Карта сайта
  INFOBOS.RU / Сантехника / Гидравлика и теплотехника / Профессиональный расчет диаметра трубы по формулам для водоснабжения

Расчет диаметра трубы по формулам для водоснабжения

В этой статье я расскажу вам о том, как профессионально посчитать диаметр трубы. Будут указаны полезные формулы. Вы узнаете какой диаметр трубы вам нужен для водопроводных труб. Также очень важно не путать, расчет подбора диаметра трубы для водоснабжения, от расчета для отопления. Так как для отопления бывает достаточно низкого потока движения воды. Формула расчета диаметра труб кардинально отличаются, так как для водоснабжения необходимы большие скорости потока воды.

О том, как рассчитать диаметр трубы для отопления описано тут: Расчет диаметра трубы для отопления

Что касается таблиц для расчета диаметра трубы, то об этом будет рассказано в других статьях. Скажу лишь то, что данная статья вам поможет найти диаметр труб без таблиц, по специальным формулам. А таблицы придуманы просто, упростить процесс вычисления. К тому же в этой статье Вы поймете, из чего складывается весь результат необходимого диаметра.

Чтобы получить расчет диаметра трубы для водоснабжения, необходимо иметь готовые цифры:

- Расход потребления воды.
- И потери напора от точки А до точки Б, пути трубопровода до точки потребления.

Что касается расхода потребления воды , то тут примерно есть приблизительно готовый цифровой стандарт. Возьмем к примеру смеситель в ванной. Я опытным путем проверил, что для комфортного потока воды на выходе примерно равно: 0,25 литров в секунду. Эту величину и возьмем для стандарта по подбору диаметра для водного потока.

Есть еще одна не маловажная цифра. В квартирах это обычно стандарт. У нас в стояках для водоснабжения примерно стоит давление напора: Около 1,0 до 6,0 Атмосфер. В среднем это 1,5-3,0 атмосфер. Это зависит от этажности многоквартирного дома. В многоэтажных домах свыше 20 этажей, стояки могут быть разделены по этажности, чтобы не перегружать нижние этажи.

Что касается потери напора, то я объяснял в других ранних статях: Гидравлический расчет на потерю напора или как рассчитать потери давления в трубе.

А теперь давайте приступим к алгоритму расчета необходимого диаметра трубы для водоснабжения. В этом алгоритме есть неприятная особенность, это то, что нужно делать расчет циклично подставляя в формулу диаметр и проверяя результат. Так как в формуле потерь напора существует квадратичная особенность и в зависимости от диаметра трубы резко изменяется результат потерь напора. Я думаю, больше трех циклов нам не придется делать. Также еще зависит от материала трубопровода. И так приступим!

"Расчет диаметра трубы"

Приведем вариант:

  • Труба металлопластиковая диаметром 16мм., это значит, внутренний диаметр будет равен 12мм., так как толщина самой трубы 2мм.
  • На стояках напор в 2 атмосфера, это примерно 2 бара.
  • Расход нам нужен 0,25 литров в секунду.
  • Возьмем примерно трубу длиной 10 метров.
  • Вот некоторые формулы, которые помогут найти скорость потока:

    S-Площадь сечения м2
    π-3,14-константа - отношение длины окружности к ее диаметру.
    r-Радиус окружности, равный половине диаметра
    Q-расход воды м3
    D-Внутренний диаметр трубы

    0,25л/с=0,00025м3

    12мм=0,012м

    V=(4*Q)/(π*D2)=(4*0,00025)/π*0,0122=2,212 м/с

    Далее находим число Рейнольдса по формуле:

    Подробней о числе Рейнольдсе в статье: Режимы движения жидкости (ламинарный и турбулентный)

    Re=(V*D)/ν=(2,212*0.012)/0,00000116=22882

    ν=1,16*10-6=0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

    Δэ=0,005мм=0,000005м. Взято из таблици, для металлопластиковой трубы.

    Далее сверяемся по таблице где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

    У меня подпадает в первую область и я принимаю для расчета формулу Блазиуса.

    λ=0,3164/Re0,25=0,3164/228820,25=0,0257

    Далее используем формулу для нахождения потерь напора:

    h-потеря напора сдесь она измеряется в метрах.
    λ-коеффициент гидравлического трения.
    L-длина трубопровода измеряется в метрах.
    D-внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости. Должен быть вставлен в формулу в метрах.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

    h=λ*(L*V2)/(D*2*g)=0,0257*(10*2,2122)/(0,012*2*9,81)=5,341 м.

    И так: На входе у нас 2 атмосферы, что равно 20 метрам напора.

    Если полученый результат 5,341 метров меньше входного напора, то результат нас удовлетворяет и диаметр трубы с внутренни диаметром 12мм подходит!

    Если нет то необходимо увеличивать диаметр трубы.

    Но имейти ввиду, если в расчет брать трубу, которая из подвала идет по стоякам к вам на пятый этаж, то результат возможно будет не удовлетворительным. А если у вас саседи будут отбирать поток воды, то и соответственно входной напор может уменьшится. Так что имейти ввиду про запас в два три раза уже хорошо. В нашем случае запас в четыре раза больше.

    Давайте попробуем так ради эксперимента. У нас в трубе 10 метров в пути, имеются четыре угольника (колена). Это гидравлические сопротивления и они называются местными гидравлическими сопротивлениями. Для колена в 90 градусов имеется формула расчета:

    Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления.

    h-потеря напора сдесь она измеряется в метрах.
    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

    h=ζ*(V2)/2*9,81=0,249 м.

    Так как у нас 4 угольника, то полученый результат умножаем на 4 и получаем 0,996 м. Почти еще один метр.

    Задача 2:

    Стальная (железная) труба проложена длиной 376 метров с внутренним диаметром 100 мм, по длине трубы имеются 21 отводов (угловых поворотов 90°С). Труба проложена с перепадом 17м. То есть труба относительно горизонта идет вверх на высоту 17 метров. Характеристики насоса: Максимальный напор 50 метров (0,5МПа), максимальный расход 90м3/ч. Температура воды 16°С. Найти максимально возможный расход в конце трубы.

    Дано:

    D=100 мм = 0,1м
    L=376м
    Геометрическая высота=17м
    Отводов 21 шт
    Напор насоса= 0,5 МПа (50 метров водного столба)
    Максимальный расход=90м3
    Температура воды 16°С.
    Труба стальная железная

    Найти максимальный расход = ?

    Решение:

    Для решения необходимо знать график насосов: Зависимость расхода от напора.

    Я выбрал визуально похожий график всех насосов, от реального может отличаться на 10-20%. Для более точного расчета необходим график насоса, который указан в паспорте насоса.

    В нашем случае будет такой график:

    Смотрите, прерывистой линией по горизонту обозначил 17 метров и на пересечение по кривой получаю максимально возможный расход: Qmax.

    По графику я могу смело утверждать, что на перепаде высоты, мы теряем примерно: 14 м3/час. (90-Qmax=14 м3/ч).

    Не существует прямой формулы, которая дает прямой расчет нахождения расхода, а если и существует, то она имеет ступенчатый характер и некоторую логику, которая способна Вас запутать - окончательно.

    Ступенчатый расчет получается потому, что в формуле существует квадратичная особенность потерь напора в динамике (движение).

    Поэтому решаем задачу ступенчато.

    Поскольку мы имеем интервал расходов от 0 до 76 м3/час, то мне хочется проверить потерю напора при расходе равным: 45 м3/ч.

    Находим скорость движения воды

    Q=45 м3/ч = 0,0125 м3/сек.

    V = (4•0,0125)/(3,14•0,1•0,1)=1,59 м/с

    Находим число рейнольдса

    ν=1,16•10-6=0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

    Re=(V•D)/ν=(1,59•0,1)/0,00000116=137069

    Δэ=0,1мм=0,0001м. Взято из таблицы, для стальной (железной) трубы.

    Далее сверяемся по таблице, где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

    У меня попадает на вторую область при условии

    10•D/Δэ < Re < 560•D/Δэ

    10•0,1/0,0001 < Re < 560•0,1/0,0001

    10 000 < Re < 560 000

    λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/137069)0,25=0,0216

    Далее завершаем формулой:

    h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0216•(376•1,59•1,59)/(0,1•2•9,81)=10,46 м.

    Как видите, потеря составляет 10 метров. Далее определяем Q1, смотри график:

    Теперь делаем оригинальный расчет при расходе равный 64м3/час

    Q=64 м3/ч = 0,018 м3/сек.

    V = (4•0,018)/(3,14•0,1•0,1)=2,29 м/с

    Re=(V•D)/ν=(2,29•0,1)/0,00000116=197414

    λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/197414)0,25=0,021

    h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,021•(376•2,29 •2,29)/(0,1•2•9,81)=21,1 м.

    Отмечаем на графике:

    Qmax находится на пересечении кривой между Q1 и Q2 (Ровно середина кривой).

    Ответ: Максимальный расход равен 54 м3/ч. Но это мы решили без сопротивления на поворотах.

    Для проверки проверим:

    Q=54 м3/ч = 0,015 м3/сек.

    V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

    Re=(V•D)/ν=(1,91•0,1)/0,00000116=164655

    λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655)0,25=0,0213

    h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

    Итог: Мы попали на Нпот=14,89=15м.

    А теперь посчитаем сопротивление на поворотах:

    Формула по нахождению напора на местном гидравлическом сопротивление:

    Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления

    h-потеря напора здесь она измеряется в метрах.
    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм. Для больших диаметров он уменьшается. Это связано с тем, что влияние скорости движения воды по отношению к повороту уменьшается.

    Смотрел в разных книгах по местным сопротивлениям для поворота трубы и отводов. И приходил часто к расчетам, что один сильный резкий поворот равен коэффициенту единице. Резким поворотом считается, если радиус поворота по значению не превышает диаметр. Если радиус превышает диаметр в 2-3 раза, то значение коэффициента значительно уменьшается.

    Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления

    Возьмем ζ = 1.

    Скорость 1,91 м/с

    h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•1,912)/( 2•9,81)=0,18 м.

    Это значение умножаем на количество отводов и получаем 0,18•21=3,78 м.

    Ответ: при скорости движения 1,91 м/с, получаем потерю напора 3,78 метров.

    Давайте теперь решим целиком задачку с отводами.

    При расходе 45 м3/час получили потерю напора по длине: 10,46 м. Смотри выше.

    При этой скорости (2,29 м/с) находим сопротивление на поворотах:

    h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•2,292)/(2•9,81)=0,27 м. умножаем на 21 = 5,67 м.

    Складываем потери напора: 10,46+5,67=16,13м.

    Отмечаем на графике:

    Решаем тоже самое только для расхода в 55 м3

    Q=55 м3/ч = 0,015 м3/сек.

    V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

    Re=(V*D)/ν=(1,91 •0,1)/0,00000116=164655

    λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655)0,25=0,0213

    h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

    h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•1,912)/( 2•9,81)=0,18 м. умножаем на 21 = 3,78 м.

    Складываем потери: 14,89+3,78=18,67 м

    Рисуем на графике:

    Ответ: Максимальный расход=52 м3/час. Без отводов Qmax=54 м3/час.

    Теперь я думаю вам понятно как происходит сопротивление движению потока. Если не понятно, то я готов услышать ваши коментарии по данной статье. Пишите коментарии.

    Чтобы в ручную не считать всю математику я приготовил специальную программу:

    Скачать калькулятор расчетов гидравлического сопротивления.

    Следующая статья: Как подобрать насос по техническим параметрам


       


     
    Если Вы желаете получать уведомления
    о новых полезных статьях из раздела:
    Сантехника, водоснабжение, отопление,
    то оставте Ваше Имя и Email.


     


        Комментарии (+) [ Читать / Добавить ]  

    Все о дачном доме
            Водоснабжение
                    Обучающий курс. Автоматическое водоснабжение своими руками. Для чайников.
                    Неисправности скважинной автоматической системы водоснабжения.
                    Водозаборные скважины
                            Ремонт скважины? Узнайте нужен ли он!
                            Где бурить скважину - снаружи или внутри?
                            В каких случаях очистка скважины не имеет смысла
                            Почему в скважинах застревают насосы и как это предотвратить
            Отопление
                    Обучающий курс. Водяной теплый пол своими руками. Для чайников.
                    Теплый водяной пол под ламинат
            Обучающий Видеокурс: Гидравлический расчет 1.0 и 2.0
    Водяное отопление
            Виды отопления
            Отопительные системы
            Отопительное оборудование, отопительные батареи
            Система теплых полов
                    Личная статья теплых полов
                    Принцип работы и схема работы теплого водяного пола
                    Проектирование и монтаж теплого пола
                    Водяной теплый пол своими руками
                    Основные материалы для теплого водяного пола
                    Технология монтажа водяного теплого пола
                    Система теплых полов
                    Шаг укладки и способы укладки теплого пола
                    Типы водных теплых полов
            Все о теплоносителях
                    Антифриз или вода?
                    Виды теплоносителей (антифризов для отопления)
                    Антифриз для отопления
                    Как правильно разбавлять антифриз для системы отопления?
                    Обнаружение и последствия протечек теплоносителей
            Как правильно выбрать отопительный котел
    Про радиаторы отопления
            Способы подключения радиаторов. Свойства и параметры.
            Как рассчитать колличество секций радиатора?
            Рассчет тепловой мощности и количество радиаторов
            Виды радиаторов и их особенности
    Автономное водоснабжение
            Схема автономного водоснабжения
            Устройство скважины Очистка скважины своими руками
    Опыт сантехника
            Подключение стиральной машины
    Полезные материалы
            Редуктор давления воды
            Гидроаккумулятор. Принцип работы, назначение и настройка.
            Автоматический клапан для выпуска воздуха
            Балансировочный клапан
            Перепускной клапан
            Трехходовой клапан
                    Трехходовой клапан с сервоприводом ESBE
            Терморегулятор на радиатор
            Сервопривод коллекторный. Выбор и правила подключения.
            Виды водяных фильтров. Как подобрать водяной фильтр для воды.
                    Обратный осмос
            Фильтр грязевик
            Обратный клапан
            Предохранительный клапан
            Смесительный узел. Принцип работы. Назначение и расчеты.
                    Расчет смесительного узла CombiMix
            Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.
            Бойлер косвенного нагрева накопительный. Принцип работы.
            Расчет пластинчатого теплообменника
                    Рекомендации по подбору ПТО при проектировании объектов теплоснабжения
                    О загрязнение теплообменников
            Водонагреватель косвенного нагрева воды
            Магнитный фильтр - защита от накипи
            Инфракрасные обогреватели
            Радиаторы. Свойства и виды отопительных приборов.
            Виды труб и их свойства
            Незаменимые инструменты сантехника
    Интересные рассказы
            Страшная сказка о черном монтажнике
            Технологии очистки воды
            Как выбрать фильтр для очистки воды
            Поразмышляем о канализации
            Очистные сооружения сельского дома
    Советы сантехнику
            Как оценить качество Вашей отопительной и водопроводной системы?
    Профрекомендации
            Как подобрать насос для скважины
            Как правильно оборудовать скважину
            Водопровод на огород
            Как выбрать водонагреватель
            Пример установки оборудования для скважины
            Рекомендации по комплектации и монтажу погружных насосов
            Какой тип гидроаккумулятора водоснабжения выбрать?
            Круговорот воды в квартире
            фановая труба
            Удаление воздуха из системы отопления
    Гидравлика и теплотехника
            Введение
            Что такое гидравлический расчет?
            Физические свойства жидкостей
            Гидростатическое давление
            Поговорим о сопротивлениях прохождении жидкости в трубах
            Режимы движения жидкости (ламинарный и турбулентный)
            Гидравлический расчет на потерю напора или как рассчитать потери давления в трубе
            Местные гидравлические сопротивления
            Профессиональный расчет диаметра трубы по формулам для водоснабжения
            Как подобрать насос по техническим параметрам
            Профессиональный расчет систем водяного отопления. Расчет теплопотерь водяного контура.
            Теплотехника. Речь автора. Вступление
            Процессы теплообмена
            Тплопроводность материалов и потеря тепла через стену
            Как мы теряем тепло обычным воздухом?
            Законы теплового излучения. Лучистое тепло.
            Законы теплового излучения. Страница 2.
            Потеря тепла через окно
            Факторы теплопотерь дома
    Конструктор водяного отопления
            Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя.
            Вычисляем диаметр трубы для отопления
            Расчет потерь тепла через радиатор
            Подбираем циркуляционный насос для отопления
            Перенос тепловой энергии по трубам
            Расчет гидравлического сопротивления в системе отопления
            Распределение расхода и тепла по трубам. Абсолютные схемы.
            Расчет сложной попутной системы отопления
                    Расчет отопления. Популярный миф
                    Расчет отопления одной ветки по длине и КМС
                    Расчет отопления. Подбор насоса и диаметров
                    Расчет отопления. Двухтрубная тупиковая
                    Расчет отопления. Однотрубная последовательная
                    Расчет отопления. Двухтрубная попутная
            Расчет естественной циркуляции. Гравитационный напор
            Расчет гидравлического удара
            Сколько выделяется тепла трубами?
            Собираем котельную от А до Я...
            Система отопления расчет
            Программа Гидравлический расчет
                    История и возможности программы - введение
                    Как в программе сделать расчет одной ветки
                    Расчет угла КМС отвода
                    Расчет КМС систем отопления и водоснабжения
                    Как в программе рассчитать однотрубную систему отопления
                    Как в программе рассчитать двухтрубную систему отопления
                    Как в программе рассчитать расход радиатора в системе отопления
                    Как в программе рассчитать двухтрубную попутную систему отопления. Петля Тихельмана
                    Расчет комбинированной цепи систем отопления и водоснабжения
            Гидравлический расчет по разветвлению трубопровода
            Расчет контуров теплого водяного пола
            Гидравлический расчет отопления. Однотрубная система
            Гидравлический расчет отопления. Двухтрубная тупиковая
    Конструктор технических проблем
            Температурное расширение и удлинение трубопровода из различных материалов
    Требования СНиП ГОСТы
            Требования к котельному помещению
    Вопрос слесарю-сантехнику
    Полезные ссылки сантехнику
    ---
    Сантехник - ОТВЕЧАЕТ!!!
    Жилищно коммунальные проблемы
    Монтажные работы: Проекты, схемы, чертежи, фото, описание.
    Если надоело читать, можно посмотреть полезный видео сборник по системам водоснабжения и отопления







    Гидравлический расчет своими руками




    Тепловые расчеты своими руками




    Получить книгу




    Добавлен: 27.03.12 Путь на страницу: http://infobos.ru/str/563.html
    Статистика
    Размещенные на сайте материалы могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет, согласно Федерального закона №436-ФЗ от 29.12.2010 года. О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию. 18+.
    Яндекс.Метрика