Калькулятор расчета коэффициента гидравлического сопротивления трения труб

Расчет в Excel трубопроводов по формулам теоретической гидравлики.

Рассмотрим порядок и формулы расчета в Excel на примере прямого горизонтального трубопровода длиной 100 метров из трубы ø108 мм с толщиной стенки 4 мм.

Исходные данные:

1. Расход воды через трубопровод G в т/час вводим

в ячейку D4: 45,000

2. Температуру воды на входе в расчетный участок трубопровода  tвхв °C заносим

в ячейку D5: 95,0

3. Температуру воды на выходе из расчетного участка трубопровода  tвыхв °C записываем

в ячейку D6: 70,0

4. Внутренний диаметр трубопровода  dв мм вписываем

в ячейку D7: 100,0

5. Длину трубопровода  Lв м записываем

в ячейку D8: 100,000

6. Эквивалентную шероховатость внутренних поверхностей труб  в мм вносим

в ячейку D9:  1,000

Выбранное значение эквивалентной шероховатости соответствует стальным старым заржавевшим трубам, находящимся в эксплуатации много лет.

Эквивалентные шероховатости для других типов и состояний труб приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel«gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls», ссылка на скачивание которого дана в конце статьи.

7. Сумму коэффициентов местных сопротивлений  Σ(ξ) вписываем

в ячейку D10: 1,89

Мы рассматриваем пример, в котором местные сопротивления присутствуют в виде стыковых сварных швов (9 труб, 8 стыков).

Для ряда основных типов местных сопротивлений данные и формулы расчета представлены на листах «Расчет коэффициентов» и «Справка» файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».

Результаты расчетов:

8.Среднюю температуру воды tср в °C вычисляем

в ячейке D12: =(D5+D6)/2 =82,5

tср=(tвх+tвых)/2

9.Кинематический коэффициент вязкости воды n в cм2/с при температуреtср рассчитываем

в ячейке D13: =0,0178/(1+0,0337*D12+0,000221*D12^2) =0,003368

n=0,0178/(1+0,0337*tср+0,000221*tср2)

10.Среднюю плотность воды ρ в т/м3 при температуреtср вычисляем

в ячейке D14: =(-0,003*D12^2-0,1511*D12+1003,1)/1000 =0,970

ρ=(-0,003*tср2-0,1511*tср+1003, 1)/1000

11.Расход воды через трубопровод Gв л/мин пересчитываем

в ячейке D15: =D4/D14/60*1000 =773,024

G’=G*1000/(ρ*60)

Этот параметр пересчитан нами в других единицах измерения для облегчения восприятия величины расхода.

12.Скорость воды в трубопроводе vв м/с вычисляем

в ячейке D16: =4*D4/D14/ПИ()/(D7/1000)^2/3600 =1,640

v=4*G/(ρ*π*(d/1000)2*3600)

К ячейкеD16 применено условное форматирование. Если значение скорости не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки становится красным, а шрифт белым.

Предельные скорости движения воды приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».

13.Число Рейнольдса Reопределяем

в ячейке D17: =D16*D7/D13*10 =487001,4

Re=v*d*10n

14.Коэффициент гидравлического трения λрассчитываем

в ячейке D18: =ЕСЛИ(D17<=2320;64/D17;ЕСЛИ(D17<=4000; 0,0000147*D17;0,11* (68/D17+D9/D7)^0,25)) =0,035

λ=64Re                             при Re≤2320

λ=0,0000147*Re               при 2320≤Re≤4000

λ=0,11*(68/Re+∆/d)0,25  при Re≥4000

15.Удельные потери давления на трение Rв кг/(см2*м)вычисляем

в ячейке D19: =D18*D16^2*D14/2/9,81/D7*100 =0,004645

R=λ*v2*ρ*100/(2*9,81*d)

16.Потери давления на трение dPтрв кг/см2 и Па находим соответственно

в ячейке D20: =D19*D8 =0,464485

dPтр=R*L

и в ячейке D21: =D20*9,81*10000 =45565,9

dPтр=dPтр*9,81*10000

17.Потери давления в местных сопротивлениях dPмсв кг/см2 и Па находим соответственно

в ячейке D22: =D10*D16^2*D14*1000/2/9,81/10000 =0,025150

dPмс=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9,81*10)

и в ячейке D23: =D22*9,81*10000 =2467,2

dPтр=dPмс*9,81*10000

18.Расчетные потери давления в трубопроводе dPв кг/см2 и Па находим соответственно

в ячейке D24: =D20+D22 =0,489634

dP=dPтр+dPмс

и в ячейке D25: =D24*9,81*10000 =48033,1

dP=dP*9,81*10000

19.Характеристику гидравлического сопротивления трубопровода Sв Па/(т/ч)2 вычисляем

в ячейке D26: =D25/D4^2 =23,720

S=dPG2

Гидравлический расчет в Excel трубопровода по формулам теоретической гидравлики выполнен!

Правила вычисления веса стальной трубы

Многим людям может показаться, что определение массы труб является простым делом

Однако подобный расчет имеет множество нюансов, на которые необходимо обратить внимание

В первую очередь важно запомнить, что при приобретении партии стальных труб обязательно требуется производить проверку веса. Любые расхождения в расчетах могут привести к тому, что материала попросту не хватит

Любые расхождения в расчетах могут привести к тому, что материала попросту не хватит.

Избыток веса может отразиться на строительных характеристиках будущей конструкции. Нагрузка, оказываемая на сооружение, должна находиться в пределах, рассчитанных ранее и указанных в соответствующем чертеже. Вес 1 метра трубы вычисляется с учетом марки стали, из которой выполнено изделие.

Часто случается так, что фактический вес трубы не соответствует удельной массе, прописанной в нормативной документации. Это происходит из-за особенностей производства. Изделие, идеально соответствующее документации, выполнить практически невозможно. Поэтому в ГОСТах указываются допустимые по размерам отклонения.

При определении веса метра стальной трубы рекомендуется воспользоваться сразу несколькими способами. Это позволит свести расчетные ошибки к минимуму. Если для определения массы применяется формула, то тогда рекомендуется достоверность итоговых результатов перепроверить несколько раз.

Постановка задачи

Гидравлический расчёт при разработке проекта трубопровода направлен на определение диаметра трубы и падения напора потока носителя. Данный вид расчёта проводится с учетом характеристик конструкционного материала, используемого при изготовлении магистрали, вида и количества элементов, составляющих систему трубопроводов(прямые участки, соединения, переходы, отводы и т. д.), производительности,физических и химических свойств рабочей среды.

Многолетний практический опыт эксплуатации систем трубопроводов показал, что трубы, имеющие круглое сечение, обладают определенными преимуществами перед трубопроводами, имеющими поперечное сечение любой другой геометрической формы:

  • минимальное соотношением периметра к площади сечения, т.е. при равной способности, обеспечивать расход носителя, затраты на изолирующие и защитные материалы при изготовлении труб с сечением в виде круга, будут минимальными;
  • круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды сточки зрения гидродинамики, достигается минимальное трение носителя о стенки трубы;
  • форма сечения в виде круга максимально устойчива к воздействию внешних и внутренних напряжений;
  • процесс изготовления труб круглой формы относительно простой и доступный.

Подбор труб по диаметру и материалу проводится на основании заданных конструктивных требований к конкретному технологическому процессу. В настоящее время элементы трубопровода стандартизированы и унифицированы по диаметру. Определяющим параметром при выборе диаметра трубы является допустимое рабочее давление, при котором будет эксплуатироваться данный трубопровод.

Основными параметрами, характеризующими трубопровод являются:

  • условный (номинальный) диаметр – DN;
  • давление номинальное – PN;
  • рабочее допустимое (избыточное) давление;
  • материал трубопровода, линейное расширение, тепловое линейное расширение;
  • физико-химические свойства рабочей среды;
  • комплектация трубопроводной системы (отводы, соединения, элементы компенсации расширения и т.д.);
  • изоляционные материалы трубопровода.

Условный диаметр (проход) трубопровода (DN) – это условная  безразмерная величина, характеризующая проходную способность трубы, приблизительно равная ее внутреннему диаметру. Данный параметр учитывается при осуществлении подгонки сопутствующих изделий трубопровода (трубы, отводы, фитинги и др.).

Условный диаметр может иметь значения от 3 до 4000 и обозначается: DN 80.

Условный проход по числовому определению примерно соответствует реальному диаметру определенных отрезков трубопровода. Численно он выбран таким образом, что пропускная способность трубы повышается на 60-100% при переходе от предыдущего условного прохода к последующему.Номинальный диаметр выбирается по значению внутреннего диаметра трубопровода. Это то значение, которое наиболее близко к реальному диаметру непосредственно трубы.

Давление номинальное (PN) – это безразмерная величина, характеризующая максимальное давление рабочего носителя в трубе заданного диаметра, при котором осуществима длительная эксплуатация трубопровода при температуре 20°C.

Значения номинального давления были установлены на основании продолжительной практики и опыта эксплуатации: от 1 до 6300.

Номинальное давление для трубопровода с заданными характеристиками определяется по ближайшему к реально создаваемому в нем давлению. При этом,вся трубопроводная арматура для данной магистрали должна соответствовать тому же давлению. Расчет толщины стенок трубы проводится с учетом значения номинального давления.

Параметр номинального давления PN

Значение номинального давления PN (величины, соответствующей предельному уровню давления перекачиваемых сред при 20 °C), рассчитывают для определения длительной эксплуатации трубопроводной сети, имеющей заданные параметры. Параметр номинального давления – безразмерная величина, градуированная на основе практики эксплуатации.

Параметр номинального давления для конкретных трубопроводных систем подбирают, исходя из реального напряжения путем определения максимального значения. Полученным данным соответствуют фитинги и арматура. Для обеспечения нормальной эксплуатации систем, толщину стенок труб рассчитывают по номинальному давлению.

Общие сведения по результатам расчетов

  • Общий тепловой поток
    – Кол-во выделяемого тепла в помещение. Если тепловой поток меньше тепловых потерь помещения, необходимы дополнительные источники тепла, например, такие как настенные радиаторы.
  • Тепловой поток по направлению вверх
    – Кол-во выделяемого тепла в помещение с 1 квадратного метра площади по направлению вверх.
  • Тепловой поток по направлению вниз
    – Кол-во “теряемого” тепла и не участвующего в обогреве помещения. Для уменьшения данного параметра необходимо выбирать максимально эффективную теплоизоляцию под трубами ТП* (*теплого пола).
  • Суммарный удельный тепловой поток
    – Общее кол-во тепла, выделяемого системой ТП с 1 квадратного метра.
  • Суммарный тепловой поток на погонный метр
    – Общее кол-во тепла, выделяемого системой ТП с 1 погонного метра трубы.
  • Средняя температура теплоносителя
    – Средняя величина между расчетной температурой теплоносителя подающего трубопровода и расчетной температурой теплоносителя обратного трубопровода.
  • Максимальная температура пола
    – Максимальная температура поверхности пола по оси нагревательного элемента.
  • Минимальная температура пола
    – Минимальная температура поверхности пола по оси между трубами ТП.
  • Средняя температура пола
    – Слишком высокое значение данного параметра может быть дискомфортно для человека (нормируется СП 60.13330.2012). Для уменьшения данного параметра необходимо увеличить шаг труб, снизить температуру теплоносителя либо увеличить толщину слоев над трубами.
  • Длина трубы
    – Общая длина трубы ТП с учетом длины подводящей магистрали. При высоком значении данного параметра калькулятор рассчитает оптимальное кол-во петель и их длину.
  • Тепловая нагрузка на трубу
    – Суммарное количество тепловой энергии, получаемое от источников тепловой энергии, равное сумме теплопотреблений приемников тепловой энергии и потерь в тепловых сетях в единицу времени.
  • Расход теплоносителя
    – Массовое кол-во теплоносителя предназначенного для подачи необходимого кол-ва тепла в помещение в единицу времени.
  • Скорость движения теплоносителя
    – Чем выше скорость движения теплоносителя, тем выше гидравлическое сопротивление трубопровода, а также уровень шума, создаваемого теплоносителем. Рекомендуемое значение от 0.15 до 1м/с. Данный параметр можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
  • Линейные потери давления
    – Снижение напора по длине трубопровода, вызванного вязкостью жидкости и шероховатостью внутренних стенок трубы. Без учета местных потерь давления. Значение не должно превышать 20000Па. Можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
  • Общий объем теплоносителя
    – Общее кол-во жидкости для заполнения внутреннего объема труб системы ТП.

Калькулятор работает в тестовом режиме. Дата добавления калькулятора 11.03.2018

Технические расчеты бесплатно и анонимно =)

  • Отопление

    • Расчет тепловой нагрузки по укрупненным показателям МДК 4-05.2004
    • Расчет диаметра коллектора
    • Расчет расширительного бака для отопления
    • Расчет количества ступеней теплообменника ГВС
    • Расчет нагрева ГВС
    • Расчет длины компенсаторов температурных удлинений трубопроводов
    • Расчет скорости воды в трубопроводе
    • Разбавление пропилен и этиленгликоля
    • Расчет диаметра балансировочной шайбы
    • Проверка работоспособности элеваторной системы отопления
    • кг/с в м3/ч. Перевод массового расхода среды в объемный.
    • Онлайн замена радиаторов Prado на Purmo
    • Примеры гидравлических расчетов систем отопления
    • Sanext

      • Расчет диаметра и настройки клапана Sanext DPV
      • Расчет этажного коллектора системы отопления Sanext
      • Маркировка РКУ Sanext
      • Замена клапана Danfoss AB-QM на Sanext DS
      • Быстрая замена L и T-образных трубок на трубу Стабил
  • Вентиляция

    • Расчет гравитационного давления
    • Расчет расхода воздуха на удаление теплоизбытков
    • Расчет теплоснабжения приточных установок
    • Расчет осушения помещений по методике Dantherm
    • Расчет эквивалентного диаметра и скорости воздуха в воздуховоде
    • Расчет дымоудаления с естественным побуждением
    • Расчет площади воздуховодов и фасонных частей онлайн
    • Расчет естественной вентиляции онлайн
    • Расчет потерь давления на местных сопротивлениях
    • Расчет воздушного отопления совмещенного с вентиляцией
    • Расчет вентиляции в аккумуляторной
    • Расчет температуры приточного и вытяжного воздуха системы вентиляции
    • Расчет углового коэффициента луча процесса
    • Кратности воздухообмена и температуры воздуха
    • Расчет количества облучателей-рециркуляторов медицинских по Р 3.5.1904-04
  • Кондиционирование

    • Расчет мощности кондиционера по теплопритокам в помещение
    • Расчет теплопритоков от солнечной радиации. Инсоляция помещения.
    • Расчет теплопоступлений от источников искусственного освещения
    • Расчет теплопоступлений от оборудования
    • Расчет теплопоступлений от людей
    • Расчет теплопритоков и влаги от остывающей еды
    • Расчет теплопоступлений от инфильтрации воздуха
    • Расчет полной теплоты из явной теплоты
  • Водоснабжение

    • Расчет сопротивления в трубопроводе ВК
    • Расчет глубины промерзания грунта
    • Расчетные расходы дождевых вод
  • Газоснабжение

    • Технико-экономический расчет тепла и топлива
    • Расчет диаметра газопровода
    • Расчет теплотворной способности энергоносителей
  • Смета

    • Расчет площади окраски металлического профиля
    • Расчет площади окраски чугунных радиаторов
    • Расчет расхода теплоизоляции с учетом коэффициента уплотнения
    • Расчет количества досок из кубометра древесины
    • Примеры смет

      • Пример сметы на авторский надзор
      • Пример сметы на перебазирование техники
      • Пример расчета коэффициента к ФОТ при сверхурочной работе.
      • Пример расчета коэффициента к ФОТ при многосменном режиме работы.
      • Пример расчета коэффициента к ФОТ при вахтовом методе работы.
      • Списание материалов в строительстве. Пример формы отчета.
      • Списание материалов в строительстве. Пример формы ведомости.
  • Разные

    • Конвертер технических величин
    • Проверка показаний теплосчетчика онлайн
    • Расчет категории склада для хранения муки
    • Линейная интерполяция онлайн
    • Онлайн расчет маржинальности и точки безубыточности
    • НДС калькулятор онлайн, расчет %
    • Юнит-экономика онлайн калькулятор
    • Расчет стоимости покупки автомобиля по доходу семьи
    • Расчет стоимости системы учета энергоресурсов
    • Калькулятор технологии домашнего виноделия
    • Закон Ома
    • Расчет фундамента
    • Статьи

      • Нормы
      • Сравнение типов отопительных приборов
      • Настройка AutoCAD
      • Температура воздуха в Краснодаре за 10 лет зимой
      • Сравнение ИП с ООО
  • Вход

Расчет гидравлики водяной системы отопления

Теплоноситель циркулирует по системе под давлением, которое не является постоянной величиной. Оно снижается из-за наличия сил трения воды о стенки труб, сопротивления на трубной арматуре и фитингах. Домовладелец также вносит свою лепту, корректируя распределение тепла по отдельным помещениям.


Давление растет, если температура нагрева теплоносителя повышается и наоборот – падает при ее снижении.

Чтобы избежать разбалансировки отопительной системы, необходимо создать условия, при которых к каждому радиатору поступает столько теплоносителя, сколько необходимо для поддержания заданной температуры и восполнения неизбежных теплопотерь.

Главной целью гидравлического расчета является приведение в соответствие расчетных расходов по сети с фактическими или эксплуатационными.

На данном этапе проектирования определяются:

  • диаметр труб и их пропускная способность;
  • местные потери давления по отдельным участкам системы отопления;
  • требования гидравлической увязки;
  • потери давления по всей системе (общие);
  • оптимальный расход теплоносителя.

Для производства гидравлического расчета необходимо проделать некую подготовку:

  1. Собрать исходные данные и систематизировать их.
  2. Выбрать методику расчета.

Первым делом проектировщик изучает теплотехнические параметры объекта и выполняет теплотехнический расчет. В итоге у него появляется информация о количестве тепла, необходимом для каждого помещения. После этого выбираются отопительные приборы и источник тепла.


Схематичное изображение отопительной системы в частном доме

На стадии разработки принимается решение о типе отопительной системы и особенностях ее балансировки, подбираются трубы и арматура. По окончании составляется аксонометрическая схема разводки, разрабатываются планы помещений с указанием:

  • мощности радиаторов;
  • расхода теплоносителя;
  • расстановки теплового оборудования и пр.

Все участки системы, узловые точки маркируются, подсчитывается и наносится на чертеж длина колец.

Коэффициент гидравлического сопротивления: что это такое и как высчитывается

Выражаться гидравлические потери могут по-разному — в единицах давления или линейных единицах столба жидкости, потерях напора.

Общая формула потери напора выглядит так:

△H = △P/(pg),

где △P — потери в единицах давления,

p — плотность среды,

g — ускорение свободного падения.

В сфере промышленности, в производственной практике перемещение жидкостей в потоках неразрывно связано с необходимостью преодоления гидравлического сопротивления трубы по всему пути потока. Кроме этого, гидравлические потери обуславливаются местным сопротивлением встречающихся на пути ответвлений и кранов, задвижек и вентилей, поворотов и диафрагм.

Чтобы преодолевать местные сопротивления, поток затрачивает определенную часть энергии — в этом случае речь идет о потере напора на локальные сопротивления. Как правило, такие потери выражают в долях от скоростного напора, который соответствует средней скорости среды в трубах до местного сопротивления либо после него.

Найти данные о коэффициентах разных местных сопротивлений можно в соответствующих учебниках, пособиях, справочниках по гидравлике — данные могут быть представлены в разном виде, например как отдельные значения коэффициента гидравлических потерь, в виде диаграмм, таблиц, эмпирических формул.

При желании или необходимости потери напора на локальные гидравлические сопротивления можно рассчитать самостоятельно. Для этого используется формула:

hr = ξ υ² / (2g),

где ξ представляет собой коэффициент местного сопротивления. Как правило, его определяют опытным путем,

g — ускорение свободного падения.

Краткая теория.

В упомянутой выше статье теория вкратце рассматривалась. Освежим в памяти основные моменты.

Движение жидкостей по трубам и каналам сопровождается потерей давления, которая складывается из потерь на трение по длине трубопровода и потерь в местных сопротивлениях – в изгибах, отводах, сужениях, тройниках, запорной арматуре и других элементах.

В гидравлике в общем случае потери давления вычисляются по формуле Вейсбаха:

∆Р=ζ·ρ·w²/2, Па, где:

  • ζ – безразмерный коэффициент местного сопротивления;
  • ρ – объёмная плотность жидкости, кг/м3;
  • w – скорость потока жидкости, м/с.

Если с плотностью и скоростью всё более или менее понятно, то определение коэффициентов местных сопротивлений – достаточно непростая задача!

Как было отмечено выше, в гидравлических расчетах принято разделять два вида потерь давления в сетях трубопроводов.

  1. В первом случае «местным сопротивлением» считается трение по длине прямого участка трубопровода. Перепад давления для потока в круглой трубе рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха:

∆Ртртр·ρ·w²/2=λ·L·ρ·w²/(2·D), Па, где:

  • L – длина трубы, м;
  • D – внутренний диаметр трубы, м;
  • λ – безразмерный коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси).

Таким образом, при учете сопротивления трению коэффициент потерь – коэффициент местного сопротивления – и коэффициент гидравлического трения связаны для круглых труб зависимостью:

ζтр=λ·L/D

  1. Во втором случае потери давления в местных сопротивлениях вычисляются по классической формуле Вейсбаха:

∆Рмм·ρ·w²/2, Па

Коэффициенты местных сопротивлений определяются для каждого вида «препятствия» по индивидуальным эмпирическим формулам, полученным из практических опытов.

Выполним ряд математических преобразований. Для начала выразим скорость потока через массовый расход жидкости:

w=G/(ρ·π·D²/4), м/с, где:

  • G – расход жидкости, кг/с;
  • π – число Пи.

Тогда:

∆Ртр=8·λ·L·G²/(ρ·π²·D5), Па;

∆Рм=8·ζм·G²/(ρ·π²·D4), Па.

Введем понятие гидравлических сопротивлений:

Sтр=8·λ·L·/(ρ·π²·D5), Па/(кг/с)²;

Sм=8·ζм·/(ρ·π²·D4), Па/(кг/с)².

И получим удобные простые формулы для вычисления потерь давления при прохождении жидкости в количестве G через эти гидравлические сопротивления:

∆Ртр=Sтр·G², Па;

∆Рм=Sм·G², Па.

Размерность гидравлического сопротивления (Па/(кг/с)²) определена массовой скоростью (кг/с) движения жидкости, а физические процессы в транспортных системах зависят от её объёмной скорости (м3/с), что учтено в формулах присутствием объёмной плотности ρ транспортируемой жидкости.

Для удобства последующих расчётов целесообразно введение понятия «гидравлическая проводимость» – а.

Для последовательного и параллельного соединений гидравлических сопротивлений справедливы формулы:

Sпосл=S1+S2+…+Sn, Па/(кг/с)²;

Sпар=1/(а1+a2+…+an)², Па/(кг/с)²;

ai=(1/Si)0,5, (кг/с)/Па0,5.

Теоретическое обоснование гидравлического расчета

Гидропотери в трубопроводах систем водоснабжения вызваны гидравлическим сопротивлениям труб, смежных стыковых соединений, арматуры и прочих соединительных элементов. Калькулятор выполняет расчет только для простого (прямого) трубопровода, поэтому для сложных систем рекомендуется совершать вычисления для каждого отдельного участка.

Согласно методике СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», гидравлический уклон (потери напора на единицу длины) определяется по формуле:

  • λ – коэффициент гидравлического сопротивления;
  • d – внутренний диаметр труб, м;
  • V – скорость воды, м/с;
  • g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с 2 .

Таким образом, из неизвестных остается только коэффициент гидравлического сопротивления, который рассчитывается по формуле:

Коэффициенты А0, А1, С и значения показателя степени m соответствуют современным технологиям изготовления трубопроводов и принимаются согласно нижеуказанной таблицы. В случае, если эти параметры отличаются от перечисленных, производитель должен указывать их самостоятельно.

Гидравлический расчет простых безнапорных сетей

Такой расчет с их частичным (0,5-0,8) наполнением заключается в вычислении диаметра, угла наклона и скорости транспортировки сред, влияющий на расход жидкости, для его определения используется формула:

Шези:

где q – расчетный расход;

; – площадь живого сечения;

v – скорость;

С – коэффициент Шези;

   – гидравлический радиус;

  ; – смоченный периметр;

 i = hlL – уклон лотка;

 hl – падение лотка на длине L.
В уравнении Шези гидроуклон L соответствует наклону лотка i, что определяется равномерным движением воды.

Для вычисления коэффициента Шези используется уравнение Н. Н. Павловского (при 0,1

где y – степень, определяемая путем подстановки данных:

где n – коэффициент шероховатости, определяемый стенками материала.
Для приблизительного вычисления параметров по формуле Н. Н. Павловского, служат следующие уравнения:

при y = 1/6 формула для С (коэффициента Шези) известна под названием формулы Маннинга, справедливой для турбулентного режима жидких сред.

Предельный уровень расхода жидкости достигается при заполнении h/d=0,95. Для исключения подтопления, наполнение бытовых трубопроводов принимают за 0,8. Для вычисления максимальных значений степени заполнения, служат следующие табличные данные:

Путем подстановки в формулу Шези параметра минимальной скорости, получится предельно низкий уровень наклона, обеспечивающего очищение трубопроводной сети. Минимальный диаметр и уклон водоотводящих магистралей приведен в табличных данных:

При содержании абразивных материалов, уровень истирания пропорционален скорости транспортируемых сред. На практике установлена скорость потока для неметаллических трубопроводов 4 м/с и 8 м/с для изделий из металла.

Минимальный уклон рассчитывается по формуле:


 

При проектировании водоотводящих сетей, специалисты руководствуются графиками, таблицами и диаграммами.
 

Как выполнить расчет

Прежде всего, определяемся с исходными данными, которые нужны для его выполнения:

  • Толщина стенки водопроводных труб.
  • Внутренний проходной диаметр.
  • Номинальный размер проводящих элементов.
  • Величина условного прохода трубопровода.

Учитываются также длина водопроводной сети и давление воды внутри системы. Следует отметить, что параметры горячего водоснабжения и отопления отличаются от таковых касательно водопровода холодного. Основные направления расхода воды загородного дома учитывают удовлетворение всех потребностей проживающих. При этом подсчет должен учитывать пиковые нагрузки на водопровод, когда одновременно происходит приготовление пищи, стирка машиной, полив огорода и прочие расходы жидкости. Именно для таких условий и рассчитывается диаметр трубы для водоснабжения, иначе живительной влаги может не доставать. На основании многолетних наблюдений за расходом воды установлено ее потребление в количестве 3 кубометра в час. Расчет размера трубы водопровода можно произвести, исходя из следующего соотношения: Q – расход жидкости, литров/ сек, его величина составляет 0,34; V – скорость потока жидкости, м/сек, максимальное значение составляет 1,5; S – площадь поперечного сечения трубы, м/сек.

Вооружившись школьным калькулятором, производим несколько преобразований и получаем результат: внутренний проходной диаметр должен быть не менее 18 миллиметров. Это результат расчета, его нужно округлить до ближайшего стандартного значения условного прохода (Ду), который составляет 20 мм. Однако есть более простая методика, при которой нет необходимости использовать калькулятор для каких-либо расчетов. Это простой подбор по таблице значений:

Значение условного прохода трубопровода, ммВеличина расхода, литр/сек
100,121
150,358
200,715
251,45
322,35
403,55
506,2

При пользовании данными таблицы следует понимать, что условный проход приблизительно равен внутреннему диаметру водогазопроводной трубы по ГОСТ 3262-80. У труб пластиковых этот показатель равен наружному диаметру. Что касается проходного размера, его следует принимать равным предыдущему показателю по шкале размеров. Так, пластиковая труба 50 будет иметь условный проход Ду 40.

Как видно из приведенного выше, сам по себе расчет прост, его можно воспроизвести для фактических условий с использованием простого калькулятора. Но проще всего найти в интернете нужную программу, представляющую собой специальный калькулятор для целевого расчета нужного параметра. В стартовую табличку этой программы вводятся фактические исходные данные после чего, нажатием кнопки, получается конечный результат. Расчет диаметра трубопровода по расходу чрез онлайн калькулятор дает наиболее достоверные результаты, пригодные для практического применения. Успехов вам!

Гидравлическое сопротивление трения труб

Онлайн калькулятор для расчета гидравлического сопротивления трения разных типов труб.

Расход жидкости
Коэффициент кинематической вязкости ( для воды тем-рой 10 0 C = 1,3, 20 0 C = 1)
Диаметр трубопровода
Длина трубопровода
Плотность жидкости
Коэффициент шероховатости стенок трубопровода
Режим течения
Скорость движения жидкости в трубопроводе, м/c
Число Рейнольдса (Re)
Коэффициент трения (λ)
Коэффициент гидравлического сопротивления (ξ)
Потеря давления (Δp), Па

Как пользоваться калькулятором

Заполните все необходимые поля, выберите необходимый тип трубопровода для расчета. Нажмите на красную кнопку «Вычислить».

Теория

Труба представляет собой полый цилиндр из металла или другого материала. Применяют трубы для транспортировки жидких, газообразных и сыпучих сред.

Гидравлическое сопротивление — потери удельной энергии, которая переходит в теплоту, на участках гидравлических систем из-за вязкого трения.

Гидравлические потери бывают:

  • трение по длине — появляются при равномерном течении, в чистом виде. В прямых трубах постоянного сечения, они пропорциональны длине трубы;
  • местные гидравлические — возникает при изменении формы и размера канала, которые меняют поток. Пример: расширение трубы, сужение трубы, поворот, клапан.

Критерий Рейнольдса — характер потока вязкой жидкости:

  • ρ — плотность жидкости,
  • L — длина элемента потока,
  • v — скорость потока,
  • μ — динамический коэффициент вязкости.
  • λ — коэффициент трения,
  • k — коэффициент шероховатости трубы.

Потерю давления рассчитывают по формуле Хазена-Вильямса:

  • ΔH – потери напора,
  • С – коэффициент шероховатости Хазена-Вильямса,
  • L – длина участка трубы,
  • D – диаметр трубы,
  • Q – расход.

Потери на трение, уравнение Дарси-Вейсбаха:

  • ΔH — потери напора,
  • L — длина участка трубы,
  • d — диаметр трубы,
  • λ — коэффициент трения,
  • g — ускорение свободного падения,
  • v — скорость потока.
  • Δp — перепад давления на участке трубы,
  • λ — коэффициент трения,
  • L — длина участка трубы,
  • ρ — плотность перекачиваемой среды,
  • d — диаметр трубы,
  • v — скорость потока.

Источник

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий