Hydraulische Berechnung für die Auswahl von Rohrleitungen: Methoden

Heizungsnetze, Gebäudeheizungssysteme, Maschinenhydraulikkreise, Entwässerungssysteme, Wasserleitungen - all diese Einrichtungen bestehen aus Rohrleitungen. Auf ihrer Grundlage erstellte technische Kommunikation ist das wirtschaftlichste Transportmittel für verschiedene Substanzen. Mit der hydraulischen Berechnung von Rohrleitungen können Sie die Werte vieler Merkmale bei maximalem Durchsatz der Rohrleitungselemente der Rohrleitung bestimmen.

Was wird berechnet?

Dieses Verfahren wird in Bezug auf die folgenden Betriebsparameter der technischen Kommunikation durchgeführt.

1. Flüssigkeitsdurchfluss auf einzelnen Segmenten der Wasserversorgung.
2. Die Durchflussmenge des Arbeitsmediums in den Rohren.
3. Der optimale Durchmesser der Wasserversorgung, der einen akzeptablen Druckabfall liefert.

Betrachten Sie die Methode zur Berechnung dieser Indikatoren im Detail.

Wasserverbrauch

Daten zum Standardwasserverbrauch einzelner Armaturen sind im Anhang zu SNiP 2.04.01-85 angegeben. Dieses Dokument regelt den Bau von Kanalnetzen und internen Wasserversorgungssystemen. Das Folgende ist Teil der entsprechenden Tabelle.

Tabelle 1

Sanitärarmatur	Gesamtdurchfluss (Warm- und Kaltwasser), Liter / Sekunde	Verbrauch von kaltem Wasser, Liter / Sekunde
Toilettenschüssel mit direktem Wasserventil	1,4	1,4
Toilettenschüssel mit Tank zum Ablassen von Wasser	0,10	0,10
Duschkabine (Mixer)	0,12	0,08
Bad (Mixer)	0,25	0,17
Waschbecken (Mixer)	0,12	0,08
Waschbecken (Mischer)	0,12	0,08
Waschbecken (Wasserhähne)	0,10	0,10
Wasserhahn	0,3	0,3

Wenn Sie mehrere Geräte gleichzeitig verwenden möchten, wird der Fluss addiert. Wenn also die Dusche im ersten Stock bei gleichzeitiger Nutzung der Toilette im zweiten Stock arbeitet, ist es logisch, das Wasservolumen beider Verbraucher zu addieren - 0,12 + 0,10 = 0,22 Liter / Sekunde.

Wichtig! Für Löschwasserleitungen gilt folgende Regel: Für einen Strahl muss eine Durchflussmenge von mindestens 2,5 Litern / Sek. Bereitgestellt werden.

Es ist ziemlich klar, dass während der Brandbekämpfung die Anzahl der Jets eines Hydranten durch die Fläche und den Gebäudetyp bestimmt wird. Zur Vereinfachung der Informationen sind Informationen zu diesem Thema auch in tabellarischer Form verfügbar.

Tabelle 2

Gebäudetyp	Feuerlöschmenge erforderlich
Unternehmensverwaltung (Volumen bis zu 25.000 Kubikmeter)	1
Öffentliche Gebäude (Volumen bis zu 25.000 Kubikmeter, mehr als 10 Stockwerke)	2
Öffentliche Gebäude (Volumen bis zu 25.000 Kubikmeter, bis zu 10 Stockwerke)	1
Verwaltungsgebäude (Volumen bis zu 25.000 Kubikmeter, 10 und mehr Stockwerke)	2
Verwaltungsgebäude (von 6 bis 10 Etagen)	1
Wohngebäude (16 bis 25 Stockwerke)	2
Wohngebäude (bis zu 16 Etagen)	1

Fließrate

Nehmen wir an, wir stehen vor der Aufgabe, ein Sackgassen-Wasserversorgungsnetz mit einer bestimmten Spitzenflussrate zu berechnen. Der Zweck der Berechnungen besteht darin, den Durchmesser zu bestimmen, bei dem eine akzeptable Strömungsgeschwindigkeit durch die Rohrleitung sichergestellt wird (gemäß SNiP - 0,7 - 1,5 m / s).

Wir wenden die Formeln an. Die Größe der Rohrleitung hängt mit der Wasserdurchflussrate und ihrer Durchflussrate durch die folgenden Formeln zusammen:

S = π * R.² wo

S ist die Querschnittsfläche des Rohres.Maßeinheit - Quadratmeter; π ist die bekannte irrationale Zahl; R ist der Radius des Innendurchmessers des Rohrs.

Maßeinheit - die gleichen Quadratmeter.

Auf eine Notiz! Bei Rohren aus Gusseisen und Stahl entspricht der Radius normalerweise der Hälfte ihres Nenndurchmessers (DN). Die meisten Kunststoffrohrprodukte haben einen nominalen Außendurchmesser, der einen Schritt größer ist als der Innendurchmesser. Beispielsweise beträgt für ein Polypropylenrohr mit einem Innenquerschnitt von 32 Millimetern der Außendurchmesser 40 Millimeter.

Die folgende Formel sieht folgendermaßen aus:

W = V × S, wobei

W - Wasserverbrauch in Kubikmetern; V - Wasserdurchfluss (m / s); S - Querschnittsfläche (Quadratmeter).

Beispiel. Wir werden die Rohrleitung des Feuerlöschsystems für einen Strahl berechnen, dessen Wasserdurchfluss 3,5 Liter pro Sekunde beträgt. Im SI-System beträgt der Wert dieses Indikators: 3,5 l / s = 0,0035 m3 / s. Dieser Verbrauch pro Jet wird normalisiert, um ein Feuer in Lager- und Industriegebäuden mit einem Volumen von 200 bis 400 Kubikmetern und einer Höhe von bis zu 50 Metern zu löschen.

Zuerst nehmen wir die zweite Formel und berechnen die minimale Querschnittsfläche. Wenn die Geschwindigkeit 3 ​​m / s beträgt, ist diese Anzeige gleich

S = W / V = ​​0,0035 / 3 = 0,0012 m²

Dann ist der Radius des inneren Rohrabschnitts wie folgt:

R = √S / π = 0,019 m.

Daher sollte der Innendurchmesser der Rohrleitung einem Minimum entsprechen

Durchwahl = 2R = 0,038 m = 3,8 cm.

Wenn das Ergebnis der Berechnungen ein Zwischenwert zwischen den Standardwerten der Abmessungen der Rohrprodukte ist, wird nach oben gerundet. Das heißt, in diesem Fall ist ein Standardstahlrohr mit DN = 40 mm geeignet.

Wie einfach ist es, den Durchmesser herauszufinden. Um eine schnelle Berechnung durchzuführen, können Sie eine andere Tabelle verwenden, die den Wasserfluss durch die Rohrleitung direkt mit ihrem Nenndurchmesser in Beziehung setzt. Es wird unten dargestellt.

Tisch 3

Verbrauch, Liter / Sek.	Minimale Fernbedienung der Rohrleitung, Millimeter
10	50
6	40
4	32
2,4	25
1,2	20
0,6	15
0,20	10

 

Druckverlust

Die Berechnung des Druckverlustes in einem Abschnitt einer Rohrleitung bekannter Länge ist recht einfach. Aber hier müssen Sie eine ganze Reihe von Variablen verwenden. Sie finden ihre Werte in den Verzeichnissen. Und die Formel lautet wie folgt:

P = b × L × (1 + K), wobei

P - Druckverlust in Metern Wasser. Diese Eigenschaft ist angesichts der Tatsache anwendbar, dass sich der Druck des Wassers in seiner Strömung ändert; b - hydraulische Neigung der Rohrleitung; L ist die Länge der Rohrleitung in Metern; K ist ein spezieller Koeffizient. Diese Einstellung hängt vom Zweck des Netzwerks ab.

Diese Formel ist stark vereinfacht. In der Praxis werden Druckabfälle durch Ventile und Rohrbiegungen verursacht. Mit den Abbildungen, die dieses Phänomen in den Armaturen darstellen, können Sie sich anhand der folgenden Tabelle vertraut machen.

Tabelle 4

	Entspricht der Länge des geraden Abschnitts der Rohrleitung, Meter
Durchmesser	300	250	200	150	125	100	80	65	50	40	32	25
50% offener Absperrhahn	60	60	60	45	30	30	15	15,0	15	15,0	15	15,0
75% offener Absperrhahn	8	8	8	6	4	4	2	2	2	3	3	2
100% offener Absperrhahn	2	2	2	1,5	1	1	0,50	0,50	0,5	0,5	0,50	0,5
Rückschlagventil	35	25	25	20	15	10	9	8	7	6	5	4
Das klappbare Rückschlagventil	45	30	30	25	20	15	12	10	9	8	7	6
Konische Verengung	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
90 Grad Ellbogen	7	5	4	2,7	2,5	1,7	1,30	0,9	0,70	0,6	0,40	0,3
90 Grad Biegung	5,5	5	3	2	1,8	1,20	1	0,7	0,50	0,4	0,30	0,2

 

Einige Elemente der obigen Formel müssen kommentiert werden. Die Chancen stehen einfach. Seine Werte finden Sie in SNiPa Nr. 2.04.01-85.

Tabelle 5

Zweck der Wasserversorgung	Koeffizient
Feuer bekämpfen	0,15
Haushalt trinken	0,3
Feuer bekämpfen	0,1
Wirtschaftliche Produktion und Feuer	0,2

 

Was das Konzept der "hydraulischen Neigung" betrifft, so ist alles viel komplizierter.

Wichtig! Diese Eigenschaft zeigt den Widerstand an, den das Rohr gegen die Bewegung von Wasser ausübt.

Die hydraulische Neigung ist eine Ableitung der folgenden Parameter:

• Fließrate. Die Abhängigkeit ist direkt proportional, dh der hydraulische Widerstand ist umso höher, je schneller sich die Strömung bewegt.
• Rohrdurchmesser.Hier ist die Abhängigkeit bereits umgekehrt proportional: Der hydraulische Widerstand nimmt mit abnehmendem Querschnitt des technischen Zweigs zu;
• Rauheit der Wände. Dieser Indikator hängt wiederum vom Material des Rohrs ab (die Oberfläche des HDPE oder Polypropylens ist glatter als die von Stahl). In einigen Fällen ist das Alter der Wasserleitungen ein wichtiger Faktor. Mit der Zeit gebildete Kalkablagerungen und Rost erhöhen die Oberflächenrauheit ihrer Wände.

Den Shevelev-Tisch benutzen

Um das Problem zu lösen, das mit der Bestimmung der hydraulischen Steigung unter Verwendung eines Taschenrechners verbunden ist, können Sie die von Shevelev F.A. entwickelte Tabelle der hydraulischen Berechnung von Wasserleitungen vollständig verwenden. Es enthält Daten für verschiedene Durchmesser, Materialien und Durchflussraten. Darüber hinaus enthält die Tabelle Änderungen in Bezug auf alte Rohre. Hier sollte jedoch ein Punkt klargestellt werden: Alterskorrekturen gelten nicht für alle Arten von Polymerrohrprodukten. Die Oberflächenstruktur von gewöhnlichem oder vernetztem Polyethylen, Polypropylen und Metallkunststoff ändert sich während der gesamten Betriebsdauer nicht.

Aufgrund des großen Volumens der Shevelev-Tabelle ist es nicht praktisch, sie vollständig zu veröffentlichen. Unten finden Sie nur einen kleinen Auszug aus diesem Dokument für ein Kunststoffrohr mit einem Durchmesser von 16 Millimetern.

Tabelle 6

Geschwindigkeit, m / s	Durchflussmenge Liter / Sek	Hydraulische Neigung für eine Rohrleitungslänge von 1000 Metern (1000i)
1,50	0,17	319,8
1,41	0,16	287,2
1,33	0,15	256,1
1,24	0,14	226,6
1,15	0,13	198,7
0,88	0,1	124,7
0,90	0,09	103,5
0,71	0,08	84

Bei der Analyse der Ergebnisse der Berechnung des Druckabfalls muss berücksichtigt werden, dass die meisten Armaturen für den normalen Betrieb einen gewissen Überdruck erfordern. Das vor 30 Jahren verabschiedete SNiP liefert Zahlen für bereits veraltete Geräte. Moderne Modelle von Haushalts- und Sanitärgeräten erfordern für den normalen Betrieb einen Überdruck von mindestens 0,3 kgf / cm2 (oder 3 m Druck). Wie die Praxis zeigt, ist es jedoch besser, einen etwas größeren Wert dieses Parameters in die Berechnung einzubeziehen - 0,5 kgf / cm2.

Beispiele

Zur besseren Aufnahme der folgenden Informationen ist ein Beispiel für eine hydraulische Berechnung einer Kunststoffwasserversorgung aufgeführt. Folgende Daten werden als Anfangsdaten akzeptiert:

• Durchmesser - 16,6 mm;
• Länge - 27 Meter;
• Der maximal zulässige Wasserdurchfluss beträgt 1,5 m / s.

Auf eine Notiz! Bei Inbetriebnahme des Wasserversorgungssystems werden Prüfungen mit einem Druck durchgeführt, der mindestens dem Arbeiter multipliziert mit dem Faktor 1,3 entspricht. In diesem Fall sollte die hydraulische Prüfung eines bestimmten Abschnitts der Rohrleitung Markierungen auf dem Prüfdruck sowie auf der Dauer der Prüfarbeiten enthalten.

Die hydraulische Neigung mit einer Länge von 1000 Metern beträgt (wir nehmen den Wert aus der Tabelle) 319,8. Da die Formel zur Berechnung des Druckabfalls nicht 1000i, sondern einfach i ersetzen darf, muss dieser Indikator durch 1000 geteilt werden. Als Ergebnis erhalten wir:

        319,8:1000=0,3198

Für die Trinkwasserversorgung wird der Koeffizient K gleich 0,3 angenommen.

Nach dem Ersetzen dieser Werte sieht die Formel folgendermaßen aus:

P = 0,3198 × 27 × (1 + 0,3) = 11,224 Meter.

Somit wird an der Endinstallation ein Überdruck von 0,5 Atmosphäre bei einem Druck in der Rohrleitung des Wasserversorgungssystems von 0,5 + 1,122 = 1,622 kgf / cm² erzeugt. Und da der Druck in der Leitung in der Regel nicht unter 2,5 - 3 Atmosphären fällt, ist dieser Zustand durchaus realisierbar.

Hydraulische Berechnung von Rohrleitungen von Heizungssystemen mit Programmen

Die Berechnung der Heizung eines Privathauses ist ein ziemlich komplizierter Vorgang. Spezielle Programme vereinfachen dies jedoch erheblich. Heute steht eine Auswahl mehrerer Online-Dienste dieses Typs zur Verfügung. Die Ausgabe enthält folgende Daten:

• erforderlicher Durchmesser der Rohrleitung;
• ein bestimmtes Ventil zum Auswuchten;
• Größen der Heizelemente;
• Differenzdrucksensorwerte;
• Steuerparameter für Thermostatventile;
• numerische Einstellungen von regulatorischen Teilen.

Oventrop-Co-Programm zur Auswahl von Polypropylenrohren. Bevor Sie es starten, müssen Sie die erforderlichen Geräte ermitteln und die Einstellungen vornehmen. Am Ende der Berechnungen erhält der Benutzer mehrere Optionen zur Implementierung des Heizungssystems. Sie nehmen iterativ Änderungen vor.

Mit dieser hydraulischen Berechnungssoftware können Sie Rohrelemente der Leitung mit dem gewünschten Durchmesser auswählen und die Durchflussmenge des Kühlmittels bestimmen. Es ist ein zuverlässiger Assistent bei der Berechnung von Einrohr- und Zweirohrstrukturen. Die Bequemlichkeit der Arbeit ist einer der Hauptvorteile von Oventrop co. Dieses Programm enthält vorgefertigte Blöcke und Materialkataloge.

HERZ CO Programm: Berechnung unter Berücksichtigung des Sammlers. Diese Software ist frei verfügbar. Damit können Sie unabhängig von der Anzahl der Rohre Berechnungen durchführen. HERZ CO hilft bei der Erstellung von Projekten für renovierte und neue Gebäude.

Beachten Sie! Es gibt eine Einschränkung: Glykolmischung wird verwendet, um Strukturen zu erzeugen.

Das Programm konzentriert sich auch auf die Berechnung von Ein- und Zweirohrheizungssystemen. Mit seiner Hilfe wird die Wirkung des Thermostatventils berücksichtigt und auch Druckverluste in Heizgeräten und ein Indikator für den Strömungswiderstand des Wärmeträgers ermittelt.

Die Berechnungsergebnisse werden grafisch und schematisch angezeigt. HERZ CO hat eine Hilfefunktion. Das Programm verfügt über ein Modul, das die Funktion zum Suchen und Lokalisieren von Fehlern ausführt. Das Softwarepaket enthält einen Katalog mit Daten zu Heizungs- und Ventilgeräten.

Instal-Therm HCR-Softwareprodukt. Mit dieser Software können Heizkörper und Oberflächenheizung berechnet werden. Das Lieferkit enthält das Tece-Modul, das Routinen zum Entwerfen verschiedener Arten von Wasserversorgungssystemen, Scannen von Zeichnungen und Berechnen von Wärmeverlusten enthält. Das Programm ist mit verschiedenen Katalogen ausgestattet, die Armaturen, Batterien, Wärmedämmung und eine Vielzahl von Armaturen enthalten.

Computerprogramm "TRANSIT". Dieses Softwarepaket ermöglicht die multivariate hydraulische Berechnung von Ölpipelines, in denen sich Ölpumpstationen (im Folgenden: NPS) befinden. Die Anfangsdaten sind:

• absolute Rauheit der Rohre, Druck am Ende der Leitung und deren Länge;
• Elastizität und kinematische Viskosität gesättigter Öldämpfe und deren Dichte;
• Marke und Anzahl der Pumpen, die sowohl an der Kopfstation als auch an Zwischenpumpstationen enthalten sind;
• Rohranordnung nach Durchmesser;
• Pipeline-Profil.

Das Berechnungsergebnis wird in Form von Daten zu den Eigenschaften der Schwerkraftabschnitte des Rumpfes und zur Pumprate dargestellt. Zusätzlich erhält der Benutzer eine Tabelle mit dem Druckwert vor und nach einem der NPS.

Abschließend muss gesagt werden, dass die einfachsten Berechnungsmethoden oben angegeben wurden. Profis verwenden viel komplexere Schemata.