Калькулятор расчета потерь напора в водопроводе

Пропускная способность трубы	Диаметр и длина трубопровода
Пропускная способность, л/мин	Диаметр трубы	Диаметр трубы	Длина водопровода, метры
75	38	32	Больше 30
50	32	25
30	25	20	Меньше 10

Здесь приведены параметры лишь наиболее часто используемой трубной продукции.

Снижение давления и расчет гидросопротивления

Для определения напора внутри труб и правильной подборки оборудования, способствующего перекачиванию жидких или газообразных сред, требуется вычислить снижение давления. За неимением доступа к интернет-сети, расчеты производятся по формуле:

Δp=λ·(ld₁)·(ρ/2)·v²

Δp – перепады напряжения на участке трубопровода, Па
l – протяженность участка трубопроводной линии, м
λ – коэффициент сопротивления
d₁ – поперечное сечение труб, м
ρ – уровень плотности транспортируемых сред, кг/м3
v – скорость перемещения, м/с

Гидравлическое сопротивление образуется под воздействием 2-х основных факторов:

• сопротивление трения;
• местное сопротивление.

Первый вариант предусмотрен при образовании неровностей и шероховатостей, препятствующих движению перекачиваемых сред. Для преодоления тормозящего эффекта требуются дополнительный расход энергии. При ламинарном протоке и соответствующего ему низкого показателя Рейнольдса (Re), характеризующегося равномерностью и исключением возможности смешения соседних слоев жидких или газообразных сред, влияние шероховатостей минимально. Это объясняется увеличением параметра крайнего вязкого подслоя перекачиваемых сред, относительно образованных неровностей и выступов на поверхности труб. Эти условия позволяют считать трубы гидравлически гладкими.

При повышении значения Рейнольдса вязкий подслой имеет меньшую толщину, что обеспечивает перекрытие неровностей и воздействия шероховатостей, уровень гидравлического сопротивления не зависит от показателя Рейнольдса, и средней высоты выступов на покрытии труб. Последующее повышение значения Рейнольдса позволяет перевести перекачиваемые среды в режим турбулентного протекания, где образуется разрушение вязкого подслоя, а образуемое трение определяется величиной шероховатости.

Потери при трении рассчитываются путем подстановки данных:

H_Т=[(λ·l)/d_э]·[w2/(2g)]

• H_Т – потери напора при сопротивлении трению, м
• [w₂/(2g)] – скоростной напор, м
• λ – коэффициент сопротивления
• l – протяженность трубопроводного участка, м
• d_Э – эквивалентное значение поперечного сечения трубопроводной линии, м
• w – скорость движения сред, м/с
• g – ускорение свободного падения, м/с2

Порядок проведения гидравлического расчета

Гидравлический расчет системы водоснабжения включает в себя следующие этапы:

• Определение количества точек водоразбора – для этого по типовому плану здания определяют количество умывальников, ванн, унитазов в здании.
• Составление схематического изображения (аксонометрической схемы) внутренней водопроводной сети – вручную или при помощи специального программного обеспечения составляется схема расположения стояков водоснабжения и подключаемых к ним сантехнических приборов. При этом для удобства дальнейшей работы каждый горячий и холодный водоснабжающий трубопровод отмечают различными цветами (красным и синим соответственно).
• Разбиение водопроводной сети на отдельные расчетные горизонтальные и вертикальные участки, состоящие из трубопроводов и водоразборных узлов. Границами каждого участка является запорная арматура и сантехнические приборы.
• Вычисление вероятности одновременного включения всех водоразборных узлов расчетного участка(P) – расчет значения данной величины производится по следующей формуле:

P=Q макс.вод ×U/Qприб.×N×3600;

где Q макс.вод –расход воды в часы с максимальным водопотреблением, л/ч на 1 жителя;

U – количество жителей, которых обеспечивают водой коммуникации и водоразборные узлы расчетного участка, чел;

Qприб. – нормативный расход через узел водоразбора в среднем составляющий 0,18 л/с;

N – количество входящих в расчетный участок узлов водоразбора (сантехнических приборов), шт;

3600 — коэффициент используемый для перевода литров в час в литры в секунду.

Определение максимального секундного расхода воды трубопроводом и водозаборными узлами расчетного участка по формуле:

Q макс.расх.вод= 5× Q в.приб×a; л/с

где Q в.приб – суммарный нормативный расход через узлы водоразбора участка;

a – величина безразмерная. Ее значение находят по специальным таблицам в СНиП 2.04.01-85.

• Подбор оптимального внутреннего диаметра трубопровода — подбирается с учетом рекомендаций по использованию и экономической целесообразности применения в данных условиях.
• Расчет скорости воды — вычисляют по специальным методическим пособиям, исходя из внутреннего диаметра выбранного трубопровода.
• Вычисление потерь напора (Нl) по формуле:

Нl= L×i×(1+Kl); м.вод.столба,

где L – длина расчетного участка, м;

i – удельные потери напора при трении воды о внутренние стенки трубопровода, измеряется данная величина в миллиметрах водяного столба/метр трубопровода;

Kl – поправочный коэффициент, при проектировании жилых многоквартирных домов и коттеджей его значение равно 0,3.

Для зданий имеющих 2 и более этажей гидравлический расчет требуемого напора(Hтр) водопроводного ввода в месте его подключения к наружному магистральному трубопроводу производится по следующей формуле:

Hтр=10+(n-1)×4,

где n – количество этажей;

4 -напор необходимый для поднятия воды для каждого этажа, расположенного выше первого, м.

Фактический требуемый напор в точке ввода (Нф) находят, суммируя расчетный напор ввода (Hтр) с потерями напора на расчетных участках (Нl):

Нф= Hтр+ Нl расч.уч.1+ Нl расч.уч.2+ Нl расч.уч.3+ Нl расч.уч.4+ Нl расч.уч.n

Результаты такого расчета записывают в сводную таблицу.

Нюансы организации ГВС частного дома

Проживание в загородном коттедже будет комфортным, только если организована система горячего водоснабжения. Для этого устанавливают электробойлеры, газовые колонки. Также вода может нагреваться в котле, работающем на газу, на твердом либо жидком топливе.

У всех этих способов нагрева воды есть как преимущества, так и недостатки. Сегодня многие домовладельцы выбирают твердотопливные котлы, работающие на пеллетах, шелухе, опилках и других отходах, остающихся при обработке древесины и при производстве бумаги.

Новое Место. Отзыв Егора Кончаловского о монтаже септика:

Главный плюс такого вариант — возможность совместить отопление коттеджа и нагрев воды, для этого применяются двухконтурные котлы. У них повышенный коэффициент полезного действия, их легко обслуживать, они экономичные, используемое топливо бюджетное, срок службы оборудования большой. Чтобы организовать горячее водоснабжение, используют буферные емкости — теплоаккумуляторы.

Правила вычисления веса стальной трубы

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

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

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

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

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

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

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

Правила и нормы монтажа

Для монтажа ВПВ создается исполнительная документация (проекты, отчеты) с данными о противопожарной сети, ее схемой. Работы производят с учетом:

1. диаметр труб – DN50, при расходе до 4 л/сек. и DN65 – больше 4л/сек.;
2. ВПВ соединяется с другими водопроводами через перемычки;
3. запорную арматуру ставят на верхнем и нижнем этаже пожарного столба, предусматривают промежуточные задвижки;
4. запорные узлы размещают в отапливаемых местах;
5. для зданий выше 50 м и массового скопления народа, а также, если есть системы противопожарной защиты, предусматривают одновременно дистанционный, ручной и автоматический пуск;
6. ПК монтируют у входов, на лестничных площадках, вестибюлях, не создавая препятствий эвакуации:
7. спаренные краны устанавливают друг над другом, нижний располагается не меньше чем на высоте 1 м от пола;
8. если ВПВ объединен с хозяйственной или питьевой магистралью на вводе устанавливают водомерный узел с электрозадвижкой;
9. минимальное количество стволов:

Расчет системы ВПВ: пример

Определяют количество ПК, стояков по расчетным таблицам сборника правил 10.13130.2009 (основной нормативный документ регламентирует проектирование сети). Каждая точка охраняемой зоны должна орошаться от минимум 2 кранов, разнесенных друг от друга.

Длина компактной струи:

1. от 6 м – здания высотой до 50 м;
2. 8 м – для сооружений от 50 м;
3. 16 м – для хозяйственных и производственных строений от 50 м.

Расход воды:

1. помещения от 50 м и до 50 тыс. куб. м – 4 струи по 5 л/сек.;
2. при больших параметрах – 8 струй по 5 л/сек.;
3. до 5 тыс. м. куб. – 2,5 л/сек;
4. при малом сечении труб и рукава (38 мм) норма расхода – от 1,5 л/сек.

Отдельно делают гидравлический расчет. Расчеты проводят по самому отдаленному стояку сети. Формула: Н = Нвг (высота подачи) + Нп (расчетные потери в стояке) + Нпп (потери в режиме тушения) + Нпк (требуемая водоотдача).

Исчисления, как и проектировка системы, проводятся специалистами. Пример расчета (ссылки на свод правил 10.13130.2009):

1. строения от 50 м и до 50 тыс. куб. м.: от 4 струй по 5 л/с каждая (п. 4.1.2);
2. далее, необходимо рассчитать давление:

Выбор материала

Подбор материала производится на основе характеристик сред, транспортируемых по трубопроводной линии и рабочего давления, предусмотренного для данной системы. Следует помнить о корродирующем действии перекачиваемых сред, относительно материала стенок трубопроводной сети. Обычно трубы и химические системы изготавливают из стали. При отсутствии высокого механического и корродирующего воздействия при разработке труб используют серый чугун или нелегированную конструкционную сталь.

При высоком рабочем давлении и отсутствии нагрузок с коррозийным образованием используют трубы из высококлассной стали или технологию ее литья. При высоком корродирующем действии или предъявлении к чистоте продуктов высоких требований, трубы разрабатывают из нержавейки.

Для повышения устойчивости к действию морской воды применяют медно-никелевый состав. Допускается использование алюминиевых сплавов, тантала или циркония. Хорошо распространены пластиковые составы, устойчивые к коррозийным образованиям. Они обладают малым весом и просты в обработке, что выступает идеальным решением для обустройства канализационных систем.

3 Гидродинамический расчет трубопровода несжимаемой жидкости

При проведении гидродинамического расчета определяется значение числа Рейнольдса:

Re = W×D×ρ / μ;, где

μ – динамическая вязкость жидкости;W – скорость потока;D – диаметр трубопровода.

Определяется толщина ламинарного подслоя вдоль внутренней поверхности трубы:

δ = 68,4×Re-0.875×D / 2

В зависимости от величины шероховатости Δ внутренней поверхности трубы определяется коэффициент трения:

λ = 0,316×Re -0.25 при δ > Δλ = 0,11 (Δ / D + 68 / Re) 0.25 при δ

По формуле Д’Арси определяется потеря давления на прямых участках:

ΔP = λ×(L / D)×(W2ρ / 2)

Потеря давления на местных сопротивлениях:

ΔP = ΣKi×(W2ρ / 2)

Суммируя полученные результаты, получают общую потерю давления на определенном участке трубопровода.

3.1 Расчет расхода газа и диаметра газопровода

Для расчета необходимого расхода газа необходимо указать тепловую мощность газовой котельной и ввести количество используемых на объекте газовых плит.

Для онлайн-расчета диаметра газопровода необходимо ввести расстояние от точки подключения газа до самой удаленной точки потребителя газа (газовой горелки, газовой плиты и т. п.).

Введите тепловую мощность газовой котельной в кВт	кВт
Введите количество газовых плит (мощность 10 кВт), шт	шт.
Введите расстояние до самой удаленной точки потребителя газа, м	м

Расчетные показатели	Результаты
Общий расход газа 1	м³/ч
Внутренний диаметр газопровода, мм 2	мм

Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения

Перед тем как рассчитать диаметр трубы отопления необходимо определиться с их основными геометрическими параметрами. Для этого нужно знать основные характеристики магистралей. К ним относятся не только эксплуатационные качества, но и размеры.

Каждый производитель указывает значение сечения труб – диаметр. Но фактически он зависит от толщины стенки и материала изготовления. Перед приобретением определенной модели трубопроводов нужно знать следующие особенности обозначения геометрических размеров:

• Расчёт диаметра полипропиленовых труб для отопления делается с учетом того, что производители указывают наружные габаритные размеры. Для вычисления полезного сечения необходимо отнять две толщины стенки;
• Для стальных и медных трубопроводов даются внутренние размеры.

Зная эти особенности можно делать расчет диаметра коллектора отопления, труб и других компонентов для монтажа.

При выборе полимерных труб отопления нужно обязательно уточнить о наличии в конструкции армирующего слоя. Без него при воздействии горячей воды магистраль не будет иметь должной жесткости.

Определение тепловой мощности системы

Как правильно подобрать диаметр труб для отопления и следует ли это делать без расчетных данных? Для небольшой системы отопления можно обойтись без сложных вычислений

Важно лишь знать следующие правила:

• Оптимальный диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен составлять от 30 до 40 мм;
• Для закрытой системы с принудительным движением теплоносителя следует использовать трубы меньшего сечения для создания оптимального давления и скорости потока воды.

Для точного вычисления рекомендуется использовать программа для расчета диаметра труб отопления. Если же их нет – можно воспользоваться приблизительными вычислениями. Сначала необходимо найти тепловую мощность системы. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:

Где Q – рассчитываемая тепловая мощность отопления, кВт/ч, V – объем комнаты (дома), м³, Δt – разница между температурами на улице и в помещении, °С, К – расчетный коэффициент тепловых потерь дома, 860 – величина для перевода полученных значений в приемлемый формат кВт/ч.

Наибольшие затруднения при предварительном расчете диаметра пластиковых труб для отопления вызывает поправочный коэффициент К. Он зависит от теплоизоляции дома. Его лучше всего взять из данных таблицы.

Степень теплоизоляции здания

Качественное утепление дома, установлены современные окна и двери

В качестве примера расчета диаметров полипропиленовых труб для отопления можно вычислить требуемую тепловую мощность комнаты общим объемом 47 м³. При этом температура на улице будет -23°С, а в помещении — +20°С. Соответственно разница Δt составит 43°С. Поправочный коэффициент возьмем равным 1,1. Тогда требуемая тепловая мощность составит.

Следующий этап выбора диаметра трубы для отопления – определение оптимальной скорости движения теплоносителя.

В представленных расчетах не учитывается поправка на шероховатость внутренней поверхности магистралей.

Скорость воды в трубах

Таблица для расчета диаметра трубы отопления

Оптимальный напор теплоносителя в магистралях необходим для равномерного распределения тепловой энергии по радиаторам и батареям. Для правильного подбора диаметров труб отопления следует принимать оптимальные значения скорости продвижения воды в трубопроводах.

Стоит помнить, что при превышении интенсивности движения теплоносителя в системе могут возникать посторонние шумы. Поэтому данное значение должно быть равно от 0,36 до 0,7 м/с. Если параметр будет меньше – неизбежно возникнут дополнительные тепловые потери. При его превышении появятся построение шумы в трубопроводах и радиаторах.

Для окончательного расчета диаметра трубы отопления следует воспользоваться данными из таблицы, представленной ниже.

Подставляя в формулу расчета диаметра трубы отопления в полученные ранее значения можно определить, что оптимальный диаметр трубы для конкретного помещения составит 12 мм. Это лишь приблизительный расчет. На практике специалисты рекомендуют к полученным значениям прибавить 10-15%. Это объясняется тем, что формула расчета диаметра трубы отопления может измениться из-за добавления новых компонентов в систему. Для точного вычисления потребуется специальная программа для расчета диаметра труб отопления. Подобные программные комплексы можно скачать в демоверсии с ограниченными возможностями расчетов.

Насосы

Основной элемент системы водозабора – это насос. Существует два типа насосов: поверхностные и погруженные. Поверхностные насосы устанавливают соответственно на поверхности. Для соединения насоса с источником вводы прокладывают трубопровод. При выборе такого насоса следует учитывать, что при работе он издает сильный шум, вследствие чего его рекомендуют располагать на некотором расстоянии от жилых помещений.

Для скважин используют погруженные насосы, которые устанавливают на дно скважины. Высота подъема воды, на которую рассчитаны такие насосы, достигает 200 метров. Единственный минус использования таких насосов в том, что ремонтные работы с ними весьма затруднительны. Поэтому лучше не экономить и выбирать качественное изделие.

Рисунок 3: Виды насосов

Рисунок 4: Виды электрических насосов

Постановка задачи

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

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

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

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

Основными параметрами, характеризующими трубопровод являются:

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

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

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

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

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

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

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

Системы водоснабжения

Водоснабжение загородных домов бывает:

В первом варианте источником воды служит общая на весь поселок водопроводная сеть. Для подключения к ней частного дома необходимо обратиться в ресурсоснабжающую организацию и получить ТУ на подсоединение. Последующую врезку в централизованный трубопровод будут осуществлять монтажники этой компании, а разводку водопровода по жилому строению можно выполнить уже самостоятельно.

Варианты водоснабжения дома

При втором варианте вода в дом поступает из колодца, скважины или реки. Если такой водозабор делается на своем придомовом участке для себя, то получать разрешения и согласовывать что-либо с госорганами не потребуются. Однако все вопросы качества и соответствия поступающей в коттедж живительной влаги здесь ложатся на плечи собственника жилища.

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

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

1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
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.

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 егоразмера . 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.

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.

Смотреть видео

Параметр номинального давления PN

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

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