Как рассчитать расход воды через трубу по давлению и диаметру

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.

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

Вид жидкости

Скорость (м/сек)

Вода городского водопровода

Вода трубопроводной магистрали

Вода системы центрального отопления

Вода напорной системы в линии трубопровода

Масло линии трубопровода

Масло в напорной системе линии трубопровода

Пар в отопительной системе

Пар системы центрального трубопровода

Пар в отопительной системе с высокой температурой

Воздух и газ в центральной системе трубопровода

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

Расчет пропускной способности газопроводов

Проектирование газопровода требует достаточно высокой точности – газ имеет очень большой коэффициент сжатия, из-за которого возможны утечки даже через микротрещины, не говоря уже о серьезных разрывах. Именно поэтому правильный расчет пропускной способности трубы, по которой будет транспортироваться газ, очень важен.

Если речь идет о транспортировке газа, то пропускная способность трубопроводов в зависимости от диаметра будет рассчитываться по следующей формуле:

• Qmax = 0.67 Ду2 * p,

Где р – величина рабочего давления в трубопроводе, к которой прибавляется 0,10 МПа;

Ду – величина условного прохода трубы.

Указанная выше формула расчета пропускной способности трубы по диаметру позволяет создать систему, которая будет работать в бытовых условиях.

В промышленном строительстве и при выполнении профессиональных расчетов применяется формула иного вида:

• Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T,

Где z – коэффициент сжатия транспортируемой среды;

Т – температура транспортируемого газа (К).

Эта формула позволяет определить степень разогрева транспортируемого вещества в зависимости от давления. Увеличение температуры приводит к расширению газа, в результате чего давление на стенки трубы повышается (прочитайте: «Почему возникает потеря давления в трубопроводе и как этого можно избежать»).

Чтобы избежать проблем, профессионалам приходится учитывать при расчете трубопровода еще и климатические условия в том регионе, где он будет проходить. Если наружный диаметр трубы окажется меньше, чем давление газа в системе, то трубопровод с очень большой вероятностью будет поврежден в процессе эксплуатации, в результате чего произойдет потеря транспортируемого вещества и повысится риск взрыва на ослабленном отрезке трубы.

При большой необходимости можно определить проходимость газовой трубы с помощью таблицы, в которой описана взаимозависимость между наиболее распространенными диаметрами труб и рабочим уровнем давления в них. По большому счету, у таблиц есть тот же недостаток, который имеет рассчитанная по диаметру пропускная способность трубопровода, а именно – невозможность учесть воздействие внешних факторов.

Как рассчитывают проходимость для газовой, водопроводной, канализационной трубы

Имея дело с транспортировкой газа, пользуются формулой:

Qmax = 0.67 Ду2 * p, в которой:

Qmax – объем газа, проходящего в единицу времени; Ду – диаметр условного прохода; р – рабочее давление. На бытовом уровне выполнение расчетов с помощью приведенной формулы может оказаться вполне достаточным. Ведя промышленное строительство, берут иную формулу:

Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T,

в которой использованы параметры для транспортируемого газа: z – коэффициента сжатия; T – температуры по шкале Кельвина.

Важно! Проведение расчетов для перемещения газа с использованием таблиц или формул, имеет недостаток, связанный с невозможностью учесть, как скажутся внешние факторы.

Для частного дома и внутриквартирной разводки наибольшее значение имеет проведение расчетов, связанных с эксплуатацией водопроводной сети. Проведение гидравлического расчета возможно по достаточно сложной формуле, в которую включены параметры, относящиеся к:

• средней скорости водного потока;
• внутреннего диаметра;
• гидравлического уклона;
• кинематической вязкости воды;
• шероховатости внутренней стенки.

Более практичным выглядит использование таблиц и компьютерных программ.

В качестве важнейшего фактора при определении проходимости водопровода рассматривается его внутренний диаметр. Другими факторами, влиянием которых не всегда представляется возможным пренебречь, выступают:

• теплоноситель;
• отдаваемая теплота;
• коэффициент шероховатости;
• перепад давления, замеренного на входе в систему и на выходе из нее;
• протяженность линии;
• переходники, наличествующие в водопроводной системе.

При расчете для канализационной системы важно понимать, какого типа она будет — напорной или самотечной

Выполнение гидравлических расчетов для обустройства или ремонта канализационной системы требует обязательного учета ее вида, относится она к напорным или безнапорным. Важнейшими являются показатели:

• степени наполнения канализационной трубы;
• уклона.

Внимание при проведении гидравлического расчета уделяется именно этим параметрам, так как остальные достаточно просто определяются на их основе. Величину уклона для труб канализационной системы принято устанавливать на уровне, при котором стоки будут перемещаться со скоростью, достаточной для самоочищения канализационной системы. Нормами СНиП установлены минимальные показатели уклона для труб определенного диаметра.

Скорость канализационных стоков, при которой обеспечивается самоочищение системы, составляет 0,7 м/с для труб с условным диаметром в 150-250 мм при степени наполнения, равной 0,6. Для определения скорости канализационных стоков применяется формула

V = C√R*I, в которой:

v – искомая скорость; C – коэффициент смачивания; R – величина радиуса, относящаяся к заполненному пространству трубы. Для получения более точных величин прибегают к несложному расчету R = A/P, оперируя понятиями площади сечения водного потока – A и длины трубы, непосредственно контактирующей с перемещаемой рабочей средой; I – уклон.

Из формулы для определения канализационных стоков выводятся другие, позволяющие рассчитать:

уклон: — I = v2/C2*R;

коэффициент смачивания: С = (1/n) *R1/6. Здесь n является коэффициентом шероховатости.

Проведение расчетов безнапорной канализации по таблицам облегчается, если известен диаметр труб.

На заметку! Устанавливая безнапорную канализацию, стоит обратиться к таблицам Лукиных, указывающих величину пропускной способности для систем с диаметром 50-2000 мм.

Расчеты по таблицам для напорной канализации требуют наличия двух показателей:

1. Степени наполнения.
2. Средней скорости движения транспортируемой среды.

Определение пропускной способности трубы может осуществляться различными методами. При проведении расчетов, требующих высокого уровня точности, учитывается воздействие целого ряда факторов. Выполняются такие расчеты специалистами, стоимость услуг которых достаточно велика. На бытовом уровне, выполняя работы по монтажу или ремонту инженерных сетей в частном доме или квартире, возможно использование таблиц, специальных компьютерных программ или рекомендаций, заложенных СНиПами. При этом не стоит забывать о важности такого условия, как грамотное выполнение монтажа.

Кто может помочь с расчетом

Если по каким-либо причинам не получается провести расчет пропускной способности труб самостоятельно, то всегда можно обратиться к специалистам. В крупных супермаркетах по продажам строительных материалов и сантехники обычно работают консультанты, которые посредством специальной компьютерной программы рассчитают необходимые для монтажа системы трубы, если предварительно будут предоставлены исходные данные. Обычно для приблизительного расчета достаточно сказать количество точек водозабора и протяженность системы, а также учесть давление. Если исходные данные введены максимально точные, то и результат будет самый оптимальный.

Данные для расчетов пропускной способности водостока

Количество осадков в регионе. Для расчета берут максимальные значения (интенсивный кратковременный дождь). Справочные данные могут формироваться по разным методикам (на основе климатических норм, наблюдений метеостанций и т.п.). Если расчет выполняется по DIN, необходимо получить среднее количество л/с, которое выпадает на 1 га площади. Среднее значение по нормам DIN — 300 л/с, для центральной России можно принимать значение в 150 л/с.

Площадь водосбора. Для каждой поверхности (ската) кровли умножают длину на ширину, полученные значения складывают.

Коэффициент стока. Дополнительно вводится коэффициент стока дождевой воды, который означает задержку между выпадением осадков и их стоком с поверхности кровли. Величина коэффициента стока зависит от характеристик поверхности кровельного покрытия и в среднем составляет:

• 1 — гладкая поверхность при наклоне ската больше 3°;
• 0,8 — гладкая поверхность при наклоне меньше 3°;
• 0,5 — шероховатая поверхность (битумная черепица с верхним слоем из базальтового гранулята).

При упрощенном расчете пропускная способность системы равна произведению площади кровли, количества осадков в регионе (переводится в л/м 2 , для этого значение умножают на 10 -4 ) и коэффициента стока.

Это — средняя величина, которая не учитывает конструкцию кровли, форму водостока и другие параметры.

Для чего определяется пропускная способность?

При расчете водопровода стоит задача определить оптимальный диаметр трубы для обеспечения нормативного потребления воды.

Если сечение слишком мало, это приводит к недостаточному напору в трубах даже при большом давлении, в результате:

• насосное оборудование быстрее изнашивается,
• чаще происходят аварии на линии,
• увеличивается расход энергии.

Для ремонта систем требуются дополнительные траты, что повышает стоимость эксплуатации.

В гидравлике пропускная способность всей системы рассчитывается по самому узкому месту. Часто трубопроводы сравнивают с электропроводкой, только по трубам бежит вода, а по проводам — электрический ток.

Пропускная способность в таблицах

Для гидравлического расчета, в том числе и для определения пропускной способности труб (пластиковых, асбестовых, стальных) принято использовать таблицы. Это весьма удобно и быстро, поэтому данный метод — один из самых популярных. Как пример можно привести удобную таблицу Шевелева Ф.А.

Выводы

Для расчета пропускной способности труб из полипропилена нужно учитывать различные факторов. Этот показатель зависит не только от материалов изготовления и габаритных размеров конструкций, но и от множества других исходных данных. Расчет рассматриваемого параметра зависит от назначения трубопровода, вида носителя, его температурных характеристики и многого другого. Важно учитывать все данные для решения той или иной задачи. Только в этом случае вы получите точный и объективный результат.