Пропускная способность трубопровода воды таблица

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

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

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

Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам

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

Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер. Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока. Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.

hitropop.com

Способы расчета

Знать, какими показателями характеризуются трубы, важно, чтобы грамотно подключить санитарно-техническое оборудование. При правильном расчете не придется беспокоиться, что при включении крана в ванной комнате, подача воды на кухне прекратится или ее напор упадет. Способностью понижать давление в сети «грешат» металлические трубопроводы, которые со временем подвергаются коррозии.

Обратите внимание! Преимущество пластиковых изделий в том, что внутренние стенки не разрушаются под действием влаги. На них не накапливаются отложения и поэтому величина пропускного коэффициента со временем почти не изменяется.

Перед тем, как рассчитывать пропускную способность трубопровода, следует знать следующее:

• величину магистрали или бытовой сети;
• материал, из которого делается коллектор;
• количество точек, которые потребляют воду и т.д.

Такие расчеты делаются несколькими способами.

Формулы и таблицы

При составлении специальной формулы нужно знать усредненные показатели, один из которых – коэффициент шероховатости (Кш). Он различается в зависимости от временного промежутка и вида транспортирующей системы. Например, при определении пропускной возможности сети из стального профиля, который ранее не использовался, показатель Кш будет равен 0,2 мм.

Помимо коэффициента шероховатости в формулу для водопроводной системы вводятся показатели уклона сети, диаметра труб и учитывается материал, из которого они сделаны. Но это далеко не все данные, на которых базируется данный расчет.

Для точного вычисления нужного нам показателя понадобится таблица пропускной способности трубопровода воды. Также существует ряд таблиц для конкретных  материалов, которые помогают сделать необходимые вычисления для стальных, асбоцементных, пластмассовых, стеклянных и других труб.

Специальные программы

Данный способ оптимизации водопроводных сетей в значительной мере облегчает задачи, стоящие перед проектировщиками. В компьютерной базе заложены значения всех показателей для конструкций разного вида.

Работает специализированная программа по следующему принципу. В базу данных вносятся значения обязательного характера, после обработки которых выдаются все необходимые параметры системы. В таком методе особенно нуждаются при проектировании разветвленной и длиной водопроводной сети, к которой подключается большое количество водозаборных точек.

При таком способе расчета пропускная способность трубопровода зависит от следующих параметров:

• величины трассы;
• внутреннего диаметра трубопровода;
• коэффициента шероховатости для выбранного материала;
• коэффициента местного сопротивления (зависит от наличия тройников, отводов, компенсаторов, т.п.);
• степени зарастания составляющих водопроводной системы.

Пример расчета

Рассмотрим, как посчитать пропускную способность трубопровода с горизонтальным или вертикальным расположением, по которому течет жидкость  со скоростью 3,5 м/сек (определяется условиями эксплуатации сети на конкретном производстве).

Диаметр конструкции, по которой проходит жидкость, равен 125 мм.

Принимая во внимание данные, которые указаны выше, а также показатель скорости водного потока по вертикальному стояку (V=3.5 м/час) и материал, из которого изготовлены трубы, посчитаем величину объема воды  (Q=куб. м/час).

Сделав необходимые вычисления, узнаем, что труба диаметром 125 мм пропускает за один час 175 куб. метров жидкости.

Каждый из указанных выше способов позволяет сделать точные вычисления пропускной возможности отдельных элементов системы, которая обеспечивает дом водой. Подсчет помогает избежать в будущем проблем с подачей воды и падением давления в сети вовремя ее использования.

trubsovet.ru

Способы расчета

Чтобы сделать корректный выбор пропускной способности, требуется знать исходные данные. Обычно для вывода результата обязательно нужны такие значения:

• протяжность трубопровода;
• материал изготовления элементов системы;
• количество точек водозабора.

Могут понадобиться и некоторые другие показатели, но это все индивидуально. На сегодняшний день есть несколько разных способов расчета эффективной работы трубопровода. Его можно произвести при помощи:

• формулы;
• таблиц;
• специальных программ.

Пропускная способность труб

Формула для расчета более доступна лишь специалистам, рядовому человеку без специфических знаний такая формула ничем не поможет. В ней, наряду с другими показателями, используется коэффициент шероховатости. Для различных видов трубопроводных систем и временных величин он разный. Если требуется рассчитать пропускную способность трубы из металла, которую не эксплуатировали раннее, то такой показатель составит 0,2. Вспомним курс физики для того, чтобы максимально точно рассчитать по формуле пропускную способность водопровода. Необходимо знать такие показатели:

• диаметр используемых труб;
• уклон конструкции трубопровода;
• материал, применяемый для изготовления всей системы.

Хотя даже зная все эти значения, неспециалист может допустить неточности в подсчетах, тем более, что могут понадобиться и другие, не менее важные величины, для правильного результата.

Чтобы осуществить максимально точный расчет пропускной способности трубы, требуется знать несколько справочных табличных данных, которые соответствуют определенному материалу трубопровода. Сейчас существуют различные справочные таблицы для наиболее точного гидравлического расчета всей системы. В таких таблицах определены ходовые показатели для труб, изготовленных из различных материалов, таких, как металл, пластик, стекло, асбестоцемент и другие, используемых в быту и промышленности. В качестве примера хорошего образца для расчета можно назвать справочную таблицу Шевелева.

Использование специальной программы для расчетов

Самый современный и легкий вариант таких расчетов – это при помощи специальных программ. В таких программах задана оптимальная величина всех требуемых значений, исходя из вида материала изготовления всей конструкции. Принцип расчета в них такой. В специальную таблицу вносятся необходимые значения:

1. протяженность системы;
2. внутренний диаметр трубопровода;
3. коэффициент шероховатости для выбранного материала изготовления конструкции;
4. коэффициент сопротивления потока. Здесь учитываются все разветвления и тройники;
5. степень зарастания трубопровода внутри системы.

Любой из этих способов подскажет, как рассчитать пропускную способность труб и всей трубопроводной системы, расположенной в доме. Внимательно выполнив такие расчеты, можно надеяться на хороший напор воды и бесперебойную подачу в разных точках водозабора.

Как определить нужный диаметр для водопровода

Чтобы хорошо понять, как рассчитать данный показатель, рассмотрим примеры расчетов. Всем еще со школы хорошо известно то, что пропускная способность трубы в зависимости от диаметра меняется. Можно установить трубы, изготовленные из любого материала, но главным показателем будет именно диаметр.

Подходящий диаметр для труб водоснабжения

Правильно определить нужный размер труб не менее ответственно, чем выбрать материал изготовления всего трубопровода. Маленький диаметр вызывает повышенную турбулентность потока в трубопроводе. Следствием этого будет повышенный шум в трубах и их быстрый выход из строя за счет отложения различных загрязнений на внутренних стенках конструкции.

Максимальная скорость воды в водопроводе составляет два метра в секунду, на этот показатель нужно опираться при расчете необходимого диаметра. Протяженность трубопровода также оказывает влияние на выбор оптимального диаметра элементов. Так, при различной длине системы будет логичным использовать рекомендуемые трубы, это не только добавит эффективности в работу всей конструкции, но и значительно сэкономит финансы.

Вот эти рекомендации:

• при протяженности трубопровода менее десяти метров достаточно использовать трубы диаметром 20 мм;
• когда протяженность системы от десяти до тридцати метров, то в таком случае оптимально подойдет пропускная способность 25 мм трубы;
• длина трубопровода более тридцати метров – необходим диаметр 32 мм;
• если протяженность конструкции больше пятидесяти метров, то для хорошей подачи потока необходима пропускная способность 50 мм трубы;
• пропускная способность 100 мм трубы с успехом применяется на трубопроводах большой протяженности или с большим количеством точек водозабора.

При расчете пропускной способности водопроводной трубы обязательно нужно учитывать число потребителей воды, которые могут быть подключены к системе в одно время. К потребителям можно отнести все краны в доме, стиральную машину, посудомоечную машину.

Допустим, среднестатистический кран за одну минуту пропускает через себя около шести литров воды, тогда необходимо узнать, сколько должна пропустить вся система, чтобы подача воды была стабильная на всех точках водозабора. Когда в доме приборов, которые используют воду, достаточно много, но семья небольшая и все точки не будут работать одновременно, то расчеты можно немного упростить. В этом случае следует рассчитать количество используемой жидкости всеми приборами, полученную цифру уменьшают на треть, и получают приблизительный расход воды на всю семью.

Зависимость пропускной способности от давления

При выборе труб для монтажа любой трубопроводной системы необходимо обязательно учитывать давление потока в общем трубопроводе. Если предусмотрен напор воды или иного потока под большим давлением, то необходимо монтировать трубы большего диаметра, чем при подаче потока самотеком. Если параметры трубы выбраны без учета этих рекомендаций, а по небольшим системам проходит большой поток воды, то они будут шуметь, вибрировать и быстро выйдут из строя.

Если поток в системе подается под давлением, то при проведении подсчетов необходимо обязательно включать величину давления в расчетную форму. Это позволит смонтировать максимально эффективную трубопроводную систему, которая будет долговечной и надежной.

Кто может помочь с расчетом

Если по каким-либо причинам не получается провести расчет пропускной способности труб самостоятельно, то всегда можно обратиться к специалистам. В крупных супермаркетах по продажам строительных материалов и сантехники обычно работают консультанты, которые посредством специальной компьютерной программы рассчитают необходимые для монтажа системы трубы, если предварительно будут предоставлены исходные данные. Обычно для приблизительного расчета достаточно сказать количество точек водозабора и протяженность системы, а также учесть давление. Если исходные данные введены максимально точные, то и результат будет самый оптимальный.

Заключение

При проведении капитальных ремонтов и замене трубопроводных систем всех видов всегда есть место для экономии финансов. Экономить не обязательно за счет качества, можно сэкономить, правильно подобрав необходимый вариант материала. Пропускная способность различных видов труб очень сильно отличается и зависит от множества факторов. При проектировании конструкции труб требуется обязательно произвести необходимые расчеты, это позволит сделать подачу воды беспрерывной и значительно сэкономить свои средства.

abisgroup.ru

Общие сведения о диаметрах водопроводных труб

Для водопроводных сетей внутри дома наиболее популярными на сегодняшний день считаются металлические трубы – из стали, меди, а также пластиковые и комбинированные, то есть металлопластиковые трубы для водопровода.

Выполненные из различных материалов водопроводные трубы по размерам несколько различаются между собой, в частности по классификации мер измерения.

Чем определяются габариты труб водопровода:

• диаметр внутренний – основная условная характеристика как соединительных узлов, так и водопроводных труб;
• Dу, диаметр условного перехода – так называется номинал величины исчисляемого в миллиметрах диаметра внутреннего, округленное его значение;
• Dn – диаметр номинальный;
• наружный диаметр;
• толщина стенки.

В те времена, когда прогресс осуществлялся где-то рядом, минуя страны постсоветского пространства, никаких лишних вопросов диаметры труб водопроводных попросту не вызывали по той причине, что никаких других диаметров и не было.

Диаметры труб для водопровода из различных материалов

Сегодняшний рынок может предложить несколько более разнообразный выбор. По этой причине дилетанту нелегко приходится при попытке сориентироваться и выбрать среди пластиковых, металлопластиковых  и других водопроводных труб соответствующие запросам диаметры.

Особенно затруднен выбор, когда необходимо при совершении ремонта стыковать трубы из различных материалов.

Совет!

При осуществлении монтажа водопроводной арматуры, меняя «дюймовые» водопроводные трубы из стали на трубы из пластика, необходимо учитывать, что названия и обозначения по дюймам настоящим метрическим размерам не соответствуют.

Системы исчисления диаметров труб из различных материалов

При стыковании водопроводных труб из стали с трубами из пластика можно использовать стандартные переходные элементы – их выполняют, учитывая размеры водопроводных труб из каждого материала.

Несколько большие сложности могут быть, если потребуется замена медных и алюминиевых труб, так как они выпускаются согласно метрическим стандартам. При этом следует учесть реальный метрический размер как наружного, так и внутреннего диаметров.

Обозначения размеров труб для водопровода несколько отличаются от общепринятых, а если учесть то, что водопроводчики – люди довольно изобретательные, неудивительно, что они нашли из положения прекрасный выход. Была разработана специальная удобная система резьбы для наружного диаметра.

Описать ее можно примерно так. Труба полудюймовая выпускается с диаметром менее 21 мм, такой же диаметр и у наружной резьбы. Но при обозначении ее указывают в соответствии с внутренним диаметром и прибавляют слово «труб». В документации это выглядит следующим образом: 1/2” труб.

Диаметры труб стальных водопроводных

Внутренний диаметр у труб с разной резьбой будет таким:

• труба 1/2 дюйма – 12,7 мм;
• труба 3/4 дюйма – 19,0 мм;
• труба 7/8 дюйма – 22,2 мм;
• дюймовая труба – 25,4 мм;
• 1,5 дюймовая труба – 38,1 мм;
• 2 дюймовая труба – 50,8 мм.

Диаметры трубной резьбы:

• труба 1/2 дюйма –  20,4 — 20,7 мм;
• труба 3/4 дюйма –  25,9 — 26,2 мм;
• труба 7/8 дюйма –  29,9 — 30,0 мм;
• дюймовая труба – 32,7 — 33,0 мм;
• 1,5 дюймовая труба – 45,8 — 46,2 мм;
• 2 дюймовая труба – 57,9 — 58,3 мм.

После ознакомления с размерами водопроводных труб сориентироваться при выборе уже намного проще. Чтобы как можно меньше проблем возникало при состыковке стальных и пластиковых труб, можно изучить специальные таблицы, где приводятся размеры труб водопроводных из разного материала.

Выбор диаметра водопроводной трубы

Совет!

Выбирать диаметр для труб желательно в соответствии с напором воды в системе, количеством стыков и поворотов, длиной водопровода.

Разумеется, существуют специальные расчетные формулы, где учитывается снижение напора воды, которое будет зависеть от количества стыков, поворотов, а также длины трубопровода с соответствующими коэффициентами.

Однако практическое использование таких формул при внутриквартирной разводке осуществляется довольно редко.

Обычно попросту выбирают трубы для водопровода – диаметр которых:

• 15 миллиметров (1/2 дюйма)
• 10 миллиметров (3/8 дюйма).

При монтаже стояка выбирают трубы, у которых внутренний диаметр равен:

• 25 миллиметров (один дюйм);
• 20 миллиметров (3/4 дюйма).

Диаметр труб все-таки вопрос довольно тонкий. При том, что внутренний диаметр полудюймовой пластиковой трубы колеблется в диапазоне от 11 до 13 мм, а однодюймовой – от 21 до 23 (в зависимости от фирмы-производителя), точно определить, какой у ваших труб диаметр и какой потребуется при замене, сможет только сантехник, имеющий богатый опыт работы.

При сложной разводке, множественных стыках, поворотах и необходимости прокладывания труб на значительное расстояние, когда напор в системе по какой-нибудь причине занижен в сравнении со стандартным напором, следует рассмотреть возможность выполнить разводку трубами с большим диаметром.

Конечно, вряд ли имеет смысл делать разводку таким образом, чтобы диаметр водопроводных труб, выбранных для этой цели, был больше, чем у стояка. Чем больший выбран диаметр, тем, соответственно, лучше будет и напор, но вряд ли ситуация настолько серьезна, что потребуется высокоточный расчет диаметров для труб.

Расчет пропускной способности для труб водопровода

Определение понятия пропускной способности

Перед тем, как ознакомиться с правилами, по которым рассчитывается пропускная способность водопроводных труб, необходимо изучить, что представляет собой пропускная способность вообще, и для чего необходимо выяснять данный показатель.

Пропускная способность – это метрическая характеристика, благодаря которой возможно рассчитать и показать соотношение предельного объема (в данном случае жидкости), проходящего за единицу определенного отрезка времени через сечение трубы.

Помимо привычных всем стальных водопроводных труб, с недавнего времени стали в больших объемах использоваться трубы из металлопластика или из полимеров. Именно тогда и изменилось отношение к пропускной способности труб водопровода.

В отличие от труб стальных, полимерные трубы не зарастают внутри и не подвержены коррозии в самых неподходящих местах, то есть, каналы в таких трубах не подвергаются опасности забиться внутри естественными многослойными отложениями, а пропускная способность их в течение долгого времени остается в норме. У стальной же трубы со временем пропускная способность меняется в меньшую сторону.

Для чего как выполнить расчет пропускной способности

Кроме учета пропускной способности в соответствии с объемом транспортируемого вещества, непременно следует определить и пропускную способность непосредственно водопроводных труб для того, чтобы рассчитать метод подключения имеющихся в доме сантехнических приборов и оборудования, а также вычислить диаметр труб водопроводных.

Это необходимо сделать, например, для того, чтобы при включении на кухне крана вы могли быть уверены, что эти действия не прекратят одновременную подачу воды в ванную комнату.

Понятие гидравлического расчета трубопровода включает в себя и материалы для труб, и длину трубопровода, и число точек водопотребления и оборудования, а также пропускную способность труб.

Ее расчет можно сделать тремя разными способами, по крайней мере, таковы расчетные возможности на сегодняшний день:

1. Расчет пропускной способности труб можно произвести по специальной формуле. При пользовании формулами надо учитывать, что применяющиеся в них показатели являются усредненными, например такие, как коэффициент шероховатости Кш, который взят для определенного временного периода и конкретного вида труб.
   Пропускная способность металлической трубы – разумеется, в расчетах подразумеваются новые материалы – должна учесть и Кш, который составит 0,2 мм.
   Чтобы рассчитать пропускную способность труб как можно более точно, надо выяснить значение таких показателей, как диаметр водопроводной трубы, материал, из которого она сделана, уклон проложенной трубы, если водопровод ненапорный, также надо знать и давление при подаче воды.
   Тем не менее, для точных расчетов пропускной способности трубы будет недостаточно этих параметров – потребуется привлечь данные таблиц для каждого конкретного материала, из которого сделаны трубы.

2. Таблицы – один из вариантов получения сведений о пропускной способности труб. Таблицы принято использовать для гидравлического расчета пластиковых, стальных, стеклянных и асбестоцементных  труб – примером может служить таблица Шевелева Ф. А.
3. Программы оптимизации для водопровода. Такой метод применяют, вероятно, самые ленивые сантехники, однако нельзя не отметить, что он исключительно удобен, поскольку в программах задано максимальное количество параметров для труб тех или иных видов.
   После введения требуемых программой данных она обрабатывает их и выдает все нужные цифры. Наиболее эффективным использование программы для прокладки водопроводной сети целиком будет при массовом подключении водоразборных точек.

Пропускная способность труб рассчитывается с использованием таких параметров, как внутренний диаметр трубы водопроводной, длина всего участка, коэффициент шероховатости для того материала труб, который задан в условиях, коэффициент местных сопротивлений (отводы, компенсаторы, тройники), внутреннее зарастание трубопровода.

Совет!

Первый вариант расчета является наиболее проблематичным. Намного более удобным будет подбор диаметра при помощи второго или третьего способа.

Правильно рассчитав величину сечения труб водопровода, а также оснастив систему компенсаторами и другими необходимыми элементами, вода в доме будет всегда идти с хорошим напором, а при ее включении в одном месте, в другом напор останется неизменным.

o-trubah.ru

Как рассчитать пропускную способность трубы

Расчет пропускной способности — одна из самых сложных задач при прокладке трубопровода. В этой статье мы попробуем разобраться с тем, как именно это делается для разных видов трубопроводов и материалов труб.

Трубы с высокой пропускной способностью

Пропускная способность – важный параметр для любых труб, каналов и прочих наследников римского акведука. Однако, далеко не всегда на упаковке трубы (или на самом изделии) указана пропускная способность. Кроме того, от схемы трубопровода тоже зависит, сколько жидкости пропускает труба через сечение. Как правильно рассчитать пропускную способность трубопроводов?

Методы расчета пропускной способности трубопроводов

Существует несколько методик расчета данного параметра, каждая из которых является подходящей для отдельного случая. Некоторые обозначения, важные при определении пропускной способности трубы:

Наружный диаметр – физический размер сечения трубы от одного края внешней стенки до другого. При расчетах обозначается как Дн или Dн. Этот параметр указывают в маркировке.

Диаметр условного прохода – приблизительное значение диаметра внутреннего сечения трубы, округленное до целого числа. При расчетах обозначается как Ду или Dу.

Физические методы расчета пропускной способности труб

Значения пропускной способности труб определяют по специальным формулам. Для каждого типа изделий – для газо-, водопровода, канализации – способы расчета свои.

Табличные методы расчета

Существует таблица приближенных значений, созданная для облегчения определения пропускной способности труб внутриквартирной разводки. В большинстве случаев высокая точность не требуется, поэтому значения можно применять без проведения сложных вычислений. Но в этой таблице не учтено уменьшение пропускной способности за счет появления осадочных наростов внутри трубы, что характерно для старых магистралей.

Существует точная таблица расчета пропускной способности, называемая таблицей Шевелева, которая учитывает материал трубы и множество других факторов. Данные таблицы редко используются при прокладке водопровода по квартире, но вот в частном доме с несколькими нестандартными стояками могут пригодиться.

Расчет с помощью программ

В распоряжении современных сантехнических фирм имеются специальные компьютерные программы для расчета пропускной способности труб, а также множества других схожих параметров. Кроме того, разработаны онлайн-калькуляторы, которые хоть и менее точны, но зато бесплатны и не требуют установки на ПК. Одна из стационарных программ «TAScope» – творение западных инженеров, которое является условно-бесплатным. В крупных компаниях используют «Гидросистема» — это отечественная программа, рассчитывающая трубы по критериям, влияющим на их эксплуатацию в регионах РФ. Помимо гидравлического расчета, позволяет считать другие параметры трубопроводов. Средняя цена 150 000 рублей.

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.

Пропускная способность канализационной трубы

Пропускная способность канализационной трубы – важный параметр, который зависит от типа трубопровода (напорный или безнапорный). Формула расчета основана на законах гидравлики. Помимо трудоемкого расчета, для определения пропускной способности канализации используют таблицы.

Формула гидравлического расчета

Для гидравлического расчета канализации требуется определить неизвестные:

1. диаметр трубопровода Ду;
2. среднюю скорость потока v;
3. гидравлический уклон l;
4. степень наполнения h/ Ду (в расчетах отталкиваются от гидравлического радиуса, который связан с этой величиной).

На практике ограничиваются вычислением значения l или h/d, так как остальные параметры легко посчитать. Гидравлический уклон в предварительных расчетах принято считать равным уклону поверхности земли, при котором движение сточных вод будет не ниже самооочищающей скорости. Значения скорости, а также максимальные значения h/Ду для бытовых сетей можно найти в таблице 3.

Кроме того, существует нормированное значение минимального уклона для труб с малым диаметром: 150 мм

(i=0.008) и 200 (i=0.007) мм.

Формула объемного расхода жидкости выглядит так:

где a — это площадь живого сечения потока,

v – скорость потока, м/с.

Скорость рассчитывается по формуле:

где R – это гидравлический радиус;

С – коэффициент смачивания;

Отсюда можно вывести формулу гидравлического уклона:

По ней определяют данный параметр при необходимости расчета.

где n – это коэффициент шероховатости, имеющий значения от 0,012 до 0,015 в зависимости от материала трубы.

Гидравлический радиус считают равным радиусу обычному, но только при полном заполнении трубы. В остальных случаях используют формулу:

где А – это площадь поперечного потока жидкости,

P– смоченный периметр, или же поперечная длина внутренней поверхности трубы, которая касается жидкости.

Таблицы пропускной способности безнапорных труб канализации

В таблице учтены все параметры, используемые для выполнения гидравлического расчета. Данные выбирают по значению диаметра трубы и подставляют в формулу. Здесь уже рассчитан объемный расход жидкости q, проходящей через сечение трубы, который можно принять за пропускную способность магистрали.

Кроме того, существуют более подробные таблицы Лукиных, содержащие готовые значения пропускной способности для труб разного диаметра от 50 до 2000 мм.

Таблицы пропускной способности напорных канализационных систем

В таблицах пропускной способности напорных труб канализации значения зависят от максимальной степени наполнения и расчетной средней скорости сточной воды.

Пропускная способность водопроводной трубы

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

Проходимость трубы в зависимости от диаметра

Диаметр – не самый важный параметр при расчете проходимости трубы, однако тоже влияет на ее значение. Чем больше внутренний диаметр трубы, тем выше проходимость, а также ниже шанс появления засоров и пробок. Однако помимо диаметра нужно учитывать коэффициент трения воды о стенки трубы (табличное значение для каждого материала), протяженность магистрали и разницу давлений жидкости на входе и выходе. Кроме того, на проходимость будет сильно влиять число колен и фитингов в трубопроводе.

Таблица пропускной способности труб по температуре теплоносителя

Чем выше температура в трубе, тем ниже её пропускная способность, так как вода расширяется и тем самым создаёт дополнительное трение. Для водопровода это не важно, а в отопительных системах является ключевым параметром.

Существует таблица для расчетов по теплоте и теплоносителю.

Таблица пропускной способности труб в зависимости от давления теплоносителя

Существует таблица, описывающая пропускную способность труб в зависимости от давления.

Таблица пропускной способности трубы в зависимости от диаметра (по Шевелеву)

Таблицы Ф.А и А. Ф. Шевелевых являются одним из самых точных табличных методов расчета пропускной способности водопровода. Кроме того, они содержат все нужные формулы расчета для каждого конкретного материала. Это объемный информативный материал, используемый инженерами-гидравликами чаще всего.

В таблицах учитываются:

1. диаметры трубы – внутренний и наружный;
2. толщина стенки;
3. срок эксплуатации водопровода;
4. длина магистрали;
5. назначение труб.

trubyisantehnika.ru

Зачем это нужно

Гидравлический расчет позволяет получить оптимальное минимальное значение диаметра водопровода.

С одной стороны, денег при строительстве и ремонте всегда катастрофически не хватает, а цена погонного метра труб растет с увеличением диаметра нелинейно. С другой — заниженное сечение водопровода приведет к чрезмерному падению напора на концевых приборах из-за его гидравлического сопротивления.

При расходе на промежуточном приборе падение напора на концевом приведет к тому, что температура воды при открытых кранах ХВС и ГВС резко изменится . В результате вас либо окатит ледяной водой, либо ошпарит кипятком.

Ограничения

Я намеренно ограничу область рассматриваемых задач водопроводом небольшого частного дома. Причины две:

1. Газы и жидкости разной вязкости ведут себя при транспортировке по трубопроводу абсолютно по-разному. Рассмотрение поведения природного и сжиженного газа, нефти и прочих сред увеличило бы объем этого материала в несколько раз и увело бы нас далеко от моей специализации — сантехники;
2. В случае большого здания с многочисленными сантехническими приборами для гидравлического расчета водопровода придется рассчитывать вероятность одновременного использования нескольких точек водоразбора. В небольшом доме расчет выполняется для пикового потребления всеми имеющимися приборами, что сильно упрощает задачу.

Факторы

Гидравлический расчет системы водоснабжения — это поиск одной из двух величин:

• Расчет пропускной способности трубы при известном сечении;
• Расчет оптимального диаметра при известном планируемом расходе.

В реальных условиях (при проектировании водопровода) куда чаще приходится выполнять вторую задачу.

Бытовая логика подсказывает, что максимальный расход воды через трубопровод определяется его диаметром и давлением на входе. Увы, реальность гораздо сложнее. Дело в том, что у трубы есть гидравлическое сопротивление: попросту говоря, поток тормозит за счет трения о стенки. Причем материал и состояние стенок предсказуемо влияют на степень торможения.

Вот полный список факторов, влияющих на производительность водопроводной трубы:

• Давление в начале водопровода (читай — давление в трассе);
• Уклон трубы (изменение ее высоты над условным уровнем грунта в начале и конце);

• Материал стенок. Полипропилен и полиэтилен имеют куда меньшую шероховатость, чем сталь и чугун;
• Возраст трубы. Со временем сталь обрастает ржавчиной и известковыми отложениями, которые не только увеличивают шероховатость, но и снижают внутренний просвет трубопровода;

Это не относится к стеклянным, пластиковым, медным, оцинкованным и металлополимерным трубам. Они и через 50 лет эксплуатации находятся в состоянии новых. Исключение — заиливание водопровода при большом количестве взвесей и отсутствии фильтров на входе.

• Количество и угол поворотов;
• Изменения диаметра водопровода;
• Наличие или отсутствие сварных швов, грата от пайки и соединительных фитингов;

• Запорная арматура. Даже полнопроходные шаровые краны оказывают движению потока определенное сопротивление.

Любой расчет пропускной способности трубопровода будет весьма приблизительным. Волей-неволей нам придется использовать усредненные коэффициенты, типичные для близких к нашим условий.

Закон Торричелли

Живший в начале 17 века Эванджелиста Торричелли известен как ученик Галилео Галилея и автор самого понятия атмосферного давления. Ему принадлежит и формула, описывающая расход воды, выливающейся из сосуда через отверстие известных размеров.

Для работоспособности формулы Торричелли необходимо:

1. Чтобы нам был известен напор воды (высота водяного столба над отверстием);

Одна атмосфера при земной гравитации способна поднять водяной столб на 10 метров. Поэтому давление в атмосферах пересчитывается в напор простым умножением на 10.

2. Чтобы отверстие было существенно меньше диаметра сосуда, исключая, таким образом, потерю напора за счет трения о стенки.

На практике формула Торрричелли позволяет рассчитать расход воды через трубу с внутренним сечением известных размеров при известном мгновенном напоре во время расхода. Проще говоря: чтобы воспользоваться формулой, нужно установить манометр перед краном или рассчитать падение напора на водопроводе при известном давлении в трассе.

Сама формула выглядит так: v^2=2gh. В ней:

• v — скорость потока на выходе из отверстия в метрах в секунду;
• g — ускорение падения ( для нашей планеты оно равно 9,78 м/с^2);
• h — напор (высота водяного столба над отверстием).

Чем это поможет в нашей задаче? А тем, что расход жидкости через отверстие (та самая пропускная способность) равен S*v, где S — площадь сечения отверстия, а v — скорость потока из приведенной выше формулы.

Капитан Очевидность подсказывает: зная площадь сечения, нетрудно определить внутренний радиус трубы. Как известно, площадь круга вычисляется как π*r^2, где π округленно берется равным 3,14159265.

Ниже я приведу пример того, как посчитать пропускную способность трубы с внутренним диаметром 10 мм при условии, что напор перед выходом равен 20 метрам (что соответствует давлению 2 кгс/см2).

В этом случае формула Торричелли будет иметь вид v^2=2*9,78*20=391,2. Квадратный корень из 391,2 округленно равен 20. Значит, вода будет выливаться из отверстия со скоростью 20 м/с.

Вычисляем диаметр отверстия, через которое изливается поток. Переведя диаметр в единицы СИ (метры), получаем 3,14159265*0,01^2=0,0003141593. А теперь вычисляем расход воды: 20*0,0003141593=0,006283186, или 6,2 литра в секунду.

Обратно в реальность

Уважаемый читатель, рискну предположить, что у вас перед смесителем не установлен манометр. Очевидно, что для более точного гидравлического расчета нужны какие-то дополнительные данные.

Обычно расчетная задача решается от обратного: при известных расходе воды через сантехнические приборы, длине водопровода и его материале подбирается диаметр, обеспечивающий падение напора до приемлемых значений. Ограничивающим фактором выступает скорость потока.

Справочные данные

Нормой скорости потока для внутренних водопроводов считаются 0,7 — 1,5 м/с. Превышение последнего значения приводит к появлению гидравлических шумов (в первую очередь — на изгибах и фитингах).

Нормы расхода воды для сантехприборов несложно отыскать в нормативной документации. В частности, их приводит приложение к СНиП 2.04.01-85. Чтобы избавить читателя от длительных поисков, я приведу здесь эту таблицу.

В таблице приведены данные для смесителей с аэраторами. Их отсутствие уравнивает расход через смесители мойки, умывальника и душевой кабины с расходом через смеситель при наборе ванны.

Напомню, что если вы хотите своими руками рассчитать водопровод частного дома, суммируйте расход воды для всех установленных приборов. Если эта инструкция не соблюдается, вас будут ждать сюрпризы вроде резкого падения температуры в душе при открытии крана горячей воды на кухне.

Если в здании присутствует пожарный водопровод, к плановому расходу добавляется 2,5 л/с на каждый гидрант. Для пожарного водопровода скорость потока ограничивается значением в 3 м/с: при пожаре гидравлические шумы — это последнее, что будет нервировать жильцов.

При расчете напора обычно исходят из того, что на крайнем от ввода приборе он должен быть не менее 5 метров, что соответствует давлению 0,5 кгс/см2. Часть сантехнических приборов (проточные водонагреватели, заливные клапаны автоматических стиральных машин и т.д.) просто не срабатывают, если давление в водопроводе ниже 0,3 атмосфер. Кроме того, приходится учитывать гидравлические потери на самом приборе.

Расход, диаметр, скорость

Напомню, что они увязываются между собой двумя формулами:

1. Q = SV. Расход воды в кубометрах в секунду равен площади сечения в квадратных метрах, умноженной на скорость потока в метрах в секунду;
2. S = π r ^2. Площадь сечения высчитывается как произведение числа «пи» и квадрата радиуса.

Где взять значения радиуса внутреннего сечения?

• У стальных труб он с минимальной погрешностью равен половине ДУ (условного прохода, которым маркируется трубный прокат);
• У полимерных, металлополимерных и т.д. внутренний диаметр равен разности между наружным, которым маркируются трубы, и удвоенной толщиной стенки (она тоже обычно присутствует в маркировке). Радиус, соответственно, представляет собой половину внутреннего диаметра.

Как рассчитать пропускную способность трубы из металлопластика диаметром 50 мм при толщине ее стенки 3 мм при максимальной скорости потока 1,5 м/с?

1. Внутренний диаметр равен 50-3*2=44 мм, или 0,044 метра;
2. Радиус составит 0,044/2=0,022 метра;
3. Площадь внутреннего сечения будет равной 3,1415*0,022^2=0,001520486 м2;
4. При скорости потока 1,5 метра в секунду расход будет равным 1,5*0,001520486=0,002280729 м3/с, или 2,3 литра в секунду.

Потеря напора

Как вычислить, сколько напора теряется на водопроводе с известными параметрами?

Простейшая формула расчета падения напора имеет вид H = iL(1+K). Что означают переменные в ней?

• H — заветное падение напора в метрах;
• i — гидравлический уклон метра водопровода;
• L — длина водопровода в метрах;
• K — коэффициент, позволяющий упростить расчет падения напора на запорной арматуре и изгибах. Он привязан к назначению водопроводной сети.

Где взять значения этих переменных? Ну, кроме длины трубы — рулетку-то пока никто не отменял.

Коэффициент К принимается равным:

С гидравлическим уклоном картина куда сложнее. Сопротивление, оказываемое трубой потоку, зависит от:

• Внутреннего сечения;
• Шероховатости стенок;
• Скорости потока.

Список значений 1000i (гидравлического уклона на 1000 метров водопровода) можно найти в таблицах Шевелева, которые, собственно, и служат для гидравлического расчета. Объем таблиц слишком велик для статьи, поскольку они приводят значения 1000i для всех возможных диаметров, скоростей потока и материалов с поправкой на срок службы.

Вот небольшой фрагмент таблицы Шевелева для пластмассовой трубы размером 25 мм.

Автор таблиц приводит значения падения напора не для внутреннего сечения, а для стандартных размеров, которыми маркируются трубы, с поправкой на толщину стенок. Однако таблицы были изданы в 1973 году, когда соответствующий сегмент рынка еще не сформировался.
При расчете учтите, что для металлопластика лучше брать значения, соответствующие трубе на шаг меньшего размера.

Давайте, пользуясь этой таблицей, вычислим падение напора на полипропиленовой трубе диаметром 25 мм и длиной 45 метров. Условимся, что мы проектируем водопровод хозяйственно-бытового назначения.

1. При максимально близкой к 1,5 м/с скорости потока (1,38 м/с) значение 1000i будет равным 142,8 метра;
2. Гидравлический уклон одного метра трубы будет равным 142,8/1000=0,1428 метра;
3. Коэффициент поправки для бытовых водопроводов равен 0,3;
4. Формула в целом приобретет вид H=0,1428*45(1+0,3)=8,3538 метра. Значит, на конце водопровода при расходе воды 0,45 л/с (значение из левого столбца таблицы) давление упадет на 0,84 кгс/см2 и при 3 атмосферах на входе составит вполне приемлемые 2,16 кгс/см2.

Этим значением можно воспользоваться, чтобы определить расход согласно формуле Торричелли. Способ расчета с примером приведен в соответствующем разделе статьи.

Кроме того, чтобы вычислить максимальный расход через водопровод с известными характеристиками, можно выбрать в столбце «расход» полной таблицы Шевелева такое значение, при котором давление в конце трубы не упадет ниже 0,5 атмосферы.

obustroeno.com

Другие статьи по теме:

Как посчитать диаметр трубы Расчет диаметра трубы Устройство для пайки полипропиленовых труб Для пайки полипропиленовых труб Пайка полипропиленовых Как паять пластиковые трубы