Гидравлический расчет трубопроводов водоснабжения |

Онлайн расчет пропускной возможности круглой и прямоугольной профильной трубы

Чистое сечение – мм
Площадь трубы – мм2
Объем трубы – литров при длине трубы – м.п.
Пропускная способность трубы – кг/сек. скорость движения воды – м./с.
Пропускная способность трубы – кг/час скорость движения воды – м./с.

Онлайн-расчет пропускной возможности круглой и прямоугольной профильной трубы

Капитальный ремонт дома или замена сантехники всегда связаны с укладкой трубопровода. В его проектировании нельзя все делать «на глаз», иначе даже самые несущественные, на первый взгляд, ошибки, часто приводят к серьезным последствиям. Рассмотрим то, что являет собой пропускная способность и способы ее вычисления.

Эта величина отображает количество жидкости, газа или воздуха, который способен пройти по трубопроводу того или иного размера за час или секунду. Она позволяет правильно подобрать и установить трубы, учитывая особенности точек водозабора, будь это ванная, посудомоечная машина, система центрального водоснабжения и т.д. От правильно подобранной сантехники зависит срок эксплуатации труб, а также нормальный напор воды после их запуска.

Пропускная способность рассчитывается несколькими методами:

Физический. В зависимости от того, для каких целей предназначен трубопровод, и какие жидкости будут по нему проходить, применяются соответствующие формулы. Применяются усредненные показатели, например, коэффициент шероховатости.
Табличный. Существуют графики приближенных значений, в которых не учитываются посторонние факторы: зарастание, образование ила.
Компьютерные программы и онлайн-калькуляторы. Они бесплатны, отлично подходят для просчета параметров эксплуатации труб любого назначения.

Последний способ является самым простым и доступным для того, кто хочет обустроить систему водопровода своими руками. Расчет подходит не только для круглых, но и для квадратных труб. Не придется прибегать к сложным расчетам, достаточно лишь ввести данные, которые запрашивает сайт. Вы получите результат, в котором будут указаны такие параметры:

общая площадь, объем и длина трубы;
пропускная способность в кг/час и кг/сек;
скорость поступления жидкости в кг/час и кг/сек.

Чтобы получить эту информацию, нужно лишь выбрать тип трубы, ввести ее диаметр, длину и толщину стенок. Также понадобится указать скорость потока в трубе.

На что влияет диаметр трубы

Это – одна из главных характеристик системы труб, на которую следует обращать внимание при монтаже. Без него не удастся определить пропускную способность и обеспечить нормальную подачу жидкости. Вне зависимости от того, какому материалу вы отдадите предпочтение: пластику или металлу, диаметр все равно будет играть решающую роль.

Когда не следует использовать калькулятор

Существуют некоторые ограничения, которые требуют от трубопровода других, особых характеристик. И расчеты онлайн-калькулятора будут не всегда эффективными. К примеру, если необходимо обеспечить подачу газа и вязких жидкостей. Эти субстанции при транспортировке через трубопровод ведут себя не так, как обычная вода. Анализ поведения газа, нефти и других сред требует отдельного подхода.

Если нужно провести гидравлический расчет для большого строения с обилием сантехники, нужно учитывать вероятность одновременной эксплуатации нескольких точек водозабора. Для небольших домов расчеты делаются для максимального потребления всеми приборами, что существенно упрощает проектирование.

Факторы, влияющие на пропускную возможность

Согласно бытовой логике, оптимальный расход воды коррелирует с диаметром и давлением. Но на практике дает о себе знать и гидравлическое сопротивление. Иногда оказывается, что поток тормозит из-за трения о стенки. На производительность трубопровода также оказывают влияние такие дополнительные факторы:

уклон трубы, изменяющийся по отношению к уровню грунта;
материал стенок (пластик и его походные отличаются большей шероховатостью, чем металл);
количество поворотов и угол их наклона;
изменения диаметра трубопровода;
сварные швы, следы от пайки и соединительных элементов;
срок эксплуатации трубы, наличие ржавчины и отложений извести.

Гидравлический расчет трубопроводов водоснабжения

Расчет трубопроводов водоснабжения подразумевает определение диаметра трубы и удельного гидравлического сопротивления на единицу длины. Подобные расчеты могут быть выполнены на базе гидравлических таблиц, формул, а также с помощью онлайн-программы расчета на нашем сайте.

Расчет трубопроводов водоснабжения онлайн

Наш онлайн-калькулятор для расчета трубопроводов позволяет подобрать диаметр трубы как по расходу и скорости движения жидкости, так и исходя из холодильной мощности установки (в этом случае расход определяется автоматически).

Для удобства пользователей в большинстве случаев приводится два соседних диаметра трубы, которые могут подойти под указанный расход. Кроме того, программа сразу рассчитывает фактическую скорость движения жидкости и потери давления на 1 метр трубы – в линейных единицах (миллиметрах столба данной жидкости; в случае воды – миллиметрах водяного столба) и в Паскалях. Потери рассчитаны исходя из турбулентного режима движения жидкости.

Как рассчитать диаметр трубопровода по расходу и скорости

Чтобы определить диаметр трубопровода, нужно знать тип и расход жидкости, который будет через него прокачиваться и ориентировочную скорость её движения. Рекомендуемый диапазон скоростей составляет 1-2,5м/с, причем меньшее значение следует принимать для малых трубопроводов (диаметром до 50мм), а большее значение – для больших.

Формула расчета диаметра водопроводной трубы:

D – диаметр водопроводной трубы, мм
G – расход жидкости, м 3 /с
v – скорость движения жидкости в трубе, м/с.

После подстановки плотности, перевода D в мм и проведения вычислений данная формула примет следующий вид:

Наконец, оценочный расчет диаметра труб проводят для v = 1,5 м/с, и тогда формула примет ещё более простой вид:

Как рассчитать диаметр трубопровода, зная холодильную или тепловую мощность системы

На практике часто возникает задача подобрать трубу, зная холодильную или тепловую мощность системы. Например, по холодильной мощности чиллера или по мощности драйкулера, предназначенного для охлаждения водяного конденсата.

Такой расчет выполняется в два этапа. Сначала по заданной мощности и температурному графику теплоносителя определяется его расход, а потом по расходу и скорости рассчитывается необходимый диаметр трубы.

Выбор диаметра трубопровода

Расчет диаметра трубопровода даёт точное значение. Но на практике трубы выпускаются с типовыми диаметрами (типоразмерами, стандартные диаметры труб). Поэтому «в жизнь» идет ближайший больший диаметр трубы из ряда стандартных диаметров.

Таблица 1. Стандартный ряд диаметров трубопроводов, толщина стенок

Условный проход	Наружный диаметр	Толщина стенки труб
Условный проход	Наружный диаметр	легких	обыкновенных	усиленных
6	10,2	1,8	2,0	2,5
8	13,5	2,0	2,2	2,8
10	17,0	2,0	2,2	2,8
16	21,3	2,5	2,8	3,2
20	26,8	2,5	2,8	3,2
25	33,5	2,8	3,2	4,0
32	38	2,8	3,2	4,0
40	46	3,0	3,5	4,0
50	57	3,0	3,5	4,5
65	73	3,2	4,0	4,5
80	87	3,5	4,0	4,5
100	108	4,0	4,5	5,0
125	133	4,0	4,5	5,5
150	159	4,0	4,5	5,5

После того, как выбран стандартный диаметр трубы определяют актуальную скорость жидкости в трубе по формуле:

v = G / S, где

G – расход жидкости, м 3 /с
S – площадь сечения трубопровода, м 2 (для круглых труб S = πD 2 /4)

После подстановки площади и вычисления констант, для круглых труб получим:

Калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы

Опубликовал(а): Евгений Афанасьев
Обновлено: 25.05.2020

Если хозяин дома берется за самостоятельное проектирование системы водоснабжения, то ему предстоит решить множество различных задач. Одна из основных – это правильный подбор труб для прокладки магистралей от источника к дому и для внутренней разводки. Они выбираются по нескольким важным критериям, в зависимости от условий эксплуатации на конкретном участке. Но обязательным общим критерием является достаточность диаметра трубы для полноценной работы всего водопровода или его отдельной «ветки».

Калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы

Согласитесь, мало толку от неправильно спланированного водопровода, если от недостаточного поступления воды из кранов льются слабые струйки, принять нормально душ в приобретенной кабинке – не выходит, стиральная или посудомоечная машина начинают сигнализировать кодами ошибок и т.п. Не особо комфортна бывает даже та ситуация, когда работа одного сантехнического прибора сказывается на возможностях другого. Например, кто-то моется в ванной, и поэтому на кухне практически ничего нельзя делать из-за слаого напора. А ведь таких точек в доме может быть и намного больше! Все эти неприятности, чаще всего – от неправильно подобранного диаметра трубы на определённом участке. И он просто не справляется с нужными объёмами подачи воды на конечные устройства.

Определиться с этим параметром поможет калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы. Ниже будет дано несколько полезных пояснений по работе с ним.

Калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы

Пояснения по работе с калькулятором

Расчет – совсем несложен, базируется на известных физических и геометрических формулах и на рекомендациях по эксплуатации водопровода и сантехнических устройств, изложенных в СНИП.

Итак, необходимо найти диаметр D, который обеспечит прохождение через трубу за единицу времени требуемого количества воды.

Вспоминаем формулу площади круга (в нашем случае – это внутреннее сечение трубы)

S = π × D² / 4

S — площадь сечения трубы, м²

D — внутренний диаметр трубы, м;

π — не требующая особого представления константа, значение которой можно взять равным 3.14 – супер-точность нам не требуется.

Отсюда, диаметр равен:

D = √(4 × S / π)

Идем дальше. Наш водопровод с сечением S должен быть способен обеспечить определенный расход воды на точке потребления (одной или одновременно нескольких).

Количество воды, проходящее через трубу в единицу времени (а это и есть расход), определяется несложной формулой:

Q = S × V

Q — необходимый расход воды, м³/с;

V — скорость потока воды в трубе, м/с.

Преобразуем это выражение для определения площади сечения S…

S = Q / V

… и подставим в первую формулу. Тем самым – получим необходимое нам рабочее выражение.

D = √ (4 × Q / (π × V))

Так как в формуле присутствуют числовые константы, можно сделать с ними некоторые упрощения. В итоге перед нами готовая формула для дальнейшей работы.

D = 1,129 × √ (Q / V)

Теперь о том, откуда берутся исходные величины.

Расход воды. Любой сантехнический прибор характеризуется свойственным ему расходом воды (литров в секунду), при котором не нарушается комфортность пользования или корректность работы устройства. Аналогично – и для бытовой техники, подключаемой непосредственно к водопроводным трубам (стиральных и посудомоечных машин).

Примерные значения таких расходов показаны в таблице ниже:

Разновидности сантехнических приборов и бытовой техники, подключаемой к водопроводу.	Примерный нормальный расход (литров в секунду)
Смеситель умывальника	0.1
Сливной бачок унитаза	0.1
Биде	0.08
Смеситель на кухонной мойке	0.15
Посудомоечная машина	0.2
Смеситель с душем для ванны	0.25
Душевая кабинка обычная	0.25
Душевая кабинка или ванна (джакузи) с гидромассажем	0.3
Стиральная машина-автомат	0.3
“Хозяйственный” кран ¾” (полив участка, мытье автомобиля, уборка и прочие надобности)	0.3

Практика, да и расчеты показывают, что для любой точки, потребляющей до 0,15 л/с обычно бывает достаточно диаметра трубы в 15 мм (½»), до 0,25÷0,3 л/с – 20 мм (¾»). Но хорошо спланированная водопроводная система должна обеспечивать и одновременную работу нескольких сантехнических и бытовых приборов. То есть значение расхода может быть и значительно выше. Безусловно, вероятность того, что все они будут включены разом – очень невелика. Поэтому при подсчете суммарного расхода в формулу вводят вероятностный коэффициент, зависящий от общего количества подключённых на рассчитываемом участке точек потребления.

В нашем калькуляторе этот коэффициент тоже предусмотрен. Пользователю необходимо лишь указать, какие конкретно приборы и в каком количестве подключены в системе (не менее двух). Или на определённом ее участке, для которого проводится расчет – например, на одном из ответвлений коллектора.

Суммарный расход программа подсчитает самостоятельно.

Скорость потока воды в трубе. В соответствии с положениями СНИП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий» скорость потока во внутренних водопроводных сетях ограничивается максимальным значением в 3 м/с. Однако, практика показывает, что для домашних систем с их преобладанием труб малого диаметра (до 1 дюйма) скорость потока желательно иметь поменьше. Дело в том, что с ее ростом резко увеличиваются показатели гидравлического сопротивления. И плюс к тому — на этом фоне водопровод частенько начинает чувствительно шуметь.

Считается, что для домашних условий оптимальными значениями скорости, при которых достигается «гармония» между производительностью трубы (расходом) и требуемым напором воды, будет диапазон примерно от 0,6 до 1,0 м/с.

Впрочем, это рекомендация, и никто не мешает просчитать и для других показателей скорости — как больше указанного «номинала», так и меньше его. В программе такая возможность предусмотрена.

Результат показывается в миллиметрах.

Надо сказать, что это, возможно, еще не конечный… Возможно, придётся вносить корректировки на потери напора.

Как проверить проектируемый участок водопровода на потери напора?

Если упустить этот момент, то может случиться, что напор воды на конечной точке окажется слабоват для нормальной работы устройств. Заранее проверить собственный проект поможет калькулятор расчета потерь напора в водопроводе.

Гидравлический расчет трубопровода горячей воды

Калькулятор позволяет провести гидравлический расчет участка трубопровода горячей воды и определить потери давления в трубопроводе по методике «Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям», А.П. Сафонов, Москва, ЭнергоАтомИздат, 1985.

Формула расчета гидростатического давления воды на участке:

Формула расчета скорости воды при выбранном диаметре трубы:

Формула расчета числа Рейнольдса:

Формула расчета предельного числа Рейнольдса:

Формула расчета коэффициента гидравлического трения:

Формула расчета расчетной длины участка (с учетом местных сопротивлений):

Формула расчета потерь давления на участке трубопровода:

Формула расчета давление воды в конце участка трубопровода:

Формула расчета температуры воды в конце участка трубопровода:

Формула расчета Запас давления воды в трубопроводе:

Общие данные.

Гидравлический расчет участка трубопровода горячей воды проводится:

- с возможностью учета гидростатического давления на участке;
- с учетом зависимости плотности воды от температуры;
- без учета изменения плотности на протяженности при изменений температуры (исходя из не значительного изменения плотности, при соблюдении требований по теплозащите трубопровода).
Гидростатическое давление необходимо учитывать только в открытых системах трубопроводов. При расчете закрытых систем трубопроводов необходимо учитывать естественное давление (в случае значительного изменения температуры воды). В данном расчете естественное давление в трубопроводе не учитывается.

Протяженность участка трубопровода, массовый расход воды, сортамент трубы, сумма местных сопротивлений на участке, эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы и удельные тепловые потери задаются в исходных данных.

При известном объемном расходе воды можно рассчитать массовый с помощью калькулятора — расчет объемного расхода с помощью массового расхода и плотности газа или жидкости. Обычно массовые расходы воды получаются при определении расходов воды из уравнений теплового баланса. В справочной литературе часто расходы воды на приборы указываются в объемных расходах.

Сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке можно определить по справочным данным.

Удельные тепловые потери на 1 метр трубопровода горячей воды можно:
- - определить расчетом согласно СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» исходя из принятой конструкции теплоизоляции;
  - принят равными нормам плотности теплового потока оборудования и трубопроводов согласно п.6.1.2 СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».
  Плотность и кинематическая вязкость воды определяется по справочным данным автоматически.
  
  При проведении расчета необходимо контролировать скорость воды в трубопроводе (ссылка на тему со справочными данными по скорости воды ). В большинстве случаев скорость воды рекомендуется принимать не более 1,0-1,5 м/с.
  
  Результатом выполнения гидравлического расчета трубопровода воды является определение:
  - - гидростатического давления на участке;
    - потерь давления на участке трубопровода;
    - давления воды в конце участка трубопровода;
    - скорости воды в начале участка трубопровода;
    - температуры воды в конце участка с учетом тепловых потерь;
    - условия испарения воды в конце участка.
    Примечание.
    
    В комментарии приветствуются пожелания, замечания и рекомендации по улучшению программы.
    
    Гидравлический расчет трубопроводов
    
    Гидравлический расчет трубопроводов является неотъемлемой частью проектирования систем. Он позволяет определить динамический характер движения жидкости, диаметр сечения трубопровода, мощность и подачу насоса, а так же потери давления в системе. Гидродинамический расчет потока несжимаемой жидкости сводится к решению уравнения Бернулли для двух последовательных сечений:
    
    h₁, h₂ – высота начальной и конечной точки трубопровода;
    w₁, w₂ – скорости потока в начальной и конечной точки трубопровода;
    P₁, P₂ – гидростатические давления;
    α₁, α₂ – коэффициенты Кориолиса, учитывающие неравномерность распределения скоростей по сечению;
    ΔP_пот. – потери давления на преодоление сопротивления.
    
    Представленный в этом разделе гидравлический онлайн расчет позволяет вычислить характеристики потока несжимаемой жидкости, а так же потока сжимаемой жидкости или газа высокого давления. Оба расчета выполняются для неразветвленного трубопровода.
    
    При решении подобных задач методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS крайне важно, чтобы размер ячеек сетки в пристеночном слое трубопровода не превышал определенных значений в радиальном направлении. Алгоритмы в данном разделе рассчитывают минимальный рекомендованный разработчиками размер первой ячейки при значении пристеночной функции Y + = 30. В общем случае, значение пристеночной функции должно лежать в пределах 30 + -0.875 ×D / 2
    
    В зависимости от величины шероховатости Δ внутренней поверхности трубы определяется коэффициент трения:
    
    λ = 0,316×Re -0.25 при δ > Δ
    λ = 0,11(Δ / D + 68 / Re) 0.25 при δ 2 ρ / 2)
    
    Потеря давления на местных сопротивлениях:
    
    Суммируя полученные результаты, получают общую потерю давления на определенном участке трубопровода.
    
    Исходные данные:
    
    Q – расход потока жидкости в трубопроводе, в литрах в секунду;
    
    ρ – плотность жидкости, в килограмм / метр 3 ;
    
    ΔH – перепад высот начальной и конечной точки участка трубопровода, в метрах;
    
    D – внутренний диаметр трубопровода, в миллиметрах;
    
    L – длина трубопровода, в метрах;
    
    Δ – абсолютная шероховатость внутренней стенки трубы, в миллиметрах.
    
    ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА
    
    Расход потока Q, л/c
    
    Плотность жидкости ρ, кг/м 3
    
    Динамическая вязкость жидкости μ, Па*с
    
    Перепад высот трубопровода ΔH, м
    
    Внутренний диаметр трубопровода D, мм
    
    Длина трубопровода L, м
    
    Коэффициент местных сопротивлений ΣK_i
    
    Абсолютная шероховатость Δ, мм
    
    Статическое давление на входе P_с, Па
    
    Динамическое давление P_д, Па
    
    Полное давление на входе P, Па
    
    Потери давления от трения ΔP, Па
    
    Скорость потока W, м/с
    
    Число Рейнольдса Re
    
    Коэффициент трения λ
    
    Толщина ламинарного подслоя δ_л, мм
    
    Размер первой ячейки пристеночного слоя, мм
    
    ©Copyright Кайтек 2020
    
    Расчет трубопровода газа высокого давления
    
    При транспортировке в трубопроводах газов высокого давления, вследствие потерь давления на преодоление сопротивления, увеличивается удельный объем газа и уменьшается его плотность. При этом, изменение давления на элементарной длине dL равно:
    
    dP = – λ×(1/D)×(W 2 / 2)×ρdL, при этом:
    
    ρ, W – плотность газа и скорость потока газа при нормальных физических условиях;
    T = 273°C;
    P = 101300 Па.
    
    Подставляя полученные выражения:
    
    После интегрирования по Р от P_нач до P_кон и по L от 0 до L:
    
    Отсюда легко получить потерю давления:
    
    P_нач – абсолютное давление в начальной точке участка трубопровода.
    
    Коэффициент трения λ находится так же, как и в расчете потока несжимаемой жидкости.
    
    Исходные данные:
    
    Q – расход газа в трубопроводе при нормальных физических условиях, в кубометрах в час;
    
    ρ – плотность газа при нормальных физических условиях, в килограмм / метр 3 ;
    
    T – температура газа, в °C;
    
    μ – динамическая вязкость газа при рабочей температуре, в паскаль×секунда;
    
    D – внутренний диаметр трубопровода, в миллиметрах;
    
    L – длина трубопровода, в метрах;
    
    Δ – абсолютная шероховатость внутренней стенки трубы, в миллиметрах.
    
    P_н – избыточное давление на входе трубопровода, в паскалях;
    
    ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА
    
    Расход газа при н.ф.у. Q, м 3 /час
    
    Плотность газа при н.ф.у. ρ, кг/м 3
    
    Температура газа Т, 0 C
    
    Динамическая вязкость газа μ, Па*с
    
    Внутренний диаметр трубопровода D, мм
    
    Длина трубопровода L, м
    
    Коэффициент местных сопротивлений ΣK_i
    
    Шероховатость стенки трубопровода Δ, мм
    
    Избыточное давление на входе Р_н, Па
    
    Минимальное избыточное давление на входе в трубопровод P_мин, Па
    
    Расчеты онлайн
    
    Автоматизированная система расчета потерь напора (давления) по длине, позволяющая произвести вычисления онлайн. Требуется заполнение формы с исходными данными.
    
    Система онлайн расчета и построения характеристики трубопровода. В результате автоматических вычислений будет построен график – характеристика трубопровода.
    
    Автоматизированная система расчета и построения характеристики трубопровода (сети), с последующим сопоставлением ее с характеристиками насосов и определением рабочих точек.
    
    Почему производителям гидроаппаратуры стоит выбрать сервис Настоке? Какие возможности этот сервис предоставляет покупателям?
    
    Как устроены гидравлические лифты? Чем они отличаются от электрических, в чем их преимущества?
    
    Как устроены кулачковые насосы, как их правильно называть? Где применяют эти насосы и как они работают?
    
    Как устроены секционные распределители, чем они отличаются от моноблочных? Для чего нужны секционные гидрораспределители?
    
    Автостеллажи – удобное решение для организации передвижной ремонтной мастерской. Как выбрать автомобильную мебель и какие вопросы задать продавцам.
    
    Для чего нужно защитное реле? По каким параметрам стоит выбирать защитные приборы?
    
    Как устроено быстроразъемное соединение. В чем отличия БРС различных типов?
    
    Как устроен пневматический гайковерт? По каким параметров выбирают этот пневмоинструмент?
    
    В чем преимущества клиноременной передачи? По каким параметрам выбирают ремень? Где его приобрести?
    
    Как с помощью гравера нанести на поверхность рисунок? Каким образом гравер помогает удалять царапины?
    
    Важное условие внедрения автоматизации и получения ее преимуществ заключается в оснащении предприятия надежным оборудованием, максимально соответствующим производственным задачам.
    
    Особенности выбор компрессора для азотного генератора.
    
    Что такое критерии подобия и для чего они нужны?
    
    Из каких элементов состоит бытовая компрессорная установка? По каким параметрам выбирать компрессор?
    
    Особенности и техника сварки тонкого металла.Советы по выбору электродов в зависимости от толщины металла.
    Похожие записи: