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.
Порядок измерения диаметров труб по внутренней и наружной окружности Для организации водопровода, отопления или канализации используют трубы разных размеров. Отсутствие маркировки с информацией может стать причиной неправильного выбора фитингов или переходников для…
В гидравлике пропускная способность всей системы рассчитывается по самому узкому месту. Часто трубопроводы сравнивают с электропроводкой, только по трубам бежит вода, а по проводам — электрический ток.
С чего начать?
Отправная точка для расчета системы — определение нормативного расхода воды в зависимости от количества приборов и одновременно включаемых водоразборных точек. Базовые данные указаны в СНиП 2.04.01-85*, для потребляющего воду оборудования технические характеристики можно узнать из паспорта и суммировать с нормативными.
Зная, сколько потребуется воды на различные нужды, подбираются все элементы системы:
- насосы,
- коллекторы,
- трубы,
- клапана и т.д.
Методы определения пропускной способности
Расчеты ведутся различными методами:
- По формулам гидравлики. Это достаточно сложный способ, требующий теоретических знаний.
- По готовым таблицам. Необходимые параметры уже просчитаны и занесены в удобную для пользователей форму.
- С помощью онлайн калькулятора. Доступный и быстрый способ найти нужные характеристики. Достаточно записать свои данные в окнах программы, и результат будет готов почти мгновенно.
В гидравлике пропускная способность всей системы рассчитывается по самому узкому месту.
Закон Торричелли
- В формуле итальянского математика и физика Торричелли используется закон сохранения энергии для идеальных жидкостей и газов.
- Ученый получил соотношение, связывающее скорость молекулы и высоту столба жидкости (напор):
- U=√2gH, где U— скорость движения молекулы вещества, g— ускорение свободного падения, H — напор.
- Зная скорость жидкости и нормативный расход, можно определить необходимую площадь S сечения трубы:
S=Q /V, где Q — расход, определенный по СНиП 2.04.01-85*.
Площадь круга связана с диаметром соотношениемS=pD²/4, откуда:
D=2√(S/p)=2√(Q/(Up)), где p — 3,14.
Формула Торричелли справедлива для идеальных жидкостей с нулевой вязкостью или несжимаемых газов. Помимо этого в расчетах не учитываются шероховатость труб, длина коммуникаций и другие параметры, вызывающие гидравлические потери. Полученный результат весьма приблизителен и может использоваться, если принять диаметр больше расчетного на 20-30%.
Таблица пропускной способности труб для жидкостей, газа, водяного пара
Гораздо проще и быстрее использовать таблицы определения пропускной способности трубы в зависимости от диаметра и давления воды, газа, водяного пара. Они содержат уже готовую информацию в очень доступном виде:
Например, нужно определить пропускную способность трубы Æ20 мм при давлении 3 бар (0,3 МПа или 3 атм.). В левом столбце находим 3 бар, на самой верхней строчке указаны диаметры. При пересечении своих данных получаем значение искомого параметра для воды — 9,93 м³/ч.
Если по расчетам нормативного расхода этого достаточно, труба сечением 20 мм полностью удовлетворяет условиям. Если требуется большая проходимость, нужно найти значение для диаметра 32 мм и т.д., пока не будет найден наиболее близкий показатель.
Таблица пропускной способности трубы в зависимости от диаметра (по Шевелеву)
Таблицы Шевелева — советского ученого в области гидравлики — были разработаны для стальных, чугунных (новых и неновых), асбестоцементных, железобетонных, пластиковых и стеклянных труб.
В расчетах учитывались шероховатость различных материалов, вязкость жидкости, трение и даже возраст труб, поскольку через несколько лет эксплуатации коммуникаций наблюдается выпадение осадка и уменьшение внутреннего диаметра.
Таблица ШевелеваГидравлический расчет с помощью этого метода точен, но для неподготовленного пользователя достаточно сложен. Результат можно получить быстрее, если ввести свои данные в специальные программы в интернете, где применяются таблицы Шевелева.
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:
Твблица пропускной способности труб
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.
Использование ремонтной ленты для водопроводных труб от течи При ремонте и установке любых трубопроводов, будь то водопроводная сеть, вентиляция или газопровод, должна использоваться лента для труб, чтобы обеспечить надежную герметизацию всех соединений….
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:
Таблицы для гидравлического расчета
Для определения необходимого минимального диаметра задается расход стоков q, уклон i, наполнение h/D от 0,3 до 0,8 (в ливневой канализации допускается h/D=1). Например, нормативный расход 1,9 л/с, уклон 0,03, заполнение 0,3. Данным условиям удовлетворяет пластиковая труба Æ110 мм, скорость стекания 0,884 м/с, что соответствует нормативу.
Таблица пропускных способностей газовых труб в зависимости от давления
При выборе нужного оборудования для ГРС руководствуются прежде всего производительностью, зависящей от пропускной способности входных и выходных газовых труб. Нормативы ограничивают скорость потока газа величиной 25м/с.
Для расчета применяется методика, описанная в Справочнике по проектированию магистральных водопроводов (ред. А.К. Дерцакян), а также таблица:
Пропускная способность определяется при заданном давлении (в левой колонке) и диаметре в вертикальных столбцах.
Методы расчета пропускной способности трубопроводов
Гидравлические расчеты проводятся с целью подбора элементов системы с оптимальными характеристиками для обеспечения бесперебойной работы, уменьшения эксплуатационных расходов и снижения износа оборудования.
Гидравлический расчет трубопровода
Расчеты ведутся с помощью таблиц Шевелева по следующему алгоритму:
- Задается нужный расход Q и оптимальная скорость среды на каждом участке.
- Подбирается диаметр трубы, определяются потери напора по длине.
- Процедура повторяется для всех участков.
- Находится удельное значение потери давления на 1 пог. м.
- Суммируются все остальные потери от всасывания, местного сопротивления и т.д. Полученное значение должно быть меньше или равно мощности насоса.
- Исходя из технических характеристик оборудования определяется расход Qнасоса.
- Сравниваются Q и Qнасоса. При приблизительном равенстве значений насос подобран правильно. Если нет, нужно задать новые параметры и посчитать заново.
Расчет пропускной способности канализационных труб
- Задается диаметр и угол наклона, при котором сточные воды стекают произвольно, а система постоянно самоочищается (от 0,005 до 0,035 в зависимости от сечения):
- Степень наполнения трубы по нормативу 0,6-0,8 и также зависит от диаметра:
Зависимость наполнения от диаметра трубы
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.
Давление газа в газопроводе: классификация, виды и категории труб Природный газ используется в быту и на производственных предприятиях. Для доставки его к месту назначения применяют трубопроводы. Важнейший показатель для них — давление газа в газопроводе. Эта…
Как рассчитать параметры дымохода
Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.
При проектировании используются нормативы СП 7.13130.2013 и СНиП III-Г.11-62. Хотя последний регламент считается недействующим, там содержатся рекомендации, касающиеся именно дымоходов.
Сложные промышленные устройства рассчитываются в профессиональных бюро, для домашних печей применяется более простая методика.
Пример:
- Задается скорость движения дыма U=2 м/с.
- За час в топке сгорает примерно В=6 кг дров влажностью 20-25%.
- Температура разогретого дыма T=140°.
Объем исходящего дыма определяется по формуле:
Vгаз = (В х Vтоплx (1+Т/273))/3600, м3/с , где Vтопл — объем воздуха, требуемый для сжигания 1 кг дров. В данном случае это 10 м³, для бурого угла 12 м³, для каменного 17 м³.
- Vгаз=6х10х(1+140/273))/3600=0,025 м³/с.
- Зная объем исходящего газа и его скорость, можно найти площадь сечения трубы дымохода:
- S=Vгаз/U=0,025/2=0,0126 м².
- Диаметр определяется по геометрической формуле:
- D=2√(S/p)=2√(0,0126/3,14)=0,126 м = 126 мм.
- Ближайший диаметр трубы с округлением в большую сторону — 150 мм.
Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.
Длина дымохода для обеспечения нормальной тяги подбирается по СП 7.13130.2013, где нормируются высота от оголовка до колосниковой решетки печи, конька крыши, а также расстояние до окружающих крупных объектов.
Онлайн калькуляторы
Программы, помогающие определить параметры трубопровода, — большое подспорье для тех, кто мало знаком с гидравликой. Они созданы на базе действующих нормативов и теоретических формул.
Крупные объекты проектируются специализированными организациями, но для расчетов домашних сетей онлайн-калькуляторы могут применяться вполне уверенно. Если есть какие-либо сомнения, за консультацией лучше обратиться к профессионалам.
Заключение
Пропускная способность трубы — важнейшая характеристика, от которой зависит работа всего трубопровода. Для расчетов применяются различные методики с использованием формул, таблиц или программ. Если нет уверенности в собственных силах, обратитесь к специалистам.
Дополнительная информация по теме:
Расчеты напряженно-деформированного состояния труб и оболочек от действия гидростатического давления
Skip to content
Проектирование и разработка конструкторской документации. Механическое промышленное оборудование, системы, металлоконструкции.
Комплексные расчеты на прочность. Гидро- и газодинамика. Тепловые расчеты.
При транспортировке и хранении жидких сред, организации технологического процесса, использовании систем гидропривода, теплообмена и во многих других случаях неизбежно возникает необходимость работы технических объектов под действием гидростатического давления.
Комплексный расчет трубопроводов и их элементов на прочность выполняется в соответствии с ГОСТ 32388-2013, расчет сосудов и аппаратов по ГОСТ 34233.1-2017.
Данные нормативные документы регламентируют, кроме всего прочего, номинальные допускаемые напряжения стенок трубопроводов и сосудов под давлением.
Здесь же мы ограничимся онлайн расчетом напряженно-деформированного состояния самых общих задач – трубопровода, толстостенной и составной трубы, а так же тонкостенной осесимметричной оболочки.
Расчет прочности трубопровода
Прочностной расчет трубопровода – наиболее распространенная задача, и здесь, кроме определения напряжений и деформаций по заданной толщине стенки и давлению, рассчитывается толщина стенки трубы с учетом заданной скорости коррозии и допускаемого номинального напряжения. Скорость коррозии в целом зависит от проводимой среды и скорости потока, и рассчитывается по отраслевым стандартам.
В местах приварки плоских фланцев, приварной арматуры и других жестких элементов наблюдается краевой эффект – возникновение изгибных напряжений вследствие ограничения свободного расширения трубопровода под действием давления. В алгоритме реализована возможность учета краевого эффекта при расчете напряжений.
Исходные данные:
- D – диаметр трубопровода, в миллиметрах;
- t – толщина стенки трубы, в миллиметрах;
- P – давление в трубопроводе, в паскалях;
- E – модуль упругости материала, в паскалях;
- ν – коэффициент Пуассона;
- s – скорость коррозии, в миллиметрах / год;
[σ] – допускаемые номинальные напряжения, в мегапаскалях.
РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Эквивалентные напряжения стенки σ, МПа
Радиальные перемещения точек трубы Х, мм
Расчетная толщина стенки tрасч, мм
Эквивалентные напряжения:
σ = π×D/2t;
Радиальные перемещения точек трубы:
X = (D / 2E)×(P×D / 2t – (ν×P×D / 4t));
Расчетная толщина стенки:
tрасч = P×D / 2[σ] + T×S.
Выполнен расчет частного случая осесимметричной оболочки – сферы под внутренним давлением.
Исходные данные:
- P – давление внутри сферы, в паскалях;
- D – диаметр сферы, в миллиметрах;
- t – толщина стенки, в миллиметрах;
- E – модуль упругости материала, в паскалях;
- ν – коэффициент Пуассона.
Эквивалентные напряжения:
σ = P×D/4t;
Радиальные перемещения стенки:
X = (D×σ / 2E)×(1 – ν).
В технике широко применяются такие конструкции, которые с точки зрения расчета на прочность и жесткость могут быть отнесены к тонкостенным осесимметричным оболочкам вращения. В основном это различного рода сосуды под давлением.
Оболочки такого типа рассчитываются по безмоментной теории и в них рассматриваются только нормальные напряжения в меридианальном направлении (вдоль образующей) и в окружном направлении (перпендикулярном меридианальному).
Ниже даны вычисления эквивалентных напряжений в заданной точке осесимметричных оболочек произвольной геометрии.
Исходные данные:
- P – давление внутри оболочки, в паскалях;
- r – внутренний радиус оболочки в исследуемой точке поверхности, в миллиметрах;
- R – меридианальный радиус оболочки в исследуемой точке поверхности, в миллиметрах;
- Н – расстояние по вертикали (вдоль оси оболочки) от центра радиуса R до исследуемой точки оболочки, в миллиметрах;
- t – толщина стенки, в миллиметрах;
- α – угол наклона образующей оболочки к оси (применяется только при прямолинейной образующей, в остальных случаях следует оставить поле пустым), в градусах;
- Толщина стенки t, мм
- Угол наклона α, град
Эквивалентные напряжения σ, МПа
Напряжения в меридианальном направлении:
σm = P×r / 2t×cosβ, где β – угол между касательной к образующей оболочки и ее осью.
Напряжения в окружном направлении:
σt×sinβ / r + σm / R = 1 – уравнение Лапласа.
В случае, если толщина стенки трубы превышает одну десятую среднего радиуса поперечного сечения, то труба считается толстостенной и расчет прочности не допускается проводить по методике расчета тонкостенных труб.
Причиной этому является изменение окружных напряжений по толщине стенки трубы (в тонкостенных трубах оно принято постоянным), а так же то, что в наружных слоях стенки трубы радиальные напряжения сравнимы по значению с окружными напряжениями и их действием пренебрегать уже нельзя.
Ниже рассчитываются напряжения толстостенной трубы в радиальном, окружном и осевом направлении, а так же эквивалентные напряжения по III теории прочности в произвольно взятой точке.
Исходные данные:
- R1 – внутренний радиус трубы, в миллиметрах;
- R2 – внешний радиус трубы, в миллиметрах;
- r – радиус исследуемой точки стенки трубы, в миллиметрах;
- P1 – внутреннее давление, в паскалях;
- P2 – внешнее давление, в паскалях;
- F – нагрузка в осевом направлении, в ньютонах;
- E – модуль упругости, в паскалях;
- ν – коэффициент Пуассона.
РАСЧЕТ ТОЛСТОСТЕННОЙ ТРУБЫ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
- Напряжения в радиальном направлении σr, МПа
- Напряжения в окружном направлении σt, МПа
- Напряжения в осевом направлении σz, МПа
- Эквивалентные напряжения в точке σэкв, МПа
- Радиальные перемещения стенки Х, мм
Напряжения в радиальном направлении:
σr = ((P1×R12 – P2×R22) / (R22 – R12)) – ((P1 – P2)×R12×R22 / (R22 – R12))×(1/r 2);
Напряжения в окружном направлении:
σt = ((P1×R12 – P2×R22) / (R22 – R12)) + ((P1 – P2)×R12×R22 / (R22 – R12))×(1/r 2);
Напряжения в осевом направлении:
σz = F/(π×(R22 – R12)).
Минимально возможные максимальные напряжения в трубе, нагруженной внутренним давлением не могут быть меньше удвоенного значения давления нагрузки вне зависимости от толщины стенки трубы.
В случае, если номинальные допустимые напряжения лежат ниже этого значения, могут быть применены составные трубы.
В этом случае внешняя труба устанавливается на внутреннюю с натягом, тем самым разгружая ее внутренние слои и сама воспринимает часть приложенной нагрузки.
Ниже выполнен расчет натяга из условий равнопрочности внутренней и внешней трубы, расчет оптимального диаметра сопряжения, обеспечивающего минимальные напряжения, а так же расчет контактного давления между смежными стенками трубы. По результатам данного расчета можно вычислить напряжения в произвольной точке составной трубы, воспользовавшись выше приведенным расчетом толстостенных труб.
Исходные данные:
- D1 – внутренний диаметр трубы, в миллиметрах;
- D2 – номинальный смежный диаметр трубы, в миллиметрах;
- D3 – внешний диаметр трубы, в миллиметрах;
- Δ – натяг составной трубы, в миллиметрах;
- P – внутреннее давление в трубе, в паскалях;
- E – модуль упругости, в паскалях;
©ООО”Кайтек”, 2020. Любое использование либо копирование материалов или подборки материалов сайта, может осуществляться лишь с разрешения автора (правообладателя) и только при наличии ссылки на сайт www.caetec.ru
Таблица номинальных давлений PN/Ру. Давления условные или номинальные определяются ГОСТом 26349 "Соединения трубопроводов и арматура. Давления номинальные. Ряды". "Единица давления" PN
 Проект Карла III Ребане и хорошей компании |
Раздел недели: Холодильные агенты. Хладоны. Фреоны. Хладагенты. |
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Инженерное ремесло / / Классы давления, температуры, герметичности. Номинальные (условные) давления PN (Ру). Номинальные (условные) диаметры DN (Ду) / / Таблица номинальных давлений PN/Ру. Давления условные или номинальные определяются ГОСТом 26349 «Соединения трубопроводов и арматура. Давления номинальные. Ряды». «Единица давления» PN
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator |
Диаметр 500 трубы давление
Какое давление выдерживает стальная труба
Ресурс стальной трубы по давлению определяет сферу применения металлопроката. Для водопровода этот показатель один, для газопроводной магистрали – другой.
Значение максимального давления определяется несколькими критериями, которые в основном зависят от конструктивных параметров изделия. Влияет на показатель качество используемого сырья и способ его обработки.
Какое максимальное давление выдерживают стальные бесшовные и водопроводные трубы и как определить этот параметр?
Максимальное давление для трубы стальной водопроводной
Сразу отметим, что стальные трубы изготавливаются типовыми по стандартам, предусмотренным нормативами ГОСТ. И для каждого изделия значение максимального давления определено очень точно, впрочем, как и другие расчётные параметры. Все эти данные сведены в таблицы, по которым можно легко определить не только запас прочности трубы, но и вес, теплопроводность и другие характеристики.
Применительно к водопроводным трубам из стали предельное давление определяется такими критериями, как:
- способ изготовления – сварная прямошовная, спиралешовная, гофрированная, бесшовная (холодное или горячее деформирование);
- наличие антикоррозионной обработки – оцинкованная, экструдированная, из чёрного металла (без нанесения антикоррозионного покрытия);
- толщина стенки – наиболее важный критерий, от которого напрямую зависит показатель предельного давления стальной трубы;
- качество стали;
- температура воды – тоже важный параметр, который напрямую влияет на ресурс по давлению водопроводной трубы.
В ГОСТ представлены таблицы максимального давления, которое выдерживают стальные водопроводные трубы, при температуре 20 градусов по шкале Цельсия. Чтобы определить расчётное значение на заданные параметры теплоносителя, необходимо применять стандартную формулу.
В типовой таблице для труб из нержавеющей стали приведены уже готовые значения максимального давления в зависимости от диаметра трубы и толщины её стенки.
Так, изделие из металла марки Aisi 304-321 316 с содержанием никеля и молибдена с внутренним диаметром 20 мм и толщиной стенки 1,5 мм выдерживает до 131 кг/см2, что составляет 12,8 МПа или 126,8 атмосферы.
При тех же физических параметрах для стали Aisi 304L-316L (содержит 2,5 % молибдена) максимальное давление ниже – 108 кг/см2 (10,6 МПа или 104,5 атмосферы).
Параметры водопроводной трубы влияют на показатели максимального давления следующим образом:
- чем больше диаметр сечения, тем ниже запас прочности по давлению;
- с увеличением толщины стенки показатель максимального давления возрастает.
То есть стальные трубы разного диаметра, но с одинаковым значением толщины стенки будут иметь разный запас прочности по давлению.
Какое давление выдерживает труба стальная бесшовная
Для устройства водопроводов и других магистралей широко используются бесшовные стальные трубы. Такая популярность обусловлена прежде всего высокими значениями давления, которое могут выдерживать эти изделия. Различают трубы горячекатаные и изготовленные способом холодной деформации.
Предельное давление стальной бесшовной трубы определяется по формуле: P = (2 х S хT)/(DхSF), где P – давление жидкости; T – толщина стенки в дюймах; D – наружный диаметр трубы (дюйм); SF – коэффициент безопасности; S – запас прочности металла.
Значение зависит от следующих критериев:
- толщины стенки, которая может быть от 2,5 до 75 мм;
- наружного диаметра (20–550 мм);
- способа производства;
- марки металла, а точнее – от допускаемого напряжения в стали при проведении гидравлического испытания.
По условиям ГОСТ 8731-74, каждую трубу подвергают гидравлическим испытаниям при давлении до 20 МПа (более 200 атмосфер).
Потери давления в стальных трубах
При выборе изделия для определённых нужд необходимо учитывать такое явление, как потери давления в стальных трубах. Это значение определяется по формуле, учитывающей шероховатость внутренней поверхности металла, плотность и температуру транспортируемой жидкости, скорость её перемещения, длину участка трубопровода и размер его внутреннего сечения.
Потеря напора (или давления) в трубе возникает под действием силы трения, когда мельчайшие частицы жидкости задерживаются шероховатостями, выступами на внутренней поверхности. Кроме того, на процесс влияет количество изгибов, поворотов магистрали, изменение диаметра либо геометрии сечения.
Труба диаметром 1200 мм гост
Например, новая труба из стали с относительно гладкой внутренней поверхностью создаёт меньшее сопротивление потоку, нежели старая с налётом ржавчины на стенках.
Результаты расчётов показывают, что в первом случае потери давления в два раза меньше при малом диаметре прохода. С увеличением размера трубы разница становится менее заметной.
Так, в магистралях с внутренним сечением свыше 800 мм показатели потерь в новой и старой трубе отличаются всего на 45 %.
При выборе трубы следует учитывать такую зависимость:
- если увеличить напор в три раза, то потери возрастут в 9 раз;
- если снизить напор в два раза, то потеря давления снизится ровно в 4 раза.
Расчёт допустимого давления в трубах круглого сечения
Допустимым называют такое давление, при котором не учитываются следующие параметры:
- гидростатическое давление жидкости;
- разовое увеличение значений давления при срабатывании предохранительного клапана или иных технических устройств в водопроводной системе.
В ГОСТах и других нормативных документах указывается условное рабочее давление, то есть значение при определённых условиях (например, при температуре 20 градусов). Для того чтобы определить допустимые значения, потребуется сложный гидравлический расчёт.
Для вычислений используют формулу из ГОСТ Р 55600-2013:
где At – коэффициент, учитывающий температуру жидкости (при 200 град. равен 1,0); δ20 – допустимое напряжение металла; С – суммарная прибавка, складывающаяся из допуска на износ и коррозию, из прибавки на технологические погрешности; t- толщина стенки рабочая; De – внутренний диаметр.
При выборе изделий для монтажа на конкретном объекте необходимо учитывать нормы рабочего давления стальной трубы при эксплуатации в разных системах:
- для частных домов этот параметр рассчитывается индивидуально;
- в городских квартирах предельное значение для холодной воды – до 6 бар, для горячей – до 4,5 бар;
В частных строениях при оборудовании дома паровым котлом отопления максимальное давление в стальных трубах может достигать 10 бар. Однако столь высокие значения приводят к удорожанию устанавливаемой системы подачи воды, к быстрому выходу из строя отдельных элементов системы. Поэтому рекомендуют не превышать значения давления в частных домах более 6,5 бар.
Таким образом, при проектировании водопроводной системы необходимо учитывать следующие факторы:
- какое давление держит стальная труба определённого сечения;
- каковы потери давления в трубах с учётом изгибов магистрали, изменений геометрии и других характеристик;
- не превышает ли расчётное давление допустимых параметров, учитывая условия эксплуатации.
Правильный подход к выбору материала для устройства водопровода заключается в проведении инженерного обследования объекта с выполнением последующего гидравлического расчёта и определения оптимальных значений трубы. Только так можно создать надёжную систему водоснабжения с хорошим запасом прочности и долговечности.
Источник
Какое давление выдерживают стальные трубы?
Какое давление выдерживают стальные трубы | Аякс-металл ✅
Ресурс стальной трубы по давлению определяет сферу применения металлопроката. Для водопровода этот показатель один, для газопроводной магистрали – другой.
Значение максимального давления определяется несколькими критериями, которые в основном зависят от конструктивных параметров изделия. Влияет на показатель качество используемого сырья и способ его обработки.
Какое максимальное давление выдерживают стальные бесшовные и водопроводные трубы и как определить этот параметр?
Максимальное давление для трубы стальной водопроводной
Сразу отметим, что стальные трубы изготавливаются типовыми по стандартам, предусмотренным нормативами ГОСТ. И для каждого изделия значение максимального давления определено очень точно, впрочем, как и другие расчётные параметры. Все эти данные сведены в таблицы, по которым можно легко определить не только запас прочности трубы, но и вес, теплопроводность и другие характеристики.
Применительно к водопроводным трубам из стали предельное давление определяется такими критериями, как:
- способ изготовления – сварная прямошовная, спиралешовная, гофрированная, бесшовная (холодное или горячее деформирование);
- наличие антикоррозионной обработки – оцинкованная, экструдированная, из чёрного металла (без нанесения антикоррозионного покрытия);
- толщина стенки – наиболее важный критерий, от которого напрямую зависит показатель предельного давления стальной трубы;
- качество стали;
- температура воды – тоже важный параметр, который напрямую влияет на ресурс по давлению водопроводной трубы.
В ГОСТ представлены таблицы максимального давления, которое выдерживают стальные водопроводные трубы, при температуре 20 градусов по шкале Цельсия. Чтобы определить расчётное значение на заданные параметры теплоносителя, необходимо применять стандартную формулу.
В типовой таблице для труб из нержавеющей стали приведены уже готовые значения максимального давления в зависимости от диаметра трубы и толщины её стенки.
Так, изделие из металла марки Aisi 304-321 316 с содержанием никеля и молибдена с внутренним диаметром 20 мм и толщиной стенки 1,5 мм выдерживает до 131 кг/см2, что составляет 12,8 МПа или 126,8 атмосферы.
При тех же физических параметрах для стали Aisi 304L-316L (содержит 2,5 % молибдена) максимальное давление ниже – 108 кг/см2 (10,6 МПа или 104,5 атмосферы).
Параметры водопроводной трубы влияют на показатели максимального давления следующим образом:
- чем больше диаметр сечения, тем ниже запас прочности по давлению;
- с увеличением толщины стенки показатель максимального давления возрастает.
То есть стальные трубы разного диаметра, но с одинаковым значением толщины стенки будут иметь разный запас прочности по давлению.
Какое давление выдерживает труба стальная бесшовная
Для устройства водопроводов и других магистралей широко используются бесшовные стальные трубы. Такая популярность обусловлена прежде всего высокими значениями давления, которое могут выдерживать эти изделия. Различают трубы горячекатаные и изготовленные способом холодной деформации.
Предельное давление стальной бесшовной трубы определяется по формуле: P = (2 х S хT)/(DхSF), где P – давление жидкости; T – толщина стенки в дюймах; D – наружный диаметр трубы (дюйм); SF – коэффициент безопасности; S – запас прочности металла.
Значение зависит от следующих критериев:
- толщины стенки, которая может быть от 2,5 до 75 мм;
- наружного диаметра (20–550 мм);
- способа производства;
- марки металла, а точнее – от допускаемого напряжения в стали при проведении гидравлического испытания.
По условиям ГОСТ 8731-74, каждую трубу подвергают гидравлическим испытаниям при давлении до 20 МПа (более 200 атмосфер).
Потери давления в стальных трубах
При выборе изделия для определённых нужд необходимо учитывать такое явление, как потери давления в стальных трубах. Это значение определяется по формуле, учитывающей шероховатость внутренней поверхности металла, плотность и температуру транспортируемой жидкости, скорость её перемещения, длину участка трубопровода и размер его внутреннего сечения.
Потеря напора (или давления) в трубе возникает под действием силы трения, когда мельчайшие частицы жидкости задерживаются шероховатостями, выступами на внутренней поверхности. Кроме того, на процесс влияет количество изгибов, поворотов магистрали, изменение диаметра либо геометрии сечения.
Например, новая труба из стали с относительно гладкой внутренней поверхностью создаёт меньшее сопротивление потоку, нежели старая с налётом ржавчины на стенках.
Результаты расчётов показывают, что в первом случае потери давления в два раза меньше при малом диаметре прохода. С увеличением размера трубы разница становится менее заметной.
Так, в магистралях с внутренним сечением свыше 800 мм показатели потерь в новой и старой трубе отличаются всего на 45 %.
При выборе трубы следует учитывать такую зависимость:
- если увеличить напор в три раза, то потери возрастут в 9 раз;
- если снизить напор в два раза, то потеря давления снизится ровно в 4 раза.
Расчёт допустимого давления в трубах круглого сечения
Допустимым называют такое давление, при котором не учитываются следующие параметры:
- гидростатическое давление жидкости;
- разовое увеличение значений давления при срабатывании предохранительного клапана или иных технических устройств в водопроводной системе.
В ГОСТах и других нормативных документах указывается условное рабочее давление, то есть значение при определённых условиях (например, при температуре 20 градусов). Для того чтобы определить допустимые значения, потребуется сложный гидравлический расчёт.
Для вычислений используют формулу из ГОСТ Р 55600-2013:
где At – коэффициент, учитывающий температуру жидкости (при 200 град. равен 1,0); δ20 – допустимое напряжение металла; С – суммарная прибавка, складывающаяся из допуска на износ и коррозию, из прибавки на технологические погрешности; t- толщина стенки рабочая; De – внутренний диаметр.
При выборе изделий для монтажа на конкретном объекте необходимо учитывать нормы рабочего давления стальной трубы при эксплуатации в разных системах:
- для частных домов этот параметр рассчитывается индивидуально;
- в городских квартирах предельное значение для холодной воды – до 6 бар, для горячей – до 4,5 бар;
В частных строениях при оборудовании дома паровым котлом отопления максимальное давление в стальных трубах может достигать 10 бар. Однако столь высокие значения приводят к удорожанию устанавливаемой системы подачи воды, к быстрому выходу из строя отдельных элементов системы. Поэтому рекомендуют не превышать значения давления в частных домах более 6,5 бар.
Таким образом, при проектировании водопроводной системы необходимо учитывать следующие факторы:
- какое давление держит стальная труба определённого сечения;
- каковы потери давления в трубах с учётом изгибов магистрали, изменений геометрии и других характеристик;
- не превышает ли расчётное давление допустимых параметров, учитывая условия эксплуатации.
Правильный подход к выбору материала для устройства водопровода заключается в проведении инженерного обследования объекта с выполнением последующего гидравлического расчёта и определения оптимальных значений трубы. Только так можно создать надёжную систему водоснабжения с хорошим запасом прочности и долговечности.
Большие диаметры труб ПНД 300, 400, 500 мм: характеристики, применение, особенности монтажа
Пластиковые трубопроводы стали активно вытеснять стальные изделия из систем газо- и водоснабжения, отопления, канализации. Одним из наиболее популярных вариантов материала труб является ПНД (полиэтилен низкого давления), который обладает массой достоинств.
Преимущества и характеристики труб ПНД
Трубы ПНД имеют ряд преимуществ перед другими материалами, благодаря чему обеспечивают длительную и бесперебойную работу:
- способность выдерживать высокое давление рабочей среды;
- небольшой вес, облегчающий транспортировку и монтаж сетей;
- устойчивость к коррозии, старению, гниению, истиранию;
- химическая и биологическая безопасность;
- высокий показатель ударопрочности;
- длительный период эксплуатации – около 50 лет;
- гладкая внутренняя поверхность труб, благодаря которой уменьшается сопротивление стенок при транзите среды, а также уменьшается до минимума скорость образования налета и соляных отложений внутри изделия.
С такими рабочими характеристиками трубы ПНД способны работать при номинальном давлении среды до 25 атмосфер. Температурный диапазон эксплуатации составляет от -20°С до +40°С.
Применяются обычно трубы ПНД с маркировкой ПЭ80 и ПЭ100. Цифры указывают на плотность полиэтилена. То есть чем выше число – тем прочнее будет труба. Если сравнивать эти показатели при одинаковом наружном диаметре, то у ПЭ100 толщина стенки трубопровода меньше на 5%, что позволяет увеличить пропускную способность трубы.
Малые диаметры обычно выпускаются в бухтах, а вот трубы ПНД с диаметром 300, 400 или 500 мм уже производят отрезами по 12 м. Черные трубы имеют свою маркировку в виде полосы голубого и желтого цвета: первый идет для воды, а второй – для газа. Трубы без маркировки применяются для технических нужд.
Применение труб ПНД 300-500 мм
Трубы ПНД с диаметрами 300, 400, 500 мм используют при строительстве:
- внутренних, наружных сетей холодного водоснабжения;
- сетей канализации различного типа;
- электроснабжения (как защитный рукав для электрокабеля);
- газопроводов.
При производстве труб ПНД используются гранулы полиэтилена, которые обрабатывают под низким давлением. Благодаря этому такие изделия можно устанавливать в трубопроводах с высоким давлением
Особенности монтажа
Трубы ПНД диаметром 300, 400 и 500 мм соединяют при монтаже чаще всего электросварным методом. При сварке используются электросварные фитинги, которые после соединения образуют монолитный материал.
Такой способ хорош тем, что в отличие от компрессионного метода монтажа, сварные части не нуждаются в доступе для профилактики и ремонта поломок. Поэтому монолитный трубопровод прокладывается под землей, в строительных конструкциях и других местах.
Трубы из ПНД легко разрезаются, после чего их кромки поддаются обработке.
В отличие от малых диаметром, обладающих гибкостью и пластичностью, трубы с диаметром в 300-500 мм более жесткие, поэтому имеют при прокладке большее количество стыков.
Условия эксплуатации
Так как стенки труб из ПНД становятся хрупкими при длительном нахождении под УФ, их прокладывают под землей или дополнительно защищают от прямого воздействия солнечных лучей.
При скрытой прокладке под слоем грунта верхний свод трубы диаметром 300 мм и более должен располагаться ниже точки промерзания в конкретном регионе.
Это позволит предотвратить заморозку содержимого трубопровода и ухудшение эксплуатационных свойств труб.
Так как ПНД обладает большим линейным расширением, то чтобы это свойство нейтрализовать, при укладке на трубы устанавливаются специальные компенсаторы. Чтобы трубопровод не утратил своих прочностных показателей, его необходимо защитить от воздействия низких и высоких температур.
Трубы ПНД 300, 400, 500 мм для водопровода
Трубы с синей или голубой полоской используются для питьевого водопровода напорного и безнапорного типа. Изготавливаются такие изделия по ГОСТ 18599-2001. Обычно используются материалы для прокладки трубопровода со следующими показателями:
- ПЭ100;
- SDR 17 (выдерживает давление в 10 атмосфер), SDR 11 (выдержит давление в 16 атмосфер) и так далее;
- длина отрезков – 12 метров.
Для напорных труб применяют показатели SDR 9 и т.д. Чтобы выбрать изделия по этому параметру, необходимо знать номинальное давление. Под номинальным давлением подразумевает постоянный показатель внутреннего давления на стенки трубы при 20°С, чтобы трубопровод мог быть в эксплуатации около 50 лет. Рабочее давление в трубах может быть 4-20 атмосфер.
При покупке нужно убедиться, что трубы как внутри, так и снаружи гладкие, без вкраплений, раковин, трещин и других дефектов. Поверхность может быть немного волнистой или с продольными полосами, но толщина стенок должна быть по всему диаметру одной величины.
Труба ПНД для газа 300, 400 мм
Газовые трубы ПНД диаметром 300, 400 мм применяются для создания газопроводов. Такие изделия отличаются от водопроводных особой степенью опасности при монтаже и эксплуатации. А потому к ним предъявляют жесткие требования.
- Для газопровода лучше использовать трубы с показателями ПЭ100 и размерным соотношением SDR 11 и SDR17,6.
- При строительстве применяются трубы с диаметром 20-400 мм.
- Цвет таких труб – черный, но на них обязательно идет маркировка в виде желтой полосы.
Пластиковый газопровод используется в основном в системах с низким и средним давлением, включая бытовые газовые линии. Технические условия установки и эксплуатации оговорены с СНиП, ДБН и ГОСТ.
Но несмотря на то, что пластиковый трубопровод безопасен при эксплуатации, долговечен и надежен, все же некоторые ограничения для его использования существуют:
- Применяются газовые пластиковые трубы ПНД только для подземной прокладки. Для ввода в дом или внутренней разводки используют трубопровод из стали.
- Применение полиэтиленовых труб недопустимо в районах, где сейсмическая активность достигает отметки 6 баллов и более.
- Не прокладывается пластиковый газопровод в местах, где будут строиться переходы через какие-либо преграды и препятствия.
- Полиэтиленовые газовые трубы в газопроводах высокого давления 1 и 2 категории в населенных пунктах не применяются.
- Диапазон рабочих температур труб ПНД для газа составляет от -20°С до +40°С. В сильные морозы материал становится хрупким, а при температуре в +60°С прямая труба деформируется и провисает.
- Минимально трубопровод прокладывают на глубину 1 м.
- Если прокладка осуществляется под различными инженерными сооружениями, то пластиковые трубы закрывают стальными закрытыми футлярами.
Также стоит учитывать, что материал ПНД горюч, поэтому в местах с высокой пожароопасностью использовать его также не стоит. Еще одно ограничение касается рабочего давления – оно не должно превышать 2 МПа.
Пластиковые трубы для канализации
Изделия с диаметров 300, 400 и 500 мм без маркировки могут применяться при создании канализации. Большое сечение труб ПНД позволяет достигнуть высокой пропускной способности, уменьшая при этом гидравлическое сопротивление потоку стоковых вод. Стоит отметить, что технические трубы без маркировки применяются в безнапорной и напорной канализации.
Эти же трубы могут применяться при прокладке под землей сетей электроснабжения.
В заключении
Как уже понятно из сказанного выше, трубы ПНД диаметром 300, 400 и 500 мм могут использоваться в различных системах водопровода и газопровода, а также канализации. К этим изделиям представляют особые требования, что зависит от сферы применения.
Наиболее жесткие ограничения касаются газовых труб из ПНД.
Но учитывая все достоинства материала, включая устойчивость к старению, химикатам, повреждениям, истиранию и другим негативным воздействиям, пластиковые трубы ПНД стали все чаще служить заменой стальным.
Загрузка...
