Формула площади сечения трубы по диаметру

При строительстве и обустройстве дома трубы не всегда используются для транспортировки жидкостей или газов.

Часто они выступают как строительный материал — для создания каркаса различных построек, опор для навесов и т.д. При определении параметров систем и сооружений необходимо высчитать разные характеристики ее составляющих.

В данном случае сам процесс называют расчет трубы, а включает он в себя как измерения, так и вычисления. 

Для чего нужны расчеты параметров труб

В современном строительстве используются не только стальные или оцинкованные трубы. Выбор уже довольно широк — ПВХ,  полиэтилен (ПНД и ПВД), полипропилен, металлопластк, гофрированная нержавейка.

Они хороши тем, что имеют не такую большую массу, как стальные аналоги. Тем не менее, при транспортировке полимерных изделий в больших объемах знать их массу желательно — чтобы понять, какая машина нужна.

Вес металлических труб еще важнее — доставку считают по тоннажу. Так что этот параметр желательно контролировать.

Формула площади сечения трубы по диаметруТо, что нельзя измерить, можно рассчитать

Знать площадь наружной поверхности трубы надо для закупки краски и теплоизоляционных материалов. Красят только стальные изделия, ведь они подвержены коррозии в отличие от полимерных. Вот и приходится защищать поверхность от воздействия агрессивных сред.

Используют их чаще для строительства заборов, каркасов для хозпостроек (гаражей, сараев, беседок, бытовок), так что условия эксплуатации — тяжелы, защита необходима, потому все каркасы требуют окраски.

Вот тут и потребуется площадь окрашиваемой поверхности — наружная площадь трубы.

При сооружении системы водоснабжения частного дома или дачи, трубы прокладывают от источника воды (колодца или скважины) до дома — под землей.

И все равно, чтобы они не замерзли, требуется утепление. Рассчитать количество утеплителя можно зная площадь наружной поверхности трубопровода.

Только в этом случае надо брать материал с солидным запасом — стыки должны перекрываться с солидным запасом.

Сечение трубы необходимо для определения пропускной способности — сможет ли данное изделие провести требуемое количество жидкости или газа. Этот же параметр часто нужен при выборе диаметра труб для отопления и водопровода, расчета производительности насоса и т.д.

Внутренний и наружный диаметр, толщина стенки, радиус

Трубы — специфический продукт. Они имеют внутренний и наружный диаметр, так как стенка у них толстая, ее толщина зависит от типа трубы и материала из которого она изготовлена. В технических характеристиках чаще указывают наружный диаметр и толщину стенки.

Формула площади сечения трубы по диаметруВнутренний и наружный диаметр трубы, толщина стенки

Имея эти два значения, легко высчитать внутренний диаметр — от наружного отнять удвоенную толщину стенки: d = D — 2*S. Если у вас наружный диаметр 32 мм, толщина стенки 3 мм, то внутренний диаметр будет: 32 мм — 2 * 3 мм = 26 мм.

Если же наоборот, имеется внутренний диаметр и толщина стенки, а нужен наружный — к имеющемуся значению добавляем удвоенную толщину стеки.

С радиусами (обозначаются буквой R) еще проще — это половина от диаметра: R = 1/2 D. Например, найдем радиус трубы диаметром 32 мм. Просто 32 делим на два, получаем 16 мм.

Формула площади сечения трубы по диаметруИзмерения штангенциркулем более точные

Что делать, если технических данных трубы нет? Измерять. Если особая точность не нужна, подойдет и обычная линейка, для более точных измерений лучше использовать штангенциркуль.

Расчет площади поверхности трубы

Труба представляет собой очень длинный цилиндр, и площадь поверхность трубы рассчитывается как площадь цилиндра. Для вычислений потребуется радиус (внутренний или наружный — зависит от того, какую поверхность вам надо рассчитать) и длина отрезка, который вам необходим.

Формула площади сечения трубы по диаметруФормула расчета боковой поверхности трубы

Чтобы найти боковую площадь цилиндра, перемножаем радиус и длину, полученное значение умножаем на два, а потом — на число «Пи», получаем искомую величину. При желании можно рассчитать поверхность одного метра, ее потом можно умножать на нужную длину.

Для примера рассчитаем наружную поверхность куска трубы длиной 5 метров, с диаметром 12 см. Для начала высчитаем диаметр: делим диаметр на 2, получаем 6 см.

Теперь все величины надо привести к одним единицам измерения. Так как площадь считается в квадратных метрах, то сантиметры переводим в метры. 6 см = 0,06 м.

Дальше подставляем все в формулу: S = 2 * 3,14 * 0,06 * 5 = 1,884 м2. Если округлить, получится 1,9 м2.

Расчет веса

С расчетом веса трубы все просто: надо знать, сколько весит погонный метр, затем эту величину умножить на длину в метрах.

Вес круглых стальных труб есть в справочниках, так как этот вид металлопроката стандартизован. Масса одного погонного метра зависит от диаметра и толщины стенки.

Один момент: стандартный вес дан для стали плотностью 7,85 г/см2 — это тот вид, который рекомендован ГОСТом.

Формула площади сечения трубы по диаметруТаблица веса круглых стальных труб

В таблице Д — наружный диаметр, условный проход — внутренний диаметр, И еще один важный момент: указана масса обычных стального проката, оцинкованные на 3% тяжелее.

Формула площади сечения трубы по диаметруТаблица веса профилированной трубы квадратного сечения

Как высчитать площадь поперечного сечения

Формула площади сечения трубы по диаметруФормула нахождения площади сечения круглой трубы

Если труба круглая, площадь сечения считать надо по формуле площади круга: S = π*R2. Где R — радиус (внутренний), π — 3,14. Итого, надо возвести радиус в квадрат и умножить его на 3,14.

Например, площадь сечения трубы диаметром 90 мм. Находим радиус — 90 мм / 2 = 45 мм. В сантиметрах это 4,5 см. Возводим в квадрат: 4,5 * 4,5 = 2,025 см2, подставляем в формулу S = 2 * 20,25 см2 = 40,5 см2.

Площадь сечения профилированной трубы считается по формуле площади прямоугольника: S = a * b, где  a и b — длины сторон прямоугольника. Если считать сечение профиля 40 х 50 мм, получим S = 40 мм * 50 мм = 2000 мм2 или 20 см2 или 0,002 м2.

Как рассчитать объем воды в трубопроводе

При организации системы отопления бывает нужен такой параметр, как объем воды, которая поместится в трубе. Это необходимо при расчете количества теплоносителя в системе. Для данного случая нужна формула объема цилиндра.

Формула площади сечения трубы по диаметруФормула расчета объема воды в трубе

Тут есть два пути: сначала высчитать площадь сечения (описано выше) и ее умножить на длину трубопровода. Если считать все по формуле, нужен будет внутренний радиус и общая длинна трубопровода. Рассчитаем сколько воды поместится в системе из 32 миллиметровых труб длиной 30 метров.

Сначала переведем миллиметры в метры: 32 мм = 0,032 м, находим радиус (делим пополам) — 0,016 м. Подставляем в формулу V = 3,14 * 0,0162 * 30 м = 0,0241 м3. Получилось = чуть больше двух сотых кубометра. Но мы привыкли объем системы измерять литрами. Чтобы кубометры перевести в литры, надо умножить полученную цифру на 1000. Получается 24,1 литра.

Как рассчитать площадь поперечного сечения трубы

Трубы разного вида и рода настолько привычный элемент нашего быта, что замена их кажется самым простым делом. Нужно всего лишь выбрать материал – полипропилен, сталь, чугун, и подобрать диаметр, соответствующий выбранной сантехнике, например. На деле любой трубопровод – система сложная, и даже при совсем небольших отклонениях функционировать не станет.

Формула площади сечения трубы по диаметруТруба квадратного сечения

Геометрические параметры

Изготовители предлагают, конечно, продукцию не произвольных размеров, а вполне типовых – иначе замена поврежденных участков была бы невозможна, а система оказалась не ремонтоспособной. К параметрам, которые необходимо учитывать в расчетах, относятся:

  • внешний диаметр – требуется при вычислении реального объема, который занимает трубопровод и расчета площади поверхности;
  • внутренний диаметр – решающая характеристика, определяющая физическое рабочее сечение или площадь;
  • толщина стенки – при стыковке фрагментов с одинаковой площадью поперечного сечения трубы и из того же материала должна быть одинаковой. При соединении водоводов из разных материалов – нет;
  • живое сечение – площадь окружности, но отличная от физического поперечного сечения трубы, так как учитывает давление воды. Она носит несколько условный характер, но значительно облегчает дело при расчетах пропускной способности всей системы;
  • длина – как величина отрезков, предлагаемых производителем, так и общая протяженность коммуникации.
Читайте также:  Сильный кашель у ребенка как в трубу

Формула площади сечения трубы по диаметру

Часть такого рода данных можно почерпнуть в таблицах сортамента. Но такой вариант возможен лишь в том случае, если продукция выпускается в полном соответствии с ГОСТ. При других обстоятельствах замерять порой приходится самостоятельно и самостоятельно же производить расчет площади сечения трубы.

Зачем нужны расчеты

  • Проходимость трубопровода – основополагающий показатель рабочего состояния системы. Вода – горячая или холодная, перемещается по стальной трубе под давлением или самотеком. Если исходить из чисто геометрических параметров, то при одинаковом поперечном сечении трубы пропускная способность будет одинаковой.

На практике полученная величина будет условной, так как вода под давлением перемещается с куда большей скоростью. Однако при этом оказывает и большее давление на внутреннюю поверхность трубопровода.

Поэтому для напорных и безнапорных систем выбираются изделия с одинаковым рабочим объемом, но разной толщиной стенок, а, значит, с разным внешним диаметром.

Формула площади сечения трубы по диаметру

  • Расчет теплоотдачи – особенно актуален при установке системы теплого пола, например. Здесь потребуется высчитать общую поверхность трубопровода. На фото – система отопления.
  • Теплоизоляция – стальной трубопровод горячего водоснабжения и отопления должен быть изолирован, чтобы тепло не терялось при передаче от котла к радиаторам. Не меньше в теплоизоляции нуждается система холодного водоснабжения – из-за угрозы образования конденсата. Для вычислений поверхности по формуле потребуется величина поперечного сечения трубы.

Расчет площади поперечного сечения трубы

Производятся вычисления с помощью простых школьных формул. Так как речь идет о круглой стальной трубе, то сечение представляет собой окружность. Для расчетов используется величина внутреннего диаметра.

Формула площади сечения трубы по диаметру

Площадь поперечного сечения трубы находят по следующей формуле:

S= π*(D/2)2, где

  • S – искомая величина;
  • π – 3,14. Если требуется более точный расчет, увеличивают число знаков после запятой;
  • D – внутренний диаметр трубопровода.

Если зачнете внутреннего диаметра неизвестно, но есть значение толщины стенки, используется несколько видоизмененная формула:

S= π*(D/2-h)2, где h – толщина стенки.

Формула площади сечения трубы по диаметру

В параметрах изделия обычно указывается именно внешний диаметр и толщина, так как эти величины считаются определяющими.

Как рассчитать площадь сечения трубы – простые и проверенные способы

Содержание:

Формулы вычислений Порядок расчета Физические характеристики труб

Произвести расчет сечения трубы довольно просто, ведь для этого есть ряд стандартных формул, а также многочисленные калькуляторы и сервисы в интернете, которые могут выполнить ряд простых действий. В данном материале мы расскажем о том, как рассчитать площадь сечения трубы самостоятельно, ведь в некоторых случаях нужно учитывать ряд конструкционных особенностей трубопровода.

Формула площади сечения трубы по диаметру

Формулы вычислений

При проведении вычислений нужно учитывать, что по существу трубы имеют форму цилиндра. Поэтому для нахождения площади их сечения можно воспользоваться геометрической формулой площади окружности. Зная внешний диаметр трубы и значение толщины его стенок, можно найти показатель внутреннего диаметра, который понадобится для вычислений.

  • Стандартная формула площади окружности такова:
  • S=π×R2, где
  • π – постоянное число, равное 3,14;
  • R – величина радиуса;
  • S – площадь сечения трубы, вычисленная для внутреннего диаметра.

Порядок расчета

Поскольку главная задача – это найти площадь проходного сечения трубы, основная формула будет несколько видоизменена.

Формула площади сечения трубы по диаметру

  1. В результате вычисления производятся так:
  2. S=π×(D/2-N)2, где
  3. D – значение внешнего сечения трубы;
  4. N – толщина стенок.

Примите к сведению, что, чем больше знаков в числе π вы подставите в расчеты, тем точнее они будут.

Формула площади сечения трубы по диаметру

Приведем числовой пример нахождения поперечного сечения трубы, с наружным диаметром в 1 метр (N). При этом стенки имеют толщину в 10 мм (D). Не вдаваясь в тонкости, примем число π равным 3,14.

Итак, расчеты выглядят следующим образом:

S=π×(D/2-N)2=3,14×(1/2-0,01)2=0,754 м2.

Физические характеристики труб

Стоит знать, что показатели площади поперечного сечения трубы напрямую влияют на скорость транспортировки газообразных и жидких веществ. Поэтому крайне важно заложить в проект трубы с правильным сечением. Кроме того, на выбор диаметра трубы будет влиять еще и рабочее давление в трубопроводе.  «Как посчитать площадь трубы – способы и формулы расчета».

Формула площади сечения трубы по диаметру

Также в процессе проектирования трубопроводов стоит учитывать химические свойства рабочей среды, а также ее температурные показатели. Даже если вы знакомы с формулами, как найти площадь сечения трубы, стоит изучить дополнительный теоретический материал.

Так, информация относительно требований к диаметрам трубопроводов под горячее и холодное водоснабжение, отопительные коммуникации или транспортировку газов, содержатся в специальной справочной литературе.

Значение имеет также сам материал, из которого произведены трубы.

Выводы

Таким образом, определение площади сечения трубы является очень важным, однако, в процессе проектировки нужно обращать внимание на характеристики и особенности системы, материалы трубных изделий и их прочностные показатели.

Как рассчитать площадь сечения трубы

Параметры труб определяются согласно расчётам, сделанным при помощи специальных формул. Сегодня большинство вычислений производится посредством онлайн сервисов, однако в большинстве случаев требуется индивидуальный подход к вопросу, поэтому важно понимать, каким образом производится расчёт площади сечения трубы.

Формула площади сечения трубы по диаметру

Как делаются вычисления?

Как известно, труба – это цилиндр. Следовательно, площадь её сечения рассчитывается по простым формулам, известным нам из курса геометрии. Основная задача – вычислить площадь круга, диаметр которого равен наружному диаметру изделия. При этом толщина стенок вычитается для получения истинного значения.

  • Как мы знаем из курса общеобразовательной школы, площадь круга равна произведению числа π на квадрат радиуса:
  • S = π • R2.
  • Здесь:
  • R – радиус вычисляемой окружности. Он равен половине её диаметра;
  • Π – постоянная равная 3,14;
  • S – вычисляемая площадь поперечного сечения трубы.

Формула площади сечения трубы по диаметру

Так как задача – найти истинную площадь, то из полученного значения необходимо вычесть величину толщины стенки. Следовательно, формула приобретает вид:

  • S = π • (D/2 – N)2;
  • В этой записи D – внешний диаметр окружности;
  • N – толщина стенки трубы.

Чтобы вычисления были максимально точными, следует вписать больше знаков после запятой в числе π (пи).

К примеру, требуется рассчитать сечение трубы, внешний диаметр которой 1 метр. Толщина её стенок 10 мм. (или 0,01 м.). Следовательно, нам известно:

D = 1 м.; N = 0,01 м.

Для упрощения возьмём π = 3,14. Подставляем значения в формулу:

S = π • (D/2 – N)2 = 3,14 • (1/2 – 0,01)2 = 0,754 м2.

Некоторые физические особенности

От площади сечения трубы зависит скорость движения жидкостей и газов, которые по ней транспортируются. Надо выбрать оптимальный диаметр. Не менее важным является и внутреннее давление. Именно от его величины зависит целесообразность выбора сечения.

Формула площади сечения трубы по диаметру

При расчёте учитывается не только давление, но и температура среды, её характер и свойства. Знание формул не освобождает от необходимости изучения теории.

Расчёт труб канализации, водоснабжения, газоснабжения и отопления опирается на информацию справочников. Важно, чтобы выполнялись все необходимые условия при выборе сечения.

Читайте также:  Как работает установка алмазного бурения?

Его величина также зависит и от характеристик используемого материала.

О чём стоит помнить?

Площадь сечения трубы – один из важных параметров, который следует учитывать при расчёте системы. Но наравне с тем высчитываются параметры прочности, определяется, какой материал выбрать, изучаются свойства системы в целом и пр.

Как рассчитать площадь сечения трубы по диаметру

  • Труба – это длинное пустотелое промышленное изделие на основе полого профиля постоянного сечения, предназначенная для транспортировки жидкостей или газов.
  • Сечение трубы – это изображение фигуры, образованной рассечением трубы плоскостью в поперечном направлении.
  • Формула для расчета площади поперечного сечения трубы:
  • S = π * (Dн 2 – Dв 2 ) / 4
  • , где
  • Dн – наружный диаметр трубы; Dв – внутренний диаметр трубы.

Быстро выполнить эту математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы.

Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.

На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета площади поперечного сечения трубы, если известны наружный и внутренний диаметр трубы. С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете рассчитать площадь поперечного сечения трубы.

В наше время объединение стран в одно мировое сообщество значительно усиливает взаимозависимость экономики разных стран друг от друга. Это ведет к глобальному перемещению во времени и в пространстве людей, услуг, товаров, сырья. Отсюда и значительное повышение роли транспорта в разных его формах и видах.

Одним из узкоспециализированных видов транспорта являются трубопроводы, преимущества которых бесспорны и очевидны. Например, если посчитать пропускную способность, то стоимость трубопровода в два с лишним раза меньше железной или автомобильной дороги.

При транспортировке жидкостей или газов потери в трубопроводах меньше в 2-3 раза по сравнению с другими видами транспорта. А уж в системах отопления, канализации, водоснабжения и вентиляции трубопроводам принадлежит главенствующая роль.

Вот почему правильно рассчитать площадь трубы и всего трубопровода в целом становится актуальной задачей и для экономии материала и средств, и для максимального использования всех функциональных возможностей трубопроводной сети.

Тем более что промышленная индустрия через торговую сеть и онлайн-магазины предоставляет широчайший ассортимент всего необходимого для этого вида транспорта.

Характеристики трубопроводов

Правильный расчет характеристик трубопроводов поможет вам сэкономить и получить максимум возможностей при проведении как магистрального, так и обычного водопроводного или теплового трубопровода.

На чем же можно сэкономить или получить максимум возможностей, если грамотно рассчитать трубу, как магистральную, так и обычную домашнюю, водопроводную или тепловую? Знание таких выигрышных возможностей и их использование — формула успеха! Остановимся на них поподробнее:

  1. Проходимость трубопровода — этот показатель влияет и на расход транспортируемого материала, и на стоимость самого сооружения. Здесь главный показатель — площадь поперечного сечения. Чтобы посчитать ее, необходимо знать наружный диаметр и толщину стенки трубы.
  2. Потери тепла — важный параметр трубопровода при транспортировке теплоносителя (воды) от теплового пункта к отопительным приборам. В формулу расчета теплопотерь, наряду со многими физическими величинами, входит диаметр и длина трубы.
  3. Количество теплоизолирующего материала — требуется точный расчет площади поверхности трубопровода для максимальной экономии материала и средств.
  4. Антикоррозийное покрытие трубопровода — правильный расчет покрываемой площади ведет к экономии краски или битумного лака.
  5. Шероховатость внутренней поверхности — показатель, влияющий на скорость потока в трубе. Чем ниже шероховатость, тем меньше сопротивление стенок трубопровода и выше скорость потока. Переменный показатель, зависящий и от геометрических размеров трубы, и от процесса зарастания ее поперечного просвета ржавчиной и минеральными отложениями.

Для чего это необходимо знать

Ниже рассмотрим обстановке, в то время, когда данные параметры в большинстве случаев неизменно нужно учитывать в работе:

  1. Знание формулы площади будет нужным, в то время, когда рассчитывается теплоотдача теплого пола либо регистра отопления.Данные возможно взять, исходя из неспециализированной площади, которая отдает воздуху в помещении тепло от рабочей жидкости определенной температуры.
  2. Второй вариант — обратная обстановка, которая видится кроме этого довольно часто. Особенно, в случае если нужно подсчитать теплопотери по всей протяженности трубопровода к отопительному прибору. При расчете количества и размеров конвекторов, радиаторов и других устройств инструкция требует знать точно, какое количество калорий они смогут выдавать. Данные определяются с учетом площади поверхности трубопровода, транспортирующего воду.
  1. Если вы станете знать, как посчитать площадь поверхности трубы, вы сможете закупить верное количество теплоизоляции. Частенько протяженность теплотрассы образовывает десятки километров, исходя из этого правильные данные окажут помощь компаниям сохранить внушительные средства.
  1. Еще один момент – затраты на покраску либо антикоррозионное покрытие, цена которых время от времени внушительна. В этом случае знания разрешат точно вычислить нужный количество материала. Помимо этого, так возможно косвенными способами выяснить нерадивость исполнителей работ, в случае если затраты на 1 м2 поверхности будут значительно возрастать.
  2. Расчет площади трубы (сечение) разрешит определить большую проходимость изделия. Само собой разумеется, возможно сходу заведомо больший диаметр, но при громадных капиталовложениях в строительные объекты данный показатель играется значительную роль в перерасходе средств.

Совет: не забывайте, не смотря на то, что в частном доме перерасход бюджета при установке трубы на ход больше будет маленьким, но вы утратите на теплопотерях, поскольку чем больше поверхность предмета, тем больше тепла он отдает в единицу времени.

Не следует кроме этого забывать, что в то время, когда раскрывается кран тёплого водоснабжения, количество жидкости в водопроводе бесцельно остывает. Громадный диаметр трубы аккумулирует много воды, которая в ней будет стоять, исходя из этого вы израсходуете больше тепла на нагрев помещения.

Совет: калькулятор площади трубы вы сможете обнаружить нашем сайте, и на сайтах профильных фирм.

Как вычислить сечение

  1. Нужно высчитать площадь круга и отнять толщину стенок.
  2. Формула следующая: S = ?(D/2-N)2.D – диаметр, N – толщина стенок.

Совет: помните, что в напорных водопроводах рабочая жидкость заполняет целый их количество.

В самотечной системе канализации — поток по большей части смачивает лишь часть стенок, исходя из этого труба оказывает меньшее сопротивление, чем в всецело заполненной.

  Более 100 лет применения термодиффузионного цинкования

Для гидравлических расчетов последней и ввели понятие — живое сечение.

Расчет поверхности

Геометрическая задача, с которой вы неоднократно виделись на уроках, в то время, когда необходимо было определить площадь поверхности цилиндра, а, труба — это он и имеется. Дабы определить нужную цифру нужно знать длину окружности и высоту цилиндра (в нашем случае длину трубопровода).

Формула длины окружности – Lокр = ?D, поверхности – S = ?DL, где L–протяженность трубопровода, а D–его диаметр.

Для окрашивания возможно применять данную формулу напрямую, в случае если же нужно проводить теплоизоляционные работы, материала пригодиться больше, поскольку он имеет толщину. К тому же на протяжении процесса минеральная вата укладывается с некоторым перехлестом полотен.

Рассчитываем внутреннюю поверхность

Не эксперты в обязательном порядке зададут вопрос – для чего необходимо знать данный параметр? Эксперты же ответят – для гидродинамических расчетов, дабы знать, какая площадь имеет контакт с водой на ходу по трубам.

С этим параметром имеется пара связанных нюансов:

Диаметр Чем он больше, тем меньше шероховатость стенок влияет на движение рабочей жидкости. В случае если у трубопровода диаметр громадной, а его протяженность маленькая, сопротивлением трубы возможно пренебречь.
Шероховатость Данный параметр имеет громадное значение для гидродинамических расчетов. К примеру, стальная ржавая в водопроводная труба и гладкая полипропиленовая по-различному воздействуют на скорость рабочей жидкости.
Постоянство внутреннего диаметра Стальные и чугунные изделия из-за коррозии и минеральных отложений со временем изменяют свою внутреннюю площадь. Вследствие этого проход для потока значительно уменьшается.
Читайте также:  У кого заказать бурение скважин на воду в екатеринбурге?

Совет: не требуется забывать, что стальной водопровод для подачи холодной воды уменьшит свою проходимость в течение 10 лет практически в 2 раза.

Формула расчета наряду с этим будет таковой – S=?(D-2N)L, где N–толщина стены, L–протяженность трубопровода, D–его диаметр.

Расчет параметров трубы

Как видим, при различных используемых параметрах трубопровода общими является расчет поперечного сечения, внешней и внутренней площадей поверхности трубы.

Остановимся на методиках вычисления этих величин (самостоятельный расчет требует знаний в рамках средней школы). Отметим, что все параметры можно рассчитать как с помощью обычного калькулятора, так и применяя специальные онлайн-программы.

Расчет сечения

Задача из геометрии средних классов. Необходимо вычислить площадь круга с диаметром, равным наружному диаметру трубы, вычитая толщину ее стенок.

  Удельная электрическая проводимость меди

Площадь круга рассчитывается по формуле S = Pi*(R^2) (или Pi*R*R), где R — радиус круга, равный половине диаметра.

Все параметры можно рассчитать как с помощью обычного калькулятора, так и применяя специальные онлайн-программы.

Таким образом, площадь сечения трубы выглядит так: S=Pi*(D/2-N)^2, где S — площадь поперечного сечения, Pi — число “пи”(=3,14159…), D и N- наружный диаметр и толщина стенки трубы. Точность результата зависит от количества десятичных знаков в числе “пи”.

Приведем пример расчета внутреннего сечения с внешним диаметром 1 м и со стенками толщиной 10 мм (0,01м). Если мы возьмем для упрощения вычислений в числе “пи” 2 десятичных знака, то формула будет выглядеть так:

S=3.14*(1/2-0,01)^2=0,753914 м 2

Площадь внешней поверхности трубы

Поверхность цилиндра — это прямоугольник, одна сторона которого является длиной окружности цилиндра, а вторая сторона есть длина самого цилиндра. А чтобы узнать площадь прямоугольника, надо рассчитать произведение двух его сторон (т.е. произведение длины на ширину).

Задача сугубо геометрическая. Площадь поверхности снаружи есть не что иное, как площадь поверхности цилиндра. А поверхность цилиндра — это прямоугольник, одна сторона которого является длиной окружности цилиндра, а вторая сторона есть длина самого цилиндра. А чтобы узнать площадь прямоугольника, надо рассчитать произведение двух его сторон (т.е. произведение длины на ширину).

Поперечное сечение трубы и ее внутренний объем: методы расчета

Сегодня нам предстоит небольшой экскурс в школьные программы геометрии и физики. Мы вспомним, как вычисляется площадь поперечного сечения трубы и ее внутренний объем. Кроме того, нам предстоит выяснить, как изменения диаметра трубопровода действуют на давление в потоке жидкости. Итак, в путь.

На фото — водогазопроводные трубы. Нам предстоит научиться вычислять их внутреннее сечение.

Вычисляем площадь сечения

Очевидно, формула площади поперечного сечения трубы будет зависеть от того, какова форма этого сечения. Какие варианты возможны?

Площадь круга имеет вид S = Pi R2, где:

  • S — искомое значение;
  • Pi — число «пи», которое обычно округляют до 3,14;
  • R — радиус круга (применительно к трубе — половина ее внутреннего диаметра).

В качестве примера давайте выполним расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, равным 100 миллиметрам.

  1. Радиус, очевидно, будет равным 50 мм, или 0,05 метра.
  2. Площадь будет равна 3,14 х 0,052 = 0,00785 м2.

Обратите внимание: при расчете проходимости самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) актуально не полное, а так называемое живое сечение потока, ограниченное средним уровнем воды.

А — полное сечение, б — живое сечение потока в частично заполненной трубе, в — живое сечение потока в лотке.

Где взять данные о внутреннем диаметре ВГП труб, использующихся при монтаже внутренних коммуникаций зданий? Продавцами обычно указывается лишь ДУ (условный проход) и тип — легкая, обыкновенная или усиленная.

Вся нужная информация найдется в ГОСТ 3262-75, по которому эти изделия производятся.

ДУ, мм Наружный диаметр, мм Толщина стенки труб, мм
Легких Обыкновенных Усиленных
15 21,3 2,5 2,8 3,2
20 26,8 2,5 2,8 3,2
25 33,6 2,8 3,2 4,0
32 42,3 2,8 3,2 4,0
40 48,0 3,0 3,5 4,0
50 60,0 3,0 3,5 4,5
65 75,5 3,2 4,0 4,5
80 88,5 3,5 4,0 4,5
90 101,3 3,5 4,0 4,5
100 114,0 4,0 4,5 5,0
125 140,0 4,0 4,5 5,5
150 165,0 4,0 4,5 5,5

Как на основе этой таблицы своими руками вычислить фактический внутренний диаметр?

Инструкция проста и, в общем-то, очевидна.

  1. Выбираем соответствующие интересующей вас продукции ДУ и тип.
  2. Вычитаем из наружного диаметра удвоенную толщину стенок.

Как делаются вычисления?

Как известно, труба – это цилиндр. Следовательно, площадь её сечения рассчитывается по простым формулам, известным нам из курса геометрии. Основная задача – вычислить площадь круга, диаметр которого равен наружному диаметру изделия. При этом толщина стенок вычитается для получения истинного значения.

Как мы знаем из курса общеобразовательной школы, площадь круга равна произведению числа π на квадрат радиуса:

  • R – радиус вычисляемой окружности. Он равен половине её диаметра;
  • Π – постоянная равная 3,14;
  • S – вычисляемая площадь поперечного сечения трубы.

Приступаем к расчёту

Так как задача – найти истинную площадь, то из полученного значения необходимо вычесть величину толщины стенки. Следовательно, формула приобретает вид:

  • S = π • (D/2 – N) 2 ;
  • В этой записи D – внешний диаметр окружности;
  • N – толщина стенки трубы.

Чтобы вычисления были максимально точными, следует вписать больше знаков после запятой в числе π (пи).

К примеру, требуется рассчитать сечение трубы, внешний диаметр которой 1 метр. Толщина её стенок 10 мм. (или 0,01 м.). Следовательно, нам известно:

D = 1 м.; N = 0,01 м.

Для упрощения возьмём π = 3,14. Подставляем значения в формулу:

S = π • (D/2 – N) 2 = 3,14 • (1/2 – 0,01) 2 = 0,754 м 2 .

Площадь внутренней поверхности

Данная математическая величина позволяет с точностью вычислить гидродинамические значения поставляемых веществ, основываясь на физических свойствах конструкции, неровностях и шероховатостях каналов.

Следует понимать, что при подсчёте значений наблюдаются следующие закономерности:

  • Увеличение внутреннего диаметра ведёт к ослаблению влияния неровностей и шероховатостей на проходимость поставляемого вещества.
  • Если материал, из которого состоит труба, имеет свойство накапливания отходов, либо склонно к коррозии, то необходимо регулярно проводить перерасчёт внутреннего и внешнего диаметра. Смена материала нужна спустя несколько лет, так как за это время происходит сильное засорение, из-за чего пропускная способность труб резко снижается.

Формула для вычисления внутренней поверхности выглядит следующим образом:

S=2П(D/2-I)*L, где:

  1. П — число Пифагора;
  2. D — наружный диаметр трубы;
  3. I — толщина стенок конструкции;
  4. L — длина трубы.

Объём воды

Объём воды в трубе

Одна из главных прикладных величин при вычислении площади внутренней поверхности — объём воды, поступающей по трубе во время транспортировки. Единственная причина, по которой она не включена в общую форму вычисления — недостаточный круг применения, так как данный физический термин применим только к использующим воду магистралям, например, канализации, водонапорные трубы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector