23.11.2019
Для расчёта потери давления в подающем газопроводе используется следующая формула:
- где:
- ΔΡΑ-Β — потеря давления на участке между точками А и В (Па);
- λ — коэффициент трения;
- V — средняя скорость газа (м/с);
- ρ — плотность газа (кг/м³ ) при 15°С и 1,013 мбар;
- Lобщ — общая длина газопровода (м);
- Di — внутренний диаметр газопровода (м).
- Среднюю скорость газа можно вычислить по следующей формуле:
- где:
- Q — расход газообразного топлива (м³ /час); Di — внутренний диаметр газопровода (м).
- Расход газа можно рассчитать по следующей формуле:
- где:
- Q — расход газообразного топлива (м³ /час);
- m — максимальная мощность горелки (кВт);
- Нi — низшая теплота сгорания газообразного топлива (кВт-ч/м³ );
- Напомним, что 1 кВт-ч = 3600 кДж.
- Коэффициент трения λ можно рассчитать по следующей формуле:
- где:
- Di, — внутренний диаметр газопровода (м);
- Re — число Рейнольдса, которое можно рассчитать по следующей формуле:
- где:
- Di — внутренний диаметр газопровода (м);
- γ — кинематическая вязкость газообразного топлива (м²/c);
- Q — расход газообразного топлива (м³ /ч).
Вязкость газообразного топлива можно определить по графику изображенному на рис. 53.
Рисунок 53. Абсолютная вязкость некоторых газов 
На графике показана абсолютная вязкость, выраженная в микроПуазах. Напомним, что кинематическая вязкость связана с динамической вязкостью следующим уравнением:
- где
- γабсолютная — Динамическая или абсолютная вязкость (кг/м-с);
- γ — кинематическая вязкость газообразного топлива (мг/с);
- ρ — плотность газа (кг/м³ ) при 15°С и 1,013 мбар.
- На практике абсолютная вязкость измеряется в Пуазах (П), которые пересчитываются следующим образом:
Потеря давления в подающем газопроводе на участке между точкой входа газа и газовой рампой должна находиться в допустимых пределах. В этих пределах должна обеспечиваться правильная работа редуктора (если таковой имеется). В системах с низким давлением (р < 40 мбар), потеря давления не должны выходить за следующие пределы:
Таблица 10. Максимальные потери давления в газопроводах
| Газ | Потеря давления (мбар) |
| Городской газ Смесь природного газа и воздуха | 0,5 |
| Природный газ Заменители природного газа Сжиженный нефтяной газ в смеси с воздухом | 1,0 |
| Сжиженный нефтяной газ (G.P.L.) | 2,0 |
Потеря давления в газопроводе — это сумма распределённых потерь давления (на трение) в самом газопроводе и местных потерь давления в стыках и в запорно-регулирующей арматуре (фильтры, вентили и т.д.).
Потеря давления в запорно-регулирующей арматуре рассчитывается по принципу эквивалентной длины. Местному сопротивлению ставится в соответствие прямой участок газопровода, потеря давления в котором будет равна потери давления в этом элементе.
- Чтобы правильно рассчитать размеры газопровода, следует определить следующие параметры.
- Lфак — фактическая длина газопровода (м);
- Lэквив — сумма участков газопровода эквивалентной длины, соответствующих потерям давления в местных сопротивлениях См);
- Lобщ — общая длина газопровода, сумма фактической длины и эквивалентной длины (м):
Эквивалентную длину, соответствующую элементам газопровода с местным сопротивлением, можно определить по таблице 11, в которой приведены эквивалентные длины основных элементов, имеющих местное сопротивление.
Для того, чтобы определить общую длину, нужно задаться диаметром газопровода, с учётом того, что максимальная скорость потока газообразного топлива равна приблизительно 1 м/с. Значение общей длины необходимо будет скорректировать, если при вычислениях по формуле 2.6.1-1 получается диаметр отличный от заданного вначале.
В разделе 5 приведены таблицы, в которых даны значения расхода газа для стального и медного газопровода и его общей длины. Обратите внимание, что для подбора диаметра газопровода необходимо знать общую длину газопровода и расход газа.
Таблица 11. Эквивалентная длина различных элементов газопровода
| Диаметр, мм | Изгиб 90' | Тройник | Крестовое соединение | Остроугольный изгиб | Вентиль |
| Природный газ — смеси СН4/воздух — попутный газ | |||||
| =81,7 | 1,5 | 6,5 | 13 | 4,5 | 2 |
| Сжиженный нефтяной газ L.P.G. — смеси | |||||
| = 81,7 | 1,5 | 7,5 | 15 | 5 | 2 |
Таблица 12. Пример расчёта диаметра газопровода
| Резьба (дюйм) | 3/8 | 1/2 | 3/4 | 1 | 1 1/4 | 1 1/2 | 2 | 2 1/2 | 3 |
| Di, мм | 13,2 | 16,7 | 22,3 | 27,9 | 36,6 | 42,5 | 53,9 | 69,7 | 81,7 |
| Толщина, мм | 2 | 2,3 | 2,3 | 2,9 | 2,9 | 2,9 | 3,2 | 3,2 | 3,6 |
| L,m | Расход (м³ /час) | ||||||||
| 2 | 1,69 | 3,23 | 7,13 | 13,18 | 27,72 | 41,75 | 80,04 | 161,62 | 246,99 |
| 4 | 1,14 | 2,18 | 4,81 | 8,89 | 18,70 | 28,16 | 53,96 | 109,03 | 168,37 |
| 6 | 0,91 | 1,73 | 3,82 | 7,06 | 14,85 | 22,36 | 42,83 | 88,53 | 133,62 |
| 8 | 0,77 | 1,47 | 3,25 | 6,00 | 12,61 | 18,98 | 36,36 | 73,44 | 113,38 |
| 10 | 0,68 | 1,30 | 2,86 | 5,28 | 11,10 | 16,71 | 32,01 | 64,66 | 99,82 |
| 15 | 0,54 | 1,03 | 2,27 | 4,19 | 8,81 | 13,26 | 26,40 | 51,30 | 79,19 |
| 20 | 0,46 | 0,87 | 1,93 | 3,56 | 7,48 | 11,26 | 21,56 | 43,52 | 67,18 |
| 25 | 0,40 | 0,77 | 1,70 | 3,14 | 8,59 | 9,91 | 18,98 | 38,31 | 59,14 |
| 30 | 0,36 | 0,69 | 1,53 | 2,83 | 5,94 | 8,93 | 17,10 | 34,52 | 53,28 |
| 40 | 0,31 | 0,59 | 1,30 | 2,40 | 5,04 | 7,58 | 14,51 | 29,29 | 45,20 |
| 50 | 0,27 | 0,52 | 1,14 | 2,11 | 4,43 | 8,67 | 12,77 | 25,78 | 39,78 |
| 75 | 0,22 | 0,41 | 0,91 | 1,67 | 3,52 | 5,29 | 10,13 | 20,44 | 31,54 |
| 100 | 0,18 | 0,35 | 0,77 | 1,42 | 2,98 | 4,49 | 8,59 | 17,34 | 26,75 |
Выбор газовой рампы.
Для горелок малой и средней мощности (бытового и коммерческого применения) газовую рампу необходимо выбирать из каталога производителя (обязательно с учетом потерь давления на данной рампе).
Чтобы правильно подобрать газовую рампу необходимо просуммировать все потери давления, начиная от точки ввода газа и кончая горелкой. Эта сумма не должна превышать начальное давление в точке ввода газа.
- По ходу движения газа суммарная потеря давления газа складывается из:
- · Н1 — аэродинамическое сопротивление в камере сгорания;
- · Н2 — потеря давления на головке горелки;
- · Н3 — потеря давления на газовой рампе;
- · Н4 — потеря на подводящем газопроводе.
- Следует проверять выполнение следующего условия, где Η — минимальное давление в точке ввода газообразного топлива
- Желая облегчить расчёты, некоторые производители предоставляют диаграммы потерь давления в газовой рампе в виде суммы потери давления на газовой рампе и на головке горелки (Н2 + НЗ).
- Поэтому выбранная газовая рампа должна соответствовать следующему уравнению:
Зная максимально допустимое значение суммы Н2 + Н3 с помощью графика (рис. 55), несложно подобрать газовую рампу.
- Рисунок 55. График для выбора газовой рампы
- График характеристической кривой газовой рампы часто изображается вместе с рабочим диапазоном горелки, что облегчает выбор.
- Предыдущая9101112131415161718192021222324Следующая
- Рекомендуемые страницы:
- Источник:
Упрощенный гидравлический расчет многониточного газопровода — Сайт о нефти, газе и нефть сопутствующих продуктах
- При гидравлических расчетах сложный газопровод с переменным диаметром заменяют эквивалентным газопроводом с постоянным диаметром, который имеет такую же пропускную способность при тех же начальном и конечном давлениях.
- Взаимосвязь параметров эквивалентного и конкретного газопроводов определяется выражением
- где — диаметр эквивалентного газопровода; — длина эквивалентного газопровода; — число -х участков с различными диаметрами; и — соответственно длина и диаметр этих участков.
- Пропускная способность газопровода с учетом параметров эквивалентного газопровода и физических свойств газа
- Коэффициент расхода (отношение пропускной cпособности одного газопровода к пропускной способности другого при одинаковых параметрах и свойствах транспортируемого газа и квадратичном законе течения)
- При относительном расходе, равном единице, по газопроводу диаметром 700 м получаем
- Коэффициент расхода многониточного газопровода, состоящего из ниток одинаковой длины, .
- Коэффициент расхода однониточного газопровода, состоящего из участков разного диаметра
- где и — соответственно длина и коэффициент расхода -го участка.
- Коэффициент расхода для сложного многониточного газопровода
- где и — числа соответственно участков и ниток на каждом участке.
Значения коэффициентов расхода газопроводов различного диаметра по отношению к газопроводам с условным диаметром , равным 700, 1000, 1200 мм, приведены в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Коэффициенты расхода для газопроводов разного диаметра по отношению к газопроводам с условным диаметром , равным 700, 1000 и 1200 мм
| , мм | (100) | (1000) | (1200) | , мм | (700) | (1000) | (1200) |
| 50 | 0,0010 | — | — | 600 | 0,6698 | 0,2649 | 0,1649 |
| 100 | 0,0064 | — | — | 700 | 1,0000 | 0,3956 | 0,2462 |
| 150 | 0,0182 | — | — | 800 | 1,4151 | 0,5598 | 0,3484 |
| 200 | 0,0385 | 0,0152 | — | 900 | 1,9410 | 0,7678 | 0,4779 |
| 250 | 0,0688 | 0,0271 | — | 1000 | 2,5278 | 1,0000 | 0,6224 |
| 300 | 0,1105 | 0,0437 | 0,0272 | 1200 | 4,0608 | 1,6064 | 1,0000 |
| 350 | 0,1649 | 0,0652 | 0,0406 | 1400 | 6,0629 | 2,3984 | 1,4930 |
| 400 | 0,2334 | 0,0923 | 0,0574 | 1600 | 8,5794 | 3,3940 | 2,1127 |
| 500 | 0,4169 | 0,1649 | 0,0904 |
- Пропускная способность одной нитки многониточного газопровода
- ,
- где и — пропускная способность соответственно -й нитки газопровода и суммарная; — коэффициент расхода — й нитки.
- Для упрощения расчета сложного многониточного газопровода его можно заменить эквивалентным однониточным (с условным диаметром , равным 700, 1000 и 1200 мм), имеющим ту же пропускную способность при тех же начальном и конечном давлениях.
- Эквивалентная длина сложного многониточного газопровода
где — число участков; — длина участка; — число ниток на участке; — диаметр -й нитки на участке длиной , — диаметр эквивалентного газопровода.
Пример 4.1. Рассчитать эквивалентную длину газопровода (рис. 4.7) в общем виде.
Рис. 4.7. К расчету примера 4.1
- Решение
- или
Пример 4.2. Рассчитать эквивалентную длину того же газопровода, приняв = 700 мм.
- Решение
- Для системы параллельно работающих газопроводов
Если , то . Если и , то .
- Для однониточного газопровода, имеющего участки с разными диаметрами:
- ,
- где и — соответственно длина и диаметр эквивалентного газопровода; — число участков с разными диаметрами; и — соответственно коэффициент расхода, длина и диаметр -го участка.
Источник:
Как посчитать пропускную способность трубы для разных систем – примеры и правила
Расчет пропускной способности трубопровода по диаметру и давлению
Пропускная способность трубы в гидравлике — объем или масса проходящего за единицу времени вещества через ее сечение.
Этот показатель является важнейшим при расчете и проектировании трубопроводов, транспортирующих различные жидкости и газы.
Правильно подобранные параметры позволяют системе функционировать без перегрузок, а также снизить расходы, связанные с ее устройством или модернизацией.
Для чего определяется пропускная способность?
При расчете водопровода стоит задача определить оптимальный диаметр трубы для обеспечения нормативного потребления воды.
Если сечение слишком мало, это приводит к недостаточному напору в трубах даже при большом давлении, в результате:
- насосное оборудование быстрее изнашивается,
- чаще происходят аварии на линии,
- увеличивается расход энергии.
Для ремонта систем требуются дополнительные траты, что повышает стоимость эксплуатации.
Порядок измерения диаметров труб по внутренней и наружной окружности Для организации водопровода, отопления или канализации используют трубы разных размеров. Отсутствие маркировки с информацией может стать причиной неправильного выбора фитингов или переходников для…
В гидравлике пропускная способность всей системы рассчитывается по самому узкому месту. Часто трубопроводы сравнивают с электропроводкой, только по трубам бежит вода, а по проводам — электрический ток.
С чего начать?
Отправная точка для расчета системы — определение нормативного расхода воды в зависимости от количества приборов и одновременно включаемых водоразборных точек. Базовые данные указаны в СНиП 2.04.01-85*, для потребляющего воду оборудования технические характеристики можно узнать из паспорта и суммировать с нормативными.
Зная, сколько потребуется воды на различные нужды, подбираются все элементы системы:
- насосы,
- коллекторы,
- трубы,
- клапана и т.д.
Методы определения пропускной способности
Расчеты ведутся различными методами:
- По формулам гидравлики. Это достаточно сложный способ, требующий теоретических знаний.
- По готовым таблицам. Необходимые параметры уже просчитаны и занесены в удобную для пользователей форму.
- С помощью онлайн калькулятора. Доступный и быстрый способ найти нужные характеристики. Достаточно записать свои данные в окнах программы, и результат будет готов почти мгновенно.
В гидравлике пропускная способность всей системы рассчитывается по самому узкому месту.
Закон Торричелли
- В формуле итальянского математика и физика Торричелли используется закон сохранения энергии для идеальных жидкостей и газов.
- Ученый получил соотношение, связывающее скорость молекулы и высоту столба жидкости (напор):
- U=√2gH, где U— скорость движения молекулы вещества, g— ускорение свободного падения, H — напор.
- Зная скорость жидкости и нормативный расход, можно определить необходимую площадь S сечения трубы:
S=Q /V, где Q — расход, определенный по СНиП 2.04.01-85*.
Площадь круга связана с диаметром соотношениемS=pD²/4, откуда:
D=2√(S/p)=2√(Q/(Up)), где p — 3,14.
Формула Торричелли справедлива для идеальных жидкостей с нулевой вязкостью или несжимаемых газов. Помимо этого в расчетах не учитываются шероховатость труб, длина коммуникаций и другие параметры, вызывающие гидравлические потери. Полученный результат весьма приблизителен и может использоваться, если принять диаметр больше расчетного на 20-30%.
Таблица пропускной способности труб для жидкостей, газа, водяного пара
Гораздо проще и быстрее использовать таблицы определения пропускной способности трубы в зависимости от диаметра и давления воды, газа, водяного пара. Они содержат уже готовую информацию в очень доступном виде:
Например, нужно определить пропускную способность трубы Æ20 мм при давлении 3 бар (0,3 МПа или 3 атм.). В левом столбце находим 3 бар, на самой верхней строчке указаны диаметры. При пересечении своих данных получаем значение искомого параметра для воды — 9,93 м³/ч.
Если по расчетам нормативного расхода этого достаточно, труба сечением 20 мм полностью удовлетворяет условиям. Если требуется большая проходимость, нужно найти значение для диаметра 32 мм и т.д., пока не будет найден наиболее близкий показатель.
Таблица пропускной способности трубы в зависимости от диаметра (по Шевелеву)
Таблицы Шевелева — советского ученого в области гидравлики — были разработаны для стальных, чугунных (новых и неновых), асбестоцементных, железобетонных, пластиковых и стеклянных труб.
В расчетах учитывались шероховатость различных материалов, вязкость жидкости, трение и даже возраст труб, поскольку через несколько лет эксплуатации коммуникаций наблюдается выпадение осадка и уменьшение внутреннего диаметра.
Таблица ШевелеваГидравлический расчет с помощью этого метода точен, но для неподготовленного пользователя достаточно сложен. Результат можно получить быстрее, если ввести свои данные в специальные программы в интернете, где применяются таблицы Шевелева.
Таблица пропускной способности труб в зависимости от давления теплоносителя
С увеличением давления растет и пропускная способность системы, но по нелинейному закону. По данной таблице можно найти показатели для различных значений напора труб самых востребованных диаметров:
Твблица пропускной способности труб
В левой колонке указано давление, в строках — пропускная способность для разных сечений. Например, при диаметре трубы 20 мм и напоре 120 Па/1,2 бар максимальный расход воды через трубу по таблице составляет 472 кг (литра) в час. При этом скорость жидкости менее 15 м/с.
Таблица пропускной способности труб при разной температуре теплоносителя
При расчете тепловых системпропускная способность определяется в т/час или Гкал/час при различных температурных графиках с учетом удельной потери на трение. Для расчета используются рекомендации СП 60.13330.2012, СНиП 41-01-2003.
Например, труба с условным диаметром 50 мм при потере давления 5 кгс/м² обеспечивает проходимость 2,45 т/ч и 0,06 Гкал при температурах 95-70°С. Для температурных графиков 130-70 и 150-70 эти значения 0,15 Гкал и 0,2 Гкал соответственно.
При неизменном расходе теплоносителя с ростом температуры увеличивается количество выделяемой теплоты.
Таблицы пропускной способности напорных канализационных систем
Напорные сети организуются, если приборы расположены ниже уровня колодцев или коллекторов и требуется перекачка стоков на определенную высоту. Гидравлический расчет проводится по СП 31.13330.2012.
Использование ремонтной ленты для водопроводных труб от течи При ремонте и установке любых трубопроводов, будь то водопроводная сеть, вентиляция или газопровод, должна использоваться лента для труб, чтобы обеспечить надежную герметизацию всех соединений….
В отличие от безнапорных систем жидкость транспортируется полным сечением. В расчетах используются таблицы Шевелева для напорных трубопроводов и аналогичная методика. Объем стоков берется равным потреблению воды на водоснабжение.
Таблицы пропускной способности безнапорных труб канализации
В самотечных трубопроводах, устроенных с уклоном, стоки движутся благодаря силе тяжести. Сечение полностью не заполняется. При гидравлическом расчете используют таблицы Лукиных для безнапорной канализации.
Диаметр трубы определяется исходя из расчетного объема сточных вод, угла уклона и нормативного наполнения. Учитывается также материал для изготовления элементов.
Пример таблицы для пластиковой трубы сечением 40, 50 и 110 мм:
Таблицы для гидравлического расчета
Для определения необходимого минимального диаметра задается расход стоков q, уклон i, наполнение h/D от 0,3 до 0,8 (в ливневой канализации допускается h/D=1). Например, нормативный расход 1,9 л/с, уклон 0,03, заполнение 0,3. Данным условиям удовлетворяет пластиковая труба Æ110 мм, скорость стекания 0,884 м/с, что соответствует нормативу.
Таблица пропускных способностей газовых труб в зависимости от давления
При выборе нужного оборудования для ГРС руководствуются прежде всего производительностью, зависящей от пропускной способности входных и выходных газовых труб. Нормативы ограничивают скорость потока газа величиной 25м/с.
Для расчета применяется методика, описанная в Справочнике по проектированию магистральных водопроводов (ред. А.К. Дерцакян), а также таблица:
Пропускная способность определяется при заданном давлении (в левой колонке) и диаметре в вертикальных столбцах.
Методы расчета пропускной способности трубопроводов
Гидравлические расчеты проводятся с целью подбора элементов системы с оптимальными характеристиками для обеспечения бесперебойной работы, уменьшения эксплуатационных расходов и снижения износа оборудования.
Гидравлический расчет трубопровода
Расчеты ведутся с помощью таблиц Шевелева по следующему алгоритму:
- Задается нужный расход Q и оптимальная скорость среды на каждом участке.
- Подбирается диаметр трубы, определяются потери напора по длине.
- Процедура повторяется для всех участков.
- Находится удельное значение потери давления на 1 пог. м.
- Суммируются все остальные потери от всасывания, местного сопротивления и т.д. Полученное значение должно быть меньше или равно мощности насоса.
- Исходя из технических характеристик оборудования определяется расход Qнасоса.
- Сравниваются Q и Qнасоса. При приблизительном равенстве значений насос подобран правильно. Если нет, нужно задать новые параметры и посчитать заново.
Расчет пропускной способности канализационных труб
- Задается диаметр и угол наклона, при котором сточные воды стекают произвольно, а система постоянно самоочищается (от 0,005 до 0,035 в зависимости от сечения):
- Степень наполнения трубы по нормативу 0,6-0,8 и также зависит от диаметра:
Зависимость наполнения от диаметра трубы
По таблицам Лукиных уточняется, соответствует ли выбранный диаметр заданным параметрам. Если есть отклонения, сечение нужно изменить в большую/меньшую сторону. Для более точных расчетов используются графики, формулы и поправочные коэффициенты.
Расчет пропускной способности газопроводов
В соответствии с параметрами проектируемой сети задаются диаметры труб на входе и выходе в ГРС. Затем, сравнивая значения по таблицам, находят такое соотношение, при котором условия максимально соблюдены.
Давление газа в газопроводе: классификация, виды и категории труб Природный газ используется в быту и на производственных предприятиях. Для доставки его к месту назначения применяют трубопроводы. Важнейший показатель для них — давление газа в газопроводе. Эта…
Как рассчитать параметры дымохода
Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.
При проектировании используются нормативы СП 7.13130.2013 и СНиП III-Г.11-62. Хотя последний регламент считается недействующим, там содержатся рекомендации, касающиеся именно дымоходов.
Сложные промышленные устройства рассчитываются в профессиональных бюро, для домашних печей применяется более простая методика.
Пример:
- Задается скорость движения дыма U=2 м/с.
- За час в топке сгорает примерно В=6 кг дров влажностью 20-25%.
- Температура разогретого дыма T=140°.
Объем исходящего дыма определяется по формуле:
Vгаз = (В х Vтоплx (1+Т/273))/3600, м3/с , где Vтопл — объем воздуха, требуемый для сжигания 1 кг дров. В данном случае это 10 м³, для бурого угла 12 м³, для каменного 17 м³.
- Vгаз=6х10х(1+140/273))/3600=0,025 м³/с.
- Зная объем исходящего газа и его скорость, можно найти площадь сечения трубы дымохода:
- S=Vгаз/U=0,025/2=0,0126 м².
- Диаметр определяется по геометрической формуле:
- D=2√(S/p)=2√(0,0126/3,14)=0,126 м = 126 мм.
- Ближайший диаметр трубы с округлением в большую сторону — 150 мм.
Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.
Длина дымохода для обеспечения нормальной тяги подбирается по СП 7.13130.2013, где нормируются высота от оголовка до колосниковой решетки печи, конька крыши, а также расстояние до окружающих крупных объектов.
Онлайн калькуляторы
Программы, помогающие определить параметры трубопровода, — большое подспорье для тех, кто мало знаком с гидравликой. Они созданы на базе действующих нормативов и теоретических формул.
Крупные объекты проектируются специализированными организациями, но для расчетов домашних сетей онлайн-калькуляторы могут применяться вполне уверенно. Если есть какие-либо сомнения, за консультацией лучше обратиться к профессионалам.
Заключение
Пропускная способность трубы — важнейшая характеристика, от которой зависит работа всего трубопровода. Для расчетов применяются различные методики с использованием формул, таблиц или программ. Если нет уверенности в собственных силах, обратитесь к специалистам.
Дополнительная информация по теме:
Пропускная способность трубы
► Методы определения пропускной способности
► Расчет пропускной способности газовой трубы
► Расчет канализационной трубы
► Расчет водопроводной трубы
► Таблица расчета
Нормальная работа всех инженерных систем здания прежде всего зависит от точности проектирования. Диаметр трубы влияет на ее пропускную способность – объем, который может пропустить сечение в единицу времени. Эту величину не принято вычислять и указывать в литрах для каждого вида продукции, так как при расчетах необходимо учитывать множество факторов.
Если диаметр трубопровода слишком мал, увеличивается внутреннее давление. Это создает аварийную ситуацию: возможны разрывы, протечки, появление засоров может полностью перекрыть поток.
Выбор труб большого сечения решает все эти проблемы, но напор может оказаться недостаточным. Такая система не в состоянии обеспечивать подачу воды или газа в нормальном объеме.
Методы определения пропускной способности
При расчетах инженеры руководствуются строительными нормами СНиП 2.04.01- и СП 402.1325800.2018. Разработку проектов производят с учетом точек разбора и нормативного потребления ресурсов.Как рассчитать пропускную способность трубысамостоятельно? Используют несколько вариантов, но все они дают приблизительный результат:
- С помощью таблиц;
- Опираясь на гидравлические формулы;
- Через онлайн-калькуляторы;
- С помощью программных продуктов.
На пропускную способность участка трубы оказывают влияние следующие факторы:
- Условный проход (Ду или DN);
- Материал изготовления;
- Количество колен, переходников, фитингов;
- Число точек разбора.
- Длина отрезка;
- Мощность насосного оборудования или уклон;
- Характеристики транспортируемой среды.
Условный проход – это средний внутренний диаметр. Понятие было введено для удобства подбора при стыковке элементов разных типоразмеров.
Стальные изделия к концу эксплуатационного срока могут пропускать меньший объем воды из-за формирования отложений и ржавчины.
От гладкости поверхности зависит сопротивление потоку, дополнительно оно создается в местах размещения арматуры. По правилам гидравлики пропускную способность рассчитывают в самом узком месте.
Расчет пропускной способности газовой трубы
Природный газ – особо опасная среда, поэтому проектирование разводок выполняют компании с лицензией, а работоспособность оборудования проверяет инспектор. Свойство газов сжиматься – усложняет вычисления. Кроме этого возможны утечки через микроскопические трещины и зазоры.
Пропускную способность газовой трубы определяют исходя из обеспечения бесперебойных поставок в часы максимального потребления и минимальными потерями напора между участками сети.
- Кроме этого, характеристики строения должны соответствовать требованиям пожарной безопасности.
- Упрощенная формула для бытовых газопроводов:
- Qmax=0,67 Ду2*р
- Ду или DN – условный проход;
- Р – абсолютное давление газа, равное рабочему +0,10 мПа.
Для определения диаметра магистрального или распределительного газопровода применяют более сложную формулу:
Qmax= 196,386 Ду2*р/ z*to
- Z – коэффициент сжимаемости;
- to – температура среды.
Например, в летнее время температура воздуха выше. Газ, находящийся в трубопроводе увеличивается в объеме. Если пропускная способностьокажется ниже, возможны утечки и даже взрывы.
Таблица расчета газовой трубы
| 670 | 1715 | 2680 | 6030 | 10720 | 24120 | 42880 | 67000 |
| 1170 | 3000 | 4690 | 10550 | 18760 | 42210 | 75040 | 117000 |
| 2175 | 5570 | 8710 | 19595 | 34840 | 78390 | 139360 | 217500 |
| 2845 | 7290 | 11390 | 25625 | 45560 | 102510 | 182240 | 284500 |
| 4355 | 11145 | 17420 | 39195 | 69680 | 156780 | 278720 | 435500 |
| 6030 | 15435 | 24120 | 54270 | 96480 | 217080 | 385920 | 603000 |
| 9380 | 24010 | 37520 | 84420 | 150080 | 337680 | 600320 | 938000 |
| 12730 | 32585 | 50920 | 114570 | 203680 | 458280 | 814720 | 1273000 |
| 16915 | 43305 | 67670 | 152255 | 270680 | 609030 | 108720 | 1691500 |
Расчет канализационной трубы
Системы канализации бывают напорные и безнапорные. В безнапорных вещества движутся за счет уклона элементов. В напорных сточные воды перемещаются благодаря действию насосных станций.
Стоки представляют собой разнородную массу. При малых скоростях твердые частицы выпадают на дно и образуют наносы. Для бесперебойной работы необходимо обеспечить скорость самоочищения, она определена для различных Ду.
Для вычисления размера сечения применяют формулу постоянного расхода жидкости:
- q=a*v ( q – расход, a – площадь сечения потока, v – скорость)
и Шези:
- v=C√R*i (С – коэффициент Шези, R – гидравлический радиус, i – уклон)
Гидравлический радиус:
- R = a/x (a – площадь сечения потока, x – смоченный периметр)
Коэффициент Шези обозначает потери, связанные с трением с учетом длины. Гидравлический радиус тоже введен для вычисления сопротивления, ведь чем шире русло реки, тем большая энергия трения возникает при движении потока. Смоченный периметр – это часть длины окружности, которая соприкасается с жидкостью.
Применение формул чрезвычайно сложно, поэтому для определения Ду внутренних сетей зданий, ливневок, стоков применяют готовые таблицы или программное обеспечение.
Расчет расхода сточных вод
| Диаметр, мм | Наполнение | Принимаемый (оптимальный уклон) | Скорость движения сточной воды в трубе, м/с | Расход, л/сек |
| 100 | 0,6 | 0,02 | 0,94 | 4,6 |
| 125 | 0,6 | 0,016 | 0,97 | 7,5 |
| 150 | 0,6 | 0,013 | 1,00 | 11,1 |
| 200 | 0,6 | 0,01 | 1,05 | 20,7 |
| 250 | 0,6 | 0,008 | 1,09 | 33,6 |
| 300 | 0,7 | 0,0067 | 1,18 | 62,1 |
| 350 | 0,7 | 0,0057 | 1,21 | 86,7 |
| 400 | 0,7 | 0,0050 | 1,23 | 115,9 |
| 450 | 0,7 | 0,0044 | 1,26 | 149,4 |
| 500 | 0,7 | 0,0040 | 1,28 | 187,9 |
| 600 | 0,7 | 0,0033 | 1,32 | 278,6 |
| 800 | 0,7 | 0,0025 | 1,38 | 520,0 |
| 1000 | 0,7 | 0,0020 | 1,43 | 842,0 |
| 1200 | 0,7 | 0,00176 | 1,48 | 1250,0 |
Расчет водопроводной трубы
Водопроводный сортамент применяют для ХВС, ГВС и отопления. Кроме этого, в каждом строении организуют большое число точек водоразбора, например, в среднестатистической квартире их минимум три.
К системе водоснабжения подключают:
- ванные,
- душевые кабины,
- санузлы,
- кухонные мойки и различные приборы (стиральные и посудомоечные машины, автополив в частных домах).
Иногда гидравлическая схема устроена так, что при работающем душе не хватает напора на кухне.
Принято считать, что скорость потока в водопроводе примерно равна 2 м/с, а за минуту из крана вытекает примерно 6 литров. Согласно СНиП 2.0401-85 допустимое давление холодной воды 0,3 – 6 бар, а горячей 0,3- 4,5 бар (под напором 1 бар вода может подняться на высоту 10 метров). Нормативы также обозначены в Постановлении Правительства № 354.
Владельцы частных домов вынуждены рассчитывать показатели индивидуально. Здесь необходимо учитывать заводские рекомендации для реле насосных установок. Величину 4 бар можно считать оптимальной для нужд жильцов и хозяйства, а фитинги — запорная арматура — способны служить достаточное время без срывов. Но такие технические возможности есть не у каждой системы.
Важным параметром является температура среды. Под действием тепла жидкости расширяются, следовательно, возрастает давление и трение. Дополнительное сопротивление создает каждый изгиб, фитинг, внутренняя поверхность по всей длине участка.
Гидравлический расчет включает в себя следующие характеристики:
- Условный проход;
- Нормативный расход;
- Номинальное и допустимое избыточное давление;
- Материал – падение напора на каждом участке;
- Количество фасонных деталей;
- Линейное и тепловое расширение;
- Длина.
Для вычисления зависимостей между расходом и давлением потока жидкости применяются уравнения Бернули (динамическое) и сохранения расхода (кинематическое).
Пропускная способность водопроводной трубы по диаметру наиболее точно определяется по таблице Шевелевых. Производители предусматривают расчетное давление для каждого размера Ду, проводят гидравлические испытания на соответствие. Существует таблица расчетов по теплоте и теплоносителю.
Пропускная способность трубы в зависимости от теплоносителя и отдаваемой теплоты
| 0,011 | 0,005 | 0,182 | 0,009 |
| 0,039 | 0,018 | 0,650 | 0,033 |
| 0,11 | 0,05 | 1,82 | 0,091 |
| 0,24 | 0,11 | 4,00 | 0,20 |
| 0,72 | 0,33 | 12,0 | 0,60 |
| 1,51 | 0,69 | 25,0 | 1,25 |
| 2,70 | 1,24 | 45,0 | 2,25 |
| 4,36 | 2,00 | 72,8 | 3,64 |
| 9,23 | 4,24 | 154 | 7,70 |
| 16,6 | 7,60 | 276 | 13,8 |
| 26,6 | 12,2 | 444 | 22,2 |
| 40,3 | 18,5 | 672 | 33,6 |
| 56,5 | 26,0 | 940 | 47,0 |
| 68,3 | 36,0 | 1310 | 65,5 |
| 103 | 47,4 | 1730 | 86,5 |
| 167 | 76,5 | 2780 | 139 |
| 250 | 115 | 4160 | 208 |
| 354 | 162 | 5900 | 295 |
| 633 | 291 | 10500 | 525 |
| 1020 | 470 | 17100 | 855 |
Пропускная способность трубы в зависимости от давления теплоносителя
| 173 | 403 | 745 | 1627 | 2488 | 4716 | 9612 | 14940 | 30240 |
| 176 | 407 | 756 | 1652 | 2524 | 4788 | 9756 | 15156 | 30672 |
| 176 | 414 | 767 | 1678 | 2560 | 4860 | 9900 | 15372 | 31104 |
| 180 | 421 | 778 | 1699 | 2596 | 4932 | 10044 | 15552 | 31500 |
| 184 | 425 | 788 | 1724 | 2632 | 5004 | 10152 | 15768 | 31932 |
| 202 | 472 | 871 | 1897 | 2898 | 5508 | 11196 | 17352 | 35100 |
| 220 | 511 | 943 | 2059 | 3143 | 5976 | 12132 | 18792 | 38160 |
| 234 | 547 | 1015 | 2210 | 3373 | 6408 | 12996 | 20160 | 40680 |
| 252 | 583 | 1080 | 2354 | 3589 | 6804 | 13824 | 21420 | 43200 |
| 266 | 619 | 1151 | 2486 | 3780 | 7200 | 14580 | 22644 | 45720 |
| 281 | 652 | 1202 | 2617 | 3996 | 7560 | 15336 | 23760 | 47880 |
| 288 | 680 | 1256 | 2740 | 4176 | 7920 | 16056 | 24876 | 50400 |
| 306 | 713 | 1310 | 2855 | 4356 | 8244 | 16740 | 25920 | 52200 |
| 317 | 742 | 1364 | 2970 | 4356 | 8566 | 17338 | 26928 | 54360 |
| 331 | 767 | 1415 | 3076 | 4680 | 8892 | 18000 | 27900 | 56160 |
Практически все водопроводы изготовлены из сталей (за исключением части внутренней разводки МКД). Для трубопроводов общего назначения с высокими механическими или корродирующими нагрузками используется чугун или нелегированные конструкционные стали.
Абсолютную шероховатость поверхностей обозначают знаком ∆ и вычисляют для разных сред после нескольких лет применения (отложения накипи, применение в насосно-компрессорных и системах отопления).
Так как необходим учет большого числа факторов, инженеры выполняют проектирование в специализированных программах. Применение формул требует знаний многих параметров. Это не всегда возможно для специалистов, поэтому в нормативных документах предусматриваются таблицы.
Таблица пропускной способности
Оцените нашу статью
Загрузка...
