Расход трубы по диаметру трубы: Рассчитать расход воды в трубопроводе по формуле СНиП онлайн калькулятор

Расход трубы по диаметру трубы: Рассчитать расход воды в трубопроводе по формуле СНиП онлайн калькулятор

Содержание

Расход воды по сечению трубы: расчет, формула, калькулятор, таблица

Опубликовано:

13.11.2014

Игорь Максович, Красноярск задаёт вопрос:

Я собираюсь модернизировать свой дачный дом, сделав его пригодным для круглогодичного проживания. Вопросы утепления мне понятны, а вот как сделать грамотно водопровод? Хотелось бы подобрать такие трубы, чтобы расход воды был не слишком большой, но и напор, в случае необходимости, был хороший. Знакомые знатоки дают советы, которые противоречат друг другу, поэтому хотелось бы узнать мнение специалиста, а именно, влияет ли сечение водопроводных труб на расход воды? По логике вещей напрашивается ответ: да, влияет. Ведь чем больше внутренний диаметр трубы, тем больше он должен пропускать воды. Как вычислить расход воды по сечению трубы?

Эксперт отвечает:

При проектировании инженерных коммуникаций, таких как отопление, водоснабжение и канализация, необходимо учитывать принятые нормы, приведенные в соответствующей документации.

Расчет расхода воды по сечению трубы – довольно сложный инженерный процесс, требующий специальных знаний. Но в случаях, когда индивидуальное строительство ведется собственными силами, без привлечения строительных фирм, многие расчеты приходится делать самостоятельно.

Чем больший объем воды проходит через трубу в единицу времени, тем больше получается расход. Существует довольно много критериев, которые влияют на этот показатель. Основные из них следующие:

  • диаметр внутреннего сечения;
  • материал, из которого изготовлен водопровод;
  • скорость течения жидкости, которая, в свою очередь, зависит от давления;
  • наличие поворотов и затворов в водопроводной системе.

Однако размер сечения трубы действительно достаточно сильно влияет на расход воды в трубопроводе. Если пренебречь дополнительными факторами, можно предложить для расчета следующую формулу:

q = π×d²/4 ×V;

где q – расход воды, л/с;

d – диаметр внутреннего сечения трубы, см;

V – скорость течения воды, м/с.

Если питание системы водоснабжения осуществляется из водонапорной башни, без дополнительного нагнетания с помощью насоса, то скорость течения будет в пределах примерно от 0,7 до 1,9 м/с. Если же используется какой-либо нагнетатель, то в его паспорте должно указываться создаваемое давление и скорость прохождения жидкости.

В дополнение к вышеприведенной формуле отметим, что довольно большое влияние на производительность трубопровода оказывает сопротивление внутренних стенок. Пластиковые трубы имеют более гладкую поверхность, чем стальные, поэтому коэффициент сопротивления в них ниже. К тому же они не подвержены коррозии, что тоже положительно влияет на их пропускную способность.

75. Гидравлика: Понятие потерь давления


75. Гидравлика: Понятие потерь давления

Напомним, что этот вопрос вкратце уже упоминался в разделе 18 «Проблема внезапного вскипания хладагента в жидкостной магистрали «. Чтобы пополнить наши знания в этой области, проведем небольшой мысленный опыт с помощью схем на рис. 75.1 и 75.2. Для проведения этого опыта нам потребуются ручной кран на сливной магистрали градирни, при открытии которого градирня опорожняется, и поплавковый клапан, поддерживающий постоянный уровень воды в баке градирни. На выходе из сливной магистрали в точке В (перед краном) установим манометр, проградуированный в барах. Этот манометр будет показывать нам давление в точке В. Установим также стеклянную трубку, которая будет показывать давление в точке В в метрах водяного столба (м вод. ст.), то есть высоту уровня воды, эквивалентную давлению в точке В.

На рис. 75.1 слева {схема 1) кран на сливной магистрали закрыт. Уровень воды в трубке находится на высоте 5 м, то есть давление в точке В равно 5 м вод. ст. Манометр в точке В показывает величину избыточного давления, обусловленного высо-
той столба жидкости, то есть 5 м вод. ст. или 0,5 бар: давление, измеренное манометром, равно высоте столба.
На рис. 75.1 справа (схема 2) кран на сливной магистрали открыт. Под действием силы тяжести, сразу же после открытия крана, вода из бака начинает сливаться. Как только вода приходит в движение, ее уровень в стеклянной трубке падает до 4,5 м: следовательно, потери давления на участке от точки А до точки В равны 5 — 4,5 = 0,5 м вод. ст. Манометр в точке В также показывает падение давления на величину потерь, которые равны 0,5 — 0,45 = 0,05 бар (то есть 0,5 м вод. ст.).

Отсюда делаем вывод: как только вода пришла в движение, появились потери давления.
Эти потери обусловлены вязкостью воды и за-висят от ее скорости. В основном, потери давления определяются силой трения движущейся воды о внутреннюю поверхность стенок трубопровода, которая имеет ту или иную шероховатость.
Потери давления растут:
► с ростом длины трубы;
► с падением внутреннего диаметра (площади проходного сечения) трубы;
► с ростом скорости воды (то есть расхода) в трубе.

Потери давления приводят к дополнительным затратам энергии. Они порождают шумы в трубопроводах и незначительный нагрев воды. Чем больше скорость воды, тем больше шум, особенно там, где поток испытывает сужения. Например, в кранах, вентилях и т.п. Этот шум может доставлять определенные неудобства в тех случаях, когда трубопроводы проложены в жилых помещениях или поблизости от них.
Поэтому диаметры трубопроводов должны выбираться таким образом, чтобы скорость жидкости в них не превышала определенных значений при максимальных потребных расходах. Например, сегодня существуют такие рекомендации:
► Для труб с внутренним диаметром 15 мм максимальная скорость жидкости равна 0,5 м/с.
► Для труб с внутренним диаметром 80 мм максимальная скорость жидкости равна 1,2 м/с.
Такая разница в рекомендуемых значениях скоростей обусловлена следующим
В трубах диаметром 15 мм периметр поверхности трения П=1,5смх7г«5 см, площадь проходного сечения S1 « 2 см2, а в трубах диаметром 80 мм периметр поверхности трения П = 8 см х п к 25 см при площади проходного сечения S2 * 50
Таким образом, при переходе от трубы с внутренним диаметром D1 = 15 мм к трубе с диаметром D2 = 80 мм
периметр поверхности трения возрастает в 5 раз, тогда как площадь проходного сечения увеличивается в 25 раз. В результате сила трения (а следовательно, и потери давления) в трубе диаметром 15 мм при скорости потока 0,5 м/с будет примерно такой же, как и в трубе диаметром 80 мм при скорости потока 1,2 м/с. Поэтому чем больше диаметр трубы, тем больше в ней может быть скорость потока при одной и той же величине потерь давления на трение.
В существующих сегодня установках диаметры жидкостных трубопроводов выбирают с таким расчетом, чтобы при максимальном расходе скорость потока в них приводила бы к потерям давления, как правило, в диапазоне от 10 до 20 мм вод. ст. на погонный метр длины трубопровода.


 75.1. УПРАЖНЕНИЕ 1. Оценка потерь давления

Для оценки потерь давления, обусловленных местными сопротивлениями (повороты, тройники, запорные вентили и т.д.), принято использовать понятие эквивалентной длины. Например, можно считать, что потери давления при повороте потока на 90° эквивалентны потерям давления на трение на отрезке трубы того же диаметра длиной 0,8 м*.
Теперь попробуйте оценить порядок величины потерь давления в трубе внутренним диаметром 65 мм и полной длиной 50 м, имеющей 6 поворотов на 90° (см. рис. 75.4).

Решение упражнения 1
При условии, что диаметр трубы определен правильно, можно предположить, что потери давления на трение составляют от 10 до 20 мм вод. ст. на погонный метр длины трубы. При выполнении оценки допустим, что потери давления на трение равны среднему значению указанного диапазона, то есть 15 мм вод. ст./м. В тоже время, 6 поворотов на 90° эквивалентны по величине потерь давления участку прямой трубы того же диаметра длиной 6 х 0,8 м = 4,8 м. Следовательно, полная эквивалентная длина нашей трубы будет равна 50 м + 4,8 м « 55 м. Таким образом, полные потери давления в этой трубе составят 55 м х 15 мм вод. ст/м = 825 мм вод. ст « 0,8 м вод. ст.
* Это утверждение не всегда справедливо. В общем случае длину участка прямой трубы, эквивалентную по величине потерь давления какому-либо местному сопротивлению, находят по формуле Ьэкв = Щм/Ялтл Т№ D — внутренний диаметр трубы, §м — коэффициент местных потерь и Ятр — коэффициент трения жидкости о внутреннюю поверхность стенок трубы (прим. ред.).

ВЛИЯНИЕ РАЗНОСТИ УРОВНЕЙ НА ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ
Продолжим наши мысленные эксперименты. На рис. 75.5 представлены две абсолютно одинаковые схемы, отличающиеся только тем, что высота бака градирни на схеме 1 над сливным краном больше, чем высота бака на схеме 2.
Длина сливных труб в обеих схемах одна и та же, диаметры труб также одинаковы. Из-за разности уровней давление в точке В схемы 1 будет выше, чем давление в точке В схемы 2. Следовательно, если полностью открыть сливные краны в обеих схемах, расход Qvl будет выше, чем расход Qv2. Для того, чтобы сравнивать величины потерь давления в зависимости от разности уровней, необходимо прикрыть кран схемы 1 с целью выравнивания расходов, а следовательно, и скоростей потоков жидкости в трубопроводах схем 1 и 2.

Как только мы это сделаем, то сразу же увидим, что при равенстве расходов Qvl и Qv2 потери давления для обеих схем будут в точности совпадать: Ahl = Ah3.

Вывод: потери давления на трение и местные сопротивления никоим образом не зависят от разности уровней трубопровода. Они определяются только расходом жидкости, длиной трубопровода, внутренним диаметром и шероховатостью стенок трубы.


 75.2. УПРАЖНЕНИЕ 2. Влияние потерь давления на характеристики потока

Рассмотрим систему, представленную на рис. 75.6.
При движении воды по трубопроводу появляются потери давления АЫ, которые зависят от длины трубопровода, его диаметра и расхода воды (то есть скорости воды в трубе).
Установим на выходе из бака фильтр.
► Как изменятся потери давления Ahl?
► Как изменится расход?
► Как изменится скорость воды?
Решение на следующей странице…

Решение упражнения 2
Фильтр, установленный на трубопроводе (см. рис. 75.7 справа), ведет себя точно так же, как любое местное сопротивление (поворот, вентиль и др.): он является дополнительным препятствием потоку жидкости, то есть создает дополнительные потери давления при прохождении воды. Эти потери добавляются к потерям на трение. В результате полные потери давления на участке от точки С до точки В возрастут (Ah3 > Ah 1).

Теперь рассмотрим, как изменится скорость течения воды в трубе. При установке дополнительного сопротивления, например, фильтра, потери давления на отрезке С-В возрастают (Ah3 > Ah 1). Но это сопротивление также препятствует и прохождению воды (как это делал бы ручной вентиль, сопротивление которого возрастает при его закрытии): следовательно, расход воды будет уменьшаться.
Поскольку при этом в обоих случаях внутренний диаметр трубы на участке С-В не меняется, уменьшение расхода приводит к снижению скорости потока воды в трубе: скорость V2 будет заметно ниже сорости VI.

При росте потерь давления в контуре расход жидкости падает. Поскольку расход падает, неизбежно снижается и скорость потока.

Обратите внимание на дополнительные условия: следует отчетливо понимать, что скорость потока воды абсолютно одинакова на входе в фильтр и на выходе из него. Поскольку внутренний диаметр трубы одинаков по всей длине, скорость будет в точности одна и та же в каждом сечении трубы.
Скорость потока жидкости при постоянном расходе строго одна и та же в каждом сечении трубы постоянного внутреннего диаметра.


 75.3. УПРАЖНЕНИЕ 3. Изменение расхода при изменении скорости

По трубе длиной 50 м с внутренним диаметром 80 мм вода течет со скоростью 1 м/с. Как по-вашему, что произойдет с расходом, если скорость удвоится?
Решение на следующей странице…

Решение упражнения 3
Мы нарушим традицию, которая действует в нашем руководстве, поскольку здесь мы вынуждены привести несложные формулы и выполнить очень простые расчеты. Пожалуйста, извините нас за это, но вопросы гидравлики довольно сложны и иногда вам могут потребоваться отдельные базовые понятия для того, чтобы разобраться в некоторых явлениях, которые, тем не менее, мы будем стараться объяснять как можно проще.
Для начала вы должны вспомнить, что объемный расход, как правило, измеряется в м3/ч или м3/с (см. раздел 41 «Измерение расхода воздуха»}.

Скорость потока и расход воды находятся в тесной взаимосвязи:
Qv                        V         х        S
(м3/с)       =           (м/с)      х      (м2)
Расход      =        Скорость   х Площадь
Рассчитаем площадь проходного сечения трубы диаметром 80 мм (см. рис. 75.9): Рис. 75.9.                                 S = 3,14 х 0,082 / 4 = 0,005 м2.
Теперь можно найти расходы:
► Qvl = 1 м/с х 0,005 м2 = 0,005 м3/с   = 0,005 х 3600 = 18 м3/ч.
► Qv2 = 2 м/с х 0,005 м2 =   0,01 м3/с   =   0,01 х 3600 = 36 м3/ч.
Таким образом, для данного диаметра трубы расход прямо пропорционален скорости потока.
 При удвоении скорости потока жидкости в трубе расход также удваивается.


 75.4. УПРАЖНЕНИЕ 4. Изменение расхода при изменении диаметра трубы

Мы только что нашли, что при скорости потока жидкости 1 м/с в трубе диаметром 80 мм расход жидкости равен 18 м3/ч.
Теперь удвоим внутренний диаметр трубы, то есть возьмем трубу с внутренним диаметром 160 мм. Чему будет равен расход жидкости в этой трубе при той же скорости потока

Решение упражнения 4
При скорости потока 1 м/с расход в трубе с внутренним диаметром 80 мм равен 18 м3/ч. Если внутренний диаметр трубы будет равен 160 мм, то площадь ее проходного сечения станет S = 3,14 х 0,1 б2 / 4 = 0,02 м2. При скорости потока 1 м/с расход в этой трубе будет равен 1 х 0,02 = 0,02 м3/с или 0,02 х 3600 = 72 м3/ч вместо прежних 18 м3/ч. Иначе говоря, расход вырастет в 4 раза.

Внимание! Не путайте понятие «внутренний диаметр » и площадь проходного сечения: если диаметр удваивается, то площадь проходного сечения увеличивается в 4 раза!

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ РАСХОДОМ И ДАВЛЕНИЕМ
Рассмотрим поплавковый клапан, предназначенный для подачи водопроводной воды в бак градирни (см. рис. 75.11). Допустим, что полностью открытый клапан при давлении воды в сети 2 бара обеспечивает расход 10 л/мин.

Для того, чтобы удвоить расход, то есть обеспечить расход через клапан, равный 20 л/мин. необходимо давление воды в сети увеличить в 4 раза.

Запомните! При слабом давлении воды в водопроводной сети расход будет небольшим. Чтобы удвоить расход, давление в сети нужно повысить в 4 раза.

Разумеется, что на практике для удвоения расхода так не поступают. Если бы на самом деле повышали давление в сети, это породило бы многие проблемы: диаметр трубопровода пришлось бы делать очень малым, вода бы в трубах сильно «гудела» и т. д.
Проведем такую аналогию: если автомагистраль загружена, то для того, чтобы повысить ее пропускную способность, водителей не заставляют ехать быстрее, а либо делают новую полосу, либо строят объездной путь! То же самое предпринимают и для увеличения расхода жидкости в трубе: увеличивают площадь проходного сечения трубы.
При заданном расходе это приводит к снижению скорости потока воды в трубе (и, следовательно, шума), а потребное для обеспечения этого расхода давление уменьшается

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ РАСХОДОМ И ПОТЕРЯМИ ДАВЛЕНИЯ

В трубе с внутренним диаметром 80 мм предполагается удвоить расход. Что произойдет с потерями давления? На первый взгляд может показаться, что поскольку при удвоении расхода скорость потока удваивается, то и потери давления также должны удваиваться. К сожалению, это не так.
При удвоении расхода потери не удваиваются, а увеличиваются в четыре раза: если расход вырос в 2 раза, потери давления возрастут в 4 раза!
В примере на рис. 75.13 при скорости потока 1 м/с потери давления АР = 2 м вод. ст., а при увеличении скорости до 2 м/с потери давления умножаются на 4: АР = 2 х 4
Потери давления пропорциональны квадрату расхода.
Для получения дополнительной информации см. раздел 95 «Несколько примеров расчета потерь давления «.


 75.5. УПРАЖНЕНИЕ 5. Изменение потерь давления при изменении расхода

 Показан участок трубопровода, пропускающий воду со скоростью I м/с. Манометры показывают давление в различных точках этого трубопровода. Из показаний манометров можно сделать следующие выводы.
При скорости водяного потока 1 м/с потери давления составляют:
— на фильтре АРф = 2 — 1,8 = 0,2 бар;
— на вентиле АРв = 1,8 — 1,7 = 0,1 бар.
Что покажут манометры на выходе из фильтра и на выходе из вентиля, если скорость потока в трубе удвоится? Решение этого упражнения приведено ниже, однако прежде, чем знакомиться с ним, попробуйте поразмышлять самостоятельно.

Решение упражнения 5

Скорость удвоилась, следовательно расход тоже удвоился. В результате потери давления на
фильтре и на вентиле вырастут в 4 раза.
Теперь потери давления на фильтре АРф = 0,2 бар х 4 = 0,8 бар, то есть манометр на выходе
из фильтра покажет 2 — 0,8 =1,2 бар.
Потери давления на вентиле АРв = 0,1 бар х 4 = 0,4 бар, то есть манометр на выходе из
вентиля покажет 1,2 — 0,4 = 0,8 бар.
Заметьте, что общие потери давления на этом участке вырастут с 0,3 до 1,2 бар: то есть тоже в 4 раза.

Пересчет скорости жидкости в круглой трубе в объемный расход в зависимости от внутреннего диаметра трубопровода.

Пересчет скорости жидкости в круглой трубе в объемный расход в зависимости от внутреннего диаметра трубопровода.

Естественно (для зануд 😉 ) , имеется в виду несжимаемая жидкость, средняя по сечению скорость и ламинарный поток.

Таблица: Объемный расход в м3/час в зависимости от скорости жидкости в круглой трубе и внутреннего диаметра трубопровода.




















Внутренний

диаметр

трубопровода, мм

Скорость потока, м/с

Это

пересчет

в м3/час

Это

пересчет

в м3/час

Это

пересчет

в м3/час

Это

пересчет

в м3/час

0,1

0,5

1

2

3

5

10

5

0,007 0,035 0,071 0,141 0,212 0,353 0,707

10

0,028 0,141 0,283 0,565 0,848 1,413 2,826

15

0,064 0,318 0,636 1,272 1,908 3,179 6,359

20

0,113 0,565 1,130 2,261 3,391 5,652 11,304

30

0,254 1,272 2,543 5,087 7,630 12,717 25,434

40

0,452 2,261 4,522 9,043 13,565 22,608 45,216

50

0,707 3,533 7,065 14,130 21,195 35,325 70,650

60

1,017 5,087 10,174 20,347 30,521 50,868 101,736

70

1,385 6,924 13,847 27,695 41,542 69,237 138,474

80

1,809 9,043 18,086 36,173 54,259 90,432 180,864

90

2,289 11,445 22,891 45,781 68,672 114,453 228,906

100

2,826 14,130 28,260 56,520 84,780 141,300 282,600

110

3,419 17,097 34,195 68,389 102,584 170,973 341,946

120

4,069 20,347 40,694 81,389 122,083 203,472 406,944

130

4,776 23,880 47,759 95,519 143,278 238,797 477,594

140

5,539 27,695 55,390 110,779 166,169 276,948 553,896

150

6,359 31,793 63,585 127,170 190,755 317,925 635,850

 

Таблица: Объемный расход в л/с в зависимости от скорости жидкости в круглой трубе и внутреннего диаметра трубопровода.




















Внутренний

диаметр

трубопровода, мм

Скорость потока, м/с

Это

пересчет

в литры

в секунду

Это

пересчет

в литры

в секунду

Это

пересчет

в литры

в секунду

Это

пересчет

в литры

в секунду

0,1

0,5

1

2

3

5

10

5

0,002 0,010 0,020 0,039 0,059 0,098 0,196

10

0,008 0,039 0,079 0,157 0,236 0,393 0,785

15

0,018 0,088 0,177 0,353 0,530 0,883 1,766

20

0,031 0,157 0,314 0,628 0,942 1,570 3,140

30

0,071 0,353 0,707 1,413 2,120 3,533 7,065

40

0,126 0,628 1,256 2,512 3,768 6,280 12,560

50

0,196 0,981 1,963 3,925 5,888 9,813 19,625

60

0,283 1,413 2,826 5,652 8,478 14,130 28,260

70

0,385 1,923 3,847 7,693 11,540 19,233 38,465

80

0,502 2,512 5,024 10,048 15,072 25,120 50,240

90

0,636 3,179 6,359 12,717 19,076 31,793 63,585

100

0,785 3,925 7,850 15,700 23,550 39,250 78,500

110

0,950 4,749 9,499 18,997 28,496 47,493 94,985

120

1,130 5,652 11,304 22,608 33,912 56,520 113,040

130

1,327 6,633 13,267 26,533 39,800 66,333 132,665

140

1,539 7,693 15,386 30,772 46,158 76,930 153,860

150

1,766 8,831 17,663 35,325 52,988 88,313 176,625

Делаем расчет расхода воды по диаметру трубы

На предприятиях, а также в квартирах и домах в целом расходуется большое количество воды. Цифры огромные, но могут ли они о чем-то сказать еще, кроме факта определенного расхода? Да, могут. А именно, расход воды может помочь рассчитать диаметр трубы. Это, казалось бы, не связанные друг с другом параметры, но на деле взаимосвязь очевидна.

Ведь пропускная способность системы водоснабжения зависит от множества факторов. Весомое место в этом списке как раз и занимает диаметр труб, а также давление в системе. Разберемся в этом вопросе глубже.

Расчет диаметра трубы по расходу воды

Факторы, оказывающие влияние на проходимость воды через трубу

Расход воды через трубу круглого сечения, имеющей отверстие, зависит от размеров этого отверстия. Таким образом, чем оно больше, тем больше воды пройдет через трубу за определенный отрезок времени. Однако не стоит забывать и о давлении. Ведь можно привести пример. Метровый столб продавит воды через сантиметровое отверстие гораздо меньше за единицу времени, нежели столб, имеющий высоту несколько десятков метров. Это очевидно. Поэтому расход воды достигнет своего максимума при максимальном внутреннем сечении изделия, а также при максимальном давлении.

Расчет диаметра

Если вам нужно получить определенный расход воды на выходе системы водоснабжения, тогда не обойтись без расчета диаметра трубы. Ведь этот показатель, наряду с остальными, оказывает влияние на показатель пропускной способности.

Безусловно, существуют специальные таблицы, которые есть в Сети и в специализированной литературе, которые позволяют обойти расчеты, ориентируясь на определенные параметры. Однако высокой точности от таких данных ждать не стоит, погрешность все равно будет присутствовать, даже если учесть все факторы. Поэтому лучший выход для получения точных результатов – самостоятельный расчет.

Расход воды через трубу

Для этого понадобятся такие данные:

  • Расход потребления воды.
  • Потери напора от исходной точки до точки потребления.

Расход потребления воды необязательно рассчитывать – есть цифровой стандарт. Можно взять данные по смесителю, которые гласят, что в секунду расходуется около 0,25 литров. Этой цифрой можно воспользоваться для расчетов.

Таблица расчета диаметра трубы

Немаловажный параметр для получения точных данных – потери напора на участке. Как известно, давление напора в стандартных стояках водоснабжения находится в пределах от 1 до 0,6 атмосфер. Средний показатель – 1,5-3 атм. Параметр зависит от количества этажей в доме. Но это не значит, что, чем выше дом, тем выше давление в системе. В очень высоких домах (более 16 этажей) иногда используется разделение системы на этажи, чтобы нормализовать давление.

Что касается потери напора, этот показатель можно вычислить, используя манометры в исходной точке и перед точкой потребления.

Дальше, используя достаточно сложные формулы, нужно циклично подставлять диаметр и проверять результат. Ведь от диаметра трубы зависит не только расход, но и потери напора.

Если все же знаний и терпения для самостоятельного расчета недостаточно, тогда можно воспользоваться и табличными данными. И пусть они будут обладать определенными погрешностями, данные будут достаточно точны для определенных условий. И тогда по расходу воды будет очень просто и быстро получить диаметр трубы. А значит, система водоснабжения будет рассчитана верно, что позволит получить такое количество жидкости, которое удовлетворит потребности.

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Расход воды в системе водоснабжения связан с сечением трубы и скоростью движения
следующей зависимостью:

  • где V — скорость движения воды в трубе,
    м/с;

  • d
    — внутренний диаметр трубы, м.

Отсюда

Очевидно, что для определения диаметра трубы кроме расчетного расхода необходимо
знать (или задавать) скорость движения воды V.

Практически не представляется возможным установить какие-либо обоснованные пределы
колебания расчетной скорости движения воды в трубах, исходя из чисто технических
соображений [1]. Между тем, легко видеть, что изменение скорости (при заданном
расчетном расходе) существенно влияет на экономические показатели системы
водоснабжения. Из приведенной выше формулы видно, что с увеличением скорости диаметр
водопровода уменьшается, что обуславливает снижение его строительной стоимости. В
свою очередь увеличение скорости влечет за собой увеличение потерь напора в
водопроводной сети. Потери напора при движении воды по трубам пропорциональны их
длине и зависят от диаметра труб, расхода воды (скорости течения), характера и
степени шероховатости стенок труб (то есть от материала труб) и от области
гидравлического режима их работы. Основной формулой инженерной гидравлики,
связывающей все указанные характеристики, является формула Дарси-Вейсбаха:

  • где — линейные потери напора, м;

  • — коэффициент гидравлического сопротивления;

  • l
    и d
    — длина и диаметр трубы, м;

  • V
    — скорость движения воды, м/с;

  • g
    — ускорение свободного падения, м/с2.

Режим движения жидкости определяется числом Рейнольдса

  • Re
    — безразмерное число Рейнольдса;

  • V
    — характерный параметр, скорость движения воды в трубе, м/с;

  • d
    — характерный параметр, внутренний диаметр трубопровода, м;

  • — кинематический коэффициент вязкости воды при
    температуре воды 10 ºС.

Смена режимов движения происходит при критических числах Рейнольдса .

Критерием режима движения служат следующие неравенства:

Ламинарный режим

При , коэффициент гидравлического сопротивления можно определить по формуле Колбрука-Уайта

Область перемежающейся турбулентности

Коэффициент гидравлического сопротивления можно определить по формуле

Определение диаметра трубопровода

Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.

На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными. Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам. Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.

Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке. Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.

Расчёт

В главе далее — Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.

В расчётах диаметров в качестве основной применяется формула:

, где:

Q = расход пара, воздуха и воды в м3/с.

D = диаметр трубопровода в м.

v = допустимая скорость потока в м/с.

В практике рекомендуется вести расчет по расходу в м3/ч и по диаметру трубопровода в мм. в этом случае выше приведённая формула расчёта диаметра трубопровода изменяется следующим образом:

, где:

D = диаметр конденсатопровода в мм.

Q = расход в м3/ч.

V = допустимая скорость потока в м/с.

Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м3/ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м3/ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.

Пример:

Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м3/кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м3/ч. Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м3/кг, а объемный расход 233,7 м3/ч. Таким образом это означает, что один и тот же паропровод не может одинаково подходить для транспорта одного количества насыщенного и перегретого пара.

Также для случая воздуха и других газов расчет необходимо повторить с учетом давления. Производители компрессорного оборудования указывают производительность компрессоров в м3/ч, под которым понимается объем в м3 при температуре 0 °С.

Если производительность компрессора 600 мп3/ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м3/ч. в этом также заключается основа расчета трубопроводов.

Допустимая скорость потока

Допустимая скорость потока в системе трубопроводов зависит от многих факторов.

  • стоимость установки: низкая скорость потока приводит к выбору большего диаметра.

  • потеря давления: высокая скорость потока позволяет выбрать меньший диаметр, однако вызывает большую потерю давления.

  • износ: особенно в случае конденсата высокая скорость потока приводит к повышенной эрозии.

  • шум: высокая скорость потока увеличивает шумовую нагрузку, напр. Паровой редукционный клапан.

В ниже приведенной таблице представлены данные норм относительно скорости потока для некоторых сред протекания.

Среда

Назначение

Скорость потока в м/с

пар

До 3 бар

10 – 15

3 – 10 бар

15 – 20

10 – 40 бар

20 – 40

Конденсат

Заполненный конденсатом

2

Конденсато-паровая смесь

6 – 10

Питательная вода

Трубопровод всаса

0,5 – 1

Трубопровод подачи

2

Вода

Питьевого качества

0,6

Охлаждение

2

Воздух

Воздух под давлением

6 – 10

* Трубопровод всаса насоса питательной воды: из-за низкой скорости потока низкая потеря давления, что препятствует образованию пузырьков пара на всасе питательного насоса.

Нормы для определения скорости потока

Примеры:

a) Вода

Расчет диаметра трубопровода для воды при 100 м3/ч и скорости потока v = 2 м/с.

D = √ 354*100/2 = 133 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 125 или DN 150.

b) Воздух под давлением

расчет диаметра трубопровода для воздуха при 600 м3/ч, давление 5 бар и скорости потока 8 м/с.

Перерасчет с нормального расхода 600 м3/ч на рабочий м3/ч 600/5 = 120 м3/ч.

D = √ 354*120/8 = 72 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 65 или DN 80.

В зависимости от назначения воды или воздуха выбирается трубопровод DN 65 или DN 80. Необходимо иметь ввиду, что расчет диаметра трубопровода усреднен и не предусматривает случая наступления пиковой нагрузки.

c) Насыщенный пар

Расчет диаметра трубопровода для насыщенного пара при 1500 кг/ч, давлении 16 бар и скорости потока 15 м/с.

В соответствии с таблицей пара удельный объем насыщенного пара при давлении 16 бар составляет v = 0,1237 м3/кг.

D = √ 354*1500*0,1237/15 = 66 мм.

И здесь должен быть решен вопрос DN 65 или DN 80 в зависимости от возможной пиковой нагрузки. В случае необходимости предусматривается также возможность расширения установки в будущем.

d) Перегретый пар

Если в нашем примере пар перегреет до температуры 300 °С, то его удельный объем изменяется на v = 0,1585 м3/кг.

D = √ 354*1500*0,1585/15 = 75 мм, выбирается DN 80.

Изображение 4.9 в форме номограммы показывает, как можно произвести выбор трубопровода без проведения расчета. На изображении 4-10 этот процесс представлен для случая насыщенного и перегретого пара.

е) Конденсат

Если речь идёт о расчёте трубопровода для конденсата без примеси пара (от разгрузки), тогда расчёт ведётся как для воды.

Горячий конденсат после конденсатоотводчика, попадая в конденсатопровод, разгружается в нём. В главе 6.0 Работа с конденсатом поясняется, как определить долю пара от разгрузки.

Правило к проведению расчёта:

Доля пара от разгрузки = (температура перед конденсатоотводчиком минус температура пара после конденсатоотводчика) х 0,2. При расчёте конденсатопровода необходимо учитывать объём пара от разгрузки.

Объём оставшейся воды в сравнении с объёмом пара от разгрузки настолько мал, что им можно пренебречь.

Расчёт диаметра конденсатопровода на расход 1000 кг/ч сконденсированного пара 11 бар (h2 = 781 кДж/кг) и разгруженного до давления 4 бар (h’ = 604 кДж/кг,v = 0,4622 м3/кг и r — 2133 кДж/кг).

Доля разгруженного пара составляет: 781 – 604/ 100 % = 8,3%

Количество разгруженного пара: 1000 х 0,083 = 83 кг/ч или 83 х 0,4622 -38 м3/ч. Объёмная доля разгруженного пара составляет около 97 %.

Диаметр трубопровода для смеси при скорости потока 8 м/с:

D = √ 354*1000*0,083*0,4622/8 = 40 мм.

Для сети атмосферного конденсата (v“ = 1,694 м3/кг) доля разгруженного пара составляет:

781 – 418/2258*100 % = 16 % или 160 кг/ч.

В этом случае диаметр трубопровода:

D = √ 354*1000*0,16*1,694/8 = 110 мм.

Источник: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»

Для более верного выбора оборудования можно обратиться на эл. почту: [email protected]

Расчет расхода жидкости через сечение. Как рассчитать расход воды по диаметру трубы – теория и практика

Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.

На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными. Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам. Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.

Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке. Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.

Расчёт

В главе далее — Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.

В расчётах диаметров в качестве основной применяется формула:

Q = расход пара, воздуха и воды в м 3 /с.

D = диаметр трубопровода в м.

v = допустимая скорость потока в м/с.

D = диаметр конденсатопровода в мм.

Q = расход в м 3 /ч.

V = допустимая скорость потока в м/с.

Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м 3 /ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м 3 /ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.

Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м 3 /кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м 3 /ч. Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м 3 /кг, а объемный расход 233,7 м 3 /ч. Таким образом это означает, что один и тот же паропровод не может одинаково подходить для транспорта одного количества насыщенного и перегретого пара.

Также для случая воздуха и других газов расчет необходимо повторить с учетом давления. Производители компрессорного оборудования указывают производительность компрессоров в м 3 /ч, под которым понимается объем в м 3 при температуре 0 °С.

Если производительность компрессора 600 мп 3 /ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м 3 /ч. в этом также заключается основа расчета трубопроводов.

Допустимая скорость потока

Допустимая скорость потока в системе трубопроводов зависит от многих факторов.

  • стоимость установки: низкая скорость потока приводит к выбору большего диаметра.
  • потеря давления: высокая скорость потока позволяет выбрать меньший диаметр, однако вызывает большую потерю давления.
  • износ: особенно в случае конденсата высокая скорость потока приводит к повышенной эрозии.
  • шум: высокая скорость потока увеличивает шумовую нагрузку, напр. Паровой редукционный клапан.

В ниже приведенной таблице представлены данные норм относительно скорости потока для некоторых сред протекания.

Назначение

Скорость потока в м/с

Конденсат

Заполненный конденсатом

Конденсато-паровая смесь

Питательная вода

Трубопровод всаса

Трубопровод подачи

Питьевого качества

Охлаждение

Воздух под давлением

* Трубопровод всаса насоса питательной воды: из-за низкой скорости потока низкая потеря давления, что препятствует образованию пузырьков пара на всасе питательного насоса.

Расчет диаметра трубопровода для воды при 100 м 3 /ч и скорости потока v = 2 м/с.

D = √ 354*100/2 = 133 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 125 или DN 150.

b) Воздух под давлением

расчет диаметра трубопровода для воздуха при 600 м 3 /ч, давление 5 бар и скорости потока 8 м/с.

Перерасчет с нормального расхода 600 м 3 /ч на рабочий м 3 /ч 600/5 = 120 м 3 /ч.

D = √ 354*120/8 = 72 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 65 или DN 80.

В зависимости от назначения воды или воздуха выбирается трубопровод DN 65 или DN 80. Необходимо иметь ввиду, что расчет диаметра трубопровода усреднен и не предусматривает случая наступления пиковой нагрузки.

c) Насыщенный пар

Расчет диаметра трубопровода для насыщенного пара при 1500 кг/ч, давлении 16 бар и скорости потока 15 м/с.

В соответствии с таблицей пара удельный объем насыщенного пара при давлении 16 бар составляет v = 0,1237 м 3 /кг.

D = √ 354*1500*0,1237/15 = 66 мм.

И здесь должен быть решен вопрос DN 65 или DN 80 в зависимости от возможной пиковой нагрузки. В случае необходимости предусматривается также возможность расширения установки в будущем.

d) Перегретый пар

Если в нашем примере пар перегреет до температуры 300 °С, то его удельный объем изменяется на v = 0,1585 м 3 /кг.

D = √ 354*1500*0,1585/15 = 75 мм, выбирается DN 80.

Изображение 4.9 в форме номограммы показывает, как можно произвести выбор трубопровода без проведения расчета. На изображении 4-10 этот процесс представлен для случая насыщенного и перегретого пара.

е) Конденсат

Если речь идёт о расчёте трубопровода для конденсата без примеси пара (от разгрузки), тогда расчёт ведётся как для воды.

Горячий конденсат после конденсатоотводчика, попадая в конденсатопровод, разгружается в нём. В главе 6.0 Работа с конденсатом поясняется, как определить долю пара от разгрузки.

Правило к проведению расчёта:

Доля пара от разгрузки = (температура перед конденсатоотводчиком минус температура пара после конденсатоотводчика) х 0,2. При расчёте конденсатопровода необходимо учитывать объём пара от разгрузки.

Объём оставшейся воды в сравнении с объёмом пара от разгрузки настолько мал, что им можно пренебречь.

Расчёт диаметра конденсатопровода на расход 1000 кг/ч сконденсированного пара 11 бар (h2 = 781 кДж/кг) и разгруженного до давления 4 бар (h» = 604 кДж/кг,v = 0,4622 м 3 /кг и r — 2133 кДж/кг).

Доля разгруженного пара составляет: 781 — 604/ 100 % = 8,3%

Количество разгруженного пара: 1000 х 0,083 = 83 кг/ч или 83 х 0,4622 -38 м 3 /ч. Объёмная доля разгруженного пара составляет около 97 %.

Диаметр трубопровода для смеси при скорости потока 8 м/с:

D = √ 354*1000*0,083*0,4622/8 = 40 мм.

Для сети атмосферного конденсата (v“ = 1,694 м 3 /кг) доля разгруженного пара составляет:

781 — 418/2258*100 % = 16 % или 160 кг/ч.

В этом случае диаметр трубопровода:

D = √ 354*1000*0,16*1,694/8 = 110 мм.

Источник
: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»

Для более верного выбора оборудования можно обратиться на эл. почту: [email protected]сайт

Добавить в закладки

Эксперт отвечает:

При проектировании инженерных коммуникаций, таких как отопление, водоснабжение и канализация, необходимо учитывать принятые нормы, приведенные в соответствующей документации.

Расчет расхода воды по сечению трубы — довольно сложный инженерный процесс, требующий специальных знаний. Но в случаях, когда индивидуальное строительство ведется собственными силами, без привлечения строительных фирм, многие расчеты приходится делать самостоятельно.

Чем больший объем воды проходит через трубу в единицу времени, тем больше получается расход.
Существует довольно много критериев, которые влияют на этот показатель. Основные из них следующие:

  • диаметр внутреннего сечения;
  • материал, из которого изготовлен водопровод;
  • скорость течения жидкости, которая, в свою очередь, зависит от давления;
  • наличие поворотов и затворов в водопроводной системе.

Однако размер сечения трубы действительно достаточно сильно влияет на расход воды в трубопроводе. Если пренебречь дополнительными факторами, можно предложить для расчета следующую формулу:

q = π×d²/4 ×V;

где q — расход воды, л/с;

d — диаметр внутреннего сечения трубы, см;

V — скорость течения воды, м/с.

Если питание системы водоснабжения осуществляется из водонапорной башни, без дополнительного нагнетания с помощью насоса, то скорость течения будет в пределах примерно от 0,7 до 1,9 м/с. Если же используется какой-либо нагнетатель, то в его паспорте должно указываться создаваемое давление и скорость прохождения жидкости.

В дополнение к вышеприведенной формуле отметим, что довольно большое влияние на производительность трубопровода оказывает сопротивление внутренних стенок. Пластиковые трубы имеют более гладкую поверхность, чем стальные, поэтому коэффициент сопротивления в них ниже. К тому же они не подвержены коррозии, что тоже положительно влияет на их пропускную способность.

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход. Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять все расчеты рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода, потому, что полученные данные определяют ключевые параметры не только домашнего, но и промышленного трубопровод. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

  1. Диаметр, который имеет внутреннее сечение.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же расчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру
круглой трубы, зависит от его размера
. Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение большего количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Смотреть видео

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет максимальных показателей при самом высоком давлении в сети и при самых высоких размера ее объема.

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Формула для вычисления

Смотреть видео

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами. d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.

Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное влияние на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления
. Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.

А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях будет разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам. Тогда можно рассчитывать на то, что смонтированная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Смотреть видео

Расчет диаметра трубы по формулам для водоснабжения

В этой статье я расскажу вам о том, как профессионально посчитать диаметр . Будут указаны полезные формулы. Вы узнаете какой диаметр трубы вам нужен для водопроводных труб. Также очень важно не путать, расчет подбора диаметра для , от расчета для . Так как для отопления бывает достаточно низкого потока движения воды. Формула расчета диаметра труб кардинально отличаются, так как для водоснабжения необходимы большие скорости потока воды.

Что касается таблиц для расчета диаметра , то об этом будет рассказано в других статьях. Скажу лишь то, что данная статья вам поможет найти диаметр труб без таблиц, по специальным формулам. А таблицы придуманы просто, упростить процесс вычисления. К тому же в этой статье Вы поймете, из чего складывается весь результат необходимого диаметра.

Посмотрите видео:

Чтобы получить расчет диаметра трубы для водоснабжения, необходимо иметь готовые цифры:

Что касается расхода потребления воды
, то тут примерно есть приблизительно готовый цифровой стандарт. Возьмем к примеру смеситель в ванной. Я опытным путем проверил, что для комфортного потока воды на выходе примерно равно: 0,25 литров в секунду. Эту величину и возьмем для стандарта по подбору диаметра для водного потока.

Есть еще одна не маловажная цифра. В квартирах это обычно стандарт. У нас в стояках для примерно стоит давление напора: Около 1,0 до 6,0 Атмосфер. В среднем это 1,5-3,0 атмосфер. Это зависит от этажности многоквартирного дома. В многоэтажных домах свыше 20 этажей, стояки могут быть разделены по этажности, чтобы не перегружать нижние этажи.

Что касается потери напора, то я объяснял в других ранних статях: Гидравлический расчет на потерю напора или как рассчитать потери давления в трубе .

А теперь давайте приступим к алгоритму расчета необходимого диаметра для водоснабжения. В этом алгоритме есть неприятная особенность, это то, что нужно делать расчет циклично подставляя в формулу диаметр и проверяя результат. Так как в формуле потерь напора существует квадратичная особенность и в зависимости от диаметра трубы резко изменяется результат потерь напора. Я думаю, больше трех циклов нам не придется делать. Также еще зависит от материала трубопровода. И так приступим!

«Расчет диаметра трубы»

Приведем вариант:

Вот некоторые формулы, которые помогут найти скорость потока:

0,25л/с=0,00025м 3 /с

V=(4*Q)/(π*D 2)=(4*0,00025)/π*0,012 2 =2,212 м/с

Re=(V*D)/ν=(2,212*0.012)/0,00000116=22882

ν=1,16*10 -6 =0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

Δ э =0,005мм=0,000005м. Взято из таблици, для металлопластиковой .

У меня подпадает в первую область и я принимаю для расчета формулу Блазиуса.

λ=0,3164/Re 0,25 =0,3164/22882 0,25 =0,0257

h=λ*(L*V 2)/(D*2*g)=0,0257*(10*2,212 2)/(0,012*2*9,81)=5,341 м.

И так: На входе у нас 2 атмосферы, что равно 20 метрам напора.

Если полученый результат 5,341 метров меньше входного напора, то результат нас удовлетворяет и диаметр трубы с внутренни диаметром 12мм подходит!

Если нет то необходимо увеличивать диаметр .

Но имейти ввиду, если в расчет брать трубу, которая из подвала идет по стоякам к вам на пятый этаж, то результат возможно будет не удовлетворительным. А если у вас саседи будут отбирать поток воды, то и соответственно входной напор может уменьшится. Так что имейти ввиду про запас в два три раза уже хорошо. В нашем случае запас в четыре раза больше.

Давайте попробуем так ради эксперимента.
У нас в трубе 10 метров в пути, имеются четыре угольника (колена). Это и они называются местными гидравлическими сопротивлениями. Для колена в 90 градусов имеется формула расчета:

h=ζ*(V 2)/2*9,81=0,249 м.

Так как у нас 4 угольника, то полученый результат умножаем на 4 и получаем 0,996 м. Почти еще один метр.

Задача 2:

Стальная (железная) труба проложена длиной 376 метров с внутренним диаметром 100 мм, по длине трубы имеются 21 отводов (угловых поворотов 90°С). Труба проложена с перепадом 17м. То есть относительно горизонта идет вверх на высоту 17 метров. Характеристики насоса: Максимальный напор 50 метров (0,5МПа), максимальный расход 90м 3 /ч. Температура воды 16°С. Найти максимально возможный расход в конце трубы.

Дано:

Найти максимальный расход = ?

Решение:

Для решения необходимо знать график насосов: Зависимость расхода от напора.

Я выбрал визуально похожий график всех насосов, от реального может отличаться на 10-20%. Для более точного расчета необходим график насоса, который указан в паспорте насоса.

В нашем случае будет такой график:

Смотрите, прерывистой линией по горизонту обозначил 17 метров и на пересечение по кривой получаю максимально возможный расход: Qmax.

По графику я могу смело утверждать, что на перепаде высоты, мы теряем примерно: 14 м 3 /час. (90-Qmax=14 м 3 /ч).

Не существует прямой формулы, которая дает прямой расчет нахождения расхода, а если и существует, то она имеет ступенчатый характер и некоторую логику, которая способна Вас запутать — окончательно.

Ступенчатый расчет получается потому, что в формуле существует квадратичная особенность потерь напора в динамике (движение).

Поэтому решаем задачу ступенчато.

Поскольку мы имеем интервал расходов от 0 до 76 м 3 /час, то мне хочется проверить потерю напора при расходе равным: 45 м 3 /ч.

Находим скорость движения воды

Q=45 м 3 /ч = 0,0125 м 3 /сек.

V = (4 0,0125)/(3,14 0,1 0,1)=1,59 м/с

Находим число рейнольдса

ν=1,16 10 -6 =0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

Re=(V D)/ν=(1,59 0,1)/0,00000116=137069

Δэ=0,1мм=0,0001м. Взято из таблицы, для стальной (железной) .

У меня попадает на вторую область при условии

λ=0,11(Δэ/D + 68/Re) 0.25 =0,11 (0,0001/0,1 + 68/137069) 0,25 =0,0216

h=λ (L V 2)/(D 2 g)= 0,0216 (376 1,59 1,59)/(0,1 2 9,81)=10,46 м.

Как видите, потеря составляет 10 метров. Далее определяем Q1, смотри график:

Теперь делаем оригинальный расчет при расходе равный 64м 3 /час

Q=64 м 3 /ч = 0,018 м 3 /сек.

V = (4 0,018)/(3,14 0,1 0,1)=2,29 м/с

Re=(V D)/ν=(2,29 0,1)/0,00000116=197414

λ=0,11(Δэ/D + 68/Re) 0.25 =0,11 (0,0001/0,1 + 68/197414) 0,25 =0,021

h=λ (L V 2)/(D 2 g)= 0,021 (376 2,29 2,29)/(0,1 2 9,81)=21,1 м.

Отмечаем на графике:

Qmax находится на пересечении кривой между Q1 и Q2 (Ровно середина кривой).

Ответ: Максимальный расход равен 54 м 3 /ч. Но это мы решили без сопротивления на поворотах.

Для проверки проверим:

Q=54 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

Re=(V D)/ν=(1,91 0,1)/0,00000116=164655

Итог: Мы попали на Н пот =14,89=15м.

А теперь посчитаем сопротивление на поворотах:

Формула по нахождению напора на местном гидравлическом сопротивление:

ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм. Для больших диаметров он уменьшается. Это связано с тем, что влияние скорости движения воды по отношению к повороту уменьшается.

Возьмем ζ = 1.

Скорость 1,91 м/с

h=ζ (V 2)/2 9,81=(1 1,91 2)/(2 9,81)=0,18 м.

Это значение умножаем на количество отводов и получаем 0,18 21=3,78 м.

Ответ: при скорости движения 1,91 м/с, получаем потерю напора 3,78 метров.

Давайте теперь решим целиком задачку с отводами.

При расходе 45 м 3 /час получили потерю напора по длине: 10,46 м. Смотри выше.

При этой скорости (2,29 м/с) находим сопротивление на поворотах:

h=ζ (V 2)/2 9,81=(1 2,29 2)/(2 9,81)=0,27 м. умножаем на 21 = 5,67 м.

Складываем потери напора: 10,46+5,67=16,13м.

Отмечаем на графике:

Решаем тоже самое только для расхода в 55 м 3 /ч

Q=55 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

V = (4 0,015)/(3,14 0,1 0,1)=1,91 м/с

Re=(V*D)/ν=(1,91 0,1)/0,00000116=164655

λ=0,11(Δэ/D + 68/Re) 0.25 =0,11 (0,0001/0,1 + 68/164655) 0,25 =0,0213

h=λ (L V 2)/(D 2 g)= 0,0213 (376 1,91 1,91)/(0,1 2 9,81)=14,89 м.

h=ζ (V 2)/2 9,81=(1 1,91 2)/(2 9,81)=0,18 м. умножаем на 21 = 3,78 м.

Складываем потери: 14,89+3,78=18,67 м

Рисуем на графике:

Ответ:
Максимальный расход=52 м 3 /час. Без отводов Qmax=54 м 3 /час.

Теперь я думаю вам понятно как происходит сопротивление движению потока. Если не понятно, то я готов услышать ваши коментарии по данной статье. Пишите коментарии.

Если Вы желаете получать уведомления
о новых полезных статьях из раздела:
Сантехника, водоснабжение, отопление,
то оставте Ваше Имя и Email.

Как спроектировать промышленную трубопроводную систему для достижения идеального расхода и скорости

На промышленных предприятиях мы часто обсуждаем , что транспортируется в трубе, в зависимости от конструкции системы. Характеристики материала в отношении коррозионной и термостойкости при взаимодействии с различными жидкостями являются важным аспектом при проектировании системы.

Примерно такое же значение имеет то, как жидкость движется по трубе. Скорость потока играет важную роль в определении долговечности системы, а также в ее повседневном потреблении энергии.

Понимание эффективности, с которой жидкость может проходить через материал трубопровода, является значительным шагом на пути к обеспечению долгосрочной надежности и потенциальной экономии затрат при использовании определенных материалов.

Гидравлическая динамика: важные термины

При обсуждении эффективности протекания жидкости по трубе важно заранее дать определения нескольким терминам:

Скорость потока: Скорость — это самый простой термин, так как это средняя скорость жидкости, протекающей по трубе.Думайте о скорости потока, как о скорости вашего автомобиля. За исключением того, что вместо записи скорости потока в милях в час или км / ч текучая среда обычно указывается в м / с или фут / с.

Расход : Это объем жидкости, который проходит через трубу за единицу времени, записанный в м. 3 / с или футы 3 / с.

Как показано в приведенном ниже уравнении, расход положительно коррелирует со скоростью — по мере увеличения скорости жидкости количество (или объем) жидкости, проходящей через трубу в течение заданного периода времени, также увеличивается.

Давление жидкости (напор жидкости): Технически напор — это количество энергии внутри жидкости, вызванное оказываемым на нее давлением. Это наиболее важно, если учесть потерю давления и соответствующее падение давления.

  • Потеря давления (потеря напора): Это относится к тому, насколько силы, включая повороты, клапаны и трение стенки трубы, снижают давление.
  • Падение давления: Это разница в давлении жидкости между двумя точками в системе, вызванная потерей давления или напора.

Какие факторы влияют на расход?

Одним из общих факторов при проектировании расхода является размер систем трубопроводов. Чтобы снизить капитальные затраты, некоторые инженеры могут уменьшить размер трубы, чтобы увеличить скорость потока. И наоборот, более высокие скорости потока могут сократить срок службы металлической системы из-за эрозии и возможных скачков давления.

В пластиках эрозия обычно не вызывает беспокойства. Скорее, есть проектные цели, которые необходимо учитывать в зависимости от типа пластика.

Для оптимизации расхода некоторые инженеры пытаются минимизировать потери давления в системе или падение давления из одной точки в другую.

Трение ( f ): Трение против потока жидкости — это потеря энергии. Коэффициент трения не может быть изменен конфигурацией или конструкцией системы и является постоянным для каждого материала в этом уравнении.

Длина трубы (L). Трение толкает поток, что приводит к потере давления по мере увеличения длины трубы.Длина трубы также учитывается в фитингах, что увеличивает входную «длину» для уравнения.

Скорость жидкости (v): По мере увеличения скорости потока потери давления также увеличиваются, а эффективность снижается. Общее практическое правило — поддерживать скорость ниже 5 футов / с (1,5 м / с).

Плотность (г) и наклон трубы. Увеличение наклона снижает давление под действием силы тяжести.

Диаметр трубы (D): Чем больше диаметр трубы, тем медленнее будет скорость потока.Оптимальная скорость потока может поддерживаться без увеличения скорости , если указана труба большего размера.

Почему давление, скорость и скорость потока важны для промышленного применения?

Как правило, инженеры стараются проектировать системы, в которых уравновешивает стоимость с эффективностью и надежностью . Другими словами, какая конкретная система (а) соответствует бюджету, но не (б) увеличивает потребление энергии, а также (в) не требует чрезмерного ремонта и технического обслуживания в будущем.

КПД

Правильный выбор материала трубопровода и конструкция системы контролируют расход и скорость таким образом, что минимизирует затраты на электроэнергию . Причины этого:

  • Более быстрая жидкость приводит к большим потерям на трение , увеличивая нагрузку на насосы. Будет потребляться больше энергии, и может потребоваться установка более крупных насосов.
  • Определенные материалы, такие как металлы, подвержены коррозии быстрее при высоких скоростях .Корродированные материалы менее гладкие и, следовательно, вызывают большие потери на трение.

Надежность и срок службы

Уменьшение скорости жидкости в промышленной трубопроводной системе не только повышает эффективность, но также может снизить вероятность повреждения трубы .

Быстро движущаяся жидкость потенциально снижает надежность и срок службы металлических трубопроводов:

  • Поскольку более высокая скорость жидкости может способствовать коррозии , трубопровод может потребоваться отремонтировать или заменить раньше, чем ожидалось.
  • Аналогичным образом, износ трубопровода из-за абразивного материала и эрозии может вызвать преждевременный выход из строя .
  • На поворотах и ​​поворотах быстро движущаяся жидкость может повредить систему и вызвать точечную коррозию и другие проблемы.
  • Гидравлический удар или гидравлический удар возникает из-за резкого изменения скорости жидкости, и соответствующее давление пульсации становится более разрушительным на более высоких скоростях .

Как правило, более высокие скорости жидкости приводят к снижению эффективности — увеличению затрат на энергию — и снижению надежности системы — поскольку повреждение трубы становится более вероятным.

Первоначальная стоимость

Основными элементами, определяющими стоимость трубопроводов, являются тип материала, размер трубы, количество материала и установка.

Если бы деньги не имели значения, систему можно было бы значительно перестроить с очень большими трубами. Это заставит жидкость двигаться медленно и будет иметь очень небольшие потери на трение, но будет очень дорого покупать и устанавливать.

Вот почему соотношение между расходом жидкости, эксплуатационными расходами и первоначальными затратами является балансирующим действием.

Как CPVC оптимизирует поток в промышленной системе

Для сравнения одного материала трубопровода с другим для оптимизации расхода наиболее важным фактором является гладкость внутренней части трубопровода от момента установки до срока его службы.

Коэффициент, используемый для сравнения материалов, представляет собой C-фактор Хазена Вильямса — чем выше коэффициент, тем ровнее работает труба. Следующая формула используется для расчета скорости воды, потерь напора и перепадов давления, где «C» — это C-фактор материала по Хазену Вильямсу.

CPVC имеет C-фактор 150 при установке, и эта гладкость остается довольно постоянной на протяжении всего срока службы. У нержавеющей стали, однако, коэффициент C при установке равен 130, но он может значительно снизиться в течение срока службы.

Металл с большей вероятностью потеряет гладкость и консистенцию со временем из-за присущей ему склонности к образованию накипи и коррозии.

Посмотрите, как ХПВХ по сравнению с металлом

Оптимизация расхода в промышленной трубопроводной системе является одним из важных факторов эффективной системы.В ресурсной статье «Металл против трубопроводных систем из ХПВХ — Может ли ХПВХ превзойти металлические трубы в промышленных применениях?» Наша команда инженеров и экспертов по продукции сравнивает трубы из ХПВХ с металлическими с точки зрения температуры, давления и устойчивости к коррозии, стоимости и безопасности.

Полезная информация о скорости в трубе

Тщательный дизайн и выбор трубопроводов в системе снижает потери на трение и улучшает производительность насосов и другого оборудования.

При низких скоростях жидкости текут равномерно с постоянной скоростью и без вертикального перемешивания по фронту волны. Это называется ламинарным потоком. При высоких скоростях жидкости образуются завихрения (потоки), которые приводят к случайному перемешиванию по всему поперечному сечению потока. Это называется турбулентным потоком. При промежуточных расходах всегда существует область ламинарного потока вблизи стенок трубы, толщина которой может варьироваться в зависимости от шероховатости материала трубы и общей скорости потока.Точка, в которой поток перестает быть ламинарным и становится турбулентным, называется критической скоростью.

Насосы, и особенно центробежные насосы, работают наиболее эффективно, когда жидкость подается без скачков, плавным, ламинарным потоком. Любая форма турбулентности снижает эффективность, увеличивает потерю напора и усугубляет износ подшипников, уплотнений и других компонентов насоса.

Как рассчитывается скорость трубы?

Скорость в трубе — это усредненная по площади характеристика, которая не зависит от распределения потока в поперечном сечении трубы и от того, является ли поток ламинарным или турбулентным.Например, вдоль центральной оси жидкость может двигаться со скоростью, вдвое превышающей расчетную скорость трубы.

Что такое потеря напора?

Внутри трубы фрикционный контакт со стенками означает, что поток жидкости максимален на оси трубы и фактически равен нулю на стенке трубы. Фрикционный контакт вызывает потерю давления и энергии вдоль трубы, и это намного больше при турбулентном потоке. В то время как при ламинарном потоке потеря давления пропорциональна скорости трубы, в турбулентном потоке она пропорциональна ее квадрату.

Что такое число Рейнольдса?

Переход от ламинарного к турбулентному потоку можно оценить, вычислив число Рейнольдса. Это безразмерное число, определяемое по диаметру трубы, плотности и вязкости текущей жидкости и скорости потока:

Число Рейнольдса — это фактически соотношение сил массового потока и напряжения сдвига, обусловленное вязкостью жидкости. Течение в трубе можно считать ламинарным, если число Рейнольдса меньше 2000, и полностью турбулентным, если оно больше 4000.Характеристики потока непредсказуемы, если значение находится между этими двумя значениями.

Что такое «хорошая» скорость в трубе?

Инженер-монтажник выбирает насосы и размеры трубопроводов для достижения удовлетворительной скорости в трубе. Для водоподобных жидкостей без уноса твердых частиц (например: химикаты, краски, бензин, напитки) приемлемым значением считается скорость в трубопроводе около 1-2 м / с. Если в системе есть узкие трубы или другие сужения, скорость трубы в этих точках будет намного выше.

Если жидкость чувствительна к сдвигу, может вспениваться или изменять свойства, более низкая скорость в трубе может быть достигнута при использовании трубопроводов большего диаметра. С другой стороны, если жидкость содержит твердые частицы, которые могут оседать и образовывать засоры при низких расходах, может потребоваться более высокая скорость трубы (5-6 м / с).

В следующей таблице перечислены некоторые типичные скорости трубопровода для ряда общепромышленных материалов:

Жидкость Типичная скорость трубы (м / с)
Вода 0.9 — 2,4
Тетрахлорметан 1,8
Хлор жидкий 1,5
Этиленгликоль 1,8
Соляная кислота 1,5
Масло смазочное 1,5
Серная кислота 1,2

Сводка

Насосы, и особенно центробежные насосы, работают наиболее эффективно, когда жидкость подается без скачков, плавным, ламинарным потоком.Любая форма турбулентности снижает эффективность, увеличивает потерю напора и усугубляет износ подшипников, уплотнений и других компонентов насоса.

Размер трубы и, следовательно, скорость в трубе могут иметь значительное влияние на производительность системы как на стороне всасывания, так и на стороне нагнетания насоса. Для водных жидкостей без уноса твердых частиц (например, химикатов, бензина, напитков) подходящей считается скорость в трубопроводе около 1-2 м / с. Однако при использовании сырья, содержащего увлеченные твердые частицы, может потребоваться увеличение потока в трубе, чтобы исключить риски отложения отложений.Такие фитинги, как колена и переходники, следует выбирать так, чтобы избежать ограничений, которые могут способствовать засорению. И наоборот, для жидкостей, содержащих растворенные газы или чувствительных к сдвигу, турбулентность может вызвать дегазацию жидкостей и вспенивание, поэтому может быть рекомендован меньший поток и / или больший размер трубы.

онлайн-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курса.»

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным.Я многому научился, и их было

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова . Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт. Хорошо организованный. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по твоей роте

имя другим на работе.»

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком

с подробной информацией о Канзасе

Авария City Hyatt «

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель.Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Нашел класс

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны. You

— лучшее, что я нашел ».

Рассел Смит, П.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы. На самом деле

человек узнает больше

от сбоев.»

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы, т.е. позволяете

студент, оставивший отзыв на курсе

материалов до оплаты и

получает викторину.»

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил много удовольствия «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

в режиме онлайн

курса.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

«нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

.

организация.

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

и онлайн-формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо ».

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

.

обзор текстового материала. Я

также понравился просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.

испытание потребовало исследований в

документ но ответы были

в наличии. «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, P.E.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курса со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курса. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где на

получить мои кредиты от.

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории.

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительных

аттестат. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а

хорошо организовано.

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна.

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими.

хорошо подготовлены. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор где угодно и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и демонстрировали понимание

материала. Тщательно

и комплексное.

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Luan Mane, P.E.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернись, чтобы пройти викторину.

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях .

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог сделать

успешно завершено

курс.»

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат . Спасибо за изготовление

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, которому требуется

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по

.

много разные технические зоны за пределами

по своей специализации без

приходится путешествовать.5 $. Подставляем уравнение нагрева трением в уравнение Бернулли и решаем для скорости:

$$
V = \ sqrt {\ frac {2 \ Delta P} {\ rho \ left (4f \ frac {\ Delta x} {D} +1 \ right)}}

$

Если ваша труба сделана из другого материала с более шероховатой поверхностью, то этот анализ даст завышенный прогноз скорости потока. Я бы посоветовал поискать таблицы коэффициентов трения для вашего конкретного материала, если вам нужна более высокая точность.

Pipe Flow Expert Диаметр труб

Программное обеспечение Pipe Flow Expert не выбирает (и не регулирует) размер диаметра трубы.Пользователь выбирает материалы труб и диаметры труб. Программа рассчитывает потоки и потери давления в системе трубопроводов.

Если пользователь желает увидеть эффект изменения диаметра трубы, он может отрегулировать диаметр трубы или группы труб за одну операцию, после чего одним щелчком мыши пересчитывается сеть и сразу же отображается эффект этого изменения в расчетные результаты. Обычно несколько итераций — это все, что требуется для оптимизации системы по любым необходимым критериям, будь то снижение максимальной скорости жидкости в любой трубе, снижение потерь давления в секции сети или что-то еще.

Примечание. Немного человеческой инженерии ничем не заменит. Например, попытка заставить программное обеспечение оптимизировать размер диаметра трубы, чтобы, скажем, соответствовать максимальной скорости потока, может привести к появлению тысячи различных решений, каждое из которых соответствует критериям, но не все из них разумны. В большой сети с сотнями труб можно, например, увеличить диаметр трубы и вызвать отклонение большого количества потока по этому пути, что, в свою очередь, уменьшит поток (и скорость) на других путях через сеть. .Это может удовлетворять критериям всех труб, имеющих скорость потока ниже максимальной, но это вполне может не иметь смысла с точки зрения конструкции системы и того, что система пытается достичь в целом — вот где понимание конструкция системы и интеллектуальный вклад инженера не могут быть воспроизведены с помощью какого-либо алгоритма автоматического определения размеров труб.

Один из других наших продуктов — Pipe Flow Wizard — для расчетов на отдельной трубе — может рассчитать минимальный диаметр трубы, который позволит обеспечить заданный расход при заданном перепаде давления.Однако при работе с подключенными системами трубопроводов невозможно установить оптимальные размеры для диаметров труб, так как пользователь должен иметь возможность указать, какие размеры были оптимальными, и, как объяснялось, это не всегда легко определить в отношении общая функция системы, т. е. обычно нет «правильного» ответа, который можно было бы определить систематически, однако инженер, знакомый с конструкцией системы, обычно может отрегулировать диаметры труб и прийти к интеллектуальному решению, которое удовлетворяет их требованиям с всего несколько итераций дизайна.

При использовании Pipe Flow Expert длины и диаметры труб должны быть установлены пользователем. Программное обеспечение Pipe Flow Expert рассчитывает уравновешенное установившееся состояние потока / давления для потока жидкости через трубопроводную сеть. Расход (в трубах), скорость (в трубах) и давление (в узлах) будут показаны для всей системы. Результаты для расхода, скорости, падения давления и других параметров могут отображаться с помощью цветовой кнопки, чтобы помочь пользователю определить, где могут возникнуть проблемные области в системе.

В качестве примера, высокие скорости жидкости в системе можно легко определить с помощью цветового градиента и цветных трубок, которые отображаются на чертеже в режиме результатов. Цвета позволяют пользователю визуально оценить систему на основе выбранных критериев, что упрощает выявление проблемных областей в дизайне.

Примечание по эффективности: Обычно для энергоэффективной насосной системы с жидкой средой вы выбираете начальные размеры выпускной трубы, чтобы получить скорость от 1 до 1.5 -2,0 м / с (4,5 — 6,0 фут / с) для требуемой скорости потока. Размеры всасывающей трубы должны быть установлены таким образом, чтобы скорость потока составляла 0,75–1,25 м / с (2,5–4,0 фута / с) для требуемого расхода. Эти рекомендации взяты из Руководства по эффективности системы Europump и дадут достаточно эффективную систему с минимальными практическими требованиями к мощности.

Объяснение расхода и давления в трубах — Практическая разработка

Все трубы, по которым проходят жидкости, испытывают потери давления, вызванные трением и турбулентностью потока.Это влияет на кажущиеся простыми вещи, такие как водопровод в вашем доме, вплоть до проектирования массивных, гораздо более сложных, протяженных трубопроводов. Я рассказал о многих проблемах, с которыми сталкиваются инженеры при проектировании трубопроводных систем, включая гидравлический удар, унос воздуха и осевые силы. Но я никогда не говорил о факторах, влияющих на количество жидкости, фактически протекающей по трубе, и давлениях, при которых это происходит. Итак, сегодня мы немного повеселимся, протестируем несколько различных конфигураций трубопроводов и посмотрим, насколько хорошо инженерные уравнения могут предсказать давление и расход.Надеюсь, даже если вы не собираетесь использовать уравнения, вы получите некоторую интуицию, прочитав, как они работают в реальной ситуации. Сегодня мы говорим о закрытой гидросистеме и падении давления в трубопроводах.

Мне нравятся инженерные аналогии, и в этом случае есть много общего между электрическими цепями и жидкостями в трубах. Точно так же, как все обычные проводники имеют некоторое сопротивление потоку тока, все трубы придают некоторое сопротивление потоку жидкости внутри, обычно в форме трения и турбулентности.Фактически, это прекрасная аналогия, потому что сопротивление проводника является функцией как площади поперечного сечения, так и длины проводника — чем больше и короче провод, тем ниже сопротивление. То же самое и с трубами, но причины немного другие. Скорость жидкости в трубе зависит от скорости потока и площади трубы. При заданном расходе большая труба будет иметь меньшую скорость, а маленькая труба будет иметь более высокую скорость. Эта концепция имеет решающее значение для понимания гидравлики конструкции трубопровода, поскольку трение и турбулентность в основном являются результатом скорости потока.

В своем видео я построил демонстрацию, которая должна помочь нам увидеть это на практике. Это коллектор для тестирования различных конфигураций труб и изучения их влияния на поток и давление жидкости внутри. Он подключен к моему обычному крану слева. Вода проходит через расходомер и клапан, мимо некоторых манометров, через рассматриваемую пробоотборную трубу и, наконец, через насадку для душа. Я выбрал насадку для душа, поскольку для многих из нас это наиболее ощутимая и непосредственная связь с проблемами давления в водопроводе.Вероятно, это один из важнейших факторов, определяющих разницу между хорошим и плохим душем. Не волнуйтесь, вся эта вода будет отдана моим растениям, которые и так сейчас в ней нуждаются.

Я использовал эти прозрачные трубы, потому что они выглядят круто, но внутри не так много будет на что смотреть. Вся необходимая нам информация будет отображаться на датчиках (если я каждый раз стравливаю весь воздух из линий). Первый измеряет скорость потока в галлонах в минуту, второй измеряет давление в трубе в фунтах на квадратный дюйм, а третий датчик измеряет разницу давления до и после образца (также называемую потерей напора) в дюймах. воды.Другими словами, этот манометр измеряет, сколько давления теряется из-за трения и турбулентности в образце — именно за ним следует следить. Проще говоря, это говорит о том, как далеко вам нужно открыть клапан, чтобы достичь определенной скорости потока. Я знаю, что метрические люди хихикают над этими единицами измерения. В этом видео я нарушу свое правило предоставления обеих систем измерения, потому что эти значения в любом случае являются лишь примерами. Это просто красивые круглые числа, которые легко сравнить с другими приложениями вне демонстрации.Если хотите, замените свои предпочтительные единицы, потому что это не повлияет на выводы.

Есть несколько методов, которые инженеры используют для оценки потерь энергии в трубах, по которым течет вода, но одним из самых простых является уравнение Хейзена-Вильямса. Его можно переставить несколькими способами, но этот способ хорош, потому что в нем есть переменные, которые мы можем измерить. В нем говорится, что потеря напора (другими словами, падение давления от одного конца трубы к другому) является функцией скорости потока, а также диаметра, длины и шероховатости трубы.Теперь — это много переменных, поэтому давайте попробуем пример, чтобы показать, как это работает. Сначала мы исследуем влияние длины трубы на потерю напора. Я начинаю с короткого отрезка трубы в коллекторе и тестирую все при трех расходах: 0,3, 0,6 и 0,9 галлона в минуту (или галлонов в минуту).

При скорости 0,3 галлона в минуту мы видим, что перепад давления в трубе практически ничтожен, чуть менее полдюйма. При скорости 0,6 галлона в минуту потеря напора составляет около дюйма. А при скорости 0,9 галлона в минуту потеря напора составляет чуть более 3 дюймов.Сейчас я заменяю образец на гораздо более длинную трубу того же диаметра. В данном случае это в 20 раз длиннее, чем в предыдущем примере. Длина имеет показатель степени 1 в уравнении Хазена-Вильямса, поэтому мы знаем, что если мы удвоим длину, мы получим удвоенную потерю напора. И если мы умножим длину на 20, мы увидим, что падение давления также увеличится в 20 раз. И действительно, при скорости потока 0,3 галлона в минуту мы видим перепад давления на трубе на 7,5 дюймов, что примерно в 20 раз больше, чем это было для короткой трубы.Это максимум, который мы можем здесь сделать — дальнейшее открытие клапана приводит к выходу из строя манометра дифференциального давления. В этой длинной трубе так много трения и турбулентности, что мне понадобился бы другой калибр, чтобы измерить ее.

Длина — это лишь один из факторов, влияющих на гидравлику трубы. Эта демонстрация также может показать, как диаметр трубы влияет на потерю давления. Если я подключу эту трубу той же длины, что и исходный образец, но меньшего диаметра, мы увидим дополнительный перепад давления.4,9 или примерно в 7 раз выше, чем у оригинальной трубы. При 0,3 галлона в минуту перепад давления составляет 3 дюйма. Это примерно в 6 раз больше оригинала. При 0,6 галлона в минуту перепад давления составляет 7,5 дюймов, что примерно в 7 раз больше исходного. А при 0,9 галлона в минуту мы зашкаливаем. Все это означает, что мы приближаемся к правильным ответам, но здесь происходит кое-что еще. Чтобы изучить это еще дальше, давайте доведем его до крайности.

Поменяем трубу диаметром в 5 раз больше исходного образца. 4.3, в основном это крошечная часть того, что измерено с исходным образцом. Посмотрим, так ли это. При скорости 0,3 галлона в минуту перепад давления практически ничтожен, как и в прошлый раз. При 0,6 и 0,9 галлона в минуту перепад давления практически такой же, как и у оригинала. Очевидно, потеря напора связана не только с характеристиками самой трубы, и, возможно, вы это уже заметили. В уравнении Хейзена-Вильямса есть что-то примечательное. Он оценивает трение в трубе, но не включает трение и турбулентность, которая возникает при резких изменениях направления или расширении и сжатии потока.Это называется незначительными потерями, потому что для длинных труб они обычно незначительны. Но в некоторых ситуациях, таких как водопровод в зданиях или моя небольшая демонстрация здесь, они могут быстро накапливаться.

Каждый раз, когда жидкость внезапно поворачивается (например, вокруг локтя), расширяется или сжимается (например, через эти быстросъемные фитинги), она испытывает дополнительную турбулентность, которая создает дополнительную потерю давления. Думайте об этом, как будто вы идете по коридору с поворотом. Вы ожидаете поворота и соответственно корректируете свой путь.Вода этого не делает, поэтому ей приходится врезаться в бок, а затем менять направление. И на самом деле есть формула для этих незначительных потерь. В нем говорится, что они являются функцией квадрата скорости жидкости и этого коэффициента k, который был измерен в лабораторных испытаниях для любого количества изгибов, расширений и сокращений. В качестве еще одного примера приведем образец трубы с четырьмя изгибами на 90 градусов. Если бы вы просто рассчитывали потерю давления из-за потока в трубе, можно было бы ожидать, что она будет незначительной. Короткая гладкая труба подходящего диаметра.Реальность такова, что при каждой из скоростей потока, испытанных в исходном образце прямой трубы, этот имеет примерно вдвое большую потерю напора, достигая максимума при падении давления почти на 6 дюймов при 0,9 галлона в минуту. Инженеры должны включить «незначительные» потери в расчетные потери на трение в трубе, чтобы оценить общую потерю напора. В моей демонстрации здесь, за исключением случая 20-дюймовой трубы, большая часть перепада давления между двумя точками измерения вызвана незначительными потерями через различные фитинги в коллекторе.Вот почему в этом примере падение давления практически такое же, как и в исходном. Несмотря на то, что диаметр трубы намного больше, расширение и сжатие, необходимые для перехода на эту большую трубу, компенсируют разницу.

Одно уточнение к этой демонстрации, которое я хочу сделать: я каждый раз настраивал этот клапан, чтобы поддерживать постоянную скорость потока между каждым примером, чтобы мы могли проводить справедливые сравнения. Но мы не принимаем душ и не используем краны. Может быть, вы сделаете это по-другому, но я просто поворачиваю вентиль до упора.Результирующий расход зависит от давления в кране и конфигурации трубопровода на этом пути. Больше давления или меньше трения и турбулентности в трубах и фитингах даст вам больший поток (и наоборот).

Итак, давайте свяжем все эти новые знания вместе с примером конвейера. Вместо того, чтобы просто знать общее падение давления от одного конца к другому, инженеры предпочитают непрерывно проводить давление по трубе. Это называется гидравлической линией уклона и, для удобства, представляет собой высоту, которую достигла бы вода, если бы вы вставили вертикальную трубу в основную трубу.С гидравлической линией уклона действительно легко увидеть, как теряется давление из-за трения трубы. Изменение расхода или диаметра трубы изменяет наклон гидравлической линии уклона. Также легко увидеть, как фитинги создают незначительные потери в трубе. Этот тип диаграмм имеет много преимуществ. Например, вы можете наложить номинальное давление трубы и посмотреть, не подниметесь ли вы выше него. Вы также можете увидеть, где могут понадобиться подкачивающие насосные станции на длинных трубопроводах. Наконец, вы можете визуализировать, как изменения в конструкции, такие как размер трубы, скорость потока или длина, влияют на гидравлику в процессе.

Трение в трубах? Не обязательно самое захватывающее гидравлическое явление. Но большая часть инженеров идет на компромисс, обычно между стоимостью и производительностью. Вот почему так полезно понять, как изменение дизайна может склонить чашу весов. Формулы типа Хейзена-Вильямса и уравнения малых потерь не менее полезны для инженеров, проектирующих трубопроводы, по которым проходят огромные объемы жидкости вплоть до домовладельцев, ремонтирующих сантехнику в своих домах. Интуитивно понятно, что уменьшение длины трубы, увеличение ее диаметра или уменьшение количества изгибов и фитингов гарантирует, что большее давление жидкости достигнет конца линии.Но инженеры не могут полагаться только на интуицию. Эти уравнения помогают нам понять, какого улучшения можно ожидать, не отправляясь в гараж и не проверяя его, как это сделал я. Системы трубопроводов важны для нас, поэтому очень важно, чтобы мы могли спроектировать их так, чтобы они пропускали нужный объем потока без слишком большого падения давления от одного конца к другому.

Калькулятор расхода — Расчет расхода трубы

Быстрая навигация:

  1. Использование калькулятора расхода
  2. Формула расхода
  • Примеры расчетов
  • Использование калькулятора расхода

    Этот калькулятор расхода трубы вычисляет объемный расход ( расход ) газа или текучей среды (жидкости), проходящих через круглую или прямоугольную трубу известных размеров.Если вещество является жидкостью и известна его объемная плотность, калькулятор также выведет массовый расход (для расчета его для газов требуется дополнительная информация, в настоящее время он не поддерживается).

    В режиме перепада давления вычислитель требует ввода давления перед трубой (или трубкой Вентури, соплом или отверстием), а также на ее конце. Поддерживаемые единицы ввода включают паскали (Па), бары, атмосферы, фунты на квадратный дюйм (psi) и другие. В режиме скорость потока необходимо знать скорость потока газа или жидкости, чтобы рассчитать скорость потока.

    В зависимости от вашего выбора выходные данные выражаются в британских или метрических единицах. Некоторые из единиц вывода включают: м 3 / ч, м 3 / мин, м 3 / с, л / ч, л / мин, л / с, фут 3 / ч, фут 3 / мин, фут 3 / с, ярд 3 / час, ярд 3 / мин, ярд 3 / с, галлонов в час, галлонов в минуту. Единицы вывода для массового расхода включают: кг / ч, кг / мин, кг / с, тонны / ч, фунт / ч, фунт / мин, фунт / с, тонны / ч. Выходные метрики автоматически настраиваются для вашего удобства.

    Формула расхода

    Существует два основных подхода к вычислению расхода Q, который эквивалентен разнице в объеме, деленной на разницу во времени (Δv / Δt). Первый — если мы знаем разницу давления (падение давления) между двумя точками, для которых мы хотим оценить расход. Второй — если мы знаем скорость жидкости. Оба рассмотрены ниже.

    Формула расхода через перепад давления

    Расчет расхода с использованием давления выполняется с помощью уравнения Хагена – Пуазейля, которое описывает падение давления из-за вязкости жидкости [3] .Для расчета расхода по давлению формула имеет следующий вид:

    В уравнении Пуазейля (p 1 — p 2 ) = Δp — это перепад давления между концами трубы (перепад давления), μ — динамическая вязкость жидкости, л и R — длина и радиус рассматриваемого участка трубы, а π — постоянная Pi & ок. 3.14159 до пятой значащей цифры.

    Есть два основных требования для использования приведенной выше формулы:

    • Рассматриваемый поток должен быть ламинарным. Это можно определить по его числу Рейнольдса. Как правило, участок трубы не должен быть слишком широким или слишком коротким, иначе возникнут турбулентные потоки.
    • Жидкость должна быть несжимаемой или примерно так. Вода является хорошим примером несжимаемой жидкости, как и любая гидравлическая жидкость. Однако минеральные масла в некоторой степени поддаются сжатию, поэтому будьте осторожны при использовании формулы в таких случаях.

    Пример применения: манометры, измеряющие давление жидкости или газа в начале и в конце участка трубопровода, для которого рассчитывается расход. График иллюстрирует общий случай, когда это применимо.

    Следует отметить, что формула Пуазейля для расчета расхода трубы через давление не работает так хорошо для газов, для которых требуется дополнительная информация для точного расчета.

    Формула расхода через скорость жидкости

    Объемный расход потока жидкости или газа равен скорости потока, умноженной на его площадь поперечного сечения. Следовательно, формула для расхода ( Q ), также известная как «скорость нагнетания», выраженная через площадь проходного сечения ( A ) и его скорость ( v ), является так называемым уравнением расхода :

    Результирующий Q — это объемный расход.В случае круглой трубы площадь поперечного сечения равна внутреннему диаметру, деленному на 2, умноженному на π, в то время как, если труба имеет прямоугольную форму, площадь поперечного сечения равна внутренней ширине, умноженной на внутреннюю высоту. Уравнение можно преобразовать простым способом, чтобы учесть площадь поперечного сечения или скорость.

    Формула массового расхода

    Массовый расход ṁ — это расход массы m через поверхность в единицу времени t, поэтому формула для массового расхода с учетом объемного расхода: ṁ = Q * ρ , где ρ (греческая строчная буква rho) — объемная плотность вещества.2 · 3,1416 ~ = 490,875 мм 2 по формуле площади круга. Мы можем преобразовать это в m 2 , разделив на 1000000 для более удобных результатов, получив 0,0004

    m 2 . Используя приведенное выше уравнение расхода, мы заменяем значения для A и v и получаем Q = 0,0004

    м 2 · 10 м / с) = 0,004

    м 3 / с. Чтобы преобразовать это в 3 м / ч, нам нужно умножить на 3600, чтобы получить расход 17,6715 м 3 в час.

    Если мы дополнительно знаем, что плотность воды составляет 1000 кг / м 3 , мы можем рассчитать массовый расход, равный 17.6715 м 3 / ч · 1000 кг / м 3 = 17671,5 кг / ч (= 17,6715 тонн в час, м 3 отменяется).

    Пример 2: Прямоугольная труба имеет высоту 2 см и ширину 4 см, и газ проходит через нее со скоростью 15 м / с. Какая скорость разряда этой трубы? Сначала мы находим площадь поперечного сечения по формуле для площади прямоугольника, которая просто равна 2 · 4 = 8 см 2 или 0,0008 м 2 .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *