- Для чего нужно определять пропускную способность трубы
- От чего зависит проходимость труб
- Важность правильного расчета пропускной способности труб
- Способы расчета ПС водопроводных труб
- Диаметр условного прохода
- Внешний диаметр
- Табличные расчеты
- Физические расчеты
- Расчет ПС при помощи специальных программ
- Методы расчета пропускной способности водопроводной трубы в зависимости от диаметра
- Вычисление пропускной способности на основе сечения трубы
- Расчет в зависимости от давления
- Расчет по температуре теплоносителя
- Расчет по формулам
- Расчет по Шевелеву
- Как рассчитать пропускную способность канализационной трубы
Один из основных параметров для проведения гидравлических (и не только) расчётов – это пропускная способность трубы в зависимости от диаметра. От правильности определения этой величины зависят работа системы и её надёжность.
Для чего нужно определять пропускную способность трубы
Интуитивно ответ на этот вопрос понятен каждому. Что будет например, если к водопроводному крану в квартире подойдёт труба диаметром в 1 м. При существующем давлении в системе и нормативном диаметре остальных труб струя воды на выходе вас не порадует.
На самом деле ответ на этот вопрос не так прост. В идеале определять пропускную способность трубы в зависимости от диаметра и давления воды на выходе надо, чтобы обеспечить нормативные требования для разных случаев. Среди них:
- система водопровода для жилых, общественных и гражданских зданий;
- система подачи воды для промышленных предприятий;
- система водопровода для охлаждения, например, ядерного реактора.
В каждом из этих случаев мы имеем дело с разными начальными условиями, и на выходе должны получить разные результаты.
От чего зависит проходимость труб
Пропускная способность труб зависит не только от диаметра:
- Скорость жидкости зависит и от длины участка трубы, по которой она протекает. Это объясняется силой трения. Чем длиннее труба, тем больше контакта у жидкости с её стенками и тем больше трение уменьшает скорость.
- Даже при нормальном начальном давлении, если скорость уменьшается, то новые порции жидкости тоже не могут попадать в трубу без задержек.
- Когда используются слишком узкие трубы, это грозит не только замедлением потока, но и разрывом трубы.
- Скорость жидкости зависит и от материала, из которого сделаны трубы. В металлических трубах вода течёт медленнее, чем в пластиковых трубах аналогичного диаметра.
- Для металлических труб надо принимать во внимание время эксплуатации. Стенки труб со временем ржавеют, трение увеличивается, проходимость труб уменьшается. Для пластиковых труб это не столь критично.
- Переходники, фитинги, муфты, используемые для соединения труб, тоже вносят свою лепту в уменьшение пропускной способности.
Интересно! Как выбрать счётчик для воды: его установка и варианты экономии
Важность правильного расчета пропускной способности труб
Расчёт пропускной способности труб необходим для правильного выбора диаметра трубопроводов. Это одна из основных задач проектирования трубопроводных систем.
В зданиях различной категории это могут быть различные системы. Например, практически в каждом общественном, жилом, производственном здании есть системы водопровода:
- хозяйственно-питьевого;
- горячего;
- оборотного;
- противопожарного;
- производственного.
Для каждого типа здания, для каждого абонента существуют нормы водопотребления, на основании которых рассчитывается общее потребление воды и после этого, с учётом пропускной способности труб и давления в системе, определяется требуемый диаметр.
Если речь идёт о небольшом частном доме или коттедже, то при неправильно выбранных трубах, могут возникнуть проблемы с напором в кране на кухне, или невозможно будет принять душ. Всё активное оборудование (насосы) будет работать с перегрузкой и быстро выйдет из строя. При неправильно выбранных канализационных трубах будут возникать постоянные засоры.
Но всё это не идёт ни в какое сравнение, если трубы не того диаметра будут использованы в противопожарном водопроводе или в технологическом трубопроводе на предприятии. Здесь речь может идти о крупной аварии или даже о техногенной катастрофе.
Если трубы в системе водяного спринклерного пожаротушения выбраны неправильно, то система не сработает в случае пожара. В этом случае последствия тоже могут быть плачевными.
Способы расчета ПС водопроводных труб
Существует несколько способов расчёта пропускной способности трубопроводов. Можно рассчитывать на основе физической теории, использовать табличный метод или воспользоваться онлайн-калькулятором. Каждый из этих способов используется для решения разного рода задач для конкретных объектов.
Диаметр условного прохода
Для проведения любого расчёта и дальнейшего выбора труб очень важно знать геометрические параметры трубы.
Внутренний диаметр трубы называется диаметр условного прохода. В маркировке трубы может присутствовать также наружный диаметр и толщина стенок.
Например: труба 45х0,5-10. Это означает, что это труба с наружным диаметром 45 мм, с толщиной стенок 0,5 мм, тип стали — 10. Для водогазопроводных труб в маркировке указывают условный проход.
Соответствия наружного диаметра и условного прохода:
Наружный диаметр (мм) | Условный проход (мм) | Толщина стенок (мм) |
21,3 | 15 | 2,5-3,2 |
26,8 | 20 | 2,5-3,2 |
33,5 | 25 | 2,8-4 |
42,3 | 32 | 2,8-4 |
48 | 40 | 3-4 |
Для расчёта пропускной способности труб важен условный проход.
Внешний диаметр
В настоящее время промышленность выпускает трубы разнообразных внешних диаметров (от 8 до 2 000 мм). Они маркируются и в миллиметрах, и в дюймах. При необходимости можно заказать резьбу на концах отрезков труб. Набор труб может быть укомплектован муфтами и фитингами.
Для пластиковых труб используется другая классификация:
Наружный диаметр | Толщина стенок для труб PN-10 | Толщина стенок для труб PN-16 | Толщина стенок для труб PN-20 |
20 | 1.9 | 2.8 | 3.4 |
25 | 2.3 | 3.5 | 4.2 |
32 | 3 | 4.4 | 5.4 |
40 | 3.7 | 5.5 | 6.7 |
50 | 4.6 | 6.9 | 8.4 |
- трубы PN-10 применяются только для холодного водоснабжения;
- трубы PN-16 применяются при температуре воды менее 60°С;
- трубы PN-20 применяются только для горячего водоснабжения.
Табличные расчеты
Для несложных расчётов существуют таблицы с указанием основных параметров пропускной способности труб. Такие таблицы можно использовать для проектирования водопроводной сети квартир, небольших загородных домов и коттеджей. В простых расчётах не учитывается, например, изменение условного прохода трубы в результате старения и различного рода осадков на стенках.
В СП 30.13330.2020 (2 редакция) приводится следующая таблица:
Допустимый эквивалентный уровень шума, дБА | Допустимая скорость движения воды, м/с, в трубопроводах при коэффициентах местных сопротивлений подключения санитарно-технических приборов или стояка с арматурой, приведенных к скорости воды в трубах | ||||
сопротивление до 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | |
25 | 1.5 / 1.5 | 1.1 / 0.7 | 0.9 / 0.55 | 0.75 / 0.5 | 0.6 / 0.4 |
30 | 1.5 / 1.5 | 1.5 / 1.2 | 1.2 / 1.0 | 1.0 / 0.8 | 0.85 / 0.65 |
35 | 1.5 / 1.5 | 1.5 / 1.5 | 1.5 / 1.1 | 1.2 / 0.95 | 1.0 / 0.8 |
40 | 1.5 / 1.5 | 1.5 / 1.5 | 1.5 / 1.5 | 1.5 / 1.5 | 1.3 / 1.2 |
Примечания:
|
Физические расчеты
Физические методы расчёта основаны на формулах физических законов. Они достаточно сложные и выполняются отдельно для каждого вида трубопроводов отдельно: для воды, для газа, для пара, для газа или нефти.
Расчет ПС при помощи специальных программ
Для облегчения расчётов существует множество онлайн-калькуляторов, которые можно использовать для бытовых целей и небольших объектов. Тут достаточно только ввести известные данные и получить желаемый результат.
Есть и более сложные онлайн-калькуляторы
Для профессионального проектирования сложных объектов используется программа «Гидросистема (версия 4.4)». Эта программа создавалась и совершенствовалась более 30 лет и учитывает все нюансы гидравлики.
Методы расчета пропускной способности водопроводной трубы в зависимости от диаметра
Для проведения расчётов можно использовать разные начальные данные.
Вычисление пропускной способности на основе сечения трубы
Внешнее сечение в мм | Приблизительное количество жидкости | |
В литрах в минуту | В куб.м в час | |
20 | 15 | 0,9 |
25 | 30 | 1,8 |
32 | 50 | 3 |
40 | 80 | 4,8 |
50 | 120 | 7,2 |
63 | 190 | 11,4 |
Расчет в зависимости от давления
Расход | Пропускная способность | |||||||||
Сечение трубы | 15 мм | 20мм | 25мм | 32мм | 40мм | 50мм | 65мм | 80мм | 100мм | |
Па/м | Мбар/м | Меньше 0,15 м/с | 0,15 м/с | 0,3м/с | ||||||
200,0 | 2000,0 | 266 | 619 | 1151 | 2488 | 3780 | 7200 | 14580 | 22644 | 45720 |
220,0 | 2200,0 | 281 | 652 | 1202 | 2617 | 3996 | 7560 | 15336 | 23760 | 47880 |
240,0 | 2400,0 | 288 | 680 | 1256 | 2740 | 4176 | 7920 | 16056 | 24876 | 50400 |
260,0 | 2600,0 | 306 | 713 | 1310 | 2855 | 4356 | 8244 | 16740 | 25920 | 52200 |
90,0 | 0,900 | 173 | 403 | 745 | 1627 | 2488 | 4716 | 9612 | 14940 | 30240 |
92,5 | 0,925 | 176 | 407 | 756 | 1652 | 2524 | 4788 | 9756 | 15156 | 30672 |
95,0 | 0,950 | 176 | 414 | 767 | 1678 | 2560 | 4860 | 9900 | 15372 | 31104 |
97,5 | 0,975 | 180 | 421 | 778 | 1699 | 2596 | 4932 | 10044 | 15552 | 31500 |
100,0 | 1000,0 | 184 | 425 | 788 | 1724 | 2632 | 5004 | 10152 | 15768 | 31932 |
120,0 | 1200,0 | 202 | 472 | 871 | 1897 | 2898 | 5508 | 11196 | 17352 | 35100 |
140,0 | 1400,0 | 220 | 511 | 943 | 2059 | 3143 | 5976 | 12132 | 18792 | 38160 |
160,0 | 1600,0 | 234 | 547 | 1015 | 2210 | 3373 | 6408 | 12996 | 20160 | 40680 |
180,0 | 1800,0 | 252 | 583 | 1080 | 2354 | 3589 | 6804 | 13824 | 21420 | 43200 |
280,0 | 2800,0 | 317 | 742 | 1364 | 2970 | 4356 | 8568 | 17338 | 26928 | 54360 |
300,0 | 3000, | 331 | 767 | 1415 | 3078 | 4680 | 8892 | 18000 | 27900 | 56160 |
Интересно! Вступление в СРО: особенности, критерии выбора организации
Расчет по температуре теплоносителя
Трубное сечение (мм) | Пропускная способность
| |||
По теплоте (гкл/ч) | По теплоносителю (т/ч)
| |||
Вода | Пар | Вода | Пар | |
15 | 0,011 | 0,005 | 0,182 | 0,009 |
25 | 0,039 | 0,018 | 0,650 | 0,033 |
38 | 0,11 | 0,05 | 1,82 | 0,091 |
50 | 0,24 | 0,11 | 4,00 | 0,20 |
75 | 0,72 | 0,33 | 12,0 | 0,60 |
100 | 1,51 | 0,69 | 25,0 | 1,25 |
125 | 2,70 | 1,24 | 45,0 | 2,25 |
150 | 4,36 | 2,00 | 72,8 | 3,64 |
200 | 9,23 | 4,24 | 154 | 7,70 |
250 | 16,6 | 7,60 | 276 | 13,8 |
300 | 26,6 | 12,2 | 444 | 22,2 |
350 | 40,3 | 18,5 | 672 | 33,6 |
400 | 56,5 | 26,0 | 940 | 47,0 |
450 | 68,3 | 36,0 | 1310 | 65,5 |
500 | 103 | 47,4 | 1730 | 86,5 |
600 | 167 | 76,5 | 2780 | 139 |
700 | 250 | 115 | 4160 | 208 |
800 | 354 | 162 | 5900 | 295 |
900 | 633 | 291 | 10500 | 525 |
1000 | 1020 | 470 | 17100 | 855 |
Расчет по формулам
Для профессиональных гидравлических расчётов используется очень сложный математический аппарат. А для бытовых нужд можно использовать формулу:
d=((4*Q)/(П*v)) ½, где
Q – расход перекачиваемой воды, м 3 /с
d – диаметр трубопровода, м v – скорость потока, м/с
П- число пи = 3.14
Отсюда расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода.
Расчет по Шевелеву
Заслуженный деятель науки и техники, доктор технических наук, профессор А.Ф. Шевелёв выпустил в 1984 году книгу «Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб».
В книге приводится пропускная способность разных видов труб для жидкостей с разной степенью вязкости и разных условий эксплуатации. Это незаменимый справочный материал для создания систем водопровода.
Как рассчитать пропускную способность канализационной трубы
Принципиально пропускная способность канализационной трубы определяется так же, как и водопроводной. Но есть очень важные нюансы. По-разному определяется этот параметр для напорных и безнапорных систем. Нормируется процент заполняемости.
Различается пропускная способность вентилируемых и невентилируемых стояков. Она также меняется в зависимости от материала труб и угла наклона.
Таблица Пропускная способность вентилируемых стояков из поливинилхлоридных труб (ПВХ)
Наружный диаметр поэтажных отводов, мм | Угол присоединения поэтажных отводов к стояку, град | Пропускная способность, л/с, стояков при диаметре труб, мм | |
50 | 110 | ||
50 | 45 60 87,5 | 1,10 1,03 0,69 | 8,22 7,24 4,83 |
110 | 45 60 87,5 | — — | 5,85 5,37 3,58 |
Комментарий эксперта. Андрей Шилов, инженер проектировщик.
При создании систем водопровода и канализации не следует пренебрегать доступными материалами для того, чтобы сделать всё правильно. Я не говорю, что надо пользоваться программой Гидросистема, которая стоит больше 100 тыс. руб., но использовать онлайн-калькуляторы или таблицы Шевелёва может каждый. Для надёжности всю справочную информацию надо брать из авторитетных источников. Просто в Сети очень много ошибок и неточностей.
Пропускная способность трубы в зависимости от диаметра — очень важный параметр для создания системы водопровода. Эту величину можно определить разными способами, рассчитать по формулам, использовать соответствующие таблицы или компьютерные программы. Всегда есть возможность обратиться за консультацией к профессионалам.
Как вам статья?