Как правильно рассчитать пропускную способность трубы в зависимости от диаметра – проверенные методы

Водоснабжение

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:

  1. 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.
  2. Даже при нормальном начальном давлении, если скорость уменьшается, то новые порции жидкости тоже не могут попадать в трубу без задержек.
  3. Когда используются слишком узкие трубы, это грозит не только замедлением потока, но и разрывом трубы.
  4. Скорость жидкости зависит и от материала, из которого сделаны трубы. В металлических трубах вода течёт медленнее, чем в пластиковых трубах аналогичного диаметра.
  5. 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.
  6. 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:
  1. В числителе приведена допустимая скорость воды при применении кранов, в знаменателе — при применении вентилей.
  2. Скорость движения воды в трубах, прокладываемых через несколько помещений, следует определять, принимая в расчет: помещение с наименьшим допустимым эквивалентным уровнем шума; арматуру с наибольшим коэффициентом местного сопротивления, устанавливаемую на любом участке трубопровода, прокладываемого через это помещение, при длине участка 30 м в обе стороны от помещения.
  3. При применении арматуры с большим гидравлическим сопротивлением (балансировочные клапаны, регуляторы давления и др.), во избежание шумообразования рабочий перепад давления на арматуре следует ограничивать.

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.

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Инженер подскажет как сделать
Добавить комментарий

Adblock
detector