Расчет диаметра трубопровода по расходу, зависимость расхода от давления
Для того чтобы правильно смонтировать конструкцию водопровода, начиная разработку и планирование системы, необходимо рассчитать расход воды через трубу.
От полученных данных зависят основные параметры домашнего водовода.
В этой статье читатели смогут познакомиться с основными методиками, которые помогут им самостоятельно выполнить расчет своей водопроводной системы.
Содержание
- 1 Как рассчитать необходимый диаметр трубы
- 2 Подходящая скорость жидкости, в зависимости от вида трубопровода
- 3 Скорость воды в трубопроводе формула
- 4 Формула расхода воды
- 5 Зависимость расхода от давления
Как рассчитать необходимый диаметр трубы
Цель расчета диаметра трубопровода по расходу: Определение диаметра и сечения трубопровода на основе данных о расходе и скорости продольного перемещения воды.
Выполнить такой расчет достаточно сложно. Нужно учесть очень много нюансов, связанных с техническими и экономическими данными.
Эти параметры взаимосвязаны между собой. Диаметр трубопровода зависит от вида жидкости, которая будет по нему перекачиваться.
Если увеличить скорость движения потока можно уменьшить диаметр трубы. Автоматически снизится материалоемкость. Смонтировать такую систему будет намного проще, упадет стоимость работ.
Однако увеличение движения потока вызовет потери напора, которые требуют создание дополнительной энергии, для перекачки. Если очень сильно ее уменьшить, могут появиться нежелательные последствия.
С помощью формул ниже можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода жидкости.
Когда выполняется проектирование трубопровода, в большинстве случаев, сразу задается величина расхода воды. Неизвестными остаются две величины:
- Диаметр трубы;
- Скорость потока.
Сделать полностью технико-экономический расчет очень сложно. Для этого нужны соответствующие инженерные знания и много времени. Чтобы облегчить такую задачу при расчете нужного диаметра трубы, пользуются справочными материалами.
В них даются значения наилучшей скорости потока, полученные опытным путем.
Итоговая расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода выглядит следующим образом:
d = √(4Q/Πw)
Q – расход перекачиваемой жидкости, м3/с
d – диаметр трубопровода, м
w – скорость потока, м/с
Подходящая скорость жидкости, в зависимости от вида трубопровода
Прежде всего учитываются минимальные затраты, без которых невозможно перекачивать жидкость. Кроме того, обязательно рассматривается стоимость трубопровода.
При расчете, нужно всегда помнить об ограничениях скорости двигающейся среды. В некоторых случаях, размер магистрального трубопровода должен отвечать требованиям, заложенным в технологический процесс.
Когда делаются предварительные расчеты, изменение давление в расчет не берется. За основу проектирования технологического трубопровода берется допустимая скорость.
Когда в проектируемом трубопроводе существуют изменения направления движения, поверхность трубы начинает испытывать большое давление, направленное перпендикулярно движению потока.
Такое увеличение связано с несколькими показателями:
- Скорость жидкости;
- Плотность;
- Исходное давление (напор).
Причем скорость всегда находится в обратной пропорции к диаметру трубы. Именно поэтому для высокоскоростных жидкостей требуется правильный выбор конфигурации, грамотный подбор габаритов трубопровода.
К примеру, если перекачивается серная кислота, значение скорости ограничивается до величины, которая не станет причиной появления эрозия на стенках трубных колен. В результате структура трубы никогда не будет нарушена.
Скорость воды в трубопроводе формула
Объёмный расход V (60м³/час или 60/3600м³/сек) рассчитывается как произведение скорости потока w на поперечное сечение трубы S (а поперечное сечение в свою очередь считается как S=3.
5/λ/L)/4, SQRT — квадратный корень.
Коэффициент трения ищется подбором. Вначале задаете от фонаря некоторое значение скорости жидкости и определяете число Рейнольдса Re=ρwd/μ, где μ — динамическая вязкость жидкости (не путайте с кинематической вязкостью, это разные вещи). По Рейнольдсу ищете значения коэффициента трения λ = 64/Re для ламинарного режима и λ = 1/(1.82 lgRe — 1.64)² для турбулентного (здесь lg — десятичный логарифм). И берете то значение, которое выше. После того, как найдете расход жидкости и скорость, надо будет повторить весь расчет заново с новым коэффициентом трения. И такой перерасчет повторяете до тех пор, пока задаваемое для определения коэффициента трения значение скорости не совпадет до некоторой погрешности с тем значением, что вы найдете из расчета.
Похожие статьи:
Гидравлический расчет трубопроводов водоснабжения | AboutDC.ru
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.
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).
| Хочу такой же калькулятор себе на сайт | |||
| Расчет по скорости и расходу | |||
|---|---|---|---|
| Расход жидкости: | л/с | ||
| Скорость жидкости: | м/с | ||
| Тип жидкости: | ВодаЭтиленгликоль 10%Этиленгликоль 20%Этиленгликоль 30%Этиленгликоль 40%Этиленгликоль 50%Этиленгликоль 60% | ||
| Результаты расчета | |||
| Диаметр трубопровода, мм |
Скорость жидкости |
Потери давления на 1 м трубы |
|
| Холодильная/тепловая мощность: | кВт | ||
| Скорость жидкости: | м/с | ||
| Тип жидкости: | ВодаЭтиленгликоль 10%Этиленгликоль 20%Этиленгликоль 30%Этиленгликоль 40%Этиленгликоль 50%Этиленгликоль 60% | ||
| Температура прямого потока: | °C | ||
| Температура обратного потока: | °C | ||
| Расход жидкости: | л/с | ||
| Результаты расчета | |||
| Диаметр трубопровода, мм |
Скорость жидкости |
Потери давления на 1 м трубы |
|
| Хочу такой же калькулятор себе на сайт | |||
| Ссылка на этот расчет: | |||
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.
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 / (π · v)}} ), где
- D – диаметр водопроводной трубы, мм
- G – расход жидкости, м3/с
- v – скорость движения жидкости в трубе, м/с.
После подстановки плотности, перевода D в мм и проведения вычислений данная формула примет следующий вид:
- ( mathbf{D = 1,13 · sqrt{ G [м3/с] / v}} )
- ( mathbf{D = 35,7 · sqrt{ G [л/с] / v}} )
Наконец, оценочный расчет диаметра труб проводят для v = 1,5 м/с, и тогда формула примет ещё более простой вид:
- ( mathbf{D = 0,92 · sqrt{ G [м3/с]}} )
- ( mathbf{D = 29 · sqrt{ G [л/с]}} )
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 = Q / [ c · ρ · (TГ – TХ) ], где
- G – расход жидкости, м3/с
- Q – холодильная или тепловая мощность установки, кВт
-
с – теплоемкость жидкости, кДж/(кг·°С)
- с = 4.2 кДж/(кг·°С) – для чистой воды
-
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
7 – для 40% гликоля при ΔT = 5°СЧтобы определить диаметр трубы по мощности системы нужно общую формулу для G подставить в общую формулу для D. Получим:
[ mathbf{D = sqrt{ (4 · Q / (π · v · c · ρ · (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 = 6,73 ·sqrt Q} )– для 40% раствора этиленгликоля в воде
Например, для системы холодоснабжения мощностью 700кВт на 40% гликоле диаметр магистральной трубы составит
( D = 6,73 ·sqrt Q= 6,73 · sqrt{ 700 } = 178 )мм. Ближайший больший трубопровод имеет диаметр 200мм.
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.
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/с
- 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.
КАЛЬКУЛЯТОР РАСХОДА
| |||
Этот калькулятор ultra уникален тем, что позволяет вам выбирать между большое разнообразие единиц (6 для диаметра и 24 каждый для скорости и расхода). В отличие от других калькуляторов, вы НЕ ограничивается вводом диаметра в дюймах, скорости в милях в час и т. д., что делает этот калькулятор довольно универсальный. 1) Вода течет со скоростью 36 дюймов в секунду и со скоростью
1,0472 кубических фута в секунду. Какой диаметр трубы? НАЖМИТЕ ПЕРВЫМ НА ТО, ЧТО ВЫ РЕШАЕТЕ – СКОРОСТЬ Введите 10 в поле диаметра трубы и выберите сантиметры в его меню. Введите 9 в поле скорости потока и выберите литры в секунду в его меню. Нажмите кнопку ВЫЧИСЛИТЬ, и ответ будет равен 114,59 сантиметрам в секунду И ответ будет в 23 других единицах измерения!! 3) Вода течет по трубе диаметром 2 фута со скоростью 20 дюймов в секунду. Какова скорость потока? Числа больше чем 1000 будет отображаться в экспоненциальном представлении и с таким же количеством указаны значащие цифры. Вы можете изменить значащие цифры, отображаемые с помощью изменение числа в поле выше. Internet Explorer и большинство других браузеров будут правильно отображать ответы, но есть несколько браузеров, которые вообще не отображают вывод . Если да, введите ноль в поле выше. Это устраняет все форматирование, но это лучше, чем отсутствие выход вообще. |
Авторское право © 1999 – 1728 программных систем
Калькулятор расхода — давление и диаметр
Калькулятор расхода – давление и диаметр | Копели С помощью этого инструмента можно легко рассчитать средний объемный расход жидкости, изменив каждую из трех переменных: длину, давление и диаметр отверстия.
Затем влияние на прогнозируемый расход отображается на трех графиках, где, в свою очередь, две переменные поддерживаются постоянными, а расход отображается в зависимости от диапазона значений третьего.
Помните, что если вам нужна помощь в выборе подходящего шланга для вашего применения или отрасли, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к одному из наших сотрудников по телефону 0116 240 1500 или по электронной почте [email protected].
Считаете этот инструмент полезным? Вы можете встроить наш Калькулятор расхода на свой веб-сайт, скопировав приведенный ниже код.
Как использовать:
Чтобы начать расчет, введите свои цифры в поля ниже. Если значение какой-либо из переменных недоступно, оставьте поле пустым, и программа выберет свое значение.
Диаметр отверстия (мм)
Давление (бар)
Длина (метры)
Результаты
Нажмите на вкладки ниже, чтобы просмотреть результаты.
Объемный расход жидкости в зависимости от длины шланга Количество расхода жидкости в зависимости от давления Объемный расход жидкости в зависимости от диаметра отверстия| Количество Расход жидкости в зависимости от длины шланга | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Длина | 20. 000 | 40.000 | 60.000 | 80.000 | 100.000 | 120.000 | 140.000 | 160.000 | 180.000 | 200.000 |
| Количество Расход жидкости (литров в минуту) | 95.273 | 68.458 | 56.202 | 48.807 | 43.727 | 39,961 | 37.026 | 34.656 | 32.689 | 31.023 |
| Диаметр отверстия (мм) | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Давление (бар) | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| Диаметр отверстия (дюймы) | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 |
| Давление (psi) | 102. 900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 |
| Длина (футы) | 65,667 | 131.333 | 197.000 | 262 667 | 328.333 | 394.000 | 459.667 | 525.333 | 591.000 | 656,667 |
| Количество Расход жидкости (галлонов в минуту) | 20,960 | 15.061 | 12.364 | 10.738 | 9.620 | 8.791 | 8.146 | 7,624 | 7.192 | 6,825 |
| Коэффициент С | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 |
| Скорость V (фут/сек) | 10.602 | 7,618 | 6.254 | 5.431 | 4,866 | 4.447 | 4. 120 | 3,856 | 3,638 | 3,452 |
| Диаметр отверстия (футы) D | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 |
| Эквивалент жидкости напора h (ft) | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 |
| Количество Данные о расходе жидкости и давлении | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Давление | 1.400 | 2.800 | 4.200 | 5.600 | 7.000 | 8.400 | 9.800 | 11.200 | 12.600 | 14.000 |
| Кол-во расход жидкости (л/мин) | 19.555 | 27.655 | 33.871 | 39. 110 | 43.727 | 47.900 | 51.738 | 55.310 | 58.666 | 61.839 |
| Диаметр отверстия (мм) | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Длина | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Диаметр отверстия (дюймы) | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 | 0,984 |
| Давление (psi) | 20.580 | 41.160 | 61.740 | 82.320 | 102.900 | 123.480 | 144.060 | 164.640 | 185.220 | 205.800 |
| Длина (футы) | 328.333 | 328.333 | 328. 333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 |
| Кол-во расход жидкости (гал/мин) | 4.302 | 6.084 | 7.452 | 8.604 | 9.620 | 10,538 | 11.382 | 12.168 | 12.906 | 13.605 |
| Коэффициент С | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 | 20.105 |
| Скорость V (фут/сек) | 2,176 | 3,077 | 3,769 | 4.352 | 4,866 | 5.330 | 5,757 | 6.155 | 6,528 | 6.881 |
| Диаметр отверстия (футы) D | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 | 0,082021 |
| Эквивалент жидкости напора h (ft) | 47. 529 | 95.058 | 142,587 | 190,115 | 237,644 | 285.173 | 332.702 | 380.231 | 427.760 | 475.289 |
| Количество Расход жидкости в зависимости от диаметра отверстия | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Диаметр отверстия | 5.000 | 10.000 | 15.000 | 20.000 | 25.000 | 30.000 | 35.000 | 40.000 | 45.000 | 50.000 |
| Кол-во расход жидкости (л/мин) | 0,091 | 2.204 | 8.792 | 21.989 | 43.727 | 75.790 | 119.849 | 177.478 | 250.177 | 339.374 |
| Давление (бар) | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| Длина | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Диаметр отверстия (дюймы) | 0,197 | 0,394 | 0,591 | 0,787 | 0,984 | 1. 181 | 1,378 | 1,575 | 1,772 | 1,969 |
| Давление (psi) | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 | 102.900 |
| Длина (футы) | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 | 328.333 |
| Кол-во расход жидкости (гал/мин) | 0,020 | 0,485 | 1,934 | 4,838 | 9.620 | 16.674 | 26.367 | 39.045 | 55.039 | 74,662 |
| Коэффициент С | 2,314 | 9,976 | 14.458 | 17.638 | 20.105 | 22.120 | 23.824 | 25.300 | 26.602 | 27.767 |
| Скорость V (фут/сек) | 0,252 | 1,533 | 2,718 | 3,823 | 4,866 | 5,857 | 6. 804 | 7,715 | 8.592 | 9.441 |
| Диаметр отверстия (футы) D | 0,016 | 0,033 | 0,049 | 0,066 | 0,082 | 0,098 | 0,115 | 0,131 | 0,148 | 0,164 |
| Эквивалент жидкости напора h (ft) | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 | 237,644 |
Скорость потока жидкости в трубах
Количество жидкости, которое будет сбрасываться через шланг, зависит от давления, прикладываемого к входному концу, длины шланга и диаметра отверстия. Характер поверхности отверстия, количество и форма изгибов на участке шланга также влияют на скорость потока.
Давление иногда указывается как «напор воды». Если напор указан в метрах водяного столба, каждый 1 метр напора (3,28 фута) создает давление 0,1 бар (1,47 фунта на кв.