Как посчитать пропускную способность трубы

Сточные воды отводятся по трубопроводной конструкции. Мощность системы водоотведения характеризуется способностью пропустить определённый объём жидкости в единицу времени. Зависит, в первую очередь, от диаметра коллектора. Как рассчитать пропускную способность, определить требуемые параметры трубы?

Геометрические параметры

Труба – полое цилиндрическое изделие. Предназначено для подвода или отвода жидкой среды к источнику потребления. Имеет параметры:

внутренний диаметр;
наружный диаметр (внутренний диаметр плюс двойная толщина стенки);
длина канализационной трубы.

Материал для канализационного коллектора:

чугун;
полипропилен;
полиэтилен;
поливинилхлорид (ПВХ).

Последний вид используется для внутренней и наружной канализации.

Серые ПВХ трубы – это классический поливинилхлорид. Применяются для внутренних систем водоотведения. Рыжие полимерные изделия – НПВХ (непластифицированный ПВХ). Основное отличие продукции, – в прочности. Поэтому, детали из НПВХ применяются для обустройства внутренних и наружных систем водосброса.

Виды канализации

Используются две основные системы:

напорная;
самотёчная.

Первая применяется в ограниченных случаях:

расположение источника стоков, находится ниже основной магистрали системы водоотведения;
сложный рельеф местности;
приёмник стоков, расположен выше здания.

Самый распространённый вид – самотёчная система водоотведения. Обусловлено рядом факторов:

простота конструкции;
отсутствие внешних принудительных источников движения жидких отходов (электронасоса);
независимость от электроэнергии;
упрощённый монтаж;
применяются менее прочные, значит, более дешёвые изделия.

Параметры магистрали

Основная характеристика системы отвода бытовых и ливневых стоков, – пропускная способность. Зависит от диаметра ПВХ трубы и скорости потока жидкой среды.

Быстрота движения определяется напором стоков. Максимальные показатели получаются при массовом одномоментном сбросе определённого объёма жидких отходов и уклона трубы.

Рекомендуемые значения наклона для частного домостроения:

для трубы Ø 50 мм, – перепад 30 мм на 1 погонный метр;
Ø 110 м, – 20 мм на 1 п.м.;
Ø 160 мм, – 8 мм на 1 п.м.;
Ø 200 мм, – 7 мм на 1 п.м.

Примечание. Диаметры труб, по ходу стока, должны быть равны или увеличиваться.

Основные показатели приведены в СНиП 2.04.03-85 (СП 32.13330.2012) «Канализация. Наружные сети и сооружения».

Внутренний диаметр

Минимальный диаметр канализационных труб (гл. 5.3 Наименьшие диаметры труб):

самотечная наружная сеть населённого пункта, – Ø 200 мм;
частная, внутриквартальная или производственная сеть, – Ø 150 мм;
ливневая (атмосферные осадки или талая вода) уличная магистраль, — Ø 250 мм;
ливневый квартальный коллектор, — Ø 200 мм.

Для частного домостроения, на одно жилое здание, возможно применение внешней полимерной магистрали Ø 110 мм.

Рекомендуемые значения для внутренней системы канализации:

Сантехнический прибор	Расчётное количество стоков, л/с	Диаметр отводной трубы, мм
Кухонная мойка	0,67	50
Умывальник	0,17	40–50
Ванна (выпуск через сифон)	0,67	50
Душевой поддон	0,2	50
Унитаз	2	100
Стиральная машина	3	50
Посудомоечная машина	3	50
Трап (в полу) Ø 50	0,5	50

Теоретически, диаметр канализационной магистрали вычисляется с учётом быстроты движения потока.

Предельная быстрота перемещения жидкой среды, в пределах наполнения коллектора:

Диаметр изделия, мм	Скоростной параметр потока Vmin (м/с) при заполнении h/d
Диаметр изделия, мм	0,6	0,7	0,75	0,8
150–250	0,7	—	—	—
300–400	—	0,8	—	—
450–500	—	—	0,9	—

h/d, – уровень наполненности; показывает соотношение максимального уровня жидкости к внутреннему диаметру коллектора. Значение составляет ≥ 0,3. Для изделий Ø 50–100 мм, показатель составляет 0,3–0,5. Опытным путём установлено, что в частном домостроении объём потока жидкости не превышает 3 л/с.

Расчёт производится по формуле: V*(√ h/d) > k, где

• k, – коэффициент, определяемый веществом труб; для полимеров = 0,5; металл или отличные материалы = 0,6.

Проще и надёжнее, воспользоваться рекомендованными данными СНиП. Другой вариант, – таблица пропускной способности (таблицы Лукиных). Найти данные можно по справочной литературе или воспользоваться услугами интернета.

Таблица приводит значения по расходу жидкой среды и её скорости, в зависимости от параметров коллектора. Данные полезны проектировщикам и профессиональным строителям канализационных сетей.

Исходя из приведённой информации, следует, что подбор труб по пропускной способности, лучше производить по рекомендованным значениям СНиП.

Источник: hemkor.ru

Как можно рассчитать

Вариантов как рассчитать пропускную способность трубы, на данный момент существует несколько. С помощью математических формул, взяв данные из специализированных таблиц и прибегнув к помощи интернет программ (читайте также статью «Популярные способы соединения труб – подробный обзор»).

Но в любом случае вам понадобятся исходные данные.

Как минимум вам нужно хотя бы приблизительно знать протяженность линии, чем длиннее трасса, тем больший диаметр системы потребуется.
Не менее важным сейчас является материал, из которого изготавливается система. Распространенные в прошлом стальные водопроводы имеют большое сопротивление, плюс такие системы склонны к зарастанию, в результате чего диаметр, со временем, будет уменьшаться. Полимерные материалы более прогрессивны и практичны, на пластике налет не задерживается и гладкая поверхность не создает помех.

Выполняя расчет пропускной способности трубы, важно знать количество точек водопотребления, причем нужно учитывать какое количество из них могут теоретически быть включены одновременно. Ведь мало кому может понравиться ситуация когда при включении воды на кухне, она автоматически пропадает в остальных местах.
К обязательному перечню данных также можно добавить среднее давление в системе водоснабжения.

Важно: не мене важным является соблюдение норм монтажа системы. Ведь при несоблюдении угла наклона или чрезмерном количестве поворотов и запорных механизмов, энергетические затраты возрастают и пропускная способность уменьшается.

Сразу скажем, что расчет пропускной способности водопроводной трубы при помощи математических формул занятие достаточно сложное. Для получения точных значений необходимо обладать глубокими профессиональными знаниями, кроме того данные для выполнения расчета в любом случае нужно будет брать из специальных таблиц. Для ясности, на фото ниже мы даем пример решения подобной задачи.

Сейчас разработан целый ряд таблиц, в которых указаны достаточно точные данные по объему жидкости способной пройти за единицу времени, к примеру, таблицы Шевелева. В этих материалах можно найти данные не только по стальным системам, но также даны выкладки по всем существующим материалам, из которых могут монтироваться водопроводы.

Прежде всего, это все виды полимеров, цветные металлы, стекло и даже асбоцемент. На фото ниже дан пример такой таблицы.

Но в наш прогрессивный век самыми доступными можно смело считать специальные программы в интернете, это так называемые онлайн калькуляторы. Составляются они таким образом, чтобы любой человек смог, не напрягаясь быстро получить интересующую его информацию. Инструкция требует лишь своими руками внести заданные характеристики и вы сразу получите точный результат.

Совет: можно сделать еще проще, сейчас практически в любом нормальном строительном магазине, при условии закупки у них материалов, вам с удовольствием сделают расчет пропускной способности трубопровода.

Как подобрать нужный диаметр

Диаметр водопровода считается одной из главных характеристик, так как посчитать пропускную способность трубы, для обеспечения нормальной работы системы без этих данных невозможно. Вы можете смонтировать систему из любого материала, но главным показателем все равно будет диаметр.

Если вы в стремлении сэкономить возьмете трубы меньшего диаметра, то при прохождении через них жидкость будет вызывать завихрения, на языке профессионалов турбулентность. Это явление характеризуется мелкой вибрацией и повышенным шумом. В результате соединительные элементы системы и сами трубы будут быстро выходить из строя.

Среднее значение скорости движения воды в системе, которое принято учитывать при расчетах, составляет порядка 2-х метров в 1 секунду. Но кроме этого, как упоминалось ранее, большое значение имеет протяженность водопроводной системы.

Зависимость диаметра от протяженности

При условии стабильного давления в муниципальном водопроводе, для монтажа трассы протяженность, которой находится в районе 10м, вполне достаточно диаметра 20 мм. Более того, в частном строительстве, при разумном количестве точек водопотребления, это сечение считается оптимальным.
Для трассы, размер которой может достигать двадцати метров, уже рекомендуется использовать сечение 25 мм.
Системы протяженностью от 30, до 50м требуют использования труб сечением 32 мм.
Системы с внутренним сечением в 50 мм используются для водопроводов от 50, до 200м.
Трубы сечением в 100 мм используются для прокладки магистралей в частном секторе или запитывания распределительной системы многоэтажных зданий.

Также важно учесть количество одновременно работающих точек, принято считать, что через один кран в доме может проходить до 5л воды за минуту. Из этого значения следует рассчитывать нормы потребления на дом или квартиру.

Точек водоразбора в доме можно наставить сколь угодно много, но если количество жителей невелико, то и расчет водопотребления можно значительно упростить.

Несколько слов о размерности

Диаметр водопроводных конструкций может обозначаться разными значениями. Люди далекие от сантехнических терминов привыкли все измерять традиционной метрической системой, в миллиметрах, сантиметрах или в метрах. Но специалисты зачастую характеризуют сечение трубы в дюймах, только медные и алюминиевые изделия всегда измеряются в миллиметрах.

Мы не будем вдаваться в происхождение этой классификации, скажем лишь, что 1 дюйм принято считать равным 25,4 мм. В документации они могут обозначаться кавычками, так 1″=25,4 мм. Промежуточные сечения традиционно обозначаются дробями, например 1/2″ – полдюйма (12,7 мм) или 3/4″ – три четверти дюйма (19 мм).

На видео в этой статье показаны примеры расчетов.

Вывод

Цена на некоторые виды труб может быть достаточно высокой, но совсем не обязательно экономить на качестве. Если правильно выполнить расчет пропускной способности трубопровода, то можно смонтировать систему с допустимым сечением за приемлемые деньги (см.также статью «Соединение труб: трубопроводы и металлоконструкции»).

Источник: gidroguru.com

Какие имеются методы расчёта ПС труб

ПС труб – это немаловажный параметр, представляющий собой возможность трубы проводить соответствующее количество воды за определённый отрезок времени. ПС трубопровода зависит от такого технического показателя, как диаметр. Чем выше данный параметр, тем соответственно большее количество воды проходит по ней за принимаемое во внимание значение времени.

Диаметр хотя и является главным фактором, но не единственным. ПС зависит также от давления напора в системе, а также от типа жидкости. Чем выше показатель давления, тем больше будет значение рассматриваемого показателя. Для выявления рассматриваемого параметра известно несколько методов, которые называются:

Физический метод.
Табличный способ.
Определение с применением программы.

Рассмотрим подробно, что же представляет собой каждый вариант.

Физический вариант определения ПС

Физический способ определения пропускной способности включает в себя проведение расчётов по специальным формулам. В зависимости о того, какой тип системы проектируется, формулы расчётов будут различаться. Для проведения самостоятельного (физического) расчёта ПС трубопровода, во внимание принимаются следующие показатели:

Шероховатость.
Внутренний диаметр.
Уклон трубопровода.
Значение сопротивления.
Степень зарастания.

По устаревшей формуле во внимание принимались только три основных параметра: диаметр, давление и шероховатость. Самостоятельно произвести расчёт человеку, который с этим никогда не сталкивался, будет достаточно проблематично.

Табличный вариант расчёта

Имеются табличные значения, которые были созданы для того, чтобы облегчить выявление ПС трубопровода внутриквартирной разводки. Зачастую при монтаже внутриквартирной разводки не требуются показатели высокой точности. Это значение используется, чтобы избежать сложных математических вычислений. Однако немаловажен такой фактор, как осадочные наросты, формирующиеся внутри труб с течением времени. Эти негативные последствия способствуют снижению диаметра трубы, что отражается на показателях ПС.

Представленные табличные данные ПС трубы не учитывают образование наростов, поэтому для устаревших магистралей эти показания являются не актуальными.

Была разработана специальная таблица ПС водопроводных труб, которая впоследствии получила название своего создателя Шевелева. Особенность этой таблицы в том, что в ней принимается во внимание материал трубы, и прочие дополнительные критерии. Эти данные являются очень полезными тогда, когда проводится водопроводная система частного дома с применением нестандартных видов стояков.

Определение ПС специальными программами

Чтобы упростить и ускорить процедуру расчёта пропускной способности труб, в сантехнических организациях устанавливаются специализированные компьютерные приложения. В интернете имеются специальные онлайн-калькуляторы, используя которые, можно сделать приблизительный расчёт.

Одними из популярных приложений определения ПС трубопроводов являются: «TAScore» и «Гидросистема». Первая программа была разработана западными специалистами, а вторая — отечественными инженерами.

Как рассчитать ПС для газовых трубопроводов

К определению пропускной способности газопроводов предъявляются особые требования. Это связано с тем, что природный газ относится к сложным и опасным видам. Формула расчёта ПС для газовых трубопроводов имеет следующий вид:

Qmax=0,67Ду2*р;

где, Ду – диаметр условного прохода;

р – давление в газопроводе + 0,10 мПа.

Для расчёта ПС газопровода при использовании труб стандартных диаметров, была разработана специальная таблица. Если же необходимо узнать рассматриваемые величины для нестандартных размеров трубопроводов, то для этого проводятся соответствующие инженерные расчёты.

Особенности ПС водопроводных систем

К монтажу водопровода в доме приходится прибегать в частых случаях. Расчёт ПС труб для водопровода не менее важен, чем для газопровода, ведь они выдерживают высокие нагрузки. Чем больше диаметр трубопровода, тем выше не только показатель проходимости, но ещё и ниже вероятность образования застоев. При определении ПС для водоснабжения немаловажно учитывать такой параметр, как степень трения жидкости о стенки трубопровода.

Чем больше показатели температуры воды в магистрали, тем ниже ПС трубопровода. Это связано с тем, что вода при нагревании расширяется, поэтому возникает дополнительный коэффициент трения. Для водопроводных систем это не столь важно, в отличие от системы отопления. Таблица ПС труб для водопровода в зависимости от диаметра и давления воды представлена ниже.

На основании данных таблицы Шевелева можно произвести расчёты ПС водопровода.

ПС для канализации

ПС для канализации зависит от системы отведения стоков используется: напорный или самотёчный. В основе определения ПС вовлечены законы науки гидравлики. Чтобы высчитать ПС канализационной системы, понадобятся не только сложные формулы для расчёта, но ещё и табличные сведения.

Для выявления объёмного расхода жидкости берётся формула такого вида:

q=a*v;

где, а – площадь потока, м2;

v — скорость движения, м/с.

Площадь потока a — это сечение, перпендикулярное в каждой точке скорости частиц потока жидкости. Это значение еще известно под таким названием, как живое сечение потока. Для определения указанной величины применяется формула: a = π*R2. Величина π постоянная, и равняется 3,14. R — радиус трубы в квадрате. Чтобы узнать скорость, с которой движется поток, понадобится воспользоваться формулой следующего вида:

v = C√R*i;

где, R – гидравлический радиус;

С – смачивающий коэффициент;

I – угол уклона.

Для расчёта угла уклона понадобится рассчитать I=v2/C2*R. Чтобы определить смачивающий коэффициент, нужно воспользоваться формулой следующего вида: C=(1/n)*R1/6. Значение n – это коэффициент шероховатости труб, равняющийся 0,012-0,015. Для определения R используется формула:

R=A/P;

где, A – площадь поперечного сечения трубопровода;

P – смоченный периметр.

Смоченным периметром именуется линия, по которой происходит соприкосновение потока в поперечном сечении с твердыми стенками русла. Чтобы выявить значение смоченного периметра в круглой трубе, потребуется воспользоваться формулой следующего вида: λ=π*D.

В таблице ниже представлены параметры для проведения расчёта ПС сточных канализационных трубопроводов безнапорного или самотёчного способа. Сведения выбираются в зависимости от диаметра трубы, после чего подставляются в соответствующую формулу.

Если нужно произвести расчёт ПС канализационной системы для напорных систем, то данные берутся из таблицы ниже.

Источник: gidpotrubam.ru