INFOBOS.RU / Сантехника / Конструктор водяного отопления / Вычисляем диаметр трубы для отопления

Вычисляем диаметр трубы для отопления

В этой статье мы просто решим задачу со всеми расчетами для того, чтобы получить необходимый диаметр.

Данные расчеты дают абсолютный алгоритм расчета диаметра. Спросите любого поверхностного специалиста или студента высшего образования и он Вам просто не сможет объяснить весь расчет диаметра, так как весь расчет переплетается со множеством факторов, которые за один прием не понять. А большинство, просто используют таблицы с приведенными данными. А эти данные все подчиняются закону или алгоритму, который мы используем в этой статье.

В данной статье описывается универсальный расчет диаметра трубопровода, который не всем по зубам. Этот расчет является трудоемким.

Для примера использована абсолютная схема с одним насосом и прямой закольцованной трубой. В других статьях будут схемы более сложнее. Смотри изображение.

Задача.

Имеется самый распространенный циркуляционный насос (25/6) с напором до 6 метров и максимальным расходом до 3 м3/ч. Насос соединен металлопластиковой трубой. Смотри изображение.

Необходимо обязательно создать расход не менее 2 м3/час. Подобрать диаметр металлопластиковой трубы, чтобы расход был не ниже указанного. Температура циркулирующей воды равна 50 градусам Цельсия.

Каждый насос имеет примерно вот такую напорно-расходную характеристику:

А цепь (система отопления в целом), в виде протяженной трубы вот такую характеристику:

Это означает, если увеличивать расход в цепи трубопровода, то сопротивление движению будет увеличиваться. Сопротивление будем выражать в потерях напора (метрах).

Указанные выше графики можно друг на друга наложить, и тогда мы получим реальный расход и потерю напора при указанных графиках.

Для решения был применен специальный расчет по нахождению потерь напора: Расчет по нахождению потерь напора по длине трубопровода

Решение

Согласно изображению на рисунке, длина трубопровода составляет 140 метров. Поворотных углов 4 шт.

Рассчитаем потерю напора по длине трубопровода

Выберем диаметр равный 26 мм металлопластиковой трубы толщина стенки 3 мм, это означает, что внутренний диаметр равен:

D=26-3-3=20мм=0,02 м

Q=2 м3/ч = 2/3600 м3/сек.

Находим скорость движения воды

V = (4•2/3600)/(3,14•0,02•0,02)=1,77 м/с

Находим число рейнольдса

ν=0,658•10-6=0,000 000 658. Взято из таблицы. Для воды при температуре 50 °С.

Re=(V•D)/ν=(1,77•0,02)/ 0,000 000 658=53799

Δэ=0,005мм=0,000005м. Взято из таблицы, для пластиковой трубы. (Взято по максимуму)

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•0,02/0,000005< Re < 560•0,02/0,000005

40 000 < (Re=53799) < 2 240 000

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,000005/0,02 + 68/53799)0,25=0,0217

Далее завершаем формулой:

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0217•(140•1,77•1,77)/(0,02•2•9,81)=24,25 м.

Потерях напора 24 метра совсем не подходит это даже больше чем 6 метров, которое выдает насос.

Теперь пробуем увеличить диаметр трубопровода до 32 мм

Выберем диаметр равный 32 мм металлопластиковой трубы толщина стенки 3 мм, это означает, что внутренний диаметр равен:

D=32-3-3=26мм=0,026 м

Q=2 м3/ч = 2/3600 м3/сек.

Находим скорость движения воды

V = (4•2/3600)/(3,14•0,026•0,026)=1,05 м/с

Находим число рейнольдса

ν=0,658•10-6=0,000 000 658. Взято из таблицы. Для воды при температуре 50 °С.

Re=(V•D)/ν=(1,05•0,026)/ 0,000 000 658=41489

Δэ=0,005мм=0,000005м. Взято из таблицы, для пластиковой трубы. (Взято по максимуму)

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

У меня попадает на первую область при условии

4000 < Re < 10•D/Δэ

4000< Re < 10•0,026/0,000005

4000 < (Re=41489) < 52 000

Использую формул Блазиуса.

λ=0,3164/Re0,25=0,0222

Далее завершаем формулой:

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0222•(140•1,05•1,05)/(0,026•2•9,81)=6,72 м.

К сожалению, диаметр надо еще увеличить, либо увеличить мощность насоса.

Увеличивать мощность насоса экономически не целесообразно, так как Вам придется оплачивать дополнительную электроэнергию.

Поскольку на рынке нет металлопластиковых труб диаметром больше 32 мм, то рекомендую пустить две металлопластиковые трубы 32 мм. Тем самым уменьшаем скорость в трубе в два раза. Смотри изображение.

Q=1 м3/ч = 1/3600 м3/сек.

Находим скорость движения воды для одной трубы

V = (4•1/3600)/(3,14•0,026•0,026)=0,52 м/с

Находим число рейнольдса

ν=0,658•10-6=0,000 000 658. Взято из таблицы. Для воды при температуре 50 °С.

Re=(V•D)/ν=(0,52•0,026)/ 0,000 000 658=20547

Δэ=0,005мм=0,000005м. Взято из таблицы, для пластиковой трубы. (Взято по максимуму)

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

У меня попадает на первую область при условии

4000 < Re < 10•D/Δэ

4000< Re < 10•0,026/0,000005

4000 < (Re=20547) < 52 000

Использую формул Блазиуса.

λ=0,3164/Re0,25=0,0264

Далее завершаем формулой:

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0264•(140•0,52•0,52)/(0,026•2•9,81)=1,95 м.

Вот теперь мы вписываемся в рамки напора насоса, но это еще не все. Далее нужно свериться с реальным графиком циркуляционного насоса. В нашем случае график будет таков:

Также необходимо учесть потерю напора на поворотах.

Формула по нахождению напора на поворотах:

Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления

Возьмем ζ = 1. (Для поворота)

Скорость 0,52 м/с

h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•0,522)/( 2•9,81)=0,014 м.

Это значение умножаем на количество поворотов и получаем 0,014•4=0,056 м.

Потеря на поворотах трубы особо не влияет на результат, если скорости очень маленькие.

Прибавляем к 1,95 еще 0,056 и получаем 2 метра общих потерь при расходе в 2 м3/час.

По условию задачи мы выполнили условие частично, так как использовали за место одной трубы две идентичные трубы.

Итог: Удовлетворительный, мы можем получить необходимый расход в сумме двух труб.

А давайте посчитаем, каков же будет максимальный расход.

Необходимо, к получившемуся расходу (на графике на пересечение штриховой линией) применить расчеты.

Общий расход равен 2,4 м3/ч, делим на одну трубу и получаем

Q=1,2 м3/ч = 1,2/3600 м3/сек.

V = (4•1,2/3600)/(3,14•0,026•0,026)=0,63 м/с

Находим число рейнольдса

ν=0,658•10-6=0,000 000 658. Взято из таблицы. Для воды при температуре 50 °С.

Re=(V•D)/ν=(0,63•0,026)/ 0,000 000 658=24894

Δэ=0,005мм=0,000005м. Взято из таблицы, для пластиковой трубы. (Взято по максимуму)

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

У меня попадает на первую область при условии

4000 < Re < 10•D/Δэ

4000< Re < 10•0,026/0,000005

4000 < (Re=24894) < 52 000

Использую формул Блазиуса.

λ=0,3164/Re0,25=0,0252

Далее завершаем формулой:

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0252•(140•0,63•0,63)/(0,026•2•9,81)=2,74 м.

Находим потерю на поворотах

h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•0,632)/( 2•9,81)=0,02 м.

Это значение умножаем на количество поворотов и получаем 0,02•4=0,08 м.

Общие потери: 2,74+0,08=2,82 м.

Вычисляем на графике. Находим среднее между штриховыми линиями.

Среднее значение и будет являться максимально возможным расходом двух параллельных труб.

Вернемся к этому рисунку

Высоты 10 метров и высоты а,b не влияют на результат напора. Вода на высоту поднимается за счет созданного давления, которое должно быть в системе отопления. Вся сила напора насоса идет только на циркуляцию воды.

Для выбора диаметра, нужно учесть еще и экономический фактор. А то есть увеличивать диаметр нет смысла, если переплата за трубу большого диаметра будет превышать затраты на сверх-электроэнергию мощным насосом в пределах 5-15 лет. Вам решать, сколько жить и через, сколько лет Вам это окупиться.

Когда труба уже проложена, и работа по перепрокладке труб будет превышать стоимость сверх-электроэнергии за 5-15 лет, тогда имеет смысл поставить мощный насос, чтобы войти в нужные параметры системы по расходу воды.

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

Скачать калькулятор расчетов гидравлического сопротивления.

Данный материал является частью системы: Конструктор водяного отопления


   


 
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
                Прокладка трубопровода от скважины до дома
                100% Защита насоса от сухого хода
        Отопление
                Обучающий курс. Водяной теплый пол своими руками. Для чайников.
                Теплый водяной пол под ламинат
        Обучающий Видеокурс: По ГИДРАВЛИЧЕСКИМ И ТЕПЛОВЫМ РАСЧЕТАМ
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
        Тепловой насос
                Особенности теплового насоса
                Тепловой насос принцип работы
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.
        Гидравлические потери в гофрированной трубе
        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
        Начни свое дело в сфере систем водоснабжения и отопления
        Вопрос по расчету гидравлики
Конструктор водяного отопления
        Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя.
        Вычисляем диаметр трубы для отопления
        Расчет потерь тепла через радиатор
        Мощность радиатора отопления
        Расчет мощности радиаторов. Стандарты EN 442 и DIN 4704
        Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
                Найти теплопотери через чердак и узнать температуру на чердаке
        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
        Онлайн калькулятор Программа расчет Теплопотерь помещения
        Гидравлический расчет трубопроводов
                История и возможности программы - введение
                Как в программе сделать расчет одной ветки
                Расчет угла КМС отвода
                Расчет КМС систем отопления и водоснабжения
                Разветвление трубопровода – расчет
                Как в программе рассчитать однотрубную систему отопления
                Как в программе рассчитать двухтрубную систему отопления
                Как в программе рассчитать расход радиатора в системе отопления
                Перерасчет мощности радиаторов
                Как в программе рассчитать двухтрубную попутную систему отопления. Петля Тихельмана
                Расчет гидравлического разделителя (гидрострелка) в программе
                Расчет комбинированной цепи систем отопления и водоснабжения
                Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
                Гидравлические потери в гофрированной трубе
        Гидравлический расчет в трехмерном пространстве
                Интерфейс и управление в программе
                Три закона/фактора по подбору диаметров и насосов
                Расчет водоснабжения с самовсасывающим насосом
                Расчет диаметров от центрального водоснабжения
                Расчет водоснабжения частного дома
                Расчет гидрострелки и коллектора
                Расчет Гидрострелки со множеством соединений
                Расчет двух котлов в системе отопления
                Расчет однотрубной системы отопления
                Расчет двухтрубной системы отопления
                Расчет петли Тихельмана
                Расчет двухтрубной лучевой разводки
                Расчет двухтрубной вертикальной системы отопления
                Расчет однотрубной вертикальной системы отопления
                Расчет теплого водяного пола и смесительных узлов
                Рециркуляция горячего водоснабжения
                Балансировочная настройка радиаторов
                Расчет отопления с естественной циркуляцией
                Лучевая разводка системы отопления
                Петля Тихельмана – двухтрубная попутная
                Гидравлический расчет двух котлов с гидрострелкой
                Система отопления (не Стандарт) - Другая схема обвязки
                Гидравлический расчет многопатрубковых гидрострелок
                Радиаторная смешенная система отопления - попутная с тупиков
                Терморегуляция систем отопления
        Разветвление трубопровода – расчет
        Гидравлический расчет по разветвлению трубопровода
        Расчет насоса для водоснабжения
        Расчет контуров теплого водяного пола
        Гидравлический расчет отопления. Однотрубная система
        Гидравлический расчет отопления. Двухтрубная тупиковая
        Бюджетный вариант однотрубной системы отопления частного дома
        Расчет дроссельной шайбы
        Что такое КМС?
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







Форум Отопление




Расчет систем водоснабжения и отопления

Путь на страницу: http://infobos.ru/str/732.html
Статистика

Политика конфиденциальности

Яндекс.Метрика