O cálculo do consumo de água na seção transversal de um tubo de água atua como ponto de partida em um sistema complexo de cálculos hidrodinâmicos. Ao construir ou reconstruir um edifício, ao organizar um sistema de extinção de incêndio, é imperativo calcular quanta água fluirá para o objeto a uma pressão conhecida no sistema se tubos de uma determinada seção estiverem instalados.
Ao calcular o fluxo de água, vários fatores são levados em consideração, um dos mais importantes é a seção transversal do tubo de suprimento e a pressão no sistema
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Quais fatores levam em consideração ao calcular o fluxo de água
A determinação do fluxo de água pelo diâmetro do tubo permite obter dados muito próximos do real, mas nem sempre. Além do diâmetro do tubo, vários fatores afetam a vazão real:
- nível de pressão. Com pressões mais altas no sistema de tubulação, os consumidores receberão mais água. O cálculo do fluxo de água pelo diâmetro e pressão do tubo permite obter dados mais precisos do que usar apenas um parâmetro. Com base nesses valores, a espessura necessária da parede do tubo é determinada;
- a pressão da água no sistema depende de alterações no diâmetro dos tubos, curvas e reviravoltas, galhos, presença de válvulas de fechamento. Quanto mais complicada a configuração do sistema de abastecimento de água, mais difícil é determinar os indicadores reais da vazão da água através do tubo a uma pressão especificada de acordo com o SNiP;
- pela força de atrito que impede o movimento do fluxo de água, com um comprimento maior do sistema, a taxa de fluxo de água através do tubo é significativamente reduzida, uma vez que a velocidade do fluido se move;
- rugosidade das paredes internas do abastecimento de água. As estruturas poliméricas modernas têm uma produção dez por cento maior do que os produtos mais recentes de materiais tradicionais - concreto, ferro fundido e aço;
- durante o uso prolongado, vários depósitos obstruem o interior da tubulação. A mudança no relevo interno devido ao entupimento dificilmente é possível calcular usando fórmulas matemáticas. Portanto, é impossível determinar com precisão a quantidade de água que passa pelo tubo. Novos materiais poliméricos permitem não levar em consideração o fator de entupimento gradual do sistema, uma vez que a formação de crescimentos em sua superfície interna é praticamente eliminada.
O consumo de água dependerá da configuração do suprimento de água e do tipo de tubulação em que a rede está montada
Portanto, calculando a pressão da água dependendo do diâmetro do tubo, sem levar em consideração outros fatores que afetam a vazão real do líquido, erros significativos podem ser cometidos.
Métodos para calcular a quantidade de água ao longo da seção transversal do tubo
A taxa de transferência do pipeline pode ser calculada usando vários métodos diferentes. Você pode usar:
- métodos físicos de cálculo de acordo com fórmulas especiais que são excelentes ao realizar cálculos para abastecimento de água e esgoto;
- métodos de cálculo tabulares, fornecendo valores aproximados, o que na maioria dos casos é suficiente para tomar decisões subsequentes. Para obter valores precisos, use as tabelas Shevelev.Além da seção interna, essas tabelas levam em consideração vários outros parâmetros, cujo efeito afeta a taxa de transferência do pipeline;
- calculadoras online gratuitas especiais;
- Programas de computador especiais para o cálculo de vários parâmetros associados à operação do sistema de dutos. Grandes empresas russas usam o programa Hydrosystem doméstico pago. Você pode encontrar links na Internet que permitem usar o programa TAScope, amplamente utilizado em muitos países.
Cálculo do consumo de água por diâmetro e outros parâmetros
A obtenção de dados calculados sobre o fluxo de água permite determinar:
- com a seleção de tubos com o diâmetro desejado, que está relacionado à vazão estimada;
- com a espessura de suas paredes associada à pressão interna estimada;
- com materiais que serão usados na colocação do oleoduto;
- com tecnologia de instalação de tronco.
O cálculo do consumo de água permite escolher o tipo de tubo e seu diâmetro
É possível calcular a quantidade de água consumida por uma fórmula simples:
q = π × d2 / 4 × V
Na fórmula acima, são utilizados os parâmetros: d - diâmetro interno do tubo; V é a velocidade do fluxo da corrente de água; q é o valor do fluxo de água.
Nota! Para o cálculo, os recursos da velocidade do fluxo de água, que podem ser naturais, com fluxo de gravidade e criados artificialmente usando uma fonte de bombeamento externa, não importam.
Em um sistema livre de gravidade, onde a água se move pela gravidade de uma torre de água, a taxa de fluxo de água está na faixa de 0,7 m / s a 1,9 m / s (em um sistema de abastecimento de água da cidade, o fluxo de água geralmente se move a uma velocidade de um metro e meio por segundo). Ao usar uma fonte externa para injeção, a velocidade anexada a elas é determinada pelos dados do passaporte do supercharger.
A fórmula acima inclui três parâmetros e permite, conhecendo dois deles, determinar o terceiro.
Determinação do fluxo de água com uma possível queda de pressão
A fórmula considerada para determinar o fluxo de água pelo diâmetro interno do tubo e a velocidade do fluxo de água é considerada simplificada. Não leva em consideração a mudança de pressão sob a influência de circunstâncias que podem levar a uma pressão mais baixa ou mais alta no sistema de tubulação. A fórmula de Darcy permite um cálculo que leva em consideração as perdas nos pontos extremos do pipeline. Se parece com isso:
ΔΡ = λL / D * V2/ 2gρ
A fórmula de Darcy leva em consideração os seguintes parâmetros:
P é a viscosidade; λ é o coeficiente de atrito cujo valor é determinado por:
- a configuração do oleoduto, direta ou com curvas e curvas complexas;
- turbulência no fluxo da água;
- rugosidade da superfície interna do tubo;
- a presença de obstáculos na forma de seções usando válvulas de fechamento.
O coeficiente de atrito é afetado pela presença de elementos de travamento e seu número
L é o comprimento dos tubos; D é o valor da seção interna; V é a velocidade de movimento do fluxo de água; g é a aceleração da gravidade.
Cálculos simplificados
A fórmula de Darcy é usada em cálculos hidrodinâmicos complexos. Na maioria dos casos, usar a fórmula usual para determinar a vazão é suficiente. Cálculos complexos podem ser evitados recorrendo a tabelas com base em uma combinação de quatro parâmetros:
- os valores da seção interna - D;
- vazão de fluido - q;
- vazões - V;
- declive do tubo - i.
Um caso especial de cálculos hidrodinâmicos é a determinação do fluxo de água através do orifício da torneira. É utilizada a fórmula q = SV, na qual, além dos valores da vazão e da vazão, é introduzido o valor da área da seção transversal do orifício da torneira. É definido da seguinte forma:
S = πr2
Se a velocidade do fluxo de água é desconhecida, é determinado pela fórmula Toricelli V = 2gh. Na fórmula de Toricelli: g é o valor da aceleração da gravidade; h é a altura da coluna de água acima do orifício da torneira.
É bem possível calcular o consumo de água com base no valor conhecido da seção transversal interna do tubo. A precisão desse cálculo dependerá dos efeitos de vários outros fatores. Em alguns casos, quando não é necessário obter valores perfeitamente precisos, é perfeitamente permitido negligenciá-los. Naturalmente, para cálculos hidrodinâmicos complexos, fórmulas simplificadas são indesejáveis.
