Расчет пропускной способности водопроводных труб: важность, методы, таблицы и формулы

Как рассчитывается пропускная способность трубопровода

Пропускная способность трубопровода является метрической характеристикой. Зная ее, определяют максимальный объем жидкостей, которые проходят через трубопровод за единицу времени. Чтобы сделать расчет, пользуются таблицами, формулами и программами. Как это происходит на практике, расскажет данная статья.

Способы расчета

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

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

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

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

Такие расчеты делаются несколькими способами.

Формулы и таблицы

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

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

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

Специальные программы

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

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

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

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

Пример расчета

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

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

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

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

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

Как посчитать пропускную способность трубы для разных систем – примеры и правила

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:

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

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

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

Расчет пропускной способности газопроводов

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

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

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:

Где z – коэффициент сжатия транспортируемой среды;

Т – температура транспортируемого газа (К).

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

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

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

Расчет пропускной способности канализационных труб

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

Для гидравлического расчета канализационной системы требуются следующие показатели:

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

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

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

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

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

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

Для расчета объема стоков используется следующая формула:

Где а – площадь живого сечения потока;

v – скорость транспортировки стоков.

Определить скорость транспортировки вещества можно по такой формуле:

где R – величина гидравлического радиуса,

С – коэффициент смачивания;

i – степень уклона конструкции.

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

Чтобы вычислить коэффициент смачивания, используется формула такого вида:

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:

Где А – площадь сечения потока воды,

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

Табличный расчет канализационных труб

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

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

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

Расчет пропускной способности водопровода

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

Читайте также:  Абиссинская скважина: стоимость бурения, отзывы владельцев, плюсы и минусы

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.


Приказ Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 17 октября 2014 г. N 641/пр “Об утверждении Методических указаний по расчёту объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей”

Приказ Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 17 октября 2014 г. N 641/пр
“Об утверждении Методических указаний по расчёту объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей”

В соответствии с пунктом 24 Правил организации коммерческого учета воды, сточных вод, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 4 сентября 2013 г. N 776 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2013, N 37, ст. 4696, 2014, N 14, ст. 1627), подпунктом 5.2.72 пункта 5 Положения о Министерстве строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации, утвержденного Постановлением Правительства Российской Федерации от 18 ноября 2013 г. N 1038 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2013, N 47, ст. 6117, 2014, N 12, ст. 1296), приказываю:

1. Утвердить прилагаемые Методические указания по расчету объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей.

2. Контроль исполнения настоящего приказа возложить на заместителя Министра строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации А.В. Чибиса.

Зарегистрировано в Минюсте РФ 25 февраля 2015 г.

Регистрационный N 36200

Методические указания
по расчету объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей
(утв. приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 17 октября 2014 г. N 641/пр)

Методические указания по расчету объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей (далее – Методические указания) разработаны во исполнение пункта 3 постановления Правительства Российской Федерации от 4 сентября 2013 г. N 776 “Об утверждении Правил организации коммерческого учета воды, сточных вод” (Собрание законодательства Российской Федерации, 2013, N 37, ст. 4696; 2014, N 14, ст. 1627).

1. Порядок расчета объема принятых (отведенных) в централизованную систему водоотведения сточных вод зависит от типа присоединения канализационной сети к централизованной системе водоотведения, которое может быть выполнено:

а) по напорным трубопроводам;

б) по самотечным трубопроводам.

Присоединение по напорным трубопроводам предполагает, что трубопроводы транспортируют сточные воды полным сечением под давлением (напором). Самотечные трубопроводы имеют частичное наполнение, прокладываются с уклоном, обеспечивающим возможность транспортировки грубодисперсных примесей, содержащихся в сточных водах.

2. Расчет объема сточных вод по пропускной способности устройств и сооружений для присоединения к централизованным системам водоотведения производится по формуле:

, где:

W – объем сточных вод по пропускной способности устройств и сооружений для присоединения к централизованным системам водоотведения;

– секундный расход сточных вод, л/с, определяемый в соответствии с пунктом 3 и (или) пунктом 4 Методических указаний;

3,6 – коэффициент перевода размерности в ;

24 – коэффициент перевода размерности в ;

Т – период времени, в течение которого осуществлялось самовольное присоединение и (или) пользование централизованными системами водоотведения, сут., определяемый в соответствии с Правилами организации коммерческого учета воды, сточных вод, утвержденными постановлением Правительства Российской Федерации от 4 сентября 2013 г. N 776;

К – коэффициент, учитывающий тип канализационной сети: 1 – для бытовой канализации, 0,6 – для общесплавной канализации, 0,5 – для дождевой канализации.

3. При присоединении к централизованным системам водоотведения напорными трубопроводами секундный расход сточных вод следует определять исходя из условий, установленных в Правилах организации коммерческого учета воды, сточных вод, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 4 сентября 2013 г. N 776, для метода учета пропускной способности устройств и сооружений, используемых для присоединения к централизованным системам водоснабжения: принимать действие устройств и сооружений, используемых для присоединения к централизованным системам водоотведения, при их круглосуточном действии полным сечением в точке подключения к централизованной системе водоотведения и при скорости движения сточных вод 1,2 метра в секунду.

Для круглых трубопроводов следует определять по формуле:

, где:

d – диаметр трубопровода в метрах;

n – количество присоединенных напорных трубопроводов одинакового диаметра;

– число, в целях настоящих Методических указаний принимаемое равным 3,1416.

4. При присоединении к централизованным системам водоотведения самотечными трубопроводами секундный расход сточных вод следует определять из условия круглосуточного наибольшего расчетного наполнения в трубопроводе h/d = 0,7 (для труб диаметром до 250 мм h/d = 0,6).

Для определения секундного расхода в самотечных трубопроводах следует пользоваться схемой расчета по основным формулам гидравлического расчета для равномерного безнапорного течения:

а) Формула постоянства расхода:

,

– площадь живого сечения, ,

V – средняя по сечению скорость движения сточных вод, м/с.

С – коэффициент, зависящий от гидравлического радиуса и шероховатости

смоченной поверхности трубопровода (коэффициент Шези),

R – гидравлический радиус, м.;

i – гидравлический уклон.

в) Коэффициент Шези определяется по формуле:

,

– гидравлический радиус, м., где ;

– коэффициент шероховатости, принимаемый для самотечных трубопроводов круглого сечения (вне зависимости от материала) 0,014, для трубопроводов из полимерных материалов .

г) Гидравлический радиус:

где – площадь живого сечения (площадь поперечного сечения потока, перпендикулярного направлению течения жидкости), ; X – смоченный периметр (часть периметра поперечного сечения потока, ограниченная стенками трубопровода (смачиваемая жидкостью)), м.

Для трубопроводов диаметром от 100 до 250 мм при расчетном наполнении h/d=0,6 смоченный периметр, площадь живого сечения и гидравлический радиус следует определять следующими соотношениями:

смоченный периметр: , [м];

площадь живого сечения: , [];

гидравлический радиус: , [м];

Для трубопроводов диаметром более 250 мм при расчетном наполнении h/d=0,7 смоченный периметр, площадь живого сечения и гидравлический радиус определять следующими соотношениями:

смоченный периметр: , [м];

площадь живого сечения: , [];

гидравлический радиус: , [м];

Данные о диаметре трубопровода, его уклоне и материале принимаются по исполнительной документации, полученной в ходе строительства и приемки трубопровода в эксплуатацию.

5. При отсутствии исполнительной документации и достоверных сведений о диаметре, уклоне и материале трубопровода, допускается принимать секундный расход сточных вод по нижеприведенной таблице, составленной в соответствии с результатами расчета по вышеприведенным формулам, принимая гидравлический уклон равным оптимальному () для соответствующего диаметра труб (, определяется в зависимости от диаметра трубопровода и скорости движения сточных вод по данным нормативно-технических документов), промежуточные значения следует определять методом интерполяции.

Расчет секундного расхода сточных вод

Принимаемый (оптимальный) уклон

Скорость движения сточной воды в трубе, м/с

Правительством РФ был установлен порядок коммерческого учета воды, сточных вод с использованием приборов учета или расчетным способом. Это необходимо для определения платы за поданную (полученную), транспортируемую воду, принятые (отведенные), транспортируемые сточные воды.

Так, предусмотрен расчетный способ определения объема отведенных сточных вод при самовольном подключении и (или) пользовании централизованной системой водоотведения. Во внимание принимается период времени, в течение которого осуществлялось такое самовольное присоединение и (или) пользование, но не более чем за 3 года.

Во исполнение данных положений подготовлены методические указания по расчету объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей.

Порядок расчета объема принятых (отведенных) в централизованную систему водоотведения сточных вод зависит от типа присоединения канализационной сети к централизованной системе водоотведения. Оно может быть выполнено по напорным или самотечным трубопроводам.

Присоединение по напорным трубопроводам предполагает, что они транспортируют сточные воды полным сечением под давлением (напором). Самотечные имеют частичное наполнение, прокладываются с уклоном, обеспечивающим возможность транспортировки грубодисперсных примесей, содержащихся в сточных водах.

Приказ Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 17 октября 2014 г. N 641/пр “Об утверждении Методических указаний по расчёту объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей”

Зарегистрировано в Минюсте РФ 25 февраля 2015 г.

Регистрационный N 36200

Настоящий приказ вступает в силу по истечении 10 дней после дня его официального опубликования

Расчет пропускной способности водопроводных труб: важность, методы, таблицы и формулы

МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

от 17 октября 2014 года N 641/пр

Об утверждении Методических указаний по расчету объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей

1. Утвердить прилагаемые Методические указания по расчету объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей.

2. Контроль исполнения настоящего приказа возложить на заместителя Министра строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации А.В.Чибиса.

Зарегистрировано
в Министерстве юстиции
Российской Федерации
25 февраля 2015 года,
регистрационный N 36200

Методические указания по расчету объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей

УТВЕРЖДЕНЫ
приказом
Министерства строительства
и жилищно-коммунального хозяйства
от 17 октября 2014 года N 641/пр

Методические указания по расчету объема принятых (отведенных) сточных вод с использованием метода учета пропускной способности канализационных сетей (далее – Методические указания) разработаны во исполнение пункта 3 постановления Правительства Российской Федерации от 4 сентября 2013 года N 776 “Об утверждении Правил организации коммерческого учета воды, сточных вод” (Собрание законодательства Российской Федерации, 2013, N 37, ст.4696; 2014, N 14, ст.1627).

1. Порядок расчета объема принятых (отведенных) в централизованную систему водоотведения сточных вод зависит от типа присоединения канализационной сети к централизованной системе водоотведения, которое может быть выполнено:

а) по напорным трубопроводам;

б) по самотечным трубопроводам.

Присоединение по напорным трубопроводам предполагает, что трубопроводы транспортируют сточные воды полным сечением под давлением (напором). Самотечные трубопроводы имеют частичное наполнение, прокладываются с уклоном, обеспечивающим возможность транспортировки грубодисперсных примесей, содержащихся в сточных водах.

2. Расчет объема сточных вод по пропускной способности устройств и сооружений для присоединения к централизованным системам водоотведения производится по формуле:

Читайте также:  Система водоочистки Нортекс Стандарт: принцип работы, устройство, установка и цена

W = · 3,6 · 24 · Т · К , [м ], где:

W – объем сточных вод по пропускной способности устройств и сооружений для присоединения к централизованным системам водоотведения;

– секундный расход сточных вод, л/с, определяемый в соответствии с пунктом 3 и (или) пунктом 4 Методических указаний;

3,6 – коэффициент перевода размерности в м /час;

24 – коэффициент перевода размерности в м /сутки;

Т – период времени, в течение которого осуществлялось самовольное присоединение и (или) пользование централизованными системами водоотведения, сут., определяемый в соответствии с Правилами организации коммерческого учета воды, сточных вод, утвержденными постановлением Правительства Российской Федерации от 4 сентября 2013 года N 776;

К – коэффициент, учитывающий тип канализационной сети: 1 – для бытовой канализации, 0,6 – для общесплавной канализации, 0,5 – для дождевой канализации.

= (1,2 · · d /4) 1000 = (300 · · d ), [ л/сек ], где:

d – диаметр трубопровода в метрах;

– количество присоединенных напорных трубопроводов одинакового диаметра;

– число, в целях настоящих Методических указаний принимаемое равным 3,1416.

4. При присоединении к централизованным системам водоотведения самотечными трубопроводами секундный расход сточных вод следует определять из условия круглосуточного наибольшего расчетного наполнения в трубопроводе h/d = 0,7 (для труб диаметром до 250 мм h/d = 0,6).

Для определения секундного расхода в самотечных трубопроводах следует пользоваться схемой расчета по основным формулам гидравлического расчета для равномерного безнапорного течения:

а) Формула постоянства расхода:

– площадь живого сечения, м ,

V – средняя по сечению скорость движения сточных вод, м/с.

в) Коэффициент Шези определяется по формуле:

– гидравлический радиус, м, где у = 2,5 – 0,13 – 0,75 ( – 0,1);

– коэффициент шероховатости, принимаемый для самотечных трубопроводов круглого сечения (вне зависимости от материала) 0,014, для трубопроводов из полимерных материалов = 0,01.

г) Гидравлический радиус:

где – площадь живого сечения (площадь поперечного сечения потока, перпендикулярного направлению течения жидкости), м ; – смоченный периметр (часть периметра поперечного сечения потока, ограниченная стенками трубопровода (смачиваемая жидкостью)), м.

Для трубопроводов диаметром от 100 до 250 мм при расчетном наполнении h/d = 0,6 смоченный периметр, площадь живого сечения и гидравлический радиус следует определять следующими соотношениями:

смоченный периметр: = 1,7723 d, [м];

площадь живого сечения: = 0,492 d , [м ];

гидравлический радиус: R = 0,2776 d, [м];

Для трубопроводов диаметром более 250 мм при расчетном наполнении h/d = 0,7 смоченный периметр, площадь живого сечения и гидравлический радиус определять следующими соотношениями:

смоченный периметр: = 1,9825 d, [м];

площадь живого сечения: = 0,5872 d , [м ];

гидравлический радиус: R = 0,2962 d, [м].

Данные о диаметре трубопровода, его уклоне и материале принимаются по исполнительной документации, полученной в ходе строительства и приемки трубопровода в эксплуатацию.

Расчет пропускной способности трубы – способы, определение оптимального диаметра

Очень часто возникает необходимость произвести простейший расчет пропускной способности трубы и определить ее эксплуатационные характеристики. Пропускная способность является метрической величиной. Она показывает максимальный объем потока, который можно пропустить через систему за определенное время. Если на трубопроводе использованы пластиковые конструкции, то их способность пропускать поток со временем не изменяется, так как они не подвержены коррозии внутри.

Особенности пропускных способностей

Пропускная способность металлических систем на всем периоде службы может изменяться. Знать об эксплуатационных характеристиках монтируемых элементов требуется при подключении любого сантехнического оборудования, только тогда можно быть уверенным, что, включив воду в ванной, она не перестанет поступать на кухню.

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:

Пропускная способность труб

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

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

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

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

Использование специальной программы для расчетов

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

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

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

Как определить нужный диаметр для водопровода

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

Подходящий диаметр для труб водоснабжения

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

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

Вот эти рекомендации:

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

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

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

Зависимость пропускной способности от давления

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

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

Кто может помочь с расчетом

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

Заключение

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

Самостоятельный гидравлический расчет трубопровода

Постановка задачи

Гидравлический расчёт при разработке проекта трубопровода направлен на определение диаметра трубы и падения напора потока носителя. Данный вид расчёта проводится с учетом характеристик конструкционного материала, используемого при изготовлении магистрали, вида и количества элементов, составляющих систему трубопроводов(прямые участки, соединения, переходы, отводы и т. д.), производительности,физических и химических свойств рабочей среды.

Многолетний практический опыт эксплуатации систем трубопроводов показал, что трубы, имеющие круглое сечение, обладают определенными преимуществами перед трубопроводами, имеющими поперечное сечение любой другой геометрической формы:

  • минимальное соотношением периметра к площади сечения, т.е. при равной способности, обеспечивать расход носителя, затраты на изолирующие и защитные материалы при изготовлении труб с сечением в виде круга, будут минимальными;
  • круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды сточки зрения гидродинамики, достигается минимальное трение носителя о стенки трубы;
  • форма сечения в виде круга максимально устойчива к воздействию внешних и внутренних напряжений;
  • процесс изготовления труб круглой формы относительно простой и доступный.

Подбор труб по диаметру и материалу проводится на основании заданных конструктивных требований к конкретному технологическому процессу. В настоящее время элементы трубопровода стандартизированы и унифицированы по диаметру. Определяющим параметром при выборе диаметра трубы является допустимое рабочее давление, при котором будет эксплуатироваться данный трубопровод.

Основными параметрами, характеризующими трубопровод являются:

  • условный (номинальный) диаметр – DN;
  • давление номинальное – PN;
  • рабочее допустимое (избыточное) давление;
  • материал трубопровода, линейное расширение, тепловое линейное расширение;
  • физико-химические свойства рабочей среды;
  • комплектация трубопроводной системы (отводы, соединения, элементы компенсации расширения и т.д.);
  • изоляционные материалы трубопровода.

Условный диаметр (проход) трубопровода (DN) – это условная безразмерная величина, характеризующая проходную способность трубы, приблизительно равная ее внутреннему диаметру. Данный параметр учитывается при осуществлении подгонки сопутствующих изделий трубопровода (трубы, отводы, фитинги и др.).

Читайте также:  Как самостоятельно настроить давление в гидроаккумуляторе

Условный диаметр может иметь значения от 3 до 4000 и обозначается: DN 80.

Условный проход по числовому определению примерно соответствует реальному диаметру определенных отрезков трубопровода. Численно он выбран таким образом, что пропускная способность трубы повышается на 60-100% при переходе от предыдущего условного прохода к последующему.Номинальный диаметр выбирается по значению внутреннего диаметра трубопровода. Это то значение, которое наиболее близко к реальному диаметру непосредственно трубы.

Давление номинальное (PN) – это безразмерная величина, характеризующая максимальное давление рабочего носителя в трубе заданного диаметра, при котором осуществима длительная эксплуатация трубопровода при температуре 20°C.

Значения номинального давления были установлены на основании продолжительной практики и опыта эксплуатации: от 1 до 6300.

Номинальное давление для трубопровода с заданными характеристиками определяется по ближайшему к реально создаваемому в нем давлению. При этом,вся трубопроводная арматура для данной магистрали должна соответствовать тому же давлению. Расчет толщины стенок трубы проводится с учетом значения номинального давления.

Основные положения гидравлического расчета

Рабочий носитель (жидкость, газ, пар), переносимый проектируемым трубопроводом, в силу своих особых физико-химических свойств определяет характер течения среды в данном трубопроводе. Одним из основных показателей характеризующих рабочий носитель, является динамическая вязкость, характеризуемая коэффициентом динамической вязкости – μ.

Инженер-физик Осборн Рейнольдс (Ирландия), занимавшийся изучением течения различных сред, в 1880 году провел серию испытаний, по результату которых было выведено понятие критерия Рейнолдса (Re) – безразмерной величины, описывающей характер потока жидкости в трубе. Расчет данного критерия проводится по формуле:

Критерий Рейнольдса (Re) дает понятие о соотношении сил инерции к силам вязкого трения в потоке жидкости. Значение критерия характеризует изменение соотношения указанных сил, что, в свою очередь, влияет на характер потока носителя в трубопроводе. Принято выделять следующие режимы потока жидкого носителя в трубе в зависимости от значения данного критерия:

  • ламинарный поток (Re 4000) – устойчивый режим, при котором в каждой отдельной точке потока происходит изменение его направления и скорости, что в итоге приводит к выравниванию скорости движения потока по объему трубы.

Критерий Рейнольдса зависит от напора, с которым насос перекачивает жидкость, вязкости носителя при рабочей температуре и геометрических размеров используемой трубы (d, длина). Данный критерий является параметром подобия для течения жидкости,поэтому, используя его, можно осуществлять моделирование реального технологического процесса в уменьшенном масштабе, что удобно при проведении испытаний и экспериментов.

Проводя расчеты и вычисления по уравнениям, часть заданных неизвестных величин можно взять из специальных справочных источников. Профессор, доктор технических наук Ф. А. Шевелев разработал ряд таблиц для проведения точного расчета пропускной способности трубы. Таблицы включают значения параметров, характеризующих как сам трубопровод (размеры, материалы), так и их взаимосвязь с физико-химическими свойствами носителя. Кроме того, в литературе приводится таблица приближенных значений скоростей движения потока жидкости, пара,газа в трубе различного сечения.

Подбор оптимального диаметра трубопровода

Определение оптимального диаметра трубопровода – это сложная производственная задача, решение которой зависит от совокупности различных взаимосвязанных условий (технико-экономические, характеристики рабочей среды и материала трубопровода, технологические параметры и т.д.). Например, повышение скорости перекачиваемого потока приводит к уменьшению диаметра трубы, обеспечивающей заданный условиями процесса расход носителя, что влечет за собой снижение затрат на материалы, удешевлению монтажа и ремонта магистрали и т.д. С другой стороны, повышение скорости потока приводит к потере напора, что требует дополнительных энергетических и финансовых затрат на перекачку заданного объема носителя.

Значение оптимального диаметра трубопровода рассчитывается по преобразованному уравнению неразрывности потока с учетом заданного расхода носителя:

При гидравлическом расчете расход перекачиваемой жидкости чаще всего задан условиями задачи. Значение скорости потока перекачиваемого носителя определяется, исходя из свойств заданной среды и соответствующих справочных данных (см. таблицу).

Преобразованное уравнение неразрывности потока для расчета рабочего диаметра трубы имеет вид:

Расчет падения напора и гидравлического сопротивления

Полные потери напора жидкости включают в себя потери на преодоление потоком всех препятствий: наличие насосов, дюкеров, вентилей, колен, отводов, перепадов уровня при течении потока по трубопроводу, расположенному под углом и т.д. Учитываются потери на местные сопротивления, обусловленные свойствами используемых материалов.

Другим важным фактором, влияющим на потери напора, является трение движущегося потока о стенки трубопровода, которое характеризуется коэффициентом гидравлического сопротивления.

Значение коэффициента гидравлического сопротивления λзависит от режима движения потока и шероховатости материала стенок трубопровода. Под шероховатостью понимают дефекты и неровности внутренней поверхности трубы. Она может быть абсолютной и относительной. Шероховатость различна по форме и неравномерна по площади поверхности трубы. Поэтому в расчетах используется понятие усредненной шероховатости с поправочным коэффициентом (k1). Данная характеристика для конкретного трубопровода зависит от материала, продолжительности его эксплуатации, наличия различных коррозионных дефектов и других причин. Рассмотренные выше величины являются справочными.

Количественная связь между коэффициентом трения, числом Рейнольдса и шероховатостью определяется диаграммой Муди.

Для вычисления коэффициента трения турбулентного движения потока также используется уравнение Коулбрука-Уайта, с использованием которого возможно наглядное построение графических зависимостей, по которым определяется коэффициент трения:

В расчётах используются и другие уравнения приблизительного расчета потерь напора на трение. Одним из наиболее удобных и часто используемых в этом случае считается формула Дарси-Вейсбаха. Потери напора на трение рассматриваются как функция скорости жидкости от сопротивления трубы движению жидкости, выражаемой через значение шероховатости поверхности стенок трубы:

Потери давления по причине трения для воды рассчитывают по формуле Хазена — Вильямса:

Расчет потерь давления

Рабочее давление в трубопроводе – это на большее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим технологического процесса. Минимальное и максимальное значения давления, а также физико-химические свойства рабочей среды, являются определяющими параметрами при расчёте расстояния между насосами, перекачивающими носитель, и производственной мощности.

Расчет потерь на падение давления в трубопроводе осуществляют по уравнению:

Примеры задач гидравлического расчета трубопровода с решениями

Задача 1

В аппарат с давлением 2,2 бар по горизонтальному трубопроводу с эффективным диаметром 24 мм из открытого хранилища насосом перекачивается вода. Расстояние до аппарата составляет 32 м. Расход жидкости задан – 80 м 3 /час. Суммарный напор составляет 20 м. Принятый коэффициент трения равен 0,028.

Рассчитайте потери напора жидкости на местные сопротивления в данном трубопроводе.

Исходные данные:

Расход Q = 80 м 3 /час = 80·1/3600 = 0,022 м 3 /с;

эффективный диаметр d = 24 мм;

длина трубы l = 32 м;

коэффициент трения λ = 0,028;

давление в аппарате Р = 2,2 бар = 2,2·10 5 Па;

общий напор Н = 20 м.

Решение задачи:

Скорость потока движения воды в трубопроводе рассчитывается по видоизмененному уравнению:

w=(4·Q) / (π·d 2 ) = ((4·0,022) / (3,14·[0,024] 2 )) = 48,66 м/с

Потери напора жидкости в трубопроводе на трение определяются по уравнению:

HТ = (λ·l) / (d·[w 2 /(2·g)]) = (0,028·32) / (0,024·[48,66] 2 ) / (2·9,81) = 0,31 м

Общие потери напора носителя рассчитываются по уравнению и составляют:

Потери напора на местные сопротивления определяется как разность:

Ответ: потери напора воды на местные сопротивления составляют 7,45 м.

Задача 2

По горизонтальному трубопроводу центробежным насосом транспортируется вода. Поток в трубе движется со скоростью 2,0 м/с. Общий напор составляет 8 м.

Найти минимальную длину прямого трубопровода, в центре которого установлен один вентиль. Забор воды осуществляется из открытого хранилища. Из трубы вода самотеком изливается в другую емкость. Рабочий диаметр трубопровода равен 0,1 м. Относительная шероховатость принимается равной 4·10 -5 .

Исходные данные:

Скорость потока жидкости W = 2,0 м/с;

диаметр трубы d = 100 мм;

общий напор Н = 8 м;

относительная шероховатость 4·10 -5 .

Решение задачи:

Согласно справочным данным в трубе диаметром 0,1 м коэффициенты местных сопротивлений для вентиля и выхода из трубы составляют соответственно 4,1 и 1.

Значение скоростного напора определяется по соотношению:

w 2 /(2·g) = 2,0 2 /(2·9,81) = 0,204 м

Потери напора воды на местные сопротивления составят:

Суммарные потери напора носителя на сопротивление трению и местные сопротивления рассчитываются по уравнению общего напора для насоса (геометрическая высота Hг по условиям задачи равна 0):

Полученное значение потери напора носителя на трение составят:

Рассчитаем значение числа Рейнольдса для заданных условий течения потока (динамическая вязкость воды принимается равной 1·10 -3 Па·с, плотность воды – 1000 кг/м 3 ):

Re = (w·d·ρ)/μ = (2,0·0,1·1000)/(1·10 -3 ) = 200000

Согласно рассчитанному значению Re, причем 2320 0,25 = 0,316/200000 0,25 = 0,015

Преобразуем уравнение и найдем требуемую длину трубопровода из расчетной формулы потерь напора на трение:

l = (Hоб·d) / (λ·[w 2 /(2g)]) = (6,96·0,1) / (0,016·0,204) = 213,235 м

Ответ:требуемая длина трубопровода составит 213,235 м.

Задача 3

В производстве транспортируют воду при рабочей температуре 40°С с производственным расходом Q = 18 м 3 /час. Длина прямого трубопровода l = 26 м, материал – сталь. Абсолютная шероховатость (ε) принимается для стали по справочным источникам и составляет 50 мкм. Какой будет диаметр стальной трубы, если перепад давления на данном участке не превысит Δp = 0,01 мПа (ΔH = 1,2 м по воде)? Коэффициент трения принимается равным 0,026.

Исходные данные:

Расход Q = 18 м 3 /час = 0,005 м 3 /с;

длина трубопровода l=26 м;

для воды ρ = 1000 кг/м 3 , μ = 653,3·10 -6 Па·с (при Т = 40°С);

шероховатость стальной трубыε = 50 мкм;

коэффициент трения λ = 0,026;

Решение задачи:

Используя форму уравнения неразрывности W=Q/F и уравнение площади потока F=(π·d²)/4 преобразуем выражение Дарси – Вейсбаха:

∆H = λ·l/d·W²/(2·g) = λ·l/d·Q²/(2·g·F²) = λ·[(l·Q²)/(2·d·g·[(π·d²)/4]²)] = =(8·l·Q²)/(g·π²)·λ/d 5 = (8·26·0.005²)/(9,81·3,14²)· λ/d 5 = 5,376·10 -5 ·λ/d 5

d 5 = (5,376·10 -5 ·λ)/∆H = (5,376·10 -5 ·0,026)/1,2 = 1,16·10 -6

d = 5 √1,16·10 -6 = 0,065 м.

Ответ: оптимальный диаметр трубопровода составляет 0,065 м.

Задача 4

Проектируются два трубопровода для транспортировки невязкой жидкости с предполагаемой производительностью Q1 = 18 м 3 /час и Q2 = 34 м 3 /час. Трубы для обоих трубопроводов должны быть одного диаметра.

Определите эффективный диаметр труб d, подходящих под условия данной задачи.

Исходные данные:

Решение задачи:

Определим возможный интервал оптимальных диаметров для проектируемых трубопроводов, воспользовавшись преобразованным видом уравнения расхода:

Значения оптимальной скорости потока найдем из справочных табличных данных. Для невязкой жидкости скорости потока составят 1,5 – 3,0 м/с.

Для первого трубопровода с расходом Q1 = 18 м 3 /час возможные диаметры составят:

d1min = √(4·18)/(3600·3,14·1,5) = 0,065 м

d1max = √(4·18)/(3600·3,14·3.0) = 0,046 м

Для трубопровода с расходом 18 м 3 /час подходят трубы с диаметром поперечного сечения от 0,046 до 0,065 м.

Аналогично определим возможные значения оптимального диаметра для второго трубопровода с расходом Q2 = 34 м 3 /час:

d2min = √(4·34)/(3600·3,14·1,5) = 0,090 м

d2max = √(4·34)/(3600·3,14·3) = 0,063 м

Для трубопровода с расходом 34 м 3 /час возможные оптимальные диаметром могут быть от 0,063 до 0,090 м.

Пересечение двух диапазонов оптимальных диаметров находится в интервале от 0,063 м до 0,065 м.

Ответ: для двух трубопроводов подходят трубы диаметром 0,063–0,065 м.

Задача 5

В трубопроводе диаметром 0,15 м при температуре Т = 40°C движется поток воды производительностью 100 м 3 /час. Определите режим течения потока воды в трубе.

диаметр трубы d = 0,25 м;

расход Q = 100 м 3 /час;

μ = 653,3·10 -6 Па·с (по таблице при Т = 40°С);

ρ = 992,2 кг/м 3 (по таблице при Т = 40°С).

Решение задачи:

Режим течения потока носителя определяется по значению числа Рейнольдса (Re). Для расчета Re определим скорость движения потока жидкости в трубе (W), используя уравнение расхода:

W = Q·4/(π·d²) = [100/3600] · [4/(3,14·0,25²)] = 0,57 м/c

Значение числа Рейнольдса определим по формуле:

Re = (ρ·W·d)/μ = (992,2·0,57·0,25) / (653,3·10 -6 ) = 216422

Критическое значение критерия Reкр по справочным данным равно 4000. Полученное значение Re больше указанного критического, что говорит о турбулентном характере течения жидкости при заданных условиях.

Ответ: режим потока воды – турбулентный.

Ссылка на основную публикацию