Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению: параметры, влияющие на расход воды + Видео

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.

Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению по таблице и СНИПу 2.04.01-85 + онлайн калькулятор

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход.

Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять расчет пропускной способности трубы в зависимости от ее диаметра рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода. Полученные данные определяют ключевые параметры не только домашней, но и промышленной магистрали. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора

ВНИМАНИЕ! Чтобы правильно посчитать, необходимо обратить внимание, что 1кгс/см2 = 1 атмосфере; 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм; 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д. Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)

Введите параметры для расчёта:

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

  1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера. Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Смотреть видео

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

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. А простая формула объема трубы позволит узнать и это значение. 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:  расчет теплоизоляции трубопроводов с помощью инженерных формул либо онлайн-калькулятора

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.


Расчет потребления воды по внутреннему сечению трубы: формулы и прочие методы

Расчет потребления воды по сечению водопроводной трубы выступает в качестве отправного пункта в сложной системе гидродинамических вычислений. При постройке или реконструкции здания, при обустройстве системы пожаротушения крайне необходимо просчитать, сколько воды будет поступать на объект при известной величине давления в системе, если установить трубы определенного сечения.

При расчете расхода воды принимаются во внимание несколько факторов, одни из важнейших — это сечение подающей трубы и давление в системе

Какие факторы принимают в расчет, проводя вычисление расхода воды

Определение расхода воды по диаметру трубы позволяет получить данные, весьма приближенные к реальным, но далеко не всегда. На реальном расходе, помимо диаметра трубы, сказывается целый ряд факторов:

  • уровень давления. При более высоком давлении в системе трубопровода потребители будут получать больший объем воды. Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению позволяет получить более точные данные, чем при использовании только одного параметра. Опираясь на эти величины, определяется необходимая толщина стенки трубы;
  • напор воды в системе зависит от изменения диаметра труб, изгибов и поворотов, разветвлений, наличия запорной арматуры. Чем сложнее конфигурация водопровода, тем сложнее определить реальные показатели расхода воды через трубу при давлении, указанном согласно СНиП;
  • силой трения, препятствующей движению водного потока, при большей протяженности системы расход воды через трубу существенно снижается, так как падает скорость движения жидкости;
  • шероховатость внутренних стенок водопровода. Современные полимерные конструкции обладают примерно на десять процентов более высокой пропускной способностью, чем самые новые изделия из традиционных материалов – бетона, чугуна и стали;
  • при длительной эксплуатации внутреннюю поверхность трубопровода засоряют различные отложения. Изменение внутреннего рельефа вследствие засоренности вряд ли возможно просчитать с помощью математических формул. Так что, точно определить количество проходящей через трубу воды окажется невозможно. Новые полимерные материалы позволяют не принимать фактор постепенной закупорки системы в расчет, так как образование наростов на их внутренней поверхности практически исключается.

Расход воды будет зависеть конфигурации водопровода, а также типа труб, из которых смонтирована сеть

Так что, проводя расчеты давления воды в зависимости от диаметра трубы, не принимая во внимание другие факторы, сказывающиеся на реальном расходе жидкости, можно допустить существенные ошибки.

Методы расчета количества воды по сечению трубы

Пропускную способность трубопровода можно просчитать, используя несколько различных методик. Можно воспользоваться:

  • физическими методами расчета по специальным формулам, отличным при проведении вычислений для водопровода и канализации;
  • табличными методами расчета, приводящими приближенные значения, чего в большинстве случаев достаточно для принятия последующих решений. Для получения точных значений пользуются таблицами Шевелевых. В этих таблицах помимо внутреннего сечения учтен целый ряд других параметров, влияние которых сказывается на пропускной способности трубопровода;
  • специальными бесплатными онлайн-калькуляторами;
  • специальными компьютерными программами для расчета различных параметров, связанных с эксплуатацией трубопроводной системы. Крупные российские компании используют платную отечественную программу «Гидросистема». В интернете можно найти ссылки, позволяющие воспользоваться программой «TAScope», получившей широкое распространение во многих странах.

Расчет расхода воды по диаметру и другим параметрам

Получение расчетных данных расхода воды позволяет определиться:

  • с подбором труб нужного диаметра, который увязывается с предполагаемой пропускной способностью;
  • с толщиной их стенок, связанной с предполагаемым внутренним давлением;
  • с материалами, которые будут использованы при прокладке трубопровода;
  • с технологией монтажа магистрали.

Расчет потребления воды позволяет правильно выбрать тип труб и их диаметр

Рассчитать объем потребляемой воды возможно по несложной формуле:

В приведенной формуле использованы параметры: d – внутреннего диаметра трубы; V – скорости течения водного потока; q – величина расхода воды.

Обратите внимание! Для расчета не имеют значения особенности скорости водного потока, которая может быть как естественной, при самотечном движении, так и созданной искусственно при помощи нагнетающего внешнего источника.

В безнапорной системе, где вода движется самотеком от водонапорной башни, скорость водного потока находится в пределах от 0,7 м/с до 1,9 м/с (в системе городского водопровода водный поток обычно перемещается со скоростью полтора метра в секунду). При использовании внешнего источника для нагнетания придаваемую им скорость определяют по паспортным данным нагнетателя.

Приведенная формула включает три параметра и позволяет, зная два из них, определить третий.

Определение расхода воды при возможном падении напора

Рассмотренная формула для определения расхода воды по внутреннему диаметру трубы и скорости водного потока, считается упрощенной. Ею не учитывается изменение напора под воздействием обстоятельств, которые могут привести к более низкому или высокому давлению в трубопроводной системе. Формула Дарси позволяет произвести расчет, учитывающий потери на крайних точках трубопровода. Выглядит она так:

В формуле Дарси учтены такие параметры:

P – вязкость; λ – коэффициент трения, величина которого определяется:

  • конфигурацией трубопровода, прямолинейного или имеющего сложные повороты и изгибы;
  • турбулентностью течения водного потока;
  • шероховатостью внутренней поверхности труб;
  • наличием препятствий в виде участков с применением запорной арматуры.

На коэффициент трения влияет наличие запорных элементов и их количество

L – длина труб; D — величина внутреннего сечения; V – скорость перемещения водного потока; g – ускорение свободного падения.

Упрощенные расчеты

Формулу Дарси применяют при проведении сложных гидродинамических расчетов. В большинстве случаев вполне достаточно использования обычной формулы для определения расхода воды. Сложных расчетов можно избежать, прибегнув к использованию таблиц, построенных на сочетании четырех параметров:

  • величины внутреннего сечения — D;
  • расхода жидкости — q;
  • скорости течения — V;
  • уклона труб – i.

Частным случаем гидродинамических расчетов является определение расхода воды через отверстие крана. Используется формула q = SV, в которой помимо величин расхода воды и скорости водного потока введено значение площади сечения отверстия крана. Она определяется так:

Если скорость водного потока неизвестна, ее определяют по формуле Торичелли V = 2gh. В формуле Торичелли: g – величина ускорения свободного падения; h – высота столба воды над отверстием крана.

Рассчитать потребление воды, опираясь на известную величину внутреннего сечения трубы вполне возможно. Точность этого расчета будет зависеть от воздействия некоторых других факторов. В ряде случаев, когда не требуется получения идеально точных значений, ими вполне позволительно пренебречь. Естественно, что для сложных гидродинамических расчетов упрощенные формулы использовать нежелательно.

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.

    Читайте также:  гидравлическое испытание трубопроводов водоснабжения: особенности процедуры проверки.

    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

    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.

    Читайте также:  Что делать и куда обращаться если из крана перестала течь горячая вода? + Фото и Видео

    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.

    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