Розрахунок тиску води в трубопроводі. Приклад розрахунку тиску в трубі

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:

РТС = ВИД×Днар/230×ДР×КПШ+Р ,

де: ВИД – внутрішнє надлишковий тиск; Днар. – зовнішній діаметр труби; ІН — допустиме напруження на розрив; КПШ – коефіцієнт міцності шва. Його значення залежить від технології виготовлення труб. На завершальному етапі розрахунку стінки труби по тиску додаємо до РТС значення параметра ПК. Береться з довідника.

Тиск і діаметр труби

Правильне визначення перерізу труб не менш важливо, ніж їх вибір за матеріалом виготовлення. При некоректному розрахунку діаметра і тиску в трубі виникне турбулентність повітря, в ній присутні, і в потоці води. Через це рух рідини по трубі буде супроводжуватися підвищеним шумом, а на внутрішній поверхні гілки водопостачання сформується велика кількість вапняних відкладень. Крім того, слід пам’ятати, що існування залежності тиску від діаметра труби може негативно позначитися на пропускної здатності водопроводу. На практиці, багато мешканців квартир і будинків стикалися з ситуацією, коли при одночасному включенні декількох кранів напір води різко падав. Виникає ця неприємність з двох причин: коли впало тиск у всій системі і при заниженому діаметрі підключених труб.

Від діаметру труби залежить пропускна здатність водопровідної мережі

Нижче наведена таблиця для максимальної розрахункової витрати води через трубопроводи найбільш поширених діаметрів при різному значенні тиску.

Таблиця 1

Расход Пропускная способность. Единица измерения – кг/час
Ду трубы 100 80 65 50 40 32 25 20 15
мбар/м Па/м 0,3 м/сек 0,15 м/сек <0,15 м/сек
3,00 300 56160 27900 18000 8892 4680 3078 1415 767 331
2,80 280 54360 26928 17338 8568 4356 2970 1364 742 317
2,60 260 52200 25920 16740 8244 4356 2855 1310 713 306
2,40 240 50400 24876 16056 7920 4176 2740 1256 680 288
2,20 220 47880 23760 15336 7560 3996 2617 1202 652 281
2,00 200 45720 22644 14580 7200 3780 2488 1151 619 266
1,80 180 43200 21420 13824 6804 3589 2354 1080 583 252
1,60 160 40680 20160 12996 6408 3373 2210 1015 547 234
1,40 140 38160 18792 12132 5976 3143 2059 943 511 220
1,20 120 35100 17352 11196 5508 2898 1897 871 472 102
1,00 100 31932 15768 10152 5004 2632 1724 788 425 184
0,975 97,5 31500 15552 10044 4932 2596 1699 778 421 180
0,950 95,0 31104 15372 9900 4860 2560 1678 767 414 176
0,925 92,5 30672 15156 9756 4788 2524 1652 756 407 176
0,900 90,0 30240 14940 9612 4716 2488 1627 745 403 173

У більшості стояках середнє значення тиску знаходиться в діапазоні атмосфер.

Розрахунок домашнього водопроводу

З практичної точки зору тиск у водопроводі найчастіше асоціюється з об’ємом води, що постачається за одиницю часу, тобто з пропускною здатністю гілки водопостачання. У цьому контексті буде розглянуто питання розрахунку побутового водопроводу. Після вивчення паспортних даних приладів і агрегатів, що споживають воду, підсумовується загальний витрата. Потім до отриманої цифри додається витрата всіх встановлених і використовуваних водорозбірних кранів.

Для домашнього водопроводу, працюючого від свердловини, вибір труб залежить від потужності насоса

Корисна інформація! Одне таке сантехнічне пристрій пропускає через себе за одну хвилину близько 5-6 літрів води.

Після цього всі числа підсумовуються, і на виході виходить загальний витрата в будинку води. З урахуванням цих даних, купується труба з діаметром, який забезпечить потрібним тиском і, відповідно, кількістю води всі водорозбірні прилади, що працюють одночасно.

Якщо домашній водопровід планується підключити до міської мережі, у господаря вибору немає, він буде змушений користуватися тим, що є. Інша справа, якщо мова йде про приватний будинок, що живиться від свердловини. Тоді слід купувати насос, здатний забезпечити водопровід тиском, що відповідає витратам. Вибір проводиться за паспортними даними подібного агрегату. У визначенні діаметра вам допоможе нижче розміщена таблиця.

Таблиця 2

Пропускна здатність труби Діаметр і довжина трубопроводу
Пропускна здатність, л/хв Діаметр труби Діаметр труби Довжина водопроводу, метри
Сімдесят п’ять Тридцять вісім Тридцять два Більше 30
П’ятдесят Тридцять два Двадцять п’ять
Тридцять Двадцять п’ять Двадцять Менше 10

Тут наведені параметри лише найбільш часто використовуваної трубної продукції.

Сучасні засоби

Якщо немає часу або ви не схильні до математики, розрахувати витрата води через трубопровід з урахуванням перепаду тиску можна, скориставшись онлайн калькулятором. Інтернет рясніє сайтами з таки інструментарієм. Щоб зробити гідравлічний розрахунок, необхідно врахувати коефіцієнт втрат. Такий підхід передбачає вибір:

  • падіння напору на погонний метр трубопроводу;
  • довжини ділянки;
  • внутрішнього діаметра труби;
  • виду і матеріалу водопровідної системи (пластмаса, залізобетон, азбоцемент, чавун, сталь). Сучасні онлайн калькулятори враховують навіть, наприклад, меншу шорсткість пластикової поверхні в порівнянні зі сталевою;
  • способи розрахунку опору.

Крім того, користувачеві доступні опції обліку додаткових характеристик трубопроводів, зокрема, таких, як тип покриття. Наприклад:

  • цементно-піщана, нанесене різними методами;
  • зовнішнє полімерцементні або пластикове;
  • нові або пропрацювали певний строк трубопроводи з бітумним покриттям або без захисного внутрішнього покриття.

Якщо розрахунок буде зроблено правильно, за умови виконання монтажу з дотриманням всіх вимог до водопроводу нарікання не виникнуть.

Схожі записи

fallback-image

Труба прозора пластикова. Сфери застосування, виробництво

fallback-image

Як заховати газову трубу на кухні: варіанти та рішення

fallback-image

Вальці для профільної труби своїми руками: креслення, відео

fallback-image

Краб система для профільних труб: характеристики і застосування