Нормальная работа всех инженерных систем здания прежде всего зависит от точности проектирования. Диаметр трубы влияет на ее пропускную способность – объем, который может пропустить сечение в единицу времени. Эту величину не принято вычислять и указывать в литрах для каждого вида продукции, так как при расчетах необходимо учитывать множество факторов.
Если диаметр трубопровода слишком мал, увеличивается внутреннее давление. Это создает аварийную ситуацию: возможны разрывы, протечки, появление засоров может полностью перекрыть поток.
Выбор труб большого сечения решает все эти проблемы, но напор может оказаться недостаточным. Такая система не в состоянии обеспечивать подачу воды или газа в нормальном объеме.
Методы определения пропускной способности
При расчетах инженеры руководствуются строительными нормами СНиП 2.04.01- и СП 402.1325800.2018. Разработку проектов производят с учетом точек разбора и нормативного потребления ресурсов. Как рассчитать пропускную способность трубы самостоятельно? Используют несколько вариантов, но все они дают приблизительный результат:
- С помощью таблиц;
- Опираясь на гидравлические формулы;
- Через онлайн-калькуляторы;
- С помощью программных продуктов.
На пропускную способность участка трубы оказывают влияние следующие факторы:
- Условный проход (Ду или DN);
- Материал изготовления;
- Количество колен, переходников, фитингов;
- Число точек разбора.
- Длина отрезка;
- Мощность насосного оборудования или уклон;
- Характеристики транспортируемой среды.
Условный проход – это средний внутренний диаметр. Понятие было введено для удобства подбора при стыковке элементов разных типоразмеров. Стальные изделия к концу эксплуатационного срока могут пропускать меньший объем воды из-за формирования отложений и ржавчины. От гладкости поверхности зависит сопротивление потоку, дополнительно оно создается в местах размещения арматуры. По правилам гидравлики пропускную способность рассчитывают в самом узком месте.
Расчет пропускной способности газовой трубы
Природный газ – особо опасная среда, поэтому проектирование разводок выполняют компании с лицензией, а работоспособность оборудования проверяет инспектор. Свойство газов сжиматься – усложняет вычисления. Кроме этого возможны утечки через микроскопические трещины и зазоры.
Пропускную способность газовой трубы определяют исходя из обеспечения бесперебойных поставок в часы максимального потребления и минимальными потерями напора между участками сети.
Кроме этого, характеристики строения должны соответствовать требованиям пожарной безопасности.
Упрощенная формула для бытовых газопроводов:
Qmax =0,67 Ду 2 *р
- Ду или DN – условный проход;
- Р – абсолютное давление газа, равное рабочему +0,10 мПа.
Для определения диаметра магистрального или распределительного газопровода применяют более сложную формулу:
Qmax = 196,386 Ду 2 *р/ z*t o
- Z – коэффициент сжимаемости;
- t o – температура среды.
Например, в летнее время температура воздуха выше. Газ, находящийся в трубопроводе увеличивается в объеме. Если пропускная способность окажется ниже, возможны утечки и даже взрывы.
Таблица расчета газовой трубы
Более подробная информация — на нашем сайте
Расчет канализационной трубы
Системы канализации бывают напорные и безнапорные. В безнапорных вещества движутся за счет уклона элементов. В напорных сточные воды перемещаются благодаря действию насосных станций.
Стоки представляют собой разнородную массу. При малых скоростях твердые частицы выпадают на дно и образуют наносы. Для бесперебойной работы необходимо обеспечить скорость самоочищения, она определена для различных Ду.
Для вычисления размера сечения применяют формулу постоянного расхода жидкости:
- q=a*v ( q – расход, a – площадь сечения потока, v – скорость)
и Шези:
- v=C√R*i (С – коэффициент Шези, R – гидравлический радиус, i – уклон)
Гидравлический радиус:
- R = a/x (a – площадь сечения потока, x – смоченный периметр)
Коэффициент Шези обозначает потери, связанные с трением с учетом длины. Гидравлический радиус тоже введен для вычисления сопротивления, ведь чем шире русло реки, тем большая энергия трения возникает при движении потока. Смоченный периметр – это часть длины окружности, которая соприкасается с жидкостью.
Применение формул чрезвычайно сложно, поэтому для определения Ду внутренних сетей зданий, ливневок, стоков применяют готовые таблицы или программное обеспечение.
Расчет расхода сточных вод
Более подробная информация — на нашем сайте
Расчет водопроводной трубы
Водопроводный сортамент применяют для ХВС, ГВС и отопления. Кроме этого, в каждом строении организуют большое число точек водоразбора, например, в среднестатистической квартире их минимум три.
К системе водоснабжения подключают:
- ванные,
- душевые кабины,
- санузлы,
- кухонные мойки и различные приборы (стиральные и посудомоечные машины, автополив в частных домах).
Иногда гидравлическая схема устроена так, что при работающем душе не хватает напора на кухне.
Принято считать, что скорость потока в водопроводе примерно равна 2 м/с, а за минуту из крана вытекает примерно 6 литров. Согласно СНиП 2.0401-85 допустимое давление холодной воды 0,3 – 6 бар, а горячей 0,3- 4,5 бар (под напором 1 бар вода может подняться на высоту 10 метров). Нормативы также обозначены в Постановлении Правительства № 354.
Владельцы частных домов вынуждены рассчитывать показатели индивидуально. Здесь необходимо учитывать заводские рекомендации для реле насосных установок. Величину 4 бар можно считать оптимальной для нужд жильцов и хозяйства, а фитинги — запорная арматура — способны служить достаточное время без срывов. Но такие технические возможности есть не у каждой системы.
Важным параметром является температура среды. Под действием тепла жидкости расширяются, следовательно, возрастает давление и трение. Дополнительное сопротивление создает каждый изгиб, фитинг, внутренняя поверхность по всей длине участка.
Гидравлический расчет включает в себя следующие характеристики:
- Условный проход;
- Нормативный расход;
- Номинальное и допустимое избыточное давление;
- Материал – падение напора на каждом участке;
- Количество фасонных деталей;
- Линейное и тепловое расширение;
- Длина.
Для вычисления зависимостей между расходом и давлением потока жидкости применяются уравнения Бернули (динамическое) и сохранения расхода (кинематическое).
Пропускная способность водопроводной трубы по диаметру наиболее точно определяется по таблице Шевелевых. Производители предусматривают расчетное давление для каждого размера Ду, проводят гидравлические испытания на соответствие. Существует таблица расчетов по теплоте и теплоносителю.
Пропускная способность трубы в зависимости от теплоносителя и отдаваемой теплоты
Более подробная информация — на нашем сайте
Пропускная способность трубы в зависимости от давления теплоносителя
Более подробная информация — на нашем сайте
Практически все водопроводы изготовлены из сталей (за исключением части внутренней разводки МКД). Для трубопроводов общего назначения с высокими механическими или корродирующими нагрузками используется чугун или нелегированные конструкционные стали.
Абсолютную шероховатость поверхностей обозначают знаком ∆ и вычисляют для разных сред после нескольких лет применения (отложения накипи, применение в насосно-компрессорных и системах отопления).
Так как необходим учет большого числа факторов, инженеры выполняют проектирование в специализированных программах. Применение формул требует знаний многих параметров. Это не всегда возможно для специалистов, поэтому в нормативных документах предусматриваются таблицы.