Hydraulický výpočet pre výber potrubí: metódy

Vykurovacie siete, vykurovacie systémy budov, hydraulické obvody strojov, drenážne systémy, vodovodné potrubia - všetky tieto objekty sa skladajú z potrubí. Inžinierske komunikácie vytvorené na ich základe sú najúspornejším spôsobom prepravy rôznych látok. Hydraulický výpočet potrubí vám umožňuje určiť hodnoty mnohých charakteristík pri maximálnom výkone potrubných prvkov potrubia.

Čo sa počíta

Tento postup sa vykonáva s ohľadom na nasledujúce prevádzkové parametre technickej komunikácie.

1. Prietok tekutiny v jednotlivých segmentoch zásobovania vodou.
2. Prietok pracovného média v potrubiach.
3. Optimálny priemer prívodu vody, ktorý poskytuje prijateľný pokles tlaku.

Podrobne zvážte metodiku výpočtu týchto ukazovateľov.

Spotreba vody

Údaje o normatívnej spotrebe vody jednotlivými sanitárnymi zariadeniami sú uvedené v dodatku k SNiP 2.04.01-85. Tento dokument upravuje výstavbu kanalizačných sietí a vnútorných vodovodných systémov. Nasleduje časť príslušnej tabuľky.

stôl 1

Vodovodná armatúra	Celkový prietok (teplá voda pre domácnosť a studená voda), liter / sekundu	Spotreba studenej vody, liter za sekundu
WC misa s priamym vodným ventilom	1,4	1,4
Toaletná misa s nádržou na odtok vody	0,10	0,10
Sprchový kút (batéria)	0,12	0,08
Vaňa (batéria)	0,25	0,17
Umývadlo (mixér)	0,12	0,08
Umývadlo (batéria)	0,12	0,08
Umývadlo (vodovodné batérie)	0,10	0,10
Zavlažovací kohút	0,3	0,3

Ak máte v úmysle používať súčasne niekoľko zariadení, tok sa sčítava. Takže v prípade, keď sprcha pracuje na prvom poschodí so súčasným použitím toalety na druhom poschodí, je logické pridať objem spotreby vody oboma spotrebiteľmi - 0,12 + 0,10 = 0,22 litra / sekundu.

Dôležité! Na potrubie požiarnej vody sa uplatňuje toto pravidlo: v prípade jedného prúdu musí mať prietok najmenej 2,5 litra / s.

Je celkom zrejmé, že počas hasenia požiarov je počet trysiek z jedného požiarneho hydrantu určený oblasťou a typom budovy. Pre ľahšiu orientáciu sú informácie o tomto čísle k dispozícii aj vo forme tabuľky.

tabuľka 2

Typ budovy	Potrebné hasiace množstvo
Správa podnikov (objem do 25 000 metrov kubických)	1
Verejné budovy (objem do 25 000 metrov kubických, viac ako 10 poschodí)	2
Verejné budovy (objem do 25 000 metrov kubických, do 10 poschodí)	1
Budova riadenia (objem až do 25 000 metrov kubických, 10 a viac poschodí)	2
Budova riadenia (od 6 do 10 poschodí)	1
Bytový dom (od 16 do 25 poschodí)	2
Bytový dom (do 16 poschodí)	1

Prietok

Predpokladajme, že čelíme úlohe výpočtu slepej uličky vodovodnej siete pri danom maximálnom prietoku cez ňu. Účelom výpočtov je určiť priemer, pri ktorom bude zabezpečená prijateľná rýchlosť prúdenia potrubím (podľa SNiP - 0,7 - 1,5 m / s).

Aplikujeme vzorce. Veľkosť potrubia súvisí s prietokom vody a jej prietokom podľa nasledujúcich vzorcov:

S = π * R² kde

S je plocha prierezu potrubia.Merná jednotka - meter štvorcový; π je známe iracionálne číslo; R je polomer vnútorného priemeru potrubia.

Merná jednotka - rovnaké štvorcové metre.

Na vedomie! Pri liatinových a oceľových rúrkach sa polomer obvykle rovná polovici ich menovitého priemeru (DN). Väčšina plastových rúrkových výrobkov má menovitý vonkajší priemer o jeden stupeň väčší ako vnútorný priemer. Napríklad pre polypropylénové potrubie s vnútorným prierezom 32 milimetrov je vonkajší priemer 40 milimetrov.

Nasledujúci vzorec vyzerá takto:

W = V × S, kde

W - spotreba vody v metroch kubických; V - prietok vody (m / s); S - prierezová plocha (metre štvorcové).

Príklad. Vypočítame plynovod hasiaceho systému pre jeden prúd, ktorého prietok vody je 3,5 litra za sekundu. V systéme SI bude hodnota tohto ukazovateľa: 3,5 l / s = 0,0035 m3 / s. Táto spotreba na jeden prúd je normalizovaná na hasenie požiaru vo vnútri skladovacích a priemyselných budov s objemom 200 až 400 metrov kubických a výškou až 50 metrov.

Najprv vezmeme druhý vzorec a vypočítame minimálnu plochu prierezu. Ak je rýchlosť 3 m / s., Tento indikátor sa rovná

S = W / V = ​​0,0035 / 3 = 0,0012 m2

Potom bude polomer vnútornej časti rúry takto:

R = = S / n = 0,019 m.

Preto by mal byť vnútorný priemer potrubia rovný minimu

Ext. = 2R = 0,038 m = 3,8 centimetrov.

Ak je výsledkom výpočtu stredná hodnota medzi štandardnými hodnotami rozmerov rúrkových výrobkov, zaokrúhľovanie sa vykoná smerom nahor. To znamená, že v tomto prípade je vhodná štandardná oceľová rúrka s DN = 40 mm.

Ako ľahké je zistiť priemer. Na vykonanie rýchleho výpočtu môžete použiť ďalšiu tabuľku, ktorá priamo uvádza prietok vody potrubím k jeho menovitému priemeru. Je uvedený nižšie.

Tabuľka 3

Spotreba, liter / sek.	Minimálne diaľkové ovládanie potrubia, milimetre
10	50
6	40
4	32
2,4	25
1,2	20
0,6	15
0,20	10

 

Strata tlaku

Výpočet tlakovej straty v časti potrubia známej dĺžky je pomerne jednoduchý. Ale tu musíte použiť slušné množstvo premenných. Ich hodnoty nájdete v adresároch. Vzorec je nasledujúci:

Kde P = b × L × (1 + K)

P - tlaková strata v metroch vody. Táto vlastnosť je použiteľná vzhľadom na skutočnosť, že sa mení tlak vody v jej prietoku; b - hydraulický sklon potrubia; L je dĺžka potrubia v metroch; K je špeciálny koeficient. Toto nastavenie závisí od účelu siete.

Tento vzorec je výrazne zjednodušený. V praxi sú tlakové straty spôsobené ventilmi a ohybmi rúrok. S obrázkami predstavujúcimi tento jav v príslušenstve sa môžete zoznámiť pomocou nasledujúcej tabuľky.

Tabuľka 4

	Rovnocenné dĺžke priameho potrubia v metroch
priemer	300	250	200	150	125	100	80	65	50	40	32	25
50% otvorený kohútik	60	60	60	45	30	30	15	15,0	15	15,0	15	15,0
75% otvorený kohútik	8	8	8	6	4	4	2	2	2	3	3	2
100% otvorený kohútik	2	2	2	1,5	1	1	0,50	0,50	0,5	0,5	0,50	0,5
Spätný ventil	35	25	25	20	15	10	9	8	7	6	5	4
Skladací spätný ventil	45	30	30	25	20	15	12	10	9	8	7	6
Kužeľové zúženie	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Koleno 90 stupňov	7	5	4	2,7	2,5	1,7	1,30	0,9	0,70	0,6	0,40	0,3
Ohyb 90 stupňov	5,5	5	3	2	1,8	1,20	1	0,7	0,50	0,4	0,30	0,2

 

Niektoré prvky vyššie uvedeného vzorca treba komentovať. Šance sú jednoduché. Jeho hodnoty sú uvedené v SNiPa č. 2.04.01-85.

Tabuľka 5

Účel dodávky vody	koeficient
Hasenie požiaru	0,15
Pitie pre domácnosť	0,3
Hasenie požiaru	0,1
Hospodárska výroba a požiar	0,2

 

Pokiaľ ide o koncepciu „hydraulického svahu“, potom je všetko oveľa komplikovanejšie.

Dôležité! Táto charakteristika zobrazuje odpor, ktorý potrubie spôsobuje pohybu vody.

Hydraulický sklon je derivátom nasledujúcich parametrov:

• prietok. Závislosť je priamo úmerná, to znamená, že hydraulický odpor je vyšší, čím rýchlejšie sa tok pohybuje;
• priemer potrubia.Závislosť je tu už nepriamo úmerná: hydraulický odpor sa zvyšuje so znížením prierezu strojárskeho odvetvia;
• drsnosť stien. Tento indikátor zase závisí od materiálu potrubia (povrch HDPE alebo polypropylénu je hladší ako povrch ocele). V niektorých prípadoch je dôležitým faktorom vek vodovodných potrubí. Vápno a hrdza, ktoré sa tvoria v priebehu času, zvyšujú drsnosť povrchu stien.

Použitie tabuľky Shevelev

Ak chcete vyriešiť problém spojený s určením hydraulického sklonu pomocou kalkulačky, môžete úplne použiť tabuľku hydraulických výpočtov vodných potrubí vyvinutú spoločnosťou Shevelev F.A. Obsahuje údaje pre rôzne priemery, materiály a prietoky. Okrem toho tabuľka obsahuje zmeny a doplnenia týkajúce sa starých potrubí. Tu by sa však mal objasniť jeden bod: korekcie veku sa nevzťahujú na všetky typy výrobkov z polymérnych rúrok. Povrchová štruktúra obyčajného alebo zosieťovaného polyetylénu, polypropylénu a kovového plastu sa nemení po celú dobu prevádzky.

Z dôvodu veľkého objemu tabuľky Shevelev nie je praktické ju úplne publikovať. Nižšie je uvedený malý výňatok z tohto dokumentu pre plastové potrubie s priemerom 16 milimetrov.

Tabuľka 6

Rýchlosť, m / s	Prietok litre / sek	Hydraulický sklon pre dĺžku potrubia 1000 metrov (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

Pri analýze výsledkov výpočtu tlakovej straty treba mať na pamäti, že väčšina inštalatérskych zariadení vyžaduje pre normálnu prevádzku určitý tlak. SNiP, prijatý pred 30 rokmi, poskytuje údaje o už zastaranom vybavení. Modernejšie modely domácich a sanitárnych zariadení vyžadujú pre normálnu prevádzku, aby pretlak bol najmenej 0,3 kgf / cm2 (alebo 3 metre tlaku). Ako však ukazuje prax, vo výpočte je lepšie uviesť mierne väčšiu hodnotu tohto parametra - 0,5 kgf / cm2.

Príklady

Pre lepšiu asimiláciu informácií nižšie je uvedený príklad hydraulického výpočtu zásobovania plastovou vodou. Nasledujúce dáta sú akceptované ako počiatočné údaje:

• priemer - 16,6 mm;
• dĺžka - 27 metrov;
• maximálny povolený prietok vody je 1,5 m / s.

Na vedomie! Keď sa systém dodávky vody uvedie do prevádzky, skúšky sa vykonávajú pri tlaku rovnajúcom sa najmenej pracovníkovi vynásobenému faktorom 1,3. V tomto prípade by úkon hydraulického skúšania konkrétnej vetvy potrubia mal obsahovať značky na skúšobnom tlaku, ako aj na trvaní skúšobných prác.

Hydraulický sklon dĺžky 1 000 metrov je (vezmeme hodnotu z tabuľky) 319,8. Ale pretože vzorec na výpočet poklesu tlaku nesmie byť nahradený 1000i, ale jednoducho i, tento ukazovateľ sa musí vydeliť 1000. Výsledkom je:

        319,8:1000=0,3198

Pre dodávku pitnej vody pre domácnosť sa koeficient K považuje za 0,3.

Po nahradení týchto hodnôt bude vzorec vyzerať takto:

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

Takto bude na koncových vodovodných armatúrach pri tlaku v potrubí vodovodného systému 0,5 až 1,122 = 1,622 kgf / cm2. Pretlak 0,5 atmosféry. A keďže tlak v potrubí spravidla neklesne pod 2,5 - 3 atmosféry, táto podmienka je celkom uskutočniteľná.

Hydraulický výpočet potrubí vykurovacích systémov pomocou programov

Výpočet vykurovania súkromného domu je pomerne komplikovaný postup. Špeciálne programy to však výrazne zjednodušujú. V súčasnosti je k dispozícii výber niekoľkých online služieb tohto typu. Výstup obsahuje nasledujúce údaje:

• požadovaný priemer potrubia;
• určitý ventil používaný na vyváženie;
• veľkosti vykurovacích telies;
• hodnoty snímačov diferenčného tlaku;
• regulačné parametre pre termostatické ventily;
• numerické nastavenie regulačných častí.

Program Oventrop pre výber polypropylénových rúr. Pred jeho spustením musíte určiť požadované vybavenie a vykonať nastavenia. Na konci výpočtov dostane užívateľ niekoľko možností realizácie vykurovacieho systému. Iteratívne vykonávajú zmeny.

Tento hydraulický výpočtový softvér vám umožňuje vybrať potrubné prvky potrubia požadovaného priemeru a určiť prietok chladiacej kvapaliny. Je to spoľahlivý pomocník pri výpočte jedno- a dvojtrubkových štruktúr. Pohodlie práce je jednou z hlavných výhod spolupráce Oventrop. Tento program zahŕňa hotové bloky a katalógy materiálov.

Program HERZ CO: výpočet zohľadňujúci zberateľa. Tento softvér je voľne k dispozícii. To vám umožňuje vykonávať výpočty bez ohľadu na počet potrubí. HERZ CO pomáha vytvárať projekty pre renovované a nové budovy.

Poznámka! Existuje jedna výzva: zmes glykolu sa používa na vytváranie štruktúr.

Program sa tiež zameriava na výpočet jedno a dvoj rúrkových vykurovacích systémov. S jeho pomocou sa berie do úvahy pôsobenie termostatického ventilu a zisťujú sa tiež tlakové straty vo vyhrievacích zariadeniach a indikátor odporu proti prúdeniu teplonosného média.

Výsledky výpočtu sú zobrazené v grafickej a schematickej podobe. HERZ CO má pomocnú funkciu. Program má modul, ktorý vykonáva funkciu vyhľadávania a lokalizácie chýb. Softvérový balík bude obsahovať katalóg údajov o spotrebičoch na vykurovanie a ventily.

Softvérový produkt Instal-Therm HCR. Pomocou tohto softvéru je možné počítať radiátory a povrchové vykurovanie. Súčasťou dodávky je modul Tece, ktorý obsahuje postupy na navrhovanie rôznych typov systémov zásobovania vodou, skenovanie výkresov a výpočet tepelných strát. Program je vybavený rôznymi katalógmi, ktoré obsahujú armatúry, batérie, tepelnú izoláciu a rôzne armatúry.

Počítačový program "TRANZIT". Tento softvérový balík umožňuje viacrozmerný hydraulický výpočet potrubí, v ktorých sa nachádzajú medziľahlé čerpacie stanice ropy (ďalej len „NPS“). Počiatočné údaje sú:

• absolútna drsnosť rúr, tlak na konci potrubia a jeho dĺžka;
• elasticita a kinematická viskozita nasýtených pár oleja a jej hustota;
• značka a počet čerpadiel zahrnutých na hlavnej stanici aj na medziľahlých čerpacích staniciach;
• usporiadanie potrubia podľa priemeru;
• profil potrubia.

Výsledok výpočtu je uvedený vo forme údajov o charakteristikách gravitačných rezov kmeňa a rýchlosti čerpania. Okrem toho sa používateľovi poskytne tabuľka ukazujúca hodnotu tlaku pred a po ktoromkoľvek z NPS.

Na záver treba povedať, že najjednoduchšie metódy výpočtu boli uvedené vyššie. Profesionáli používajú oveľa zložitejšie schémy.