Самостоятелно хидравлично изчисляване на тръбопровода. Как да изчислим налягането в тръбата

Хидравлично изчислениеПри разработването на проект за тръбопровод той е насочен към определяне на диаметъра на тръбата и спада на налягането на носещия поток. Този видизчислението се извършва, като се вземат предвид характеристиките на структурния материал, използван при производството на тръбопровода, вида и броя на елементите, които изграждат тръбопроводната система (прави участъци, връзки, преходи, завои и др.), производителност, физически и химични свойстваработна среда.

Дългогодишният практически опит в експлоатацията на тръбопроводни системи показва, че тръбите с кръгло сечение, имат определени предимства пред тръбопроводите с напречно сечение от друга геометрична форма:

• минималното съотношение на периметъра към площта на напречното сечение, т.е. с еднаква способност, осигуряване на медийно потребление, разходи за изолация и защитни материалипри производството на тръби с кръгло напречно сечение те ще бъдат минимални;
• кръглото напречно сечение е най-изгодно за преместване на течна или газообразна среда от гледна точка на хидродинамиката се постига минимално триене на носача по стените на тръбата;
• кръглата форма на напречното сечение е максимално устойчива на външни и вътрешни напрежения;
• процес на производство на тръби кръгла формаотносително прост и достъпен.

Изборът на тръби по диаметър и материал се извършва въз основа на определените изисквания за проектиране за конкретен технологичен процес. В момента тръбопроводните елементи са стандартизирани и унифицирани по диаметър. Определящият параметър при избора на диаметър на тръбата е допустимият работно налягане, при които ще се експлоатира този газопровод.

Основните параметри, характеризиращи тръбопровода са:

• условен (номинален) диаметър – D N;
• номинално налягане – P N ;
• работно допустимо (прекомерно) налягане;
• тръбопроводен материал, линейно разширение, термично линейно разширение;
• физични и химични свойства на работната среда;
• оборудване тръбопроводна система(клонове, връзки, елементи за компенсация на разширението и др.);
• изолационни материали за тръбопроводи.

Номинален диаметър (отвор) на тръбопровода (D N)е условно безразмерно количество, характеризиращо пропускателната способност на тръбата, приблизително равна на нейния вътрешен диаметър. Този параметър се взема предвид при регулиране на свързани тръбопроводни продукти (тръби, завои, фитинги и др.).

Номиналният диаметър може да има стойности от 3 до 4000 и се обозначава: DN 80.

Номиналният диаметър, по числено определение, приблизително съответства на действителния диаметър на определени участъци от тръбопровода. Числено се избира по такъв начин, че пропускателна способносттръбата се увеличава с 60-100% при преминаване от предишния номинален диаметър към следващия. Номиналният диаметър се избира според вътрешния диаметър на тръбопровода. Това е стойността, която е най-близо до действителния диаметър на самата тръба.

Номинално налягане (PN)е безразмерна величина, характеризираща максималното налягане на работната среда в тръба с определен диаметър, при което е възможна продължителна работа на тръбопровода при температура 20 ° C.

Стойности номинално наляганеса създадени на базата на дългогодишна практика и експлоатационен опит: от 1 до 6300.

Номиналното налягане за тръбопровод с дадени характеристики се определя от налягането, което е най-близко до реално създаденото в него. В същото време всички принадлежности за тръбопроводиза дадена линия трябва да съответства на същото налягане. Дебелината на стената на тръбата се изчислява, като се вземе предвид номиналната стойност на налягането.

Основни принципи на хидравличното изчисление

Работната среда (течност, газ, пара), пренасяна от проектирания тръбопровод, поради своите специални физични и химични свойства, определя естеството на потока на средата в този тръбопровод. Един от основните показатели, характеризиращи работната среда, е динамичният вискозитет, характеризиращ се с коефициента на динамичен вискозитет - μ.

Инженер-физикът Осбърн Рейнолдс (Ирландия), който изучава потока на различни среди, провежда серия от тестове през 1880 г., в резултат на които е получена концепцията за критерия на Рейнолдс (Re) - безразмерна величина, която описва естеството на поток на течност в тръба. Този критерий се изчислява по формулата:

Критерият на Рейнолдс (Re) дава концепцията за съотношението на инерционните сили към силите на вискозно триене във флуиден поток. Стойността на критерия характеризира промяната в съотношението на тези сили, което от своя страна влияе върху естеството на носещия поток в тръбопровода. В зависимост от стойността на този критерий е обичайно да се разграничават следните режими на потока на течността в тръбата:

• ламинарен поток (Re<2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
• преходен режим (2300
• турбулентният поток (Re>4000) е устойчив режим, при който във всяка отделна точка на потока има промяна в неговата посока и скорост, което в крайна сметка води до изравняване на скоростта на потока в целия обем на тръбата.

Критерият на Рейнолдс зависи от налягането, с което помпата изпомпва течността, вискозитета на средата при работна температура и геометричните размери на използваната тръба (d, дължина). Този критерий е параметър за сходство на потока на флуида, следователно, използвайки го, е възможно да се симулира реален технологичен процес в намален мащаб, което е удобно при провеждане на тестове и експерименти.

При извършване на изчисления и изчисления с помощта на уравнения, част от дадените неизвестни количества могат да бъдат взети от специални референтни източници. Професор, доктор на техническите науки Ф. А. Шевелев разработи редица таблици за точно изчисляване на капацитета на тръбата. Таблиците включват стойностите на параметрите, характеризиращи както самия тръбопровод (размери, материали), така и връзката им с физичните и химичните свойства на носителя. В допълнение, литературата предоставя таблица с приблизителни стойности на дебита на течност, пара и газ в тръби от различни секции.

Избор на оптимален диаметър на тръбопровода

Определянето на оптималния диаметър на тръбопровода е сложен производствен проблем, чието решение зависи от набор от различни взаимосвързани условия (технико-икономически, характеристики на работната среда и материала на тръбопровода, технологични параметри и др.). Например, увеличаването на скоростта на изпомпвания поток води до намаляване на диаметъра на тръбата, което осигурява скоростта на потока на средата, определена от условията на процеса, което води до намаляване на материалните разходи, по-евтин монтаж и ремонт на тръбопровода, и т.н. От друга страна, увеличаването на дебита води до загуба на налягане, което изисква допълнителни енергийни и финансови разходи за изпомпване на даден обем среда.

Стойността на оптималния диаметър на тръбопровода се изчислява с помощта на трансформираното уравнение за непрекъснатост на потока, като се вземе предвид дадения дебит на средата:

При хидравличните изчисления дебитът на изпомпваната течност най-често се определя от условията на проблема. Дебитът на изпомпваната среда се определя въз основа на свойствата на дадената среда и съответните референтни данни (виж таблицата).

Трансформираното уравнение за непрекъснатост на потока за изчисляване на работния диаметър на тръбата има формата:

Изчисляване на пад на налягане и хидравлично съпротивление

Общите загуби на налягане на флуида включват загуби за потока за преодоляване на всички препятствия: наличие на помпи, сифони, клапани, колена, завои, разлики в нивата, когато потокът тече през тръбопровод, разположен под ъгъл и др. Взети са предвид загубите, дължащи се на местно съпротивление, дължащо се на свойствата на използваните материали.

Друг важен фактор, влияещ върху загубата на налягане, е триенето на движещия се поток по стените на тръбопровода, което се характеризира с коефициента на хидравлично съпротивление.

Стойността на коефициента на хидравлично съпротивление λ зависи от режима на потока и грапавостта на материала на стената на тръбопровода. Грапавостта се отнася до дефекти и неравности на вътрешната повърхност на тръбата. Тя може да бъде абсолютна и относителна. Грапавостта варира по форма и е неравномерна по повърхността на тръбата. Следователно изчисленията използват концепцията за средна грапавост с корекционен коефициент (k1). Тази характеристика за конкретен тръбопровод зависи от материала, продължителността на неговата работа, наличието на различни корозионни дефекти и други причини. Стойностите, обсъдени по-горе, са за справка.

Количествената връзка между коефициента на триене, числото на Рейнолдс и грапавостта се определя от диаграмата на Муди.

За изчисляване на коефициента на триене на турбулентно движение на потока се използва и уравнението на Colebrook-White, с помощта на което е възможно визуално да се конструират графични зависимости, чрез които се определя коефициентът на триене:

Изчисленията използват и други уравнения за приблизително изчисляване на загубата на напор при триене. Една от най-удобните и често използвани в случая е формулата на Дарси-Вайсбах. Загубите на налягане от триене се разглеждат като функция на скоростта на флуида от съпротивлението на тръбата към движението на флуида, изразена чрез стойността на повърхностната грапавост на стените на тръбата:

Загубата на налягане поради триене за вода се изчислява с помощта на формулата на Hazen-Williams:

Изчисляване на загубата на налягане

Работното налягане в тръбопровода е по-високото свръхналягане, при което се осигурява зададеният режим на технологичния процес. Минималните и максималните стойности на налягането, както и физикохимичните свойства на работната среда са определящи параметри при изчисляване на разстоянието между помпите, изпомпващи средата, и производствения капацитет.

Изчисляването на загубите поради спад на налягането в тръбопровода се извършва съгласно уравнението:

Примери за хидравлични изчислителни задачи на тръбопроводи с решения

Проблем 1

По хоризонтален тръбопровод с ефективен диаметър 24 mm от открито хранилище се изпомпва вода в апарат с налягане 2,2 bar. Разстоянието до апарата е 32 m, дебитът на течността е настроен на 80 m 3 /час. Общият напор е 20 m. Приетият коефициент на триене е 0,028.

Изчислете загубата на налягане на флуида поради локално съпротивление в този тръбопровод.

Първоначални данни:

Дебит Q = 80 m 3 /час = 80 1/3600 = 0,022 m 3 /s;

ефективен диаметър d = 24 mm;

дължина на тръбата l = 32 m;

коефициент на триене λ = 0,028;

налягане в апарата P = 2,2 bar = 2,2·10 5 Pa;

общ напор H = 20 m.

Решението на проблема:

Скоростта на водния поток в тръбопровода се изчислява с помощта на модифицирано уравнение:

w=(4·Q) / (π·d 2) = ((4·0,022) / (3,14·2)) = 48,66 m/s

Загубата на налягане на течността в тръбопровода поради триене се определя от уравнението:

H T = (λ l) / (d ) = (0,028 32) / (0,024 2) / (2 9,81) = 0,31 m

Общата загуба на налягане на носача се изчислява с помощта на уравнението и е:

h p = H - [(p 2 -p 1)/(ρ g)] - H g = 20 - [(2,2-1) 10 5)/(1000 9,81)] - 0 = 7,76 m

Загубата на напор поради локално съпротивление се определя като разликата:

7,76 - 0,31=7,45м

Отговор: загубата на водно налягане поради местно съпротивление е 7,45 m.

Проблем 2

Водата се транспортира по хоризонтален тръбопровод от центробежна помпа. Потокът в тръбата се движи със скорост 2,0 m/s. Общият напор е 8м.

Намерете минималната дължина на прав тръбопровод с един вентил, монтиран в центъра. Водоснабдяването се извършва от открито хранилище. От тръбата водата тече гравитационно в друг контейнер. Работният диаметър на тръбопровода е 0,1 m и се приема за 4·10 -5.

Първоначални данни:

Скорост на флуиден поток W = 2,0 m/s;

диаметър на тръбата d = 100 mm;

общ напор H = 8 m;

относителна грапавост 4·10 -5.

Решението на проблема:

Според референтни данни, в тръба с диаметър 0,1 m коефициентите на локално съпротивление за вентила и изхода на тръбата са съответно 4,1 и 1.

Стойността на скоростното налягане се определя от съотношението:

w 2 /(2 g) = 2,0 2 /(2 9,81) = 0,204 m

Загубата на водно налягане поради местно съпротивление ще бъде:

∑ζ MS = (4,1+1) 0,204 = 1,04 m

Общите загуби на налягане на носача, дължащи се на съпротивлението на триене и местните съпротивления, се изчисляват с помощта на уравнението на общото налягане за помпата (геометричната височина Hg според условията на задачата е равна на 0):

h p = H - (p 2 -p 1)/(ρ g) - = 8 - ((1-1) 10 5)/(1000 9,81) - 0 = 8 m

Резултантната стойност на загубата на налягане в носителя поради триене ще бъде:

8-1,04 = 6,96 м

Нека изчислим стойността на числото на Рейнолдс за дадените условия на потока (динамичният вискозитет на водата се приема за 1·10 -3 Pa·s, плътността на водата е 1000 kg/m3):

Re = (w d ρ)/μ = (2,0 0,1 1000)/(1 10 -3) = 200000

Според изчислената стойност на Re, с 2320

λ = 0,316/Re 0,25 = 0,316/200000 0,25 = 0,015

Нека трансформираме уравнението и намерим необходимата дължина на тръбопровода от формулата за изчисление за загуба на налягане поради триене:

l = (H rev · d) / (λ ·) = (6,96 · 0,1) / (0,016 · 0,204) = 213,235 m

Отговор: необходимата дължина на тръбопровода ще бъде 213,235 m.

Проблем 3

При производството водата се транспортира при работна температура 40°C с производствен дебит Q = 18 m 3 /час. Дължина прав тръбопровод l = 26 m, материал - стомана. Абсолютната грапавост (ε) за стомана е взета от референтни източници и е 50 µm. Какъв ще бъде диаметърът на стоманената тръба, ако спадът на налягането в тази секция не надвишава Δp = 0,01 mPa (ΔH = 1,2 m за вода)? Коефициентът на триене се приема за 0,026.

Първоначални данни:

Дебит Q = 18 m 3 /час = 0,005 m 3 /s;

дължина на тръбопровода l=26 m;

за вода ρ = 1000 kg/m 3, μ = 653,3·10 -6 Pa·s (при T = 40°C);

грапавост на стоманена тръба ε = 50 µm;

коефициент на триене λ = 0,026;

Δp=0,01 MPa;

Решението на проблема:

Използвайки формата на уравнението за непрекъснатост W=Q/F и уравнението за площта на потока F=(π d²)/4, трансформираме израза на Дарси–Вайсбах:

∆H = λ l/d W²/(2 g) = λ l/d Q²/(2 g F²) = λ [(l Q²)/(2 d g [ (π·d²)/4]²)] = = (8·l·Q²)/(g·π²)·λ/d 5 = (8·26·0,005²)/(9,81·3,14²) λ/d 5 = 5,376 10 -5 λ/d 5

Нека изразим диаметъра:

d 5 = (5,376 10 -5 λ)/∆H = (5,376 10 -5 0,026)/1,2 = 1,16 10 -6

d = 5 √1,16·10 -6 = 0,065 m.

Отговор: оптималният диаметър на тръбопровода е 0,065 m.

Проблем 4

Проектират се два тръбопровода за транспортиране на невискозна течност с очакван капацитет Q 1 = 18 m 3 /час и Q 2 = 34 m 3 /час. Тръбите за двата тръбопровода трябва да са с еднакъв диаметър.

Определете ефективния диаметър на тръбите d, подходящи за условията на този проблем.

Първоначални данни:

Q 1 = 18 m 3 / час;

Q 2 = 34 m 3 / час.

Решението на проблема:

Нека определим възможния диапазон от оптимални диаметри за проектираните тръбопроводи, като използваме трансформираната форма на уравнението на потока:

d = √(4·Q)/(π·W)

Ще намерим стойностите на оптималната скорост на потока от референтните таблични данни. За невискозна течност скоростите на потока ще бъдат 1,5 – 3,0 m/s.

За първия тръбопровод с дебит Q 1 = 18 m 3 / час възможните диаметри ще бъдат:

d 1min = √(4 18)/(3600 3,14 1,5) = 0,065 m

d 1max = √(4 18)/(3600 3,14 3,0) = 0,046 m

За тръбопровод с дебит от 18 m 3 / час са подходящи тръби с диаметър на напречното сечение от 0,046 до 0,065 m.

По същия начин определяме възможните стойности на оптималния диаметър за втория тръбопровод с дебит Q 2 = 34 m 3 / час:

d 2min = √(4 34)/(3600 3,14 1,5) = 0,090 m

d 2max = √(4 34)/(3600 3,14 3) = 0,063 m

За тръбопровод с дебит 34 m 3 / час възможните оптимални диаметри могат да бъдат от 0,063 до 0,090 m.

Пресечната точка на двата диапазона на оптимални диаметри е в диапазона от 0,063 m до 0,065 m.

Отговор: За два тръбопровода са подходящи тръби с диаметър 0,063–0,065 m.

Проблем 5

В тръбопровод с диаметър 0,15 m при температура T = 40 ° C има воден поток с капацитет 100 m 3 / час. Определете режима на потока на водата в тръбата.

дадени:

диаметър на тръбата d = 0,25 m;

дебит Q = 100 m 3 / час;

μ = 653,3·10 -6 Pa·s (според таблицата при T = 40°C);

ρ = 992,2 kg/m 3 (според таблицата при T = 40°C).

Решението на проблема:

Режимът на потока на носителя се определя от стойността на числото на Рейнолдс (Re). За да изчислим Re, ние определяме скоростта на потока на течността в тръбата (W), като използваме уравнението на потока:

W = Q 4/(π d²) = = 0,57 m/s

Стойността на числото на Рейнолдс се определя по формулата:

Re = (ρ·W·d)/μ = (992,2·0,57·0,25) / (653,3·10 -6) = 216422

Критичната стойност на критерия Re cr по референтни данни е равна на 4000. Получената стойност на Re е по-голяма от определената критична стойност, което показва турбулентния характер на потока на течността при дадените условия.

Отговор: Режимът на водния поток е турбулентен.

В някои случаи трябва да се справите с необходимостта да изчислите водния поток през тръба. Този индикатор ви казва колко вода може да премине тръбата, измерено в m³/s.

• За организации, които не са инсталирали водомер, таксите се изчисляват въз основа на проходимостта на тръбата. Важно е да знаете колко точно се изчисляват тези данни, за какво и с каква ставка трябва да платите. Това не се отнася за физически лица, при липса на водомер броят на регистрираните се умножава по потреблението на вода на 1 човек според санитарните норми. Това е доста голям обем и с модерните тарифи е много по-изгодно да инсталирате брояч. По същия начин в наше време често е по-изгодно да загрявате водата сами с бойлер, отколкото да плащате комунални услуги за тяхната топла вода.
• Изчисляването на проходимостта на тръбата играе огромна роля при проектиране на къща, при свързване на комуникации към къщата .

Важно е да се гарантира, че всеки клон на водоснабдяването може да получи своя дял от главната тръба, дори и в часовете на пиково потребление на вода. Водопроводът е създаден за комфорт, удобство и улесняване на работата на хората.

Ако всяка вечер водата практически не достига до жителите на горните етажи, за какъв комфорт можем да говорим? Как можете да пиете чай, да миете чинии, да се къпете? И всички пият чай и плуват, така че обемът вода, който тръбата успя да осигури, беше разпределен по долните етажи. Този проблем може да играе много лоша роля при пожарогасенето. Ако пожарникарите се свържат с централната тръба, но в нея няма налягане.

Понякога изчисляването на водния поток през тръба може да бъде полезно, ако след ремонт на водоснабдителната система от нещастни занаятчии, подмяна на част от тръбите, налягането е спаднало значително.

Хидродинамичните изчисления не са лесна задача и обикновено се извършват от квалифицирани специалисти. Но да речем, че се занимавате с частно строителство, проектирате своя собствена уютна, просторна къща.

Как сами да изчислите водния поток през тръба?

Изглежда, че е достатъчно да знаете диаметъра на отвора на тръбата, за да получите, може би заоблени, но като цяло справедливи цифри. Уви, това е много малко. Други фактори могат значително да променят резултата от изчисленията. Какво влияе върху максималния поток на вода през тръба?

1. Тръбна секция. Очевиден фактор. Отправна точка за изчисления на динамиката на флуидите.
2. Налягане в тръбата. С увеличаване на налягането повече вода протича през тръба със същото напречно сечение.
3. Завои, завои, промени в диаметъра, разклонениязабавете движението на водата през тръбата. Различни опции в различна степен.
4. Дължина на тръбата. По-дългите тръби ще пренасят по-малко вода за единица време от по-късите тръби. Цялата тайна е в силата на триене. Точно както забавя движението на познатите ни предмети (коли, велосипеди, шейни и т.н.), силата на триене възпрепятства потока на водата.
5. Тръба с по-малък диаметър има по-голяма площ на воден контакт с повърхността на тръбата по отношение на обема на водния поток. И от всяка точка на контакт се появява сила на триене. Точно както при по-дългите тръби, при по-тесните тръби скоростта на движение на водата става по-бавна.
6. Материал на тръбата. Очевидно степента на грапавост на материала влияе върху големината на силата на триене. Съвременните пластмасови материали (полипропилен, PVC, метал и др.) са много хлъзгави в сравнение с традиционната стомана и позволяват на водата да се движи по-бързо.
7. Срок на експлоатация на тръбата. Варовиковите отлагания и ръжда значително влошават производителността на водоснабдителната система. Това е най-трудният фактор, тъй като степента на запушване на тръбата, нейният нов вътрешен релеф и коефициентът на триене са много трудни за изчисляване с математическа точност. За щастие изчисленията на водния поток най-често се изискват за ново строителство и свежи, неизползвани преди това материали. От друга страна, тази система ще се свърже със съществуващи комуникации, които съществуват от много години. И как ще се държи тя след 10, 20, 50 години? Най-новите технологии значително подобриха тази ситуация. Пластмасовите тръби не ръждясват, повърхността им практически не се влошава с времето.

Изчисляване на водния поток през крана

Обемът на изтичащия флуид се намира чрез умножаване на напречното сечение на отвора на тръбата S по дебита V. Напречното сечение е площта на определена част от обемна фигура, в този случай площта на кръг. Намира се по формулата S = πR2. R ще бъде радиусът на отвора на тръбата, който не трябва да се бърка с радиуса на тръбата. π е константа, съотношението на обиколката на кръг към неговия диаметър, приблизително равно на 3,14.

Дебитът се намира с помощта на формулата на Торичели: . Където g е ускорението на гравитацията на планетата Земя, равно на приблизително 9,8 m/s. h е височината на водния стълб, който стои над отвора.

Пример

Нека изчислим водния поток през кран с отвор с диаметър 0,01 m и височина на колоната 10 m.

Напречно сечение на отвора = πR2 = 3,14 x 0,012 = 3,14 x 0,0001 = 0,000314 m².

Скорост на изтичане = √2gh = √2 x 9,8 x 10 = √196 = 14 m/s.

Воден поток = SV = 0,000314 x 14 = 0,004396 m³/s.

Преобразувано в литри се оказва, че от дадена тръба могат да изтекат 4,396 литра в секунда.

Защо са необходими такива изчисления?

Когато изготвяте план за изграждане на голяма вила с няколко бани, частен хотел или организиране на противопожарна система, е много важно да имате повече или по-малко точна информация за транспортните възможности на съществуващата тръба, като се вземат предвид нейните диаметър и налягане в системата. Всичко е свързано с колебания в налягането по време на пиково потребление на вода: такива явления доста сериозно влияят на качеството на предоставяните услуги.

Освен това, ако водоснабдяването не е оборудвано с водомери, тогава при плащане на комунални услуги, т.нар. "проходимост на тръбата". В този случай съвсем логично възниква въпросът за тарифите, които се прилагат в случая.

Важно е да се разбере, че вторият вариант не се прилага за частни помещения (апартаменти и вили), където при липса на измервателни уреди се вземат предвид санитарните стандарти при изчисляване на плащането: обикновено това е до 360 l / ден на човек .

Какво определя пропускливостта на тръбата?

Какво определя дебита на водата в кръгла тръба? Изглежда, че намирането на отговора не би трябвало да е трудно: колкото по-голямо е напречното сечение на тръбата, толкова по-голям обем вода може да премине за определено време. В същото време се помни и налягането, тъй като колкото по-висок е водният стълб, толкова по-бързо водата ще бъде принудена вътре в комуникацията. Практиката обаче показва, че това не са всички фактори, влияещи върху потреблението на вода.

В допълнение към тях трябва да се вземат предвид и следните точки:

1. Дължина на тръбата. С увеличаване на дължината водата се трие по стените му по-силно, което води до забавяне на потока. Всъщност в самото начало на системата водата се влияе единствено от налягането, но също така е важно колко бързо следващите порции имат възможност да влязат в комуникацията. Спирането вътре в тръбата често достига големи стойности.
2. Консумацията на вода зависи от диаметърав много по-сложна степен, отколкото изглежда на пръв поглед. Когато диаметърът на тръбата е малък, стените се съпротивляват на водния поток с порядък повече, отколкото в по-дебелите системи. В резултат на това, тъй като диаметърът на тръбата намалява, нейната полза по отношение на съотношението на скоростта на водния поток към вътрешната площ върху участък с фиксирана дължина намалява. Казано по-просто, дебел тръбопровод транспортира вода много по-бързо от тънък.
3. Материал на изработка. Друг важен момент, който пряко влияе върху скоростта на движение на водата през тръбата. Например гладкият пропилен насърчава плъзгането на водата в много по-голяма степен от грубите стоманени стени.
4. Продължителност на услугата. С течение на времето стоманените водопроводни тръби образуват ръжда. Освен това за стоманата, подобно на чугуна, е характерно постепенното натрупване на варовик. Устойчивостта на водния поток на тръби с отлагания е много по-висока от тази на новите стоманени продукти: тази разлика понякога достига до 200 пъти. В допълнение, свръхрастежът на тръбата води до намаляване на нейния диаметър: дори ако не вземем предвид повишеното триене, нейната пропускливост очевидно намалява. Важно е също така да се отбележи, че продуктите, изработени от пластмаса и метал-пластмаса, нямат такива проблеми: дори след десетилетия на интензивна употреба нивото им на устойчивост на водни потоци остава на първоначалното ниво.
5. Наличие на завъртания, фитинги, адаптери, вентилидопринася за допълнително инхибиране на водните потоци.

Трябва да се вземат предвид всички горепосочени фактори, защото не говорим за някакви дребни грешки, а за сериозна разлика от няколко пъти. Като заключение можем да кажем, че простото определяне на диаметъра на тръбата въз основа на водния поток едва ли е възможно.

Нова възможност за изчисляване на потреблението на вода

Ако водата се използва през крана, това значително опростява задачата. Основното в този случай е, че размерът на отвора за изтичане на вода е много по-малък от диаметъра на водопровода. В този случай е приложима формулата за изчисляване на водата върху напречното сечение на тръба Торичели v^2=2gh, където v е скоростта на потока през малък отвор, g е ускорението на свободното падане, а h е височина на водния стълб над крана (дупка с напречно сечение s, за единица време преминава обем вода s*v). Важно е да запомните, че терминът "сечение" се използва не за обозначаване на диаметъра, а за неговата площ. За да го изчислите, използвайте формулата pi*r^2.

Ако водният стълб е с височина 10 метра и дупката има диаметър 0,01 m, водният поток през тръбата при налягане от една атмосфера се изчислява, както следва: v^2=2*9,78*10=195,6. След като извадим корен квадратен, получаваме v=13,98570698963767. След закръгляване, за да се получи по-проста скорост, резултатът е 14 m/s. Напречното сечение на дупка с диаметър 0,01 m се изчислява, както следва: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 m2. В резултат на това се оказва, че максималният воден поток през тръбата съответства на 0,000314159265*14 = 0,00439822971 m3/s (малко по-малко от 4,5 литра вода/секунда). Както можете да видите, в този случай изчисляването на водата в напречното сечение на тръбата е доста просто. Има и свободно достъпни специални таблици, показващи консумацията на вода за най-популярните водопроводни продукти, с минимална стойност на диаметъра на водопровода.

Както вече разбирате, няма универсален, прост начин за изчисляване на диаметъра на тръбопровода в зависимост от водния поток. Все пак можете да извлечете определени показатели за себе си. Това е особено вярно, ако системата е направена от пластмасови или металопластични тръби и консумацията на вода се извършва от кранове с малко напречно сечение на изхода. В някои случаи този метод на изчисление е приложим за стоманени системи, но ние говорим предимно за нови водопроводи, които все още не са покрити с вътрешни отлагания по стените.

Консумация на вода по диаметър на тръбата: определяне на диаметъра на тръбопровода в зависимост от дебита, изчисляване по напречно сечение, формула за максимален дебит при налягане в кръгла тръба

Консумация на вода по диаметър на тръбата: определяне на диаметъра на тръбопровода в зависимост от дебита, изчисляване по напречно сечение, формула за максимален дебит при налягане в кръгла тръба

Воден поток през тръба: възможно ли е просто изчисление?

Възможно ли е да се направи просто изчисление на водния поток въз основа на диаметъра на тръбата? Или единственият начин да се свържете със специалисти, като първо сте направили подробна карта на всички водоснабдителни системи в района?

В крайна сметка хидродинамичните изчисления са изключително сложни...

Нашата задача е да разберем колко вода може да премине тази тръба

За какво е?

1. При самостоятелно изчисляване на водоснабдителните системи.

Ако планирате да построите голяма къща с няколко бани за гости, мини-хотел или да обмислите пожарогасителна система, препоръчително е да знаете колко вода може да достави тръба с определен диаметър при определено налягане.

В края на краищата, значителен спад на налягането по време на пикова консумация на вода е малко вероятно да угоди на жителите. И слаб поток вода от пожарен маркуч най-вероятно ще бъде безполезен.

1. При липса на водомери комуналните услуги обикновено таксуват организациите "по тръбен поток".

Моля, обърнете внимание: вторият сценарий не засяга апартаменти и частни къщи. Ако няма водомери, комуналните услуги таксуват водата според санитарните стандарти. За съвременните комфортни къщи това е не повече от 360 литра на човек на ден.

Трябва да признаем: водомерът значително опростява отношенията с комуналните услуги

Фактори, влияещи върху проходимостта на тръбата

Какво влияе на максималния воден поток в кръгла тръба?

Очевидният отговор

Здравият разум подсказва, че отговорът трябва да е много прост. Има водопровод. В него има дупка. Колкото по-голям е той, толкова повече вода ще премине през него за единица време. О, съжалявам, все още напрежение.

Очевидно стълб вода от 10 сантиметра ще изтласка по-малко вода през сантиметър дупка, отколкото стълб вода с височината на десететажна сграда.

Това означава, че зависи от вътрешното сечение на тръбата и от налягането във водоснабдителната система, нали?

Наистина ли е необходимо нещо друго?

Верен отговор

Не. Тези фактори влияят върху потреблението, но са само началото на дълъг списък. Изчисляването на водния поток въз основа на диаметъра на тръбата и налягането в нея е същото като изчисляването на траекторията на ракета, летяща към Луната, въз основа на видимата позиция на нашия спътник.

Ако не вземем предвид въртенето на Земята, движението на Луната по собствената й орбита, съпротивлението на атмосферата и гравитацията на небесните тела, малко вероятно е нашият космически кораб да достигне дори приблизително желаната точка в космоса .

Колко вода ще изтече от тръба с диаметър x при налягане в линията y се влияе не само от тези два фактора, но и от:

• Дължина на тръбата. Колкото по-дълъг е той, толкова повече триенето на водата в стените забавя водния поток в него. Да, водата в самия край на тръбата се влияе само от налягането в нея, но следващите обеми вода трябва да заемат нейно място. И водопровода ги бави и още как.

Именно поради загубата на налягане в дълга тръба помпените станции са разположени на нефтопроводи

• Диаметърът на тръбата влияе на потреблението на вода по много по-сложен начин, отколкото предполага „здравият разум“.. При тръбите с малък диаметър съпротивлението на стената срещу движението на потока е много по-голямо, отколкото при дебелите тръби.

Причината е, че колкото по-малка е тръбата, толкова по-неблагоприятно е съотношението между вътрешния обем и повърхността за фиксирана дължина по отношение на дебита на водата.

Просто казано, по-лесно е водата да се движи през дебела тръба, отколкото през тънка.

• Материалът на стените е друг важен фактор, от който зависи скоростта на движение на водата.. Ако водата се плъзга върху гладък полипропилен, като слабината на тромава дама на тротоар в ледени условия, тогава грубата стомана създава много по-голямо съпротивление на потока.
• Възрастта на тръбата също силно влияе върху пропускливостта на тръбата.. Стоманените водопроводни тръби ръждясват; в допълнение, стоманата и чугунът се обрастват с варовикови отлагания през годините на употреба.

Обраслата тръба има много по-голяма устойчивост на поток (съпротивлението на полирана нова стоманена тръба и ръждясала се различава 200 пъти!). Освен това зоните вътре в тръбата поради свръхрастеж намаляват клирънса си; Дори при идеални условия много по-малко вода ще премине през обрасла тръба.

Мислите ли, че има смисъл да се изчислява пропускливостта по диаметъра на тръбата при фланеца?

Моля, обърнете внимание: състоянието на повърхността на пластмасовите и металополимерните тръби не се влошава с времето. След 20 години тръбата ще предлага същата устойчивост на воден поток, както по време на монтажа.

• И накрая, всеки завой, преход на диаметър, различни спирателни вентили и фитинги - всичко това също забавя потока на водата.

Ех, само ако горните фактори можеха да бъдат пренебрегнати! Но не говорим за отклонения в границите на грешката, а за разлика в няколко пъти.

Всичко това ни води до тъжно заключение: просто изчисляване на водния поток през тръба е невъзможно.

Лъч светлина в тъмно кралство

В случай на воден поток през кран обаче задачата може драстично да се опрости. Основното условие за просто изчисление: отворът, през който тече водата, трябва да бъде пренебрежимо малък в сравнение с диаметъра на водопроводната тръба.

Тогава се прилага законът на Торичели: v^2=2gh, където v е скоростта на потока от малък отвор, g е ускорението на свободното падане и h е височината на водния стълб, който стои над отвора. В този случай обем течност s*v ще премине през отвор с напречно сечение s за единица време.

Господарят ти остави подарък

Не забравяйте: напречното сечение на отвора не е диаметър, а площ, равна на pi*r^2.

За воден стълб от 10 метра (което съответства на свръхналягане от една атмосфера) и дупка с диаметър 0,01 метра, изчислението ще бъде както следва:

Вземаме корен квадратен и получаваме v=13,98570698963767. За опростяване на изчисленията закръгляме стойността на скоростта на потока до 14 m/s.

Напречното сечение на дупка с диаметър 0,01 m е равно на 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 m2.

Така водният поток през нашата дупка ще бъде равен на 0,000314159265*14=0,00439822971 m3/s, или малко по-малко от четири и половина литра в секунда.

Както можете да видите, в тази версия изчислението не е много сложно.

Освен това в приложението към статията ще намерите таблица с потреблението на вода за най-често срещаните водопроводни инсталации, като посочите минималния диаметър на връзката.

Заключение

Това е всичко накратко. Както можете да видите, не намерихме универсално просто решение; въпреки това се надяваме да намерите статията за полезна. Късмет!

Как да изчислим капацитета на тръбата

Изчисляването на капацитета е една от най-трудните задачи при полагане на тръбопровод. В тази статия ще се опитаме да разберем как точно се прави това за различните видове тръбопроводи и тръбни материали.

Тръби с голям поток

Капацитетът е важен параметър за всякакви тръби, канали и други наследници на римския акведукт. Въпреки това пропускателната способност не винаги е посочена на опаковката на тръбата (или на самия продукт). В допълнение, оформлението на тръбопровода също определя колко течност тръбата преминава през напречното сечение. Как да изчислим правилно пропускателната способност на тръбопроводите?

Методи за изчисляване на капацитета на тръбопровода

Има няколко метода за изчисляване на този параметър, всеки от които е подходящ за конкретен случай. Някои символи, важни при определяне на капацитета на тръбата:

Външният диаметър е физическият размер на напречното сечение на тръбата от единия край на външната стена до другия. В изчисленията се обозначава като Dn или Dn. Този параметър е посочен в етикета.

Номиналният диаметър е приблизителната стойност на диаметъра на вътрешното сечение на тръбата, закръглена до най-близкото цяло число. В изчисленията се обозначава като Du или Du.

Физични методи за изчисляване на капацитета на тръбата

Стойностите на пропускателната способност на тръбите се определят с помощта на специални формули. За всеки вид продукт - за газ, водоснабдяване, канализация - има различни методи за изчисление.

Таблични методи за изчисление

Има таблица с приблизителни стойности, създадени, за да се улесни определянето на пропускателната способност на тръбите за разпределение в апартамента. В повечето случаи не се изисква висока точност, така че стойностите могат да се прилагат без сложни изчисления. Но тази таблица не взема предвид намаляването на пропускателната способност поради появата на седиментни израстъци вътре в тръбата, което е типично за старите магистрали.

Има точна таблица за изчисляване на капацитета, наречена таблица на Шевелев, която взема предвид материала на тръбата и много други фактори. Тези таблици рядко се използват при полагане на водопроводни тръби в апартамент, но в частна къща с няколко нестандартни щрангове те могат да бъдат полезни.

Изчисляване с помощта на програми

Съвременните водопроводни компании разполагат със специални компютърни програми за изчисляване на капацитета на тръбите, както и много други подобни параметри. Освен това са разработени онлайн калкулатори, които, макар и по-малко точни, са безплатни и не изискват инсталация на компютър. Една от стационарните програми „TAScope“ е творение на западни инженери, което е Shareware. Големите компании използват "Hydrosystem" - това е домашна програма, която изчислява тръбите според критерии, които влияят на тяхната работа в регионите на Руската федерация. В допълнение към хидравличните изчисления, той ви позволява да изчислявате други параметри на тръбопровода. Средната цена е 150 000 рубли.

Как да изчислим капацитета на газовата тръба

Газът е един от най-трудните материали за транспортиране, особено защото има тенденция да се компресира и следователно може да изтече през най-малките пролуки в тръбите. Има специални изисквания за изчисляване на капацитета на газопроводите (както и за проектиране на газовата система като цяло).

Формула за изчисляване на капацитета на газова тръба

Максималната производителност на газопроводите се определя по формулата:

Qmax = 0,67 DN2 * p

където p е равно на работното налягане в газопроводната система + 0,10 MPa или абсолютното налягане на газа;

Du - номинален диаметър на тръбата.

Има сложна формула за изчисляване на капацитета на газовата тръба. Обикновено не се използва при извършване на предварителни изчисления, както и при изчисляване на домакински газопровод.

Qmax = 196,386 DN2 * p/z*T

където z е коефициентът на свиваемост;

T е температурата на транспортирания газ, K;

Съгласно тази формула се определя пряката зависимост на температурата на движещата се среда от налягането. Колкото по-висока е стойността на Т, толкова повече газът се разширява и притиска стените. Следователно, когато изчисляват големите магистрали, инженерите вземат предвид възможните метеорологични условия в района, където минава газопроводът. Ако номиналната стойност на DN тръбата е по-малка от налягането на газа, генерирано при високи температури през лятото (например при +38 ... + 45 градуса по Целзий), тогава е вероятно повреда на линията. Това води до изтичане на ценни суровини и създава възможност за експлозия в участък от тръбата.

Таблица на капацитета на газопровода в зависимост от налягането

Има таблица за изчисляване на пропускателната способност на газопровода за често използвани диаметри на тръбите и номинални работни налягания. За да се определят характеристиките на газопровод с нестандартни размери и налягания, ще са необходими инженерни изчисления. Освен това налягането, скоростта и обемът на газа се влияят от външната температура на въздуха.

Максималната скорост (W) на газа в таблицата е 25 m/s, а z (коефициентът на свиваемост) е 1. Температурата (T) е 20 градуса по Целзий или 293 Келвина.

Капацитет на канализационната тръба

Дебитът на канализационната тръба е важен параметър, който зависи от вида на тръбопровода (налягане или свободен поток). Формулата за изчисление се основава на законите на хидравликата. В допълнение към трудоемките изчисления се използват таблици за определяне на капацитета на канализацията.

Хидравлична формула за изчисление

За хидравлично изчисляване на канализацията е необходимо да се определят неизвестните:

1. диаметър на тръбопровода Du;
2. средна скорост на потока v;
3. хидравличен наклон l;
4. степен на запълване h/Dn (изчисленията се основават на хидравличния радиус, който е свързан с тази стойност).

На практика те са ограничени до изчисляване на стойността на l или h/d, тъй като останалите параметри са лесни за изчисляване. При предварителните изчисления хидравличният наклон се приема за равен на наклона на земната повърхност, при който движението на отпадъчните води няма да бъде по-ниско от скоростта на самопочистване. Стойностите на скоростта, както и максималните стойности на h/DN за битови мрежи могат да бъдат намерени в таблица 3.

Освен това има стандартизирана стойност за минималния наклон за тръби с малък диаметър: 150 mm

(i=0.008) и 200 (i=0.007) mm.

Формулата за обемен флуиден поток изглежда така:

където a е площта на отвореното напречно сечение на потока,

v – скорост на потока, m/s.

Скоростта се изчислява по формулата:

където R е хидравличният радиус;

C – коефициент на омокряне;

От това можем да извлечем формулата за хидравличен наклон:

Този параметър се използва за определяне на този параметър, ако е необходимо изчисление.

където n е коефициентът на грапавост, който има стойности от 0,012 до 0,015 в зависимост от материала на тръбата.

Хидравличният радиус се счита за равен на нормалния радиус, но само когато тръбата е напълно запълнена. В други случаи използвайте формулата:

където A е площта на напречния флуиден поток,

P е намокреният периметър или напречната дължина на вътрешната повърхност на тръбата, която докосва течността.

Таблици за пропускателна способност за канализационни тръби със свободен поток

Таблицата взема предвид всички параметри, използвани за извършване на хидравличното изчисление. Данните се избират според диаметъра на тръбата и се заместват във формулата. Тук вече е изчислен обемният дебит на течността q, преминаваща през напречното сечение на тръбата, което може да се приеме като пропускателна способност на линията.

Освен това има по-подробни таблици на Lukin, съдържащи готови стойности на производителността за тръби с различни диаметри от 50 до 2000 mm.

Таблици с капацитет за напорни канализационни системи

В таблиците с капацитет на канализационните тръби под налягане стойностите зависят от максималната степен на пълнене и изчислената средна скорост на отпадъчните води.

Капацитет на водопровода

Водопроводните тръби са най-често използваните тръби в дома. И тъй като те са подложени на голямо натоварване, изчисляването на капацитета на водопровода става важно условие за надеждна работа.

Проходимостта на тръбата зависи от диаметъра

Диаметърът не е най-важният параметър при изчисляване на проходимостта на тръбата, но също така влияе върху нейната стойност. Колкото по-голям е вътрешният диаметър на тръбата, толкова по-висока е пропускливостта, а също и по-малък шанс от запушвания и запушвания. Въпреки това, в допълнение към диаметъра, е необходимо да се вземе предвид коефициентът на триене на водата по стените на тръбата (таблична стойност за всеки материал), дължината на линията и разликата в налягането на течността на входа и изхода. В допълнение, броят на колената и фитингите в тръбопровода ще повлияе значително на скоростта на потока.

Таблица на капацитета на тръбата според температурата на охлаждащата течност

Колкото по-висока е температурата в тръбата, толкова по-ниска е пропускателната способност, тъй като водата се разширява и по този начин създава допълнително триене. За водопровода това не е важно, но в отоплителните системи е ключов параметър.

Има таблица за изчисления на топлина и охлаждаща течност.

Таблица на капацитета на тръбата в зависимост от налягането на охлаждащата течност

Има таблица, описваща капацитета на тръбите в зависимост от налягането.

Таблица на капацитета на тръбата в зависимост от диаметъра (по Шевелев)

Таблиците на F.A. и A.F. Шевелев са един от най-точните таблични методи за изчисляване на пропускателната способност на водопровод. Освен това те съдържат всички необходими формули за изчисление за всеки конкретен материал. Това е дълга информация, която най-често се използва от хидроинженерите.

Таблиците вземат предвид:

1. диаметри на тръбите – вътрешни и външни;
2. дебелина на стената;
3. експлоатационен живот на водоснабдителната система;
4. дължина на линията;
5. предназначение на тръбите.

Дебит на тръбата в зависимост от диаметъра, налягането: таблици, формули за изчисление, онлайн калкулатор

Изчисляването на капацитета е една от най-трудните задачи при полагане на тръбопровод. В тази статия ще се опитаме да разберем как точно се прави това за различните видове тръбопроводи и тръбни материали.

Във всеки модерен дом едно от основните условия за комфорт е течащата вода. И с появата на ново оборудване, което изисква свързване към водопровод, неговата роля в къщата стана изключително важна. Много хора вече не могат да си представят как е възможно без пералня, бойлер, съдомиялна машина и т.н. Но за да работи правилно някое от тези устройства, те изискват определено водно налягане, идващо от водопровода. И така, човек, който реши да инсталира нова водоснабдителна система у дома, си спомня как да изчисли налягането в тръбата, така че всички водопроводни устройства да работят перфектно.

Изисквания към съвременния водопровод

Модерното водоснабдяване трябва да отговаря на всички характеристики и изисквания. На изхода на крана водата трябва да тече гладко, без трептене. Следователно не трябва да има спадове на налягането в системата при изтегляне на вода. Водата, протичаща през тръбите, не трябва да създава шум, да съдържа въздушни примеси и други чужди натрупвания, които имат пагубен ефект върху керамичните кранове и други водопроводни инсталации. За да избегнете тези неприятни инциденти, налягането на водата в тръбата не трябва да пада под минималното си ниво при подаване на вода.

съвет! Минималното налягане на водоснабдяването трябва да бъде 1,5 атмосфери. За да се гарантира, че налягането е достатъчно за работа на съдомиялната и пералната машина.

Необходимо е да се вземе предвид още една важна характеристика на водоснабдителната система, свързана с потреблението на вода. Във всяко жилищно помещение има повече от една точка за събиране на вода. Въз основа на това изчислението на водоснабдителната система трябва да осигури напълно нуждите от вода на всички водопроводни инсталации, когато са включени едновременно. Този параметър се постига не само чрез налягане, но и от обема на входящата вода, през която може да премине тръба с определено напречно сечение. С прости думи, преди монтажа е необходимо да се извърши известно хидравлично изчисление на водоснабдителната система, като се вземат предвид налягането и потока на водата.

Преди изчислението, нека разгледаме по-подробно две понятия като поток и налягане, за да разберем тяхната същност.

налягане

Както знаем, в миналото централният водопровод е бил свързан с водна кула. Тази кула създава налягане във водопроводната мрежа. Единицата за измерване на налягането е атмосферата. Освен това налягането не зависи от размера на контейнера, разположен в горната част на кулата, а само от височината.

съвет! Ако налеете вода в тръба с височина десет метра, тя ще създаде налягане от 1 атмосфера в най-ниската точка.

Налягането е еквивалентно на метри. Една атмосфера е равна на 10 m воден стълб. Нека разгледаме пример с пететажна сграда. Височината на къщата е 15 м. Следователно височината на единия етаж е 3 метра. Петнадесетметрова кула ще създаде налягане на приземния етаж от 1,5 атмосфери. Нека изчислим налягането на втория етаж: 15-3 = 12 метра воден стълб или 1,2 атмосфери. След като направим предстоящото изчисление, ще забележим, че на 5-ия етаж няма да има водно налягане. Това означава, че за да се осигури вода до петия етаж, е необходимо да се изгради кула с височина над 15 метра. Ами ако това е например 25-етажна сграда? Никой няма да строи такива кули. Съвременните водоснабдителни системи използват помпи.

Нека изчислим налягането на изхода на помпата за дълбоки кладенци. Има дълбока помпа, която издига вода до 30 метра воден стълб. Това означава, че генерира налягане от 3 атмосфери на изхода си. След като помпата бъде потопена на 10 метра в кладенеца, тя ще създаде налягане на нивото на земята - 2 атмосфери или 20 метра воден стълб.

Консумация

Нека разгледаме следващия фактор - консумацията на вода. Зависи от налягането и колкото по-високо е, толкова по-бързо водата ще се движи през тръбите. С други думи, ще има повече потребление. Но целият въпрос е, че скоростта на водата се влияе от напречното сечение на тръбата, през която се движи. И ако намалите напречното сечение на тръбата, водоустойчивостта ще се увеличи. Следователно количеството му на изхода на тръбата ще намалее за същия период от време.

В производството, по време на изграждането на водопроводи, се изготвят проекти, в които хидравличното изчисление на водопровода се изчислява с помощта на уравнението на Бернули:

Където h 1-2 - показва загубата на налягане на изхода след преодоляване на съпротивлението по цялата секция на водоснабдителната система.

Изчисляване на домашен водопровод

Но това, както се казва, са сложни изчисления. За домашни водопроводни инсталации използваме по-прости изчисления.

Въз основа на паспортните данни на автомобилите, които консумират вода в къщата, ние обобщаваме неспециализираното потребление. Добавяме към тази цифра консумацията на всички кранове за вода, разположени в къщата. Един водопроводен кран преминава през около 5-6 литра вода за 60 секунди. Обобщаваме всички числа и получаваме неспециализираната консумация на вода в къщата. Сега, ръководени от неспециализирано потребление, купуваме тръба с напречно сечение, което ще осигури налягане и необходимото количество вода на всички работещи водоразпределители едновременно.

Във времето, когато вашият водопровод вкъщи е свързан с общинската мрежа, вие ще използвате това, което ви дадат. Е, какво ще стане, ако имате кладенец у дома, вземете помпа, която напълно ще осигури на вашата мрежа необходимото налягане, съответстващо на разходите. Когато купувате, се ръководете от паспортните данни на помпата.

За да изберете секцията на тръбата, ние се ръководим от тези таблици:

Тези таблици предоставят по-популярни параметри на тръбите. За пълна информация е възможно да намерите по-пълни таблици с изчисления на тръби с различни диаметри в Интернет.

Въз основа на тези изчисления и с правилна инсталация ще осигурите водоснабдяването си с всички необходими параметри. Ако нещо не е ясно, по-добре е да се обърнете към експерти.

За да се монтира правилно водоснабдителната конструкция, когато се започне разработването и планирането на системата, е необходимо да се изчисли водният поток през тръбата.

От получените данни зависят основните параметри на домашната водоснабдителна система.

В тази статия читателите ще могат да се запознаят с основните техники, които ще им помогнат самостоятелно да изчислят своята водопроводна система.

Целта на изчисляването на диаметъра на тръбопровода чрез дебит: Определяне на диаметъра и напречното сечение на тръбопровода въз основа на данни за дебита и скоростта на надлъжно движение на водата.

Извършването на такова изчисление е доста трудно. Необходимо е да се вземат предвид много нюанси, свързани с технически и икономически данни. Тези параметри са взаимосвързани. Диаметърът на тръбопровода зависи от вида на течността, която ще се изпомпва през него.

Ако увеличите скоростта на потока, можете да намалите диаметъра на тръбата. Разходът на материали автоматично ще намалее. Ще бъде много по-лесно да инсталирате такава система и цената на работата ще падне.

Увеличаването на движението на потока обаче ще причини загуби на налягане, което изисква създаването на допълнителна енергия за изпомпване. Ако го намалите твърде много, може да се появят нежелани последствия.

При проектирането на тръбопровод в повечето случаи дебитът на водата се посочва веднага. Две количества остават неизвестни:

• Диаметър на тръбата;
• Дебит.

Много е трудно да се направи пълно технико-икономическо изчисление. Това изисква подходящи инженерни познания и много време. За да улесните тази задача, когато изчислявате необходимия диаметър на тръбата, използвайте референтни материали. Те дават най-добрите дебити, получени експериментално.

Окончателната формула за изчисляване на оптималния диаметър на тръбопровода е следната:

d = √(4Q/Πw)
Q – дебит на изпомпваната течност, m3/s
d – диаметър на тръбопровода, m
w – скорост на потока, m/s

Подходяща скорост на флуида, в зависимост от вида на тръбопровода

На първо място, се вземат предвид минималните разходи, без които е невъзможно изпомпването на течността. Освен това трябва да се вземе предвид цената на тръбопровода.

Когато правите изчисления, винаги трябва да помните ограниченията на скоростта на движещата се среда. В някои случаи размерът на главния тръбопровод трябва да отговаря на изискванията, заложени в технологичния процес.

Размерите на тръбопровода също се влияят от възможни скокове на налягането.

Когато се правят предварителни изчисления, промените в налягането не се вземат предвид. Проектирането на технологичен тръбопровод се основава на допустимата скорост.

Когато има промени в посоката на движение в проектирания тръбопровод, повърхността на тръбата започва да изпитва високо налягане, насочено перпендикулярно на движението на потока.

Това увеличение е свързано с няколко показателя:

• Скорост на флуида;
• Плътност;
• Първоначално налягане (глава).

Освен това скоростта винаги е обратно пропорционална на диаметъра на тръбата. Ето защо високоскоростните течности изискват правилен избор на конфигурация и подходящ избор на размерите на тръбопровода.

Например, ако се изпомпва сярна киселина, скоростта е ограничена до стойност, която няма да причини ерозия по стените на завоите на тръбата. В резултат на това структурата на тръбата никога няма да бъде повредена.

Скорост на водата във формула за тръбопровод

Обемният дебит V (60m³/час или 60/3600m³/sec) се изчислява като произведение на скоростта на потока w и напречното сечение на тръбата S (а напречното сечение на свой ред се изчислява като S=3,14 d² /4): V = 3,14 w d²/4. От тук получаваме w = 4V/(3,14 d²). Не забравяйте да преобразувате диаметъра от милиметри в метри, т.е. диаметърът ще бъде 0,159 m.

Формула за консумация на вода

Като цяло методологията за измерване на водния поток в реки и тръбопроводи се основава на опростена форма на уравнението за непрекъснатост за несвиваеми течности:

Воден поток през тръбната маса

Поток срещу налягане

Няма такава зависимост на потока на течността от налягането, а по-скоро от спада на налягането. Формулата е проста. Съществува общоприето уравнение за спада на налягането, когато течността тече в тръба Δp = (λL/d) ρw²/2, λ е коефициентът на триене (търси се в зависимост от скоростта и диаметъра на тръбата с помощта на графики или съответните формули) , L е дължината на тръбата, d е нейният диаметър, ρ е плътността на течността, w е скоростта. От друга страна, има определение за дебит G = ρwπd²/4. Изразяваме скоростта от тази формула, заместваме я в първото уравнение и намираме зависимостта на дебита G = π SQRT(Δp d^5/λ/L)/4, SQRT е корен квадратен.

Коефициентът на триене се намира чрез селекция. Първо задавате определена стойност на скоростта на течността от фенерчето и определяте числото на Рейнолдс Re=ρwd/μ, където μ е динамичният вискозитет на течността (не го бъркайте с кинематичен вискозитет, това са различни неща). Според Рейнолдс вие търсите стойности на коефициента на триене ​​λ = 64/Re за ламинарен режим и λ = 1/(1,82 logRe - 1,64)² за турбулентен режим (тук log е десетичният логаритъм). И вземете стойността, която е по-висока. След като намерите потока и скоростта на течността, ще трябва да повторите цялото изчисление отново с нов коефициент на триене. И вие повтаряте това преизчисляване, докато стойността на скоростта, определена за определяне на коефициента на триене, съвпадне, в рамките на определена грешка, със стойността, която намирате от изчислението.