Расчет пропускной способности трубопровода

Капитальный ремонт дома или замена сантехники всегда связаны с укладкой трубопровода. В его проектировании нельзя все делать «на глаз», иначе даже самые несущественные, на первый взгляд, ошибки, часто приводят к серьезным последствиям. Рассмотрим то, что являет собой пропускная способность и способы ее вычисления.

Эта величина отображает количество жидкости, газа или воздуха, который способен пройти по трубопроводу того или иного размера за час или секунду.

Она позволяет правильно подобрать и установить трубы, учитывая особенности точек водозабора, будь это ванная, посудомоечная машина, система центрального водоснабжения и т. д. От правильно подобранной сантехники зависит срок эксплуатации труб, а также нормальный напор воды после их запуска.

Пропускная способность рассчитывается несколькими методами:

Физический. В зависимости от того, для каких целей предназначен трубопровод, и какие жидкости будут по нему проходить, применяются соответствующие формулы.

Применяются усредненные показатели, например, коэффициент шероховатости.Табличный. Существуют графики приближенных значений, в которых не учитываются посторонние факторы: зарастание, образование ила.Компьютерные программы и онлайн-калькуляторы. Они бесплатны, отлично подходят для просчета параметров эксплуатации труб любого назначения.

Последний способ является самым простым и доступным для того, кто хочет обустроить систему водопровода своими руками.

Расчет подходит не только для круглых, но и для квадратных труб. Не придется прибегать к сложным расчетам, достаточно лишь ввести данные, которые запрашивает сайт. Вы получите результат, в котором будут указаны такие параметры:

общая площадь, объем и длина трубы;пропускная способность в кг/час и кг/сек;скорость поступления жидкости в кг/час и кг/сек.

Чтобы получить эту информацию, нужно лишь выбрать тип трубы, ввести ее диаметр, длину и толщину стенок. Также понадобится указать скорость потока в трубе.

На что влияет диаметр трубы

Это – одна из главных характеристик системы труб, на которую следует обращать внимание при монтаже. Без него не удастся определить пропускную способность и обеспечить нормальную подачу жидкости. Вне зависимости от того, какому материалу вы отдадите предпочтение: пластику или металлу, диаметр все равно будет играть решающую роль.

Многие новички, желая сэкономить, покупают трубы меньшего диаметра.

Они не задумываются о том, что при прохождении воды через них будут образовывать завихрения (среди профессионалов это явление называется турбулентностью). Возникает мелкая вибрация и повышается уровень шума. Все это медленно, но уверенно приводит к тому, что крепежные элементы, фурнитура и даже сами трубы изнашиваются гораздо быстрее положенного срока.

Усредненный показатель прохождения воды в системе центрального водоснабжения, к примеру, составляет 2 м/сек. Но этот параметр может изменяться в зависимости от протяженности водопровода.

Если давление в нем – бесперебойное, а протяженность колеблется в пределах 10 метров, оптимальный диаметр трубы будет составлять 20 мм. Это правило применимо для частных и многоквартирных домов.В трассе с длиной в 20 м и более сечение должно быть более высоким – 25 мм.Системы водоснабжения, протяженность которых – 30-50 м, требуют применения труб с сечением 32 мм.Водопровод 50-200 м будет долго и надежно функционировать, если установить трубу с диаметром в 50 мм.Если предстоит обустроить целую систему многоэтажных зданий или проложить длинную магистраль в частном секторе, внутреннее сечение труб составляет 100 мм.

Имеет значение и число точек, работающих синхронно. Как показывает практика, через один кран в доме зачастую вода проходит со скоростью 5л/мин. Исходя из этого, уже определяются нормы потребления.

Когда не следует использовать калькулятор

Существуют некоторые ограничения, которые требуют от трубопровода других, особых характеристик. И расчеты онлайн-калькулятора будут не всегда эффективными.

К примеру, если необходимо обеспечить подачу газа и вязких жидкостей. Эти субстанции при транспортировке через трубопровод ведут себя не так, как обычная вода. Анализ поведения газа, нефти и других сред требует отдельного подхода.

Если нужно провести гидравлический расчет для большого строения с обилием сантехники, нужно учитывать вероятность одновременной эксплуатации нескольких точек водозабора. Для небольших домов расчеты делаются для максимального потребления всеми приборами, что существенно упрощает проектирование.

Факторы, влияющие на пропускную возможность

Согласно бытовой логике, оптимальный расход воды коррелирует с диаметром и давлением.

Но на практике дает о себе знать и гидравлическое сопротивление. Иногда оказывается, что поток тормозит из-за трения о стенки. На производительность трубопровода также оказывают влияние такие дополнительные факторы:

уклон трубы, изменяющийся по отношению к уровню грунта;материал стенок (пластик и его походные отличаются большей шероховатостью, чем металл);количество поворотов и угол их наклона;изменения диаметра трубопровода;сварные швы, следы от пайки и соединительных элементов;срок эксплуатации трубы, наличие ржавчины и отложений извести.

Учитывайте наличие дополнительных «преград», которые могут замедлить прохождение воды, и вносите соответствующие коррективы в проект.

Б.К. Ковалев, заместитель директора по НИОКР

В последнее время все чаще приходится сталкиваться с примерами, когда оформление заказов на промышленное газовое оборудование ведут менеджеры, не имеющие достаточного опыта и технических знаний в отношении предмета закупок.

Иногда результатом становится не вполне корректная заявка или принципиально неверный подбор заказываемого оборудования. Одной из наиболее распространенных ошибок является выбор номинальных сечений входного и выходного трубопроводов газораспределительной станции, сориентированный только на номинальные значения давления газа в трубопроводе без учета скорости потока газа. Цель данной статьи – выдача рекомендаций по определению пропускной способности трубопроводов ГРС, позволяющих при выборе типоразмера газораспределительной станции проводить предварительную оценку ее производительности для конкретных значений рабочих давлений и номинальных диаметров входного и выходного трубопроводов.

При выборе необходимых типоразмеров оборудования ГРС одним из основных критериев является производительность, которая в значительной мере зависит от пропускной способности входного и выходного трубопроводов.

Пропускная способность трубопроводов газораспределительной станции рассчитывается с учетом требований нормативных документов, ограничивающих максимально допустимую скорость потока газа в трубопроводе величиной 25м/с. В свою очередь, скорость потока газа зависит главным образом от давления газа и площади сечения трубопровода, а также от сжимаемости газа и его температуры.

Пропускную способность трубопровода можно рассчитать из классической формулы скорости движения газа в газопроводе (Справочник по проектированию магистральных газопроводов под редакцией А.К. Дерцакяна, 1977):

где W- скорость движения газа в газопроводе, м/сек;Q- расход газа через данное сечение (при 20°С и 760 мм рт. ст.), м3/ч;z- коэффициент сжимаемости (для идеального газа z = 1);T = (273 + t °C)- температура газа, °К;D- внутренний диаметр трубопровода, см;p= (Pраб + 1,033) – абсолютное давление газа, кгс/см2(атм);В системе СИ (1 кгс/см2= 0,098 МПа; 1 мм = 0,1 см) указанная формула примет следующий вид:

где D – внутренний диаметр трубопровода, мм; p = (Pраб + 0,1012) – абсолютное давление газа, МПа.

Отсюда следует, что пропускная способность трубопровода Qmax, соответствующая максимальной скорости потока газа w = 25м/сек, определяется по формуле:

Для предварительных расчетов можно принять z = 1; T = 20?С = 293 ?К и с достаточной степенью достоверности вести вычисления по упрощенной формуле:Значения пропускной способности трубопроводов с наиболее распространенными в ГРС условными диаметрами при различных величинах давления газа приведены в таблице 1.Рраб.(МПа)Пропускная способность трубопровода (м?/ч), при wгаза=25 м/с; z = 1; T= 20?С = 293?КDN 50DN 80DN 100DN 150DN 200DN 300DN 400DN 500Примечание: для предварительной оценки пропускной способности трубопроводов, внутренние диаметры труб приняты равными их условным величинам (DN 50; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500).Примеры пользования таблицей:1.

Определить пропускную способность ГРС с DNвх=100мм, DNвых=150мм, при PNвх=2,5 – 5,5 МПа и PNвых=1,2 МПа.Из таблицы 1 находим, что пропускная способность выходного трубопровода DN=150мм при PN=1,2 МПа составит 19595 м3/ч, в то же время входной трубопровод DN=100мм при PN=5,5 МПа сможет пропустить 37520 м3/ч, а при PN=2,5 МПа – только 17420 м3/ч. Таким образом, данная ГРС при PNвх=2,5 – 5,5 МПа и PNвых=1,2 МПа сможет максимально пропустить от 17420 до 19595 м3/ч. Примечание: более точные значения Qmax можно получить из формулы (3).2.

Определить диаметр выходного трубопровода ГРС, производительностью 5000 м3/ч при Pвх=3,5 МПа для выходных давлений Pвых1=1,2 МПа и Pвых2=0,3 МПа.Из таблицы 1 находим, что пропускную способность 5000м3/час при Pвых=1,2 МПа обеспечит трубопровод DN=80мм, а при Pвых=0,3 МПа – только DN=150мм. При этом на входе ГРС достаточно иметь трубопровод DN=50мм.Пропускная способность трубы для воды – один из базовых параметров для расчета и проектирования трубопроводных систем, предназначенных для транспортировки горячей или холодной воды в системе водоснабжения, отопления и водоотведения. Она представляет собой метрическую величину, показывающую, сколько воды может протечь по трубе за заданный промежуток времени.

Основным показателем, от которого зависит пропускная способность трубы, является ее диаметр: чем он больше, тем соответственно больше воды может пройти через нее за секунду, минуту или час. Вторым по значимости параметром, влияющим на количество и скорость прохождения воды – это давление рабочей среды: оно также прямо пропорционально пропускной способности трубопровода.

Какие еще показатели определяют пропускную способность трубопровода?

Два эти базовые параметры – основные, но не единственные величины, от которых зависит пропускная способность. Учитываются и другие прямые и косвенные условия, которые влияют или могут потенциально влиять на скорость прохождения рабочей среды по трубе. Например, материал, из которого изготовлена труба, а также характер, температура и качество рабочей среды также влияют на то, сколько воды может пройти по трубе за определенный промежуток времени.

Некоторые из них являются устойчивыми показателями, а другие учитываются в зависимости от срока и продолжительности эксплуатации трубопровода. Например, если речь идет о пластиковом трубопроводе, то скорость и количество прохождения воды остается постоянной в течение всего срока эксплуатации. Но для металлических труб, по которым протекает вода, этот показатель со временем снижается по ряду объективных причин.

Как материал трубы влияет на ее пропускную способность?

Во-первых, коррозийные процессы, которые всегда происходят в металлических трубопроводах, способствуют образованию стойкого налета ржавчины, который уменьшает диаметр трубы. Во-вторых, плохое качество воды, особенно в системе отопления, также существенно влияет на поток воды, его скорость и объем.

В горячей воде в центральных системах отопления содержится большое количество нерастворимых примесей, которые имеют свойства оседать на поверхности трубы. Со временем это приводит к появлению твердого осадка солей жесткости, которые быстро уменьшают просвет трубопровода и уменьшают пропускную способность труб (примеры быстрого зарастания труб вы могли часто видеть на фото в Интернете).

Длина контура и другие показатели, которые нужно учитывать при расчете

Еще один важный пункт, который следует учитывать при расчете пропускной способности трубы – длина контура и количество фасонных изделий (муфт, запорных кранов, фланцевых деталей) и других препятствий на пути у рабочей среды. В зависимости от количества углов и изгибов, которые преодолевает вода на пути к выходу, пропускная способность трубопровода также имеет свойство увеличиваться или уменьшаться. Непосредственно длина трубопровода также оказывает влияние на этот базовый параметр: чем дольше рабочая среда движется по трубам, тем ниже давление воды и, соответственно, ниже пропускная способность.

Как рассчитывается пропускная способность труб сегодня?

Все эти значения могут быть правильно использованы во время расчетов с помощью специальной формулы, которую применяют только опытные инженеры, учитывающие несколько параметров, включая вышеперечисленные, а также некоторые другие. Назовем все:

шероховатость внутренних стенок трубопровода;диаметр трубы;коэффициент сопротивления при прохождении через препятствия на пути воды;уклон трубопровода;степень зарастания трубопровода.

По старой инженерной формуле диаметр трубы и пропускная способность являются основными параметрами для расчета, к которым добавляется шероховатость.

Но неспециалисту сложно выполнить расчеты, исходя только из этих данных. Раньше для упрощения задачи при проектировании системы водоснабжения и отопления использовались специальные таблицы, в которых были приведены готовые расчеты требуемого показателя. Сегодня их также можно использовать для проектирования трубопроводов.

Старые таблицы расчета – надежное пособие для современного инженера

Старые советские книги по ремонту, а также журналы и строительству часто публиковали таблицы с расчетами, которые обладают большой точностью, т.

к. были выведены путем лабораторных испытаний. Например, в таблице пропускной способности труб указывается значение для трубы диаметром 50 мм – 4 т/ч, для трубы 100 мм – 20 т/ч, для трубы 150 мм – 72,8 т/ч, а для Т.е. можно понять, что пропускная способность трубы в зависимости от диаметра меняется не по арифметической прогрессии, а по другой формуле, в которую входят различные показатели.

Онлайн калькуляторы для расчета также в помощь

Сегодня кроме сложной формы и готовых таблиц, расчет пропускной способности трубопровода можно сделать и с помощью специальных компьютерных программ, которые также используют указанные выше параметры, которые нужно ввести в компьютер.

Специальный калькулятор для расчета можно скачать в интернете, а также воспользоваться различными онлайн ресурсами, которых в Сети сегодня великое множество. Ими можно пользоваться как на платной, а так и на бесплатной основе, но многие из них могут иметь неточности в формулах для расчетов и сложности в использовании.

Например, некоторые калькуляторы предлагает в качестве базовых параметров использовать на выбор либо соотношение диаметр/длина, либо шероховатость/материал. Чтобы знать показатель шероховатости, нужно также обладать специальными знаниями из области инженерии.

То же самое можно сказать и о падении напора, который используется онлайн калькулятором при расчетах.Если вы не знаете, где узнать или как вычислить эти параметры, то лучше для вас обратиться за помощью к специалистам, или воспользоваться онлайн калькулятором для расчета пропускной способности трубы.Добавлено: 13.02.2017Строительство плавательного водоёма всегда сопровождается прокладкой трубопроводов и установкой закладных элементов, таких как, возвратные форсунки, донные заборники, скиммеры… Если диаметр труб будет меньше необходимого, забор и подача воды будут происходить с повышенными потерями на трение, отчего насос будет испытывать нагрузки, способные вывести его из строя. Если трубы проложены диаметром большим необходимого – неоправданно повышаются расходы на строительство водоёма.Как правильно подобрать диаметр труб?

Как правильно подобрать диаметр труб?

Возвратные форсунки, донные заборники, скиммеры, каждый имеют отверстие для подключения определенного диаметра, что первоначально определяет диаметр труб. Обычно эти подключения – 1 1/2″ – 2″, к которым подсоединяется труба, диаметром 50 мм. Если несколько закалдных элементов соединяются в одну линию, то общая труба должна быть большего диаметра, чем трубы, подходящие к ней.

На выбор трубы влияет также производительность насоса, которая определяет скорость и количество перекачиваемой воды.

Пропускную способность труб различного диаметра можно определить по следующей таблице:

Пропускная способность труб различного диаметра.

Диаметр, ммПлощадь внутр. сечения, мм2Пропускная способность в м3/час при скоростиНаружныйВнутренний0,5 м/с0,8 м/с1,2 м/с2,0 м/с2,5 м/с1610790,140,230,340,570,7120151770,320,510,761,271,5925203140,570,911,362,262,8332254910,881,412,123,544,4240328051,452,323,485,797,24504012572,263,625,439,0511,31635019643,545,668,4914,1417,68756533195,979,5614,3423,9029,87908050289,0514,4821,7236,2045,25110100785714,1422,6333,9456,5770,71125110950617,1127,3841,0768,4585,561401251227622,1035,3553,0388,39110,481601501767731,8250,9176,37127,28159,092001752406143,3169,29103,94173,24216,542252003142656,5790,51135,76226,27282,832502253977471,59114,55171,82286,37357,9631530070709127,28203,64305,46509,10636,38

Для подбора диаметра турбы нам понадобиться знание следующих величин:

Скорость воды в трубе самотёком0,5 м/сСкорость воды в трубе коллектора0,8 м/сСредняя скорость воды в трубе на входе в насос1,2 м/сСредняя скорость воды в трубе на выходе из насоса2,0 м/сМаксимально возможная скорость воды в трубе2,5 м/с

Расмотрим технологию подбора труб на конкретных примерах обвязки закладных элементов.

Диаметр трубы для подключения возвратных форсунок.

Например, движение воды в системе обеспечивается насосом EcoX2-16000, максимальной производительностью 16 м3/час.

Возврат воды в плавательную чашу осуществляется через 4 возвратные форсунки – Дюза для подключения пылесоса(подключение 2″ наружная резьба), каждая ввинчена в стеновой проходс соединением D 50/63. Форсунки расположены попарно на противоположных бортах. Подберем необходимый трубопровод.

Скорость воды на подающей магистрали – 2 м/с.

Форсунки делятся на две ветви по две штуки. Производительность на каждую форсунку – 4 м3/час, на каждую ветвь – 8 м3/час.Подберём диаметр общей трубы, трубы на каждую ветвь и турбы на каждую насадку. Если в таблице нет точного совпадения производительности для конкртеной скорости течения, берем ближайшую.

По таблице получается:при производительности 16 м3/час (в таблице ближайшее значение 14,14 м3/час) – диаметр трубы равен 63 мм;при производительности 8 м3/час (в таблице ближайшее значение 9,05 м3/час) – диаметр турбы равен 50 мм;при производительности 4 м3/час (в таблице ближайшее значение 3,54 м3/час) – диаметр трубы равен 32 мм.Получается, что на общую подачу подходит труба, диаметром 63 мм, на каждую ветвь – диаметром 50 мм, и на каждую насадку – диаметром 32 мм. Но так, как стеновой проход расчитан на подключение 50 и 63 трубы, трубу, диаметром 32 мм не берём, а соединяем всё трубой 50 мм. К тройнику идет 63-я труба, разводка 50-й трубой.

Диаметр труб для подключения скиммеров.

Тот же насос с производительностью 16 м3/час забирает воду через скиммеры.

Скиммерв режиме фильтрации забирает обычно от 70 до 90% воды от общего потока, который всасывает насос, остальное приходится на донный слив.В нашем случае 70% производительности – это 11,2 м3/час. Подключение скиммер обычно это 1 1/2″ или 2″. Скорость потока на всасывающей линии насоса – 1.2 м/с.По таблице получаем:для этого случая достаточно трубы, диаметром 63 мм, но идеально – 75 мм;в случае подключения двух скимеров, разветвление ведём 50-ой трубой.

Диаметр труб для подключения донного заборника.

30% от производительности насоса EcoX2 16000 – это 4,8 м3/час.

По таблице для подключения донного стока достаточно трубы 50 мм. Обычно при подключении донного стока ориентируются на диаметр его присоединения. Стандартный донный стокимеет подсоединение 2″, поэтому выбирают трубу 63 мм.

Расчет диаметра трубы.

Формулу для расчета оптимального диаметра трубопровода получим из формулы для расхода:

Q=(П*d2/4)*v

где:

Q – расход перекачиваемой воды, м3/с d – диаметр трубопровода, м

v – скорость потока, м/с

П- число пи = 3.14

Отсюда, расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода:

d=((4*Q)/(П*v))1/2

Обратим внимание на то, что в этой формуле расход перекачиваемой воды выражен в м3/с. Производительность насосов обычно указывается в м3/час. Для того, чтобы перевести м3/час в м3/с, необходимо значение поделить на 3600.

Q(м3/с)=Q(м3/час)/3600

В качестве примера расчитаем оптимальный диаметр трубопровода для производительности насоса 16 м3/час на подающей магистрали.

Переведем производительность в м3/с:

Q(м3/с)=16 м3/час/3600 = 0,0044 м3/с

Скорость потока на подающей магистрали равна 2 м/с.

Подставляя значения в формулу получим:

d=((4*0,0044)/(3,14*2))1/2≈0,053 (м) = 53 (мм)

Получилось, что в данном случае оптимальный внутренний диаметр трубы будет равен 53 мм. Сравниваем с таблицей: для ближайшей производительности 14.14 м3/час при скорости протока 2 м/с подходти труба внутренним диаметром 50 мм.

При подборе труб Вы можете воспользоваться одним из описанных выше способов, мы подтвердили расчетами их равнозначность.

По материалам сайтов: waterspace com, ence-pumps ru

Рекомендуем ознакомиться:

Изливы для водопадов: расчет производительности, подбор.

Подбор оборудования. Выбор насоса для искусственного водоёмa

Источники:

• webcala.net
• www.gazprommash.ru
• trubygid.ru
• gidrologia.ru