Как рассчитать пропускную способность трубы

Содержание:

Прокладка трубопровода – дело не очень сложное, но достаточно хлопотное. Одной из самых сложных проблем при этом является расчет пропускной способности трубы, которая напрямую влияет на эффективность и работоспособность конструкции. В данной статье речь пойдет о том, как рассчитывается пропускная способность трубы.

Пропускная способность – это один из важнейших показателей любой трубы. Несмотря на это, в маркировке трубы этот показатель указывается редко, да и смысла в этом немного, ведь пропускная способность зависит не только от габаритов изделия, но и от конструкции трубопровода. Именно поэтому данный показатель приходится рассчитывать самостоятельно.

Способы расчета пропускной способности трубопровода

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

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.
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:

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.
Табличные расчеты.
добрать 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.
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:

150-250 мм — h/Ду составляет 0,6, а скорость – 0,7 м/с.
Диаметр 300-400 мм — h/Ду составляет 0,7, скорость – 0,8 м/с.
Диаметр 450-500 мм — h/Ду составляет 0,75, скорость – 0,9 м/с.
Диаметр 600-800 мм — h/Ду составляет 0,75, скорость – 1 м/с.
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:

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.
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.

trubaspec.com

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:

протяженность системы;
внутренний диаметр трубопровода;
коэффициент шероховатости для выбранного материала изготовления конструкции;
коэффициент сопротивления потока. Здесь учитываются все разветвления и тройники;
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

Калькулятор коэффициента пропускной способности – это двухсторонний online инструмент, который поможет рассчитать коэффициент пропускной способности Cv исходя из заданных параметров, либо рассчитать значение пропускной способности, зная коэффициент Cv. Коэффициент пропускной способности Cv был введен в расчеты для облегчения работы проектировщиков гидравлических и пневматических систем. С его помощью можно без труда определить расход рабочей среды, проходящей через элемент трубопроводной арматуры.

Расчетные формулы

1. Применительно к газовой среде
1.1. Расчёт расхода
Дано:
— давление на входе P1 [бар]
— давление на выходе P2 [бар]
— относительная плотность газа Sг (относительно воздуха)
— коэффициентом пропускной способности Cv
Если P2+1>0.5*(P1+1) тогда [норм. литр/мин]
Если P2+1<0.5*(P1+1) тогда [норм. литр/мин]
1.2. Расчёт требуемого минимального коэффициента Cv
Дано:
— давление на входе P1 [бар]
— давление на выходе P2 [бар]
— расход Q [норм. литр/мин]
— относительная плотность газа Sг (относительно воздуха)
Если P2+1>0.5*(P1+1) тогда
Если P2+1<0.5*(P1+1) тогда

2. Применительно к жидкой среде
2.1. Расчёт расхода
Дано:
— давление на входе P1 [бар]
— давление на выходе P2 [бар]
— относительная плотность жидкости Sж (относительно воды)
— коэффициентом пропускной способности Cv
[литр/мин]
1.2. Расчёт требуемого минимального коэффициента Cv
Дано:
— давление на входе P1 [бар]
— давление на выходе P2 [бар]
— расход Q [литр/мин]
— относительная плотность жидкости Sж (относительно воды)

Будьте внимательны с переводом единиц измерения. Это можно сделать в соответствующем разделе нашего сайта.

Калькулятор газа

Калькулятор давления

Массовый расход объемного потока

Объемный расход потока

Конвертер физических и математических величин

Калькулятор коэффициента пропускной способности Cv

predklapan.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:

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;
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:

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.

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.

Сантехнический прибор	Суммарный расход ХВС и ГВС, литры в секунду	Расход ХВС при полностью открытом кране, литры в секунду
Умывальник с водоразборным краном	0,100	0,100
Умывальник со смесителем	0,120	0,080
Кухонная мойка со смесителем	0,120	0,080
Смеситель для ванны	0,250	0,170
Душевая кабина со смесителем	0,120	0,080
Поливочный кран	0,300	0,300
Унитаз во время набора сливного бачка	0,100	0,100
Унитаз со смывом, подключенным напрямую к водопроводу	1,400	1,400

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:

Q = SV. Расход воды в кубометрах в секунду равен площади сечения в квадратных метрах, умноженной на скорость потока в метрах в секунду;
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?

Внутренний диаметр равен 50-3*2=44 мм, или 0,044 метра;
Радиус составит 0,044/2=0,022 метра;
Площадь внутреннего сечения будет равной 3,1415*0,022^2=0,001520486 м2;
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:

Тип водопровода	К
Пожарный	0,1
Производственно-пожарный	0,15
Производственный или пожарно-хозяйственный	0,2
Бытовой, или хозяйственно-питьевой	0,3

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.

Расход, л/с	Скорость, м/с	1000i
0,25	0,76	50,3
0,3	0,92	69,6
0,35	1,07	91,4
0,4	1,22	115,9
0,45	1,38	142,8

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.

При максимально близкой к 1,5 м/с скорости потока (1,38 м/с) значение 1000i будет равным 142,8 метра;
Гидравлический уклон одного метра трубы будет равным 142,8/1000=0,1428 метра;
Коэффициент поправки для бытовых водопроводов равен 0,3;
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

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.

gidroguru.com

Диаметры труб

ГОСТ Р 53201-2008 устанавливает требования к трубам, изготовленным из стеклопластика, которые предназначены для напорных трубопроводов, трубопроводных систем водоснабжения, канализации и других целей.

Представленный стандарт распространяется на конструкции диаметром 50-200 мм. Стандартными трубами, согласно представленного ГОСТа, считаются изделия внутренний диаметр которых составляет:

Для насосно-компрессорных и обсадных конструкций (мм):

50;
63;
100;
150;
200.

Минимальный наружный диаметр изделий может варьироваться в пределах 58,6 – 220 мм.

Для линейных труб (мм):

• 50;

• 63;

• 100;

• 120;

• 150;

• 200.

Минимальный наружный диаметр конструкции может видоизменяться в пределах 73,1 – 250,9 мм.

Стоит отметить, что не только диаметр трубной конструкции, но и длина трубопровода влияет на показатель пропускной способности. Таким образом, чтобы этот коэффициент был максимальным, диаметр (d) конструкции должен соответствовать её длине:

d=20 мм – подходит для водопровода до 10 м;
d=25 мм – идеален для системы 10-30 м;
d=32 мм – предназначен для трубопровода свыше 30 м;
d=50 мм – используется в системах более 50 м в длину;
d=100 мм – применяется в промышленных трубопроводах, которые имеют множество точек забора воды.

Из-за использования трубы неподходящего диаметра могут возникнуть следующие проблемы:

Преждевременный износ. Вследствие увеличения коэффициента нагрузки на трубопровод и повышения давления в системе возникают прорывы, которые требуют постоянного ремонта.
Появление нехарактерных для работы трубопровода звуков. Из-за большой нагрузки возникает так называемое «гудение» системы.
Если речь идет о домашнем трубопроводе, то существует вероятность возникновения такой проблемы, как невозможность одновременного водозабора с нескольких точек.

Какая пропускная способность трубы нужна в разных случаях

При расчете пропускной способности новой трубы можно использовать следующие данные (независимо от использованного материала):

Отметим, что пропускная способность также зависит от качества использованного материала. Перед покупкой стеклопластиковой конструкции ознакомьтесь со всеми необходимыми сертификатами качества продукции.

Купить высокотехнологичные трубы, изготовленные из стеклопластика по доступной цене можно на сайте компании ООО «ПолиЭК». Мы гарантируем высокое качество, длительный эксплуатационный срок и прочность своих товаров.

Наша фирма сотрудничает со многими компаниями на территории Украины и России. Главный офис расположен в Белгороде, а представительства – в Санкт-Петербурге и Москве. Это позволяет нам очень быстро принимать заказы и доставлять продукцию в самые короткие сроки.

www.fpipes.ru

Такая характеристика, как пропускная способность трубы, является метрической. Она предоставляет возможность осуществить расчет соотношения максимального объема (например, жидкости) за определенную единицу времени через трубопровод. Пропускная способность трубы, таблица, формула, программа — все эти понятия имеют непосредственное отношение к осуществлению расчета.

При использовании пластиковых изделий пропускной коэффициент практически не меняется, так как такие изделия не подвергаются изнутри коррозии, в них не оседают различные отложения. А вот пропускная способность металлических конструкций (например, стальных) по прошествии определенного времени снижается.

Знать о характеристиках и возможностях трубы очень важно. Это необходимо для того, чтобы правильно рассчитать подключение всего сантехнического оборудования. Проведя правильный расчет, вы будете уверены, что, пользуясь водой в ванной комнате, в кухне подача воды также останется в норме и не прекратится.

Расчет пропускной способности конструкции: способы

Для того чтобы произвести верный расчет пропускной способности, необходимо знать ряд важных значений:

длина магистральной системы;
материал, из которого изготовлены изделия;
количество водопотребляемых точек и так далее.

На сегодняшний момент существует несколько способов, помогающих осуществить расчет пропускной способности конструкции.
Специальная формула. Не будем особо вдаваться в нее, так как обычному человеку без специальных знаний она ничего не даст. Лишь уточним, что в такой формуле используются усредненные показатели, такие как коэффициент шероховатости или Кш. Для определенного вида системы и промежутка времени он различен. Если рассчитывать пропускную способность трубы из стали (не эксплуатируемой ранее), то показатель Кш будет соответствовать 0.2 мм.

Для того чтобы более точно рассчитать пропускные возможности конструкции (водопроводной), потребуется знать значения диаметра, существующего уклона, а также вид материала. Но все равно только этими данными не обойтись.

Таблицы. Точный расчет пропускной способности требует знания табличных данных, соответствующих конкретному материалу. Существует ряд таблиц для осуществления гидравлического расчета труб из стали, пластмассы, асбестоцемента, стекла и так далее. Как пример, можно привести таблицу Ф.А. Шевелева.

Специализированные программы оптимизации сетей водопровода. Способ современный и значительно облегчает задачу по осуществлению расчета. В такой программе определена максимальная величина всех значений для любого вида изделий. Принцип работы следующий.

После внесения в программу определенных значений обязательного характера вы получаете все необходимые параметры. Наиболее целесообразным является использование программы при укладке большой водопроводной системы, к которой в массовом порядке подключаются водоразборные точки.

Учитываемые параметры при использовании специальной программы следующие:

длина участка;
размер внутреннего диаметра конструкции;
коэффициент шероховатости для конкретного материала;
коэффициент местного сопротивления (это наличие отводов, тройников, компенсаторов и т.п.);
степень зарастания магистральной системы.

Любой из вышеперечисленных способов предоставит вам возможность точного результата пропускной способности элементов, да и всей водоснабжающей системы в доме. Сделав качественный подсчет, легко избежать трудностей, связанных с плохой подачей воды либо вовсе ее отсутствием.

Примерный расчет пропускной способности

Предположим, что, в соответствии с требованиями условий эксплуатации на производстве с расположением труб горизонтального либо вертикального характера, согласно данным графика, течение жидкости по конструкции происходит со скоростью 3.5 м/сек.

Проходной диаметральный размер конструкции равен 125 мм. Основываясь на вышеуказанных данных и показателе скорости потока по системе вертикального характера V=3.5 м/час, можно посчитать объем жидкости Q=куб.м/час. В результате получается, что пропускная способность трубы диаметром 125 мм равна значению 175 куб.м/час.

politeknik.ru

Геометрические параметры

Труба – полое цилиндрическое изделие (см. https://hemkor.ru/nasha-produktsiya/kanalizacionnye-truby.html). 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.

hemkor.ru