Пропускная способность трубопроводов

Пропускная способность трубопровода, т. е., объем транспортируемого вещества, проходящего через его сечение за единицу времени, является чрезвычайно важным параметром для проведения расчетов и составления проекта при прокладке и модернизации системы. Грамотное выполнение расчета данного параметра позволяет оптимизировать расходы, связанные с закупкой материалов и производством работ, и добиться надлежащего функционирования системы.

Методы расчета и факторы, сказывающиеся на пропускной способности трубопровода

Пропускная способность какой-либо трубы просчитывается одним из способов, относящихся к трем группам:

1. Физическим. В зависимости от целевого назначения трубопровода и состава перекачиваемой по нему рабочей среды подбираются соответствующие физические формулы. Формулы предполагают использование усредненных параметров, к примеру, коэффициента шероховатости.


2. Табличным. Как правило, пользуются таблицами приближенных значений, не учитывающими такой фактор, как зарастание, заиливание магистрали в процессе эксплуатации. Более точной является таблица Ф. А. Шевелева, построенная с учетом многих факторов, влияющих на пропускную способность системы (внешнего и внутреннего диаметра труб, толщины стенок, срока функционирования, общей протяженности, назначения).
3. С помощью компьютерных программ и онлайн-калькуляторов. Последние отличаются меньшей точностью, зато бесплатны. Специальными компьютерными программами, используемыми компаниями, проводящими сложные сантехнические разработки, просчитываются параметры, связанные с эксплуатацией трубопроводов различного назначения.

Проведение расчетов связано с необходимостью получения ряда данных о трубопроводе, включая сведения о:

• протяженности магистрали. Исходя из этого показателя, подбирают диаметр, значение которого возрастает с увеличением протяженности трубопровода;
• местном сопротивлении, создаваемом запорной арматурой, компенсаторами, отводами, поворотами, тройниками и т. п.;
• наличии соединительных швов, внутреннего грата;
• материале, использованном для изготовления труб.

На заметку! Пластиковым изделиям свойствен низкий коэффициент шероховатости и отсутствие склонности к зарастанию, что позволяет надеяться на постоянный характер полученной в результате расчета величины, которая со временем не будет уменьшаться.

• количестве точек забора, потребителей, а также о том, сколько из них могут подключиться одновременно;
• среднем давлении в системе;
• уклоне;
• способе монтажа;
• диаметре и форме труб. Говоря о диаметре, стоит уточнить, имеется в виду величина, относящаяся к внутреннему или наружному, номинальному или внутреннего перехода.

Пропускная способность трубы в зависимости от диаметра просчитывается с особой тщательностью. Ошибки в отношении подбора диаметра чреваты:

• повышенным давлением в системе;
• чрезмерным шумом, сопровождающим ее работу;
• сложностями, возникающими при одновременном подключении нескольких потребителей;
• частыми аварийными ситуациями и преждевременным износом.

Преимущества и недостатки использования металлических и пластиковых труб для повышения пропускной способности системы

Говоря о металлических изделиях, имеют в виду прежде всего стальные. Главным их недостатком признается склонность к зарастанию, проявляющаяся уже через год после установки. С уменьшением диаметра растет внутреннее сопротивление перемещению рабочей среды. Поэтому во внутридомовых сетях сталь постепенно вытесняется пластиком. Тем не менее стальные трубы востребованы в системах с постоянным высоким давлением и высокими температурами:

• парового отопления;
• на промышленных объектах;
• на объектах с повышенной взрывоопасностью.

Пластиковую трубу не стоит применять при:

• давлении свыше 10 атмосфер;
• высокой температуре.

В качестве основных преимуществ пластиковых изделий принято выделять:

• длительные сроки эксплуатации, доходящие до пятидесяти лет;
• низкий коэффициент шероховатости, обеспечивающий сохранение пропускной способности ввиду того, что не происходит зарастания внутренней поверхности;
• инертность, позволяющую не страшиться потерь, вызываемых воздействием коррозии и агрессивных сред;
• малый вес, упрощающий транспортировку, монтаж и проведение ремонта;
• многообразие фитингов, облегчающих проведение монтажа и ремонта;
• низкую стоимость в сравнении с металлическими аналогами.

Как рассчитывают проходимость для газовой, водопроводной, канализационной трубы

Имея дело с транспортировкой газа, пользуются формулой:

Qmax = 0.67 Ду2 * p, в которой:

Qmax – объем газа, проходящего в единицу времени; Ду – диаметр условного прохода; р – рабочее давление. На бытовом уровне выполнение расчетов с помощью приведенной формулы может оказаться вполне достаточным. Ведя промышленное строительство, берут иную формулу:

Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T,

в которой использованы параметры для транспортируемого газа: z – коэффициента сжатия; T – температуры по шкале Кельвина.

Важно! Проведение расчетов для перемещения газа с использованием таблиц или формул, имеет недостаток, связанный с невозможностью учесть, как скажутся внешние факторы.

Для частного дома и внутриквартирной разводки наибольшее значение имеет проведение расчетов, связанных с эксплуатацией водопроводной сети. Проведение гидравлического расчета возможно по достаточно сложной формуле, в которую включены параметры, относящиеся к:

• средней скорости водного потока;
• внутреннего диаметра;
• гидравлического уклона;
• кинематической вязкости воды;
• шероховатости внутренней стенки.

Более практичным выглядит использование таблиц и компьютерных программ.

В качестве важнейшего фактора при определении проходимости водопровода рассматривается его внутренний диаметр. Другими факторами, влиянием которых не всегда представляется возможным пренебречь, выступают:

• теплоноситель;
• отдаваемая теплота;
• коэффициент шероховатости;
• перепад давления, замеренного на входе в систему и на выходе из нее;
• протяженность линии;
• переходники, наличествующие в водопроводной системе.

Выполнение гидравлических расчетов для обустройства или ремонта канализационной системы требует обязательного учета ее вида, относится она к напорным или безнапорным. Важнейшими являются показатели:

• степени наполнения канализационной трубы;
• уклона.

Внимание при проведении гидравлического расчета уделяется именно этим параметрам, так как остальные достаточно просто определяются на их основе. Величину уклона для труб канализационной системы принято устанавливать на уровне, при котором стоки будут перемещаться со скоростью, достаточной для самоочищения канализационной системы. Нормами СНиП установлены минимальные показатели уклона для труб определенного диаметра.

Скорость канализационных стоков, при которой обеспечивается самоочищение системы, составляет 0,7 м/с для труб с условным диаметром в 150-250 мм при степени наполнения, равной 0,6. Для определения скорости канализационных стоков применяется формула

V = C√R*I, в которой:

v – искомая скорость; C – коэффициент смачивания; R – величина радиуса, относящаяся к заполненному пространству трубы. Для получения более точных величин прибегают к несложному расчету R = A/P, оперируя понятиями площади сечения водного потока – A и длины трубы, непосредственно контактирующей с перемещаемой рабочей средой; I – уклон.

Из формулы для определения канализационных стоков выводятся другие, позволяющие рассчитать:

уклон: — I = v2/C2*R;

коэффициент смачивания: С = (1/n) *R1/6. Здесь n является коэффициентом шероховатости.

Проведение расчетов безнапорной канализации по таблицам облегчается, если известен диаметр труб.

На заметку! Устанавливая безнапорную канализацию, стоит обратиться к таблицам Лукиных, указывающих величину пропускной способности для систем с диаметром 50-2000 мм.

Расчеты по таблицам для напорной канализации требуют наличия двух показателей:

1. Степени наполнения.
2. Средней скорости движения транспортируемой среды.

Определение пропускной способности трубы может осуществляться различными методами. При проведении расчетов, требующих высокого уровня точности, учитывается воздействие целого ряда факторов. Выполняются такие расчеты специалистами, стоимость услуг которых достаточно велика. На бытовом уровне, выполняя работы по монтажу или ремонту инженерных сетей в частном доме или квартире, возможно использование таблиц, специальных компьютерных программ или рекомендаций, заложенных СНиПами. При этом не стоит забывать о важности такого условия, как грамотное выполнение монтажа.

Источник: TrubaMaster.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.

Источник: obustroeno.com

Способы расчета пропускной способности трубопровода

Перед тем, как посчитать пропускную способность трубы, нужно узнать основные обозначения, без которых проведение расчетов будет невозможным:

1. Внешний диаметр. Данный показатель выражается в расстоянии от одной стороны наружной стенки до другой стороны. В расчетах этот параметр имеет обозначение Дн. Внешний диаметр труб всегда отображается в маркировке.
2. Диаметр условного прохода. Это значение определяется как диаметр внутреннего сечения, который округляется до целых чисел. При расчете величина условного прохода отображается как Ду.

Расчет проходимости трубы может осуществляться по одному из методов, выбирать который необходимо в зависимости от конкретных условий прокладки трубопровода:

1. Физические расчеты. В данном случае используется формула пропускной способности трубы, позволяющая учесть каждый показатель конструкции. На выборе формулы влияет тип и назначение трубопровода – например, для канализационных систем есть свой набор формул, как и для остальных видов конструкций.
2. Табличные расчеты. Подобрать оптимальную величину проходимости можно при помощи таблицы с примерными значениями, которая чаще всего используется для обустройства разводки в квартире. Значения, указанные в таблице, довольно размыты, но это не мешает использовать их в расчетах. Единственный недостаток табличного метода заключается в том, что в нем рассчитывается пропускная способность трубы в зависимости от диаметра, но не учитываются изменения последнего вследствие отложений, поэтому для магистралей, подверженных возникновению наростов, такой расчет будет не лучшим выбором. Чтобы получить точные результаты, можно воспользоваться таблицей Шевелева, учитывающей практически все факторы, воздействующие на трубы. Такая таблица отлично подходит для монтажа магистралей на отдельных земельных участках.
3. Расчет при помощи программ. Многие фирмы, специализирующиеся на прокладке трубопроводов, используют в своей деятельности компьютерные программы, позволяющие точно рассчитать не только пропускную способность труб, но и массу других показателей. Для самостоятельных расчетов можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые, хоть и имеют несколько большую погрешность, доступны в бесплатном режиме. Хорошим вариантом большой условно-бесплатной программы является «TAScope», а на отечественном пространстве самой популярной является «Гидросистема», которая учитывает еще и нюансы монтажа трубопроводов в зависимости от региона.

Расчет пропускной способности газопроводов

Проектирование газопровода требует достаточно высокой точности – газ имеет очень большой коэффициент сжатия, из-за которого возможны утечки даже через микротрещины, не говоря уже о серьезных разрывах. Именно поэтому правильный расчет пропускной способности трубы, по которой будет транспортироваться газ, очень важен.

Если речь идет о транспортировке газа, то пропускная способность трубопроводов в зависимости от диаметра будет рассчитываться по следующей формуле:

• Qmax = 0.67 Ду2 * p,

Где р – величина рабочего давления в трубопроводе, к которой прибавляется 0,10 МПа;

Ду – величина условного прохода трубы.

Указанная выше формула расчета пропускной способности трубы по диаметру позволяет создать систему, которая будет работать в бытовых условиях.

В промышленном строительстве и при выполнении профессиональных расчетов применяется формула иного вида:

• Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T,

Где z – коэффициент сжатия транспортируемой среды;

Т – температура транспортируемого газа (К).

Эта формула позволяет определить степень разогрева транспортируемого вещества в зависимости от давления. Увеличение температуры приводит к расширению газа, в результате чего давление на стенки трубы повышается (прочитайте: «Почему возникает потеря давления в трубопроводе и как этого можно избежать»).

Чтобы избежать проблем, профессионалам приходится учитывать при расчете трубопровода еще и климатические условия в том регионе, где он будет проходить. Если наружный диаметр трубы окажется меньше, чем давление газа в системе, то трубопровод с очень большой вероятностью будет поврежден в процессе эксплуатации, в результате чего произойдет потеря транспортируемого вещества и повысится риск взрыва на ослабленном отрезке трубы.

При большой необходимости можно определить проходимость газовой трубы с помощью таблицы, в которой описана взаимозависимость между наиболее распространенными диаметрами труб и рабочим уровнем давления в них. По большому счету, у таблиц есть тот же недостаток, который имеет рассчитанная по диаметру пропускная способность трубопровода, а именно – невозможность учесть воздействие внешних факторов.

Расчет пропускной способности канализационных труб

При проектировании канализационной системы нужно в обязательном порядке рассчитывать пропускную способность трубопровода, которая напрямую зависит от его вида (канализационные системы бывают напорными и безнапорными). Для осуществления расчетов используются гидравлические законы. Сами расчеты могут проводиться как при помощи формул, так и посредством соответствующих таблиц.

Для гидравлического расчета канализационной системы требуются следующие показатели:

• Диаметр труб – Ду;
• Средняя скорость движения веществ – v;
• Величина гидравлического уклона – I;
• Степень наполнения – h/Ду.

Как правило, при проведении расчетов вычисляются только два последних параметра – остальные после этого можно будет определить без особых проблем. Величина гидравлического уклона обычно равна уклону земли, который обеспечит движение стоков со скоростью, необходимой для самоочищения системы.

Скорость и предельный уровень наполнения бытовой канализации определяются по таблице, которую можно выписать так:

1. 150-250 мм — h/Ду составляет 0,6, а скорость – 0,7 м/с.
2. Диаметр 300-400 мм — h/Ду составляет 0,7, скорость – 0,8 м/с.
3. Диаметр 450-500 мм — h/Ду составляет 0,75, скорость – 0,9 м/с.
4. Диаметр 600-800 мм — h/Ду составляет 0,75, скорость – 1 м/с.
5. Диаметр 900+ мм — h/Ду составляет 0,8, скорость – 1,15 м/с.

Для изделия с небольшим сечением имеются нормативные показатели минимальной величины уклона трубопровода:

• При диаметре 150 мм уклон не должен быть менее 0,008 мм;
• При диаметре 200 мм уклон не должен быть менее 0,007 мм.

Для расчета объема стоков используется следующая формула:

• q = a*v,

Где а – площадь живого сечения потока;

v – скорость транспортировки стоков.

Определить скорость транспортировки вещества можно по такой формуле:

• v= C√R*i,

где R – величина гидравлического радиуса,

С – коэффициент смачивания;

i – степень уклона конструкции.

Из предыдущей формулы можно вывести следующую, которая позволит определить значение гидравлического уклона:

• i=v2/C2*R.

Чтобы вычислить коэффициент смачивания, используется формула такого вида:

• С=(1/n)*R1/6,

Где n – коэффициент, учитывающий степень шероховатости, который варьируется в пределах от 0,012 до 0,015 (зависит от материала изготовления трубы).

Значение R обычно приравнивают к обычному радиусу, но это актуально лишь в том случае, если труба заполняется полностью.

Для других ситуаций используется простая формула:

• R=A/P,

Где А – площадь сечения потока воды,

Р – длина внутренней части трубы, находящейся в непосредственном контакте с жидкостью.

Табличный расчет канализационных труб

Определять проходимость труб канализационной системы можно и при помощи таблиц, причем расчеты будут напрямую зависеть от типа системы:

1. Безнапорная канализация. Для расчета безнапорных канализационных систем используются таблицы, содержащие в себе все необходимые показатели. Зная диаметр устанавливаемых труб, можно подобрать в зависимости от него все остальные параметры и подставить их в формулу (прочитайте также: «Как выполняется расчет диаметра трубопровода – теория и практика из опыта»). Кроме того, в таблице указан объем проходящей через трубу жидкости, который всегда совпадает с проходимостью трубопровода. При необходимости можно воспользоваться таблицами Лукиных, в которых указана величина пропускной способности всех труб с диаметром в диапазоне от 50 до 2000 мм.
2. Напорная канализация. Определять пропускную способность в данном типе системы посредством таблиц несколько проще – достаточно знать предельную степень наполнения трубопровода и среднюю скорость транспортировки жидкости. Читайте также: «Как рассчитать объем трубы – советы из практики».

Таблица пропускной способности полипропиленовых труб позволяет узнать все необходимые для обустройства системы параметры.

Расчет пропускной способности водопровода

Водопроводные трубы в частном строительстве применяются чаще всего. На систему водоснабжения в любом случае приходится серьезная нагрузка, поэтому расчет пропускной способности трубопровода обязателен, ведь он позволяет создать максимально комфортные условия эксплуатации будущей конструкции.

Для определения проходимости водопроводных труб можно использовать их диаметр (прочитайте также: «Как определить диаметр трубы – варианты замеров окружности»). Конечно, данный показатель не является основой для расчета проходимости, но его влияние нельзя исключать. Увеличение внутреннего диаметра трубы прямо пропорционально ее проходимости – то есть, толстая труба почти не препятствует движению воды и меньше подвержена наслоению различных отложений.

Впрочем, есть и другие показатели, которые также необходимо учитывать. Например, очень важным фактором является коэффициент трения жидкости о внутреннюю часть трубы (для разных материалов имеются собственные значения). Также стоит учитывать длину всего трубопровода и разность давлений в начале системы и на выходе.  Немаловажным параметром является и количество различных переходников, присутствующих в конструкции водопровода.

Пропускная способность полипропиленовых труб водопровода может рассчитываться в зависимости от нескольких параметров табличным методом. Одним из них является расчет, в котором главным показателем является температура воды. При повышении температуры в системе происходит расширение жидкости, поэтому трение повышается. Для определения проходимости трубопровода нужно воспользоваться соответствующей таблицей. Также есть таблица, позволяющая определить проходимость в трубах в зависимости от давления воды.

Самый точный расчет воды по пропускной способности трубы позволяют осуществить таблицы Шевелевых. Помимо точности и большого числа стандартных значений, в данных таблицах имеются формулы, позволяющие рассчитать любую систему. Данный материал в полном объеме описывает все ситуации, связанные с гидравлическими расчетами, поэтому большинство профессионалов в данной области чаще всего используют именно таблицы Шевелевых.

Основными параметрами, которые учитываются в этих таблицах, являются:

• Внешний и внутренний диаметры;
• Толщина стенок трубопровода;
• Период эксплуатации системы;
• Общая протяженность магистрали;
• Функциональное назначение системы.

Заключение

Расчет пропускной способности труб может выполняться разными способами. Выбор оптимального способа расчета зависит от большого количества факторов – от размеров труб до назначения и типа системы. В каждом случае есть более и менее точные варианты расчета, поэтому найти подходящий сможет как профессионал, специализирующийся на прокладке трубопроводов, так и хозяин, решивший самостоятельно проложить магистраль у себя дома. 

Источник: trubaspec.com

Онлайн-расчет пропускной возможности круглой и прямоугольной профильной трубы

Капитальный ремонт дома или замена сантехники всегда связаны с укладкой трубопровода. В его проектировании нельзя все делать «на глаз», иначе даже самые несущественные, на первый взгляд, ошибки, часто приводят к серьезным последствиям. Рассмотрим то, что являет собой пропускная способность и способы ее вычисления.

Эта величина отображает количество жидкости, газа или воздуха, который способен пройти по трубопроводу того или иного размера за час или секунду. Она позволяет правильно подобрать и установить трубы, учитывая особенности точек водозабора, будь это ванная, посудомоечная машина, система центрального водоснабжения и т.д. От правильно подобранной сантехники зависит срок эксплуатации труб, а также нормальный напор воды после их запуска.

Пропускная способность рассчитывается несколькими методами:

1. Физический. В зависимости от того, для каких целей предназначен трубопровод, и какие жидкости будут по нему проходить, применяются соответствующие формулы. Применяются усредненные показатели, например, коэффициент шероховатости.
2. Табличный. Существуют графики приближенных значений, в которых не учитываются посторонние факторы: зарастание, образование ила.
3. Компьютерные программы и онлайн-калькуляторы. Они бесплатны, отлично подходят для просчета параметров эксплуатации труб любого назначения.

Последний способ является самым простым и доступным для того, кто хочет обустроить систему водопровода своими руками. Расчет подходит не только для круглых, но и для квадратных труб. Не придется прибегать к сложным расчетам, достаточно лишь ввести данные, которые запрашивает сайт. Вы получите результат, в котором будут указаны такие параметры:

• общая площадь, объем и длина трубы;
• пропускная способность в кг/час и кг/сек;
• скорость поступления жидкости в кг/час и кг/сек.

Чтобы получить эту информацию, нужно лишь выбрать тип трубы, ввести ее диаметр, длину и толщину стенок. Также понадобится указать скорость потока в трубе.

На что влияет диаметр трубы

Это – одна из главных характеристик системы труб, на которую следует обращать внимание при монтаже. Без него не удастся определить пропускную способность и обеспечить нормальную подачу жидкости. Вне зависимости от того, какому материалу вы отдадите предпочтение: пластику или металлу, диаметр все равно будет играть решающую роль.

Многие новички, желая сэкономить, покупают трубы меньшего диаметра. Они не задумываются о том, что при прохождении воды через них будут образовывать завихрения (среди профессионалов это явление называется турбулентностью). Возникает мелкая вибрация и повышается уровень шума. Все это медленно, но уверенно приводит к тому, что крепежные элементы, фурнитура и даже сами трубы изнашиваются гораздо быстрее положенного срока.

Усредненный показатель прохождения воды в системе центрального водоснабжения, к примеру, составляет 2 м/сек. Но этот параметр может изменяться в зависимости от протяженности водопровода.

1. Если давление в нем – бесперебойное, а протяженность колеблется в пределах 10 метров, оптимальный диаметр трубы будет составлять 20 мм. Это правило применимо для частных и многоквартирных домов.
2. В трассе с длиной в 20 м и более сечение должно быть более высоким – 25 мм.
3. Системы водоснабжения, протяженность которых – 30-50 м, требуют применения труб с сечением 32 мм.
4. Водопровод 50-200 м будет долго и надежно функционировать, если установить трубу с диаметром в 50 мм.
5. Если предстоит обустроить целую систему многоэтажных зданий или проложить длинную магистраль в частном секторе, внутреннее сечение труб составляет 100 мм.

Имеет значение и число точек, работающих синхронно. Как показывает практика, через один кран в доме зачастую вода проходит со скоростью 5л/мин. Исходя из этого, уже определяются нормы потребления.

Когда не следует использовать калькулятор

Существуют некоторые ограничения, которые требуют от трубопровода других, особых характеристик. И расчеты онлайн-калькулятора будут не всегда эффективными. К примеру, если необходимо обеспечить подачу газа и вязких жидкостей. Эти субстанции при транспортировке через трубопровод ведут себя не так, как обычная вода. Анализ поведения газа, нефти и других сред требует отдельного подхода.

Если нужно провести гидравлический расчет для большого строения с обилием сантехники, нужно учитывать вероятность одновременной эксплуатации нескольких точек водозабора. Для небольших домов расчеты делаются для максимального потребления всеми приборами, что существенно упрощает проектирование.

Факторы, влияющие на пропускную возможность

Согласно бытовой логике, оптимальный расход воды коррелирует с диаметром и давлением. Но на практике дает о себе знать и гидравлическое сопротивление. Иногда оказывается, что поток тормозит из-за трения о стенки. На производительность трубопровода также оказывают влияние такие дополнительные факторы:

• уклон трубы, изменяющийся по отношению к уровню грунта;
• материал стенок (пластик и его походные отличаются большей шероховатостью, чем металл);
• количество поворотов и угол их наклона;
• изменения диаметра трубопровода;
• сварные швы, следы от пайки и соединительных элементов;
• срок эксплуатации трубы, наличие ржавчины и отложений извести.

Учитывайте наличие дополнительных «преград», которые могут замедлить прохождение воды, и вносите соответствующие коррективы в проект.

Источник: webcala.net

Другие статьи по теме:

Резьба американка Американка сантехника что это Сгон американка Как сделать водопровод на даче из колодца Запорная арматура для трубопроводов Программа гидравлического расчета