Przepływ wody przez rurę pod wymaganym ciśnieniem
Treść artykułu
Głównym zadaniem obliczenia objętości poboru wody w rurze na podstawie jej przekroju (średnicy) jest dobranie rur tak, aby zużycie wody nie było zbyt duże, a ciśnienie pozostało dobre. Należy wziąć pod uwagę:
- średnice (przekrój wewnętrzny DN),
- utrata głowy w obliczonym obszarze,
- hydrauliczne natężenie przepływu,
- maksymalne ciśnienie,
- wpływ zakrętów i szlabanów na system,
- materiał (charakterystyka ścian rurociągu) i długość itp.
Wybór średnicy rury w zależności od natężenia przepływu wody za pomocą tabeli uważany jest za prostszy, ale mniej dokładny sposób niż mierzenie i obliczanie ciśnienia, prędkości wody i innych parametrów w rurociągu wykonywane lokalnie.
Obwód rury
Gdzie zaczyna się określanie średnicy rurociągu na podstawie natężenia przepływu? Jeśli dopiero zaczynasz układać sieci, ten proces zaczyna się od zrozumienia, jaka jest średnica.
Zatem średnica to odcinek łączący dwa skrajne punkty na okręgu znajdującym się po przeciwnych stronach konstrukcji. Średnicę rurociągu oblicza się w zależności od natężenia przepływu, jest to jeden ze znaczących ogólnych wymiarów systemu.
Mądrość kalkulacji
Co jest brane pod uwagę podczas obliczeń, jakie parametry należy wziąć pod uwagę?
- Grubość ściany konstrukcji.
- Wymiar wewnętrzny linii.
- Wymiar zewnętrzny elementów siatki.
- Średnica nominalna konstrukcji, często określana we wzorach jako DN.
- Wskaźnik charakteryzujący przejście warunkowe, określany w obliczeniach jako Du. Mierzone w milimetrach.
Dodatkowo należy wziąć pod uwagę, co będzie się poruszać w systemie, pod jakim ciśnieniem oraz długość trasy. Konieczne jest również uwzględnienie rodzaju rurociągu dla obliczeń. Parametry systemu grzewczego i zaopatrzenia w wodę różnią się.
Wcześniej rozmiar konstrukcji był obliczany i wskazywany w calach, ale w ciągu ostatnich kilku lat coraz częściej praktykuje się wykonywanie obliczeń w centymetrach, milimetrach. Ale nawet jeśli obliczyłeś wszystko w calach, nie ma to znaczenia - po prostu skorzystaj z jednej z tabel konwersji miar, hojnie opublikowanych w Internecie.
Normy określania natężenia przepływu
Konsumpcja wody
Ważnym punktem jest prawidłowe określenie przepływu wody w rurociągu.
Weźmy wiejski dom. Aby określić rozmiar konstrukcji służących do dostarczania wody do konstrukcji, należy obliczyć maksymalne zużycie. Ten punkt jest ważny nie tylko dla zrozumienia, jakie elementy są potrzebne na trasie, ale także dla prawidłowych procesów wiercenia, gdy ważny jest rozmiar obudowy.
Rozważmy sytuację na przykładzie. Prywatny dom średniej wielkości. Oznacza to, że posiada kuchnię, do której powinna być doprowadzona woda, łazienkę (WC, łazienka, w której znajdzie się również umywalka). Ponadto obecnie używane są pralki, które również muszą być podłączone do systemu. Latem będziesz potrzebować nawadniania łóżek i klombów. Na podstawie takich danych wejściowych można stwierdzić, że do dostarczania wody do tej gospodarki potrzebny będzie system wodociągowy o przybliżonych parametrach 3 m3 na godzinę.
Do takiego obciążenia odpowiednie są pompy trzycalowe. Samo urządzenie ma średnicę 75 cm. Podczas montażu pompy należy pamiętać o tym, aby urządzenie nie stykało się ze ściankami obudowy, co oznacza, że należy zadbać o to, aby pomiędzy elementami pozostała wolna przestrzeń - wewnątrz rurociągu.
Z reguły trzycalowa pompa wystarcza do dostarczania wody do prywatnego domu.
Zmniejszanie ciśnienia i obliczanie oporu hydraulicznego
Aby określić wysokość podnoszenia w rurach i prawidłowy dobór sprzętu, który pomaga pompować media płynne lub gazowe, konieczne jest obliczenie spadku ciśnienia. W przypadku braku dostępu do sieci Internet obliczenia dokonywane są według wzoru:
Δp=λ·(l/re1)·(ρ/2)·v²
Δp - spadki napięcia na odcinku rurociągu, Pa l - długość odcinka rurociągu, m λ - współczynnik oporu d1 - przekrój rury, m ρ - gęstość transportowanych mediów, kg / m3 v - prędkość ruchu, m / s
Opór hydrauliczny powstaje pod wpływem 2 głównych czynników:
- opór tarcia;
- lokalny opór.
Pierwsza opcja służy do tworzenia nieregularności i chropowatości, które utrudniają ruch pompowanego medium. Aby przezwyciężyć efekt hamujący, wymagane jest dodatkowe zużycie energii. Przy przepływie laminarnym i odpowiednim niskim wykładniku Reynoldsa (Re), charakteryzującym się jednorodnością i wykluczeniem możliwości mieszania sąsiednich warstw mediów ciekłych lub gazowych, efekt chropowatości jest minimalny. Wynika to ze wzrostu parametru skrajnie lepkiej podwarstwy pompowanego medium w stosunku do powstałych nieregularności i wypukłości na powierzchni rur. Te warunki pozwalają na uznanie rur za gładkie pod względem hydraulicznym.
Wraz ze wzrostem wartości Reynoldsa lepka podwarstwa ma mniejszą grubość, co zapewnia nakładanie się nierówności i efekt chropowatości, poziom oporu hydraulicznego nie zależy od wykładnika Reynoldsa, a średnia wysokość występów na powlekanie rur. Późniejszy wzrost wartości Reynoldsa umożliwia przeniesienie pompowanego medium w tryb przepływu turbulentnego, w którym następuje zniszczenie lepkiej podwarstwy, a powstałe tarcie jest określane przez wartość chropowatości.
Utrata tarcia jest obliczana przez podstawienie danych:
HT = [(λ · l) / de] · [w2 / (2g)]
- HT - utrata głowy z oporem tarcia, m
- [w2 / (2g)] - wysokość podnoszenia, m
- λ - współczynnik oporu
- l - długość odcinka rurociągu, m
- dЭ - równoważna wartość przekroju poprzecznego rurociągu, m
- w - prędkość ruchu mediów, m / s
- g - przyspieszenie ziemskie, m / s2
Metody obliczania zależności natężenia przepływu wody od średnicy rurociągu
Korzystając z poniższych wzorów, można zarówno obliczyć przepływ wody w rurze, jak i określić zależność średnicy rury od przepływu wody.
W tym wzorze zużycia wody:
- q to natężenie przepływu wl / s,
- V - określa prędkość przepływu hydraulicznego wm / s,
- d - przekrój wewnętrzny (średnica w cm).
Znając natężenie przepływu id przekroju, można, stosując obliczenia odwrotne, ustawić prędkość lub znając natężenie przepływu i prędkość, określić średnicę. W przypadku dodatkowej turbosprężarki (na przykład w wieżowcach) generowane przez nią ciśnienie i natężenie przepływu hydraulicznego są wskazane w paszporcie przyrządu. Bez dodatkowego wtrysku natężenie przepływu zmienia się najczęściej w zakresie 0,8-1,5 m / s.
W celu dokładniejszych obliczeń straty głowy są brane pod uwagę za pomocą wzoru Darcy'ego:
Aby obliczyć, musisz dodatkowo zainstalować:
- długość rurociągu (L),
- współczynnik strat, który zależy od chropowatości ścian rurociągu, zawirowań, krzywizny i odcinków z zaworami odcinającymi (λ),
- lepkość płynu (ρ).
Zależność między wartością D rurociągu, hydraulicznym natężeniem przepływu (V) i natężeniem przepływu wody (q), biorąc pod uwagę kąt nachylenia (i), można wyrazić w tabeli, w której dwie znane wielkości są połączone linia prosta, a wartość żądanej wielkości będzie widoczna na przecięciu skali i linii prostej.
Dla uzasadnienia technicznego buduje się również wykresy zależności kosztów eksploatacyjnych i kapitałowych z wyznaczeniem optymalnej wartości D, która jest wyznaczona na przecięciu krzywych kosztów eksploatacyjnych i kapitałowych.
Obliczenie przepływu wody przez rurę z uwzględnieniem spadku ciśnienia można przeprowadzić za pomocą kalkulatorów online (na przykład: https://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy- raschet-truboprovoda.html). Do obliczeń hydraulicznych, tak jak we wzorze, należy wziąć pod uwagę współczynnik strat, który implikuje wybór:
- metoda obliczania oporu,
- materiał i rodzaj instalacji rurowych (stal, żeliwo, azbest, żelbet, tworzywa sztuczne), gdzie bierze się pod uwagę, że np. powierzchnie z tworzyw sztucznych są mniej chropowate niż stal i nie korodują,
- średnice wewnętrzne,
- długość odcinka,
- spadek ciśnienia na każdy metr rurociągu.
Niektóre kalkulatory uwzględniają dodatkowe cechy systemów rurociągów, na przykład:
- nowy lub nie nowy, z powłoką bitumiczną lub bez wewnętrznej powłoki ochronnej,
- z zewnętrzną powłoką z tworzywa sztucznego lub cementu polimerowego,
- z zewnętrzną powłoką cementowo-piaskową, nakładaną różnymi metodami itp.
Jak obliczyć średnicę rury gazowej
Rura gazowa jest obliczana nieco inaczej niż rura wodna. Oto podstawowe wartości:
- prędkość i ciśnienie gazu;
- długość rury ze spadkiem ciśnienia na złączkach;
- spadek ciśnienia w dopuszczalnych granicach.
Obliczenie średnicy rury gazowej można przeprowadzić za pomocą wzoru:
gdzie di jest wewnętrzną średnicą rurociągu, m;
V´ - objętościowe zużycie sprężonego powietrza, m³ / s;
L to długość rurociągu dostosowana do złączek, m;
Δp - dopuszczalny spadek ciśnienia, bar;
pmax - górne ciśnienie sprężarki, bar.
Tak więc przy doborze średnicy rury ważnym parametrem jest przepustowość, która zależy od przekroju i wielkości wewnętrznej przewodu. Dlatego konieczne jest zmierzenie takich danych, jak dopuszczalne ciśnienie, grubość ścianki, średnica wewnętrzna rury, właściwości nośnika ciepła lub gazu.
Jak oceniasz rozmiar rurociągu? Powiedz nam, na podstawie jakich parametrów obliczyłeś rury do własnego domu?
Podczas układania wodociągów najtrudniejsze jest obliczenie przepustowości odcinków rur. Prawidłowe obliczenia zapewnią, że natężenie przepływu wody nie będzie zbyt duże, a jej ciśnienie nie spadnie.
