Определить скорость потока в трубе

Зависимость водного давления от диаметра трубопровода

Между давлением водного потока и трубным диаметром наблюдается прямая зависимость, описываемая законом Бернулли.
Согласно нему при возрастании давления воды скорость течения снижается, и наоборот.

При пропускании постоянного водного потока через трубы с различным сечением обнаруживается, что
в узких частях давление меньше, чем в широких.
При переходе воды из широкой части в узкую, давление снижается, и наоборот.

В трубах с различным сечением за одинаковый промежуток времени протекает равный объем воды. Поэтому на широких участках она течет медленнее, чем по узким.

Таблица соотношения

Водорасход напрямую зависит от пропускной способности. Это такая величина, которая показывает максимальный объем, проходящий через систему за определенный временной промежуток и при определенном давлении.

Для труб с разным диаметром такая величина разнится. Подробная информация указана в таблице ниже:

Как определить пропускную способность трубы в зависимости от диаметра и давления воды: несколько способов на выбор

Качественно сделанный водопровод прослужит без поломок долгие годы. Однако при его установке диаметр труб должен быть подобранным в соответствии с требованиями и нормами по строительству. Поэтому, планируя сделать водопровод в своём доме, нужно знать, как определяется пропускная способность трубы в зависимости от диаметра и давления воды. Разберёмся, почему это так важно, и как правильно делать замеры.

Как рассчитать расход воды через трубу по давлению и диаметру

При прокладке водопроводных магистралей сложнее всего рассчитать пропускную способность трубных отрезков. Правильные подсчеты позволят добиться того, чтобы расход воды не был слишком большой и не снижался ее напор.

Жидкость в трубе: вопросы и ответы

Тема этой статьи – жидкость в трубе. Нам предстоит знакомство с физическими законами и формулами, описывающими ее движение, скорость и объем. Мы постараемся не лезть в дебри сложных расчетов: наша задача – описать те закономерности, которые будут понятны и доступны для вычисления человеку, далекому от гидродинамики.

Нам предстоит знакомство с гидродинамикой, пусть и несколько поверхностное.

Скорость теплоносителя в системе отопления

Для того, чтобы система водяного отопления правильно фунциклировала необходимо обеспечить нужную скорость теплоносителя в системе. Если скорость будет маленькая, обогрев помещения будет очень медленный и дальние радиаторы будут значительно холоднее ближних. Наоборот, если же скорость теплоносителя будет слишком большой, то сам теплоноситель не будет успевать нагреваться в котле, температура всей системы отопления будет ниже. Добавится и уровень шума. Как видим скорость теплоносителя в системе отопления – очень важный параметр. Разберёмся же подробнее – какая должна быть самая оптимальная скорость.

Системы отопления где происходит естественная циркуляция, как правило, имеют сравнительно низкую скорость теплоносителя. Перепад давления в трубах достигается правильным расположением котла, расширительного бачка и самих труб – прямых и обратки. Только правильный расчёт перед монтажом, позволяет добиться правильного, равномерного движения теплоносителя. Но всё равно инерционность отопительных систем с естественной циркуляцией жидкости очень большая. Результат – медленный прогрев помещений, маленький КПД. Главный плюс такой системы – это максимальная независимость от электроэнергии, нет электрических насосов.

Чаще всего в домах используется система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя. Основным элементом такой системы является циркуляционный насос. Именно он ускоряет движение теплоносителя, от его характеристик зависит скорость жидкости в системе отопления.

Что влияет на скорость теплоносителя в системе отопления:

— схема системы отопления,
— вид теплоносителя,
— мощность, производительность циркуляционного насоса,
— из каких материалов изготовлены трубы и их диаметр,
— отсутствие воздушных пробок и засоров в трубах и радиаторах.

Для частного дома наиболее оптимальным будет скорость теплоносителя в пределах 0,5 – 1,5 м/с.
Для административно-бытовых зданиях – не более 2 м/с.
Для производственных помещений – не более 3 м/с.
Верхний предел скорости теплоносителя выбирается, в основном, из-за уровня шума в трубах.

Многие циркуляционные насосы имеют регулятор скорости потока жидкости, так что возможно подобрать наиболее оптимальную именно для вашей системы. Правильно нужно выбирать и сам насос. Не надо брать с большим запасом мощности, так как будет большее потребление электроэнергии. При большой протяжённости системы отопления, большом количестве контуров, этажности и так далее лучше устанавливать несколько насосов меньшей производительности. Например, отдельно поставить насос на тёплый пол, на второй этаж.

Скорость воды в системе отопления
Скорость воды в системе отопления Для того, чтобы система водяного отопления правильно фунциклировала необходимо обеспечить нужную скорость теплоносителя в системе. Если скорость будет маленькая,

Пропускная способность трубопровода.

Такая характеристика как пропускная способность трубопровода зависит от нескольких факторов. Прежде всего, это диаметр трубы, а также тип жидкости, и другие показатели.

Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода.

При расчете любых систем, основанных на циркуляции жидкости по трубам, возникает необходимость точного определения пропускной способности труб. Это метрическая величина, которая характеризует количество жидкости, протекающее по трубам за определенный промежуток времени. Данный показатель напрямую связан с материалом, из которого изготовлены трубы.

Если взять, к примеру, трубы из пластика, то они отличаются практически одинаковой пропускной способностью на протяжении всего срока эксплуатации. Пластик, в отличие от металла, не склонен к возникновению коррозии, поэтому постепенного нарастания отложений в нем не наблюдается.

Что касается труб из металла, то их пропускная способность уменьшается год за годом. Из-за появления ржавчины происходит отслойка материала внутри труб. Это приводит к шероховатости поверхности и образованию еще большего налета. Особенно быстро этот процесс происходит в трубах с горячей водой.

Далее приведена таблица приближенных значений которая создана для облегчения определения пропускной способности труб внутриквартирной разводки. В данной таблице не учтено уменьшение пропускной способности за счет появления осадочных наростов внутри трубы.

Какие факторы влияют на скорость воды в трубе и как произвести необходимые вычисления

Сооружая автономную водопроводную сеть для частного дома, необходимо задуматься о достаточно большом количестве параметров, которые сделают водопровод сетью, работающей долгое время и не требующей больших затрат на ее обслуживание. Один из важных факторов – скорость движения воды в трубопроводах водоснабжения.

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

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

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

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

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

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

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

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

Как самостоятельно вычислить диаметр трубопровода по формулам и табличным данным

Независимо от типа коммуникаций, автономная это система или централизованная, физические параметры отдельных элементов обслуживающей сети важно предварительно правильно определить. Рассмотрим, как можно самостоятельно произвести расчет диаметра трубопровода по расходу воды или требуемой теплоотдаче жидкого теплоносителя. Ознакомимся с основными формулами без учета инженерных тонкостей, которые в частном секторе могут быть упущены.

Как правильно выбрать диаметр трубы

При прокладке труб для водопровода или отопления необходимо выбрать их размер, который обеспечит нужное давление, но при этом будет достаточно свободным, чтобы через него легко проходила вода. При этом важно принять в расчёт следующее:

1. Диаметр сечения трубы.
2. Величину, на которую уменьшится напор на рассматриваемом участке.
3. Скорость потока воды, текущего по трубе.
4. Наибольшее возможное давление, которое должна выдерживать труба.
5. Длину отрезков трубы и материал, из которого они сделаны.

На практике часто применяется выбор диаметра на основании использования специальной таблицы. Этот способ несложный, однако, является одним из наименее точных.

Важность правильных расчетов

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.

Основные положения гидравлического расчета

Рабочий носитель (жидкость, газ, пар), переносимый проектируемым трубопроводом, в силу своих особых физико-химических свойств определяет характер течения среды в данном трубопроводе. Одним из основных показателей характеризующих рабочий носитель, является динамическая вязкость, характеризуемая коэффициентом динамической вязкости – μ.

Инженер-физик Осборн Рейнольдс (Ирландия), занимавшийся изучением течения различных сред, в 1880 году провел серию испытаний, по результату которых было выведено понятие критерия Рейнолдса (Re) – безразмерной величины, описывающей характер потока жидкости в трубе. Расчет данного критерия проводится по формуле:

Критерий Рейнольдса (Re) дает понятие о соотношении сил инерции к силам вязкого трения в потоке жидкости. Значение критерия характеризует изменение соотношения указанных сил, что, в свою очередь, влияет на характер потока носителя в трубопроводе. Принято выделять следующие режимы потока жидкого носителя в трубе в зависимости от значения данного критерия:

• ламинарный поток (Re<2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
• переходный режим (2300<Re<4000), который характеризуется нестабильной структурой потока, когда отдельные слои жидкости перемешиваются;
• турбулентный поток (Re>4000) – устойчивый режим, при котором в каждой отдельной точке потока происходит изменение его направления и скорости, что в итоге приводит к выравниванию скорости движения потока по объему трубы.

Критерий Рейнольдса зависит от напора, с которым насос перекачивает жидкость, вязкости носителя при рабочей температуре и геометрических размеров используемой трубы (d, длина). Данный критерий является параметром подобия для течения жидкости,поэтому, используя его, можно осуществлять моделирование реального технологического процесса в уменьшенном масштабе, что удобно при проведении испытаний и экспериментов.

Проводя расчеты и вычисления по уравнениям, часть заданных неизвестных величин можно взять из специальных справочных источников. Профессор, доктор технических наук Ф. А. Шевелев разработал ряд таблиц для проведения точного расчета пропускной способности трубы. Таблицы включают значения параметров, характеризующих как сам трубопровод (размеры, материалы), так и их взаимосвязь с физико-химическими свойствами носителя. Кроме того, в литературе приводится таблица приближенных значений скоростей движения потока жидкости, пара,газа в трубе различного сечения.

Скорость движения воды в трубах системы отопления.

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam

Ох и дурют там вашего брата!
Ты чего хочешь-то? “Военную тайну” (как на самом деле надо делать) узнать, или курсовик сдать? Если только курсовик – то по методичке, которую преподаватель и написал и ничего иного не знает и знать не хочет. И если сделаешь как надо, еще и не примет.

1. Есть минимальная скорость движения воды. Это 0.2-0.3 м/с, из условия удаления воздуха.

2. Есть максимальная скорость, которая ограничивается, чтобы трубы не шумели. Теоретически это надо расчетом проверять и некоторые программы это делают. Практически же знающие люди пользуются указаниями старинного СНиП еще 1962 года, где была таблица предельных скоростей. Оттуда и по всем справочникам разошлось. Это 1,5 м/с при диаметре 40 и более, 1 м/с для диаметра 32, 0,8 м/с для диаметра 25. Для более мелких диаметров были другие ограничения но потом на них наплевали.

Допустимая скорость и теперь есть в пукте 6.4.6 (аж до 3 м/с) и в приложении Ж СНиП 41-01-2003, только “доценты с кандидатами” постарались, чтобы бедные студенты не смогли разобраться. Там и к уровню шума привязано, и к кмс и к прочей хрени.

Но допустимая – это совсем не оптимальная. Про оптимальную в СНиП вообще не упоминается.

3. Но все-таки есть и оптимальная скорость. Не какая-то 0,8-1,5, а самая настоящая. Вернее, не сама скорость, а оптимальный диаметр трубы (скорость-то не сама важна), причем с учетом всех факторов, включая металлоемкость, трудоемкость монтажа, комплектации да и гидравлической устойчивости.

Вот секретные формулы:

0.037*G^0.49 – для сборных магистралей
0.036*G^0.53 – для стояков отопления
0.034*G^0.49 – для ммагистралей ветки, пока нагрузка не уменьшится до 1/3
0.022*G^0.49 – для концевых участков ветки с нагрузкой в 1/3 от всей ветки

Здесь везде G – расход в т/ч, а получается внутренний диаметр в метрах, который надо округлить до ближайшего большего стандартного.

Ну, а правильные пацаны вообще никакими скоростями не задаются, а просто делают в жилых домах все стояки постоянного диаметра и все магистрали постоянного диаметра. Но тебе еще рано знать, какие именно диаметры.

Скорость движения воды в трубах системы отопления
Скорость движения воды в трубах системы отопления. Отопление

Таблица пропускной способности труб для жидкостей, газа, водяного пара.

Вид жидкости

Скорость (м/сек)

Вода городского водопровода

Вода трубопроводной магистрали

Вода системы центрального отопления

Вода напорной системы в линии трубопровода

Масло линии трубопровода

Масло в напорной системе линии трубопровода

Пар в отопительной системе

Пар системы центрального трубопровода

Пар в отопительной системе с высокой температурой

Воздух и газ в центральной системе трубопровода

Чаще всего, в качестве теплоносителя используется обычная вода. От ее качества зависит скорость уменьшения пропускной способности в трубах. Чем выше качество теплоносителя, тем дольше прослужит трубопровод из любого материала (сталь чугун, медь или пластик).

Почему скорость должна быть определенного значения

Если скорость недостаточная, на стенках труб будут осаждаться нерастворенные частицы, которые поступают с водой из скважины или колодца. Это приведет к заиливанию и уменьшению проходного сечения. В результате снизится напор и производительность всей системы в целом.

Если скорость воды в водопроводе большая, это приводит к увеличению давления перекачиваемой жидкости на стенки труб и их стыки. Велика вероятность, что в каком-то месте трубопровода со временем произойдет протечка.

Способы проведения расчетов

Разрабатывая проекты для крупномасштабных объектов профессионалы пользуются специальными инженерными программами для составления схем и чертежей будущих сетей отопления и горячего/холодного водоснабжения. Для более простых задач на уровне частного сектора можно найти решения с помощью калькуляторов, которые опубликованы на сайтах производителей и продавцов. Третий вариант – проведение расчетов посредством готовых формул и табличных данных, например, про скорость воды в трубах.

Можно поступить еще проще – отталкиваться от распространенных решений, которые проверены на разных объектах, имеются доказательства их эффективности. Однако рекомендованные схемы в индивидуальном строительстве не всегда исправно работают. Так, если допустить при подборе превышение диаметра трубопровода, то отопление будет отличаться малой теплоотдачей, а вода протекать с низким напором. Напротив, использование зауженных каналов способствует увеличению давления и отопительная система будет хорошо согревать дом. Но при этом на трубы и фитинги оказывается большая нагрузка, что сокращает срок исправной службы коммуникаций из-за ускоренного износа.

Когда нужно проводить вычисления?

Выполнять вычисления необходимо при выборе труб для водопровода. Диаметр должен быть подходящим, чтобы избежать чрезмерного водорасхода и обеспечить нормальный напор.

Такая необходимость появляется при проектировании дома и подведении к нему коммуникаций. При выборе трубы с оптимальным сечением для водопровода нужно обязательно выполнять ряд расчетов. Необходимо узнать максимальные объемы необходимой воды в доме за минуту.

Для этого нужно посмотреть паспортные данные стиральной и посудомоечной машин, узнать их расход. К полученным данным приплюсовать расход воды на кранах (через один прибор протекает примерно 5-6 литров за минуту времени).

Исходя из полученных результатов, нужно приобрести трубу с таким сечением, чтобы этого было достаточно для одновременной работы всех устройств и кранов.

Применение табличного метода

В этом случае для создания справочной таблицы использовались наиболее типичные значения основных параметров. Для вычисления расхода воды по диаметру трубы и давлению, таблица должна использоваться следующим образом:

• В верхней строке каждой колонки указаны девять наиболее распространённых диаметров труб.
• По строкам указана величина давления.
• В левой колонке указаны значения, выраженные в Паскалях на метры, в следующей – в миллибарах на метр (в атмосферах).
• Подбор можно производить с учётом скорости движения потока воды. В таблице указан водорасход в соответствии с диаметром трубы и другими параметрами.

В большинстве водопроводных систем давление находится в пределах 1,5-2,5 атмосфер. В домах с большой этажностью принято применять несколько отдельных сегментов. Поэтому данные таблицы применимы также и к многоэтажным домам.

Подбор оптимального диаметра трубопровода

Определение оптимального диаметра трубопровода – это сложная производственная задача, решение которой зависит от совокупности различных взаимосвязанных условий (технико-экономические, характеристики рабочей среды и материала трубопровода, технологические параметры и т.д.). Например, повышение скорости перекачиваемого потока приводит к уменьшению диаметра трубы, обеспечивающей заданный условиями процесса расход носителя, что влечет за собой снижение затрат на материалы, удешевлению монтажа и ремонта магистрали и т.д. С другой стороны, повышение скорости потока приводит к потере напора, что требует дополнительных энергетических и финансовых затрат на перекачку заданного объема носителя.

Значение оптимального диаметра трубопровода рассчитывается по преобразованному уравнению неразрывности потока с учетом заданного расхода носителя:

При гидравлическом расчете расход перекачиваемой жидкости чаще всего задан условиями задачи. Значение скорости потока перекачиваемого носителя определяется, исходя из свойств заданной среды и соответствующих справочных данных (см. таблицу).

Преобразованное уравнение неразрывности потока для расчета рабочего диаметра трубы имеет вид:

Расчет пропускной способности труб.

Для точных и профессиональных расчетов необходимо использовать следующие показатели:

• Материал, из которого изготовлены трубы и другие элементы системы;
• Длина трубопровода
• Количество точек водопотребления (для системы подачи воды)

Наиболее популярные способы расчета:

1. Формула. Достаточно сложная формула, которая понятна лишь профессионалам, учитывает сразу несколько значений. Основные параметры, которые принимаются во внимание – материал труб (шероховатость поверхности) и их уклон.

2. Таблица. Это более простой способ, по которому каждый желающий может определить пропускную способность трубопровода. Примером может послужить инженерная таблица Ф. Шевелева, по которой можно узнать пропускную способность, исходя из материала трубы.

3. Компьютерная программа. Одну из таких программ легко можно найти и скачать в сети Интернет. Она разработана специально для того, чтоб определить пропускную способность для труб любого контура. Для того что узнать значение, необходимо ввести в программу исходные данные, такие как материал, длина труб, качество теплоносителя и т.д.

Следует сказать, что последний способ, хоть и является самым точным, не подходит для расчетов простых бытовых систем. Он достаточно сложен, и требует знания значений самых различных показателей. Для расчета простой системы в частном доме лучше воспользоваться таблицами.

Типовые значения скорости

Существуют рекомендованные значения скорости водяного потока в трубах водоснабжения, которые зависят от материала, из которого водопроводные трубы изготовлены, новые они или уже были в эксплуатации. Вот несколько зависимостей, которые помогут сделать правильный выбор.

Скорость напрямую зависит и от диаметра труб. При этом любые жидкости, движущиеся по трубам, подчиняются законам физики. В водопроводе эти законы стремятся остановить движение воды. Сила, которая к этому прикладывается, называется силой сопротивления. Она ведет к потерям напора, а соответственно и к снижению скорости.

Обычно формулу скорости потока воды в трубопроводах, как таковую, не применяют нигде. Потому что нет смысла рассчитывать то, что уже доказано и находится в свободном доступе в таблицах. Ее принимают, как стандартную рекомендованную величину.

Сам параметр скорости потока воды в трубопроводах применяют для расчета нескольких характеристик водопроводной сети. К примеру, при расчете расхода воды или выбора диаметра труб.

Под водопроводом надо понимать сети питьевой воды, горячего водоснабжения и противопожарной системы.

Скорость потока

Как выглядит расчет скорости потока жидкости в трубе? В случае ее вытекания через отверстие небольшого диаметра действует приведенный выше закон Торричелли.

Однако в большинстве случаев скорость потока жидкости в трубе рассчитывается для трубопровода большой протяженности, гидравлическим сопротивлением которого нельзя пренебречь. Раз так – мы сталкиваемся с теми же проблемами: на скорость при постоянном перепаде на участке влияет слишком большое количество факторов.

Ситуация резко упрощается, если нам известен расход. Для несжимаемых жидкостей действует упрощенная формула уравнения непрерывности: Q=Av, где Q – расход воды в метрах в секунду, А – площадь полного или живого сечения, v – средняя скорость жидкости в трубе круглого сечения или любой другой формы.

Зная приведенные выше справочные данные расхода воды сантехприборами, нетрудно рассчитать скорость движения потока в водопроводной трубе известного диаметра.

В качестве примера давайте выясним, с какой скоростью будет двигаться вода в подводке ХВС с внутренним диаметром 15 мм (0,015 м) при одновременном наполнении сливного бачка, использовании посудомоечной машины и умывальника.

На фото – подводки водоснабжения в квартире. 15 мм – наиболее часто применяемый диаметр.

1. Суммарный расход воды приборами, согласно приведенной выше таблице, составит 0,1 + 0,3 + 0,12 = 0,52 л/с, или 0,00052 м3/с.
2. Площадь сечения трубы равна 3,14159265 х 0,0075 м^2 = 0,000176714865625 м2.
3. Скорость потока в метрах в секунду равна 0,00052 / 0,000176714865625 = 2,96.

Для справки приведем некоторые значения скорости движения воды в трубопроводах различного назначения.

Система	Диапазон скоростей, м/с
Самотечная система отопления	0,2 – 0,5
Система отопления с принудительной циркуляций, розлив	0,5 – 3
Система отопления с принудительной циркуляцией, подводки к отопительным приборам	0,2 – 0,5
Магистрали водоснабжения	0,5 – 4
Подводки водоснабжения	0,5 – 1
Циркуляция в системе ГВС	0,2 – 0,5
Безнапорная канализация (в том числе, ливневая канализация)	0,35 – 1

Полезно: скорость потока до 1,5 м/с считается комфортной и не вызывающей ускорения абразивной эрозии стенок трубопровода. Приемлемо временное повышение скорости до 2,5 м/с.

Для чего нужно правильно определять параметры труб

Конечно, понятно, что в сложной технической системы всё должно быть точно рассчитано. Однако остаётся вопрос о том, что плохого может случиться при неподходящем сечении труб.

Система потребления и отвода воды в квартире сильно взаимосвязана. Открытый кран на кухне может ослабить течение воды в ванной или прекратить набор её для слива в туалете. Важно понимать, что к этому может привести не только неправильная установка оборудования, но и засорение труб с течением времени.

Например, металлические изделия с течением времени ржавеют и покрываются изнутри отложениями от недостаточно чистой воды. Пластиковые лишены этого недостатка. Они не загрязняются и не разрушаются за долгий период времени.

При слишком узких трубах могут возникать проблемы со стоками. Превышение давления в водопроводной сети приведёт к протечкам и повышению аварийности.

Расчёт труб важен при снабжении водой и водоотведении для многоэтажного дома. При этом должны соответствовать друг другу трубы. Подходящие снаружи и те, по которым вода протекает внутри.

При оплате коммунальных счетов фирмами и организациями не всегда используются счётчики. В этих случаях обычно предъявляется счёт в соответствии с проходимостью трубы.

Трубы в доме могут выполнять различные функции. Они относятся к поступлению горячей и холодной воды, канализации напорной или безнапорной, снабжению природным газом, отоплению. В каждом из перечисленных случаев к ним предъявляются требования, которым они должны соответствовать.

Коммуникации в доме будут работать, не создавая проблем, в том случае, если их пропускная способность определена правильно. В противном случае придётся их ремонтировать.

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.

Расчет падения напора и гидравлического сопротивления

Полные потери напора жидкости включают в себя потери на преодоление потоком всех препятствий: наличие насосов, дюкеров, вентилей, колен, отводов, перепадов уровня при течении потока по трубопроводу, расположенному под углом и т.д. Учитываются потери на местные сопротивления, обусловленные свойствами используемых материалов.

Другим важным фактором, влияющим на потери напора, является трение движущегося потока о стенки трубопровода, которое характеризуется коэффициентом гидравлического сопротивления.

Значение коэффициента гидравлического сопротивления λзависит от режима движения потока и шероховатости материала стенок трубопровода. Под шероховатостью понимают дефекты и неровности внутренней поверхности трубы. Она может быть абсолютной и относительной. Шероховатость различна по форме и неравномерна по площади поверхности трубы. Поэтому в расчетах используется понятие усредненной шероховатости с поправочным коэффициентом (k1). Данная характеристика для конкретного трубопровода зависит от материала, продолжительности его эксплуатации, наличия различных коррозионных дефектов и других причин. Рассмотренные выше величины являются справочными.

Количественная связь между коэффициентом трения, числом Рейнольдса и шероховатостью определяется диаграммой Муди.

Для вычисления коэффициента трения турбулентного движения потока также используется уравнение Коулбрука-Уайта, с использованием которого возможно наглядное построение графических зависимостей, по которым определяется коэффициент трения:

В расчётах используются и другие уравнения приблизительного расчета потерь напора на трение. Одним из наиболее удобных и часто используемых в этом случае считается формула Дарси-Вейсбаха. Потери напора на трение рассматриваются как функция скорости жидкости от сопротивления трубы движению жидкости, выражаемой через значение шероховатости поверхности стенок трубы:

Потери давления по причине трения для воды рассчитывают по формуле Хазена — Вильямса:

Пример расчета пропускной способности трубопровода.

Длина трубопровода – важный показатель при расчете пропускной способности Протяженность магистрали оказывает существенное влияние на показатели пропускной способности. Чем большее расстояние проходит вода, тем меньшее давление она создает в трубах, а значит, скорость потока уменьшается.

Приводим несколько примеров. Опираясь на таблицы, разработанные инженерами для этих целей.

Пропускная способность труб:

• 0,182 т/ч при диаметре 15 мм
• 0,65 т/ч с диаметром трубы 25 мм
• 4 т/ч при диаметре 50 мм

Как можно увидеть из приведенных примеров, больший диаметр увеличивает скорость потока. Если диаметр увеличить в 2 раза, то пропускная способность тоже возрастет. Эту зависимость обязательно учитывают при монтаже любой жидкостной системы, будь то водопровод, водоотведение или теплоснабжение. Особенно это касается отопительных систем, так как в большинстве случаев они являются замкнутыми, и от равномерной циркуляции жидкости зависит теплоснабжение в здании.

Примеры расчетов

Чаще с помощью скорости рассчитывают расход воды или диаметр труб. Для этого используют формулу:

W= V×S, где W – расход, V – скорость, S – площадь сечения выбранных труб.

По одной из таблиц выбирается скорость движения воды. Если это пожарный водопровод, в нем данный параметр должен быть в пределах 3 м/с. Достаточно большое значение, но для водопровода этого типа величина усредненная, бывает и больше.

К примеру, надо рассчитать сечение трубы. Для этого дополнительно нужно определиться, сколько воды будет расходоваться через спринклеры или дренчеры противопожарной системы. Это также табличная величина, зависящая от защищаемой площади здания или сооружения. Пусть это будет пожарная система в одну струю, в которой обычно расход составляет 3,5 л/сек или 0,0035 м³/час.

Зная все требуемые параметры водопровода, можно рассчитать сечение труб, которые будут монтироваться в сеть:

Зная сечение трубы, можно подсчитать ее диаметр. Формула площади такова: S=πD²/4, отсюда формула диаметра:

D=√4S/π=√(4×0,0012:3,14)=0,0038 м или 38 мм. Такого значения диаметра труб не существует, поэтому надо выбрать стандартное большее — 40 мм.

Это самый простой пример. В реальности большинство водопроводных систем – это сложные схемы, в которых присутствуют отводы, подсоединяемые участки, установленная запорная арматура и прочие препятствия, которые снижают быстроту движения воды в водопроводе. При этом во многих сетях установлены насосные станции, которые формируют производительность и напор. Нередко в систему устанавливаются насколько насосных агрегатов, которые работают попеременно: по два, по три, по одному, в разных последовательностях включения и отключения.

В таких случаях расчет проводят ступенчато, для каждого участка по отдельности. При этом обязательно учитываются дополнительные коэффициенты, которые нивелируют полученные значения, а также потери напора на фитингах и в местах установки запорной арматуры.

Пример проведения самостоятельных расчетов

Рассмотрим как рассчитать диаметр трубы для коттеджа, в котором проживает 4 человека. В список точек потребления входят ванная, душевая кабинка и унитаз, на кухне установлена стиральная машинка и посудомоечное оборудование. Так как имеется несколько пользователей и факт одновременной работы разного оборудования, сначала нужно определить вероятность. По имеющимся данным получится P = 5,6 × 4/(0,25 × 3600 × 6) = 0,00415.

Расход воды в каждом из помещений получится такой:

• ванная – q = 5 × 0,25 × 0,00415 = 0,00519 л/с;
• кухня – q = 5 × 0,12 × 0,00415 = 0,00249 л/с;
• туалет – q = 5 × 0,1 × 0,00415 = 0,00208 л/с.

Следующий шаг – определение нужного диаметра трубопровода.

Скорость потока в трубе можно точно вычислить с параллельным расчетом потерь, коэффициента гидравлического трения и других требуемых величин. Проще, несмотря на погрешности, взять информацию из готовых таблиц. Ведь на строительном рынке не существует заготовок, которые отличаются от стандартизованных сечений.

Если за ориентир взять напорный водопровод и продвижение жидкости со скоростью 3 м/с, то по расчетам получатся такие варианты оптимальных диаметров труб.

Пошаговая инструкция, как рассчитать водорасход

Произвести подсчеты можно при помощи таблиц. Но полученные результаты будут неточными. Поэтому лучше проводить расчеты на месте, учитывая скорость потока, материал трубопроводных систем и прочие характеристики трубопровода.

Проще всего рассчитать объем расходуемой H2O по следующей формуле:

q=π*d2 /4*V, где:

• q – расход воды (л/с);
• V – скорость течения (м/с);
• d – диаметр (см).

Использовать эту формулу можно и для поиска других неизвестных. Если известен диаметр и расход воды, можно определить скорость потока. А если известны V и q, можно узнать диаметр.

В большинстве стояков напор водного потока равняется 1,5-2,5 атмосфер. А скорость потока обычно составляет 0,8-1,5 м/с. Может быть установлен дополнительный нагнетатель, который меняет параметры внутри системы. Все данные о нем должны быть указаны в техпаспорте.

Минимальное давление в системе должно составлять 1,5 атмосфер – этого достаточно для работы стиральной машины и посудомойки. Чем оно выше, тем быстрее вода движется по трубам, поэтому водорасход повышается.

Для получения более точных результатов применяется формула Дарси-Вейсбаха, которая учитывает возможные изменения напора воды, что приводит к повышению или снижению давления.

ΔP=λ*L/D*V2 /2q *ϸ, где:

• ΔP – потеря давления на сопротивлении движения потока;
• λ – показатель потерь на трение по всей длине;
• D – сечение трубы;
• V — скорость течения;
• L – длина трубопровода;
• g – константа = 9,8 м/с2;
• ϸ — вязкость потока.

Такую формулу обычно используют для выполнения сложных расчетов гидродинамики. В остальных случаях применяются упрощенные варианты.

Частный случай расчета водорасхода – через отверстие крана. Применяется формула:

q=S*V, где:

• Q – водорасход;
• S – площадь окружности (отверстия крана), определяется по формуле S= π*r2;
• V – скорость течения, если она неизвестна, определить ее можно, исходя из формулы V=2g*h, где g – константа, h – высота водного столба над отверстием крана.

Правила расчета

При выполнении вычислений необходимо учитывать следующие правила:

Следить за правильностью величин. Если одно значение исчисляется в м/с, то другое должно измеряться в л/с (не в кг/час). Иначе произведенные расчеты будут неверными.

Чтобы облегчить расчеты, можно воспользоваться калькуляторами в режиме онлайн, в которые достаточно только ввести все известные данные.

От чего зависит проходимость трубы

Чтобы определить то, с какой скоростью расходуется вода, необходимо учитывать несколько различных факторов. На первый взгляд может показаться, что для этого можно ограничиться учётом только диаметра трубы.

На практике необходимо принять во внимание комплекс факторов:

• Нужно учитывать длину сегмента трубы, по которой движется жидкость. Важность этого параметра основана на наличии трения стенок и жидкости. Чем длиннее используемый сегмент трубы, тем сильнее он способен замедлить протекание жидкости.
• Хотя важную роль играет исходное давление, однако замедляющееся течение жидкости не позволит новым порциям попасть в трубу в течение некоторого времени.
• Диаметр влияет на скорость протекания. Однако он воздействует на жидкость несколькими способами. При использовании узких труб степень замедления резко усиливается.
• Для стенок может использоваться различный материал. В пластиковых трубах вода течёт с большей скоростью, чем в металлических того же диаметра.

• Время, в течение которого происходит эксплуатация труб. Этот параметр не оказывает существенного влияния на пластиковые трубы, но важен для металлических. Они со временем зарастают изнутри и ржавеют. Это отрицательно сказывается на их проходимости.
• Различные сегменты соединяются при помощи фиттингов, развилок, переходников. Они замедляют прохождения воды. Оказываемое ими торможение необходимо учитывать при расчётах.

Если при определении проходимости игнорировать хотя бы одну из приведённых особенностей, то это может изменить расчётную величину в несколько раз.

Расчет потерь давления

Рабочее давление в трубопроводе – это на большее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим технологического процесса. Минимальное и максимальное значения давления, а также физико-химические свойства рабочей среды, являются определяющими параметрами при расчёте расстояния между насосами, перекачивающими носитель, и производственной мощности.

Расчет потерь на падение давления в трубопроводе осуществляют по уравнению:

Выбор оптимальной скорости теплоносителя в системе отопления квартиры

Имеется одноуровневая квартира внутри пятиэтажного коттеджного дома. Общая площадь 113 кв. м. Внешние стены утеплены. Отопление газовое, от двухконтурного котла “Ariston UNO”. Разводка отопления коллекторная (звездой). Теплых полов нет, во всех помещениях радиаторы. Котел управляется комнатным термостатом – недельным программатором, расположенном в самом холодном помещении.

На насосе котла имеется трехуровневая регулировка скорости теплоносителя в системе.

Вопрос! Как выбрать самую оптимальную установку скорости теплоносителя, чтобы система работала с максимальной экономией ?

PS Эксперименты с различной скоростью теплоносителя в данной квартире показывают, что при любом из трех предложенных вариантов все радиаторы работают нормально. На высокой скорости каких-либо заметных шумовых эффектов не наблюдалось.

Ежачок , с уменьшением скорости падает тепоотдача радиаторов, и растёт разница подача/обратка. Оптимальное значение этой разности для котла 20 градусов. Измерьте эту разницу температур на разных скоростях.

Увеличиваем скорость – увеличиваем шум

Ежачок написал:
Вопрос! Как выбрать самую оптимальную установку скорости теплоносителя, чтобы система работала с максимальной экономией ?

Котел конденсационный или неконденсационный? Трубы полимерные или металлические? От этого зависит ответ на Ваш вопрос.

Гидравлический расчёт систем отопления. Теплорасчёт (расчёт утепления) домов и квартир.

Ежачок написал:
Вопрос! Как выбрать самую оптимальную установку скорости теплоносителя, чтобы система работала с максимальной экономией ?

Скорость – это уже производная от расхода теплоносителя и диаметра трубы. Т.е. первичен по необходимым условиям именно массовый расход теплоносителя.

Для обеспечения максимального КПД котла, нужно обеспечить расход теплоносителя таким, чтобы тепловой режим котла был:

Применительно к настенным котлам и напольным со встречным направлением потоков (энергозависимые).

Для неконденсационного котла:
1а) Подача/обратка – 80/60 градусов для металлических труб в системе.
1б) 70/60 – для полимерных труб.

П.С. А чтобы не было шума в трубах и арматуре, нужно не превышать максимально допустимые скорости теплоносителя в трубах (можно ориентироваться на линейное сопротивление не более 150-200 Па/метр), и не превышать максимально допустимые перепады давлений на арматуре (для термоклапанов не выше 30-60 кПа в зависимости от производителя и марки).

Гидравлический расчёт систем отопления. Теплорасчёт (расчёт утепления) домов и квартир.

Выбор оптимальной скорости теплоносителя в системе отопления квартиры
Имеется одноуровневая квартира внутри пятиэтажного коттеджного дома. Общая площадь 113 кв. м. Внешние стены утеплены. Отопление газовое, от двухконтурного котла &quot,Ariston UNO&quot,.- Форум Mastergrad

Как рассчитать пропускную способность газовой трубы

Газ – это один из самых сложных материалов для транспортировки, в частности потому, что имеет свойство сжиматься и потому способен утекать через мельчайшие зазоры в трубах. К расчету пропускной способности газовых труб (как и к проектированию газовой системы в целом) предъявляют особые требования.

Формула расчета пропускной способности газовой трубы

Максимальная пропускная способность газопроводов определяется по формуле:

Qmax = 0.67 Ду2 * p

где p – равно рабочему давлению в системе газопровода + 0,10 мПа или абсолютному давлению газа;

Ду – условный проход трубы.

Существует сложная формула для расчета пропускной способности газовой трубы. При проведении предварительных расчетов, а также при расчетах бытового газопровода обычно не используется.

Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T

где z – коэффициент сжимаемости;

Т- температура перемещаемого газа, К;

Согласно этой формуле определяется прямая зависимость температуры перемещаемой среды от давления. Чем выше значение Т, тем больше газ расширяется и давит на стенки. Поэтому инженеры при расчетах крупных магистралей учитывают возможные погодные условия в местности, где проходит трубопровод. Если номинальное значение трубы DN будет меньше давления газа, образующегося при высоких температурах летом (например, при +38…+45 градусов Цельсия), тогда вероятно повреждение магистрали. Это влечет утечку ценного сырья, и создает вероятность взрыва участка трубы.

Таблица пропускных способностей газовых труб в зависимости от давления

Существует таблица расчетов пропускных способностей газопровода для часто применяемых диаметров и номинального рабочего давления труб. Для определения характеристики газовой магистрали нестандартных размеров и давления потребуются инженерные расчеты. Также на давление, скорость движения и объем газа влияет температура наружного воздуха.

Максимальная скорость (W) газа в таблице – 25 м/с, а z (коэффициент сжимаемости) равен 1. Температура (Т) равна 20 градусов по шкале Цельсия или 293 по шкале Кельвина.

Проводимость канала определяет его способность транспортировать газ. Она выражается в единицах объема газа, проходящего через данное сечение в единицу времени. Зависимости для расчета проводимости элемента, работающего в различных условиях, являются весьма сложными и зависят от режима течения, а также от геометрических параметров канала и свойств его поверхности. Расчеты проводимости и потока газа при турбулентном режиме течения трудно трактовать аналитически. Количественное определение параметров вязкостного потока также представляет трудности, поскольку зависит не только от формы канала, но и от давления газа. Однако при тех диапазонах давлений, которые имеют место в условиях высокого вакуума, поток является молекулярным, а не вязкостным.

Заключение

Надеемся, что читатель не нашел наш небольшой экскурс в основы физики, геометрии и гидродинамики слишком утомительным. Как обычно, дополнительную тематическую информацию можно обнаружить в видео в этой статье (см.также статью “Дымоходные трубы: монтаж и обслуживание”).

Как устроено водоснабжение в квартире или доме

Хотя внутренний диаметр имеет существенное значение при расчете водопотребления, тем не менее, определить его иногда бывает сложно. Для этой цели могут использоваться специальные таблицы, однако не для всех марок оборудования можно здесь найти информацию.

Если есть возможность непосредственно измерить искомую величину, то её нужно использовать для расчётов. Однако такой способ удобен при применении пластиковых или металлопластиковых труб.

Если рассматривать металлические, то с течением времени они зарастают изнутри, причём это происходит неравномерно. Поэтому в таком случае сделать расчет потребления воды непосредственно затруднительно. Обычно для компенсации сужения берут трубы чуть большего диаметра по сравнению с расчётным.

Видео описание

Как правильно выбрать диаметр трубы, вы увидите в этом видео:

На практике в квартирах или частных домах обычно для водопроводных труб берут изделия диаметром 10 или 15 мм, для стояков – 20 или 25 мм. Если используется оборудование с размером, указанным в дюймах, то используются значения, близкие к указанным.

Принято считать, что в водопроводе максимально допустимая скорость протекания воды составляет 2 метра в секунду. Диаметр выбирают в зависимости от длины трубы:

1. В тех случаях, когда эта величина не превосходит 10 метров, достаточно использовать трубу диаметром 20 мм.
2. В случае, когда её протяжённость находится в пределах от 10 до 30 метров, подойдёт использование трубы с диаметром, равным 25 мм.
3. Когда участок трубопровода длиннее 30 метров, можно взять изделие диаметром 32 мм.
4. Для протяжённости больше 50 метров подойдут трубы с диаметром 50 мм.
5. Для ещё больших участков трубопровода и при наличии многочисленных мест водозабора применяются искомая величина достигает 100 мм.

Как учитывать давление

Вода может поступать в жильё самотёком или двигаться в трубах под давлением. В последнем случае необходимо использовать более широкие трубы. Если этого не сделать, то поток станет более турбулентным, трубопровод станет вибрировать и шуметь и из-за этого станет изнашиваться существенно быстрей. Такая ситуация повысит риск возможного наступления аварии.

Для того, чтобы система водоснабжения была надёжной, нужно производить расчёт с учётом давления.

Различные виды труб

В доме или квартире используются различные трубопроводные системы. Требования и способы расчёта для них могут отличаться.

Например, расчет пропускной способности трубопровода по диаметру и давлению для канализационной трубы происходит на основании следующих параметров:

1. Диаметр трубопровода.
2. Средняя скорость потока.
3. Гидравлический уклон (l), под которым движутся трубы.
4. Степень наполненности трубы содержимым (h/d). При определении этого параметра используют понятие гидравлического радиуса.

Коротко о главном

Определение пропускной способности трубы в зависимости от диаметра и давления воды представляют собой сложную задачу. Для этой цели могут использоваться формулы, специальные таблицы, онлайн калькуляторы или специализированные программы.

Правильно выбранные трубы обеспечат качество и долговечность работы водопроводной и других систем коммуникаций в доме или квартире. При расчёте параметров труб нужно учитывать величину напора, делать поправку на его падение, принимать во внимание длину и срок службы труб.