Какой объем воды проходит через трубу 20мм. Как посчитать пропускную способность трубы для разных систем – примеры и правила
На предприятиях, а также в квартирах и домах в целом расходуется большое количество воды. Цифры огромные, но могут ли они о чем-то сказать еще, кроме факта определенного расхода? Да, могут. А именно, расход воды может помочь рассчитать диаметр трубы. Это, казалось бы, не связанные друг с другом параметры, но на деле взаимосвязь очевидна.
Ведь пропускная способность системы водоснабжения зависит от множества факторов. Весомое место в этом списке как раз и занимает диаметр труб, а также давление в системе. Разберемся в этом вопросе глубже.
Факторы, оказывающие влияние на проходимость воды через трубу
Расход воды через трубу круглого сечения, имеющей отверстие, зависит от размеров этого отверстия. Таким образом, чем оно больше, тем больше воды пройдет через трубу за определенный отрезок времени. Однако не стоит забывать и о давлении. Ведь можно привести пример. Метровый столб продавит воды через сантиметровое отверстие гораздо меньше за единицу времени, нежели столб, имеющий высоту несколько десятков метров. Это очевидно. Поэтому расход воды достигнет своего максимума при максимальном внутреннем сечении изделия, а также при максимальном давлении.
Расчет диаметра
Если вам нужно получить определенный расход воды на выходе системы водоснабжения, тогда не обойтись без расчета диаметра трубы. Ведь этот показатель, наряду с остальными, оказывает влияние на показатель пропускной способности.
Безусловно, существуют специальные таблицы, которые есть в Сети и в специализированной литературе, которые позволяют обойти расчеты, ориентируясь на определенные параметры. Однако высокой точности от таких данных ждать не стоит, погрешность все равно будет присутствовать, даже если учесть все факторы. Поэтому лучший выход для получения точных результатов – самостоятельный расчет.
Для этого понадобятся такие данные:
- Расход потребления воды.
- Потери напора от исходной точки до точки потребления.
Расход потребления воды необязательно рассчитывать – есть цифровой стандарт. Можно взять данные по смесителю, которые гласят, что в секунду расходуется около 0,25 литров. Этой цифрой можно воспользоваться для расчетов.
Немаловажный параметр для получения точных данных – потери напора на участке. Как известно, давление напора в стандартных стояках водоснабжения находится в пределах от 1 до 0,6 атмосфер. Средний показатель – 1,5-3 атм. Параметр зависит от количества этажей в доме. Но это не значит, что, чем выше дом, тем выше давление в системе. В очень высоких домах (более 16 этажей) иногда используется разделение системы на этажи, чтобы нормализовать давление.
Что касается потери напора, этот показатель можно вычислить, используя манометры в исходной точке и перед точкой потребления.
Если все же знаний и терпения для самостоятельного расчета недостаточно, тогда можно воспользоваться и табличными данными. И пусть они будут обладать определенными погрешностями, данные будут достаточно точны для определенных условий. И тогда по расходу воды будет очень просто и быстро получить диаметр трубы. А значит, система водоснабжения будет рассчитана верно, что позволит получить такое количество жидкости, которое удовлетворит потребности.
Зачем нужны подобные расчеты
При составлении плана по возведению большого коттеджа, имеющего несколько ванных комнат, частной гостиницы, организации пожарной системы, очень важно обладать более-менее точной информацией о транспортирующих возможностях имеющейся трубы, беря в учет ее диаметр и давление в системе. Все дело в колебаниях напора во время пика потребления воды: такие явления довольно серьезно влияют на качество предоставляемых услуг.
Кроме того, если водопровод не оснащен водосчетчиками, то при оплате за услуги коммунальных служб в расчет берется т.н. «проходимость трубы». В таком случае вполне логично выплывает вопрос о применяемых при этом тарифах.
При этом важно понимать, что второй вариант не касается частных помещений (квартир и коттеджей), где при отсутствии счетчиков при начислении оплаты учитывают санитарные нормы: обычно это до 360 л/сутки на одного человека.
От чего зависит проходимость трубы
От чего же зависит расход воды в трубе круглого сечения? Складывается впечатление, что поиск ответа не должен вызывать сложностей: чем большим сечением обладает труба, тем больший объем воды она сможет пропустить за определенное время. А простая формула объема трубы позволит узнать и это значение. При этом вспоминается также давление, ведь чем выше водяной столб, тем с большей скоростью вода будет продавливаться внутри коммуникации. Однако практика показывает, что это далеко не все факторы, влияющие на расход воды.
Кроме них, в учет приходится брать также следующие моменты:
- Длина трубы . При увеличении ее протяженности вода сильнее трется об ее стенки, что приводит к замедлению потока. Действительно, в самом начале системы вода испытывает воздействие исключительно давлением, однако важно и то, как быстро у следующих порций появится возможность войти внутрь коммуникации. Торможение же внутри трубы зачастую достигает больших значений.
- Расход воды зависит от диаметра в куда более сложной степени, чем это кажется на первый взгляд. Когда размер диаметра трубы небольшой, стенки сопротивляются водному потоку на порядок больше, чем в более толстых системах. Как результат, при уменьшении диаметра трубы снижается ее выгода в плане соотношения скорости водного потока к показателю внутренней площади на участке фиксированной длины. Если сказать по-простому, толстый водопровод гораздо быстрее транспортирует воду, чем тонкий.
- Материал изготовления . Еще один важный момент, напрямую влияющий на быстроту движения воды по трубе. К примеру, гладкий пропилен способствует скольжению воды в гораздо больше мере, чем шероховатые стальные стенки.
- Продолжительность службы . Со временем на стальных водопроводах появляется ржавчина. Кроме этого для стали, как и для чугуна, характерно постепенно накапливать известковые отложения. Сопротивляемость водному потоку трубы с отложениями гораздо выше, чем новых стальных изделий: эта разница иногда доходит до 200 раз. Кроме того, зарастание трубы приводит к уменьшению ее диаметра: даже если не брать в расчет возросшее трение, проходимость ее явно падает. Важно также заметить, что изделия из пластика и металлопластика подобных проблем не имеют: даже спустя десятилетия интенсивной эксплуатации уровень их сопротивляемости водным потокам остается на первоначальном уровне.
- Наличие поворотов, фитингов, переходников, вентилей способствует дополнительному торможению водных потоков.
Все вышеперечисленные факторы приходится учитывать, ведь речь идет не о каких-то маленьких погрешностях, а о серьезной разнице в несколько раз. В качестве вывода можно сказать, что простое определение диаметра трубы по расходу воды едва ли возможно.
Новая возможность расчетов расхода воды
Если использование воды осуществляется посредством крана, это значительно упрощает задачу. Главное в таком случае, чтобы размеры отверстия излияния воды были намного меньше диаметра водопровода. В таком случае применима формула расчета воды по сечению трубы Торричелли v^2=2gh, где v - быстрота протекания сквозь небольшое отверстие, g - ускорение свободного падения, а h - высота столба воды над краном (отверстие, имеющее сечение s, за единицу времени пропускает водный объем s*v). При этом важно помнить, что термин «сечение» применяется не для обозначения диаметра, а его площади. Для ее расчета используют формулу pi*r^2.
Если столб воды имеет высоту в 10 метров, а отверстие – диаметр 0,01 м, расход воды через трубу при давлении в одну атмосферу вычисляется таким образом: v^2=2*9.78*10=195,6. После извлечения квадратного корня выходит v=13,98570698963767. После округления, чтобы получить более простой показатель скорости, получается 14м/с. Сечение отверстия, имеющее диаметр 0,01 м, вычисляется так: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 м2. В итоге выходит, что максимальный расход воды через трубу соответствует 0,000314159265*14=0,00439822971 м3/с (немного меньше, чем 4,5 литра воды/секунду). Как можно увидеть, в данном случае расчет воды по сечению трубы провести довольно просто. Также в свободном доступе имеются специальные таблицы с указанием расходы воды для самых популярных сантехнических изделий, при минимальном значении диаметра водопроводной трубы.
Как уже можно понять, универсального несложного способа, чтобы вычислить диаметр трубопровода в зависимости от расхода воды, не существует. Однако определенные показатели для себя вывести все-же можно. Особенно это касается случаев, если система обустроена из пластиковых или металлопластиковых труб, а потребление воды осуществляется кранами с малым сечением выхода. В отдельных случаях такой метод расчета применим на стальных системах, но речь идет прежде всего о новых водопроводах, которые не успели покрыться внутренними отложениями на стенках.
Потребление воды в водотоке – объем жидкости, проходящей через поперечное сечение. Расходная единица - м3/с.
Вычисление потребляемой воды должно осуществляться еще на этапе планирования водопровода, поскольку от этого зависят главные параметры водоводов.
Расход воды в трубопроводе: факторы
Для того, чтобы самостоятельно выполнить вычисление расхода воды в трубопроводе, необходимо знать те факторы, которые обеспечивают проходимость воды в трубопроводе.
Главные из них - это степень давления в водоводе и диаметр сечения трубы. Но, зная лишь эти величины, не получится с точностью вычислить расход воды, поскольку он зависит также от таких показателей, как:
- Длина трубы. С этим все понятно: чем больше ее длина, тем выше степень трения воды о ее стенки, поэтому поток жидкости замедляется.
- Материал стенок труб также немаловажный фактор, от которого зависит скорость потока. Так, гладкие стенки трубы из полипропилена дают наименьшее сопротивление, нежели сталь.
- Диаметр трубопровода – чем он меньше, тем выше будет сопротивление стенок движению жидкости. Чем уже диаметр, тем более невыгодным является соответствие площади наружной поверхности внутреннему объему.
- Срок эксплуатации водопровода. Мы знаем, что с годами подвергаются воздействию коррозии, а на чугунных образуются известковые отложения. Сила трения о стенки такой трубы будет существенно выше. К примеру, сопротивление поверхности ржавой трубы выше новой из стали в 200 раз./li>
- Изменение диаметра на разных участках водовода, повороты, запорные фитинги или арматура значительно снижают скорость водного потока.
Какие величины используются для расчета расхода воды?
В формулах используются следующие величины:
- Q – суммарное (годовое) потребление воды на одного человека.
- N – число жильцов дома.
- Q – суточная величина расхода.
- K - коэффициент неравномерности потребления, равный 1,1-1,3 (СНиП 2.04.02-84).
- D – диаметр трубы.
- V – скорость течения воды.
Формула расчета потребления воды
Итак, зная величины, мы получаем следующую формулу потребления воды:
- Для суточного расчета – Q=Q×N/100
- Для часового расчета – q=Q×K/24.
- Расчет по диаметру - q= ×d2/4 ×V.
Пример расчета расхода воды для бытового потребителя
В доме установлены: унитаз, умывальник, ванна, кухонная мойка.
- По приложению А принимаем расход за секунду:
- Унитаз - 0,1 л/сек.
- Умывальник со смесителем - 0,12 л/сек.
- Ванна - 0,25 л/сек.
- Кухонная мойка - 0,12 л/сек.
- Сумма потребляемой от всех точек подачи воды составит:
- 0,1+0,12+0,25+0,12 = 0,59 л/сек
- По суммарному расходу (приложение Б) 0,59 л/сек соответствует расчетный расход 0,4 л/сек.
Можно перевести в м.куб/час, умножив его на 3,6. Таким образом получается: 0,4 х 3,6 = 1,44 м.куб/час
Порядок расчета расхода воды
Весь порядок расчета указан в своде правил 30. 13330. 2012 СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация» актуализированной редакции.
Если вы планируете начать строительство дома, перепланировку квартиры или установку водопроводных конструкций, то информация о том, как рассчитать расход воды будет как нельзя кстати.. Расчет расхода воды поможет не только определить необходимый объем воды для конкретного помещения, но и позволит своевременно выявить снижение давления в трубопроводе. К тому же, благодаря нехитрым формулам все это можно сделать самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов.
Иногда очень важно точно рассчитать объем воды, проходящей через трубу. К примеру, когда нужно спроектировать новую систему отопления. Отсюда и возникает вопрос: как посчитать объем трубы? Этот показатель помогает правильно выбрать подходящее оборудование например, габарит расширительного бачка. Кроме того, этот показатель очень важен, когда используется антифриз. Обычно он продается в нескольких видах:
- Разбавленный;
- Неразбавленный.
Первый вид может выдержать температуру — 65 градусов. Второй замерзнет уже при -30 градусах. Чтобы купить нужное количество антифриза, необходимо знать объем теплоносителя. Другими словами, если объем жидкости равен 70 литрам, значит можно приобрести 35 литров неразбавленной жидкости. Достаточно их развести, соблюдая пропорцию 50–50 и получатся те же 70 литров.
Чтобы получить точные данные, необходимо приготовить:
- Калькулятор;
- Штангенциркуль;
- Линейку.
Сначала измеряется радиус, обозначенный буквой R. Он может быть:
- Внутренним;
- Наружным.
Внешний радиус, необходим для определения размера места, которое она займет.
Для расчета необходимо знать данные диаметра трубы. Его обозначают буквой D и рассчитывают по формуле R x 2. Определяется также длина окружности. Обозначается буквой L.
Чтобы вычислить объем трубы, измеряемого кубическими метрами (м3), необходимо предварительно рассчитать ее площадь.
Для получения точного значения, требуется сначала рассчитать площадь сечения.
Для этого применяют формулу:
- S = R x Пи.
- Искомая площадь — S;
- Радиус трубы – R;
- Число Пи — 3,14159265.
Полученное значение нужно перемножить на длину трубопровода.
Как найти объем трубы по формуле? Нужно знать всего 2 значения. Сама формула расчета, имеет следующий вид:
- V = S x L
- Объем трубы – V;
- Площадь сечения – S;
- Длина – L
К примеру, у нас есть металлическая труба диаметром 0,5 метра и длиной два метра. Для проведения расчета в формулу расчета площади круга, вставляется размер внешней поперечины нержавеющего металла. Трубная площадь будет равна;
S= (D/2) =3,14 х (0,5/2) = 0,0625 кв. метра.
Итоговая формула расчета, примет следующий вид:
V = HS = 2 х 0,0625=0,125 куб. метра.
По этой формуле рассчитывается объём совершенно любой трубы. Причем абсолютно не важно из какого она материала. Если трубопровод имеет много составных частей, применяя эту формулу, можно рассчитать по отдельности, объем каждого участка.
При выполнении расчета, очень важно чтобы размеры выражались в одинаковых единицах измерения. Проще всего проводить расчет, если все значения перевести в квадратные сантиметры.
Если использовать разные единицы измерения, можно получить весьма сомнительные результаты. Они будут очень далеки от настоящих значений. При выполнении постоянных ежедневных вычислений, можно использовать память калькулятора, установив постоянное значение. К примеру, число Пи, умноженное на два. Это поможет намного быстрее произвести расчет объема трубы разного диаметра.
Сегодня для расчета можно использовать готовые компьютерные программы, в которых, заранее указываются стандартные параметры. Для выполнения расчета, нужно будет только вписывать дополнительные переменные значения.
Скачать программу https://yadi.sk/d/_1ZA9Mmf3AJKXy
Как высчитать площадь поперечного сечения
Если труба круглая, площадь сечения считать надо по формуле площади круга: S = π*R2. Где R - радиус (внутренний), π - 3,14. Итого, надо возвести радиус в квадрат и умножить его на 3,14.
Например, площадь сечения трубы диаметром 90 мм. Находим радиус - 90 мм / 2 = 45 мм. В сантиметрах это 4,5 см. Возводим в квадрат: 4,5 * 4,5 = 2,025 см2, подставляем в формулу S = 2 * 20,25 см2 = 40,5 см2.
Площадь сечения профилированного изделия считается по формуле площади прямоугольника: S = a * b, где a и b - длины сторон прямоугольника. Если считать сечение профиля 40 х 50 мм, получим S = 40 мм * 50 мм = 2000 мм2 или 20 см2 или 0,002 м2.
Расчет объема воды, находящейся во всей системе
Для определения такого параметра, необходимо в формулу подставить значение внутреннего радиуса. Однако сразу появляется проблема. А как рассчитать полный объем воды в трубе всей отопительной системы, в которую входят:
- Радиаторы;
- Расширительный бачок;
- Котел отопления.
Сначала рассчитывается объём радиатора. Для этого открывается его технический паспорт и выписывается значения объема одной секции. Этот параметр умножается на число секций в конкретной батарее. Например, одна равен 1,5 литрам.
Когда установлен биметаллический радиатор, это значение намного меньше. Количество воды в котле можно узнать из паспорта устройства.
Для определения объема расширительного бака, его заполняют измеренным заранее, количеством жидкости.
Очень просто определяется объём труб. Имеющиеся данные для одного метра, определенного диаметра, нужно просто умножить на длину всего трубопровода.
Заметим что в глобальной сети и справочной литературе, можно увидеть специальные таблицы. Они показывают ориентировочные данные изделия. Погрешность приведенных данных достаточно мала, поэтому приведенные в таблице значения, можно смело использовать для вычисления объема воды.
Надо сказать, что при расчете значений, нужно учитывать некоторые характерные отличия. Металлические трубы, имеющие большой диаметр, пропускают количество воды, значительно меньше, чем такие же полипропиленовые трубы.
Причина кроется в гладкости поверхности труб. У стальных изделий она выполнена с большой шероховатостью. ППР трубы не имеют шероховатости на внутренних стенках. Однако при этом стальные изделия имеют больший объем воды, чем в других трубах, одинакового сечения. Поэтому чтобы убедиться, что расчет объема воды в трубах произведен верно, нужно несколько раз перепроверить все данные и подкрепить результат онлайн-калькулятором.
Внутренний объем погонного метра трубы в литрах — таблица
Таблица показывает внутренний объем погонного метра трубы в литрах. То есть сколько потребуется воды, антифриза или другой жидкости (теплоносителя), чтобы заполнить трубопровод. Взят внутренний диаметр труб от 4 до 1000 мм.
| Внутренний диаметр,мм | Внутренний объем 1 м погонного трубы, литров | Внутренний объем 10 м погонных трубы, литров |
|---|---|---|
| 4 | 0.0126 | 0.1257 |
| 5 | 0.0196 | 0.1963 |
| 6 | 0.0283 | 0.2827 |
| 7 | 0.0385 | 0.3848 |
| 8 | 0.0503 | 0.5027 |
| 9 | 0.0636 | 0.6362 |
| 10 | 0.0785 | 0.7854 |
| 11 | 0.095 | 0.9503 |
| 12 | 0.1131 | 1.131 |
| 13 | 0.1327 | 1.3273 |
| 14 | 0.1539 | 1.5394 |
| 15 | 0.1767 | 1.7671 |
| 16 | 0.2011 | 2.0106 |
| 17 | 0.227 | 2.2698 |
| 18 | 0.2545 | 2.5447 |
| 19 | 0.2835 | 2.8353 |
| 20 | 0.3142 | 3.1416 |
| 21 | 0.3464 | 3.4636 |
| 22 | 0.3801 | 3.8013 |
| 23 | 0.4155 | 4.1548 |
| 24 | 0.4524 | 4.5239 |
| 26 | 0.5309 | 5.3093 |
| 28 | 0.6158 | 6.1575 |
| 30 | 0.7069 | 7.0686 |
| 32 | 0.8042 | 8.0425 |
| 34 | 0.9079 | 9.0792 |
| 36 | 1.0179 | 10.1788 |
| 38 | 1.1341 | 11.3411 |
| 40 | 1.2566 | 12.5664 |
| 42 | 1.3854 | 13.8544 |
| 44 | 1.5205 | 15.2053 |
| 46 | 1.6619 | 16.619 |
| 48 | 1.8096 | 18.0956 |
| 50 | 1.9635 | 19.635 |
| 52 | 2.1237 | 21.2372 |
| 54 | 2.2902 | 22.9022 |
| 56 | 2.463 | 24.6301 |
| 58 | 2.6421 | 26.4208 |
| 60 | 2.8274 | 28.2743 |
| 62 | 3.0191 | 30.1907 |
| 64 | 3.217 | 32.1699 |
| 66 | 3.4212 | 34.2119 |
| 68 | 3.6317 | 36.3168 |
| 70 | 3.8485 | 38.4845 |
| 72 | 4.0715 | 40.715 |
| 74 | 4.3008 | 43.0084 |
| 76 | 4.5365 | 45.3646 |
| 78 | 4.7784 | 47.7836 |
| 80 | 5.0265 | 50.2655 |
| 82 | 5.281 | 52.8102 |
| 84 | 5.5418 | 55.4177 |
| 86 | 5.8088 | 58.088 |
| 88 | 6.0821 | 60.8212 |
| 90 | 6.3617 | 63.6173 |
| 92 | 6.6476 | 66.4761 |
| 94 | 6.9398 | 69.3978 |
| 96 | 7.2382 | 72.3823 |
| 98 | 7.543 | 75.4296 |
| 100 | 7.854 | 78.5398 |
| 105 | 8.659 | 86.5901 |
| 110 | 9.5033 | 95.0332 |
| 115 | 10.3869 | 103.8689 |
| 120 | 11.3097 | 113.0973 |
| 125 | 12.2718 | 122.7185 |
| 130 | 13.2732 | 132.7323 |
| 135 | 14.3139 | 143.1388 |
| 140 | 15.3938 | 153.938 |
| 145 | 16.513 | 165.13 |
| 150 | 17.6715 | 176.7146 |
| 160 | 20.1062 | 201.0619 |
| 170 | 22.698 | 226.9801 |
| 180 | 25.4469 | 254.469 |
| 190 | 28.3529 | 283.5287 |
| 200 | 31.4159 | 314.1593 |
| 210 | 34.6361 | 346.3606 |
| 220 | 38.0133 | 380.1327 |
| 230 | 41.5476 | 415.4756 |
| 240 | 45.2389 | 452.3893 |
| 250 | 49.0874 | 490.8739 |
| 260 | 53.0929 | 530.9292 |
| 270 | 57.2555 | 572.5553 |
| 280 | 61.5752 | 615.7522 |
| 290 | 66.052 | 660.5199 |
| 300 | 70.6858 | 706.8583 |
| 320 | 80.4248 | 804.2477 |
| 340 | 90.792 | 907.9203 |
| 360 | 101.7876 | 1017.876 |
| 380 | 113.4115 | 1134.1149 |
| 400 | 125.6637 | 1256.6371 |
| 420 | 138.5442 | 1385.4424 |
| 440 | 152.0531 | 1520.5308 |
| 460 | 166.1903 | 1661.9025 |
| 480 | 180.9557 | 1809.5574 |
| 500 | 196.3495 | 1963.4954 |
| 520 | 212.3717 | 2123.7166 |
| 540 | 229.0221 | 2290.221 |
| 560 | 246.3009 | 2463.0086 |
| 580 | 264.2079 | 2642.0794 |
| 600 | 282.7433 | 2827.4334 |
| 620 | 301.9071 | 3019.0705 |
| 640 | 321.6991 | 3216.9909 |
| 660 | 342.1194 | 3421.1944 |
| 680 | 363.1681 | 3631.6811 |
| 700 | 384.8451 | 3848.451 |
| 720 | 407.1504 | 4071.5041 |
| 740 | 430.084 | 4300.8403 |
| 760 | 453.646 | 4536.4598 |
| 780 | 477.8362 | 4778.3624 |
| 800 | 502.6548 | 5026.5482 |
| 820 | 528.1017 | 5281.0173 |
| 840 | 554.1769 | 5541.7694 |
| 860 | 580.8805 | 5808.8048 |
| 880 | 608.2123 | 6082.1234 |
| 900 | 636.1725 | 6361.7251 |
| 920 | 664.761 | 6647.6101 |
| 940 | 693.9778 | 6939.7782 |
| 960 | 723.8229 | 7238.2295 |
| 980 | 754.2964 | 7542.964 |
| 1000 | 785.3982 | 7853.9816 |
Если у вас специфическая конструкция или труба, то в формуле выше показано как вычислить точные данные для правильного расхода воды или иного теплоносителя.
Расчет онлайн
http://mozgan.ru/Geometry/VolumeCylinder
Заключение
Чтобы подобрать точную цифру потребления теплоносителя вашей системы, придется немного посидеть. Либо найдите в интернете, либо воспользуйтесь калькулятором, который советуем мы. Возможно он сможет вам сэкономить время.
Есть у вас система водного типа, то не стоит заморачиваться и осуществлять точный подбор объема. Достаточно прикинуть приблизительно. Точный расчет нужен больше для того, чтобы не купить лишнего и минимизировать расходы. Так как многие останавливаются на выборе дорогостоящего теплоносителя.
