Зависимость давления воздуха от диаметра трубы

Расчет пропускной способности труб.

Для точных и профессиональных расчетов необходимо использовать следующие показатели:

  • Материал, из которого изготовлены трубы и другие элементы системы;
  • Длина трубопровода
  • Количество точек водопотребления (для системы подачи воды)

1. Формула. Достаточно сложная формула, которая понятна лишь профессионалам, учитывает сразу несколько значений. Основные параметры, которые принимаются во внимание – материал труб (шероховатость поверхности) и их уклон.

2. Таблица. Это более простой способ, по которому каждый желающий может определить пропускную способность трубопровода. Примером может послужить инженерная таблица Ф. Шевелева, по которой можно узнать пропускную способность, исходя из материала трубы.

Наружный диаметр – физический размер сечения трубы от одного края внешней стенки до другого. При расчетах обозначается как Дн или Dн. Этот параметр указывают в маркировке.

Диаметр условного прохода – приблизительное значение диаметра внутреннего сечения трубы, округленное до целого числа. При расчетах обозначается как Ду или Dу.

Значения пропускной способности труб определяют по специальным формулам. Для каждого типа изделий – для газо-, водопровода, канализации – способы расчета свои.

Существует таблица приближенных значений, созданная для облегчения определения пропускной способности труб внутриквартирной разводки. В большинстве случаев высокая точность не требуется, поэтому значения можно применять без проведения сложных вычислений. Но в этой таблице не учтено уменьшение пропускной способности за счет появления осадочных наростов внутри трубы, что характерно для старых магистралей.

Таблица 1. Пропускная способность трубы для жидкостей, газа, водяного пара
Вид жидкости Скорость (м/сек)
Вода городского водопровода 0,60-1,50
Вода трубопроводной магистрали 1,50-3,00
Вода системы центрального отопления 2,00-3,00
Вода напорной системы в линии трубопровода 0,75-1,50
Гидравлическая жидкость до 12м/сек
Масло линии трубопровода 3,00-7,5
Масло в напорной системе линии трубопровода 0,75-1,25
Пар в отопительной системе 20,0-30,00
Пар системы центрального трубопровода 30,0-50,0
Пар в отопительной системе с высокой температурой 50,0-70,00
Воздух и газ в центральной системе трубопровода 20,0-75,00

Существует точная таблица расчета пропускной способности, называемая таблицей Шевелева, которая учитывает материал трубы и множество других факторов. Данные таблицы редко используются при прокладке водопровода по квартире, но вот в частном доме с несколькими нестандартными стояками могут пригодиться.

В распоряжении современных сантехнических фирм имеются специальные компьютерные программы для расчета пропускной способности труб, а также множества других схожих параметров. Кроме того, разработаны онлайн-калькуляторы, которые хоть и менее точны, но зато бесплатны и не требуют установки на ПК. Одна из стационарных программ «TAScope» – творение западных инженеров, которое является условно-бесплатным.

Таблица пропускной способности труб для жидкостей, газа, водяного пара.

Вид жидкости

Скорость (м/сек)

Вода городского водопровода

0,60-1,50

Вода трубопроводной магистрали

1,50-3,00

Вода системы центрального отопления

2,00-3,00

Вода напорной системы в линии трубопровода

0,75-1,50

Гидравлическая жидкость

до 12м/сек

Масло линии трубопровода

3,00-7,5

Масло в напорной системе линии трубопровода

0,75-1,25

Пар в отопительной системе

20,0-30,00

Пар системы центрального трубопровода

30,0-50,0

Пар в отопительной системе с высокой температурой

50,0-70,00

Воздух и газ в центральной системе трубопровода

20,0-75,00

Чаще всего, в качестве теплоносителя используется обычная вода. От ее качества зависит скорость уменьшения пропускной способности в трубах. Чем выше качество теплоносителя, тем дольше прослужит трубопровод из любого материала (сталь чугун, медь или пластик).

Конечно, понятно, что в сложной технической системы всё должно быть точно рассчитано. Однако остаётся вопрос о том, что плохого может случиться при неподходящем сечении труб.

Как рассчитать проходимость трубы

Когда возникает необходимость сделать расчёты, возможно использовать следующие способы:

  1. Использовать таблицы. Существуют различные варианты, которые соответствуют назначению труб. 
  2. Применять формулы. Существуют несколько вариантов расчётов. Часто используют упрощённые варианты, не учитывающие всех существенных особенностей водопроводной системы. 
  3. Существуют программные продукты, предназначенные для проведения рассматриваемых расчётов. Они обычно дают наиболее точный результат. 
  4. Могут быть использованы онлайн калькуляторы. Для того, чтобы ими воспользоваться, необходимо перейти на соответствующую страницу и ввести нужные данные в соответствии с инструкциями. 

Далее рассмотрено несколько способов проведения расчётов.
 

Газ – это один из самых сложных материалов для транспортировки, в частности потому, что имеет свойство сжиматься и потому способен утекать через мельчайшие зазоры в трубах. К расчету пропускной способности газовых труб (как и к проектированию газовой системы в целом) предъявляют особые требования.

Qmax = 0.67 Ду2 * p

где p – равно рабочему давлению в системе газопровода 0,10 мПа или абсолютному давлению газа;

Ду – условный проход трубы.

Существует сложная формула для расчета пропускной способности газовой трубы. При проведении предварительных расчетов, а также при расчетах бытового газопровода обычно не используется.

Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T

пропускная способность трубопровода

где z – коэффициент сжимаемости;

Т- температура перемещаемого газа, К;

Согласно этой формуле определяется прямая зависимость температуры перемещаемой среды от давления. Чем выше значение Т, тем больше газ расширяется и давит на стенки. Поэтому инженеры при расчетах крупных магистралей учитывают возможные погодные условия в местности, где проходит трубопровод. Если номинальное значение трубы DN будет меньше давления газа, образующегося при высоких температурах летом (например, при 38… 45 градусов Цельсия), тогда вероятно повреждение магистрали. Это влечет утечку ценного сырья, и создает вероятность взрыва участка трубы.

Существует таблица расчетов пропускных способностей газопровода для часто применяемых диаметров и номинального рабочего давления труб. Для определения характеристики газовой магистрали нестандартных размеров и давления потребуются инженерные расчеты. Также на давление, скорость движения и объем газа влияет температура наружного воздуха.

Максимальная скорость (W) газа в таблице – 25 м/с, а z (коэффициент сжимаемости) равен 1. Температура (Т) равна 20 градусов по шкале Цельсия или 293 по шкале Кельвина.

Таблица 2. Пропускная способность газового трубопровода в зависимости от давления
Pраб.(МПа) Пропускная способность трубопровода (м?/ч), при wгаза=25м/с;z=1;Т=20?С=293?К
DN 50 DN 80 DN 100 DN 150 DN 200 DN 300 DN 400 DN 500
0,3 670 1715 2680 6030 10720 24120 42880 67000
0,6 1170 3000 4690 10550 18760 42210 75040 117000
1,2 2175 5570 8710 19595 34840 78390 139360 217500
1,6 2845 7290 11390 25625 45560 102510 182240 284500
2,5 4355 11145 17420 39195 69680 156780 278720 435500
3,5 6030 15435 24120 54270 96480 217080 385920 603000
5,5 9380 24010 37520 84420 150080 337680 600320 938000
7,5 12730 32585 50920 114570 203680 458280 814720 1273000
10,0 16915 43305 67670 152255 270680 609030 108720 1691500

Пропускная способность канализационной трубы

Пропускная способность канализационной трубы – важный параметр, который зависит от типа трубопровода (напорный или безнапорный). Формула расчета основана на законах гидравлики. Помимо трудоемкого расчета, для определения пропускной способности канализации используют таблицы.

Для гидравлического расчета канализации требуется определить неизвестные:

  1. диаметр трубопровода Ду;
  2. среднюю скорость потока v;
  3. гидравлический уклон l;
  4. степень наполнения h/ Ду (в расчетах отталкиваются от гидравлического радиуса, который связан с этой величиной).
Таблица 3. Самоочищающая скорость канализационных стоков в зависимости от значения условного прохода трубы
Ду, мм h/Ду Самоочищающая скорость, м/с
150-250 0,6 0,7
300-400 0,7 0,8
450-500 0,75 0,9
600-800 0,75 0,1
900 0,8 1,15

Кроме того, существует нормированное значение минимального уклона для труб с малым диаметром: 150 мм

(i=0.008) и 200 (i=0.007) мм.

q=a•v,

где a – это площадь живого сечения потока,

v – скорость потока, м/с.

функциональность труб

v= C√R*i,

где R – это гидравлический радиус;

С – коэффициент смачивания;

i – уклон.

i=v2/C2*R

По ней определяют данный параметр при необходимости расчета.

Таблица диаметров трубопроводов

С=(1/n)*R1/6,

где n – это коэффициент шероховатости, имеющий значения от 0,012 до 0,015 в зависимости от материала трубы.

R=A/P,

где А – это площадь поперечного потока жидкости,

P– смоченный периметр, или же поперечная длина внутренней поверхности трубы, которая касается жидкости.

В таблице учтены все параметры, используемые для выполнения гидравлического расчета. Данные выбирают по значению диаметра трубы и подставляют в формулу. Здесь уже рассчитан объемный расход жидкости q, проходящей через сечение трубы, который можно принять за пропускную способность магистрали.

Кроме того, существуют более подробные таблицы Лукиных, содержащие готовые значения пропускной способности для труб разного диаметра от 50 до 2000 мм.

В таблицах пропускной способности напорных труб канализации значения зависят от максимальной степени наполнения и расчетной средней скорости сточной воды.

Таблица 4. Расчет расхода сточных вод, литров в секунду
Диаметр, мм Наполнение Принимаемый (оптимальный уклон) Скорость движения сточной воды в трубе, м/с Расход, л/сек
100 0,6 0,02 0,94 4,6
125 0,6 0,016 0,97 7,5
150 0,6 0,013 1,00 11,1
200 0,6 0,01 1,05 20,7
250 0,6 0,008 1,09 33,6
300 0,7 0,0067 1,18 62,1
350 0,7 0,0057 1,21 86,7
400 0,7 0,0050 1,23 115,9
450 0,7 0,0044 1,26 149,4
500 0,7 0,0040 1,28 187,9
600 0,7 0,0033 1,32 278,6
800 0,7 0,0025 1,38 520,0
1000 0,7 0,0020 1,43 842,0
1200 0,7 0,00176 1,48 1250,0

Пример расчета пропускной способности трубопровода.

Длина трубопровода – важный показатель при расчете пропускной способности Протяженность магистрали оказывает существенное влияние на показатели пропускной способности. Чем большее расстояние проходит вода, тем меньшее давление она создает в трубах, а значит, скорость потока уменьшается.

Приводим несколько примеров. Опираясь на таблицы, разработанные инженерами для этих целей.

Пропускная способность труб:

  • 0,182 т/ч при диаметре 15 мм
  • 0,65 т/ч с диаметром трубы 25 мм
  • 4 т/ч при диаметре 50 мм

Как можно увидеть из приведенных примеров, больший диаметр увеличивает скорость потока. Если диаметр увеличить в 2 раза, то пропускная способность тоже возрастет. Эту зависимость обязательно учитывают при монтаже любой жидкостной системы, будь то водопровод, водоотведение или теплоснабжение. Особенно это касается отопительных систем, так как в большинстве случаев они являются замкнутыми, и от равномерной циркуляции жидкости зависит теплоснабжение в здании.

Пропускная способность водопроводной трубы

Водопроводные трубы в доме используются чаще всего. А так как на них идёт большая нагрузка, то и расчет пропускной способности водопроводной магистрали становится важным условием надежной эксплуатации.

Пропускная способность трубопровода

Диаметр – не самый важный параметр при расчете проходимости трубы, однако тоже влияет на ее значение. Чем больше внутренний диаметр трубы, тем выше проходимость, а также ниже шанс появления засоров и пробок. Однако помимо диаметра нужно учитывать коэффициент трения воды о стенки трубы (табличное значение для каждого материала), протяженность магистрали и разницу давлений жидкости на входе и выходе. Кроме того, на проходимость будет сильно влиять число колен и фитингов в трубопроводе.

Чем выше температура в трубе, тем ниже её пропускная способность, так как вода расширяется и тем самым создаёт дополнительное трение. Для водопровода это не важно, а в отопительных системах является ключевым параметром.

Существует таблица для расчетов по теплоте и теплоносителю.

Таблица 5. Пропускная способность трубы в зависимости от теплоносителя и отдаваемой теплоты
Диаметр трубы, мм Пропускная способность
По теплоте По теплоносителю
Вода Пар Вода Пар
Гкал/ч т/ч
15 0,011 0,005 0,182 0,009
25 0,039 0,018 0,650 0,033
38 0,11 0,05 1,82 0,091
50 0,24 0,11 4,00 0,20
75 0,72 0,33 12,0 0,60
100 1,51 0,69 25,0 1,25
125 2,70 1,24 45,0 2,25
150 4,36 2,00 72,8 3,64
200 9,23 4,24 154 7,70
250 16,6 7,60 276 13,8
300 26,6 12,2 444 22,2
350 40,3 18,5 672 33,6
400 56,5 26,0 940 47,0
450 68,3 36,0 1310 65,5
500 103 47,4 1730 86,5
600 167 76,5 2780 139
700 250 115 4160 208
800 354 162 5900 295
900 633 291 10500 525
1000 1020 470 17100 855

Существует таблица, описывающая пропускную способность труб в зависимости от давления.

Таблица 6. Пропускная способность трубы в зависимости от давления транспортируемой жидкости
Расход Пропускная способность
Ду трубы 15 мм 20 мм 25 мм 32 мм 40 мм 50 мм 65 мм 80 мм 100 мм
Па/м – мбар/м меньше 0,15 м/с 0,15 м/с 0,3 м/с
90,0 – 0,900 173 403 745 1627 2488 4716 9612 14940 30240
92,5 – 0,925 176 407 756 1652 2524 4788 9756 15156 30672
95,0 – 0,950 176 414 767 1678 2560 4860 9900 15372 31104
97,5 – 0,975 180 421 778 1699 2596 4932 10044 15552 31500
100,0 – 1,000 184 425 788 1724 2632 5004 10152 15768 31932
120,0 – 1,200 202 472 871 1897 2898 5508 11196 17352 35100
140,0 – 1,400 220 511 943 2059 3143 5976 12132 18792 38160
160,0 – 1,600 234 547 1015 2210 3373 6408 12996 20160 40680
180,0 – 1,800 252 583 1080 2354 3589 6804 13824 21420 43200
200,0 – 2,000 266 619 1151 2486 3780 7200 14580 22644 45720
220,0 – 2,200 281 652 1202 2617 3996 7560 15336 23760 47880
240,0 – 2,400 288 680 1256 2740 4176 7920 16056 24876 50400
260,0 – 2,600 306 713 1310 2855 4356 8244 16740 25920 52200
280,0 – 2,800 317 742 1364 2970 4356 8566 17338 26928 54360
300,0 – 3,000 331 767 1415 3076 4680 8892 18000 27900 56160

Таблицы Ф.А и А. Ф. Шевелевых являются одним из самых точных табличных методов расчета пропускной способности водопровода. Кроме того, они содержат все нужные формулы расчета для каждого конкретного материала. Это объемный информативный материал, используемый инженерами-гидравликами чаще всего.

В таблицах учитываются:

  1. диаметры трубы – внутренний и наружный;
  2. толщина стенки;
  3. срок эксплуатации водопровода;
  4. длина магистрали;
  5. назначение труб.