Скорость воды в трубопроводе: факторы и расчеты

Скорость воды в трубопроводе: факторы и расчеты

Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя.

Данный материал предназначен понять, что такое диаметр, расход и скорость течения. И какие связи между ними. В других материалах будет подробный расчет диаметра для отопления.

Для того чтобы вычислить диаметр необходимо знать:

1. Расход теплоносителя (воды) в трубе.
2. Сопротивление движению теплоносителя (воды) в трубе определенной длины.

Вот необходимые формулы, которые нужно знать:

S-Площадь сечения м 2 внутреннего просвета трубы
π-3,14-константа – отношение длины окружности к ее диаметру.
r-Радиус окружности, равный половине диаметра, м
Q-расход воды м 3 /с
D-Внутренний диаметр трубы, м
V-скорость течения теплоносителя, м/с

Сопротивление движению теплоносителя.

Любой движущийся внутри трубы теплоноситель, стремиться к тому, чтобы прекратить свое движение. Та сила, которая приложена к тому, чтобы остановить движение теплоносителя – является силой сопротивления.

Это сопротивление, называют – потерей напора. То есть движущийся теплоноситель по трубе определенной длины теряет напор.

Напор измеряется в метрах или в давлениях (Па). Для удобства в расчетах необходимо использовать метры.

Для того, чтобы глубже понять смысл данного материла, рекомендую проследить за решением задачи.

В трубе с внутренним диаметром 12 мм течет вода, со скоростью 1м/с. Найти расход.

Решение: Необходимо воспользоваться вышеуказанными формулами:

1. Находим сечение
2. Находим расход
D=12мм=0,012 м
п=3,14

S=3.14•0,012 2 /4=0,000113 м 2

Q=0,000113•1=0,000113 м 3 /с = 0,4 м 3 /ч.

Имеется насос, создающий постоянный расход 40 литров в минуту. К насосу подключена труба протяженностью 1 метр. Найти внутренний диаметр трубы при скорости движения воды 6 м/с.

Q=40л/мин=0,000666666 м 3 /с

Из выше указанных формул получил такую формулу.

Каждый насос имеет вот такую расходно-сопротивляемую характеристику:

Это означает, что наш расход в конце трубы будет зависеть от потери напора, которое создается самой трубой.

Чем длиннее труба, тем больше потеря напора.
Чем меньше диаметр, тем больше потеря напора.
Чем выше скорость теплоносителя в трубе, тем больше потеря напора.
Углы, повороты, тройники, заужения и расширение трубы, тоже увеличивают потерю напора.

Более детально потеря напора по длине трубопровода рассматривается в этой статье:

А теперь рассмотрим задачу из реального примера.

Стальная (железная) труба проложена длиной 376 метров с внутренним диаметром 100 мм, по длине трубы имеются 21 отводов (угловых поворотов 90°С). Труба проложена с перепадом 17м. То есть труба относительно горизонта идет вверх на высоту 17 метров. Характеристики насоса: Максимальный напор 50 метров (0,5МПа), максимальный расход 90м 3 /ч. Температура воды 16°С. Найти максимально возможный расход в конце трубы.

D=100 мм = 0,1м
L=376м
Геометрическая высота=17м
Отводов 21 шт
Напор насоса= 0,5 МПа (50 метров водного столба)
Максимальный расход=90м 3 /ч
Температура воды 16°С.
Труба стальная железная

Найти максимальный расход = ?

Решение на видео:

Для решения необходимо знать график насосов: Зависимость расхода от напора.

В нашем случае будет такой график:

Смотрите, прерывистой линией по горизонту обозначил 17 метров и на пересечение по кривой получаю максимально возможный расход: Qmax.

По графику я могу смело утверждать, что на перепаде высоты, мы теряем примерно: 14 м 3 /час. (90-Qmax=14 м 3 /ч).

Ступенчатый расчет получается потому, что в формуле существует квадратичная особенность потерь напора в динамике (движение).

Поэтому решаем задачу ступенчато.

Поскольку мы имеем интервал расходов от 0 до 76 м 3 /час, то мне хочется проверить потерю напора при расходе равным: 45 м 3 /ч.

Находим скорость движения воды

Q=45 м 3 /ч = 0,0125 м 3 /сек.

V = (4•0,0125)/(3,14•0,1•0,1)=1,59 м/с

Находим число рейнольдса

ν=1,16•10 -6 =0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

Δэ=0,1мм=0,0001м. Взято из таблицы, для стальной (железной) трубы.

Далее сверяемся по таблице, где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

У меня попадает на вторую область при условии

10•D/Δэ 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/137069) 0,25 =0,0216

Далее завершаем формулой:

h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0216•(376•1,59•1,59)/(0,1•2•9,81)=10,46 м.

Как видите, потеря составляет 10 метров. Далее определяем Q1, смотри график:

Теперь делаем оригинальный расчет при расходе равный 64м 3 /час

Q=64 м 3 /ч = 0,018 м 3 /сек.

V = (4•0,018)/(3,14•0,1•0,1)=2,29 м/с

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/197414) 0,25 =0,021

h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,021•(376•2,29 •2,29)/(0,1•2•9,81)=21,1 м.

Отмечаем на графике:

Qmax находится на пересечении кривой между Q1 и Q2 (Ровно середина кривой).

Ответ: Максимальный расход равен 54 м 3 /ч. Но это мы решили без сопротивления на поворотах.

Для проверки проверим:

Q=54 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655) 0,25 =0,0213

h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

Итог: Мы попали на Нпот=14,89=15м.

А теперь посчитаем сопротивление на поворотах:

Формула по нахождению напора на местном гидравлическом сопротивление:

h-потеря напора здесь она измеряется в метрах.
ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм.
V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм. Для больших диаметров он уменьшается. Это связано с тем, что влияние скорости движения воды по отношению к повороту уменьшается.

Смотрел в разных книгах по местным сопротивлениям для поворота трубы и отводов. И приходил часто к расчетам, что один сильный резкий поворот равен коэффициенту единице. Резким поворотом считается, если радиус поворота по значению не превышает диаметр. Если радиус превышает диаметр в 2-3 раза, то значение коэффициента значительно уменьшается.

Скорость 1,91 м/с

h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•1,91 2 )/( 2•9,81)=0,18 м.

Это значение умножаем на количество отводов и получаем 0,18•21=3,78 м.

Ответ: при скорости движения 1,91 м/с, получаем потерю напора 3,78 метров.

Давайте теперь решим целиком задачку с отводами.

При расходе 45 м 3 /час получили потерю напора по длине: 10,46 м. Смотри выше.

При этой скорости (2,29 м/с) находим сопротивление на поворотах:

h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•2,29 2 )/(2•9,81)=0,27 м. умножаем на 21 = 5,67 м.

Складываем потери напора: 10,46+5,67=16,13м.

Отмечаем на графике:

Решаем тоже самое только для расхода в 55 м 3 /ч

Q=55 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655) 0,25 =0,0213

h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•1,91 2 )/( 2•9,81)=0,18 м. умножаем на 21 = 3,78 м.

Складываем потери: 14,89+3,78=18,67 м

Рисуем на графике:

Ответ: Максимальный расход=52 м 3 /час. Без отводов Qmax=54 м 3 /час.

В итоге, на размер диаметра влияют:

1. Сопротивление, создаваемое трубой с поворотами
2. Необходимый расход
3. Влияние насоса его расходно-напорной характеристикой

Если расход в конце трубы меньше, то необходимо: Либо увеличить диаметр, либо увеличить мощность насоса. Увеличивать мощность насоса не экономично.

Данная статья является частью системы: Конструктор водяного отопления

Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению: СНиП 2.04.01 – 85

Расчет расходов воды по диаметру трубы и давлению. Объем пропускаемой воды в трубопроводе зависит от таких показателей, как диаметр трубопроката и давления внутри сети. Расчет расхода воды по диаметру и давлению следует выполнять на этапе создания проекта системы, чтобы получить важные параметры, по которым будет работать, как домашняя, так и производственная трубопроводная магистраль.

С какой целью производят данный расчет. Составляя план строительства любого дома, который имеет несколько санузлов, необходимо иметь достоверные цифры того, какой объем транспортируемой жидкости может перемещать трубопровод. При этом учитывают его давление и диаметр труб.

Общие сведения

На возможности системы влияют колебания подачи воды, когда наблюдается пик работы трубопровода. К тому же, отсутствие приборов учета воды приводит к расчету потребляемой жидкости по проходимости трубы. Данным методом при расчете пользуются для трубопроводов промышленных предприятий. Если отсутствуют счетчики в частных домах, то учитывают общепринятые санитарные нормативы: на каждого человека за сутки начисляют около 360 литров.

Факторы, влияющие на общие показатели проходимости.

Проходимость воды напрямую зависит от многих явлений. К основным относят:

1.внутреннее сечение труб.

2.давление внутри системы влияет на напор воды.

3.материал, из которого изготовлены детали магистрали.

Определить расход воды на конце сети можно, если знать диаметр трубы, так как этот показатель считается главным, который влияет на объем пропускаемой жидкости. На этот поквазатель влияет толщина стенок трубопровода, величину можно определить по силе напора жидкости.

Внимание! На трубную геометрию влияют многие факторы, кроме протяженности трубы. К ним относят внутренний диаметр, напор и т.д.

Существуют параметры, которые косвенно влияют на проходимость трубы. Это температура воды, вязкость.

Зная на этапе проектирования пропускные возможности системы, выбирают подходящий материал, технологию укладки трубопровода. Данные знания гарантируют ее бесперебойную на высоком уровне работу в течение долгих лет.

Подробности

Внимание! Увеличение размера диаметра круглого трубопроката влияет на расход воды. То есть по трубе с большим сечением протечет жидкость большего объема, нежели за такое же время по трубам с меньшим диаметром.

Определяя расход воды по диаметру, необходимо обязательно учитывать давление внутри труб.

К примеру, сквозь трубу в один метр, имеющую сечение один сантиметр, транспортируется намного меньше воды за такое же время, как через трубопрокат с диаметром в 20 метров. Самый большой показатель воды будет у труб с самым большим диаметром и с самым большим давлением внутри них.

Расход воды у трубы при оптимальном давлении. Расчет пропускной способности по диаметру трубопровода нужен, чтобы определить средний показатель водного расхода при хорошем напоре.

Для этого учитывают следующие параметры:

1.внутренний диаметр трубопрокатов.

3.максимальный показатель давления.

4.количество поворотов, затворов на магистрали.

5.материал труб, длина трубопровода.

Если подбирать диаметр трубы по объему расходуемой воды, учитывая данные таблицы, то сделать это просто, но данные будут неточными. Если учитывать давление и скорость жидкости в трубах, имеющихся на практике, произвести расчеты на месте, то показатели будут более верными.

Таблица приводит данные расчетов расхода жидкости по трубам с часто применяемым сечением и разных значениях давления.

Средний показатель давления в стандартном стояке считается равен от полутора до двух с половиной атмосфер.

Уровень давления зависит от многоэтажности здания, зависимость регулируют, разделяя систему водопровода на сегменты. Работа насосов для подачи воды изменяет скорость жидкости.

Обращаясь к данным таблицы, расчет потребления жидкости производят, учитывая количество кранов, водонагревательных приборов и ванн и т.д.

Изменяя характеристики проходимости труб посредством установки приборов, контролирующих и экономящих водорасход, типа WaterSave, изменяются данные, не соответствующие табличным значениям.

Как определить диаметр согласно СНиП 2.0.4.01 – 85.

Процесс расчета диаметра трубы относится к сложным, требующим инженерных знаний работам. Часто проектируя трубопроводную систему частного дома, все расчеты выполняют своими руками.

Данные расчета для определения водопропускного объема конструкции можно взять из таблицы, при этом надо точно знать сколько сантехнических приборов и кранов подключено к системе.

СНиП 2.04.01 – 85 предоставляет данные, которыми можно воспользоваться, имея вышеуказанные сведения. С помощью этих показателей устанавливают объем жидкости по сечению труб.

К примеру внешнее значение объема трубы равно 20 миллиметрам, значит, за минуту труба транспортирует 15 литров воды, а за час 0.9 м3.

Согласно СНиП объем воды, расходуемый одним человеком в сутки, равен примерно шестидесяти литрам, если в доме нет организованного водопровода. Если жилье благоустроенно, то объем увеличивается до двухсот литров в сутки.

Читайте также:  Температура воды в системе горячего водоснабжения: нормативы и перерасчет оплаты

Данные показатели потребления по внешнему объему трубы могут быть интересны в качестве дополнительной информации. Но специалист вычисляет расход по объему трубы и давлению в ней. Не все данные содержатся в таблице, а точные вычисления можно сделать, только применив конкретные формулы.

Размер диаметра трубопровода влияет на расчет расхода воды. Не профессионалы могут воспользоваться формулой для получения данных, зная давление с диаметром труб.

Как вычислить расход жидкости, зная давление и диаметр.

Для расчетов применяют формулу q=π × d²/4 × V, в которой:

-q расход воды в литрах.

-d внутренний диаметр трубы в сантиметрах.

-V скорость транспортировки жидкости, измеряется м/с.

Если напор воды обеспечивает водонапорная башня, без нагнетающих насосов, значит, скорость жидкости равна 0.7 до 1.9 метров в секунду. При наличии работы насоса прикладывается паспорт с указанием коэффициента имеющегося напора и скоростью движения жидкости.

Внимание! Данная формула для расчетов считается наиболее доступной, но не единственной.

Формула не учитывает качество внутренней поверхности трубы, к примеру, изделия из пластика внутри гладкие, не изменяют напор воды. Совсем иначе себя ведет внутренняя поверхность изделий из стали.

Показатель коэффициента сопротивления пластиковых труб меньше, продукция устойчива к образованию коррозии, и увеличивает качество пропускной способности системы.

Как определить показатель падения водяного напора

Рассчитать расход жидкости можно, не только учитывая сечение труб, но и зная уровень падения давления. Потерю напора вычисляют по формуле, которую можно найти самостоятельно. Единственного вычисления не существует, для этого есть разные варианты.

Важно! Трубопроводы из пластика либо металлопластика не изменяют своего качества, размер просвета в течение десятилетий, а металлические трубы со временем уменьшат размер просвета.

Уменьшение просвета влияет на потерю некоторых показателей. К примеру, скорость новых труб и старых из металла будет разной, потому что диаметр конструкции будет отличаться. Показатель сопротивления внутри сети также будет разным.

Наличие поворотов, перепадов объема при монтаже арматуры для затвора, силы трения влияют на потерю скорости.

Скорость потока можно вычислить после проведения точных измерений и подготовки.

Простые методы в данном случае могут не подойти, лучше обратиться к специалистам либо применить онлайн – калькулятор.

Сделав все расчеты, можно обеспечить эффективную работу водопроводной и отопительной системы.

Пропускная способность трубопровода.

Такая характеристика как пропускная способность трубопровода зависит от нескольких факторов. Прежде всего, это диаметр трубы, а также тип жидкости, и другие показатели.

Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода.

При расчете любых систем, основанных на циркуляции жидкости по трубам, возникает необходимость точного определения пропускной способности труб. Это метрическая величина, которая характеризует количество жидкости, протекающее по трубам за определенный промежуток времени. Данный показатель напрямую связан с материалом, из которого изготовлены трубы.

Если взять, к примеру, трубы из пластика, то они отличаются практически одинаковой пропускной способностью на протяжении всего срока эксплуатации. Пластик, в отличие от металла, не склонен к возникновению коррозии, поэтому постепенного нарастания отложений в нем не наблюдается.

Что касается труб из металла, то их пропускная способность уменьшается год за годом. Из-за появления ржавчины происходит отслойка материала внутри труб. Это приводит к шероховатости поверхности и образованию еще большего налета. Особенно быстро этот процесс происходит в трубах с горячей водой.

Далее приведена таблица приближенных значений которая создана для облегчения определения пропускной способности труб внутриквартирной разводки. В данной таблице не учтено уменьшение пропускной способности за счет появления осадочных наростов внутри трубы.

Таблица пропускной способности труб для жидкостей, газа, водяного пара.

Вид жидкости

Скорость (м/сек)

Вода городского водопровода

Вода трубопроводной магистрали

Вода системы центрального отопления

Вода напорной системы в линии трубопровода

Масло линии трубопровода

Масло в напорной системе линии трубопровода

Пар в отопительной системе

Пар системы центрального трубопровода

Пар в отопительной системе с высокой температурой

Воздух и газ в центральной системе трубопровода

Чаще всего, в качестве теплоносителя используется обычная вода. От ее качества зависит скорость уменьшения пропускной способности в трубах. Чем выше качество теплоносителя, тем дольше прослужит трубопровод из любого материала (сталь чугун, медь или пластик).

Расчет пропускной способности труб.

Для точных и профессиональных расчетов необходимо использовать следующие показатели:

  • Материал, из которого изготовлены трубы и другие элементы системы;
  • Длина трубопровода
  • Количество точек водопотребления (для системы подачи воды)

Наиболее популярные способы расчета:

1. Формула. Достаточно сложная формула, которая понятна лишь профессионалам, учитывает сразу несколько значений. Основные параметры, которые принимаются во внимание – материал труб (шероховатость поверхности) и их уклон.

2. Таблица. Это более простой способ, по которому каждый желающий может определить пропускную способность трубопровода. Примером может послужить инженерная таблица Ф. Шевелева, по которой можно узнать пропускную способность, исходя из материала трубы.

3. Компьютерная программа. Одну из таких программ легко можно найти и скачать в сети Интернет. Она разработана специально для того, чтоб определить пропускную способность для труб любого контура. Для того что узнать значение, необходимо ввести в программу исходные данные, такие как материал, длина труб, качество теплоносителя и т.д.

Следует сказать, что последний способ, хоть и является самым точным, не подходит для расчетов простых бытовых систем. Он достаточно сложен, и требует знания значений самых различных показателей. Для расчета простой системы в частном доме лучше воспользоваться таблицами.

Пример расчета пропускной способности трубопровода.

Длина трубопровода – важный показатель при расчете пропускной способности Протяженность магистрали оказывает существенное влияние на показатели пропускной способности. Чем большее расстояние проходит вода, тем меньшее давление она создает в трубах, а значит, скорость потока уменьшается.

Приводим несколько примеров. Опираясь на таблицы, разработанные инженерами для этих целей.

Пропускная способность труб:

  • 0,182 т/ч при диаметре 15 мм
  • 0,65 т/ч с диаметром трубы 25 мм
  • 4 т/ч при диаметре 50 мм

Как можно увидеть из приведенных примеров, больший диаметр увеличивает скорость потока. Если диаметр увеличить в 2 раза, то пропускная способность тоже возрастет. Эту зависимость обязательно учитывают при монтаже любой жидкостной системы, будь то водопровод, водоотведение или теплоснабжение. Особенно это касается отопительных систем, так как в большинстве случаев они являются замкнутыми, и от равномерной циркуляции жидкости зависит теплоснабжение в здании.

Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению по таблице и СНИПу 2.04.01-85 + онлайн калькулятор

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход.

Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять расчет пропускной способности трубы в зависимости от ее диаметра рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода. Полученные данные определяют ключевые параметры не только домашней, но и промышленной магистрали. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора

ВНИМАНИЕ! Чтобы правильно посчитать, необходимо обратить внимание, что 1кгс/см2 = 1 атмосфере; 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм; 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д. Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)

Введите параметры для расчёта:

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

  1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера. Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

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

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V

В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами. d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.

Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления. Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.

А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Как определить расход воды зная давление и диаметр

В городах, а в частности, на предприятиях промышленности, расходуется огромное количество воды. Она используется для производственных и хозяйственно-питьевых нужд, а также для тушения пожаров.

Расчет расхода воды является исходным параметром для определения диаметра водопровода, подбора насосов и другого водопроводного оборудования.

Благоустройство городов повышает качество питьевой воды, что улучшает общее санитарное состояние и помогает людям защищаться от распространяющихся через воду эпидемических заболеваний.

Элементы и функции систем водоснабжения

С целью обеспечения водой промышленных предприятий и городов строятся системы водоснабжения — инженерные сооружения и коммуникации, через которые происходит получение и очистка воды из природного источника, ее транспортировка и подача потребителю. Комплекс городского водоснабжения или промпредприятия включает следующие компоненты:

  • Водоприемные сооружения.
  • Насосные станции, которые совершают подачу воды к очистным сооружениям или непосредственно потребителям.
  • Очистные сооружения.
  • Башни и резервуары, в которых накапливаются запасы воды или совершается регулирование расходов и напоров.
  • Водопроводные сети, осуществляющие транспортировку воды от сооружения к потребителю или сооружению.

    ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

    Понятие и функции канализации

    Схема внутренней канализации дома.

    Потребление воды в производственных, хозяйственных и иных целях изменяет ее свойства, и она становится грязной. Такая вода называется сточной. Чтобы обеспечить благоприятные санитарные условия на территории промпредприятий и городов, сточные воды должны удаляться за их пределы, предварительно очищаясь и обеззараживаясь, во избежание загрязнения природных водоемов. С этой целью используются канализационные системы. Канализация являет собой систему инженерных коммуникаций и сооружений, которые выполняют следующие функции:

  • Принимают сточные воды в местах их возникновения и транспортировки на очистные сооружения.
  • Обеззараживание и очистка сточных вод.
  • Утилизация полезных веществ, которые содержатся в осадке сточных вод.
  • Выпуск в водоем очищенных вод.

    ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

    Расчет при проектировании внутреннего водопровода

    ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

    Трассировка водопроводной сети

    Введение водопровода в здание состоит из:

  • Узла подсоединения водопроводных труб к подземной магистрали.
  • Проложенного к зданию от подземной магистрали трубопровода.
  • Водомерного узла, находящегося на вводе.

    Отведение от магистрали осуществляется либо с помощью установленного заранее

    тройника, либо в его отсутствие посредством высверливания отверстий в трубах с помощью специальных муфт — седелок.

    Чертеж устройства водомерного узла.

    Вводные трубы кладутся с уклоном 0,002-0,005 в пользу подземной магистрали, глубина закладывания ввода должна достигать не менее глубины промерзания.

    Во избежание повреждения места ввода водопровода при возможной осадке строения, между трубой и фундаментом здания оставляют зазор в 10 см, заложенный мятой глиной.

    Водомерный узел включает в себя задвижку (запорный вентиль), водомер, контрольный кран и запорный вентиль. Устанавливать запорный вентиль дважды (до и после водомера) необходимо с той целью, чтобы водомер возможно было демонтировать в ремонтных целях или произвести отключение подачи воды во внутреннюю сеть. Контрольный кран необходим для спуска из внутренней сети воды или для проверки водомера.

    ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

    Факторы, влияющие на проходимость воды через трубу

    От чего зависит максимальный расход воды через трубы с круглым сечением?

    Если подумать логически, то ответ оказывается совершенно простым. Имеется водопроводная труба, в которой есть отверстие. Чем больше это самое отверстие, тем больше за единицу времени пройдет через трубу воды. Но дело не только в этом. Мы забыли про давление.

    Не вызывает сомнений, что 10-сантиметровый столб будет продавливать через сантиметровое отверстие воды меньше, чем столб высотой с десятиэтажный дом.

    Получается, что максимальный расход воды через трубу зависит от давления в водопроводе и от внутреннего сечения трубы.

    Устройство регуляторов расхода воды.

    На самом деле эти два фактора существенно влияют на расход воды, но они далеко не единственные. Расчитать расход воды по давлению в трубе и ее диаметру равноценно тому, что вы будете проводить расчет траектории ракеты, летящей на Луну, исходя только из видимого положения данного космического тела. Если проводить расчет без учета движения Луны по собственной орбите, вращения нашей планеты, гравитации небесных тел и сопротивления атмосферы, то вряд ли отправленный нами космический корабль сможет попасть хотя бы приблизительно в нужные координаты пространства.

    На максимальный расход воды через трубы влияет не только два вышеназванных фактора, но вместе с ними и:

  • Длина самих труб: чем длиннее трубы, тем сильнее трется вода о стенки, что, соответственно, замедляет в ней поток воды. Действительно, у самого торца трубы на воду влияет лишь давление в ней, но последующие водные объемы должны занять ее место. Но они значительно тормозятся водопроводной трубой. На нефтепроводах именно из-за потери необходимого напора в длинных трубах устанавливаются насосные станции.
  • Одним из влияющих факторов является материал стенок трубопровода, который сказывается на скорости движения воды. Если вода скользит по гладкому полипропилену, то куда большее сопротивление потоку создает шероховатая сталь.
  • От диаметра трубного отверстия расход воды зависит куда более сложным образом, чем может судить о том здравая логика. У труб с малым диаметром сопротивление стенок движению водного потока намного больше, чем у толстых труб. Причина кроется в том, что чем меньше диаметр трубы, тем менее выгодно соотношение площади поверхности и внутреннего объема при фиксированной длине с точки зрения скорости потока. Говоря простым языком, через тонкую трубу вода двигается тяжелее, чем через толстую.
  • Срок эксплуатации трубы также значительно влияет на проходимость трубы. Стальные водопроводные трубы поддаются коррозии, к тому же чугун и сталь с годами использования обрастают известковыми отложениями. Заросшие трубы имеют гораздо большее сопротивление водному потоку (сопротивление ржавой трубы и новой стальной полированной трубы отличается в 200 раз). Вследствие зарастания просвет внутренних участков труб уменьшается, и даже в идеальных условиях через него пройдет гораздо меньшее количество воды.

    Следует обратить внимание на следующий факт: состояние поверхности металлопластиковых и пластиковых труб не ухудшается с течением времени; спустя 20 лет такие трубы будут иметь такое же сопротивление водному потоку, как и во время монтажа.

    В конце концов переход диаметра, любой поворот, разнообразные запорные фитинги и арматура — все они тоже могут значительно тормозить водный поток.

    ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

    Расчет расхода воды в водопроводной сети

    где qc — расход воды водоразборным прибором за секунду, q0 определяется по СНиПу. Для ванны он составляет 0,25 л/с, для мойки со смесителем и для умывальника со смесителем — 0,12 л/с, для унитаза он составляет 0,1 л/с.

    На тех участках сети, которые обслуживают одновременно несколько приборов, в формулу подставляется величина, показывающая расход прибора с максимальным водоразбором.

    где а — коэффициент, величина которого зависит от произведения количества всех приборов N на вероятность их одновременной работы Р.

    Вероятность Р равна:

    Р = qhr µ × u/q0 × 3600 × N,

    В которой N — количество одинаковых потребителей в здании.

    В часы наибольшего водопотребления максимальный часовой расход воды определяется также по СНиПу, qсhr µ = 15,6 л/с — таков общий расход воды. qсhr µ = 15,6 — 10 = 5,6 л/с — расход холодной воды.

    Например, в здании 216 человек, а число приборов равно 288, тогда вероятность одновременного действия приборов равна:

    Р = 5,6 × 216/0,2 × 3600 × 288 = 0,00583.

    ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

    Гидравлический расчет внутреннего водопровода

    Гидравлический расчет внутреннего водопровода основывается на выяснении диаметра трубы на пропуск расчетного расхода воды с соблюдением допустимой скорости и потерь напора.

    Гидравлический расчет производится в часы максимального потребления воды.

  • В магистрали скорости принимаются в диапазоне 1,5-2,0 м/с.
  • Скорость в подводке к прибору и стояку лежат в пределах от 0,9 до 1,5 м/с.

    Гидравлический расчет внутренних водопроводов производится с помощью таблиц Шевелева Ф. А.

    Когда вы провели гидравлический расчет и определили потери напора на всех участках, необходимо определить сумму внутреннего водопровода, которая не должна выходить за пределы 5-6 м водного столба.

    Читайте также:  Выбор насоса для скважины на воду: критерии, рейтинг лучших, цена и отзывы

    Чтобы произвести расчет расхода воды в здании за один час, нужно воспользоваться формулой:

    q mid hr = qn ×U/1000 × T, м3/ч,

    где qn — это норма потребления холодной воды, находящаяся в пределах 180 л/ч за сутки. Продолжительность водопотребления — Т = 24 часа.

    q mid hr = 180 × 216/1000×24 = 1,62 м3/ч.

    Наиболее экономичной скоростью воды в трубопроводе является скорость от 1-3 м/с. На крупных системах большая скорость, на малых системах меньшая. Принимаем среднюю скорость движения воды равной 1 м/с. Задаваясь скоростью равной 1 м/с, определяем диаметр трубопровода по формуле. В данном случае диаметр трубопровода по участкам расчетный.

    –число ПИ, соответствующее 3,14;

    V средняя скорость движения воды равная 1 м/с.

    Единицу измерения расчетного диаметра переводим из м в мм . Используя таблицу 2, округляем полученные результаты диаметров до стандартных предпочтительно в большую сторону.

    Удельные сопротивления А кв (с 2 /м 6) труб из различных материалов в зависимости от условного прохода d

    Стальные электросварные ГОСТ 10704-76

    Чугунные ГОСТ 9583-75

    Полиэтиленовые типа Г ГОСТ 1899-73

    5.4 Определение скорости движения воды в трубопроводе

    По известным значениям расхода Q i и диаметра d i определяется средняя скорость потока на каждом участке по формуле

    , (3)

    где V i – скорость потока на каждом участке (м/c);

    Q i – расчетный расход по участкам (м 3 );

    –число Пи (отношение длины окружности к радиусу), соответствующее 3,14;

    d i расчетный диаметр по участкам (м ).

    Максимально допустимые скорости в магистральных трубопроводах не должны превышать 6 м/с, в распределительной сети 2-3 м/с.

    5.5 Расчет потерь напора по участкам сети по преобразованной формуле д. Бернулли

    Для водопроводных систем характерен сравнительно узкий интервал применяемых средних скоростей потоков (0,6…3,0 м/с). Поэтому в уравнении Д. Бернулли можно пренебречь удельной кинетической энергией в сечении потока (она не превышает 0,46 м), а для ускорения расчета потерь напора на участках трубопровода использовать упрощенную зависимость, полученную путем преобразования формулы Дарси–Вейсбаха:

    , (4)

    где h – потери напора (м);

    k м – коэффициент, учитывающий влияние местных сопротивлений, которые составляют от 5 – 10% от сопротивления по длине [k м =1,05–1,1];

    А кв – удельное сопротивление трубы в квадратичной области, с 2 /м 6 ;

    – поправочный коэффициент, учитывающий неквадратичность области сопротивления;

    L – расчетная длина участка трубопровода, м;

    Q р – расчетный расход на участке трубопровода, м³/с.

    Соответствующие величины А кв и , которые представляются в уравнении (4) для вычисления потерь напора находятся по таблицам 2 и 3.

    Поправочный коэффициентна степень турбулентности потока в зависимости от скоростиV движения воды

    Добавить в закладки

    На самом деле эти два фактора существенно влияют на расход воды, но они далеко не единственные. Расчитать расход воды по и ее диаметру равноценно тому, что вы будете проводить расчет траектории ракеты, летящей на Луну, исходя только из видимого положения данного космического тела. Если проводить расчет без учета движения Луны по собственной орбите, вращения нашей планеты, гравитации небесных тел и сопротивления атмосферы, то вряд ли отправленный нами космический корабль сможет попасть хотя бы приблизительно в нужные координаты пространства.

    На максимальный расход воды через трубы влияет не только два вышеназванных фактора, но вместе с ними и:

    1. Длина самих труб: чем длиннее трубы, тем сильнее трется вода о стенки, что, соответственно, замедляет в ней поток воды. Действительно, у самого торца трубы на воду влияет лишь давление в ней, но последующие водные объемы должны занять ее место. Но они значительно тормозятся водопроводной трубой. На нефтепроводах именно из-за потери необходимого напора в длинных трубах устанавливаются насосные станции.
    2. Одним из влияющих факторов является материал стенок трубопровода, который сказывается на скорости движения воды. Если вода скользит по гладкому полипропилену, то куда большее сопротивление потоку создает шероховатая сталь.
    3. От диаметра трубного отверстия расход воды зависит куда более сложным образом, чем может судить о том здравая логика. У труб с малым диаметром сопротивление стенок движению водного потока намного больше, чем у толстых труб. Причина кроется в том, что чем меньше диаметр трубы, тем менее выгодно соотношение площади поверхности и внутреннего объема при фиксированной длине с точки зрения скорости потока. Говоря простым языком, через тонкую трубу вода двигается тяжелее, чем через толстую.
    4. Срок эксплуатации трубы также значительно влияет на проходимость трубы. поддаются коррозии, к тому же чугун и сталь с годами использования обрастают известковыми отложениями. Заросшие трубы имеют гораздо большее сопротивление водному потоку (сопротивление ржавой трубы и новой стальной полированной трубы отличается в 200 раз). Вследствие зарастания просвет внутренних участков труб уменьшается, и даже в идеальных условиях через него пройдет гораздо меньшее количество воды.

    Следует обратить внимание на следующий факт: состояние поверхности металлопластиковых и пластиковых труб не ухудшается с течением времени; спустя 20 лет такие трубы будут иметь такое же сопротивление водному потоку, как и во время монтажа.

    В конце концов переход диаметра, любой поворот, разнообразные запорные фитинги и арматура – все они тоже могут значительно тормозить водный поток.

    Расчет расхода воды в водопроводной сети

    q c = 5× q 0 × α, л/с,

    где q c – расход воды водоразборным прибором за секунду, q 0 определяется по СНиПу. Для ванны он составляет 0,25 л/с, для мойки со смесителем и для умывальника со смесителем – 0,12 л/с, для унитаза он составляет 0,1 л/с.

    На тех участках сети, которые обслуживают одновременно несколько приборов, в формулу подставляется величина, показывающая расход прибора с максимальным водоразбором.

    где а – коэффициент, величина которого зависит от произведения количества всех приборов N на вероятность их одновременной работы Р.

    Вероятность Р равна:

    Р = q hr µ × u/q 0 × 3600 × N,

    В которой N – количество одинаковых потребителей в здании.

    В часы наибольшего водопотребления максимальный часовой расход воды определяется также по СНиПу, q с hr µ = 15,6 л/с – таков общий расход воды. q с hr µ = 15,6 – 10 = 5,6 л/с – расход холодной воды.

    Например, в здании 216 человек, а число приборов равно 288, тогда вероятность одновременного действия приборов равна:

    Р = 5,6 × 216/0,2 × 3600 × 288 = 0,00583.

    Гидравлический расчет внутреннего водопровода

    Гидравлический расчет внутреннего водопровода основывается на выяснении диаметра трубы на пропуск расчетного расхода воды с соблюдением допустимой скорости и потерь напора.

    Гидравлический расчет производится в часы максимального потребления воды.

    1. В магистрали скорости принимаются в диапазоне 1,5-2,0 м/с.
    2. Скорость в подводке к прибору и стояку лежат в пределах от 0,9 до 1,5 м/с.

    Гидравлический расчет внутренних водопроводов производится с помощью таблиц Шевелева Ф. А.

    Когда вы провели гидравлический расчет и определили потери напора на всех участках, необходимо определить сумму внутреннего водопровода, которая не должна выходить за пределы 5-6 м водного столба.

    Чтобы произвести расчет расхода воды в здании за один час, нужно воспользоваться формулой:

    q mid hr = q n ×U/1000 × T, м 3 /ч,

    где q n – это норма потребления холодной воды, находящаяся в пределах 180 л/ч за сутки. Продолжительность водопотребления – Т = 24 часа.

    q mid hr = 180 × 216/1000×24 = 1,62 м 3 /ч.

    Об оптимальной скорости движения воды в трубопроводах теплосетей

    Журнал «Новости теплоснабжения» № 1, 2005 г., www.ntsn.ru

    К.т.н. О.Д. Самарин, доцент, Московский государственный строительный университет

    Существующие в настоящее время предложения относительно оптимальной скорости движения воды в трубопроводах систем теплоснабжения (до 3 м/с) и допустимых удельных потерях давления R (до 80 Па/м) [1] основаны главным образом на технико-экономических расчетах. Они учитывают, что с ростом скорости уменьшаются сечения трубопроводов и снижается объем теплоизоляции, т.е. сокращаются капиталовложения в устройство сети, но одновременно увеличиваются эксплуатационные затраты на перекачку воды из-за роста гидравлического сопротивления, и наоборот. Тогда оптимальная скорость соответствует минимуму приведенных затрат за расчетный срок амортизации системы.

    Однако в условиях рыночной экономики обязательно следует принимать во внимание дисконтирование эксплуатационных издержек Э (руб./год) и капитальных затрат К (руб.). В этом случае формула для вычисления совокупных дисконтированных затрат (СДЗ), при использовании заемных средств, приобретает следующий вид [2]:

    В данном случае– коэффициенты дисконтирования капитальных и эксплуатационных затрат, вычисляемые в зависимости от расчетного срока амортизации Т (лет), и нормы дисконта р. Последняя учитывает уровень инфляции и рисков капиталовложений, т.е., в конечном счете, степень нестабильности экономики и характер изменения текущих тарифов, и определяется обычно методом экспертных оценок [2]. В первом приближении величина р соответствует годовому проценту за банковский кредит. На практике ее можно принимать в размере ставки рефинансирования ЦБ РФ. Начиная с 15 января 2004 г., она равна 14% годовых.

    Причем заранее неизвестно, что минимум СДЗ с учетом дисконтирования будет соответствовать такому же уровню скорости воды и удельных потерь, которые рекомендуются в литературе [1]. Поэтому целесообразно провести новые расчеты с использованием современного диапазона цен на трубопроводы, теплоизоляцию и электроэнергию. В этом случае, если считать, что трубопроводы функционируют в условиях квадратичного режима сопротивления, и вычислять удельные потери давления по формулам, приведенным в литературе [3], для оптимальной скорости движения воды можно получить следующую формулу:

    Здесь Кти – коэффициент удорожания трубопроводов за счет наличия теплоизоляции. При применении отечественных материалов типа минераловатных матов можно принять Кти = 1,3. Параметр СD представляет собой удельную стоимость одного метра трубопровода (руб./м 2 ), отнесенную к внутреннему диаметру D (м). Поскольку в прайс-листах обычно указывается цена в рублях за тонну металла См, пересчет необходимо производить по очевидному соотношению , где – толщина стенки трубопровода (мм), =7,8 т/м 3 – плотность материала трубопроводов. Величина Сэл соответствует тарифу на электроэнергию. По данным ОАО «Мосэнерго» на первую половину 2004 г. для коммунальных потребителей Сэл= 1,1723 руб./кВтч.

    Формула (2) получена из условия d(СДЗ)/dv=0. Определение эксплуатационных затрат производилось с учетом того, что эквивалентная шероховатость стенок трубопроводов равна 0,5 мм [3], а КПД сетевых насосов составляет около 0,8. Плотность воды pw считалась равной 920 кг/м 3 для характерного диапазона температур в тепловой сети. Кроме того, предполагалось, что циркуляция в сети осуществляется круглогодично, что вполне оправданно, исходя из нужд горячего водоснабжения.

    Анализ формулы (1) показывает, что для больших сроков амортизации Т (10 лет и выше), характерных для тепловых сетей, отношение коэффициентов дисконтирования практически равно своему предельному минимальному значению р/100. В этом случае выражение (2) дает наименьшую экономически целесообразную скорость воды, соответствующую условию, когда годовой процент за кредит, взятый на строительство, равен годовой прибыли от снижения эксплуатационных издержек, т.е. при бесконечном сроке окупаемости. При конечном сроке оптимальная скорость будет выше. Но в любом случае эта скорость будет превышать вычисленную без учета дисконтирования, поскольку тогда, как легко убедиться,, а в современных условиях пока получается 1/Т

  • Ссылка на основную публикацию