Невозможно вообразить себе жизнь человека в РФ без обогрева квартиры. В каждой части нашей стране нужно в зимний период отапливать жилище. Может быть Вы в курсе, что нефть, уголь, газ всегда увеличиваются в цене. Перед каждым пользователем коттеджа поднимается вопрос: что сделать, чтобы улучшить обогрвевающий комплекс жилища. На данном web портале размещенно множество отопительных комплексов дачи, использующих исключительно уникальные принципы получения тепловой энергии. Указанные комплексы обогрева можно монтировать как отдельную систему или комбинировать.
Под теплоснабжением понимается подача тепловой энергии, представляющей собой горячую воду или пара по тепловым сетям в систему отопления потребителей.
При расчете полипропиленовой трубы внутренний диаметр играет важное значение.
На что нужно обратить внимание при проектировании отопительных систем. Какой должен быть диаметр отопительных труб?
Выбор материала и подбор сечения сантехнического изделия
Схема (послойная) полипропиленовой трубы.
При проектировке системы отопления главным является выбор материала и подбор диаметра. На основании этой величины можно делать прогнозы теплопотерь во всей системе отопления. Сечение обуславливает пропускную способность и гидродинамику общей системы трубопровода.
Сегодня сантехнические изделия выпускают из стали, меди, металлопластика, полипропилена и т. д. Сечения имеют отличия, зависят от мощности системы и отапливаемой площади. Система отопления работает в оптимальном режиме в случае, если проект трубопровода сделан грамотно. Это подразумевает, что необходимо определить вероятные теплопотери и сделать попытку их снизить. В противном случае отопительные системы могут не справиться со своими задачами.
Покупка труб для монтажа отопительной сети производится в соответствии с физико-химическими характеристиками материала, длиной и сечением трубопровода. Такой подход является залогом создания экономичного метода отопления с высоким КПД и бесперебойной работой. На гидродинамику трубопровода влияет диаметр. Его выбор представляет собой ответственную задачу, от правильного решения которой зависит нормальное теплоснабжение помещений и комфортный микроклимат в холодное время года.
Подбор диаметра трубы автономной системы отопления
Таблица подбора диаметра труб для отопления.
При монтаже трубопровода в частном коттедже нужно ориентироваться на способ подачи теплоносителя в отопительную систему.
Если она централизованная, то расчет ведется аналогично расчету при проведении тепла в квартире и нет необходимости вычислять баланс и соотношение между сечением изделия и мощностью насоса. Если система автономная, сечение зависит от материала и отопительной схемы.
Сети с естественной циркуляцией необходимо обеспечить трубами одного сечения, с принудительной — другого. Выбор диаметра подразумевает учет их внешнего и внутреннего сечения. В зависимости от внутреннего диаметра, производится классификация:
- малый — от 5 до 102 мм;
- средний — от 102 до 406 мм;
- большой — более 406 мм.
Важно знать, что наружное и внутреннее сечения будут отличаться на толщину стенки трубы, она бывает различной и обусловлена характером материала. При монтаже принудительной системы применяют трубы малого сечения, которые просты в монтаже и экономически выгодны. Подбираются согласно проекту отопительной системы. Чем меньше сечение, тем меньшее количество теплоносителя нужно нагревать, что подразумевает экономию времени на нагрев и материальных затрат на энергоноситель.
Какой нужен диаметр? Пример его расчета
Идеальная скорость движения воды в трубопроводе — от 0,3 до 0,7 м/с. Эти значения должны приниматься к сведению, когда делается выбор диаметра отопительных труб. При проектировке способа обогрева необходимо воспользоваться справочной литературой, таблицами для определения оптимального диаметра трубы в двухтрубном отоплении. Рассмотрим несложный пример. За обогреваемую площадь принимаем 30 кв. м. Первым делом узнаем мощность обогрева. На каждые 10 кв.м помещения с утепленными стенами с высотой потолков до 3 м расходуется 1 кВт.
Узнав, какой необходим диаметр, и грамотно его рассчитав, получаем оптимальный метод отопления с высоким КПД и бесперебойной работой.
Физико-химические свойства труб, использующихся в отопительных системах, имеют, несомненно, очень важную роль. Однако значимым параметром является также сечение трубопровода, которое должно соответствовать всем гидродинамическим показателям теплоснабжения данного помещения. Наиболее оптимальный диметр трубы для отопления — 32-40 мм.
Как правильно выбрать диаметр трубопровода?
При расчете диаметра отопительного трубопровода принимаются во внимание скорость течения и температура теплоносителя, давление горячей жидкости, длина отопительного трубопровода и другие параметры, которые оказывают влияние на эффективность функционирования отопления. (См. также: Схема отопления одноэтажного дома )
Если использовать в отоплении трубы с диаметром, который в два раза превышает общепринятую величину, то это может привести к падению давления в отопительной системе многоэтажного здания, что послужит причиной нарушения циркуляции в теплоснабжающей системе.
Диаметр труб, используемых в централизованной отопительной системе, диктуется общими условиями. Но, если речь идет об организации автономного отопления, то окончательное решение принимает сам застройщик, и оно зависит от его личных предпочтений.
Диаметр труб, работающих в гравитационных отопительных системах, гораздо больше, чем диаметр труб, применяемых для отопления с принудительной циркуляцией. При использовании циркуляционных насосов сечение трубопровода не столь важно и соблюдение баланса между диаметром труб и характеристиками насоса не является обязательным условием эффективного функционирования системы. (См. также: Схема отопления «Ленинградка» )
Кроме диаметра трубопровода нужно учитывать размеры гильзы, в которой проложена отопительная труба. Наружный диаметр трубы должен быть меньше внутреннего диаметра гильзы.
Материал отопительных труб
Выбрав диметр трубопровода отопительной системы, стоит подумать о достоинствах и недостатках различных материалов, используемых различными производителями для изготовления труб. Традиционные стальные трубы уверенно вытеснили пластиковые материалы, но и они не лишены многих недостатков.
Металлопластиковый трубопровод обладает рядом неоспоримых преимуществ, среди которых на первом месте находится возможность смонтировать систему собственными руками, не прибегая к дорогостоящим услугам мастеров. Для соединения труб данного типа используются универсальные фитинги, которые позволяют обходиться без специального инструмента и высокопрофессиональных навыков. Хотя определенными знаниями, безусловно, застройщик должен обладать. (См. также: Установка отопления )
При выборе металлопластиковых труб нужно обращать внимание на маркировку. Трубопровод должен выдержать рабочее давление не менее 6,6 атмосфер при максимальной температуре теплоносителя 95 0 С.
Монтаж труб должен осуществляться с установкой креплений на расстоянии не более 500 мм, иначе может произойти провисание труб и скопление воздуха, что приводит к завоздушиванию системы.
Для обеспечения эффективной работы теплоснабжения необходимо приобретать трубы, диаметр и материал которых смогут обеспечить гидравлический баланс отопительной системы. (См. также: Современное водяное отопление )
Использование материалов разрешено только при наличии индексируемой ссылки на страницу с материалом. По всем вопросам обращайтесь на dom@otopimdom.ru
Наша организация может предоставить вам любой комплекс услуг связанный с выбором и расчетом труб для отопления любых помещений.
Если перед Вами стал выбор, какой вам нужен диаметр труб для отопительной системы, то для вас будет полезной следующая нижеизложенная информация.
Расчёт сечения трубы по диаметру
Трубы всегда выбирают, обращая при этом внимание не только на их свойства или же размер сечения, а так же на длину, которые непосредственно имеют огромное значение для их последующего практического применения в отопительной системе, но на диаметр, который так же имеет большое значение для вашей системы отопления.
аметр трубы системы отопления полностью будет влиять на саму гидродинамику. Поэтому ответом на частый вопрос: «Какой же именно диаметр трубы для системы отопления может выдержать рабочее давление и не лопнуть при этом под водным напором?» имеет вполне конкретное значение. Нормальный размер для сечения имеет диапазон от тридцати до сорока миллиметров.
Расчет диаметра трубы для отопления должен основываться на реальных, хорошо зарекомендовавших себя примерах отоплений других домов. Нужно учитывать скорость непосредственного течения, давление воды, температуру, трубопроводную длину и другие немаловажные факторы которые влияют на эффективность системы отопления.
Расчет системы отопления — какого диаметра нужны трубы
Поэтому не нужно пренебрегать, делая расчет труб отопления при покупке, ведь неправильно сделанный выбор может навредить всей системе коммуникаций.
Можно привести пример, что диаметр трубы, которая в два раза превышает нормы, приведет к снижению давления в доме, нормальная заранее запланированная циркуляция нарушена. Фатальных случайностей не предвидится, но все же, расчет труб отопления не может терпеть возможных предположений и самих сомнений в опыте прошлого.
Соблюдение установленного заранее размера трубы позволит оптимизировать режим всей системы отопления.
Источник: sistema-otopleniya.ru
Вычисляем площадь сечения
Очевидно, формула площади поперечного сечения трубы будет зависеть от того, какова форма этого сечения. Какие варианты возможны?
Круглая
Площадь круга имеет вид S = Pi R^2, где:
- S — искомое значение;
- Pi — число «пи», которое обычно округляют до 3,14;
- R — радиус круга (применительно к трубе — половина ее внутреннего диаметра).
В качестве примера давайте выполним расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, равным 100 миллиметрам.
- Радиус, очевидно, будет равным 50 мм, или 0,05 метра.
- Площадь будет равна 3,14 х 0,05^2 = 0,00785 м2.
Обратите внимание: при расчете проходимости самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) актуально не полное, а так называемое живое сечение потока, ограниченное средним уровнем воды.
Где взять данные о внутреннем диаметре ВГП труб, использующихся при монтаже внутренних коммуникаций зданий? Продавцами обычно указывается лишь ДУ (условный проход) и тип — легкая, обыкновенная или усиленная.
Вся нужная информация найдется в ГОСТ 3262-75, по которому эти изделия производятся.
| ДУ, мм | Наружный диаметр, мм | Толщина стенки труб, мм | ||
| Легких | Обыкновенных | Усиленных | ||
| 15 | 21,3 | 2,5 | 2,8 | 3,2 |
| 20 | 26,8 | 2,5 | 2,8 | 3,2 |
| 25 | 33,6 | 2,8 | 3,2 | 4,0 |
| 32 | 42,3 | 2,8 | 3,2 | 4,0 |
| 40 | 48,0 | 3,0 | 3,5 | 4,0 |
| 50 | 60,0 | 3,0 | 3,5 | 4,5 |
| 65 | 75,5 | 3,2 | 4,0 | 4,5 |
| 80 | 88,5 | 3,5 | 4,0 | 4,5 |
| 90 | 101,3 | 3,5 | 4,0 | 4,5 |
| 100 | 114,0 | 4,0 | 4,5 | 5,0 |
| 125 | 140,0 | 4,0 | 4,5 | 5,5 |
| 150 | 165,0 | 4,0 | 4,5 | 5,5 |
Как на основе этой таблицы своими руками вычислить фактический внутренний диаметр?
Инструкция проста и, в общем-то, очевидна.
- Выбираем соответствующие интересующей вас продукции ДУ и тип.
- Вычитаем из наружного диаметра удвоенную толщину стенок.
Подсказка: онлайн-калькулятор площади поперечного сечения трубы любого типа зачастую можно найти на сайте производителя или дилеров.
Квадратная
Профильные трубы сравнительно редко используются для транспортировки жидкостей: это области приоритетного применения трубопроводов круглого сечения.
Почему?
- Круг обладает минимальной длиной стенок при максимальной площади из всех геометрических фигур. Отсюда — практическое следствие: при постоянной толщине стенок именно круглая труба будет обладать максимальной пропускной способностью. Или, иначе говоря, при фиксированной пропускной способности цена погонного метра круглой трубы будет минимальной.
- В силу этой же особенности круглая труба имеет максимальную прочность на разрыв. Давление недаром измеряется в килограммах на квадратный сантиметр: чем больше площадь стенок трубы — тем большее усилие воздействует на них при фиксированном давлении внутри трубопровода.
Тем не менее, в ряде случаев приходится рассчитывать и внутреннее сечение профтруб. В случае квадратной трубы оно равно квадрату разности наружного размера трубы и удвоенной толщины ее стенок. Так, для изделия размером 100х100 мм со стенками толщиной 4 мм расчет приобретет вид (100 — (4 х 2)) ^2 = 8464 мм2.
Важно!
В большинстве формул используется площадь, выраженная в квадратных метрах.
Коэффициент пересчета мм2 в м2 — 1:1000000, то есть в приведенном выше случае мы получим 0,008464 м2.
Прямоугольная
Схема расчетов практически идентична описанной для квадратных профтруб. Разница лишь в том, что стенки неодинаковы; соответственно, мы перемножаем их размеры за вычетом… да-да, опять-таки удвоенной толщины стенок.
Так, для прямоугольной профтрубы размером 150х180 мм при толщине стенки 6 мм искомое значение будет равным (150 — (6 х 2)) х (180 — (6 х 2)) = 23184 мм2, или 0,023184 м2.
Объем
Здесь все совсем просто. Объем трубы любого типа равен произведению ее длины (погонажа) на площадь сечения. В последнем примере внутренний объем 25-метрового трубопровода будет равным 0,023184 х 25 = 0,5796 м2.
Сечение и давление
Жил да был в славном 18 веке швейцарец Даниил Бернулли. Жил он, жил да и сформулировал между делом закон, который впоследствии положил начало современной гидродинамике и был назван его именем.
Если перевести сухой язык формул на привычный нам русский, то его можно сформулировать так: скорость потока обратно пропорциональна статическому давлению жидкости или газа в нем.
С практической стороны это означает, что на переходах диаметра трубопровода поток ведет себя вопреки здравому смыслу: увеличение сечения вызывает увеличение давления, а уменьшение и связанное с ним ускорение движения жидкости или газа — рост.
В наше время этот эффект широко используется в механизмах самого разного назначения.
Приведем пару самых очевидных примеров, с которыми сталкивался любой из нас.
- Главный элемент теплового узла дома – элеватор.Он представляет собой сопло, в котором струя воды с более высокими температурой и давлением из подающего трубопровода впрыскивается в объем, заполненный более холодной водой с низким давлением из обратки. Благодаря падению статического давления в струе она вовлекает часть воды из обратного трубопровода через предназначенный для этой цели подсос в повторную циркуляцию. (См. также статью Как согнуть профильную трубу: особенности.)
- Краскопульт и аэрограф используют тот же эффект: быстрый воздушный поток за счет создающегося в нем разрежения вытягивает из бачка краситель, дробит его, превращая в аэрозоль, и осаждает на окрашиваемой поверхности.
Заключение
Надеемся, что не утомили читателя обилием цифр, формул и расчетов. Как всегда, дополнительные материалы по исследуемой нами тематике можно обнаружить в видео в этой статье. Успехов!
Источник: gidroguru.com
Как рассчитать параметры труб
При строительстве и обустройстве дома трубы не всегда используются для транспортировки жидкостей или газов. Часто они выступают как строительный материал — для создания каркаса различных построек, опор для навесов и т.д. При определении параметров систем и сооружений необходимо высчитать разные характеристики ее составляющих. В данном случае сам процесс называют расчет трубы, а включает он в себя как измерения, так и вычисления.
Для чего нужны расчеты параметров труб
В современном строительстве используются не только стальные или оцинкованные трубы. Выбор уже довольно широк — ПВХ, полиэтилен (ПНД и ПВД), полипропилен, металлопластк, гофрированная нержавейка. Они хороши тем, что имеют не такую большую массу, как стальные аналоги. Тем не менее, при транспортировке полимерных изделий в больших объемах знать их массу желательно — чтобы понять, какая машина нужна. Вес металлических труб еще важнее — доставку считают по тоннажу. Так что этот параметр желательно контролировать.
То, что нельзя измерить, можно рассчитать
Знать площадь наружной поверхности трубы надо для закупки краски и теплоизоляционных материалов. Красят только стальные изделия, ведь они подвержены коррозии в отличие от полимерных. Вот и приходится защищать поверхность от воздействия агрессивных сред. Используют их чаще для строительства заборов, каркасов для хозпостроек (гаражей, сараев, беседок, бытовок), так что условия эксплуатации — тяжелы, защита необходима, потому все каркасы требуют окраски. Вот тут и потребуется площадь окрашиваемой поверхности — наружная площадь трубы.
При сооружении системы водоснабжения частного дома или дачи, трубы прокладывают от источника воды (колодца или скважины) до дома — под землей. И все равно, чтобы они не замерзли, требуется утепление. Рассчитать количество утеплителя можно зная площадь наружной поверхности трубопровода. Только в этом случае надо брать материал с солидным запасом — стыки должны перекрываться с солидным запасом.
Сечение трубы необходимо для определения пропускной способности — сможет ли данное изделие провести требуемое количество жидкости или газа. Этот же параметр часто нужен при выборе диаметра труб для отопления и водопровода, расчета производительности насоса и т.д.
Внутренний и наружный диаметр, толщина стенки, радиус
Трубы — специфический продукт. Они имеют внутренний и наружный диаметр, так как стенка у них толстая, ее толщина зависит от типа трубы и материала из которого она изготовлена. В технических характеристиках чаще указывают наружный диаметр и толщину стенки.
Внутренний и наружный диаметр трубы, толщина стенки
Имея эти два значения, легко высчитать внутренний диаметр — от наружного отнять удвоенную толщину стенки: d = D — 2*S. Если у вас наружный диаметр 32 мм, толщина стенки 3 мм, то внутренний диаметр будет: 32 мм — 2 * 3 мм = 26 мм.
Если же наоборот, имеется внутренний диаметр и толщина стенки, а нужен наружный — к имеющемуся значению добавляем удвоенную толщину стеки.
С радиусами (обозначаются буквой R) еще проще — это половина от диаметра: R = 1/2 D. Например, найдем радиус трубы диаметром 32 мм. Просто 32 делим на два, получаем 16 мм.
Измерения штангенциркулем более точные
Что делать, если технических данных трубы нет? Измерять. Если особая точность не нужна, подойдет и обычная линейка, для более точных измерений лучше использовать штангенциркуль.
Расчет площади поверхности трубы
Труба представляет собой очень длинный цилиндр, и площадь поверхность трубы рассчитывается как площадь цилиндра. Для вычислений потребуется радиус (внутренний или наружный — зависит от того, какую поверхность вам надо рассчитать) и длина отрезка, который вам необходим.
Формула расчета боковой поверхности трубы
Чтобы найти боковую площадь цилиндра, перемножаем радиус и длину, полученное значение умножаем на два, а потом — на число «Пи», получаем искомую величину. При желании можно рассчитать поверхность одного метра, ее потом можно умножать на нужную длину.
Для примера рассчитаем наружную поверхность куска трубы длиной 5 метров, с диаметром 12 см. Для начала высчитаем диаметр: делим диаметр на 2, получаем 6 см. Теперь все величины надо привести к одним единицам измерения. Так как площадь считается в квадратных метрах, то сантиметры переводим в метры. 6 см = 0,06 м. Дальше подставляем все в формулу: S = 2 * 3,14 * 0,06 * 5 = 1,884 м2. Если округлить, получится 1,9 м2.
Расчет веса
С расчетом веса трубы все просто: надо знать, сколько весит погонный метр, затем эту величину умножить на длину в метрах. Вес круглых стальных труб есть в справочниках, так как этот вид металлопроката стандартизован. Масса одного погонного метра зависит от диаметра и толщины стенки. Один момент: стандартный вес дан для стали плотностью 7,85 г/см2 — это тот вид, который рекомендован ГОСТом.
Таблица веса круглых стальных труб
В таблице Д — наружный диаметр, условный проход — внутренний диаметр, И еще один важный момент: указана масса обычных стального проката, оцинкованные на 3% тяжелее.
Таблица веса профилированной трубы квадратного сечения
Как высчитать площадь поперечного сечения
Формула нахождения площади сечения круглой трубы
Если труба круглая, площадь сечения считать надо по формуле площади круга: S = π*R 2 . Где R — радиус (внутренний), π — 3,14. Итого, надо возвести радиус в квадрат и умножить его на 3,14.
Например, площадь сечения трубы диаметром 90 мм. Находим радиус — 90 мм / 2 = 45 мм. В сантиметрах это 4,5 см. Возводим в квадрат: 4,5 * 4,5 = 2,025 см 2 , подставляем в формулу S = 2 * 20,25 см 2 = 40,5 см 2 .
Площадь сечения профилированной трубы считается по формуле площади прямоугольника: S = a * b, где a и b — длины сторон прямоугольника. Если считать сечение профиля 40 х 50 мм, получим S = 40 мм * 50 мм = 2000 мм 2 или 20 см 2 или 0,002 м 2 .
Как рассчитать объем воды в трубопроводе
При организации системы отопления бывает нужен такой параметр, как объем воды, которая поместится в трубе. Это необходимо при расчете количества теплоносителя в системе. Для данного случая нужна формула объема цилиндра.
Формула расчета объема воды в трубе
Тут есть два пути: сначала высчитать площадь сечения (описано выше) и ее умножить на длину трубопровода. Если считать все по формуле, нужен будет внутренний радиус и общая длинна трубопровода. Рассчитаем сколько воды поместится в системе из 32 миллиметровых труб длиной 30 метров.
Сначала переведем миллиметры в метры: 32 мм = 0,032 м, находим радиус (делим пополам) — 0,016 м. Подставляем в формулу V = 3,14 * 0,016 2 * 30 м = 0,0241 м 3 . Получилось = чуть больше двух сотых кубометра. Но мы привыкли объем системы измерять литрами. Чтобы кубометры перевести в литры, надо умножить полученную цифру на 1000. Получается 24,1 литра.
Источник: trubyisantehnika.ru
С какими параметрами эксплуатации трубопроводов связано проведение расчетов площади трубы
На этапе проектирования трубопроводной системы грамотное проведение расчетов площади трубы позволяет добиться важных преимуществ, связанных с разными сторонами прокладки, эксплуатации и дальнейшего обслуживания. В частности, то, как посчитали площадь трубы, будут сопряжено с:
- проходимостью трубопроводной системы. Понадобится посчитать, исходя из значений наружного диаметры и толщины стенок, площадь внутреннего сечения трубы. Это даст возможность уточнить расход транспортируемой рабочей среды, а также стоимость сооружения в целом;
- потерями тепла, происходящими при транспортировке от генерирующего источника (теплопункта) к отопительным приборам. Чтобы рассчитать теплопотери, приходится оперировать величинами диаметра и длины труб. Имея представление о площади поверхности теплоотдачи и зная, сколько вырабатывается тепла теплопунктом, просчитывают количество и габариты отопительных приборов в системе;
- термодинамическими параметрами системы, будь то теплые полы, регистр отопительной системы или участок трубопровода;
- количеством материалов для проведения теплоизоляции, просчитываемых, отталкиваясь от площади внешней поверхности;
- количеством материалов для нанесения антикоррозионного покрытия;
- шероховатостью внутренней поверхности, влияющей на скорость перемещения рабочей среды. Последняя, в свою очередь, зависит от значений геометрических параметров трубы.
Как рассчитать площадь поверхности трубы
Для проведения расчетов может быть привлечена формула, памятная по школьному учебнику, и возможности калькулятора, как обычного, так и онлайн.
Для определения площади внешней поверхности круглой трубы понадобится формула, используемая при вычислениях, производимых с цилиндром: S = π d l. Для того, чтобы определиться, к примеру, с требуемым количеством лакокрасочных или теплоизоляционных материалов, нужно знать значения таких параметров, как:
- l – протяженности изделия, которое будет подвергнуто соответствующей обработке;
- d – наружного диаметра;
- S – площади, которая определится в результате подсчетов.
Значение π берем, как приближенно равное 3,14.
Обратите внимание! Работая с лакокрасочными материалами, ориентируемся на указываемый производителем предполагаемый расход на квадратный метр.
Проведение теплоизоляции потребует дополнительных подсчетов и расходов, так как следует учесть:
- толщину теплоизоляционного слоя;
- наличие перехлестов полотен, обязательных при укладке минеральной ваты.
При проведении расчетов по внутренней поверхности, особенно гидродинамических, нельзя забывать о некоторых важных моментах:
- с увеличением диаметра и протяженности трубопровода гидравлическим сопротивлением рабочей среды можно пренебречь в связи с уменьшением гидравлического трения о стенки;
- значение величины гидравлического сопротивления в большей степени зависит от коэффициента шероховатости, чем от размеров поверхности;
- использование неоцинкованной стали как материала для трубопровода приводит со временем к уменьшению внутреннего сечения и увеличения гидравлического сопротивления, так как внутри происходит наслоение ржавчины и минеральных отложений.
Внутреннюю поверхность круглой трубы просчитывают по формуле: S = π (d – 2n) l, оперируя значениями:
- π – приближенно 3,14;
- d – наружного диаметра;
- n – толщины стенок;
- l – протяженности участка.
Как производится расчет поперечного сечения трубы
Здесь есть определенный нюанс, связанный с видом используемого трубопровода – напорного или безнапорного. В случае с напорным трубопроводом проведение расчета значительно проще и понадобится привлечение формулы S = π r2. То есть, для расчета площади (S) поперечного сечения напорного трубопровода, в котором транспортируемая среда занимает весь внутренний объем, используются величины: π – приближенно 3,14; r – радиуса, равного половине внутреннего диаметра или половине внешнего диаметра за вычетом двойной толщины стенок.
Сложнее обстоит дело с аналогичными расчетами, если приходится иметь дело с самотечной канализацией или водопроводом. В таких системах, в отличие от напорных, практически на протяжении всего периода эксплуатации потоком рабочей среды затрагивается лишь часть стенок, а не весь внутренний объем. Таким образом, значение гидравлического сопротивления оказывается существенно ниже.
На заметку! При проведении гидравлических расчетов принято оперировать понятием живого сечения. Под ним понимают часть сечения, относящуюся непосредственно к потоку рабочей среды, которая расположена перпендикулярно по отношению к нему.
Что делать, имея дело с трубой, квадратной в сечении? Для вычисления площади трубы квадратного или прямоугольного сечения можно прибегнуть к онлайн-калькулятору или воспользоваться формулой S = Pl. В ней, помимо величин площади (S) и длины (l), используется еще и значение периметра перпендикулярного сечения (P).
При всей несложности проведения расчетов площади трубы, проявлять небрежность при выполнении этой операции вряд ли стоит. Ошибки могут обернуться как перерасходом материалов и денежных средств, так и нарушениями в работе самой трубопроводной системе.
Источник: TrubaMaster.ru
Факторы, которые влияют на выбор диаметра
Определить, какие факторы влияют на диаметр трубы, не сложно.
Среди прочих можно выделить следующие:
- Длина водопровода;
- Напор воды;
- Ее расход за единицу времени.
Итак, если брать во внимание напор воды, то тут есть только одно условие – чем он ниже, тем больше должен быть диаметр. В том случае, когда напор сильный, а диаметр малый, то вода будет поступать, создавая шум. Если же и диаметр малый, и напор тоже, то вода будет «сочиться», а не литься.
Что касается длины водопровода в частном доме или квартире, то существует специальная формула, которая показывает зависимость между толщиной материала и его длиной. Не вдаваясь в эти цифры, можно сказать следующее:
- Когда длина не больше 30 метров, то можно использовать трубы до 20 мм;
- Если длина больше 30 метров, то используется сечение 25 или 32 мм, или больше;
- В том случае, когда длина совсем малая, около 10 м, то используют трубы сечением 10 мм.
Вернуться к содержанию ↑
Как обозначается диаметр и системы перевода
Системы исчисления размеров труб нужно знать хотя бы для того, чтобы правильно можно было выполнить соединение, например, пластиковых труб с медными.
Все дело в том, что металлические трубы имеют разные системы исчисления:
- Медные и алюминиевые измеряются по метрическим стандартам;
- Стальные изделия исчисляются по империческим стандартам.
Имперической системой исчисления пользуются и при производстве пластиковых изделий.
Итак, перевести данные из одной системы исчисления в другую поможет следующая таблица:
| Дюймы | Миллиметры |
|---|---|
| 1/2 | 12.7 |
| 3/4 | 19 |
| 7/8 | 22.2 |
| 1 | 25.4 |
| 1.5 | 38.1 |
| 2 | 50.8 |
Тут есть и еще одна особенность. Обозначение материалов для водопровода в частном доме или квартире отличается от общепринятых стандартов. Например, полудюймовая труба делается по диаметру меньше 21 мм. Точно такой же диаметр имеет и наружная резьба. Однако обозначается она по-другому – в соответствии со своим внутренним диаметром. На практике такая запись будет иметь добавочное слово в конце «труб», то есть 1/2″ труб.
Поэтому вышеописанные значения пригодны только для водопроводных стальных изделий. Для резьбовых соединений используется следующая таблица:
| Дюймы | Миллиметры |
|---|---|
| 1/2 | 20.7 |
| 3/4 | 26.2 |
| 7/8 | 30 |
| 1 | 33 |
| 1.5 | 46.2 |
| 2 | 58.3 |
Вернуться к содержанию ↑
Выбор необходимого размера
Как уже было отмечено, рассчитать необходимый размер можно при помощи различных формул, которые будут учитывать и напор воды в системе водопровода, и ее расход в частном доме или квартире. Однако на практике такими сложными расчетами для внутрикомнатной разводки никто не пользуется. Обычно происходит все гораздо проще:
- Для основной разводки приобретают изделия с размерами 10 и 15 мм (1/2 дюйма);
- Для стояков приобретают изделия с размерами 25 мм (1 дюйм) или 20 мм (3/4 дюйма).
Однако и тут все-таки есть проблемы. Связано это с тем, что указывается всегда внешний диаметр. Внутренний же можно рассчитать, вычтя две толщины стенки. В этом как раз и вся загвоздка – у разных производителей она разная. Поэтому, например, внутреннее отверстие может иметь размер от 11 до 13 мм (для полудюймовой трубы), и от 21 до 23 (для дюймовой). Причем это характерно и для пластиковых водопроводных изделий, и для металлических.
Вернуться к содержанию ↑
Примерный расчет
Чтобы рассчитать диаметр трубы для водопровода частного дома или квартиры, необходимо знать некоторые априорные данные. Например, расход воды, давление, количеств изгибов и так далее.
Однако, как уже было сказано ранее, таких сложных расчетов никто никогда не делает, особенно, если речь идет о частном доме.
Итак, опытным путем установлено, что нормальным потоком из обычного смесителя считается тот, который выдает примерно ¼ литра в секунду. Примем эту цифру за стандартный расход.
Что касается напора в водопроводных трубах, то в многоквартирных домах он может колебаться в широком диапазоне от 1 до 6 атмосфер. Поэтому примем напор в среднем в 2 бара.
На основе этого получим следующие исходные данные:
- Напор 2 бара;
- Расход 0,25 л/с;
- Длина водопроводных изделий равна 10 метрам;
- Предположим, что будет использоваться металлопластиковый материал с размером в 16 мм (стандартный размер для пластиковых труб).
Отсюда сразу известно, что внутренний диаметр будет равен примерно 12 мм, так как стенки равны 2 мм.
Итак, сперва определим скорость потока в водопроводных элементах. Для этого применим формулу:
V=(4*Q)/(π*D2), в которой:
- Q – расход жидкости, выраженный в кубометрах за секунду (в нашем случае это 0,00025);
- D – внутренний диаметр, выраженный в метрах (0,012 м);
- П – константа 3,14.
Подставив эти значения, получим: 4*0,00025/3,14*0,012*0,012 = 2,21 м/с.
Следующим шагом необходимо найти число Рейнольдса по формуле:
Re = V*D/v, где v – табличное значение для температуры 16 градусов.
Подставив уже известные значения, получим 22882.
Далее необходимо посмотреть таблицу, в которой нужно отыскать формулу для гидравлического трения. Предположим, что нужна формула из первой области:
Лябда = 0,3164/Re в 0,25 степени, подставив в нее значения, получим 0,0257.
Следующим шагом следует узнать потери напора. Делается это по формуле:
h=λ*(L*V2)/(D*2*g) , где:
- H – потери;
- L – длина трубопровода;
- g – ускорение свободного падения, то есть 9,81 м/с в квадрате;
- V – скорость потока;
- D – диаметр.
Подставив все значения, получим число 5,34 м.
Дальше остается только анализ полученного результата. Итак, мы приняли напор в 2 бара, что соответствует 20 метрам напора. Результат получился 5,34 метра, что меньше 20, значит, выбранный диаметр подходит, причем с запасом.
В каком-либо другом случае, когда эта цифра была бы больше, необходимо увеличить размер выбранного материала.
Вернуться к содержанию ↑
Краткий вывод
Итак, видно, что выбор необходимого размера зависит от многих параметров, от потока воды, от потребляемого ее количества, от некоторых свойств самих изделий. Расчет оптимального значения, в своем полном содержании, связывает все эти параметры воедино, то есть он должен учитывать все их. Однако для домашнего водопровода приведенного выше варианта вполне достаточно.
Поскольку потери давления во много обусловлены наличием в системе разных углов, тройников и подобных элементов. Чтобы учесть и этот фактор, как показывает практика, необходимо просто добавить к конечному числу еще 10% процентов. Надо сказать и то, что на все остальные факторы, которые не учитывались при производстве расчетов, так же следует добавлять те же 10%.
Вернуться к содержанию ↑
Источник: VseOTrubax.com