Витрата рідини по діаметру і тиску. Швидкість води в трубопроводі формула. Фактори, що впливають на прохідність води через трубу

  1. Фактори, що впливають на прохідність води через трубу
  2. розрахунок діаметра
  3. онлайн
  4. Розрахунок за формулою обсягу труби
  5. Розрахунок за обсягом рідини
  6. Фактори, які впливають на вибір діаметра
  7. Як позначається діаметр і системи перекладу
  8. Вибір необхідного розміру
  9. приблизний розрахунок
  10. Відповідна швидкість рідини, в залежності від виду трубопроводу
  11. Швидкість води в трубопроводі формула
  12. Формула витрати води
  13. Залежність витрати від тиску

На підприємствах, а також в квартирах і будинках в цілому витрачається велика кількість води. Цифри величезні, але чи можуть вони про щось сказати ще, крім факту певного витрати? Так, можуть. А саме, витрата води може допомогти розрахувати діаметр труби. Це, здавалося б, не пов'язані один з одним параметри, але на ділі взаємозв'язок очевидна.

адже пропускна спроможність системи водопостачання залежить від безлічі факторів. Вагоме місце в цьому списку якраз і займає діаметр труб, а також тиск в системі. Розберемося в цьому питанні глибше.

Фактори, що впливають на прохідність води через трубу

Витрата води через трубу круглого перетину, що має отвір, залежить від розмірів цього отвору. Таким чином, чим воно більше, тим більше води пройде через трубу за певний відрізок часу. Однак не варто забувати і про тиск. Адже можна навести приклад. Метровий стовп продавить води через сантиметрове отвір набагато менше за одиницю часу, ніж стовп, який має висоту кілька десятків метрів. Це очевидно. Тому витрата води досягне свого максимуму при максимальному внутрішньому перетині вироби, а також при максимальному тиску.

розрахунок діаметра

Якщо вам потрібно отримати певний витрата води на виході системи водопостачання, тоді не обійтися без розрахунку діаметра труби. Адже цей показник, поряд з іншими, впливає на показник пропускної здатності.

Безумовно, існують спеціальні таблиці, які є в Мережі і в спеціалізованій літературі, які дозволяють обійти розрахунки, орієнтуючись на певні параметри. Однак високої точності від таких даних чекати не варто, похибка все одно буде присутній, навіть якщо врахувати всі чинники. Тому найкращий вихід для отримання точних результатів - самостійний розрахунок.

Тому найкращий вихід для отримання точних результатів - самостійний розрахунок

Для цього знадобляться такі дані:

  • Витрата споживання води.
  • Втрати напору від вихідної точки до точки споживання.

Витрата споживання води необов'язково розраховувати - є цифровий стандарт. Можна взяти дані по змішувача, які свідчать, що в секунду витрачається близько 0,25 літрів. Цією цифрою можна скористатися для розрахунків.


Важливий параметр для отримання точних даних - втрати напору на ділянці. Як відомо, тиск напору в стандартних стояках водопостачання знаходиться в межах від 1 до 0,6 атмосфер. Середній показник - 1,5-3 атм. Параметр залежить від кількості поверхів у будинку. Але це не означає, що, чим вище будинок, тим вище тиск в системі. У дуже високих будинках (більше 16 поверхів) іноді використовується поділ системи на поверхи, щоб нормалізувати тиск.

Що стосується втрати напору, цей показник можна обчислити, використовуючи манометри у вихідній точці і перед точкою споживання.

Якщо все ж знань і терпіння для самостійного розрахунку недостатньо, тоді можна скористатися і табличними даними. І нехай вони будуть володіти певними похибками, дані будуть досить точні для певних умов. І тоді по витраті води буде дуже просто і швидко отримати діаметр труби. А значить, система водопостачання буде розрахована вірно, що дозволить отримати таку кількість рідини, яке задовольнить потреби.

Розрахунок обсягу труби - завдання, необхідна в будівництві, ремонті, заміні трубопроводу і не тільки. Існує кілька варіантів такого обчислення.

онлайн

Онлайн-розрахунок включає в себе кілька доступних способів порахувати обсяг циліндра - труби будь-якого типу з будь-якого матеріалу.

Найпростіший - скористатися сайтом з уже готовим калькулятором - в нього потрібно внести тільки діаметр (внутрішній і зовнішній) і загальну довжину трубопроводу. Все вказується в міліметрах. Решта програма підставляє і віднімає самостійно.

Є програми для розрахунку - їх зручніше використовувати, коли потрібно дізнатися об'єм рідини (не обов'язково води). У них до результату обсягу радіаторів (опалювального котла), зазначеного в паспортах виробів, додається розрахований обсяг системи опалення. Результат - точний загальний обсяг труб, площі поверхні, об'єму труби на погонний метр. Дані можна використовувати і для того, щоб точно обчислити кількість фарби, необхідної для обробки трубопроводу.

Також в Інтернеті є таблиці, складені на основі конкретного діаметра труб і внутрішнього обсягу погонного метра труби в літрах. Таблиці можна знайти для будь-яких видів трубопроводу і матеріалів, всілякої рідини (води, антифризу або теплоносія для ізоляції).

Розрахунок за формулою обсягу труби

Другий спосіб включає в себе використання формули, яка застосовується багатьма інженерами Другий спосіб включає в себе використання формули, яка застосовується багатьма інженерами.

Для розрахунків знадобляться:

  • калькулятор;
  • штангенциркуль;
  • лінійка.

В першу чергу потрібно визначити радіус труби (позначається буквою R). Є радіус внутрішній і зовнішній - для внутрішнього і зовнішнього обсягу. Внутрішній - дозволяє розрахувати кількість рідини, яке може вмістити циліндр. Зовнішній - щоб визначити, скільки місця буде займати труба. Крім радіусу може також знадобиться діаметр (позначається як D, і дорівнює R × 2) і довжина кола (L).

Порахувати обсяг можна тільки після обчислення площі перетину. Обчислюється вона за формулою S = R × Пі, де S - це шукана площа, R - радіус, Пі = 3,14159265. Отримавши параметри перетину, помножимо їх на довжину труби і отримаємо обсяг.

Формула виглядає так: V = S × L, де V - це обсяг труби, S - площа перетину, L - довжина.

Таким чином розраховується обсяг будь-труби (не важливо, з якого матеріалу), і якщо трубопровід складений з різних складових частин (В тому числі - колін, роз'ємів, заглушок і т. Д.) - за формулою можна розрахувати і параметри кожної з цих частин.

Важливий момент - обов'язково потрібно переконатися в тому, що всі параметри (довжина, радіус) виражені в одних і тих же одиницях виміру. Найлегше розраховувати по сантиметрам квадратним. Якщо упустити розбіжність, то можна отримати дуже далекі від реальних значення. В результаті це виллється в витрати, численні проблеми і затримки в творі ремонту або будівництва.

Якщо доводиться часто робити обчислення - в пам'ять калькулятора можна відразу вбити постійний параметр. Наприклад, подвоєне значення Пі. Так вийде в два рази швидше обчислювати обсяг для труб різного діаметру.

Внести в пам'ять можна і готові формули або навіть завантажити на комп'ютер або мобільний пристрій програму, в якій заздалегідь прописується стандартна частина параметрів. І при кожному новому розрахунку можна буде дописувати тільки змінні значення.

Розрахунок за обсягом рідини

Труба має форму циліндра, і при розрахунках корисного об'єму упор робиться на ємності - місткості рідини Труба має форму циліндра, і при розрахунках корисного об'єму упор робиться на ємності - місткості рідини.

Обсяг циліндра розраховується за формулою V = Пі × R × R × H (H або L висота або довжина труби). Отриманий обсяг одного погонного метра множимо на безпосередній метраж труби.

Можна користуватися довідковими матеріалами - наприклад, в НТС 62-91-6 наводиться стовпчик з точним обсягом води в одному погоном метрі труби із зазначенням маси води.

Масу також нескладно вирахувати самостійно - обсяг води (отримані при розрахунках метри кубічні) множимо на 1000.

Також варто враховувати, що окремо розраховується корисна місткість, що враховує товщину стінки труби. Якщо немає можливості дізнатися товщину з паспорта вироби (або у виробника) - її можна розрахувати самостійно. Найпростіший, але трохи неточний спосіб - поміряти стінки штангенциркулем. Можна також скористатися формулою: внутрішній радіус = зовнішній діаметр - подвійна товщина стінок обичайки.

Тобто, відповідно, товщина стінок буде вважатися так:

Товщина = (зовнішній - внутрішній радіуси) / 2

Але краще все ж орієнтуватися на більш точні виробничі параметри , Які вказуються в паспорті, на сайті виробника. Можна навіть зателефонувати виробнику, щоб уточнити абсолютно точно. Всього пару міліметрів розбіжності в результаті можуть обернутися дуже великою похибкою в розрахунках.

class = "embed-responsive-item">

Або квартирі має в обов'язковому порядку супроводжуватися хоча б зразковими розрахунками споживання води. Це дозволить правильно розрахувати необхідний мінімальний діаметр труби, яка буде використовуватися. Причому витрата води не залежить від того, яка труба, мідна, сталева або пластикова.

Фактори, які впливають на вибір діаметра

Визначити, які фактори впливають на діаметр труби, не складно.

Серед інших можна виділити наступні:

  • Довжина водопроводу;
  • Натиск води;
  • Її витрата за одиницю часу.

Отже, якщо брати до уваги натиск води, то тут є тільки одна умова - чим він нижчий, тим більше повинен бути діаметр. У тому випадку, коли натиск сильний, а діаметр малий, то вода буде надходити, створюючи шум. Якщо ж і діаметр малий, і натиск теж, то вода буде «сочитися», а не литися.

Що стосується довжини водопроводу в приватному будинку або квартирі, то існує спеціальна формула, яка показує залежність між товщиною матеріалу і його довжиною. Не вдаючись в ці цифри, можна сказати наступне:

  • Коли довжина не більше 30 метрів, то можна використовувати труби до 20 мм;
  • Якщо довжина більше 30 метрів, то використовується перетин 25 або 32 мм, або більше;
  • У тому випадку, коли довжина зовсім мала, близько 10 м, то використовують труби перетином 10 мм.

Як позначається діаметр і системи перекладу

Системи обчислення розмірів труб потрібно знати хоча б для того, щоб правильно можна було виконати з'єднання, наприклад, пластикових труб з мідними.

Вся справа в тому, що металеві труби мають різні системи обчислення:

  • Мідні і алюмінієві вимірюються за метричними стандартам;
  • Сталеві вироби обчислюються по емпіричним стандартам.

Имперического системою обчислення користуються і при виробництві пластикових виробів.

Отже, перевести дані з однієї системи числення в іншу допоможе наступна таблиця:

Дюйми Міліметри 1/2 12.7 3/4 19 7/8 22.2 1 25.4 1.5 38.1 2 50.8

Тут є і ще одна особливість. Позначення матеріалів для водопроводу в приватному будинку або квартирі відрізняється від загальноприйнятих стандартів. Наприклад, напівдюймова труба робиться по діаметру менше 21 мм. Точно такий же діаметр має і зовнішнє різьблення. Однак позначається вона по-іншому - у відповідності зі своїм внутрішнім діаметром. На практиці такий запис буде мати додатковий слово в кінці «труб», тобто 1/2 "труб.

Тому вищеописані значення придатні тільки для водопровідних сталевих виробів. для різьбових з'єднань використовується наступна таблиця:

Дюйми Міліметри 1/2 20.7 3/4 26.2 7/8 30 1 33 1.5 46.2 2 58.3

Вибір необхідного розміру

Як вже було зазначено, розрахувати необхідний розмір можна за допомогою різних формул , Які будуть враховувати і натиск води в системі водопроводу, і її витрата в приватному будинку або квартирі. Однак на практиці такими складними розрахунками для внутрішньо-кімнатні розводки ніхто не користується. Зазвичай відбувається все набагато простіше:

  • Для основної розводки набувають вироби з розмірами 10 і 15 мм (1/2 дюйма);
  • Для стояків набувають вироби з розмірами 25 мм (1 дюйм) або 20 мм (3/4 дюйма).


Для основної розводки набувають вироби з розмірами 10 і 15 мм (1/2 дюйма);   Для стояків набувають вироби з розмірами 25 мм (1 дюйм) або 20 мм (3/4 дюйма)

Однак і тут все-таки є проблеми. Пов'язано це з тим, що вказується завжди зовнішній діаметр. Внутрішній же можна розрахувати, віднявши дві товщини стінки. В цьому якраз і вся заковика - у різних виробників вона різна. Тому, наприклад, внутрішній отвір може мати розмір від 11 до 13 мм (для півдюймової труби), і від 21 до 23 (для дюймової). Причому це характерно і для пластикових водопровідних виробів, і для металевих.

приблизний розрахунок

Однак, як вже було сказано раніше, таких складних розрахунків ніхто ніколи не робить, особливо, якщо мова йде про приватний будинок.

Отже, досвідченим шляхом встановлено, що нормальним потоком з звичайного змішувача вважається той, який видає приблизно ¼ літра в секунду. Приймемо цю цифру за стандартний витрата.

Що стосується напору в водопровідних трубах , То в багатоквартирних будинках він може коливатися в широкому діапазоні від 1 до 6 атмосфер. Тому приймемо натиск в середньому в 2 бари.

На основі цього отримаємо наступні вихідні дані:

  • Напір 2 бари;
  • Витрата 0,25 л / с;
  • Довжина водопровідних виробів дорівнює 10 метрам;
  • Припустимо, що буде використовуватися металопластиковий матеріал з розміром в 16 мм ( стандартний розмір для пластикових труб).

Звідси відразу відомо, що внутрішній діаметр буде дорівнює приблизно 12 мм, так як стінки рівні 2 мм.


Отже, спершу визначимо швидкість потоку у водопровідних елементах. Для цього застосуємо формулу:

V = (4 * Q) / (π * D2), в якій:

  • Q - витрата рідини, виражений в кубометрах за секунду (в нашому випадку це 0,00025);
  • D - внутрішній діаметр, виражений в метрах (0,012 м);
  • П - константа 3,14.

Підставивши ці значення, отримаємо: 4 * 0,00025 / 3,14 * 0,012 * 0,012 = 2,21 м / с.

Наступним кроком необхідно знайти число Рейнольдса за формулою:

Re = V * D / v, де v - табличне значення для температури 16 градусів.

Підставивши вже відомі значення, отримаємо 22882.

Лябда = 0,3164 / Re в 0,25 ступеня, підставивши в неї значення, отримаємо 0,0257.

Наступним кроком слід дізнатися втрати напору. Робиться це за формулою:

h = λ * (L * V2) / (D * 2 * g), де:

  • H - втрати;
  • L - довжина трубопроводу;
  • g - прискорення вільного падіння, тобто 9,81 м / с в квадраті;
  • V - швидкість потоку;
  • D - діаметр.

Підставивши всі значення, отримаємо число 5,34 м.

Далі залишається тільки аналіз отриманого результату. Отже, ми прийняли натиск в 2 бари, що відповідає 20 метрам напору. Результат вийшов 5,34 метра, що менше 20, отже, обраний діаметр підходить, причому з запасом.

У будь-якому іншому випадку, коли ця цифра була б більшою, необхідно збільшити розмір обраного матеріалу.

Для того щоб правильно змонтувати конструкцію водопроводу, починаючи розробку і планування системи, необхідно розрахувати витрати води через трубу.

Від отриманих даних залежать основні параметри домашнього водоводу.

У цій статті читачі зможуть познайомитися з основними методиками, які допоможуть їм самостійно виконати розрахунок своєї водопровідної системи.

Мета розрахунку діаметра трубопроводу по витраті: Визначення діаметра і перетину трубопроводу на основі даних про витрату і швидкості поздовжнього переміщення води.

Виконати такий розрахунок досить складно. Потрібно врахувати дуже багато нюансів, пов'язаних з технічними та економічними даними. Ці параметри взаємопов'язані між собою. Діаметр трубопроводу залежить від виду рідини, яка у ній перекачуватися.

Якщо збільшити швидкість руху потоку можна зменшити діаметр труби. Автоматично знизиться матеріаломісткість. Змонтувати таку систему буде набагато простіше, впаде вартість робіт.

Однак збільшення руху потоку викличе втрати напору, які вимагають створення додаткової енергії, для перекачування. Якщо дуже сильно її зменшити, можуть з'явитися небажані наслідки.

Коли виконується проектування трубопроводу, в більшості випадків, відразу задається величина витрати води. Невідомими залишаються дві величини:

  • Діаметр труби;
  • Швидкість потоку.

Зробити повністю техніко-економічний розрахунок дуже складно. Для цього потрібні відповідні інженерні знання і багато часу. Щоб полегшити таку задачу при розрахунку потрібного діаметру труби, користуються довідковими матеріалами. У них даються значення найкращої швидкості потоку, отримані дослідним шляхом.


Підсумкова розрахункова формула для оптимального діаметра трубопроводу виглядає наступним чином:

d = √ (4Q / Πw)
Q - витрата рідини, що перекачується, м3 / с
d - діаметр трубопроводу, м
w - швидкість потоку, м / с

Відповідна швидкість рідини, в залежності від виду трубопроводу

Перш за все враховуються мінімальні витрати, без яких неможливо перекачувати рідину. Крім того, обов'язково розглядається вартість трубопроводу.

При розрахунку, потрібно завжди пам'ятати про обмеження швидкості рухається середовища. У деяких випадках, розмір магістрального трубопроводу повинен відповідати вимогам, закладеним в технологічний процес.

На габарити трубопроводу впливають також можливі стрибки тиску.

Коли робляться попередні розрахунки, зміна тиск в розрахунок не береться. За основу проектування технологічного трубопроводу береться допустима швидкість.

Коли в проектованому трубопроводі існують зміни напрямку руху, поверхня труби починає відчувати великий тиск, спрямоване перпендикулярно руху потоку.

Таке збільшення пов'язане з декількома показниками:

  • Швидкість рідини;
  • Щільність;
  • Початкове тиск (напір).

Причому швидкість завжди знаходиться в зворотній пропорції до діаметру труби. Саме тому для високошвидкісних рідин потрібно правильний вибір конфігурації, грамотний підбір габаритів трубопроводу.

Наприклад, якщо перекачується сірчана кислота, значення швидкості обмежується до величини, яка не стане причиною появи ерозія на стінках трубних колін. В результаті структура труби ніколи не буде порушена.

Швидкість води в трубопроводі формула

Об'ємний витрата V (60м³ / год або 60 / 3600м³ / сек) розраховується як добуток швидкості потоку w на поперечний переріз труби S (а поперечний переріз в свою чергу вважається як S = 3.14 d² / 4): V = 3.14 w d² / 4. Звідси отримуємо w = 4V / (3.14 d²). Не забудьте перевести діаметр з міліметрів в метри, тобто діаметр буде 0.159 м.

Формула витрати води

У загальному випадку методологія вимірювання витрати води в річках і трубопроводах заснована на спрощеній формі рівняння безперервності, для нестискуваних рідин:

Витрата води через трубу таблиця


Витрата води через трубу таблиця

Залежність витрати від тиску

Немає такої залежності витрати рідини від тиску, а є - від перепаду тиску. Формула виводиться просто. Є загальноприйнята рівняння перепаду тиску при течії рідини в трубі Δp = (λL / d) ρw² / 2, λ - коефіцієнт тертя (шукається в залежності від швидкості і діаметра труби за графіками або відповідними формулами), L - довжина труби, d - її діаметр , ρ-щільність рідини, w - швидкість. З іншого боку, є визначення витрати G = ρwπd² / 4. Висловлюємо з цієї формули швидкість, підставляємо її в перше рівняння і знаходимо залежність витрати G = π SQRT (Δp d ^ 5 / λ / L) / 4, SQRT - квадратний корінь.

Коефіцієнт тертя шукається підбором. Спочатку задаєте від ліхтаря деяке значення швидкості рідини і визначаєте число Рейнольдса Re = ρwd / μ, де μ - динамічна в'язкість рідини (не плутайте з кінематичною в'язкістю, це різні речі). За Рейнольдсу шукаєте значення коефіцієнта тертя λ = 64 / Re для ламінарного режиму і λ = 1 / (1.82 lgRe - 1.64) ² для турбулентного (тут lg - десятковий логарифм). І берете те значення, яке вище. Після того, як знайдете витрата рідини і швидкість, треба буде повторити весь розрахунок заново з новим коефіцієнтом тертя. І такий перерахунок повторюєте до тих пір, поки що задається для визначення коефіцієнта тертя значення швидкості не співпаде до деякої похибки з тим значенням, що ви знайдете з розрахунку.

Цифри величезні, але чи можуть вони про щось сказати ще, крім факту певного витрати?