Розрахунок діаметра трубопроводу по витраті, залежність витрати від тиску

Для того щоб правильно змонтувати конструкцію водопроводу, починаючи розробку і планування системи, необхідно розрахувати витрати води через трубу.

Від отриманих даних залежать основні параметри домашнього водоводу.

У цій статті читачі зможуть познайомитися з основними методиками, які допоможуть їм самостійно виконати розрахунок своєї водопровідної системи.

Як розрахувати необхідний діаметр труби

Мета розрахунку діаметра трубопроводу по витраті: Визначення діаметра і перетину трубопроводу на основі даних про витрату і швидкості поздовжнього переміщення води.

Виконати такий розрахунок досить складно. Потрібно врахувати дуже багато нюансів, пов’язаних з технічними та економічними даними. Ці параметри взаємопов’язані між собою. Діаметр трубопроводу залежить від виду рідини, яка у ній перекачуватися.

Якщо збільшити швидкість руху потоку можна зменшити діаметр труби. Автоматично знизиться матеріаломісткість. Змонтувати таку систему буде набагато простіше, впаде вартість робіт.

Однак збільшення руху потоку викличе втрати напору, які вимагають створення додаткової енергії, для перекачування. Якщо дуже сильно її зменшити, можуть з’явитися небажані наслідки.

За допомогою формул нижче можна як розрахувати витрати води в трубі, так і, визначити залежність діаметра труби від витрати рідини.

Коли виконується проектування трубопроводу, в більшості випадків, відразу задається величина витрати води. Невідомими залишаються дві величини:

  •  Діаметр труби;
  • Швидкість потоку.

Зробити повністю техніко-економічний розрахунок дуже складно. Для цього потрібні відповідні інженерні знання і багато часу. Щоб полегшити таку задачу при розрахунку потрібного діаметру труби, користуються довідковими матеріалами. У них даються значення найкращої швидкості потоку, отримані дослідним шляхом.

Підсумкова розрахункова формула для оптимального діаметра трубопроводу виглядає наступним чином:

d = v (4Q /? w)
Q – витрата рідини, що перекачується, м3 / с
d – діаметр трубопроводу, м
w – швидкість потоку, м / с

Відповідна швидкість рідини, в залежності від виду трубопроводу

Перш за все враховуються мінімальні витрати, без яких неможливо перекачувати рідину. Крім того, обов’язково розглядається вартість трубопроводу.

При розрахунку, потрібно завжди пам’ятати про обмеження швидкості рухається середовища. У деяких випадках, розмір магістрального трубопроводу повинен відповідати вимогам, закладеним в технологічний процес.

На габарити трубопроводу впливають також можливі стрибки тиску.

Коли робляться попередні розрахунки, зміна тиск в розрахунок не береться. За основу проектування технологічного трубопроводу береться допустима швидкість.

Коли в проектованому трубопроводі існують зміни напрямку руху, поверхня труби починає відчувати великий тиск, спрямоване перпендикулярно руху потоку.

Таке збільшення пов’язане з декількома показниками:

  • Швидкість рідини;
  • Густина;
  • Початкове тиск (напір).

Причому швидкість завжди знаходиться в зворотній пропорції до діаметру труби. Саме тому для високошвидкісних рідин потрібно правильний вибір конфігурації, грамотний підбір габаритів трубопроводу.

Наприклад, якщо перекачується сірчана кислота, значення швидкості обмежується до величини, яка не стане причиною появи ерозія на стінках трубних колін. В результаті структура труби ніколи не буде порушена.

Швидкість води в трубопроводі формула

Об’ємний витрата V (60м? / Год або 60 / 3600м? / Сек) розраховується як добуток швидкості потоку w на поперечний переріз труби S (а поперечний переріз в свою чергу вважається як S = 3.14 d? / 4): V = 3.14 wd? / 4. Звідси отримуємо w = 4V / (3.14 d?). Не забудьте перевести діаметр з міліметрів в метри, тобто діаметр буде 0.159 м.

Формула витрати води

У загальному випадку методологія вимірювання витрати води в річках і трубопроводах заснована на спрощеній формі рівняння безперервності, для нестискуваних рідин:

Витрата води через трубу таблиця

Залежність витрати від тиску

Немає такої залежності витрати рідини від тиску, а є – від перепаду тиску. Формула виводиться просто. Є загальноприйнята рівняння перепаду тиску при течії рідини в трубі? P = (? L / d)? W? / 2,? – коефіцієнт тертя (шукається в залежності від швидкості і діаметра труби за графіками або відповідними формулами), L – довжина труби, d – її діаметр,? щільність рідини, w – швидкість. З іншого боку, є визначення витрати G =? W? D? / 4. Висловлюємо з цієї формули швидкість, підставляємо її в перше рівняння і знаходимо залежність витрати G =? SQRT (? P d ^ 5 /? / L) / 4, SQRT – квадратний корінь.

Коефіцієнт тертя шукається підбором. Спочатку задаєте від ліхтаря деяке значення швидкості рідини і визначаєте число Рейнольдса Re =? Wd / ?, де? – динамічна в’язкість рідини (не плутайте з кінематичною в’язкістю, це різні речі). За Рейнольдсу шукаєте значення коефіцієнта тертя? = 64 / Re для ламінарного режиму і? = 1 / (1.82 lgRe – 1.64)? для турбулентного (тут lg – десятковий логарифм). І берете те значення, яке вище. Після того, як знайдете витрата рідини і швидкість, треба буде повторити весь розрахунок заново з новим коефіцієнтом тертя. І такий перерахунок повторюєте до тих пір, поки що задається для визначення коефіцієнта тертя значення швидкості не співпаде до деякої похибки з тим значенням, що ви знайдете з розрахунку.

Ссылка на основную публикацию