Как рассчитать расход воды через трубу

Расход воды через трубу при нужном давлении

Содержание статьи

Основная задача расчёта объёма потребления воды в трубе по её сечению (диаметру) – это подобрать трубы так, чтобы водорасход не был слишком большой, а напор оставался хороший. При этом необходимо учесть:

  • диаметры (ДУ внутреннего сечения),
  • потери напора на рассчитываемом участке,
  • скорость гидропотока,
  • максимальное давление,
  • влияние поворотов и затворов в системе,
  • материал (характеристики стенок трубопровода) и длину и т.д..

Подбор диаметра трубы по расходу воды с помощью таблицы считается более простым, но менее точным способом, чем измерение и расчёт по давлению, скорости воды и прочим параметрам в трубопроводе, сделанный по месту.

Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам

Для определения расчётного максимального расхода воды через трубу приводится таблица для 9 самых распространённых диаметров при различных показателях давления.

Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер. Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока. Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.

Изменение характеристик проходимости крана с помощью регуляторов водорасхода, экономителей, аналогичных WaterSave ( http://water-save.com/ ), в таблицах не фиксируются и при расчёте расхода воды на (по) трубе, как правило, не учитываются.

Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода

С помощью нижеприведённых формул можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода воды.

В данной формуле водорасхода:

  • под q принимается расход в л/с,
  • V – определяет скорость гидропотока в м/с,
  • d – внутреннее сечение (диаметр в см).

Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.

Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:

Для вычисления необходимо дополнительно установить:

  • длину трубопровода (L),
  • коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
  • вязкость жидкости (ρ).

Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой.

Для технического обоснования также строят графики зависимости эксплуатационных и капитальных затрат с определением оптимального значения D, которое устанавливается в точке пересечения кривых эксплуатационных и капитальных затрат.

Расчёт расхода воды через трубу с учётом падения давления можно проводить с помощью онлайн-калькуляторов (например: http://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda.html). Для гидравлического расчёта, как и в формуле, нужно учесть коэффициент потерь, что предполагает выбор:

  1. способа расчёта сопротивления,
  2. материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии,
  3. внутреннего диаметры,
  4. длины участка,
  5. падения напора на каждый метр трубопровода.

В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:

  • новые или не новые с битумным покрытием или без внутреннего защитного покрытия,
  • с внешним пластиковым или полимерцементным покрытием,
  • с внешним цементно-песчаным покрытием, нанесённым разными методами и др.

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

    Читайте также:  Как разводить хлорку в таблетках

    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.

    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.

    Максимальный расход воды через трубу таблица

    Как рассчитать расход воды по диаметру трубы – теория и практика

    Как несложным путем высчитать расход воды по диаметру трубы? Ведь обращение к коммунальщикам с предварительно составленной схемой всех водопроводных коммуникаций в районе дело довольно хлопотное.

    Зачем нужны подобные расчеты

    При составлении плана по возведению большого коттеджа, имеющего несколько ванных комнат, частной гостиницы, организации пожарной системы, очень важно обладать более-менее точной информацией о транспортирующих возможностях имеющейся трубы, беря в учет ее диаметр и давление в системе. Все дело в колебаниях напора во время пика потребления воды: такие явления довольно серьезно влияют на качество предоставляемых услуг.

    Кроме того, если водопровод не оснащен водосчетчиками, то при оплате за услуги коммунальных служб в расчет берется т.н. «проходимость трубы». В таком случае вполне логично выплывает вопрос о применяемых при этом тарифах.

    При этом важно понимать, что второй вариант не касается частных помещений (квартир и коттеджей), где при отсутствии счетчиков при начислении оплаты учитывают санитарные нормы: обычно это до 360 л/сутки на одного человека.

    От чего зависит проходимость трубы

    От чего же зависит расход воды в трубе круглого сечения? Складывается впечатление, что поиск ответа не должен вызывать сложностей: чем большим сечением обладает труба, тем больший объем воды она сможет пропустить за определенное время. При этом вспоминается также давление, ведь чем выше водяной столб, тем с большей скоростью вода будет продавливаться внутри коммуникации. Однако практика показывает, что это далеко не все факторы, влияющие на расход воды.

    Кроме них, в учет приходится брать также следующие моменты:

    1. Длина трубы. При увеличении ее протяженности вода сильнее трется об ее стенки, что приводит к замедлению потока. Действительно, в самом начале системы вода испытывает воздействие исключительно давлением, однако важно и то, как быстро у следующих порций появится возможность войти внутрь коммуникации. Торможение же внутри трубы зачастую достигает больших значений.
    2. Расход воды зависит от диаметра в куда более сложной степени, чем это кажется на первый взгляд. Когда размер диаметра трубы небольшой, стенки сопротивляются водному потоку на порядок больше, чем в более толстых системах. Как результат, при уменьшении диаметра трубы снижается ее выгода в плане соотношения скорости водного потока к показателю внутренней площади на участке фиксированной длины. Если сказать по-простому, толстый водопровод гораздо быстрее транспортирует воду, чем тонкий.
    3. Материал изготовления. Еще один важный момент, напрямую влияющий на быстроту движения воды по трубе. К примеру, гладкий пропилен способствует скольжению воды в гораздо больше мере, чем шероховатые стальные стенки.
    4. Продолжительность службы. Со временем на стальных водопроводах появляется ржавчина. Кроме этого для стали, как и для чугуна, характерно постепенно накапливать известковые отложения. Сопротивляемость водному потоку трубы с отложениями гораздо выше, чем новых стальных изделий: эта разница иногда доходит до 200 раз. Кроме того, зарастание трубы приводит к уменьшению ее диаметра: даже если не брать в расчет возросшее трение, проходимость ее явно падает. Важно также заметить, что изделия из пластика и металлопластика подобных проблем не имеют: даже спустя десятилетия интенсивной эксплуатации уровень их сопротивляемости водным потокам остается на первоначальном уровне.
    5. Наличие поворотов, фитингов, переходников, вентилей способствует дополнительному торможению водных потоков.
    Читайте также:  Как снять термоголовку danfoss

    Все вышеперечисленные факторы приходится учитывать, ведь речь идет не о каких-то маленьких погрешностях, а о серьезной разнице в несколько раз. В качестве вывода можно сказать, что простое определение диаметра трубы по расходу воды едва ли возможно.

    Новая возможность расчетов расхода воды

    Если использование воды осуществляется посредством крана, это значительно упрощает задачу. Главное в таком случае, чтобы размеры отверстия излияния воды были намного меньше диаметра водопровода. В таком случае применима формула расчета воды по сечению трубы Торричелли v^2=2gh, где v — быстрота протекания сквозь небольшое отверстие, g — ускорение свободного падения, а h — высота столба воды над краном (отверстие, имеющее сечение s, за единицу времени пропускает водный объем s*v). При этом важно помнить, что термин «сечение» применяется не для обозначения диаметра, а его площади. Для ее расчета используют формулу pi*r^2.

    Если столб воды имеет высоту в 10 метров, а отверстие – диаметр 0,01 м, расход воды через трубу при давлении в одну атмосферу вычисляется таким образом: v^2=2*9.78*10=195,6. После извлечения квадратного корня выходит v=13,98570698963767. После округления, чтобы получить более простой показатель скорости, получается 14м/с. Сечение отверстия, имеющее диаметр 0,01 м, вычисляется так: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 м2. В итоге выходит, что максимальный расход воды через трубу соответствует 0,000314159265*14=0,00439822971 м3/с (немного меньше, чем 4,5 литра воды/секунду). Как можно увидеть, в данном случае расчет воды по сечению трубы провести довольно просто. Также в свободном доступе имеются специальные таблицы с указанием расходы воды для самых популярных сантехнических изделий, при минимальном значении диаметра водопроводной трубы.

    Как уже можно понять, универсального несложного способа, чтобы вычислить диаметр трубопровода в зависимости от расхода воды, не существует. Однако определенные показатели для себя вывести все-же можно. Особенно это касается случаев, если система обустроена из пластиковых или металлопластиковых труб, а потребление воды осуществляется кранами с малым сечением выхода. В отдельных случаях такой метод расчета применим на стальных системах, но речь идет прежде всего о новых водопроводах, которые не успели покрыться внутренними отложениями на стенках.

    [content-egg module=GdeSlon template=compare]

    Как рассчитать расход воды через трубу по давлению и диаметру

    При прокладке водопроводных магистралей сложнее всего рассчитать пропускную способность трубных отрезков. Правильные подсчеты позволят добиться того, чтобы расход воды не был слишком большой и не снижался ее напор.

    Важность правильных расчетов

    При проектировке коттеджа с двумя и более санузлами либо небольшой гостиницы надо принимать во внимание, сколько воды смогут поставлять трубы выбранного сечения. Ведь если упадет давление в трубопроводе при большом потреблении, это приведет к тому, что нормально принять душ или ванну будет невозможно. Если проблема возникнет при пожаре, можно и вовсе лишиться дома. Поэтому расчет проходимости магистралей проводят еще перед началом строительства.

    Владельцам небольших предприятий также важно знать пропускные показатели. Ведь при отсутствии приборов учета коммунальные службы, как правило, предъявляют счет на водопотребление организациям по пропускаемому трубой объему. Знание данных по своему водопроводу позволит контролировать расход воды и не платить лишнего.

    От чего зависит проходимость трубы

    Проходимость трубных отрезков является метрической величиной, характеризующей объем жидкости, пропускаемый по магистрали за определенный временной интервал. Этот показатель зависит от материала, используемого при производстве труб.

    Трубопроводы из пластика сохраняют почти одинаковую проходимость в течение всего эксплуатационного периода. Пластик, по сравнению с металлом, не ржавеет, благодаря этому магистрали не засоряются долгое время.

    У моделей из металла пропускная способность снижается год за годом. Вследствие того что трубы ржавеют, внутренняя поверхность постепенно отслаивается и становится шероховатой. Из-за этого на стенках образуется намного больше налета. В особенности быстро засоряются трубы горячего водоснабжения.

    Кроме материала изготовления, проходимость зависит и от иных характеристик:

    • Длины водопровода. Чем больше протяженность, тем меньше скорость потока из-за воздействия силы трения, соответственно снижается и напор.
    • Диаметра труб. Стенки узких магистралей создают большее сопротивление. Чем меньше сечение, тем хуже будет соотношение скорости потока к значению внутренней площади на участке фиксированной длины. В более широких трубопроводах вода перемещается быстрее.
    • Присутствия поворотов, фитингов, переходников, кранов. Любые фасонные детали замедляют передвижение водных потоков.

    При определении показателя пропускной способности необходимо учитывать все эти факторы в комплексе. Чтобы не запутаться в цифрах, стоит использовать проверенные формулы и таблицы.

    Методы расчета

    Чтобы определить проходимость системы водоснабжения, можно воспользоваться тремя расчетными методами:

    • Физический способ. Для выяснения показателей применяют формулы. Для исчисления требуется знание нескольких параметров, в частности, размер сечения трубного отрезка и с какой скоростью передвигается вода в магистрали.
    • Табличный метод. Он наиболее прост, поскольку подобрав в таблице показатели, можно тут же выяснить нужные данные.

    Последний метод, хоть и самый точный, не годится для расчетов обычных бытовых коммуникаций. Он достаточно сложен, и для его применения потребуется знать самые разные показатели. Чтобы рассчитать простую сеть для частного дома стоит прибегнуть к помощи онлайн-калькулятора. Хотя он и не такой точный, но зато бесплатен и не нуждается в установке на компьютер. Достичь более точной информации можно, сверив рассчитанные программой данные с таблицей.

    Как вычислить пропускную способность

    Табличный способ – самый простой. Таблиц подсчета разработано несколько: можно выбрать ту, которая подойдет в зависимости от известных параметров.

    Вычисление на основе сечения трубы

    В СНиП 2.04.01-85 предлагается узнать количество потребления воды по обхвату трубы.

    Внешнее сечение магистрали (мм)Приблизительное количество жидкости
    В литрах в минутуВ кубометрах в час
    20150,9
    25301,8
    32503
    40804,8
    501207,2
    6319011,4

    В соответствии с нормативами СНиП, дневное потребление воды одним человеком – не более 60 литров. Эти данные для дома без водопровода. Если смонтирована водоподающая сеть, объем увеличивается до 200 литров.

    Расчет по температуре теплоносителя

    С ростом температуры уменьшается проходимость трубы – вода расширяется и тем самым создает дополнительное трение.

    Вычислить нужные данные можно по специальной таблице:

    Трубное сечение (мм)Пропускная способность
    По теплоте (гкл/ч)По теплоносителю (т/ч)
    ВодаПарВодаПар
    150,0110,0050,1820,009
    250,0390,0180,6500,033
    380,110,051,820,091
    500,240,114,000,20
    750,720,3312,00,60
    1001,510,6925,01,25
    1252,701,2445,02,25
    1504,362,0072,83,64
    2009,234,241547,70
    25016,67,6027613,8
    30026,612,244422,2
    35040,318,567233,6
    40056,526,094047,0
    45068,336,0131065,5
    50010347,4173086,5
    60016776,52780139
    7002501154160208
    8003541625900295
    90063329110500525
    1000102047017100855

    Для подведения водопроводной системы эта информация не является чрезвычайно важной, но для контуров отопления считается главным показателем.

    Поиск данных в зависимости от давления

    При подборе труб для установки любой коммуникационной сети нужно учесть давление потока в общей магистрали. Если предусмотрен напор под высоким давлением, надо устанавливать трубы с большим сечением, чем при движении самотеком. Если при подборе трубных отрезков не учтены эти параметры, а по малым сетям пропускают большой водный поток, они станут издавать шум, вибрировать и быстро придут в негодность.

    Чтобы найти наибольший расчетный водный расход, используется таблица пропускной способности труб в зависимости от диаметра и разных показателей давления воды:

    РасходПропускная способность
    Сечение трубы15 мм20 мм25 мм32 мм40 мм50 мм65 мм80 мм100 мм
    Па/мМбар/мМеньше 0,15 м/с0,15 м/с0,3 м/с
    90,00,90017340374516272488471696121494030240
    92,50,92517640775616522524478897561515630672
    95,00,95017641476716782560486099001537231104
    97,50,975180421778169925964932100441555231500
    100,01000,0184425788172426325004101521576831932
    120,01200,0202472871189728985508111961735235100
    140,01400,0220511943205931435976121321879238160
    160,01600,02345471015221033736408129962016040680
    180,01800,02525831080235435896804138242142043200
    200,02000,02666191151248837807200145802264445720
    220,02200,02816521202261739967560153362376047880
    240,02400,02886801256274041767920160562487650400
    260,02600,03067131310285543568244167402592052200
    280,02800,03177421364297043568568173382692854360
    300,03000,3317671415307846808892180002790056160

    Средний показатель давления в большей части стояков варьируется от 1,5 до 2,5 атмосфер. Зависимость от числа этажей регулируют путем деления сети водоснабжения на несколько веток. Нагнетание воды посредством насосов сказывается и на изменении скорости потока.

    Так же, рассчитывая расход воды через трубу по таблице значений диаметра трубы и давления, учитывается не только количество кранов, но и численность водонагревателей, ванн и иных потребителей.

    Гидравлический расчет по Шевелеву

    Для наиболее верного выявления показателей всей водоснабжающей сети используют особые справочные материалы. В них определены ходовые характеристики для труб из разных материалов.

    В виде примера хорошего образца для расчетов можно назвать таблицу Шевелева. Это объемный справочник. Чтобы им воспользоваться, не обязательно идти в библиотеку. Все нужные данные можно найти во Всемирной сети. Кроме того, есть электронные программы на основе таблиц Шевелева. Достаточно ввести требуемые параметры, чтобы получить готовый результат.

    Применение формул

    Применение разных формул зависит от известных данных. Самая простая из них: q = π×d²/4 ×V. В формуле: q показывает расход воды в литрах, d – сечение трубы в см, V – скоростной показатель продвижения гидропотока в м/сек.

    Скоростные параметры можно взять из таблицы:

    Тип водоподведенияСкорость (м/сек)
    Городской водопровод0,60–1,50
    Магистральный трубопровод1,50–3,00
    Центральная сеть отопления2,00–3,00
    Напорная система0,75–1,50

    При подсоединении дополнительных нагнетающих устройств нужно учесть коэффициент создаваемого напора. Он указан в руководстве пользователя.

    Знать, какими характеристиками обладают трубы, нужно для грамотного подключения сантехнических приборов. При правильном подборе данных не будет повода беспокоиться, что при открытии крана в ванной комнате вода на кухне перестанет идти либо снизится ее напор.

    Расход воды через трубу

    В некоторых случаях приходится сталкиваться с необходимостью расчета расхода воды через трубу. Этот показатель говорит о том, сколько воды может пропустить труба, измеряется в м³/с.

    • Для организаций, не поставивших счетчик на воду, начисление платы происходит из учета проходимости трубы. Важно знать, насколько точно эти данные просчитаны, за что и по какому тарифу надо платить. Физических лиц это не касается, для них, при отсутствии счетчика, количество прописанных человек умножается на потребление воды 1 человеком по санитарным нормам. Это достаточно большой объем, а с современными тарифами гораздо выгоднее поставить счетчик. Точно также в наше время часто выгоднее самому греть воду колонкой, чем платить коммунальным службам за их горячую воду.
    • Огромную роль расчет проходимости трубы играет при проектировании дома, при подведении к дому коммуникаций.

    Важно увериться, что каждое ответвление водопровода сможет получить свою долю из основной трубы даже в часы пикового расхода воды. Водопровод создан для комфорта, удобства, облегчения человеку труда.

    Если каждый вечер до жителей верхних этажей вода будет практически не доходить, о каком комфорте может идти речь? Как можно пить чай, мыть посуду, купаться? А все пьют чай и купаются, поэтому тот объем воды, который смогла предоставить труба, распределился по нижним этажам. Совсем плохую роль эта проблема может сыграть при пожаротушении. Если пожарники подключатся к центральной трубе, а в ней нет напора.

    Иногда расчет расхода воды через трубу может пригодиться, если после ремонта водопровода горе-мастерами, замены части труб, напор сильно упал.

    Гидродинамические расчеты непростое дело, обычно осуществляются квалифицированными специалистами. Но, допустим, вы занимаетесь частным строительством, проектируете свой уютный просторный дом.

    Как рассчитать расход воды через трубу самому?

    Казалось бы, достаточно знать диаметр отверстия трубы, чтобы получить, может, и округленные, но в целом справедливые цифры. Увы, этого очень мало. Другие факторы способны изменять результат вычислений в разы. Что же влияет на максимальный расход воды через трубу?

    1. Сечение трубы. Очевидный фактор. Отправная точка гидродинамических вычислений.
    2. Давление в трубе. При увеличении давления через трубу с тем же сечением проходит больше воды.
    3. Изгибы, повороты, изменение диаметра, разветвления тормозят движение воды по трубе. Разные варианты в разной степени.
    4. Протяженность трубы. По более длинным трубам будет проходить меньше воды за единицу времени, чем по коротким. Весь секрет в силе трения. Подобно тому, как она задерживает движение привычных для нас объектов (автомобилей, велосипедов, саней и т. д.), сила трения препятствует водяному потоку.
    5. У трубы с меньшим диаметром оказывается больше площади соприкосновения воды с поверхностью трубы по отношению к объему водяного потока. А от каждой точки соприкосновения появляется сила трения. Так же, как и в более длинных трубах, в более узких трубах скорость движения воды становится меньше.
    6. Материал труб. Очевидно, что степень шероховатости материала влияет величину силы трения. Современные пластиковые материалы (полипропилен, ПВХ, металлопласт и т. д.) оказываются очень скользкими по сравнению с традиционной сталью и позволяют двигаться воде быстрее.
    7. Длительность эксплуатации трубы. Известковые отложения, ржавчина сильно ухудшают пропускные возможности водопровода. Это самый каверзный фактор, ведь степень засоренности трубы, ее новый внутренний рельеф и коэффициент трения весьма сложно просчитать с математической точностью. К счастью, расчет расхода воды чаще всего требуется для нового строительства и свежих, не использовавшихся ранее материалов. А с другой стороны, подключаться эта система будет к уже существующим, много лет существующим коммуникациям. И как она сама себя поведет через 10, 20, 50 лет? Новейшие технологии значительно улучшили эту ситуацию. Пластиковые трубы не ржавеют, их поверхность практически не портится со временем.

    Таким образом, легко рассчитать расход воды через трубу по простой маленькой формуле не представляется возможным. Требуемый объем данных и вычислений не всегда под силу человеку без специального образования.

    Расчет расхода воды через кран

    Если требуется рассчитать расход воды только через отверстие крана, которое значительно меньше диаметра основной трубы, частный случай гидродинамических расчетов, то вычислений немного.

    Объем вытекаемой жидкости находится путем умножения сечения отверстия трубы S на скорость вытекания V. Сечение это площадь определенной части объемной фигуры, в данном случае, площадь круга. Находится по формуле S = πR2. R будет радиусом отверстия трубы, не путать с радиусом трубы. π постоянная величина, отношение длины окружности к ее диаметру, приблизительно равняется 3,14.

    Скорость вытекания находится по формуле Торричелли: . Где g ускорение свободного падения, на планете Земля равное приблизительно 9,8 м/с. h высота водяного столба, который стоит над отверстием.

    Рассчитаем расход воды через кран с отверстием диаметром 0,01 м и высотой столба 10 м.

    Сечение отверстия = πR2 = 3,14 х 0,012 = 3,14 х 0,0001 = 0,000314 м².

    Скорость вытекания = √2gh = √2 х 9,8 х 10 = √196 = 14 м/с.

    Расход воды = SV =0,000314 х 14 = 0,004396 м³/с.

    В переводе на литры получается, что из заданной трубы способно вытекать 4,396 л в секунду.

    Расход воды через трубу — расчет нормы

    Расчет расхода воды по диаметру трубы необходимо выполнить еще на этапе планирования конструкции водопровода. Ведь от результатов таких вычислений зависят ключевые параметры домашних или промышленных водоводов. Поэтому в данной статье мы познакомим наших читателей с методиками, позволяющими произвести самостоятельный расчет водопроводных систем.

    На что влияет расход воды?

    С некоторыми параметрами расход воды связан самым прямым образом.

    Например, от предполагаемого расхода зависит такие параметры, как:

    • диаметр труб, который определяется исходя из предполагаемой пропускной способности;
    • толщина стенки труб, которая определяется исходя из предполагаемого внутреннего давления.

    Можно даже сказать, что из всей «трубной геометрии» от расхода воды не зависит только длина водопровода. Кроме того, на некоторые параметры трубопровода предполагаемый расход воды влияет не прямым, а косвенным образом.

    Так, расчет расхода воды через трубу известного диаметра поможет определиться с такими характеристиками, как:

    • Тип конструкционного материала, используемого для строительства трубопровода;
    • Вид технологии используемой в процессе сборки водовода.

    Ведь эти характеристики связаны с максимально допустимым давлением внутри трубопровода, которое, в свою очередь, зависит от расхода воды.

    Методика расчета общего расхода воды

    Как и прочие конструкторские расчеты, расход воды определяется двумя способами: либо с помощью формулы, либо по справочным и табличным данным, исходя из нормы потребления.

    Формула расчета расхода воды

    При вычислении расчета потребления воды используется следующая формула:

    • Для суточного расчета –Q=ΣQ×N/100
    • Для часового расчета –q=Q×K/24

    Причем, в первом случае, под ΣQ понимают суммарное (годовое) суточное потребление воды по норме на одного жителя, а под N – число жителей в доме. Суммарное потребление является фиксированной величиной, значение которой можно найти в специальном нормативном документе СНиП 2.04.02-84. Во втором случае под Q понимают уже определенный суточный расчет, а под K – коэффициент неравномерности потребления, равный 1,1-1,3 (СНиП 2.04.02-84).

    Эти формулы позволяют выполнить расчет нормы расхода воды питьевого и хозяйственного назначения. Однако указанная методика расчета позволяет получить обобщенный результат, в который войдет и расход питьевой воды, и потребности в жидкости для систем пожаротушения, и нужды в технической воде. Поэтому, для более тонких расчетов следует воспользоваться табличными данными, позволяющими вычислить потребности именно в питьевой, или только в технической жидкости.

    Расчет расхода по справочным данным

    Вычисление по норме потребления предполагает планирование типа и количества источников расхода жидкости. Проще говоря, обращаясь к таблицам нужно знать не только количество кранов в доме, но и число ванн и водонагревателей.

    Зная эти сведения, мы сможем использовать их при выборе конкретных величин потребления, указанных в таблицах СНиП 2.04.02-84.

    Так, согласно упомянутым нормам и правилам, суточное потребление жидкости в доме, не оборудованном водопроводом, не превышает 60 литров на одного человека. Ну а в более цивилизованном доме потребление жидкости может возрасти до 160 литров (только водопровод), 230 литров (водопровод + ванна) или 350 литров (водопровод + ванна + туалет) в сутки.

    Что дает нам расчет расхода воды по СНИП?

    Данные о среднесуточном и часовом расходе, безусловно, интересны, но большинство домовладельцев эта информация не заинтересует. Да и специалистам по трубопроводам нужны совершенно иные сведения, а именно – диаметр трубы и внутреннее давление в трубопроводе.

    Однако, подобраться к диаметру и давлению помогает именно общий расчет расхода воды в трубопроводе.

    Поскольку эти величины фигурируют в следующей формуле:

    Причем под понимают внутренний диаметр трубы, а под – скорость течения жидкости. Причем скорость в системе может быть или естественная (при движении жидкости самотеком) или искусственно созданная. Величина естественной скорости в безнапорных системах колеблется между 0,7 м/с и 1,9 м/с. Ну а приданную внешним источником скорость можно определить по паспорту нагнетателя.

    Из формулы видно, что зная диаметр и расход мы, можем вычислить скорость движения жидкости в трубе. Или по известной скорости и расходу – вычислить диаметр трубопровода. Помимо этого, данную формулу можно использовать для аудита системы – рассчитав скорость движения жидкости в трубе, и зная ее диаметр, мы можем сделать заключение о соответствии трубопровода заявленной пропускной способности.

    Потери напора и расхода

    Рассчитывая расход воды, необходимо принять во внимание и возможное падение напора (давления) в трубопроводе, которое рассчитывается по формуле Дарси:

    Где L – длина трубы, λ – коэффициент потерь на трение, а ρ – вязкость. Из формулы видно, что потери давления в системе будут связаны с увеличением длины трубопровода и ростом коэффициента трения – λ, который засвистит от следующих причин:

    • шероховатости внутренней поверхности,
    • наличия препятствий на участках с запорной арматурой
    • турбулентности течения жидкости
    • прямолинейности трубопровода

    Подобный расчет нужно сделать с учетом потерь на самой крайней точке трубопровода. Только в этом случае мы можем гарантировать стабильно достаточное давление в системе.

    Как упростить расчет

    Оперируя предполагаемыми потерями давления, скоростью течения жидкости в трубопроводе и объемами расхода мы можем определить все геометрические параметры трубопровода. Хотя подобное нагромождение формул будет понятно далеко не каждому сантехнику, поэтому сложный гидродинамический расчет расхода воды, в большинстве случаев заменяется особой таблицей.

    Где под D понимают номинальный диаметр, под q – расход воды, под V – скорость течения жидкости, а под i – уклон. Пользоваться таким графиком очень просто – мы находи на нем два исходных значения, например, диаметр 150 мм и расход в 10 л/с, и соединяем эти точки прямой линией. Значения скорости (V) и уклона (i) будет отображены на пересечении вертикальных прямых с нашей наклонной линией. Аналогичным способом можно вычислить диаметр или расход — по наклону и скорости.

    Причем указанные графики, а точнее номограммы, вычерчивают исходя из конструкционного материала труб. Примеры номограмм можно найти в своде правил и норм СП 40-109-2006. В итоге, самым простым способом увязки «геометрии» трубопровода с напором и расходом воды является именно симбиоз таблицы и графика.

  • Добавить комментарий
    ×
    ×