Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Эта статья посвящена подбору наружного самотечного канализационного трубопровода; как определить диаметр трубы канализации, а также назначить ей требуемый уклон

Рассмотрим это на следующем примере:

Расход на участке внутриквартальной хозяйственно-бытовой канализации составляет Q=3 л/c. Подобрать железобетонную трубу.

Расчет канализационной трубы (участка сети) заключается в назначении для него диаметра и подборе уклона, см. расчетную схему ниже:

Как определить максимальный расход по диаметру трубыРасчетная схема участка канализационной сети

В соответствии с СП32.13330, минимально возможный диаметр внутриквартальной канализации составляет 150 мм. Это имеется в виду внутренний диаметр.

При подборе трубы мы стремимся назначить как можно меньший диаметр, обеспечив при этом минимально возможный уклон. Однако при этом действуют ограничения по минимальной скорости и максимально возможному наполнению трубы H/D:

Как определить максимальный расход по диаметру трубы Минимальные значения скорости и максимальные наполнения для различных диаметров канализационных труб

Например, исходя из этой таблицы для диаметра трубы 300 мм скорость на участке должна быть не меньше 0,8 м/c, а предельное наполнение H/D – 0,8 (т.е. максимально возможный слой воды в такой трубе 300*0,8 = 240 мм).

Необходимо отметить, что эта таблица в части наполнения H/D не касается дождевой канализации (ее трубопроводы подбираются на полное наполнение).

Как определить максимальный расход по диаметру трубыНаполнение H/D

  • Также нужно помнить, что при гидравлическом расчете канализационной сети, состоящей из нескольких участков >>> скорость не должна уменьшаться по ходу движения.
  • В рассматриваемом случае речь идет о внутриквартальной канализации,
    поэтому постараемся подобрать трубу диаметром 150 мм.
  • Открываем таблицы Лукиных для данного типа труб:

Как определить максимальный расход по диаметру трубыФрагмент таблиц Лукиных для диаметра Д=150 мм

Мы пытаемся подобрать минимальный уклон, т.к. это будет способствовать минимальной глубине заложения трубы и сократит объем земляных работ.

Берем уклон 0,008 (это значит понижение отметки трубы на величину 8 мм на каждый метр ее длины, еще могут сказать: 0,8% или 8‰). Ищем в соответствующем столбце расход 3 л/c > он заключен между 2,51 и 4,32 л/c.

Точное наполнение h/d и скорость v могут быть найдены интерполяцией: H/D составляет 0,33, а скорость v = 0,58 м/c. Наполнение удовлетворяет требованиям нормативной таблицы ( 0,7 м/c).

Поскольку наполнение H/D меньше 0,6, то можно считать трубу подобранной.

Как определить максимальный расход по диаметру трубыинтерполяция значения скорости по значениям расхода (3 л/c между 1,49 л/c и 3,32 л/c) Как определить максимальный расход по диаметру трубы Фрагмент таблиц Лукиных для диаметра Д=150 мм, подбираем уклон трубы для расхода Q = 3 л/c

ИТОГ: для транспортирования расчетного расхода 3 л/c во внутриквартальной хозяйственно-бытовой канализации подойдет труба диаметром 150 мм, положенная с уклоном 0,014 (14 ‰ ).

При больших расходах возникает вопрос выбора диаметра трубы. Например, на расход Q = 20 л/c подходит, как минимум, три варианта:

Как определить максимальный расход по диаметру трубыПервый вариант — труба 200 мм, уклон 6 ‰. Как определить максимальный расход по диаметру трубы Второй вариант — труба 250 мм, уклон 3,5 ‰. Как определить максимальный расход по диаметру трубыТретий вариант — труба 300 мм, уклон 5 ‰. (для этого диаметра скорость уже должна быть не меньше 0,8 м/c)

Окончательный выбор между вариантами можно сделать на основании их технико-экономического сравнения. Чаще всего при проектировании сетей канализации стремятся обеспечить наименьшую глубину заложения при выдерживании нормативных скоростей.

Учитывая, что сопряжение участков канализации преимущественно выполняют «шелыга в шелыгу» (т.е. участки соединяются в колодцах по верхним точкам), то увеличение диаметра даже при уменьшении уклона может дать большую итоговую глубину заложения трубы.

Поэтому из рассмотренных вариантов, первые два являются конкурирующими между собой, а третий им явно уступает.

Сопряжение участков канализации «шелыга в шелыгу»

По данной ссылке можно также загрузить электронные таблицы Лукиных со встроенной интерполяцией

Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя

Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя.

В системе водяного отопления особенно часто у многих встает вопрос: Как вычислить диаметр трубопровода, по которому будет бежать теплоноситель (вода).

Данный материал предназначен понять, что такое диаметр, расход и скорость течения. И какие связи между ними. В других материалах будет подробный расчет диаметра для отопления.

Для того чтобы вычислить диаметр необходимо знать:

1. Расход теплоносителя (воды) в трубе.
2. Сопротивление движению теплоносителя (воды) в трубе определенной длины.

Вот необходимые формулы, которые нужно знать:

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

S-Площадь сечения м2 внутреннего просвета трубы
π-3,14-константа — отношение длины окружности к ее диаметру.
r-Радиус окружности, равный половине диаметра, м
Q-расход воды м3/с
D-Внутренний диаметр трубы, м
V-скорость течения теплоносителя, м/с

Сопротивление движению теплоносителя.

Любой движущийся внутри трубы теплоноситель, стремиться к тому, чтобы прекратить свое движение. Та сила, которая приложена к тому, чтобы остановить движение теплоносителя — является силой сопротивления.

Это сопротивление, называют — потерей напора. То есть движущийся теплоноситель по трубе определенной длины теряет напор.

Напор измеряется в метрах или в давлениях (Па). Для удобства в расчетах необходимо использовать метры.

Извиняйте, но я привык указывать потерю напора в метрах. 10 метров водного столба создают 0,1 МПа.

  • Для того, чтобы глубже понять смысл данного материла, рекомендую проследить за решением задачи.
  • Задача 1.

В трубе с внутренним диаметром 12 мм течет вода, со скоростью 1м/с. Найти расход.

Решение: Необходимо воспользоваться вышеуказанными формулами:

1. Находим сечение
2. Находим расход
  1. Дано:
  2. S=3.14•0,0122/4=0,000113 м2
  3. Q=0,000113•1=0,000113 м3/с = 0,4 м3/ч.
  4. Ответ: 0,4 м3/ч.
  5. Задача 2.

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Имеется насос, создающий постоянный расход 40 литров в минуту. К насосу подключена труба протяженностью 1 метр. Найти внутренний диаметр трубы при скорости движения воды 6 м/с.

Конечно, в реальности насосы не выдают постоянный расход и не выдают бесконечно большой напор. Поэтому по условию задачи мы условно приняли, что насос качает строго 40 литров в минуту, а напор насоса бесконечно большой.

Ниже я поясню все нюансы подбора диаметра.

  • Решение.
  • Дано:
  • Q=40л/мин=0,000666666 м3/с
  • Из выше указанных формул получил такую формулу.

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Ответ: 12мм

К сожалению, по такой формуле находить диаметр трубы не разумно и вот почему!

Каждый насос имеет вот такую расходно-сопротивляемую характеристику:

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Это означает, что наш расход в конце трубы будет зависеть от потери напора, которое создается самой трубой.

Чем длиннее труба, тем больше потеря напора.
Чем меньше диаметр, тем больше потеря напора.
Чем выше скорость теплоносителя в трубе, тем больше потеря напора.
Углы, повороты, тройники, заужения и расширение трубы, тоже увеличивают потерю напора.

Такой характеристикой обладают на самом деле не насосы, а жидкости, которые подчиняются гидравлическим законам. Эти законы распространяются не только на насосы, но и на все трубы по которым течет жидкость.

Даже если вода будет истекать из наполненного бака, там тоже будет присутствовать такая вот расходно-сопротивляемая характеристика.

  1. Более детально потеря напора по длине трубопровода рассматривается в этой статье:
  2. Потеря напора по длине трубопровода.

  3. А теперь рассмотрим задачу из реального примера.
  4. Хочу сразу Вас уведомить, что для следующей задачи были использованы эти материалы:
  5. Профессиональный расчет диаметра трубы для водоснабжения.
  6. Задача 2:

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Стальная (железная) труба проложена длиной 376 метров с внутренним диаметром 100 мм, по длине трубы имеются 21 отводов (угловых поворотов 90°С). Труба проложена с перепадом 17м. То есть труба относительно горизонта идет вверх на высоту 17 метров. Характеристики насоса: Максимальный напор 50 метров (0,5МПа), максимальный расход 90м3/ч. Температура воды 16°С. Найти максимально возможный расход в конце трубы.

Дано:

D=100 мм = 0,1м
L=376м
Геометрическая высота=17м
Отводов 21 шт
Напор насоса= 0,5 МПа (50 метров водного столба)
Максимальный расход=90м3/ч
Температура воды 16°С.
Труба стальная железная

Найти максимальный расход = ?

Решение на видео:

  • Купить программу
  • Для решения необходимо знать график насосов: Зависимость расхода от напора.

Я выбрал визуально похожий график всех насосов, от реального может отличаться на 10-20%. Для более точного расчета необходим график насоса, который указан в паспорте насоса.

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

В нашем случае будет такой график:

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Смотрите, прерывистой линией по горизонту обозначил 17 метров и на пересечение по кривой получаю максимально возможный расход: Qmax.

По графику я могу смело утверждать, что на перепаде высоты, мы теряем примерно: 14 м3/час. (90-Qmax=14 м3/ч).

  1. Не существует прямой формулы, которая дает прямой расчет нахождения расхода, а если и существует, то она имеет ступенчатый характер и некоторую логику, которая способна Вас запутать — окончательно.
  2. Ступенчатый расчет получается потому, что в формуле существует квадратичная особенность потерь напора в динамике (движение).
  3. Поэтому решаем задачу ступенчато.
  4. Поскольку мы имеем интервал расходов от 0 до 76 м3/час, то мне хочется проверить потерю напора при расходе равным: 45 м3/ч.
  5. Находим скорость движения воды
  • Q=45 м3/ч = 0,0125 м3/сек.
  • V = (4•0,0125)/(3,14•0,1•0,1)=1,59 м/с
  • Находим число рейнольдса
Читайте также:  Как лучше укладывать трубу для пола

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

ν=1,16•10-6=0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

Re=(V•D)/ν=(1,59•0,1)/0,00000116=137069

Δэ=0,1мм=0,0001м. Взято из таблицы, для стальной (железной) трубы.

  1. Далее сверяемся по таблице, где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.
  2. У меня попадает на вторую область при условии
  3. 10•D/Δэ < Re < 560•D/Δэ
  4. 10•0,1/0,0001 < Re < 560•0,1/0,0001
  5. 10 000 < Re < 560 000

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

  • λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/137069)0,25=0,0216
  • Далее завершаем формулой:
  • h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0216•(376•1,59•1,59)/(0,1•2•9,81)=10,46 м.
  • Как видите, потеря составляет 10 метров. Далее определяем Q1, смотри график:
  • Теперь делаем оригинальный расчет при расходе равный 64м3/час
  • Q=64 м3/ч = 0,018 м3/сек.
  • V = (4•0,018)/(3,14•0,1•0,1)=2,29 м/с
  • Re=(V•D)/ν=(2,29•0,1)/0,00000116=197414
  • λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/197414)0,25=0,021
  • h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,021•(376•2,29 •2,29)/(0,1•2•9,81)=21,1 м.
  • Отмечаем на графике:
  • Qmax находится на пересечении кривой между Q1 и Q2 (Ровно середина кривой).

Ответ: Максимальный расход равен 54 м3/ч. Но это мы решили без сопротивления на поворотах.

  1. Для проверки проверим:
  2. Q=54 м3/ч = 0,015 м3/сек.
  3. V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с
  4. Re=(V•D)/ν=(1,91•0,1)/0,00000116=164655
  5. λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655)0,25=0,0213
  6. h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.
  7. Итог: Мы попали на Нпот=14,89=15м.
  8. А теперь посчитаем сопротивление на поворотах:
  9. Формула по нахождению напора на местном гидравлическом сопротивление:
  10. Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления
h-потеря напора здесь она измеряется в метрах.
ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм.
V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм. Для больших диаметров он уменьшается. Это связано с тем, что влияние скорости движения воды по отношению к повороту уменьшается.

Смотрел в разных книгах по местным сопротивлениям для поворота трубы и отводов. И приходил часто к расчетам, что один сильный резкий поворот равен коэффициенту единице. Резким поворотом считается, если радиус поворота по значению не превышает диаметр. Если радиус превышает диаметр в 2-3 раза, то значение коэффициента значительно уменьшается.

  • Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления
  • Возьмем ζ = 1.
  • Скорость 1,91 м/с
  • h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•1,912)/( 2•9,81)=0,18 м.
  • Это значение умножаем на количество отводов и получаем 0,18•21=3,78 м.
  • Ответ: при скорости движения 1,91 м/с, получаем потерю напора 3,78 метров.
  • Давайте теперь решим целиком задачку с отводами.

При расходе 45 м3/час получили потерю напора по длине: 10,46 м. Смотри выше.

При этой скорости (2,29 м/с) находим сопротивление на поворотах:

h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•2,292)/(2•9,81)=0,27 м. умножаем на 21 = 5,67 м.

  1. Складываем потери напора: 10,46+5,67=16,13м.
  2. Отмечаем на графике:
  3. Решаем тоже самое только для расхода в 55 м3/ч
  4. Q=55 м3/ч = 0,015 м3/сек.
  5. V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с
  6. Re=(V*D)/ν=(1,91 •0,1)/0,00000116=164655
  7. λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655)0,25=0,0213
  8. h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•1,912)/( 2•9,81)=0,18 м. умножаем на 21 = 3,78 м.

  • Складываем потери: 14,89+3,78=18,67 м
  • Рисуем на графике:

Ответ: Максимальный расход=52 м3/час. Без отводов Qmax=54 м3/час.

  1. Чтобы в ручную не считать всю математику я приготовил специальную программу:
  2. Скачать калькулятор расчетов гидравлического сопротивления.

Теперь я думаю вам понятно как происходит сопротивление движению потока. Если не понятно, то я готов услышать ваши коментарии по данной статье. Пишите коментарии.

В итоге, на размер диаметра влияют:

1. Сопротивление, создаваемое трубой с поворотами
2. Необходимый расход
3. Влияние насоса его расходно-напорной характеристикой

Если расход в конце трубы меньше, то необходимо: Либо увеличить диаметр, либо увеличить мощность насоса. Увеличивать мощность насоса не экономично.

Вычисляем диаметр трубы для отопления

Данная статья является частью системы: Конструктор водяного отопления

Расход воды через трубу при нужном давлении

Основная задача расчёта объёма потребления воды в трубе по её сечению (диаметру) – это подобрать трубы так, чтобы водорасход не был слишком большой, а напор оставался хороший. При этом необходимо учесть:

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

  • диаметры (ДУ внутреннего сечения),
  • потери напора на рассчитываемом участке,
  • скорость гидропотока,
  • максимальное давление,
  • влияние поворотов и затворов в системе,
  • материал (характеристики стенок трубопровода) и длину и т.д..

Подбор диаметра трубы по расходу воды с помощью таблицы считается более простым, но менее точным способом, чем измерение и расчёт по давлению, скорости воды и прочим параметрам в трубопроводе, сделанный по месту.

Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам

Для определения расчётного максимального расхода воды через трубу приводится таблица для 9 самых распространённых диаметров при различных показателях давления.

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер.

Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока.

Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.

Изменение характеристик проходимости крана с помощью регуляторов водорасхода, экономителей, аналогичных WaterSave (http://water-save.com/), в таблицах не фиксируются и при расчёте расхода воды на (по) трубе, как правило, не учитываются.

Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода

С помощью нижеприведённых формул можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода воды.

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

В данной формуле водорасхода:

  • под q принимается расход в л/с,
  • V –  определяет скорость гидропотока в м/с,
  • d – внутреннее сечение (диаметр в см).

Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.

Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Для вычисления необходимо дополнительно установить:

  • длину трубопровода (L),
  • коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
  • вязкость жидкости (ρ).

Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой. 

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Для технического обоснования также строят графики зависимости эксплуатационных и капитальных затрат с определением оптимального значения D, которое устанавливается в точке пересечения кривых эксплуатационных и капитальных затрат.

Расчёт расхода воды через трубу с учётом падения давления можно проводить с помощью онлайн-калькуляторов (например: http://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda.html). Для гидравлического расчёта, как и в формуле, нужно учесть коэффициент потерь, что предполагает выбор:

  1. способа расчёта сопротивления,
  2. материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии,
  3. внутреннего диаметры,
  4. длины участка,
  5. падения напора на каждый метр трубопровода.

В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:

  • новые или не новые с битумным покрытием или без внутреннего защитного покрытия,
  • с внешним пластиковым или полимерцементным покрытием,
  • с внешним цементно-песчаным покрытием, нанесённым разными методами и др.

Читайте далее

Оставьте комментарий и вступите в дискуссию

Как рассчитать расход воды по диаметру трубы – теория и практика

Содержание:

Как несложным путем высчитать расход воды по диаметру трубы? Ведь обращение к коммунальщикам с предварительно составленной схемой всех водопроводных коммуникаций в районе дело довольно хлопотное.

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Зачем нужны подобные расчеты

При составлении плана по возведению большого коттеджа, имеющего несколько ванных комнат, частной гостиницы, организации пожарной системы, очень важно обладать более-менее точной информацией о транспортирующих возможностях имеющейся трубы, беря в учет ее диаметр и давление в системе. Все дело в колебаниях напора во время пика потребления воды: такие явления довольно серьезно влияют на качество предоставляемых услуг.

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Кроме того, если водопровод не оснащен водосчетчиками, то при оплате за услуги коммунальных служб в расчет берется т.н. «проходимость трубы». В таком случае вполне логично выплывает вопрос о применяемых при этом тарифах.

При этом важно понимать, что второй вариант не касается частных помещений (квартир и коттеджей), где при отсутствии счетчиков при начислении оплаты учитывают санитарные нормы: обычно это до 360 л/сутки на одного человека.

От чего зависит проходимость трубы

От чего же зависит расход воды в трубе круглого сечения? Складывается впечатление, что поиск ответа не должен вызывать сложностей: чем большим сечением обладает труба, тем больший объем воды она сможет пропустить за определенное время.

Читайте также:  Три четверти это какая труба

А простая формула объема трубы позволит узнать и это значение. При этом вспоминается также давление, ведь чем выше водяной столб, тем с большей скоростью вода будет продавливаться внутри коммуникации.

Однако практика показывает, что это далеко не все факторы, влияющие на расход воды.

 Кроме них, в учет приходится брать также следующие моменты:

  1. Длина трубы. При увеличении ее протяженности вода сильнее трется об ее стенки, что приводит к замедлению потока. Действительно, в самом начале системы вода испытывает воздействие исключительно давлением, однако важно и то, как быстро у следующих порций появится возможность войти внутрь коммуникации. Торможение же внутри трубы зачастую достигает больших значений.
  2. Расход воды зависит от диаметра в куда более сложной степени, чем это кажется на первый взгляд. Когда размер диаметра трубы небольшой, стенки сопротивляются водному потоку на порядок больше, чем в более толстых системах. Как результат, при уменьшении диаметра трубы снижается ее выгода в плане соотношения скорости водного потока к показателю внутренней площади на участке фиксированной длины. Если сказать по-простому, толстый водопровод гораздо быстрее транспортирует воду, чем тонкий.
  3. Материал изготовления.  Еще один важный момент, напрямую влияющий на быстроту движения воды по трубе.  К примеру, гладкий пропилен способствует скольжению воды в гораздо больше мере, чем шероховатые стальные стенки.
  4. Продолжительность службы. Со временем на стальных водопроводах появляется ржавчина. Кроме этого для стали, как и для чугуна, характерно постепенно накапливать известковые отложения. Сопротивляемость водному потоку трубы с отложениями гораздо выше, чем новых стальных изделий: эта разница иногда доходит до 200 раз. Кроме того, зарастание трубы приводит к уменьшению ее диаметра: даже если не брать в расчет возросшее трение, проходимость ее явно падает. Важно также заметить, что изделия из пластика и металлопластика подобных проблем не имеют: даже спустя десятилетия интенсивной эксплуатации уровень их сопротивляемости водным потокам остается на первоначальном уровне.
  5. Наличие поворотов, фитингов, переходников, вентилей способствует дополнительному торможению водных потоков.

Все вышеперечисленные факторы приходится учитывать, ведь речь идет не о каких-то маленьких погрешностях, а о серьезной разнице в несколько раз. В качестве вывода можно сказать, что простое определение диаметра трубы по расходу воды едва ли возможно.

Новая возможность расчетов расхода воды

Если использование воды осуществляется посредством крана, это значительно упрощает задачу. Главное в таком случае, чтобы размеры отверстия излияния воды были намного меньше диаметра водопровода.

В таком случае применима формула расчета воды по сечению трубы Торричелли v^2=2gh, где v — быстрота протекания сквозь небольшое отверстие, g — ускорение свободного падения, а h — высота столба воды над краном (отверстие, имеющее сечение s, за единицу времени пропускает водный объем s*v).

При этом важно помнить, что термин «сечение» применяется не для обозначения диаметра, а его площади. Для ее расчета используют формулу pi*r^2.

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Если столб воды имеет высоту в 10 метров, а отверстие – диаметр 0,01 м, расход воды через трубу при давлении в одну атмосферу вычисляется таким образом: v^2=2*9.78*10=195,6. После извлечения квадратного корня выходит v=13,98570698963767.

После округления, чтобы получить более простой показатель скорости, получается 14м/с. Сечение отверстия, имеющее диаметр 0,01 м, вычисляется так: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 м2.

В итоге выходит, что максимальный расход воды через трубу соответствует 0,000314159265*14=0,00439822971 м3/с (немного меньше, чем 4,5 литра воды/секунду). Как можно увидеть, в данном случае расчет воды по сечению трубы провести довольно просто.

Также в свободном доступе имеются специальные таблицы с указанием расходы воды для самых популярных сантехнических изделий, при минимальном значении диаметра водопроводной трубы.

Как определить максимальный расход по диаметру трубы

Как уже можно понять, универсального несложного способа, чтобы вычислить диаметр трубопровода в зависимости от расхода воды, не существует. Однако определенные показатели для себя вывести все-же можно.

Особенно это касается случаев, если система обустроена из пластиковых или металлопластиковых труб, а потребление воды осуществляется кранами с малым сечением выхода.

В отдельных случаях такой метод расчета применим на стальных системах, но речь идет прежде всего о новых водопроводах, которые не успели покрыться внутренними отложениями на стенках.

Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению: факторы и способы

При прокладке водопроводных сетей в загородном доме или мини-гостинице обязательно учитывают проходимость труб. Она показывает максимальный объем жидкости, проходящей по магистральной сети за конкретный временной интервал.

Это позволяет выяснить, сколько влаги будет утекать при открытых кранах, и сравнить полученное значение с предполагаемым водопотреблением жильцами дома.

Проще всего проводить расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению, поскольку эти показатели выяснить несложно.

Необходимость расчета расхода воды по диаметру трубы и давлению

Как определить максимальный расход по диаметру трубыПроектируя большой загородный дом или гестхаус, требуется определить, сколько воды нужно будет его жильцам или постояльцам, и будет ли соответствовать пропускная способность водопровода этим расходам. Если снизится давление при значительном расходовании, это приведет к невозможности пользования санитарно-техническими приборами. При создании пожароопасной ситуации небольшое воспламенение трудно будет потушить. Поэтому расчет потребления воды и проходимости трубопровода в частном доме проводится еще перед началом возведения здания.

Расчетные показатели помогут подобрать трубы нужного сечения с подходящей толщиной стенок и определиться с материалом их изготовления. Также в соответствии с этими значениями подбирается технология установки магистрали.

Проще всего посчитать, сколько расходуется воды в час, день или месяц, если установлен счетчик. Если прибора учета нет, по нормативам один человек способен израсходовать ежесуточно следующий объем холодной воды:

  • готовка – 3 л;
  • использование стиральной машинки – примерно 4 л;
  • туалетные процедуры – 15 л;
  • утренний или вечерний душ – 30 л;
  • прием ванны – 200 л.

В частном доме с автономным водопроводом горячая вода создается путем нагревания холодной с помощью котлов или газовых колонок, поэтому потребление последней увеличивается. В сутки здесь на нужды одного человека может уйти 330 л воды. В месяц это число составит примерно 10230 л, в час – 13,75 л.

Подобные нормативы приблизительны. В них не учтены такие факторы, как обслуживание домашних животных, замена воды в аквариумах и бассейне, мытье автомобиля и полив посадок. Также нужно учитывать рабочий график жильцов и сезонность. Но средние показатели нужны, чтобы было от чего отталкиваться в расчетах.

Хозяевам частных предприятий также необходимо знать предполагаемые максимумы расхода. При отсутствии водосчетчиков коммунальщики насчитают объемы водопотребления в зависимости от пропускных возможностей труб. Если владельцу помещения эти показатели будут известны, он сможет контролировать подсчеты и не заплатит лишнего.

Факторы, влияющие на расчеты

Как определить максимальный расход по диаметру трубыОпределение трубной проходимости и, соответственно, максимальное расходование воды, зависит от многих факторов:

  • Протяженность водопроводной магистрали. Чем больше длина, тем ниже скоростные возможности водного потока из-за действия силы трения.
  • Трубное сечение. Стенки узких трубопроводов дают повышенное сопротивление. Чем меньше внутренний диаметр, тем ниже соотношение скоростного значения водного потока к показателю площади поверхности на определенном участке, а значит, и проходимость будет хуже. В магистралях большого сечения жидкость течет быстрее.
  • Наличие поворотных участков. Сложная конфигурация трубопровода замедляет скорость водного потока в нем. То же самое касается фасонных элементов. Любые краны, переходники и муфты тормозят передвижение жидкости.

Немаловажно также учитывать материал трубных отрезков. От этого зависит как проходимость сети, так и продолжительность службы.

Металлические водопроводы склонны деформироваться со временем под воздействием ржавчины, накапливать коррозийные и известковые отложения изнутри, что сильно снижает пропускную способность.

Последнее характерно не только для стальных, но и для чугунных труб, хотя они меньше подвержены коррозии.

Сопротивляемость водяному потоку засоренной магистрали намного выше, чем нового трубопровода: показатели могут различаться в 200 раз. Особенно быстро засоряются трубы ГВС.

Полимерные магистрали сохраняют практически одинаковую проходимость на протяжении всего срока эксплуатации. Пластик не подвержен коррозии, не боится скоплений плесени и грибка, благодаря этому засоры в трубопроводе крайне редки.

Способы проведения расчетов

Чтобы определять водорасход магистрали, используют три расчетных способа:

  • Физический метод. Чтобы определить необходимое значение, применяются формулы. В них используются такие параметры, как трубный диаметр, водяное давление и скорость передвижения содержимого труб в системе.
  • Применение таблиц. Достаточно легкий метод, предполагающий подбор нужных показателей в таблице и выяснение на их основе необходимых данных.
  • Использование компьютерных программ. Во Всемирной сети таких вариантов довольно много. Выяснить можно пропускную способность и расход воды для трубопроводов, выполненных из различных материалов, просто введя требуемые известные данные.
Читайте также:  Как классифицируются системы отопления по месту прокладки основных трубопроводов

Чтобы рассчитать расходные показатели перед постройкой загородного дома, проще всего использовать онлайн-калькуляторы. Введя значения давления и диаметра труб, вы получите цифру вероятного расхода. Она не будет идеально точной, зато такой способ не потребует никаких исчислений. Чтобы уточнить данные, сверьте программный расчет с табличными значениями.

Применение таблиц

Исключая калькуляторный подсчет, этот способ – самый простой. Подобных таблиц разработано несколько: можно подобрать ту, которая подходит в зависимости от известных данных. В СНиП 2.04.01-85 предлагается рассчитать расход воды по наружному сечению трубы. Для этого используется таблица максимального расхода воды, проходящей через трубу определенного внешнего диаметра:

Обхват трубы (мм) Расход воды
В л/мин В куб/час
20 15 0,9
25 30 1,8
32 50 3
40 80 4,8
50 120 7,2
63 190 11,4

Это самая простая таблица расчета, в ней нужно знать только охват трубы. Чтобы уточнить данные, можно ввести дополнительные показатели – толщину стен и внутренний диаметр. Подобные таблицы несложно найти в интернете для трубопроводов из различных материалов.

При исчислении расходных максимумов в водопроводной магистрали учитывают не только диаметральный показатель, но и напор потока.

Еще одна таблица позволяет выявить максимум расхода воды, опираясь на вышеупомянутые значения:

Расход Пропускная способность
Сечение трубы (мм) 15 20 25 32 40 50 65 80 100
Па/м Мбар/м Меньше 0,15 м/с 0,15 м/с 0,3 м/с
90 0,9 173 403 745 1627 2488 4716 9612 14940 30240
92,5 0,925 176 407 756 1652 2524 4788 9756 15156 30672
95 0,95 176 414 767 1678 2560 4860 9900 15372 31104
97,5 0,975 180 421 778 1699 2596 4932 10044 15552 31500
100 1000 184 425 788 1724 2632 5004 10152 15768 31932
120 1200 202 472 871 1897 2898 5508 11196 17352 35100
140 1400 220 511 943 2059 3143 5976 12132 18792 38160
160 1600 234 547 1015 2210 3373 6408 12996 20160 40680
180 1800 252 583 1080 2354 3589 6804 13824 21420 43200
200 2000 266 619 1151 2488 3780 7200 14580 22644 45720
220 2200 281 652 1202 2617 3996 7560 15336 23760 47880
240 2400 288 680 1256 2740 4176 7920 16056 24876 50400
260 2600 306 713 1310 2855 4356 8244 16740 25920 52200
280 2800 317 742 1364 2970 4356 8568 17338 26928 54360
300 3000 331 767 1415 3078 4680 8892 18000 27900 56160

Среднее значение давления варьируется от 1,5 до 4 бар. Применение дополнительных напорных устройств повлияет на потоковую скорость. При расчете расходного максимума при протекании жидкости через трубу учитывается не только число кранов, но и количество других потребителей.

Использование формул

Для расчета водного расхода на основе сечения труб и давления в их стенках используется несколько уравнений. Самая несложная формула: q = π×d²/4 ×V.

  • q – расходный показатель жидкости в литрах;
  • d – трубный диаметр в сантиметрах;
  • V – скорость движения водного потока.

В домашних магистралях, запитываемых от водонапорной башни без подключения насосных устройств, ее значение будет 0,7 – 1,9 м/с. Если подсоединяется любое напорное оборудование, то в технической документации есть данные о коэффициенте создаваемого напора и скоростном показателе перемещаемой жидкости

При расчете возможного расхода жидкости необходимо учитывать и возможный перепад давления. Чтобы рассчитать этот показатель, за основу берется стандартное уравнение Δp = (λL/d) ρw²/2.

  • L – длина трубы;
  • d – ее диаметр;
  • ρ – плотность воды;
  • w — быстрота водного потока;
  • λ – коэффициент трения.

Последний выявляется в зависимости от скорости и сечения магистрали по таблицам.

Далее, зная показатели потенциального расхода и потери напора, можно с помощью таблиц и графиков выявить точное значение расходных показателей жидкости в конкретных трубах, или использовать калькуляторы расчета, что проще. При желании можно даже вычислить водорасход в литрах за одну конкретную процедуру в определенном доме.

Зная показатели максимального расхода воды в определенном трубопроводе, можно составить правильный проект положения магистральной сети с учетом всех подключенных водопотебителей.

Также понимание конкретных цифр позволит экономить воду и электроэнергию при подключении напорных устройств.

При правильном выборе значений не окажется повода для беспокойства из-за того, что при открытии крана на кухне вода в душевой превратится в тоненькую струйку из-за понижения напора.

Расчет пропускной способности водопроводных труб: важность, методы, таблицы и формулы

При проектировке коттеджа с двумя и более санузлами либо небольшой гостиницы надо принимать во внимание, сколько воды смогут поставлять трубы выбранного сечения.

Ведь если упадет давление в трубопроводе при большом потреблении, это приведет к тому, что нормально принять душ или ванну будет невозможно. Если проблема возникнет при пожаре, можно и вовсе лишиться дома.

Поэтому расчет проходимости магистралей проводят еще перед началом строительства.

Владельцам небольших предприятий также важно знать пропускные показатели. Ведь при отсутствии приборов учета коммунальные службы, как правило, предъявляют счет на водопотребление организациям по пропускаемому трубой объему. Знание данных по своему водопроводу позволит контролировать расход воды и не платить лишнего.

От чего зависит проходимость трубы

Проходимость трубных отрезков является метрической величиной, характеризующей объем жидкости, пропускаемый по магистрали за определенный временной интервал. Этот показатель зависит от материала, используемого при производстве труб.

Трубопроводы из пластика сохраняют почти одинаковую проходимость в течение всего эксплуатационного периода. Пластик, по сравнению с металлом, не ржавеет, благодаря этому магистрали не засоряются долгое время.

У моделей из металла пропускная способность снижается год за годом. Вследствие того что трубы ржавеют, внутренняя поверхность постепенно отслаивается и становится шероховатой. Из-за этого на стенках образуется намного больше налета. В особенности быстро засоряются трубы горячего водоснабжения.

  Гибы труб. Радиусы изгиба труб. Радиус изгиба медной трубы

Кроме материала изготовления, проходимость зависит и от иных характеристик:

  • Длины водопровода. Чем больше протяженность, тем меньше скорость потока из-за воздействия силы трения, соответственно снижается и напор.
  • Диаметра труб. Стенки узких магистралей создают большее сопротивление. Чем меньше сечение, тем хуже будет соотношение скорости потока к значению внутренней площади на участке фиксированной длины. В более широких трубопроводах вода перемещается быстрее.
  • Присутствия поворотов, фитингов, переходников, кранов. Любые фасонные детали замедляют передвижение водных потоков.

При определении показателя пропускной способности необходимо учитывать все эти факторы в комплексе. Чтобы не запутаться в цифрах, стоит использовать проверенные формулы и таблицы.

Пропускная способность водопроводной трубы

Водопроводные трубы в доме используются чаще всего. А так как на них идёт большая нагрузка, то и расчет пропускной способности водопроводной магистрали становится важным условием надежной эксплуатации.

Проходимость трубы в зависимости от диаметра

Диаметр – не самый важный параметр при расчете проходимости трубы, однако тоже влияет на ее значение. Чем больше внутренний диаметр трубы, тем выше проходимость, а также ниже шанс появления засоров и пробок.

Однако помимо диаметра нужно учитывать коэффициент трения воды о стенки трубы (табличное значение для каждого материала), протяженность магистрали и разницу давлений жидкости на входе и выходе.

Кроме того, на проходимость будет сильно влиять число колен и фитингов в трубопроводе.

Методы расчета

Чтобы определить проходимость системы водоснабжения, можно воспользоваться тремя расчетными методами:

  • Физический способ. Для выяснения показателей применяют формулы. Для исчисления требуется знание нескольких параметров, в частности, размер сечения трубного отрезка и с какой скоростью передвигается вода в магистрали.
  • Табличный метод. Он наиболее прост, поскольку подобрав в таблице показатели, можно тут же выяснить нужные данные.

Последний метод, хоть и самый точный, не годится для расчетов обычных бытовых коммуникаций. Он достаточно сложен, и для его применения потребуется знать самые разные показатели.

Чтобы рассчитать простую сеть для частного дома стоит прибегнуть к помощи онлайн-калькулятора. Хотя он и не такой точный, но зато бесплатен и не нуждается в установке на компьютер.

Достичь более точной информации можно, сверив рассчитанные программой данные с таблицей.

Как вычислить пропускную способность

Табличный способ – самый простой. Таблиц подсчета разработано несколько: можно выбрать ту, которая подойдет в зависимости от известных параметров.

Вычисление на основе сечения трубы

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector