Расчет трубопроводов водоснабжения

0
99

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).

Расчет по скорости и расходу
л/с
м/с
Результаты расчета
Диаметр
трубопровода, мм
Скорость
жидкости
Потери давления
на 1 м трубы
 
Расчет по мощности
кВт
м/с
°C
°C
Расход жидкости: л/с
Результаты расчета
Диаметр
трубопровода, мм
Скорость
жидкости
Потери давления
на 1 м трубы

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:

\( \mathbf{D = \sqrt{ 4 · G · ρ / (π · v)}} \)​, где

  • D – диаметр водопроводной трубы, мм
  • G – расход жидкости, л/с
  • ρ – плотность жидкости, кг/м3
    • ρ = 1000 кг/м3 – для чистой воды
    • ρ = 1070 кг/м3 – для 40% раствора этиленгликоля в воде
  • v – скорость движения жидкости в трубе, м/с.

После подстановки плотности и проведения вычислений данная формула примет следующий вид:

  • \( \mathbf{D = 35,7 · \sqrt{ G / v}} \)​ – расчет диаметра трубы для чистой воды
  • \( \mathbf{D = 36,9 · \sqrt{ G / v}} \)– расчет диаметра трубы для 40% гликоля

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

  • \( \mathbf{D = 29 · \sqrt G} \) – расчет диаметра трубы для чистой воды при скорости 1,5м/с
  • \( \mathbf{D = 30 · \sqrt G} \)​– расчет диаметра трубы для 40% гликоля при скорости 1,5м/с

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.

G = 1000 · Q / [ c · ρ · (TГTХ) ], где

  • G – расход жидкости, л/с
  • Q – холодильная или тепловая мощность установки, кВт
  • с – теплоемкость жидкости, кДж/(кг·°С)
    • с = 4.2 кДж/(кг·°С) – для чистой воды
    • с = 3.5 кДж/(кг·°С) – для 40% раствора этиленгликоля в воде
  • ρ – плотность жидкости, кг/м3
    • ρ = 1000 кг/м3 – для чистой воды
    • ρ = 1070 кг/м3 – для 40% раствора этиленгликоля в воде
  • ТГ и ТХ – температуры горячего и холодного потоков теплоносителя, °С

Для систем холодоснабжения со стандартным перепадом температур между теплым и холодным потоком 5°С формула примет вид:

  • G = Q/21 – для чистой воды при ΔT = 5°С
  • G = Q/18.7 – для 40% гликоля при ΔT = 5°С

Чтобы определить диаметр трубы по мощности системы нужно общую формулу для G подставить в общую формулу для D. Получим:

\[ \mathbf{D = \sqrt{ (4 · 1000 · Q / (π · v · c · (T_Г – T_Х))}} \]

В подавляющем большинстве систем холодоснабжения применяется вода или 40% раствор гликоля в воде со стандартным перепадом температур между теплым и холодным потоком 5°С, а скорость движения жидкости принимается порядка 1,5м/с. В этом случае формула принимает гораздо более простой вид:

  • \( \mathbf{D = 6,36 ·\sqrt Q} \)– для чистой воды
  • \( \mathbf{D = 7 ·\sqrt Q} \)– для 40% раствора этиленгликоля в воде

Например, для системы холодоснабжения мощностью 700кВт на 40% гликоле диаметр магистральной трубы составит

\( D = 7 ·\sqrt Q= 7 · \sqrt 700 = 185 \)мм. Ближайший больший трубопровод имеет диаметр 200мм.

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.

Почему стандартные диаметры именно такие, читайте статью «Стандартные диаметры. Откуда эти числа?».

Таблица 1. Стандартный ряд диаметров трубопроводов, толщина стенок

Условный проход Наружный диаметр Толщина стенки труб
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, м3
  • S – площадь сечения трубопровода, м2 (для круглых труб S = πD2/4)

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

  • v = 1,27 · G / D2 (G в м3/с, D в метрах)
  • v = 1270 · G / D2 (G в л/с, D в мм)

Полученная скорость участвует в гидравлическом расчете трубопроводов.

Предыдущая статьяПроизводство инновационных зеленых хладагентов
Следующая статьяНовая витрина Arles от компании Арнег

Решение года