Розрахунок тиску води в трубопроводі. Приклад розрахунку тиску в трубі

Комфорт у домі важко уявити без водопроводу. А поява нової техніки у вигляді пральної, посудомийної машин, бойлера і інших агрегатів ще більше підвищило його роль у житло зразка 21 століття. Але ці агрегати вимагають, щоб вода надходила з водопроводу з певним напором. Тому людина, що вирішила облаштувати свій будинок системою водопостачання, повинен знати, як зробити розрахунок необхідного тиску води в трубопроводі, щоб всі пристрої працювали нормально.

Для нормального функціонування водопроводу тиск у ньому повинно відповідати нормам

Визначення показника

Тиск в трубопроводі прийнято поділяти на наступні види: робоче, умовне, пробне і розрахунковий. Без знання їх відмінностей провести розрахунок перепаду тиску транспортованого з інженерної комунікації рідини буде складно. Відповідно, при підборі відповідних елементів водопроводу господар зіткнеться з труднощами, що не дозволяють забезпечити комфортне перебування у житловому приміщенні.

1. Робочий. Це зовнішнє або внутрішнє, обов’язково максимальний надлишковий тиск, що фіксується при стандартних складових протікання процесу транспортування води в нормальних умовах.
2. Умовне. Використовують цей показник при розрахунку міцності трубопроводів і судин), які функціонують під певним тиском при температурі води 20?С.
3. Пробне. Цей простий показник вимірюється під час випробування конструкції. На його основі відстежується поведінку елементів системи при зміні тиску у водопроводі. Такий підхід служить свого роду генеральною страховкою перед прокладанням мережі.
4. Розрахункове. Під таким розуміється максимальний надлишковий тиск у порожнини трубопроводу, що продукується транспортуються по ньому речовиною. Слід враховувати, що дії піддаються не тільки труби, але і всі елементи, що входять до складу інженерної комунікації. Саме на основі розрахункового тиску визначається товщина стінки водопровідної труби. Від цього залежить функціональність, а також тривалість експлуатації системи і, звичайно ж, безпека мешканців будинку.

Напір води в крані залежить від тиску у водопровідній системі

Простий приклад розрахунку тиску в трубі

Як відомо, не так давно водопровід підключався до водонапірної вежі. Завдяки саме цій споруді у мережі водопроводу створюється тиск. Одиниця вимірювання цієї характеристики – атмосфера. Причому, розмір розташованої вгорі вежі ємності не впливає на значення цього параметра, він залежить лише від висоти вежі.

Корисно знати! На практиці тиск вимірюється в метрах водяного стовпа. При заливанні води в трубу висотою 10 метрів, в нижній точці буде фіксуватися тиск, що дорівнює одній атмосфері.

Розглянемо приклад з будинком в 5 поверхів. Його висота – 15 метрів. Тобто на один поверх припадає 3 метри. Башта висотою 15 метрів створить на першому поверсі тиск 1,5 атмосфери. Значення цього показника в трубі на другому поверсі буде вже 1,2 атмосфери. Виходить відніманням з числа 15 висоти одного поверху – 3 метри, і діленням результату на 10. Проробивши подальший розрахунок, нам стане зрозуміло, що на 5-му поверсі тиск буде відсутній. Логіка підказує, що для забезпечення водою людей, що проживають на останньому поверсі потрібно спорудити більш високу вежу. А якщо мова йде, наприклад, про 25-поверховому будинку? Зводити такі великі споруди ніхто не буде. З цією метою сучасні системи водопостачання обладнуються глибинними насосами.

Тиск на виході такого агрегату вираховується дуже просто. Наприклад, якщо глибинний насос, потужності якого вистачає підняти воду до позначки 50 метрів водяного стовпа, занурити в свердловину на 15 метрів, на рівні поверхні землі він створить тиск 3,5 атмосфери (50-15/10 = 3,5).

Забезпечити необхідний показник тиску в системі можна за допомогою насоса

Як розраховується товщина труби від дії тиску

Коли вода рухається по трубі, виникає опір від тертя її об стінки, а також про різні перешкоди. Це явище отримало назву гідравлічний опір трубопроводу. Його чисельне значення знаходиться в прямій пропорційній залежності від швидкості потоку. З попереднього прикладу ми вже знаємо, що на різних висотах тиск води різному, і цю особливість слід враховувати при розрахунку внутрішнього діаметра труби, тобто її товщини. Спрощена формула для обчислення даного параметра за заданою втрати напору (тиску) виглядає так:

Двн = КГСопр?Дл. тр./ПД?(Уд.вага?Ск/2g),

де: Двн. – внутрішній діаметр трубопроводу; КГСопр. – коефіцієнт гідравлічного опору; Довж.тр — довжина трубопроводу; ПД – задана або допустима втрата тиску між кінцевим і початковим ділянками магістралі; Уд.вага. – питома вага води — 1000 кг/ (9815 м/; Ск. – швидкість потоку, м/сек.; g – 9,81 м/сек2. Всім відома константа — прискорення сили тяжіння.

Втрата тиску в арматури і фасонних частинах трубопроводу з достатньою точністю визначається за втрат в прямій трубі еквівалентної довжини і з таким же умовним проходом.

Як розрахувати стінки труби по тиску

Точний розрахунок даного показника сталевих труб, які працюють під впливом надлишкового внутрішнього тиску, включає два етапи. Спочатку обчислюється так звана розрахункова товщина стінки. Потім до отриманого числа додається товщина зносу від корозії.

Розрахунок тиску необхідний для підбору товщини стінок труби

Рада! Виготовляючи і монтуючи трубопровід, не встановлюйте окремі випадкові вставки. Щоб не спровокувати аварію, працюйте тільки з тими, розміри яких збігаються з розрахунковими.

Таким чином, узагальнена формула для розрахунку товщини стінок виглядає наступним чином:

Т= РТС+ПК,

де: Т – шуканий параметр – товщина стінок; РТС – розрахункова товщина стінок; ПК — надбавка на корозійний знос.

Розрахункову товщину стінки в залежності від тиску обчислюємо за такою формулою: