Красят только стальные изделия, ведь они подвержены коррозии в отличие от полимерных. Вот и приходится защищать поверхность от воздействия агрессивных сред.

Используют их чаще для строительства заборов, каркасов для хозпостроек (гаражей, сараев, беседок, бытовок), так что условия эксплуатации — тяжелы, защита необходима, потому все каркасы требуют окраски.

Вот тут и потребуется площадь окрашиваемой поверхности — наружная площадь трубы.

При сооружении системы водоснабжения частного дома или дачи, трубы прокладывают от источника воды (колодца или скважины) до дома — под землей.

И все равно, чтобы они не замерзли, требуется утепление. Рассчитать количество утеплителя можно зная площадь наружной поверхности трубопровода.

Только в этом случае надо брать материал с солидным запасом — стыки должны перекрываться с солидным запасом.

Сечение трубы необходимо для определения пропускной способности — сможет ли данное изделие провести требуемое количество жидкости или газа. Этот же параметр часто нужен при выборе диаметра труб для отопления и водопровода, расчета производительности насоса и т.д.

Внутренний и наружный диаметр, толщина стенки, радиус

Трубы — специфический продукт. Они имеют внутренний и наружный диаметр, так как стенка у них толстая, ее толщина зависит от типа трубы и материала из которого она изготовлена. В технических характеристиках чаще указывают наружный диаметр и толщину стенки.

Формула расчета диаметра трубы по сечениюВнутренний и наружный диаметр трубы, толщина стенки

Имея эти два значения, легко высчитать внутренний диаметр — от наружного отнять удвоенную толщину стенки: d = D — 2*S. Если у вас наружный диаметр 32 мм, толщина стенки 3 мм, то внутренний диаметр будет: 32 мм — 2 * 3 мм = 26 мм.

Если же наоборот, имеется внутренний диаметр и толщина стенки, а нужен наружный — к имеющемуся значению добавляем удвоенную толщину стеки.

С радиусами (обозначаются буквой R) еще проще — это половина от диаметра: R = 1/2 D. Например, найдем радиус трубы диаметром 32 мм. Просто 32 делим на два, получаем 16 мм.

Формула расчета диаметра трубы по сечениюИзмерения штангенциркулем более точные

Что делать, если технических данных трубы нет? Измерять. Если особая точность не нужна, подойдет и обычная линейка, для более точных измерений лучше использовать штангенциркуль.

Расчет площади поверхности трубы

Труба представляет собой очень длинный цилиндр, и площадь поверхность трубы рассчитывается как площадь цилиндра. Для вычислений потребуется радиус (внутренний или наружный — зависит от того, какую поверхность вам надо рассчитать) и длина отрезка, который вам необходим.

Формула расчета диаметра трубы по сечениюФормула расчета боковой поверхности трубы

Чтобы найти боковую площадь цилиндра, перемножаем радиус и длину, полученное значение умножаем на два, а потом — на число «Пи», получаем искомую величину. При желании можно рассчитать поверхность одного метра, ее потом можно умножать на нужную длину.

Для примера рассчитаем наружную поверхность куска трубы длиной 5 метров, с диаметром 12 см. Для начала высчитаем диаметр: делим диаметр на 2, получаем 6 см.

Теперь все величины надо привести к одним единицам измерения. Так как площадь считается в квадратных метрах, то сантиметры переводим в метры. 6 см = 0,06 м.

Дальше подставляем все в формулу: S = 2 * 3,14 * 0,06 * 5 = 1,884 м2. Если округлить, получится 1,9 м2.

Расчет веса

С расчетом веса трубы все просто: надо знать, сколько весит погонный метр, затем эту величину умножить на длину в метрах.

Вес круглых стальных труб есть в справочниках, так как этот вид металлопроката стандартизован. Масса одного погонного метра зависит от диаметра и толщины стенки.

Один момент: стандартный вес дан для стали плотностью 7,85 г/см2 — это тот вид, который рекомендован ГОСТом.

Формула расчета диаметра трубы по сечениюТаблица веса круглых стальных труб

В таблице Д — наружный диаметр, условный проход — внутренний диаметр, И еще один важный момент: указана масса обычных стального проката, оцинкованные на 3% тяжелее.

Формула расчета диаметра трубы по сечениюТаблица веса профилированной трубы квадратного сечения

Как высчитать площадь поперечного сечения

Формула расчета диаметра трубы по сечениюФормула нахождения площади сечения круглой трубы

Если труба круглая, площадь сечения считать надо по формуле площади круга: S = π*R2. Где R — радиус (внутренний), π — 3,14. Итого, надо возвести радиус в квадрат и умножить его на 3,14.

Например, площадь сечения трубы диаметром 90 мм. Находим радиус — 90 мм / 2 = 45 мм. В сантиметрах это 4,5 см. Возводим в квадрат: 4,5 * 4,5 = 2,025 см2, подставляем в формулу S = 2 * 20,25 см2 = 40,5 см2.

Площадь сечения профилированной трубы считается по формуле площади прямоугольника: S = a * b, где  a и b — длины сторон прямоугольника. Если считать сечение профиля 40 х 50 мм, получим S = 40 мм * 50 мм = 2000 мм2 или 20 см2 или 0,002 м2.

Как рассчитать объем воды в трубопроводе

При организации системы отопления бывает нужен такой параметр, как объем воды, которая поместится в трубе. Это необходимо при расчете количества теплоносителя в системе. Для данного случая нужна формула объема цилиндра.

Формула расчета диаметра трубы по сечениюФормула расчета объема воды в трубе

Тут есть два пути: сначала высчитать площадь сечения (описано выше) и ее умножить на длину трубопровода. Если считать все по формуле, нужен будет внутренний радиус и общая длинна трубопровода. Рассчитаем сколько воды поместится в системе из 32 миллиметровых труб длиной 30 метров.

Сначала переведем миллиметры в метры: 32 мм = 0,032 м, находим радиус (делим пополам) — 0,016 м. Подставляем в формулу V = 3,14 * 0,0162 * 30 м = 0,0241 м3. Получилось = чуть больше двух сотых кубометра. Но мы привыкли объем системы измерять литрами. Чтобы кубометры перевести в литры, надо умножить полученную цифру на 1000. Получается 24,1 литра.

Расчет труб: виды, инструкция правильного вычисления пошагово, примеры, советы от специалистов

Провести расчет трубы своими руками возможно. Для этого нужно знать некоторые формулы. Без расчета невозможно выполнить водопровод в доме. Как рассчитать диаметр, толщину, уклон – разбираем вместе.

Формула расчета диаметра трубы по сечению

Система водопровода – важная составляющая комфорта в современной жизни. Большинство людей обращают внимание на водопроводные трубы, только когда они начинают течь.

Чтобы избежать этого, важно еще на этапе создания системы подачи воды правильно рассчитать все параметры труб. Сделать это самому можно с помощью определенных формул.

Выясним, какие величины трубы нужно знать, и по каким правилам ведут вычисления.

Для чего нужны вычисления

Закон Бернулли, известный многим еще со школы, говорит, что скорость течения жидкости в трубе зависит от давления и диаметра. Соответственно, если диаметр трубы мал, то давление будет слишком велико, что может привести к разрыву трубы. А если давление понизить, то упадет и скорость движения жидкости, а как следствие – и напор, с которым вода течет из кранов.

Формула расчета диаметра трубы по сечению

Сегодня для создания водопровода используется несколько разновидностей труб:

  • Металлические (из сплавов меди, чугуна, стали).
  • Пластиковые (из полимеров термопластического типа — полиэтилена, ПВХ, полипропилена).
  • Композитные, или армированные (в них слои полимера и металла взаимно усиливаю друг друга).

Прочностные характеристики этих материалов существенно отличаются, а потому и параметры труб, применяемых для создания водопроводной системы, отличаются между собой.

[warning]Не только прочностные характеристики влияют на параметры труб. К примеру, чугунные и стальные трубы склонны в процессе эксплуатации засоряться известковыми отложениями. Чтобы скомпенсировать падение диаметра, при монтаже он должен быть несколько больше, чем требуется.[/warning]

Отличается и вес. Поэтому брать трубу «с запасом» тоже может быть не оправданно: она будет дороже стоить, больше весить, затруднять монтажи требовать более надежных кронштейнов. При этом выигрыш в пропускной способности может и не оправдать все эти недостатки.

Поэтому чтобы трубы подходи для водопроводной системы оптимальным образом, нужно сделать расчет наружного и внутреннего диметра, длины и толщины стенок трубы.

 Для того чтобы узнать как выбрать правильно пластиковые трубы для канализации: выбор, размеры читайте в этой статье.

Читайте также:  Тройники латунные для пнд труб

Диаметр наружный и внутренний, толщина стенки, радиус

Формула расчета диаметра трубы по сечению

Главной характеристикой водопроводной трубы является его диаметр. При этом он подразделяется на наружный и внутренний. Разница между этими величинами, поделенная пополам, составляет толщину стенки трубы.

Именно от диаметра зависит, с каким напором вода будет литься из кранов. Если диаметр слишком маленький, то при большом напоре вода будет «гудеть» в трубах. Кроме того, повышается риск разрушения трубы.

[important]Если же напор мал, а диаметр слишком велик, вода будет едва сочиться из кранов.[/important]

Подбор диаметра в зависимости от длины для водопровода коттеджа дает следующие результаты:

  • На расстояниях меньше 10 м можно брать трубы, чей просвет составляет 10 мм.
  • Для длины от 1 до 30 м берут внутренний диаметр в 20 мм.
  • Если же трубы имеют длину более 30 м, диаметр должен быть в 32 мм и более.

Замерить диаметр можно с помощью штангенциркуля. Это расстояние между двумя точками, которые соединяются прямой, идущей через центр и расположенной по окружности трубы. Если точки на окружности, составляющей наружный край трубы – это внешний диаметр, на внутренней окружности – внутренний диаметр (или просвет трубы).

[warning]Радиус составляет половину диаметра.[/warning]

Диаметр может обозначаться в метрической системе (мм) или британской (в дюймах). Первая система используется для труб из меди, вторая – для стальных и полимерных изделий. Перевести их друг в друга легко: 1 дм составляет 2,54 мм. Увидеть соотношение наиболее распространенных значений в метрической и в британской системе вы можете в предлагаемой таблице:

Формула расчета диаметра трубы по сечению

Стоит указать, что диаметр в дюймах для полимерной трубы не будет точно соответствовать этим значениям. Дело в том, что толщина стенок у полимерной и стальной трубы отличается. А при создании водопровода наибольшее значение имеет совпадение внутренних радиусов. Вот почему внутренний радиус у полимерной трубы совпадает с таким же параметром металлической трубы, а наружный – отличается.

Как вычислить вес

При покупке стальной трубы очень важно заранее определить ее вес. Ведь от этого параметра зависят многие вопросы транспортировки и монтажа. Для определения веса трубы используют несколько способов.

Наиболее точно можно определить вес 1 погонного метра трубы, вооружившись таблицей, приведенной в ГОСТе. Однако этот способ требует определенных технических навыков, и умения пользоваться документацией.

Для приблизительного вычисления (такой точности обычно достаточно) можно применить правило: Вес = (Диаметр – Толщина стенок)*Толщина стенок*0,025. Последнее число – коэффициент, который применяют для вычисления веса округлых труб. У квадратного сечения берется коэффициент 0,0316, у прямоугольного – 0,0158.

[warning]Если труба покрыта защитным слоем цинка, нужно дополнительно увеличить значение на 0,3%.[/warning]

На основе формул многие производители труб предлагают трубные калькуляторы. Это специальные формы на страницах производителей в сети Интернет. В окошки нужно ввести параметры трубы, и программа сама определит вес.

[important]Полученное по формуле или с помощью калькулятора значение не будет соответствовать ГОСТу, но разницей можно пренебречь ввиду малых размеров. И конечно, нужно не забыть умножить полученное значение на длину трубы.[/important]

Как узнать площадь поперечного сечения

Для цилиндрической трубы рассчитать площадь сечения довольно просто. Для этого нужно вспомнить геометрию, а точнее – формулу расчета площади круга. Для расчета нам нужно взять внутренний радиус трубы (1/2 внутреннего диаметра) и возвести в квадрат. Помножив полученное число на 3,14 (число «Пи»), получим искомое значение.

Для квадратного или прямоугольного сечения провести расчеты также не составит труда. Нужно умножить ширину трубы на высоту, отняв предварительно от обоих значений двойное значение толщины стенки.

Для сложных форм понадобится более замысловатые вычисления. Но обычно можно отыскать онлайн-калькулятор, который может облегчить вычисление.

Объем воды в трубопроводе

Знать объем воды, который может находиться в трубе, полезно во многих ситуациях. Такой расчет может пригодиться при работах на отопительной системе, водопроводе, канализации. Формула для обычной трубы круглого сечения не представляет собой ничего сложного. Для проведения расчета нужно вооружиться штангенциркулем и рулеткой. Чтобы облегчить вычисления, не помешает калькулятор.

Для начала измеряем штангенциркулем диаметр трубы по внутренним краям. Делим полученное значение надвое, чтобы найти внутренний радиус. На основе радиуса находим площадь сечения трубы.

Далее нужно замерить рулеткой длину трубы.  Полученный параметр умножаем на рассчитанную ранее площадь сечения. Готово! Мы нашли объем воды, который может находиться в трубе. Выразить объем можно либо в куб. м, либо в л. Соотносятся эти единицы так: 1 куб. м = 1000 куб. дм = 1 000 л. Однако эта формула годится только при условии, что труба полностью заполнена водой.

Для неполного заполнения труб водой применяются гораздо более сложные геометрические построения и формулы для вычисления объема жидкости. Мы предлагаем для ознакомления рисунок, на котором показано, как делать такие расчеты:

Формула расчета диаметра трубы по сечению

Пропускная способность различных труб определяется по специальным таблицам. Так, труба с сечением в 25 мм за минуту пропускает до 30 л за 1 минуту. Если у трубы диаметр в 32 мм, она уже способна пропустить до 50 л/мин. Однако большинство смесителей способны пропустить через себя не более 5 л воды за 1 минуту.

Формула расчета диаметра трубы по сечению

Стоит также внести поправку на материал, из которого изготовлена труба. Дело в том, что полипропиленовые трубы обладают существенно более гладкими стенками, чем металлические.

Это значит, что их способность пропускать воду при одинаковом диаметре будет выше. Еще более сильно влиять на пропускную способность могут известковые осаждения, которые накапливаются в металлических трубах.

Поэтому любая таблица показывает пропускную способность лишь приблизительно.

Расчет трубы своими руками. Пошаговая инструкция и пример расчета

К примеру, мы имеем трубу из стали. Определим ее характеристики, рассчитаем все описанные величины. Для проведения замеров нам будет нужен следующий инструментарий:

Формула расчета диаметра трубы по сечению

  • Штангенциркуль со шкалой Нониуса. С его помощью можно с точностью до 0,1 мм измерить наружный и внутренний диаметр трубы.
  • Рулетка. Она пригодится для замеров длины трубы.

Итак, допустим, мы выяснили, что длина трубы – 3 м, наружный диаметр – 50 мм, а внутренний – 40,8. Имея эти величины, рассчитаем все остальные:

  • Сначала найдем толщину стенок. Т = (50 – 40,8)/2 = 4,6 мм.
  • Внутренний радиус = 40,8 /2 = 20,4 мм.
  • Площадь сечения = 3,14 х 20,42 = 1306,7 кв. мм = 13,07 куб. см
  • Объем воды в трубе = 13,07 куб. см х 300 см = 3921 куб см, чт приблизительно равно 3,9 л.
  • Вес трубы = (50 – 4,6) х 4,6 х 0,025 = 5,2 кг (у 1 м!).

Вот так можно высчитать все параметры, необходимые для проектирования водопровода.

Советы профессионалов

Мы рекомендуем несколько обучающих видео, чтобы вы могли еще раз рассмотреть процесс выполнения вычислений различных параметров труб для водопровода. Изучите их внимательно перед началом работы:

Выполнить расчеты основных параметров водопроводных труб по готовым формулам не особенно сложно. Сегодня уже не требуется изучать огромные таблицы из сборников ГОСТов.

Достаточно воспользоваться удобным калькулятором в режиме он-лайн. Только помните, что все результаты, получаемые с помощью этих программ, являются теоретическими.

Реальные показатели могут несколько отличаться от полученных результатов.

Определение диаметра трубопровода

Формула расчета диаметра трубы по сечению Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.

На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными.

Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам.

Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.

Читайте также:  Керамоблоки или газоблоки, что лучше: сравнение

Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке. Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.

Расчёт

В главе далее — Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.

В расчётах диаметров в качестве основной применяется формула:

Формула расчета диаметра трубы по сечению

  • , где:
  • Q = расход пара, воздуха и воды в м3/с.
  • D = диаметр трубопровода в м.
  • v = допустимая скорость потока в м/с.
  • В практике рекомендуется вести расчет по расходу в м3/ч и по диаметру трубопровода в мм. в этом случае выше приведённая формула расчёта диаметра трубопровода изменяется следующим образом:

Формула расчета диаметра трубы по сечению

  1. , где:
  2. D = диаметр конденсатопровода в мм.
  3. Q = расход в м3/ч.
  4. V = допустимая скорость потока в м/с.

Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м3/ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м3/ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.

Пример:

Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м3/кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м3/ч.

Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м3/кг, а объемный расход 233,7 м3/ч.

Таким образом это означает, что один и тот же паропровод не может одинаково подходить для транспорта одного количества насыщенного и перегретого пара.

Также для случая воздуха и других газов расчет необходимо повторить с учетом давления. Производители компрессорного оборудования указывают производительность компрессоров в м3/ч, под которым понимается объем в м3 при температуре 0 °С.

Если производительность компрессора 600 мп3/ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м3/ч. в этом также заключается основа расчета трубопроводов.

Допустимая скорость потока

Допустимая скорость потока в системе трубопроводов зависит от многих факторов.

  • стоимость установки: низкая скорость потока приводит к выбору большего диаметра.
  • потеря давления: высокая скорость потока позволяет выбрать меньший диаметр, однако вызывает большую потерю давления.
  • износ: особенно в случае конденсата высокая скорость потока приводит к повышенной эрозии.
  • шум: высокая скорость потока увеличивает шумовую нагрузку, напр. Паровой редукционный клапан.

В ниже приведенной таблице представлены данные норм относительно скорости потока для некоторых сред протекания.

Среда Назначение Скорость потока в м/с
пар До 3 бар 10 – 15
3 – 10 бар 15 – 20
10 – 40 бар 20 – 40
Конденсат Заполненный конденсатом 2
Конденсато-паровая смесь 6 – 10
Питательная вода Трубопровод всаса 0,5 – 1
Трубопровод подачи 2
Вода Питьевого качества 0,6
Охлаждение 2
Воздух Воздух под давлением 6 – 10
* Трубопровод всаса насоса питательной воды: из-за низкой скорости потока низкая потеря давления, что препятствует образованию пузырьков пара на всасе питательного насоса.
Формула расчета диаметра трубы по сечению
Нормы для определения скорости потока
  • Примеры:
  • a) Вода
  • Расчет диаметра трубопровода для воды при 100 м3/ч и скорости потока v = 2 м/с.

D = √ 354*100/2 = 133 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 125 или DN 150.

  1. b) Воздух под давлением
  2. расчет диаметра трубопровода для воздуха при 600 м3/ч, давление 5 бар и скорости потока 8 м/с.
  3. Перерасчет с нормального расхода 600 м3/ч на рабочий м3/ч 600/5 = 120 м3/ч.

D = √ 354*120/8 = 72 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 65 или DN 80.

В зависимости от назначения воды или воздуха выбирается трубопровод DN 65 или DN 80. Необходимо иметь ввиду, что расчет диаметра трубопровода усреднен и не предусматривает случая наступления пиковой нагрузки.

  • c) Насыщенный пар
  • Расчет диаметра трубопровода для насыщенного пара при 1500 кг/ч, давлении 16 бар и скорости потока 15 м/с.
  • В соответствии с таблицей пара удельный объем насыщенного пара при давлении 16 бар составляет v = 0,1237 м3/кг.
  • D = √ 354*1500*0,1237/15 = 66 мм.

И здесь должен быть решен вопрос DN 65 или DN 80 в зависимости от возможной пиковой нагрузки. В случае необходимости предусматривается также возможность расширения установки в будущем.

  1. d) Перегретый пар
  2. Если в нашем примере пар перегреет до температуры 300 °С, то его удельный объем изменяется на v = 0,1585 м3/кг.
  3. D = √ 354*1500*0,1585/15 = 75 мм, выбирается DN 80.

Изображение 4.9 в форме номограммы показывает, как можно произвести выбор трубопровода без проведения расчета. На изображении 4-10 этот процесс представлен для случая насыщенного и перегретого пара.

е) Конденсат

Если речь идёт о расчёте трубопровода для конденсата без примеси пара (от разгрузки), тогда расчёт ведётся как для воды.

Горячий конденсат после конденсатоотводчика, попадая в конденсатопровод, разгружается в нём. В главе 6.0 Работа с конденсатом поясняется, как определить долю пара от разгрузки.

Правило к проведению расчёта:

Доля пара от разгрузки = (температура перед конденсатоотводчиком минус температура пара после конденсатоотводчика) х 0,2. При расчёте конденсатопровода необходимо учитывать объём пара от разгрузки.

  • Объём оставшейся воды в сравнении с объёмом пара от разгрузки настолько мал, что им можно пренебречь.
  • Расчёт диаметра конденсатопровода на расход 1000 кг/ч сконденсированного пара 11 бар (h1 = 781 кДж/кг) и разгруженного до давления 4 бар (h' = 604 кДж/кг,v = 0,4622 м3/кг и r — 2133 кДж/кг).
  • Доля разгруженного пара составляет: 781 – 604/ 100 % = 8,3%

Количество разгруженного пара: 1000 х 0,083 = 83 кг/ч или 83 х 0,4622 -38 м3/ч. Объёмная доля разгруженного пара составляет около 97 %.

  1. Диаметр трубопровода для смеси при скорости потока 8 м/с:
  2. D = √ 354*1000*0,083*0,4622/8 = 40 мм.
  3. Для сети атмосферного конденсата (v“ = 1,694 м3/кг) доля разгруженного пара составляет:
  4. 781 – 418/2258*100 % = 16 % или 160 кг/ч.
  5. В этом случае диаметр трубопровода:
  6. D = √ 354*1000*0,16*1,694/8 = 110 мм.

Источник: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»

Для более верного выбора оборудования можно обратиться на эл. почту: info@nomitech.ru

Расчет труб отопления в частном доме по мощности

Формула расчета диаметра трубы по сечению

Расчет труб отопления и системы в целом заключается в определении тепловой мощности, выборе диаметров всех трубных элементов (гидравлический расчет), определении размеров отопительных приборов (тепловой расчет) и подборе оборудования.

При разработке системы отопления в первую очередь необходимо составить схему на основе плана дома. На схеме прорисовываются:

  • Расположение котлов (или иных теплогенераторов).
  • Циркуляционных насосов.
  • Места прохождения теплопроводов.
  • Места установки отопительных предметов.

Отталкиваясь от схемы и просчитав тепловую мощность системы, можно более детально рассчитать диаметр труб отопления.

Тепловая мощность системы отопления — это количество теплоты, которое необходимо выработать в доме для комфортной жизнедеятельности в холодное время года.

Теплотехнический расчет дома

Существует зависимость между общей площадью обогрева и мощностью котла. При этом, мощность котла должна быть больше или равняться мощности всех отопительных приборов (радиаторов). Стандартный теплотехнический расчет для жилых помещений следующий: 100 Вт мощности на 1 м² отапливаемой площади плюс 15 — 20 % запаса.

Рассмотрим в качестве примера дом площадью 120 м². В данном случае мощность котла должна составлять: 100 Вт × 120 + 15 % = 13800 Вт = 13,8 кВт. Если котел (двухконтурный) будет использоваться и для горячего водоснабжения, то его требуемая мощность должно быть увеличена соразмерно предполагаемому расходу подогретой воды.

Расчет количества и мощности приборов отопления (радиаторов) необходимо проводить индивидуально для каждого помещения. Каждый радиатор имеет определенную тепловую мощность. В секционных радиаторах общая мощность складывается из мощности всех используемых секций.

В несложных отопительных системах приведенных способов расчета мощности бывает достаточно. Исключение — здания с нестандартной архитектурой, имеющие большие площади остекления, высокие потолки и другие источники дополнительных теплопотерь. В этом случае потребуется более детальный анализ и расчет с использованием повышающих коэффициентов.

Теплотехнический расчет с учетом тепловых потерь дома

Расчет тепловых потерь дома необходимо выполнять для каждого помещения в отдельности, с учетом окон, дверей и внешних стен.

Читайте также:  Сборно-монолитные перекрытия арболит: по деревянным балкам, межэтажные перекрытия

Более детально для данных теплопотерь используют следующие данные:

  • Толщину и материал стен, покрытий.
  • Конструкцию и материал кровельного покрытия.
  • Тип и материал фундамента.
  • Тип остекления.
  • Тип стяжек пола.

Важно учитывать наличие в ограждающих конструкциях теплоизолирующего слоя, его состав и толщину.

  • Для определения минимально необходимой мощности отопительной системы с учетом тепловых потерь можно воспользоваться следующей формулой:
  • Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860, где:
  • — тепловая нагрузка на помещение.
  • V — объем обогреваемого помещения (ширина × длина × высота), м³.
  • ΔT — разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения, °C.
  • K — коэффициент тепловых потерь строения.
  • 860 — перевод коэффициента в кВт×ч.
  • Коэффициент тепловых потерь строения K зависит от типа конструкции и изоляции помещения:
K Тип конструкции
3 — 4 Дом без теплоизоляции — упрощенная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.
2 — 2,9 Дом с низкой теплоизоляцией — упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши.
1 — 1,9 Средняя теплоизоляция — стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей.
0,6 — 0,9 Высокая теплоизоляция — улучшенная конструкция, кирпичные стены с теплоизоляцией, небольшое число окон, утепленный пол, кровельный пирог с высококачественной теплоизоляцией.

Разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения ΔT определяется исходя из конкретных погодных условий и требуемого уровня комфорта в доме. Например, если температура снаружи -20 °C, а внутри планируется +20 °C, то ΔT = 40 °C.

Расчет диаметра труб отопления

Определившись с количеством радиаторов и их тепловой мощностью, можно переходить к подбору размеров подводящих труб.

Прежде чем переходить к расчету диаметра труб, стоит затронуть тему выбора нужного материала. В системах с высоким давлением придется отказаться от применения пластиковых труб. Для систем отопления с максимальной температурой выше 90 °C предпочтительнее стальная или медная труба. Для систем с температурой теплоносителя ниже 80 °C можно выбрать металлопластиковую или полимерную трубу.

Системы отопления частных домов характеризуются невысоким давлением (0,15 — 0,3 мПа) и температурой теплоносителя не выше 90 °C. В данном случае использование недорогих и надежных полимерных труб оправдано (по сравнению с металлическими).

  1. Чтобы нужное количество теплоты пришло в радиатор без задержки, следует подобрать диаметры подводящих труб радиаторов так, чтобы они соответствовали расходу воды, необходимому каждой отдельно взятой зоне.
  2. Расчет диаметра труб отопления проводится по следующей формуле:
  3. D = √(354 × (0,86 × Q ⁄ Δt°) ⁄ V), где:
  4. D — диаметр трубопровода, мм.
  5. Q — нагрузка на данный участок трубопровода, кВт.
  6. Δt° — разница температур подачи и обратки, °C.
  7. V — скорость теплоносителя, м⁄с.
  8. Разница температур (Δt°) десятисекционного радиатора отопления между подачей и обраткой в зависимости от скорости потока обычно варьирует в пределах 10 — 20 °C.

Минимальным значением скорости теплоносителя (V) рекомендуется считать 0,2 — 0,25 м⁄с. На меньших скоростях начинается процесс выделения избыточного воздуха, содержащегося в теплоносителе.

Верхний порог скорости теплоносителя 0,6 — 1,5 м⁄с. Такие скорости позволяют избежать возникновения гидравлических шумов в трубопроводах.

Оптимальным значением скорости движения теплоносителя считается диапазон 0,3 — 0,7 м⁄с.

Для более детального анализа скорости движения жидкости нужно учитывать материал труб и коэффициент шероховатости внутренней поверхности. Так, для трубопроводов из стали оптимальной считается скорость потока 0,25 — 0,5 м⁄с, для полимерных и медных труб — 0,25 — 0,7 м⁄с.

Пример расчета диаметра труб отопления по заданным параметрам

Исходные данные:

  • Комната площадью 20 м², с высотой потолков 2,8 м.
  • Дом кирпичный неутепленный. Коэффициент тепловых потерь строения примем 1,5.
  • В комнате есть одно окно ПВХ с двойным стеклопакетом.
  • На улице -18 °C, внутри планируется +20 °С. Разница 38 °С.
  • Решение: 
  • В первую очередь определяем минимально необходимую тепловую мощность по ранее рассмотренной формуле Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860.
  • Получаем Qт = (20 м² × 2,8 м) × 38 °С × 1,5 ⁄ 860 = 3,71 кВт×ч = 3710 Вт×ч. 

Теперь можно переходить к формуле D = √(354 × (0,86 × Q ⁄Δt°) ⁄ V)Δt° — разницу температур подачи и обратки примем 20°С. V — скорость теплоносителя примем 0,5 м⁄с.

Получаем D = √(354 × (0,86 × 3,71 кВт ⁄ 20 °С) ⁄ 0,5 м⁄с) = 10,6 мм. В данном случае рекомендуется выбрать трубу с внутренним диаметром 12 мм.

Таблица диаметров труб для отопления дома

Таблица расчета диаметра трубы для двухтрубной системы отопления с расчетными параметрами (Δt° = 20 °С, плотность воды 971 кг ⁄ м³, удельная теплоемкость воды 4,2 кДж ⁄ (кг × °С)):

Диаметр трубы внутренний, мм Тепловой поток / расход воды Скорость потока, м/с
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1
8 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
409
18
818
35
1226
53
1635
70
2044
88
2453
105
2861
123
3270
141
3679
158
4088
176
4496
193
10 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
639
27
1277
55
1916
82
2555
110
3193
137
3832
165
4471
192
5109
220
5748
247
6387
275
7025
302
12 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
920
40
1839
79
2759
119
3679
158
4598
198
5518
237
6438
277
728
316
8277
356
9197
395
10117
435
15 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
1437
62
2874
124
4311
185
5748
247
7185
309
8622
371
10059
433
11496
494
12933
556
14370
618
15807
680
20 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
2555
110
5109
220
7664
330
10219
439
12774
549
15328
659
17883
769
20438
879
22992
989
25547
1099
28102
1208
25 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
3992
172
7983
343
11975
515
15967
687
19959
858
23950
1030
27942
1202
31934
1373
35926
1545
39917
1716
43909
1999
32 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
6540
281
13080
562
19620
844
26160
1125
32700
1406
39240
1687
45780
1969
53220
2250
58860
2534
65401
2812
71941
3093
40 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
10219
439
20438
879
30656
1318
40875
1758
51094
2197
61343
2636
71532
3076
81751
3515
91969
3955
102188
4394
112407
4834
50 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
15967
687
31934
1373
47901
2060
63868
2746
79835
3433
95802
4120
111768
4806
127735
5493
143702
6179
159669
6866
175636
7552
70 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
31295
1346
62590
2691
93885
4037
125181
5383
156476
6729
187771
8074
219066
9420
250361
10766
281656
12111
312952
13457
344247
14803
100 ΔW, Вт
Q, кг ⁄ час
63868
2746
127735
5493
191603
8239
255471
10985
319338
13732
383206
16478
447074
19224
510941
21971
574809
24717
638677
27463
702544
30210

На основании предыдущего примера и данной таблицы выберем диаметр трубы отопления. Нам известно, что минимально необходимая тепловая мощность для комнаты площадью 20 м² равна 3710 Вт × час.

Смотрим таблицу и ищем ближайшее значение, которое соответствует рассчитанному тепловому потоку и оптимальной скорости движения жидкости.

Получаем внутренний диаметр трубы 12 мм, который при скорости движения теплоносителя 0,5 м ⁄ с обеспечит расход 198 кг ⁄ час.

Расчет диаметра трубы отопления для магистрали

  1. Расчет системы отопления производится после того, как определены теплопотери каждого отапливаемого помещения, выбран тип нагревательных приборов, они размещены на плане этажей, определены вид системы и места расположения магистралей и стояков.

  2. Рассмотрим простой пример:
  3. Формула расчета диаметра трубы по сечению
    Посчитав суммарную требуемую мощность, можно определить диаметр трубы по таблице: 
Диаметр труб, дюймов Расход теплоносителя, л ⁄ мин Тепловая нагрузка, кВт
1 ⁄ 2 5,7 5,5
3 ⁄ 4 15 14,6
1 30 29,3

В помещении А мощность тепловой нагрузки составляет 3,3 кВт, соответственно, нужный диаметр трубы 1 ⁄ 2 дюйма (2).

В помещении В мощность тепловой нагрузки составляет 16,4 кВт, соответственно, нужный диаметр трубы 3 ⁄ 4 дюйма (1).

Для магистрали (3) необходимо сложить суммарные мощности помещения А и В. Получаем 20,2 кВт. Соответственно, диаметр труб должен быть 1 дюйм.

Правильный выбор диаметра труб отопления поможет сэкономить средства. Чем меньше диаметр труб, тем меньше цена на фитинги к ним. Однако, не стоит необоснованно занижать сечение труб — это приведет к снижению коэффициента полезного действия (КПД) всей отопительной системы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector