Як визначити пропускну здатність труби в залежності від діаметра та тиску води: кілька способів на вибір
Якісно зроблений водогін прослужить без поломок довгі роки. Однак при його встановленні діаметр труб повинен бути підібраним відповідно до вимог та норм з будівництва. Тому, плануючи зробити водопровід у своєму будинку, потрібно знати, як визначається пропускна спроможність труби залежно від діаметра та тиску води. Розберемося, чому це так важливо, і як правильно робити виміри.
Як правильно вибрати діаметр труби
При прокладанні труб для водопроводу або опалення необхідно вибрати їх розмір, який забезпечить потрібний тиск, але буде достатньо вільним, щоб через нього легко проходила вода. При цьому важливо взяти до уваги наступне:
- Діаметр перерізу труби.
- Величину, на яку зменшиться натиск на ділянці, що розглядається.
- Швидкість потоку води, що тече по трубі.
- Найбільший можливий тиск, який має витримувати труба.
- Довжину відрізків труби та матеріал, з якого вони виготовлені.
Насправді часто застосовується вибір діаметра виходячи з використання спеціальної таблиці. Цей спосіб нескладний, однак, є одним із найменш точних.
Застосування табличного методу
У цьому випадку для створення довідкової таблиці використовувалися найбільш типові значення основних параметрів. Для обчислення витрати води по діаметру труби та тиску таблиця повинна використовуватися наступним чином:
- У верхньому рядку кожної колонки вказано дев'ять найпоширеніших діаметрів труб.
- По рядках вказано величину тиску.
- У лівій колонці вказані значення, виражені у Паскалях на метри, у наступній – у мілібарах на метр (в атмосферах).
- Підбір можна проводити з урахуванням швидкості руху потоку води. У таблиці вказано водовитрата відповідно до діаметра труби та інших параметрів.
У більшості водопровідних систем тиск знаходиться в межах 15-25 атмосфер. У будинках із великою поверховістю прийнято застосовувати кілька окремих сегментів. Тому дані таблиці застосовні також до багатоповерхових будинків.
Для чого потрібно правильно визначати параметри труб
Звичайно, зрозуміло, що в складній техніці все має бути точно розраховано. Однак залишається питання, що поганого може статися при невідповідному перерізі труб.
Система споживання та відведення води у квартирі сильно взаємопов'язана. Відкритий кран на кухні може послабити перебіг води у ванній кімнаті або припинити набір її для зливу в туалеті. Важливо розуміти, що до цього може призвести не тільки неправильне встановлення обладнання, а й засмічення труб з часом.
Наприклад, металеві вироби з часом іржавіють та покриваються зсередини відкладеннями від недостатньо чистої води. Пластикові позбавлені цього недоліку. Вони не забруднюються і не руйнуються протягом тривалого часу.
При вузьких трубах можуть виникати проблеми зі стоками. Перевищення тиску у водопровідній мережі призведе до протікання та підвищення аварійності.
Розрахунок труб важливий при постачанні водою та водовідведенні для багатоповерхового будинку. При цьому повинні відповідати одна одній труби. Відповідні зовні і ті, якими вода протікає всередині.
При оплаті комунальних рахунків фірмами та організаціями не завжди використовуються лічильники. У цих випадках зазвичай пред'являється рахунок відповідно до прохідності труби.
Труби в будинку можуть виконувати різні функції. Вони відносяться до надходження гарячої та холодної води, каналізації напірної або безнапірної, постачання природного газу, опалення. У кожному з наведених випадків до них пред'являються вимоги, яким вони повинні відповідати.
Комунікації в будинку працюватимуть, не створюючи проблем, у тому випадку, якщо їхня пропускна здатність визначена правильно. Інакше доведеться їх ремонтувати.
Від чого залежить прохідність труби
Щоб визначити, з якою швидкістю витрачається вода, необхідно враховувати кілька різних факторів. На перший погляд може здатися, що для цього можна обмежитися обліком лише діаметра труби.
На практиці необхідно взяти до уваги комплекс факторів:
- Потрібно враховувати довжину сегмента труби, якою рухається рідина. Важливість цього параметра полягає в наявності тертя стін і рідини. Чим довше використовуваний сегмент труби, тим сильніше він здатний уповільнити протікання рідини.
- Хоча важливу роль відіграє вихідний тиск, проте перебіг рідини, що сповільнюється, не дозволить новим порціям потрапити в трубу протягом деякого часу.
- Діаметр впливає швидкість протікання. Однак він впливає на рідину кількома способами. При використанні вузьких труб рівень уповільнення різко посилюється.
- Для стін може використовуватися різний матеріал. У пластикових трубах вода тече з більшою швидкістю, ніж у металевих того ж діаметра.
- Час, протягом якого відбувається експлуатація труб. Цей параметр не істотно впливає на пластикові труби, але важливий для металевих. Вони з часом заростають зсередини та іржавіють. Це негативно впливає на їх прохідність.
- Різні сегменти з'єднуються за допомогою фітингів, розвилок, перехідників. Вони уповільнюють проходження води. Виявляється гальмування ними необхідно враховувати при розрахунках.
Якщо щодо прохідності ігнорувати хоча б одну з наведених особливостей, це може змінити розрахункову величину у кілька разів.
Як розрахувати прохідність труби
Коли виникає необхідність зробити розрахунки, можна використовувати такі методи:
- Використовуйте таблиці. Існують різні варіанти, які відповідають призначенню труб.
- Застосовувати формули. Існує кілька варіантів розрахунків. Часто використовують спрощені варіанти, що не враховують усіх суттєвих особливостей водопровідної системи.
- Існують програмні продукти, призначені щодо розглянутих розрахунків. Вони зазвичай дають найточніший результат.
- Можуть бути використані калькулятори онлайн. Для того, щоб ними скористатися, необхідно перейти на відповідну сторінку та ввести потрібні дані відповідно до інструкцій.
Далі розглянуто кілька способів проведення розрахунків.
Використання спрощеної формули
Таким чином на основі знання діаметра труби та швидкості руху потоку можна визначити прохідність. Для цього можна використати таку формулу.
q = (V*Пі*d^2) / 4
Тут використані такі позначення:
- q - прохідність, виражена в літрах за секунду;
- V позначає швидкість води;
- d є внутрішнім діаметром отвору.
Найчастіше швидкість перебуває у межах 0,8-1,5 метрів на секунду. Якщо використовується насос, то тиск і швидкість потоку, що виробляється їм, вказуються в технічному паспорті.
Точніша формула
І тут необхідно скористатися формулою Дарсі. У ній враховуються:
- Довжина сегмента труби (L).
- Коефіцієнт, який виражає ступінь гальмування потоку завдяки тертю об стінки, використанню різних видів фітингів, кривизни стінок та турбулентності. Він має назву коефіцієнта шорсткості (лямбда).
- Розмір в'язкості рідини (ро).
Формула виглядає в такий спосіб.
ПН = лямбда * (L / D) * ((V ^ 2) / (2 * g)) * ро
Тут використані такі позначення:
- ПН є втратою напору. На цю величину має бути зменшена розрахункова величина водовитрати.
- L – довжина труби, якою протікає вода.
- D – внутрішній діаметр труби.
- g дорівнює величині прискорення вільного падіння.
За допомогою формули Дарсі можна врахувати особливості труб, але для цього необхідно визначити коефіцієнти "лямбда" та "ро".
Використання онлайн калькуляторів
Для того, щоб розрахувати пропускну здатність труби, калькулятор легко знайти онлайн. Для цього можна скористатися пошуком Google, Яндекс чи іншим. Для цього у рядку пошуку потрібно набрати рядок «як розрахувати прохідність труби, калькулятор» або аналогічний.
Для розрахунку витрати води по перерізу труби та тиску калькулятор запросить введення таких даних:
- Матеріал виготовлення.
- Вид (конструкційні особливості). Тут потрібно зробити вибір зі списку.
- Далі потрібно вказати мету розрахунку. Однією є обчислення витрати води.
При розрахунку розрахунку діаметра труби витрати води додатково потрібно вказати падіння напору на кожен метр, внутрішній діаметр труби і довжину її ділянки. Після натискання кнопки на сторінці з'явиться потрібний результат.
У другому випадку, перед тим, як порахувати витрату води по діаметру труби і тиску, треба підготувати дані про тип водопроводу, конструкційні особливості труби, довжина, діаметр, матеріал виготовлення, температура і тиск напору.
Третій калькулятор працює в такий спосіб. Необхідно вибрати один із способів розрахунку витрати води:
- з урахуванням шорсткості та матеріалу;
- на основі використовуваного матеріалу та довжини ділянки труби.
Слід зазначити, що метою розрахунку є витрата. Для розрахунку вказують вид труби, її матеріал, довжину, падіння напору та внутрішній діаметр. Після натискання на кнопку "Розрахувати" на сторінці буде показаний результат.
Як влаштовано водопостачання у квартирі чи будинку
Хоча внутрішній діаметр має істотне значення при розрахунку водоспоживання, проте визначити його іноді буває складно. Для цієї мети можуть використовуватись спеціальні таблиці, проте не для всіх марок обладнання можна знайти інформацію.
Якщо є можливість безпосередньо виміряти потрібну величину, її потрібно використовуватиме розрахунків. Однак такий спосіб зручний при застосуванні пластикових або металопластикових труб.
Якщо розглядати металеві, з часом вони заростають зсередини, причому це відбувається нерівномірно. Тому в такому разі зробити розрахунок споживання води безпосередньо важко. Зазвичай компенсації звуження беруть труби трохи більшого діаметра проти розрахунковим.
Корисне відео
На практиці у квартирах чи приватних будинках зазвичай для водопровідних труб беруть вироби діаметром 10 чи 15 мм, для стояків – 20 чи 25 мм. Якщо використовується обладнання з розміром, вказаним у дюймах, використовуються значення, близькі до вказаних.
Вважають, що у водопроводі максимально допустима швидкість протікання води становить 2 метри в секунду. Діаметр вибирають залежно від довжини труби:
- У тих випадках, коли ця величина вбирається у 10 метрів, достатньо використовувати трубу діаметром 20 мм.
- Якщо її протяжність знаходиться в межах від 10 до 30 метрів, підійде використання труби з діаметром, рівним 25 мм.
- Коли ділянка трубопроводу довша за 30 метрів, можна взяти виріб діаметром 32 мм.
- Для довжини понад 50 метрів підійдуть труби з діаметром 50 мм.
- Для ще більших ділянок трубопроводу та за наявності численних місць водозабору застосовуються шукана величина досягає 100 мм.
Корисне відео
При розрахунку пропускної спроможності трубопроводу мають бути враховані всі точки в будинку, де відбувається споживання води та споживачі, які можуть бути підключені одночасно до водопровідної системи. До них входять як мешканці, а й пристрої, споживають цей ресурс. Наприклад, це стосується посудомийної та пральної машин.
При цьому для розрахунку пропускної спроможності труби в залежності від діаметра та тиску води потрібно враховувати особливості ситуації, коли сім'я невелика, хоча багато кранів. При цьому слід пам'ятати, що люди не зможуть одночасно споживати воду через усі крани.
Для простоти можна вважати, що повністю відкритий кран за хвилину пропускає 6 літрів води. На підставі цього можна побачити, яке максимальне споживання води в будинку очікується і на підставі цього розрахувати діаметр труб, які підводять воду до будинку чи квартири.
Корисне відео
Як враховувати тиск
Вода може надходити в житло самопливом або рухатись у трубах під тиском. У разі необхідно використовувати ширші труби. Якщо цього не зробити, то потік стане більш турбулентним, трубопровід вібруватиме і шумітиме і через це стане зношуватися значно швидше. Така ситуація підвищить ризик можливого настання аварії.
Для того щоб система водопостачання була надійною, потрібно робити розрахунок з урахуванням тиску.
Різні види труб
У будинку чи квартирі використовуються різні трубопровідні системи. Вимоги та способи розрахунку їм можуть відрізнятися.
Наприклад, розрахунок пропускної спроможності трубопроводу по діаметру та тиску для каналізаційної труби відбувається на підставі наступних параметрів:
- Діаметр трубопроводу.
- Середня швидкість потоку.
- Гідравлічний ухил (l), під яким рухаються труби.
- Ступінь заповнення труби вмістом (h/d). При визначенні цього параметра використовують поняття гідравлічного радіусу.
Корисне відео
Під гідравлічним ухилом розуміється кут, під яким розташована труба, що задовольняє певну умову. Якщо каналізаційна труба розташована таким чином, під дією сили тяжіння її вміст повинен стікати таким чином, щоб відбувалося самоочищення. Ця величина визначається з урахуванням спеціальних таблиць.
При обчисленні гідравлічного радіусу ґрунтуються на реальному діаметрі труби та ступеня її заповнення вмістом. Так, наприклад, у повністю заповненого виробу ці два радіуси будуть рівні, а при частковому заповненні гідравлічний радіус буде меншим. Його обчислюють з урахуванням відповідних формул чи таблиць.
Правильно розраховані та встановлені каналізаційні труби забезпечать хороший стік та виключать ризики того, що вони можуть засмічитися.
При розрахунках пропускної спроможності труби газової системи потрібно враховувати, що через них поширюється газоподібна, а не рідка речовина. Однією з важливих відмінностей є високий коефіцієнт стиснення.
При транспортуванні газу пропускну здатність труби в залежності від діаметра вважається за допомогою наступної формули.
Q = ДУ * 0,67 * п
У цій формулі використані такі позначення:
- Q являє собою максимальну пропускну здатність газової труби;
- ДК дорівнює умовному проходу газової труби;
- p - це величина, що дорівнює робочому тиску газу, який потрібно збільшити на 10%.
Пропускну здатність газопроводу можна вважати за наведеною тут формулою або скористатися таблицею, складеною на її основі. Ця формула застосовується для розрахунку параметрів труб у житлових будинках та квартирах.
Для розрахунків у промисловості використовується інша формула.
Q = ДУ2 * 196386 * (п/з) * Т
Тут були використані такі позначення:
- Q – це пропускна спроможність трубопроводу;
- ДУ2 позначає діаметр труби;
- z – коефіцієнт стиснення;
- р – тиск у трубопроводі;
- T – температура газу.
Якщо температура збільшиться, це призведе до посилення тиску на стінки труби. Тому необхідно при використанні газу враховувати кліматичні умови, які суттєво впливають на прохідність трубопроводу. Під час використання занадто маленького діаметру підвищується ризик збільшення тиску газу та пошкодження труби.
Висновок
Визначення пропускної спроможності труби в залежності від діаметра і тиску води є складним завданням. Для цієї мети можуть використовуватися формули, спеціальні таблиці, онлайн-калькулятори або спеціалізовані програми.
Правильно обрані труби забезпечать якість та довговічність роботи водопровідної та інших систем комунікацій у будинку чи квартирі. При розрахунку параметрів труб потрібно враховувати величину напору, робити поправку з його падіння, брати до уваги довжину і термін служби труб.
