Как определить расход воды по диаметру трубы и давлению?

Содержание:

Пример расчета диаметра труб отопления по заданным параметрам
Методы расчета пропускной способности трубопроводов
Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения
- Определение тепловой мощности системы
- Скорость воды в трубах
Рекомендации по установки дренажных карманов
Расчет тепловой мощности системы отопления
- Теплотехнический расчет дома
- Теплотехнический расчет с учетом тепловых потерь дома
Для чего нужно правильно определять параметры труб
Оптимальный размер, температура и давление
Проведение расчетов
Виды радиаторов
- Подключение

Пример расчета диаметра труб отопления по заданным параметрам

Исходные данные:

Комната площадью 20 м², с высотой потолков 2,8 м.
Дом кирпичный неутепленный. Коэффициент тепловых потерь строения примем 1,5.
В комнате есть одно окно ПВХ с двойным стеклопакетом.
На улице -18 °C, внутри планируется +20 °С. Разница 38 °С.

Решение:

В первую очередь определяем минимально необходимую тепловую мощность по ранее рассмотренной формуле Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860.

Получаем Qт = (20 м² × 2,8 м) × 38 °С × 1,5 ⁄ 860 = 3,71 кВт×ч = 3710 Вт×ч.

Теперь можно переходить к формуле D = √(354 × (0,86 × Q ⁄Δt°) ⁄ V). Δt° — разницу температур подачи и обратки примем 20°С. V — скорость теплоносителя примем 0,5 м⁄с.

Получаем D = √(354 × (0,86 × 3,71 кВт ⁄ 20 °С) ⁄ 0,5 м⁄с) = 10,6 мм. В данном случае рекомендуется выбрать трубу с внутренним диаметром 12 мм.

Методы расчета пропускной способности трубопроводов

Как определить сечение кабеля (провода) по диаметру

Гидравлические расчеты проводятся с целью подбора элементов системы с оптимальными характеристиками для обеспечения бесперебойной работы, уменьшения эксплуатационных расходов и снижения износа оборудования.

Гидравлический расчет трубопровода

Расчеты ведутся с помощью таблиц Шевелева по следующему алгоритму:

Задается нужный расход Q и оптимальная скорость среды на каждом участке.
Подбирается диаметр трубы, определяются потери напора по длине.
Процедура повторяется для всех участков.
Находится удельное значение потери давления на 1 пог. м.
Суммируются все остальные потери от всасывания, местного сопротивления и т.д. Полученное значение должно быть меньше или равно мощности насоса.
Исходя из технических характеристик оборудования определяется расход Qнасоса.
Сравниваются Q и Qнасоса. При приблизительном равенстве значений насос подобран правильно. Если нет, нужно задать новые параметры и посчитать заново.

Расчет пропускной способности канализационных труб

Задается диаметр и угол наклона, при котором сточные воды стекают произвольно, а система постоянно самоочищается (от 0,005 до 0,035 в зависимости от сечения):

Степень наполнения трубы по нормативу 0,6-0,8 и также зависит от диаметра:

По таблицам Лукиных уточняется, соответствует ли выбранный диаметр заданным параметрам. Если есть отклонения, сечение нужно изменить в большую/меньшую сторону. Для более точных расчетов используются графики, формулы и поправочные коэффициенты.

Расчет пропускной способности газопроводов

В соответствии с параметрами проектируемой сети задаются диаметры труб на входе и выходе в ГРС. Затем, сравнивая значения по таблицам, находят такое соотношение, при котором условия максимально соблюдены.

Давление газа в газопроводе: классификация, виды и категории труб
Природный газ используется в быту и на производственных предприятиях. Для доставки его к месту назначения применяют трубопроводы. Важнейший показатель для них — давление газа в газопроводе. Эта…

Как рассчитать параметры дымохода

Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.

При проектировании используются нормативы СП 7.13130.2013 и СНиП III-Г.11-62. Хотя последний регламент считается недействующим, там содержатся рекомендации, касающиеся именно дымоходов.

Сложные промышленные устройства рассчитываются в профессиональных бюро, для домашних печей применяется более простая методика.

Пример:

Задается скорость движения дыма U=2 м/с.
За час в топке сгорает примерно В=6 кг дров влажностью 20-25%.
Температура разогретого дыма T=140°.

Объем исходящего дыма определяется по формуле:

Vгаз = (В х Vтоплx (1+Т/273))/3600, м3/с , где Vтопл — объем воздуха, требуемый для сжигания 1 кг дров. В данном случае это 10 м³, для бурого угла 12 м³, для каменного 17 м³.

Vгаз=6х10х(1+140/273))/3600=0,025 м³/с.

Зная объем исходящего газа и его скорость, можно найти площадь сечения трубы дымохода:

S=Vгаз/U=0,025/2=0,0126 м².

Диаметр определяется по геометрической формуле:

D=2√(S/p)=2√(0,0126/3,14)=0,126 м = 126 мм.

Ближайший диаметр трубы с округлением в большую сторону — 150 мм.

Длина дымохода для обеспечения нормальной тяги подбирается по СП 7.13130.2013, где нормируются высота от оголовка до колосниковой решетки печи, конька крыши, а также расстояние до окружающих крупных объектов.

Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения

Каков средний расход воды на человека в месяц по нормативу и по счетчику? как уменьшить платежи?

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.

Расчет тепловой мощности системы отопления

Тепловая мощность системы отопления — это количество теплоты, которое необходимо выработать в доме для комфортной жизнедеятельности в холодное время года.

Теплотехнический расчет дома

Существует зависимость между общей площадью обогрева и мощностью котла. При этом, мощность котла должна быть больше или равняться мощности всех отопительных приборов (радиаторов). Стандартный теплотехнический расчет для жилых помещений следующий: 100 Вт мощности на 1 м² отапливаемой площади плюс 15 — 20 % запаса.

Расчет количества и мощности приборов отопления (радиаторов) необходимо проводить индивидуально для каждого помещения. Каждый радиатор имеет определенную тепловую мощность. В секционных радиаторах общая мощность складывается из мощности всех используемых секций.

В несложных отопительных системах приведенных способов расчета мощности бывает достаточно. Исключение — здания с нестандартной архитектурой, имеющие большие площади остекления, высокие потолки и другие источники дополнительных теплопотерь. В этом случае потребуется более детальный анализ и расчет с использованием повышающих коэффициентов.

Теплотехнический расчет с учетом тепловых потерь дома

Расчет тепловых потерь дома необходимо выполнять для каждого помещения в отдельности, с учетом окон, дверей и внешних стен.

Более детально для данных теплопотерь используют следующие данные:

Толщину и материал стен, покрытий.
Конструкцию и материал кровельного покрытия.
Тип и материал фундамента.
Тип остекления.
Тип стяжек пола.

Для определения минимально необходимой мощности отопительной системы с учетом тепловых потерь можно воспользоваться следующей формулой:

Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860, где:

Qт — тепловая нагрузка на помещение.

V — объем обогреваемого помещения (ширина × длина × высота), м³.

ΔT — разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения, °C.

K — коэффициент тепловых потерь строения.

860 — перевод коэффициента в кВт×ч.

Коэффициент тепловых потерь строения K зависит от типа конструкции и изоляции помещения:

K	Тип конструкции
3 — 4	Дом без теплоизоляции — упрощенная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.
2 — 2,9	Дом с низкой теплоизоляцией — упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши.
1 — 1,9	Средняя теплоизоляция — стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей.
0,6 — 0,9	Высокая теплоизоляция — улучшенная конструкция, кирпичные стены с теплоизоляцией, небольшое число окон, утепленный пол, кровельный пирог с высококачественной теплоизоляцией.

Разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения ΔT определяется исходя из конкретных погодных условий и требуемого уровня комфорта в доме. Например, если температура снаружи -20 °C, а внутри планируется +20 °C, то ΔT = 40 °C.

Для чего нужно правильно определять параметры труб

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.

Использование полипропиленовых трубИсточник www.tk-stroyresurs.ru

Система потребления и отвода воды в квартире сильно взаимосвязана. Открытый кран на кухне может ослабить течение воды в ванной или прекратить набор её для слива в туалете

Важно понимать, что к этому может привести не только неправильная установка оборудования, но и засорение труб с течением времени.

Например, металлические изделия с течением времени ржавеют и покрываются изнутри отложениями от недостаточно чистой воды. Пластиковые лишены этого недостатка. Они не загрязняются и не разрушаются за долгий период времени.

При слишком узких трубах могут возникать проблемы со стоками. Превышение давления в водопроводной сети приведёт к протечкам и повышению аварийности.

Расчёт труб важен при снабжении водой и водоотведении для многоэтажного дома. При этом должны соответствовать друг другу трубы. Подходящие снаружи и те, по которым вода протекает внутри.

Металлопластиковые трубы известны надёжностью и долговечностьюИсточник images.ua.prom.st

При оплате коммунальных счетов фирмами и организациями не всегда используются счётчики. В этих случаях обычно предъявляется счёт в соответствии с проходимостью трубы.

Трубы в доме могут выполнять различные функции. Они относятся к поступлению горячей и холодной воды, канализации напорной или безнапорной, снабжению природным газом, отоплению. В каждом из перечисленных случаев к ним предъявляются требования, которым они должны соответствовать.

Коммуникации в доме будут работать, не создавая проблем, в том случае, если их пропускная способность определена правильно. В противном случае придётся их ремонтировать.

Оптимальный размер, температура и давление

При обустройстве небольшого отопительного контура стандартного типа некоторые рекомендации специалистов позволят обойтись без сложных вычислений:

Для трубопроводов с естественной циркуляцией носителя рекомендуется использовать трубы с внутренним сечением в 30-40 мм. Увеличение параметров грозит необоснованным расходом теплоносителя, снижению скорости его движения и падением внутриконтурного давления.
Слишком малый диаметр труб вызовет перегруз внутри магистрали, что может спровоцировать её прорыв в местах соединительных элементов.
Чтобы обеспечить необходимую скорость движения теплоносителя и нужное давление внутри контура с принудительной циркуляцией, предпочтение отдаётся трубам с сечением не более 30 мм. Чем больше сечение трубы и длиннее магистраль, тем мощнее выбирается циркуляционный насос.

Уровень рабочего давления контура не должен превышать предел устойчивости:

встроенного в котёл теплообменника (max — 3 атм или 0,3 Мпа);
или 0,6 Мпа (при радиаторной схеме).

Оптимальным для теплосистем с циркулярным насосом считается показатель в диапазоне от 1,5 до 2,5 атм. В условиях естественной циркуляции – от 0,7 до 1,5 атм. Превышение норматива неизбежно станет причиной аварии. Чтобы контролировать уровень давления в теплосистемах обустраиваются расширительные баки и манометры.

Автономное отопление позволяет регулировать температуру теплоносителя самостоятельно в зависимости от сезона и индивидуальных потребностей жильцов дома. Оптимальной считается температура в диапазоне от 70 до 80⁰C, в паровых теплосистемах – 120-130⁰C. Наилучшим решением станет использование газовых или электрических котлов, позволяющих контролировать и регулировать нагрев контура, чего не скажешь о твердотопливном оборудовании.

Конструктивные особенности отопительных систем также предопределяют особенности температурного режима:

максимальный нагрев носителя в одноконтурной разводке — 105⁰C, в двухконтурной — 95⁰C.
в пластиковых трубопроводах температура носителя ограничивается 95⁰C, в стальных — 130⁰C.

Разница температуры между подачей и обраткой – 20⁰C.

Проведение расчетов

Следовательно, объем рассчитывается путем умножения площади внутреннего сечения трубы на ее длину.

Сечение трубопроводов чаще всего имеет форму круга, площадь которого равна произведению квадрата радиуса на число π = 3,14. Или, как вариант, произведению π на квадрат диаметра, поделенный на 4. Формула объема цилиндра (в нашем случае — воды) выглядит так:

Таким образом, объем воды в трубе равен произведению площади сечения на длину трубы в метрах. Полученная величина покажет количество воды в м3.

Рассмотрим, как рассчитать объем трубы не в кубометрах, а в литрах. Для расчета надо умножить ее объем на 1000, именно столько литров вмещает один кубометр. Можно сразу считать объем трубопровода в литрах, но для этого надо все измерения длины производить в дециметрах, площадь трубы также надо считать в квадратных дециметрах. Это неудобно и наверняка внесет путаницу, поэтому проще найти кубометры и умножить их на 1000. Посчитать объём трубы в м3 поможет рассмотренная формула или онлайн-калькулятор, которых много в сети Интернет. Все они действуют по единому принципу — в пустые графы надо внести свои данные, нажать кнопку, и система мгновенно выдаст правильный результат.

Площадь поперечного сечения

S = 0,785 × D2

При этом ситуация будет выглядеть несколько сложнее, чем это представляется поначалу. Дело в том, что для расчета нужен внутренний диаметр, который измеряется обычным штангенциркулем. Как найти объем жидкости, если неизвестна толщина стенок трубы, а доступен только наружный диаметр.

Если возможности измерить внутренний диаметр нет, то приходится либо использовать предполагаемое значение, либо делать два (или более) расчета, из которых выбирать наиболее подходящее значение.

Толщина стенок может составлять один или два миллиметра, для изделий большого диаметра толщина может быть до 5 мм. При большой длине объем трубопровода с толстыми стенками значительно отличается от объема тонкостенных труб. В некоторых ситуациях важно найти точное значение, например, рассчитывая количество теплоносителя в системе теплого пола, отопительном контуре дома

Для тех, кто затрудняется, как посчитать площадь трубы, создан онлайн-калькулятор (и не один). Его легко отыскать в сети Интернет и, подставляя в окошечки программы собственные данные, легко и быстро получить необходимые значения.

Сколько жидкости в системе

Рассмотрим, как посчитать количество воды или иной жидкости во всей системе. Самый простой вариант — вычислить площадь сечения и умножить ее на суммарную длину трубопровода. Однако систем, состоящих из одних только труб, не бывает. Кроме того, трубопроводы тоже разные, что способно изменить искомое значение в большую или меньшую сторону.

трубопроводы;
радиаторы, конвекторы или иные нагревательные приборы;
задвижки, шаровые краны, прочая запорная аппаратура.

Если речь идет о системе частного дома, то в расчет придется принимать дополнительные элементы:

котел отопления;
расширительный бак;
система теплого пола (если она есть);
коллектор отопления, регулировочный узел;
фитинги, переходники и прочие дополнительные элементы.

Таким образом рассчитывается вместимость всех участков трубопроводов. Внутреннюю емкость фитингов можно найти в сети или вычислить самостоятельно.

Для узлов регулировки, коллекторов и прочих приборов данные указываются в документации: техническом паспорте, руководстве пользователя или иных сопроводительных документах. Объем всей системы является суммой габаритов всех ее элементов.

Внутренний объем

Существенно облегчает расчет расчет объема воды в 1 метре трубы таблица, приведенная ниже. Она содержит параметры трубопроводов и объемы 1 и 10 погонных метров. Значения приведены именно в литрах, поскольку большинство проблем возникает именно на стадии перевода кубометров в литры. Вместо того, чтобы мучиться с калькулятором и считать количество воды в 1 погонном метре, таблица сразу выдает нужное значение, необходимо лишь измерить внутренний диаметр. Если это сделать невозможно, система собрана и уже функционирует, то можно вычесть из имеющегося диаметра 2 или 4 мм и найти необходимое значение.

Из таблицы можно получить данные о всех существующих типоразмерах труб с внутренним диаметром от 4 до 1000 мм. Это самые распространенные варианты, а другие вряд ли могут понадобиться. Данные достаточно точны, и могут обеспечить вполне качественный подсчет параметров системы или отдельной трубы.

Виды радиаторов

Для отопления помещений используют батареи:

чугунные ― долговечны, нечувствительны к теплоносителю и давлению, способны выдерживать гидроудары;
алюминиевые ― средний срок службы 15 лет, хорошая теплоотдача, довольно хрупкие, не выдерживают высокого давления и грязного теплоносителя;
биметаллические ― служат 25 лет, хорошо отдают тепло, устойчивы к гидроударам, нечувствительны к энергоносителю;
стальные ― эксплуатируются в течение 10 лет, хорошая теплоотдача, выдерживают среднее давление, капризны к теплоносителю;
медные ― долговечны, нечувствительны к типу и качествам жидкости, хорошо выдерживают давление и его перепады.

Подключение

Два популярных типа подключения батарей:

однотрубное — и подача горячего теплоносителя, и возврат остывшего, происходят по одной трубе;

Фото 2. Однотрубная схема подключения радиаторов по принципу сверху вниз (наверху) и с нижним типом (внизу).

двухтрубное — подача нагретой жидкости идёт по одной трубе, холодной — по второй.

Справка. Третьим типом является не самый популярный коллекторный тип, в котором трубы идут от одного коллектора к каждому радиатору. Способ хорош для обогрева, но дорог по стоимости оборудования.

В каждом типе контур может идти:

вертикально — с верхних этажей на нижний, часто применяется в самотёчных системах;
горизонтально — труба последовательно соединяет все радиаторы, используется как в естественной, так и принудительной циркуляции.

Подключение радиаторов может быть верхним, нижним, диагональным. Тип подключения влияет на диаметр подключаемых труб и их количество.