Расчет диаметра трубопровода

Расчет диаметра трубопровода

В этой статье я расскажу вам о том, как профессионально посчитать диаметр трубы. Будут указаны полезные формулы. Вы узнаете какой диаметр трубы вам нужен для водопроводных труб. Также очень важно не путать, расчет подбора диаметра трубы для водоснабжения, от расчета для отопления. Так как для отопления бывает достаточно низкого потока движения воды. Формула расчета диаметра труб кардинально отличаются, так как для водоснабжения необходимы большие скорости потока воды.

О том, как рассчитать диаметр трубы для отопления описано тут: Расчет диаметра трубы для отопления

Что касается таблиц для расчета диаметра трубы, то об этом будет рассказано в других статьях. Скажу лишь то, что данная статья вам поможет найти диаметр труб без таблиц, по специальным формулам. А таблицы придуманы просто, упростить процесс вычисления. К тому же в этой статье Вы поймете, из чего складывается весь результат необходимого диаметра.

Чтобы получить расчет диаметра трубы для водоснабжения, необходимо иметь готовые цифры:

– Расход потребления воды.
– И потери напора от точки А до точки Б, пути трубопровода до точки потребления.

Что касается расхода потребления воды , то тут примерно есть приблизительно готовый цифровой стандарт. Возьмем к примеру смеситель в ванной. Я опытным путем проверил, что для комфортного потока воды на выходе примерно равно: 0,25 литров в секунду. Эту величину и возьмем для стандарта по подбору диаметра для водного потока.

Есть еще одна не маловажная цифра. В квартирах это обычно стандарт. У нас в стояках для водоснабжения примерно стоит давление напора: Около 1,0 до 6,0 Атмосфер. В среднем это 1,5-3,0 атмосфер. Это зависит от этажности многоквартирного дома. В многоэтажных домах свыше 20 этажей, стояки могут быть разделены по этажности, чтобы не перегружать нижние этажи.

А теперь давайте приступим к алгоритму расчета необходимого диаметра трубы для водоснабжения. В этом алгоритме есть неприятная особенность, это то, что нужно делать расчет циклично подставляя в формулу диаметр и проверяя результат. Так как в формуле потерь напора существует квадратичная особенность и в зависимости от диаметра трубы резко изменяется результат потерь напора. Я думаю, больше трех циклов нам не придется делать. Также еще зависит от материала трубопровода. И так приступим!

  • Труба металлопластиковая диаметром 16мм., это значит, внутренний диаметр будет равен 12мм., так как толщина самой трубы 2мм.
  • На стояках напор в 2 атмосфера, это примерно 2 бара.
  • Расход нам нужен 0,25 литров в секунду.
  • Возьмем примерно трубу длиной 10 метров.
  • Вот некоторые формулы, которые помогут найти скорость потока:

    S-Площадь сечения м 2
    π-3,14-константа – отношение длины окружности к ее диаметру.
    r-Радиус окружности, равный половине диаметра
    Q-расход воды м 3 /с
    D-Внутренний диаметр трубы

    0,25л/с=0,00025м 3 /с

    V=(4*Q)/(π*D 2 )=(4*0,00025)/π*0,012 2 =2,212 м/с

    Далее находим число Рейнольдса по формуле:

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

    Δэ=0,005мм=0,000005м. Взято из таблици, для металлопластиковой трубы.

    Далее сверяемся по таблице где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

    У меня подпадает в первую область и я принимаю для расчета формулу Блазиуса.

    λ=0,3164/Re 0,25 =0,3164/22882 0,25 =0,0257

    Далее используем формулу для нахождения потерь напора:

    h-потеря напора сдесь она измеряется в метрах.
    λ-коеффициент гидравлического трения.
    L-длина трубопровода измеряется в метрах.
    D-внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости. Должен быть вставлен в формулу в метрах.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с 2

    h=λ*(L*V 2 )/(D*2*g)=0,0257*(10*2,212 2 )/(0,012*2*9,81)=5,341 м.

    И так: На входе у нас 2 атмосферы, что равно 20 метрам напора.

    Если полученый результат 5,341 метров меньше входного напора, то результат нас удовлетворяет и диаметр трубы с внутренни диаметром 12мм подходит!

    Если нет то необходимо увеличивать диаметр трубы.

    Но имейти ввиду, если в расчет брать трубу, которая из подвала идет по стоякам к вам на пятый этаж, то результат возможно будет не удовлетворительным. А если у вас саседи будут отбирать поток воды, то и соответственно входной напор может уменьшится. Так что имейти ввиду про запас в два три раза уже хорошо. В нашем случае запас в четыре раза больше.

    Давайте попробуем так ради эксперимента. У нас в трубе 10 метров в пути, имеются четыре угольника (колена). Это гидравлические сопротивления и они называются местными гидравлическими сопротивлениями. Для колена в 90 градусов имеется формула расчета:

    h-потеря напора сдесь она измеряется в метрах.
    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

    h=ζ*(V 2 )/2*9,81=0,249 м.

    Так как у нас 4 угольника, то полученый результат умножаем на 4 и получаем 0,996 м. Почти еще один метр.

    Стальная (железная) труба проложена длиной 376 метров с внутренним диаметром 100 мм, по длине трубы имеются 21 отводов (угловых поворотов 90°С). Труба проложена с перепадом 17м. То есть труба относительно горизонта идет вверх на высоту 17 метров. Характеристики насоса: Максимальный напор 50 метров (0,5МПа), максимальный расход 90м 3 /ч. Температура воды 16°С. Найти максимально возможный расход в конце трубы.

    D=100 мм = 0,1м
    L=376м
    Геометрическая высота=17м
    Отводов 21 шт
    Напор насоса= 0,5 МПа (50 метров водного столба)
    Максимальный расход=90м 3 /ч
    Температура воды 16°С.
    Труба стальная железная

    Найти максимальный расход = ?

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

    В нашем случае будет такой график:

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

    По графику я могу смело утверждать, что на перепаде высоты, мы теряем примерно: 14 м 3 /час. (90-Qmax=14 м 3 /ч).

    Ступенчатый расчет получается потому, что в формуле существует квадратичная особенность потерь напора в динамике (движение).

    Поэтому решаем задачу ступенчато.

    Поскольку мы имеем интервал расходов от 0 до 76 м 3 /час, то мне хочется проверить потерю напора при расходе равным: 45 м 3 /ч.

    Находим скорость движения воды

    Q=45 м 3 /ч = 0,0125 м 3 /сек.

    V = (4•0,0125)/(3,14•0,1•0,1)=1,59 м/с

    Находим число рейнольдса

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

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

    Далее сверяемся по таблице, где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

    У меня попадает на вторую область при условии

    10•D/Δэ 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/137069) 0,25 =0,0216

    Далее завершаем формулой:

    h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0216•(376•1,59•1,59)/(0,1•2•9,81)=10,46 м.

    Как видите, потеря составляет 10 метров. Далее определяем Q1, смотри график:

    Теперь делаем оригинальный расчет при расходе равный 64м 3 /час

    Q=64 м 3 /ч = 0,018 м 3 /сек.

    V = (4•0,018)/(3,14•0,1•0,1)=2,29 м/с

    λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/197414) 0,25 =0,021

    h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,021•(376•2,29 •2,29)/(0,1•2•9,81)=21,1 м.

    Отмечаем на графике:

    Qmax находится на пересечении кривой между Q1 и Q2 (Ровно середина кривой).

    Ответ: Максимальный расход равен 54 м 3 /ч. Но это мы решили без сопротивления на поворотах.

    Для проверки проверим:

    Q=54 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

    V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

    λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655) 0,25 =0,0213

    h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

    Итог: Мы попали на Нпот=14,89=15м.

    А теперь посчитаем сопротивление на поворотах:

    Формула по нахождению напора на местном гидравлическом сопротивление:

    h-потеря напора здесь она измеряется в метрах.
    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

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

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

    Скорость 1,91 м/с

    h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•1,91 2 )/( 2•9,81)=0,18 м.

    Это значение умножаем на количество отводов и получаем 0,18•21=3,78 м.

    Ответ: при скорости движения 1,91 м/с, получаем потерю напора 3,78 метров.

    Давайте теперь решим целиком задачку с отводами.

    При расходе 45 м 3 /час получили потерю напора по длине: 10,46 м. Смотри выше.

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

    h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•2,29 2 )/(2•9,81)=0,27 м. умножаем на 21 = 5,67 м.

    Складываем потери напора: 10,46+5,67=16,13м.

    Отмечаем на графике:

    Решаем тоже самое только для расхода в 55 м 3 /ч

    Q=55 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

    V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

    λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655) 0,25 =0,0213

    h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

    h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•1,91 2 )/( 2•9,81)=0,18 м. умножаем на 21 = 3,78 м.

    Складываем потери: 14,89+3,78=18,67 м

    Рисуем на графике:

    Ответ: Максимальный расход=52 м 3 /час. Без отводов Qmax=54 м 3 /час.

    Чтобы в ручную не считать всю математику я приготовил специальную программу:

    Определение диаметра трубопровода

    Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.

    На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными. Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам. Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.

    Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке. Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.

    Расчёт

    В главе далее – Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.

    В расчётах диаметров в качестве основной применяется формула:

    Q = расход пара, воздуха и воды в м 3 /с.

    D = диаметр трубопровода в м.

    v = допустимая скорость потока в м/с.

    В практике рекомендуется вести расчет по расходу в м 3 /ч и по диаметру трубопровода в мм. в этом случае выше приведённая формула расчёта диаметра трубопровода изменяется следующим образом:

    D = диаметр конденсатопровода в мм.

    Q = расход в м 3 /ч.

    V = допустимая скорость потока в м/с.

    Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м 3 /ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м 3 /ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.

    Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м 3 /кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м 3 /ч. Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м 3 /кг, а объемный расход 233,7 м 3 /ч. Таким образом это означает, что один и тот же паропровод не может одинаково подходить для транспорта одного количества насыщенного и перегретого пара.

    Также для случая воздуха и других газов расчет необходимо повторить с учетом давления. Производители компрессорного оборудования указывают производительность компрессоров в м 3 /ч, под которым понимается объем в м 3 при температуре 0 °С.

    Если производительность компрессора 600 мп 3 /ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м 3 /ч. в этом также заключается основа расчета трубопроводов.

    Допустимая скорость потока

    Допустимая скорость потока в системе трубопроводов зависит от многих факторов.

    • стоимость установки: низкая скорость потока приводит к выбору большего диаметра.
    • потеря давления: высокая скорость потока позволяет выбрать меньший диаметр, однако вызывает большую потерю давления.
    • износ: особенно в случае конденсата высокая скорость потока приводит к повышенной эрозии.
    • шум: высокая скорость потока увеличивает шумовую нагрузку, напр. Паровой редукционный клапан.

    В ниже приведенной таблице представлены данные норм относительно скорости потока для некоторых сред протекания.

    Как выполняется расчет диаметра трубопровода – теория и практика из опыта

    Нередко домашние умельцы принимают решение проложить собственноручно систему теплоснабжения или обустроить водопроводную магистраль в частном домовладении. Для этого непременно выполняют расчет диаметра трубопровода, поскольку от этой величины напрямую зависит пропускная способность конструкции и давление в трубопроводе.

    Что представляет собой диаметр труб

    Этот параметр представляет собой величину отрезка, который проводят через две противоположные точки окружности сечения изделия и ее центр. Диаметр трубной продукции относится к важному размеру трубопроводов разного назначения.

    Когда выполняется определение диаметра трубопровода, учитывают ряд основных размеров, среди которых:

    1. Внутренний параметр системы. Он считается немаловажной характеристикой для всех элементов водопроводных систем и отопительных конструкций, а также для фасонных частей и фитингов.
    2. Ду – диаметр, означающий условный проход. Он представляет собой номинальный параметр внутреннего просвета конструкции в миллиметрах. Если значение получается дробным, его округляют для целого числа.
    3. Дн – стандартизированное значение диаметра. Этот показатель применяется для трубопроводных систем с целью характеристики присоединяемых арматурный элементов.
    4. Внешний размер продукции.
    5. Толщина стенки изделия.

    Несмотря на то, что многим покупателям трубной продукции известно, что такое труба и элементы магистрали, правильно рассчитать диаметр будущей конструкции умеют единицы. К примеру, продавцы, когда называют размер товара, предоставляют информацию в дюймах. В настоящее время имеются специальные таблицы, которые помогают переводить параметры труб в миллиметры и сантиметры.

    Правила расчета диаметра

    Расчет диаметра магистрали предполагает определение не только величины отрезка, проходящего через центр сечения изделия и соединяющего точки, находящиеся на его окружности. Нужно знать, как рассчитать давление в трубопроводе, с учетом типа среды, перемещаемой по нему, и протяженность конструкции (прочитайте также: “Почему возникает потеря давления в трубопроводе и как этого можно избежать”).

    В результате получается, что при тех же самых используемых деталях параметры для отопительных и водопроводных систем разнятся. Непрофессионалу выполнить расчеты для разных видов трубопроводов будет достаточно непросто.

    Поможет правильно вычислить размеры необходимых элементов, которые используются при монтаже конструкций, объем расхода жидкости или другого вида вещества. Читайте также: “Как рассчитать расход воды по диаметру трубы – теория и практика”.

    Например, можно произвести расчет диаметра трубы по расходу воды из скважины на приусадебном участке, если иметь информацию о максимальной потребности в ней в загородном домовладении. Это требуется для оптимизации проведения буровых работ, поскольку нужно определить минимальную величину обсадной конструкции для водопроводной сети.

    Если в доме планируется пользоваться одним санузлом, а также нужна будет вода для кухни, стиральной машинки, для полива приусадебного участка, тогда в среднем примерная производительность водопроводной сети в час будет составлять 3 кубометра.

    Как правило, при такой степени нагрузки используют трехдюймовые насосы, которые способны подавать в водопроводную или отопительную магистрали определенные объемы жидкости.

    У насоса диаметр 75 сантиметров. Прибор не должен прикасаться к стенам обсадной конструкции, а это означает, что при проведении расчетов следует учитывать наличие пространства между насосом и ее стенками. Поскольку основной диаметр можно узнать на основании наружного периметра, к промежуточному результату следует непременно добавить толщину стен устройства. И только суммировав все значения, получится определить точные параметры.

    Отопительные трубопроводные конструкции

    Чтобы узнать диаметр трубопроводов для отопительных систем, применяется абсолютно другой подход. В этом случае основным определяющим параметром является тепловая нагрузка, оказываемая на каждый из участков теплоснабжающей системы. Когда в помещении имеются потолки стандартной высоты, тогда средний расход тепловой мощности на один «квадрат» площади должен составлять около 100 Вт.

    Все эти значения известны специалистам. Для домашних умельцев имеются специальные таблицы, в которых отражено соотношение для систем любого назначения и перемещаемых сред.

    Проведение расчета для напорных трубопроводов, применяемых в водопроводных и отопительных магистралях, необходимо по ряду причин:

    • чтобы узнать пропускную способность отдельных элементов и всей системы в целом;
    • для снижения начальной величины напора на разных участках коммуникаций и всей конструкции;
    • для определения оптимального диаметра системы при точных значениях пропускной способности и уменьшении напора.

    Когда рассчитывают необходимый расход транспортируемой среды в трубопроводе, принимают во внимание пропорциональное соотношение между его пропускной способностью и величиной сечения трубы (прочитайте: “Как посчитать пропускную способность трубы для разных систем – примеры и правила”).

    Проведение гидравлических расчетов

    Выполнение таких вычислений для труб является необходимым этапом при осуществлении планирования и проектирования систем отопления или водоснабжения для промпредприятия, частного домовладения или населенного пункта. Читайте также: “Как выполнить расчет диаметра трубы для отопления правильно – теория и практика”.

    Для правильного проведения гидравлических расчетов следует учитывать ряд нюансов:

    • минимальный объем веществ, требуемый для каждого конкретного пользователя;
    • место нахождения источника транспортируемой среды и конечного потребителя;
    • имеющиеся в распоряжении схемы проектируемой конструкции водо- и теплоснабжения с указанием используемых элементов и материалов их изготовления;
    • величину максимального давления в магистрали;
    • протяженность всей системы и виды сопротивлений в различных местах трубопровода;
    • таблицы с указанием соотношения материалов, единиц измерений и прочего;
    • эквивалентный материал, из которого сделана внутренняя поверхность трубной продукции.

    Среди задач, которым требуются сложнейшие гидравлические расчеты, значатся такие:

    • протяженность участка магистрали, который обеспечивает доставку веществ в каждый конечный пункт;
    • величина давления в конструкции;
    • определение расхода в водопроводных или теплоснабжающих системах.

    Существует простая формула расчета диаметра трубы, воспользоваться которой может каждый владелец недвижимости, без участия профессионалов:

    d – внутренний диаметр;

    Q – корень квадратный;

    W – тепловые потоки, выраженные в кВт;

    Z – скорость теплоносителей в секундах/метрах;

    nG – разности температур среды в градусах.

    Остается только подставить индивидуальные данные при проектировании простого варианта магистрали. Другие примеры гидравлического расчета трубопровода можно найти в специальной литературе.

    Но следует отметить, что проектирование больших по протяженности и сложных отопительных или водоснабжающих систем требует наличия профессиональных знаний, поэтому расчеты лучше доверить специалистам. Только они смогут грамотно и правильно рассчитать параметры трубопровода, который способен будет прослужить без серьезных проблем на протяжении длительного периода.

    Квалифицированные инженеры при проектировании используют специальные программы, которые по известным параметрам подсчитывают и выдают окончательные результаты.

    Расчет диаметра труб отопления: формулы и примеры

    Как выполняется расчет диаметров трубопроводов отопления при известной мощности котла? Как подсчитать минимальный диаметр для отдельного участка контура? В данной статье нам предстоит познакомиться с формулами, применяемыми при вычислениях, и сопроводить знакомство примерами расчетов.

    Для чего это необходимо

    А в действительности – для чего нужен расчет диаметров труб отопления? Из-за чего просто-напросто не взять трубы заведомо избыточного размера? Так как тем самым мы обезопасим себя от чрезмерно медленной циркуляции в контуре.

    Увы, у для того чтобы подхода имеется пара больших недочётов.

    • Материалоемкость и цена погонного метра растет пропорционально квадрату диаметра. Затраты будут далеко не копеечными.

    Увидьте: для сохранения того же рабочего давления при повышении диаметра трубы приходится увеличивать толщину стенок, что дополнительно увеличивает материалоемкость.

    • Что не менее важно, увеличившийся диаметр трубопровода свидетельствует повышение количество теплоносителя и выросшую тепловую инерционность системы. Она будет продолжительнее прогреваться и продолжительнее остывать, что не всегда нужно.
    • Наконец, при открытой прокладке толстых труб отопления они не очень-то украсят помещение, а при скрытой – увеличат глубину штроб в стенках либо толщину стяжки на полу.

    Формулы

    Потому, что мы с вами, глубокоуважаемый читатель, не посягаем на получение диплома инженера-теплотехника, не начнём лезть в дебри.

    Упрощенный расчет диаметра трубопровода отопления выполняется по формуле D=354*(0,86*Q/Dt)/v, в которой:

    • D – искомое значение диаметра в сантиметрах.
    • Q – тепловая нагрузка на соответствующий участок контура.
    • Dt – дельта температур между подающим и обратным трубопроводами. В обычной автономной системе она равна приблизительно 20 градусам.
    • v – скорость потока теплоносителя в трубах.

    Похоже, для продолжения нам не достаточно кое-каких данных.

    Дабы выполнить расчет диаметра труб для отопления, нам необходимо:

    1. Узнать, с какой большой скоростью может двигаться теплоноситель.
    2. Обучиться рассчитывать тепловую мощность всей системы и ее отдельных участков.

    Скорость теплоносителя

    Она обязана соответствовать паре граничных условий.

    С одной стороны, теплоноситель обязан оборачиваться в контуре приблизительно три раза за час. В другом случае заветная дельта температур заметно увеличится, сделав нагрев радиаторов неравномерным. Помимо этого, в сильные холода мы возьмём в полной мере настоящую возможность разморозки самых прохладных участков контура.

    Иначе, избыточно громадная скорость породит гидравлические шумы. Засыпать под шум воды в трубах – наслаждение, скажем так, на любителя.

    Допустимым считается диапазон скоростей потока от 0,6 до 1,5 метров в секунду; наряду с этим в расчетах в большинстве случаев употребляется максимально допустимое значение – 1,5 м/с.

    Тепловая мощность

    Вот схема ее расчета для нормированного теплового сопротивления стен (для центра страны – 3,2 м2*С/Вт).

    • Для частного дома за базовую мощность берутся 60 ватт на кубометр помещения.
    • К ним добавляется 100 ватт на каждое окно и 200 – на каждую дверь.
    • Итог умножается на региональный коэффициент, зависящий от климатической территории:
    Средняя температура января Коэффициент
    -40 2,0
    -25 1,6
    -15 1,4
    -5 1
    0,8

    Так, помещение объемом 300 м2 с тремя дверью и окнами в Краснодаре (средняя температура января – +0,6С) потребует (300*60+(3*100+200))*0,8=14800 ватт тепла.

    Для зданий, тепловое сопротивление стен которых существенно отличается от нормированного, употребляется еще одна упрощенная схема: Q=V*Dt*K/860, где:

    • Q – потребность в тепловой мощности в киловаттах.
    • V – количество отапливаемого помещения в кубометрах.
    • Dt – отличие температур между улицей и помещением в пик холодов.

    Полезно: температуру в помещении лучше брать соответствующей санитарным нормам, уличную – среднему минимуму за последние пара лет.

    • К – коэффициент утепления здания. Откуда брать его значения? Инструкция отыщется в очередной таблице.
    Коэффициент утепления Описание ограждающих конструкций
    0,6 – 0,9 Пенопластовая либо минераловатная шуба, утепленная кровля, энергосберегающие тройные стеклопакеты
    1,-1,9 Кладка в полтора кирпича, однокамерные стеклопакеты
    2 – 2,9 Кладка в кирпич, окна в древесных рамах без утепления
    3-4 Кладка в полкирпича, остекление в одну нитку

    Откуда брать нагрузку для отдельного участка контура? Она рассчитывается по объему помещения, которое отапливается этим участком, одним из вышеприведенных способов.

    Пример расчета

    Итак, в теории мы знаем, как вычислить диаметр трубы отопления.

    Давайте подтвердим теоретические знания своими руками и практикой выполним расчет для следующих условий:

    • Нам нужно вычислить диаметр розлива в частном доме площадью 100 квадратных метров.
    • Высота потолка в доме – 2,8 метра.
    • Стенки являются кадкой газобетонными блоками марки D600 толщиной 40 см с наружной пенопластовой шубой толщиной 150 мм.

    • Дом находится в Комсомольске-на-Амуре Хабаровского края (средний минимум температуры января – -30,8 С). Внутреннюю температуру примем равной +20 С.

    Сначала вычислим потребность в тепловой мощности.

    Утепление очевидно обеспечит тепловое сопротивление лучше нормированного, что вынудит нас обратиться к второй из приведенных схем расчета.

    1. Внутренний количество дома равен 100*2,8=280 м3.
    2. Дельта температур между домом и улицей в нехорошем для нас случае будет равна 50 градусам.
    3. Коэффициент утепления примем равным 0,7.
    4. Расчетная мощность бытового отопительного котла должна быть не меньше 280*50*0,7/860=11,4 КВт.

    Осталось выполнить фактически расчет диаметра трубы для отопления. Он будет равным 354*(0.86*11,4/50)/1,5=2,4 см, что соответствует металлической ВГП трубе ДУ 25 либо полипропиленовой трубе с внешним диаметром 32 мм.

    Заключение

    Разрешим себе напомнить, что нами приведены предельно упрощенные схемы расчетов. Как неизменно, дополнительную тематическую данные читатель сможет найти в прикрепленном к статье видео. Удач!

    Как рассчитать диаметр трубопровода

    Работать с калькулятором просто – вводи данные и получай результат. Но иногда этого недостаточно – точный расчет диаметра трубы возможен только при ручном подсчете с помощью формул и правильно подобранных коэффициентов. Как посчитать диаметр трубы по расходу воды? Как определить размеры газовой магистрали?

    Трубопровод и необходимые к нему части

    Профессиональные инженеры при расчете необходимого диаметра трубы чаще всего используют специальные программы, способные по известным параметрам рассчитать и выдать точный результат. Гораздо труднее строителю-любителю для организации систем водоснабжения, отопления, газификации выполнить расчет самостоятельно. Поэтому чаще всего при возведении или реконструкции частного дома применяют рекомендуемые размеры труб. Но не всегда стандартные советы могут учесть все нюансы индивидуального строительства, поэтому требуется вручную выполнить гидравлический расчет, чтобы правильно подобрать диаметр трубы для отопления, водоснабжения.

    Расчет диаметра трубы для водоснабжения и отопления

    Основным критерием подбора трубы отопления является ее диаметр. От этого показателя зависит, насколько эффективным будет обогрев дома, срок эксплуатации системы в целом. При малом диаметре в магистралях может возникнуть повышенное давление, которое станет причиной протечек, повышенной нагрузки на трубы и металл, что приведет к проблемам и бесконечным ремонтам. При большом диаметре теплоотдача системы отопления будет стремиться к нулю, а холодная вода будет просто сочиться из крана.

    Пропускная способность трубы

    Диаметр трубы напрямую влияет на пропускную способность системы, то есть в данном случае имеет значение количество воды или теплоносителя, проходящего через сечение в единицу времени. Чем больше циклов (перемещений) в системе за определенный промежуток времени, тем эффективнее происходит обогрев. Для труб водоснабжения диаметр влияет на исходное давление воды – подходящий размер будет только поддерживать напор, а увеличенный – снижать.

    По диаметру подбирают схему водопровода и отопления, количество радиаторов и их секционность, определяют оптимальную длину магистралей.

    Так как пропускная способность трубы является основополагающим фактором при выборе, следует определиться, а что, в свою очередь, влияет на проходимость воды в магистрали.

    Таблица 1. Пропускная способность трубы в зависимости от расхода воды и диаметра

    Расход Пропускная способность
    Ду трубы 15 мм 20 мм 25 мм 32 мм 40 мм 50 мм 65 мм 80 мм 100 мм
    Па/м – мбар/м меньше 0,15 м/с 0,15 м/с 0,3 м/с
    90,0 – 0,900 173 403 745 1627 2488 4716 9612 14940 30240
    92,5 – 0,925 176 407 756 1652 2524 4788 9756 15156 30672
    95,0 – 0,950 176 414 767 1678 2560 4860 9900 15372 31104
    97,5 – 0,975 180 421 778 1699 2596 4932 10044 15552 31500
    100,0 – 1,000 184 425 788 1724 2632 5004 10152 15768 31932
    120,0 – 1,200 202 472 871 1897 2898 5508 11196 17352 35100
    140,0 – 1,400 220 511 943 2059 3143 5976 12132 18792 38160
    160,0 – 1,600 234 547 1015 2210 3373 6408 12996 20160 40680
    180,0 – 1,800 252 583 1080 2354 3589 6804 13824 21420 43200
    200,0 – 2,000 266 619 1151 2486 3780 7200 14580 22644 45720
    220,0 – 2,200 281 652 1202 2617 3996 7560 15336 23760 47880
    240,0 – 2,400 288 680 1256 2740 4176 7920 16056 24876 50400
    260,0 – 2,600 306 713 1310 2855 4356 8244 16740 25920 52200
    280,0 – 2,800 317 742 1364 2970 4356 8566 17338 26928 54360
    300,0 – 3,000 331 767 1415 3076 4680 8892 18000 27900 56160

    Факторы влияния на проходимость магистрали:

    1. Давление воды или теплоносителя.
    2. Внутренний диаметр (сечение) трубы.
    3. Общая длина системы.
    4. Материал трубопровода.
    5. Толщина стенок трубы.

    На старой системе проходимость трубы усугубляется известковыми, иловыми отложениями, последствиями коррозии (на металлических изделиях). Все это в совокупности снижает со временем количество воды, проходящей через сечение, то есть подержанные магистрали работают хуже, чем новые.

    Примечательно, что этот показатель у полимерных труб не меняется – пластик гораздо менее, чем металл, позволяет шлаку накапливаться на стенках. Поэтому пропускная способность труб ПВХ остается такой же, как и в день их монтажа.

    Расчет диаметра трубы по расходу воды

    Определяем правильно расход воды

    Чтобы определить диаметр трубы по расходу проходящей жидкости, понадобятся значения истинного потребления воды с учетом всех сантехнических приборов: ванны, кухонного смесителя, стиральной машины, унитаза. Рассчитывается каждый отдельный участок водопровода по формуле:

    где qc – значение потребляемой воды каждым прибором;

    q0 – нормируемая величина, которая определяется по СНиП. Принимаем для ванны – 0,25, для кухонного смесителя 0,12, для унитаза -0,1;

    а – коэффициент, учитывающий возможность одновременной работы сантехнических приборов в помещении. Зависит от значения вероятности и количества потребителей.

    На участках магистрали, где совмещаются потоки воды для кухни и ванны, для унитаза и ванны и т.д., в формулу добавляется значение вероятности. То есть возможности одновременной работы кухонного смесителя, крана в ванной, унитаза и других приборов.

    Вероятность определяется по формуле:

    Р = qhr µ × u/q0 × 3600 × N,

    где N – число потребителей воды (приборов);

    qhr µ – максимальный часовой расход воды, который можно принять по СНиП. Выбираем для холодной воды qhr µ =5,6 л/с, общий расход 15,6 л/с;

    u – количество человек, использующих сантехнику.

    Пример расчета расхода воды:

    В двухэтажном доме имеется 1 ванная, 1 кухня с установленными стиральной и посудомоечной машиной, душевая кабина, 1 унитаз. В доме живет семья из 5 человек. Алгоритм расчета:

    1. Рассчитываем вероятность Р = 5,6 × 5/0,25 × 3600 × 6=0,00518.
    2. Тогда расход воды для ванной составит qc = 5× 0,25 ×0,00518=0,006475 л/с.
    3. Для кухни qc = 5× 0,12 ×0,00518=0,0031 л/с.
    4. Для туалета qc = 5× 0,1 ×0,00518=0,00259 л/с.

    Рассчитываем диаметр трубы

    Существует прямая зависимость диаметра от объема перетекающей жидкости, которая выражается формулой:

    где Q – расход воды, м3/с;

    d – диаметр трубопровода, м;

    w – скорость потока, м/с.

    Преобразовав формулу, можно выделить значение диаметра трубопровода, который будет соответствовать потребляемому объему воды:

    Юлия Петриченко, эксперт

    Скорость потока воды можно принять по таблице 2. Существует более сложный метод расчета скорости потока – с учетом потерь и коэффициента гидравлического трения. Это довольно объемный расчет, но в итоге позволяющий получить точное значение, в отличие от табличного метода.

    Таблица 2. Скорость потока жидкости в трубопроводе в зависимости от ее характеристики

    Перекачиваемая среда Оптимальная скорость в трубопроводе, м/с
    ЖИДКОСТИ Движение самотеком:
    Вязкие жидкости 0,1-0,5
    Маловязкие жидкости 0,5-1
    Перекачиваемые насосом:
    Всасывающий трубопровод 0,8-2
    Нагнетательный трубопровод 1,5-3
    ГАЗЫ Естественная тяга 2-4
    Малое давление (вентиляторы) 4-15
    Большое давление (компрессор) 15-25
    ПАРЫ Перегретые 30-50
    Насыщенные пары при давлении
    Более 105 Па 15-25
    (1-0,5)*105 Па 20-40
    (0,5-0,2)*105 Па 40-60
    (0,2-0,05)*105 Па 60-75

    Пример: Рассчитаем диаметр трубы для ванной, кухни и туалета, исходя из полученных значений расхода воды. Выбираем из таблицы 2 значение скорости потока воды в напорном водопроводе – 3 м/с.

    Тогда диаметр трубопровода определяется:

    для ванной d = √(4*0,006475/3,14*3)=0,052 м

    для туалета d = √(4*0,00259/3,14*3)=0,033 м

    для кухни d = √(4*0,0031/3,14*3)=0,036 м

    Как рассчитать диаметр газовой трубы

    Газопроводная труба рассчитывается несколько иначе, чем водопроводная. Здесь основополагающими значениями являются:

    • скорость и давление газа;
    • длина трубы с потерями давления на фитинги;
    • падение давления в допустимых пределах.

    Расчет диаметра газовой трубы можно провести по формуле:

    где di – внутренний диаметр трубопровода, м;

    V´ – объемный расход сжатого воздуха, м³/с;

    L – длина трубопровода с поправками на фитинги, м;

    Δp – допустимое падение давления, бар;

    pmax – верхнее давление компрессора, бар.

    Таким образом, при выборе диаметра трубы важным параметром является пропускная способность, которая зависит от сечения и внутреннего размера магистрали. Поэтому нужно обязательно соизмерять такие данные, как допустимое давление, толщина стенок, внутренний диаметр трубы, свойства теплоносителя или газа.

    А как вы подбираете размер трубопровода? Расскажите, по каким параметрам вы считали трубы для собственного дома?

    Будет полезно:  Посадка помидоров в теплицу требует грамотного подхода: как сажать правильно, посадить томаты и высаживать
    Ссылка на основную публикацию