Calcolo idraulico quando si sviluppa un progetto di conduttura, ha lo scopo di determinare il diametro del tubo e la caduta di pressione del flusso del vettore. Questo tipo il calcolo viene effettuato tenendo conto delle caratteristiche del materiale strutturale utilizzato nella fabbricazione dell'autostrada, del tipo e del numero degli elementi che compongono il sistema di tubazioni (tratti rettilinei, collegamenti, transizioni, curve, ecc.), delle prestazioni, fisico e proprietà chimiche ambiente di lavoro.

Molti anni di esperienza pratica nel funzionamento di sistemi di tubazioni hanno dimostrato che i tubi con sezione rotonda, presentano alcuni vantaggi rispetto alle condutture che hanno sezione trasversale qualsiasi altra forma geometrica:

• il rapporto minimo tra il perimetro e l'area della sezione trasversale, cioè con pari capacità, garantire il consumo del vettore, il costo della coibentazione e materiali protettivi nella fabbricazione di tubi con una sezione trasversale a forma di cerchio, sarà minimo;
• una sezione trasversale circolare è più vantaggiosa per spostare un mezzo liquido o gassoso dal punto di vista idrodinamico; si ottiene l'attrito minimo del supporto contro le pareti del tubo;
• la forma della sezione a forma di cerchio è il più resistente possibile agli effetti delle sollecitazioni esterne ed interne;
• processo di fabbricazione dei tubi forma rotonda relativamente semplice e conveniente.

La selezione dei tubi per diametro e materiale viene effettuata sulla base dei requisiti di progettazione specificati per un particolare processo tecnologico. Attualmente, gli elementi della tubazione sono standardizzati e unificati nel diametro. Il parametro determinante nella scelta di un diametro del tubo è l'ammissibile pressione di esercizio in cui sarà operato questo gasdotto.

I principali parametri che caratterizzano la pipeline sono:

• diametro condizionale (nominale) - D N;
• pressione nominale - P N;
• pressione operativa consentita (eccesso);
• materiale della conduttura; espansione lineare; espansione lineare termica;
• proprietà fisiche e chimiche dell'ambiente di lavoro;
• set completo del sistema di tubazioni (rami, raccordi, elementi di compensazione della dilatazione, ecc.);
• materiali isolanti per tubazioni.

Diametro nominale (passaggio) della condotta (D N)- questo è un valore adimensionale condizionale che caratterizza la portata di un tubo, approssimativamente uguale al suo diametro interno. Questo parametro preso in considerazione quando si montano i relativi prodotti delle tubazioni (tubi, curve, raccordi, ecc.).

Il diametro condizionale può avere valori da 3 a 4000 ed è indicato: DN 80.

Passaggio condizionale definizione numerica corrisponde approssimativamente al diametro effettivo di alcune sezioni della condotta. Numericamente, è scelto in modo tale che portata il tubo aumenta del 60-100% quando si passa dal passaggio condizionato precedente al successivo Il diametro nominale viene selezionato in base al valore del diametro interno della tubazione. Questo è il valore più vicino al diametro effettivo del tubo stesso.

Grado di pressione (PN)è una quantità adimensionale che caratterizza la pressione massima del vettore di lavoro in un tubo di un dato diametro, alla quale operazione a lungo termine tubazione a 20°C.

I valori di pressione sono stati stabiliti sulla base di una lunga pratica ed esperienza operativa: da 1 a 6300.

La pressione nominale per una condotta con determinate caratteristiche è determinata dalla pressione più vicina alla pressione effettivamente creata in essa. Allo stesso tempo, tutti accessori per tubazioni per una data linea deve corrispondere la stessa pressione. Il calcolo dello spessore della parete del tubo viene effettuato tenendo conto del valore della pressione nominale.

Disposizioni di base del calcolo idraulico

Il mezzo di lavoro (liquido, gas, vapore) trasportato dalla condotta progettata, grazie alla sua speciale proprietà fisiche e chimiche determina la natura del flusso del mezzo in questo gasdotto. Uno dei principali indicatori che caratterizzano i mezzi di lavoro è la viscosità dinamica, caratterizzata dal coefficiente di viscosità dinamica - μ.

Il fisico Osborne Reynolds (Irlanda), che ha studiato il flusso vari ambienti, nel 1880, condusse una serie di prove, da cui derivò il concetto del criterio di Reynolds (Re), una quantità adimensionale che descrive la natura del flusso di fluido in un tubo. Il calcolo di questo criterio viene effettuato secondo la formula:

Il criterio di Reynolds (Re) fornisce il concetto del rapporto tra le forze di inerzia e le forze di attrito viscoso in un flusso di fluido. Il valore del criterio caratterizza la variazione del rapporto di queste forze, che, a sua volta, influisce sulla natura del flusso del vettore nella condotta. È consuetudine individuare i seguenti regimi del flusso del vettore liquido nel tubo, a seconda del valore di questo criterio:

• flusso laminare (Rif<2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
• modalità di transizione (2300
• flusso turbolento (Re>4000) è un regime stabile in cui in ogni singolo punto del flusso c'è un cambiamento nella sua direzione e velocità, che alla fine porta all'allineamento della velocità del flusso sul volume del tubo.

Il criterio di Reynolds dipende dalla prevalenza con cui la pompa pompa il liquido, dalla viscosità del supporto alla temperatura di esercizio e dalle dimensioni geometriche del tubo utilizzato (d, lunghezza). Questo criterio è un parametro di somiglianza per il flusso del fluido, pertanto, utilizzandolo, è possibile simulare un vero processo tecnologico su scala ridotta, conveniente per prove ed esperimenti.

Effettuando calcoli e calcoli secondo le equazioni, una parte delle incognite date può essere prelevata da fonti di riferimento speciali. Il professore, dottore in scienze tecniche F. A. Shevelev ha sviluppato una serie di tabelle per un calcolo accurato della capacità del tubo. Le tabelle includono i valori dei parametri che caratterizzano sia la condotta stessa (dimensioni, materiali) sia la loro relazione con le proprietà fisico-chimiche del vettore. Inoltre, la letteratura fornisce una tabella di valori approssimativi delle portate di liquido, vapore, gas in un tubo di varie sezioni.

Selezione del diametro ottimale della tubazione

La determinazione del diametro ottimale della tubazione è un compito di produzione complesso, la cui soluzione dipende da una combinazione di varie condizioni correlate (tecniche ed economiche, caratteristiche del mezzo di lavoro e del materiale della tubazione, parametri tecnologici, ecc.). Ad esempio, un aumento della portata pompata porta ad una diminuzione del diametro del tubo, che fornisce la portata del vettore specificata dalle condizioni di processo, che comporta una riduzione dei costi dei materiali, un'installazione e una riparazione più economiche della linea principale, eccetera. D'altra parte, un aumento della portata porta a una perdita di pressione, che richiede energia e costi finanziari aggiuntivi per pompare un dato volume di vettore.

Il valore del diametro ottimale della tubazione è calcolato secondo l'equazione di continuità del flusso trasformata, tenendo conto della portata data del vettore:

Nel calcolo idraulico, la portata del liquido pompato è spesso specificata dalle condizioni del problema. Il valore della portata del fluido pompato viene determinato in base alle proprietà del fluido dato e ai dati di riferimento corrispondenti (vedi tabella).

L'equazione di continuità del flusso trasformata per il calcolo del diametro di lavoro del tubo ha la forma:

Calcolo della caduta di pressione e della resistenza idraulica

La perdita totale di pressione del fluido include la perdita di flusso per superare tutti gli ostacoli: la presenza di pompe, sifoni, valvole, gomiti, curve, dislivelli durante il flusso attraverso una tubazione ad angolo, ecc. Vengono prese in considerazione le perdite di resistenza locali dovute alle proprietà dei materiali utilizzati.

Un altro fattore importante che influenza la perdita di carico è l'attrito del flusso in movimento contro le pareti della tubazione, che è caratterizzato dal coefficiente di resistenza idraulica.

Il valore del coefficiente di resistenza idraulica λ dipende dal regime di flusso e dalla rugosità del materiale della parete della tubazione. Sotto la rugosità capisci i difetti e le irregolarità della superficie interna del tubo. Può essere assoluto e relativo. La rugosità è di forma diversa e irregolare sulla superficie del tubo. Pertanto, nei calcoli viene utilizzato il concetto di rugosità media con un fattore di correzione (k1). Questa caratteristica per una particolare tubazione dipende dal materiale, dalla durata del suo funzionamento, dalla presenza di vari difetti di corrosione e da altri motivi. I valori sopra discussi sono valori di riferimento.

La relazione quantitativa tra coefficiente di attrito, numero di Reynolds e rugosità è determinata dal diagramma di Moody.

Per calcolare il coefficiente di attrito del flusso turbolento viene utilizzata anche l'equazione di Colebrook-White, con l'aiuto della quale è possibile costruire visivamente dipendenze grafiche, in base alle quali viene determinato il coefficiente di attrito:

I calcoli utilizzano anche altre equazioni per il calcolo approssimativo delle perdite di carico per attrito. Una delle più convenienti e utilizzate in questo caso è la formula di Darcy-Weisbach. La perdita di carico per attrito è considerata in funzione della velocità del fluido rispetto alla resistenza del tubo al movimento del fluido, espressa in termini di rugosità della superficie della parete del tubo:

La perdita di pressione dovuta all'attrito per l'acqua viene calcolata utilizzando la formula di Hazen-Williams:

Calcolo della perdita di carico

La pressione di esercizio nella tubazione è la maggiore sovrappressione alla quale è garantita la modalità specificata del processo tecnologico. I valori di pressione minima e massima, nonché le proprietà fisiche e chimiche del mezzo di lavoro, sono i parametri determinanti per il calcolo della distanza tra le pompe che pompano il vettore e la capacità produttiva.

Il calcolo delle perdite dovute alla caduta di pressione nella tubazione viene effettuato secondo l'equazione:

Esempi di problemi di calcolo idraulico di tubazioni con soluzioni

Compito 1

L'acqua viene pompata nell'apparecchio con una pressione di 2,2 bar attraverso una tubazione orizzontale con un diametro effettivo di 24 mm da un deposito aperto. La distanza dall'apparecchio è di 32 m La portata del liquido è impostata a 80 m 3 /ora. La prevalenza totale è di 20 m Il coefficiente di attrito accettato è 0,028.

Calcolare la perdita di carico del liquido dovuta alle resistenze locali in questa tubazione.

Dati iniziali:

Consumo Q \u003d 80 m 3 / ora \u003d 80 1 / 3600 \u003d 0,022 m 3 / s;

diametro effettivo d = 24 mm;

lunghezza del tubo l = 32 m;

coefficiente di attrito λ = 0,028;

pressione nell'apparato P \u003d 2,2 bar \u003d 2,2 10 5 Pa;

prevalenza totale H = 20 m.

La soluzione del problema:

La portata dell'acqua nella tubazione viene calcolata secondo l'equazione modificata:

w \u003d (4 Q) / (π d 2) \u003d ((4 0,022) / (3,14 2)) \u003d 48,66 m / s

La perdita per attrito della pressione del liquido nella tubazione è determinata dall'equazione:

H T \u003d (λ l) / (d ) \u003d (0,028 32) / (0,024 2) / (2 9,81) \u003d 0,31 m

La perdita di pressione totale del vettore è calcolata secondo l'equazione ed è:

h p \u003d H - [(p 2 -p 1) / (ρ g)] - H g \u003d 20 - [(2,2-1) 10 5) / (1000 9,81)] - 0 \u003d 7,76 m

La perdita di carico per resistenza locale è definita come la differenza:

7,76 - 0,31=7,45 m

Risposta: le perdite di carico dell'acqua dovute a resistenze locali sono di 7,45 m.

Compito 2

L'acqua viene trasportata attraverso una tubazione orizzontale da una pompa centrifuga. Il flusso nel tubo si muove ad una velocità di 2,0 m/s. La prevalenza totale è di 8 m.

Trova la lunghezza minima di una tubazione diritta con una valvola al centro. L'acqua viene prelevata da un deposito aperto. Dal tubo, l'acqua scorre per gravità in un altro contenitore. Il diametro di lavoro della tubazione è 0,1 M. Si presume che la rugosità relativa sia 4·10 -5.

Dati iniziali:

Portata del fluido W = 2,0 m/s;

diametro del tubo d = 100 mm;

prevalenza totale H = 8 m;

rugosità relativa 4·10 -5 .

La soluzione del problema:

Secondo i dati di riferimento, in un tubo con un diametro di 0,1 m, i coefficienti di resistenza locale per la valvola e l'uscita dal tubo sono rispettivamente 4,1 e 1.

Il valore della pressione dinamica è determinato dal rapporto:

w 2 / (2 g) \u003d 2,0 2 / (2 9,81) \u003d 0,204 m

La perdita di pressione dell'acqua dovuta alle resistenze locali sarà:

∑ζ MS = (4,1+1) 0,204 = 1,04 m

Le perdite di carico totali del vettore dovute alla resistenza all'attrito e alle resistenze locali sono calcolate dall'equazione della prevalenza totale della pompa (l'altezza geometrica Hg è pari a 0 a seconda delle condizioni del problema):

h p \u003d H - (p 2 -p 1) / (ρ g) - \u003d 8 - ((1-1) 10 5) / (1000 9,81) - 0 \u003d 8 m

Il valore risultante della perdita di pressione per attrito del supporto sarà:

8-1,04 = 6,96 m

Calcoliamo il valore del numero di Reynolds per le condizioni di flusso date (si presume che la viscosità dinamica dell'acqua sia 1 10 -3 Pa s, la densità dell'acqua è 1000 kg / m 3):

Re \u003d (w d ρ) / μ \u003d (2,0 0,1 1000) / (1 10 -3) \u003d 200000

Secondo il valore calcolato di Re, con 2320

λ = 0,316/Ri 0,25 = 0,316/200000 0,25 = 0,015

Trasformiamo l'equazione e troviamo la lunghezza richiesta della tubazione dalla formula di calcolo per le perdite di carico per attrito:

l \u003d (H circa d) / (λ ) \u003d (6,96 0,1) / (0,016 0,204) \u003d 213,235 m

Risposta: la lunghezza richiesta della condotta sarà di 213.235 m.

Compito 3

In produzione l'acqua viene trasportata ad una temperatura di esercizio di 40°C con un flusso di produzione Q = 18 m 3 /ora. Lunghezza tubo rettilineo l = 26 m, materiale - acciaio. La rugosità assoluta (ε) è presa per l'acciaio secondo fonti di riferimento ed è 50 µm. Quale sarà il diametro del tubo di acciaio se la caduta di pressione in questa sezione non supera Δp = 0,01 MPa (ΔH = 1,2 m in acqua)? Si assume che il coefficiente di attrito sia 0,026.

Dati iniziali:

Consumo Q \u003d 18 m 3 / ora \u003d 0,005 m 3 / s;

lunghezza della condotta l=26 m;

per acqua ρ \u003d 1000 kg / m 3, μ \u003d 653,3 10 -6 Pa s (a T \u003d 40 ° C);

rugosità del tubo d'acciaio ε = 50 µm;

coefficiente di attrito λ = 0,026;

Δp=0,01 MPa;

La soluzione del problema:

Usando la forma dell'equazione di continuità W=Q/F e l'equazione dell'area di flusso F=(π d²)/4, trasformiamo l'espressione di Darcy-Weisbach:

∆H = λ l/d W²/(2 g) = λ l/d Q²/(2 g F²) = λ [(l Q²)/(2 d g [ (π d²) / 4]²)] \u003d \ u003d (8 l Q²) / (g π²) λ / d 5 \u003d (8 26 0,005²) / (9,81 3,14²) λ/d 5 = 5,376 10 -5 λ/d 5

Esprimiamo il diametro:

d 5 \u003d (5,376 10 -5 λ) / ∆H \u003d (5,376 10 -5 0,026) / 1,2 \u003d 1,16 10 -6

d \u003d 5 √1,16 10 -6 \u003d 0,065 m.

Risposta: il diametro ottimale della condotta è 0,065 m.

Compito 4

Due condotte sono progettate per il trasporto di liquidi non viscosi con una capacità stimata di Q 1 = 18 m 3 /ora e Q 2 = 34 m 3 /ora. I tubi per entrambe le tubazioni devono avere lo stesso diametro.

Determinare il diametro effettivo dei tubi d adatto alle condizioni di questo problema.

Dati iniziali:

Q 1 \u003d 18 m 3 / ora;

Q 2 \u003d 34 m 3 / ora.

La soluzione del problema:

Determiniamo il possibile range di diametri ottimali per le tubazioni in progetto, utilizzando la forma trasformata dell'equazione di flusso:

d = √(4 Q)/(π W)

Troveremo i valori della portata ottimale dai dati tabellari di riferimento. Per un liquido non viscoso, le velocità di flusso saranno 1,5 - 3,0 m/s.

Per la prima condotta con portata Q 1 = 18 m 3/ora, i diametri possibili saranno:

d 1 minuto \u003d √ (4 18) / (3600 3,14 1,5) \u003d 0,065 m

d 1max \u003d √ (4 18) / (3600 3,14 3,0) \u003d 0,046 m

Per una condotta con una portata di 18 m 3 / ora, sono adatti tubi con un diametro della sezione trasversale da 0,046 a 0,065 m.

Allo stesso modo, determiniamo i possibili valori del diametro ottimale per la seconda condotta con una portata Q 2 = 34 m 3 / ora:

d 2min = √(4 34)/(3600 3,14 1,5) = 0,090 m

d 2max \u003d √ (4 34) / (3600 3,14 3) \u003d 0,063 m

Per una condotta con una portata di 34 m 3/ora, i possibili diametri ottimali possono essere compresi tra 0,063 e 0,090 m.

L'intersezione delle due gamme di diametri ottimali è compresa tra 0,063 m e 0,065 m.

Risposta: per due tubazioni sono adatti tubi con un diametro di 0,063–0,065 m.

Compito 5

In una condotta con un diametro di 0,15 m ad una temperatura di T = 40°C si muove un flusso d'acqua con una portata di 100 m 3 /ora. Determinare il regime di flusso del flusso d'acqua nel tubo.

Dato:

diametro del tubo d = 0,25 m;

consumo Q = 100 m 3 / ora;

μ \u003d 653,3 10 -6 Pa s (secondo la tabella a T \u003d 40 ° C);

ρ \u003d 992,2 kg / m 3 (secondo la tabella a T \u003d 40 ° C).

La soluzione del problema:

Il regime di flusso del flusso portante è determinato dal valore del numero di Reynolds (Re). Per calcolare Re, determiniamo la velocità del flusso del fluido nel tubo (W) utilizzando l'equazione del flusso:

W \u003d Q 4 / (π d²) \u003d \u003d 0,57 m / s

Il valore del numero di Reynolds è determinato dalla formula:

Re \u003d (ρ W d) / μ \u003d (992,2 0,57 0,25) / (653,3 10 -6) \u003d 216422

Il valore critico del criterio Re kr secondo i dati di riferimento è 4000. Il valore di Re ottenuto è maggiore del valore critico indicato, che indica la natura turbolenta del flusso del fluido in determinate condizioni.

Risposta: il regime del flusso d'acqua è turbolento.

Metodo per calcolare l'idraulica teorica della tabella Shevelev SNiP 2.04.02-84

Dati iniziali

Materiale del tubo: Acciaio nuovo senza rivestimento protettivo interno o con rivestimento protettivo bituminoso Ghisa nuovo senza rivestimento protettivo interno o rivestimento protettivo bituminoso Acciaio non nuovo e ghisa senza rivestimento protettivo interno o rivestimento protettivo bituminoso rivestimento plastico o polimero-cemento applicato in rotazione Acciaio e ghisa, con rivestimento interno in sabbia cementizia, applicato a spruzzo Acciaio e ghisa, con rivestimento interno in sabbia cementizia, applicato in rotazione, Realizzato con materiali polimerici (plastica) Vetro

Consumo stimato

l/s m3/ora

Diametro esterno mm

spessore del muro mm

Lunghezza della condotta m

Temperatura media dell'acqua °C

Eq. ruvidità all'interno. superfici dei tubi: Molto arrugginito o fortemente depositato Acciaio o ghisa vecchio arrugginito Acciaio zincato. dopo diversi anni Acciaio dopo diversi anni Ghisa nuovo Acciaio zincato nuovo Acciaio saldato nuovo Acciaio senza saldatura nuovo Trafilato da ottone, piombo, rame Vetro

Somma di insiemi di resistenze locali

Calcolo

Dipendenza della perdita di carico dal diametro del tubo

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Quando si calcola un sistema di approvvigionamento idrico o di riscaldamento, è necessario selezionare il diametro della tubazione. Per risolvere un problema del genere, è necessario eseguire un calcolo idraulico del proprio impianto e, per una soluzione ancora più semplice, è possibile utilizzare calcolo idraulico online cosa che ora faremo.
Procedura operativa:
1. Selezionare il metodo di calcolo appropriato (calcolo secondo tabelle Shevelev, idraulica teorica o secondo SNiP 2.04.02-84)
2. Selezionare il materiale delle tubazioni
3. Impostare il flusso d'acqua stimato nella tubazione
4. Impostare il diametro esterno e lo spessore della parete della tubazione
5. Impostare la lunghezza della tubazione
6. Impostare la temperatura media dell'acqua
Il risultato del calcolo sarà il grafico e i seguenti valori di calcolo idraulico.
Il grafico è composto da due valori (1 - perdita di carico dell'acqua, 2 - velocità dell'acqua). I valori del diametro ottimale del tubo saranno scritti in verde sotto il grafico.

Quelli. è necessario impostare il diametro in modo che il punto sul grafico sia esattamente al di sopra dei valori verdi per il diametro della tubazione, perché solo a tali valori la velocità dell'acqua e la perdita di carico saranno ottimali.

La perdita di pressione nella condotta mostra la perdita di pressione in una determinata sezione della condotta. Più alte sono le perdite, più lavoro dovrà essere fatto per portare l'acqua nel posto giusto.
La caratteristica di resistenza idraulica mostra l'efficacia della selezione del diametro del tubo in base alla perdita di pressione.
Per riferimento:
- se è necessario conoscere la velocità del liquido/aria/gas in una tubazione di varie sezioni, utilizzare

Perché abbiamo bisogno di tali calcoli

Quando si elabora un piano per la costruzione di un grande cottage con più bagni, un hotel privato, l'organizzazione di un sistema antincendio, è molto importante disporre di informazioni più o meno accurate sulle capacità di trasporto del tubo esistente, tenendo conto il suo diametro e la pressione nel sistema. Si tratta di fluttuazioni di pressione durante i picchi di consumo idrico: tali fenomeni incidono gravemente sulla qualità dei servizi erogati.

Inoltre, se il sistema di approvvigionamento idrico non è dotato di contatori d'acqua, quando si pagano i servizi di pubblica utilità, il cosiddetto. "Permeabilità del tubo". In questo caso, emerge del tutto logicamente la questione delle tariffe applicate in questo caso.

Allo stesso tempo, è importante capire che la seconda opzione non si applica ai locali privati ​​(appartamenti e villette), dove, in assenza di contatori, vengono presi in considerazione gli standard sanitari nel calcolo del pagamento: di solito questo è fino a 360 l / giorno a persona.

Cosa determina la permeabilità del tubo

Cosa determina il flusso d'acqua in un tubo tondo? Si ha l'impressione che la ricerca di una risposta non debba creare difficoltà: maggiore è la sezione trasversale del tubo, maggiore è il volume d'acqua che può passare in un certo tempo. Allo stesso tempo, viene ricordata anche la pressione, perché maggiore è la colonna d'acqua, più velocemente l'acqua sarà forzata attraverso la comunicazione. Tuttavia, la pratica mostra che questi sono lontani da tutti i fattori che influenzano il consumo di acqua.

Oltre a questi, devono essere presi in considerazione anche i seguenti punti:

1. Lunghezza del tubo. Con l'aumento della sua lunghezza, l'acqua sfrega più forte contro le sue pareti, il che porta a un rallentamento del flusso. Infatti, proprio all'inizio del sistema, l'acqua è influenzata solo dalla pressione, ma è anche importante quanto velocemente le porzioni successive avranno l'opportunità di entrare nella comunicazione. La frenata all'interno del tubo raggiunge spesso valori elevati.
2. Il consumo di acqua dipende dal diametro in misura molto più complessa di quanto sembri a prima vista. Quando la dimensione del diametro del tubo è piccola, le pareti resistono al flusso d'acqua di un ordine di grandezza in più rispetto ai sistemi più spessi. Di conseguenza, al diminuire del diametro del tubo, diminuisce il suo vantaggio in termini di rapporto tra la portata d'acqua e l'indicatore dell'area interna in una sezione di lunghezza fissa. Per dirla semplicemente, un sistema idraulico spesso trasporta l'acqua molto più velocemente di uno sottile.
3. Materiale di produzione. Un altro punto importante che influisce direttamente sulla velocità di movimento dell'acqua attraverso il tubo. Ad esempio, il propilene liscio favorisce lo scorrimento dell'acqua in misura molto maggiore rispetto alle pareti in acciaio grezzo.
4. Vita di servizio. Nel tempo, la ruggine appare sui tubi dell'acqua in acciaio. Inoltre, per l'acciaio, così come per la ghisa, è tipico accumulare gradualmente depositi di calcare. La resistenza allo scorrimento dell'acqua di un tubo con depositi è molto superiore a quella dei nuovi prodotti in acciaio: questa differenza a volte raggiunge le 200 volte. Inoltre, la crescita eccessiva del tubo porta ad una diminuzione del suo diametro: anche se non si tiene conto dell'aumento dell'attrito, la sua permeabilità diminuisce nettamente. È anche importante notare che i prodotti in plastica e metallo-plastica non presentano tali problemi: anche dopo decenni di uso intensivo, il loro livello di resistenza ai flussi d'acqua rimane al livello originale.
5. La presenza di giri, raccordi, adattatori, valvole contribuisce a frenare ulteriormente i flussi d'acqua.

Tutti i fattori di cui sopra devono essere presi in considerazione, perché non stiamo parlando di alcuni piccoli errori, ma di una grave differenza più volte. In conclusione, si può affermare che una semplice determinazione del diametro del tubo dal flusso d'acqua è difficilmente possibile.

Nuova possibilità di calcolo del consumo di acqua

Se l'uso dell'acqua viene effettuato per mezzo di un rubinetto, questo semplifica notevolmente il compito. La cosa principale in questo caso è che le dimensioni del foro per lo scarico dell'acqua sono molto più piccole del diametro del tubo dell'acqua. In questo caso, è applicabile la formula per calcolare l'acqua sulla sezione trasversale del tubo Torricelli v ^ 2 \u003d 2gh, dove v è la velocità del flusso attraverso un piccolo foro, g è l'accelerazione di caduta libera e h è il altezza della colonna d'acqua sopra il rubinetto (un foro avente una sezione trasversale s, per unità di tempo supera il volume d'acqua s*v). È importante ricordare che il termine "sezione" è usato non per indicare il diametro, ma la sua area. Per calcolarlo, usa la formula pi * r ^ 2.

Se la colonna d'acqua ha un'altezza di 10 metri e il foro ha un diametro di 0,01 m, il flusso d'acqua attraverso il tubo alla pressione di un'atmosfera si calcola come segue: v^2=2*9,78*10=195,6. Dopo aver preso la radice quadrata, v=13.98570698963767. Dopo aver arrotondato per ottenere una cifra di velocità più semplice, il risultato è 14 m/s. La sezione trasversale del foro, avente un diametro di 0,01 m, è calcolata come segue: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 m2. Di conseguenza, si scopre che il flusso d'acqua massimo attraverso il tubo corrisponde a 0,000314159265 * 14 = 0,00439822971 m3 / s (leggermente inferiore a 4,5 litri d'acqua / secondo). Come puoi vedere, in questo caso, il calcolo dell'acqua sulla sezione trasversale del tubo è abbastanza semplice. Sono inoltre disponibili gratuitamente apposite tabelle indicanti il ​​consumo di acqua per i prodotti idraulici più diffusi, con un valore minimo per il diametro della tubazione dell'acqua.

Come puoi già capire, non esiste un modo semplice universale per calcolare il diametro della tubazione in base al flusso d'acqua. Tuttavia, puoi ancora dedurre alcuni indicatori per te stesso. Ciò è particolarmente vero se il sistema è dotato di tubi in plastica o metallo-plastica e l'acqua viene consumata da rubinetti con una piccola sezione di uscita. In alcuni casi, questo metodo di calcolo è applicabile ai sistemi in acciaio, ma si tratta principalmente di nuove condutture dell'acqua che non hanno avuto il tempo di ricoprirsi di depositi interni sulle pareti.

Le aziende e gli edifici residenziali consumano grandi quantità di acqua. Questi indicatori digitali diventano non solo l'evidenza di un valore specifico che indica il consumo.

Inoltre, aiutano a determinare il diametro dell'assortimento di tubi. Molte persone credono che sia impossibile calcolare il flusso d'acqua in base al diametro e alla pressione del tubo, poiché questi concetti sono completamente estranei.

Ma la pratica ha dimostrato che non è così. La capacità della rete di approvvigionamento idrico dipende da molti indicatori e il primo in questo elenco sarà il diametro della gamma del tubo e la pressione nella linea.

Si consiglia di eseguire tutti i calcoli nella fase di progettazione della costruzione della condotta, poiché i dati ottenuti determinano i parametri chiave non solo delle condutture domestiche, ma anche industriali. Tutto questo sarà discusso ulteriormente.

Calcolatore d'acqua online

ATTENZIONE! 1kgf/cm2 = 1 atmosfera; 10 m di colonna d'acqua \u003d 1kgf / cm2 \u003d 1atm; 5 m di colonna d'acqua = 0,5 kgf / cm2 e = 0,5 atm, ecc. I numeri frazionari vengono inseriti attraverso un punto (ad esempio: 3,5 e non 3,5)

Immettere i parametri per il calcolo:

Diametro interno tubo Dy, mm

Lunghezza della condotta L, m

Temperatura dell'acqua t, gradi

Pressione (pressione) N, kgf/cm2 all'uscita

Tipo di impianto idraulico

Materiale e condizioni del tubo

1. Fireman 2. Fire-industriale 3. Produzione. o vigili del fuoco. 4.Famiglia o aziende agricole. potabile

01. Acciaio senza saldatura 02. Acciaio saldato 03. Acciaio zincato 04. Ghisa per asfalto 05. Ghisa non rivestita 06. Cemento-amianto 07. Vetro 08. Tubi trafilati in piombo, ottone, rame 09. Calcestruzzo e cemento armato 10. Plastica, polietilene, plastica vinilica 11.Ceramica

Quali fattori influenzano la permeabilità del liquido attraverso la tubazione

I criteri che influenzano l'indicatore descritto costituiscono un ampio elenco. Ecco qui alcuni di loro.

1. Il diametro interno della tubazione.
2. La portata, che dipende dalla pressione nella linea.
3. Materiale prelevato per la produzione dell'assortimento di tubi.

La determinazione della portata d'acqua all'uscita della rete è effettuata dal diametro del tubo, perché questa caratteristica, insieme ad altre, influisce sulla portata dell'impianto. Inoltre, quando si calcola la quantità di fluido consumato, non si può scartare lo spessore della parete, la cui determinazione viene effettuata sulla base della pressione interna stimata.

Si può anche sostenere che la definizione di "geometria del tubo" non è influenzata dalla sola lunghezza della rete. E la sezione trasversale, la pressione e altri fattori giocano un ruolo molto importante.

Inoltre, alcuni parametri del sistema hanno un effetto indiretto piuttosto che diretto sulla portata. Ciò include la viscosità e la temperatura del mezzo pompato.

Riassumendo, possiamo dire che la determinazione della produttività consente di determinare con precisione il tipo di materiale ottimale per la costruzione di un sistema e di scegliere la tecnologia utilizzata per assemblarlo. In caso contrario, la rete non funzionerà in modo efficiente e richiederà frequenti riparazioni di emergenza.

Calcolo del consumo di acqua per diametro tubo tondo, dipende da questo dimensione. Di conseguenza, che su una sezione trasversale maggiore, per un certo periodo di tempo, verrà eseguito il movimento di una maggiore quantità di liquido. Ma, eseguendo il calcolo e tenendo conto del diametro, non si può scartare la pressione.

Se consideriamo questo calcolo utilizzando un esempio specifico, risulta che attraverso un foro di 1 cm attraverso un foro di 1 cm passerà meno liquido che attraverso una tubazione che raggiunge un'altezza di un paio di decine di metri. Questo è naturale, perché il livello più alto di consumo idrico nell'area raggiungerà le massime prestazioni alla massima pressione della rete e alla massima dimensione del suo volume.

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Calcoli della sezione secondo SNIP 2.04.01-85

Prima di tutto, devi capire che il calcolo del diametro di un canale sotterraneo è un processo ingegneristico complesso. Ciò richiederà conoscenze specialistiche. Ma, quando si esegue una costruzione domestica di un canale sotterraneo, spesso un calcolo idraulico per la sezione viene eseguito in modo indipendente.

Questo tipo di calcolo progettuale della velocità del flusso per un canale sotterraneo può essere eseguito in due modi. Il primo sono i dati tabulari. Ma, facendo riferimento alle tabelle, è necessario conoscere non solo il numero esatto dei rubinetti, ma anche i contenitori per la raccolta dell'acqua (vasche, lavelli) e altro.

Solo se si dispone di queste informazioni sul sistema di canalizzazione, è possibile utilizzare le tabelle fornite da SNIP 2.04.01-85. Secondo loro, il volume dell'acqua è determinato dalla circonferenza del tubo. Ecco una di queste tabelle:

Volume esterno dei tubolari (mm)

La quantità approssimativa di acqua ricevuta in litri al minuto

Quantità approssimativa di acqua, calcolata in m3 all'ora

Se ti concentri sulle norme di SNIP, puoi vedere quanto segue: il volume giornaliero di acqua consumata da una persona non supera i 60 litri. Ciò a condizione che la casa non sia dotata di acqua corrente e, in una situazione con un alloggio confortevole, questo volume aumenta a 200 litri.

Sicuramente, questi dati di volume che mostrano il consumo sono interessanti come informazioni, ma lo specialista della condotta dovrà definire dati completamente diversi: questo è il volume (in mm) e la pressione interna nella linea. Questo non si trova sempre nella tabella. E le formule aiutano a scoprire queste informazioni in modo più accurato.

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È già chiaro che le dimensioni della sezione dell'impianto influiscono sul calcolo idraulico dei consumi. Per i calcoli domestici viene utilizzata una formula del flusso d'acqua, che aiuta a ottenere un risultato, avendo dati sulla pressione e sul diametro del prodotto tubolare. Ecco la formula:

Formula per il calcolo: q = π × d² / 4 × V

Nella formula: q mostra il flusso d'acqua. Si misura in litri. d è la dimensione della sezione del tubo, è indicata in centimetri. E V nella formula è la designazione della velocità del flusso, è mostrata in metri al secondo.

Se la rete di approvvigionamento idrico è alimentata da una torre d'acqua, senza l'influenza aggiuntiva di una pompa a pressione, la velocità del flusso è di circa 0,7 - 1,9 m / s. Se è collegato un dispositivo di pompaggio, nel passaporto ci sono informazioni sul coefficiente della pressione creata e sulla velocità del flusso d'acqua.

Questa formula non è unica. Ce ne sono molti di più. Si possono trovare facilmente su Internet.

Oltre alla formula presentata, va notato che le pareti interne dei prodotti tubolari sono di grande importanza per la funzionalità del sistema. Quindi, ad esempio, i prodotti in plastica hanno una superficie liscia rispetto alle controparti in acciaio.

Per questi motivi, il coefficiente di resistenza aerodinamica della plastica è sostanzialmente inferiore. Inoltre, questi materiali non sono interessati da formazioni corrosive, il che ha anche un effetto positivo sulla portata della rete di approvvigionamento idrico.

Determinazione della perdita di testa

Il calcolo del passaggio dell'acqua viene effettuato non solo dal diametro del tubo, ma viene calcolato per caduta di pressione. Le perdite possono essere calcolate utilizzando formule speciali. Quali formule utilizzare, ognuno deciderà da solo. Per calcolare i valori desiderati, è possibile utilizzare varie opzioni. Non esiste un'unica soluzione universale a questo problema.

Ma prima di tutto va ricordato che il gioco interno del passaggio di una struttura in plastica e metallo-plastica non cambierà dopo vent'anni di servizio. E il gioco interno del passaggio della struttura metallica si ridurrà nel tempo.

E questo comporterà la perdita di alcuni parametri. Di conseguenza, la velocità dell'acqua nel tubo in tali strutture sarà diversa, perché in alcune situazioni il diametro della nuova e vecchia rete sarà notevolmente diverso. Anche la quantità di resistenza nella linea sarà diversa.

Inoltre, prima di calcolare i parametri necessari per il passaggio di un liquido, è necessario tenere conto del fatto che la perdita di portata di un sistema di approvvigionamento idrico è associata al numero di giri, raccordi, transizioni di volume, alla presenza di valvole e forza di attrito. Inoltre, tutto ciò durante il calcolo della portata dovrebbe essere effettuato dopo un'attenta preparazione e misurazioni.

Il calcolo del consumo di acqua con metodi semplici non è facile da eseguire. Ma, alla minima difficoltà, puoi sempre chiedere aiuto a specialisti. Quindi puoi contare sul fatto che la rete idrica o di riscaldamento installata funzionerà con la massima efficienza.

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Inserimenti

Per montare correttamente la struttura di approvvigionamento idrico, iniziando lo sviluppo e la progettazione dell'impianto, è necessario calcolare la portata dell'acqua attraverso il tubo.

I parametri principali del condotto domestico dipendono dai dati ottenuti.

In questo articolo, i lettori potranno familiarizzare con le tecniche di base che li aiuteranno a calcolare autonomamente il loro sistema idraulico.

Lo scopo del calcolo del diametro della tubazione in base al flusso: Determinare il diametro e la sezione della tubazione in base ai dati sulla portata e sulla velocità del movimento longitudinale dell'acqua.

È piuttosto difficile eseguire un tale calcolo. È necessario tenere conto di molte sfumature relative ai dati tecnici ed economici. Questi parametri sono interconnessi. Il diametro della tubazione dipende dal tipo di liquido che verrà pompato attraverso di essa.

Se si aumenta la portata, è possibile ridurre il diametro del tubo. Il consumo di materiale diminuirà automaticamente. Sarà molto più facile montare un sistema del genere, il costo del lavoro diminuirà.

Tuttavia, un aumento del movimento del flusso causerà perdite di carico, che richiedono la creazione di energia aggiuntiva per il pompaggio. Se lo riduci troppo, potrebbero apparire conseguenze indesiderabili.

Quando si progetta una tubazione, nella maggior parte dei casi, la quantità di flusso d'acqua viene impostata immediatamente. Rimangono sconosciute due quantità:

• diametro del tubo;
• Portata.

È molto difficile fare un calcolo tecnico ed economico completo. Ciò richiede conoscenze ingegneristiche adeguate e molto tempo. Per facilitare questo compito quando si calcola il diametro del tubo desiderato, vengono utilizzati materiali di riferimento. Forniscono i valori della migliore portata ottenuti empiricamente.

La formula di calcolo finale per il diametro ottimale della tubazione è la seguente:

d = √(4Q/Πw)
Q è la portata del liquido pompato, m3/s
d – diametro della tubazione, m
w è la velocità del flusso, m/s

Velocità del liquido adatta, a seconda del tipo di tubazione

Innanzitutto, vengono presi in considerazione i costi minimi, senza i quali è impossibile pompare liquido. Inoltre, deve essere considerato il costo del gasdotto.

Durante il calcolo, devi sempre ricordare i limiti di velocità del mezzo in movimento. In alcuni casi, la dimensione della condotta principale deve soddisfare i requisiti previsti dal processo tecnologico.

Anche le dimensioni della condotta sono influenzate da possibili sbalzi di pressione.

Quando vengono effettuati i calcoli preliminari, la variazione di pressione non viene presa in considerazione. La velocità consentita è presa come base per la progettazione di una pipeline di processo.

Quando si verificano cambiamenti nella direzione del movimento nella tubazione in fase di progettazione, la superficie del tubo inizia a subire una grande pressione diretta perpendicolarmente al movimento del flusso.

Questo aumento è dovuto a diversi indicatori:

• Velocità del fluido;
• Densità;
• Pressione iniziale (pressione).

Inoltre la velocità è sempre inversamente proporzionale al diametro del tubo. Ecco perché i liquidi ad alta velocità richiedono la giusta scelta della configurazione, una selezione competente delle dimensioni della tubazione.

Ad esempio, se viene pompato acido solforico, il valore della velocità è limitato a un valore che non provocherà erosione sulle pareti delle curve dei tubi. Di conseguenza, la struttura del tubo non si romperà mai.

Formula della velocità dell'acqua nella condotta

La portata in volume V (60 m³/ho 60/3600 m³/sec) è calcolata come prodotto della velocità del flusso w e della sezione trasversale del tubo S (e la sezione trasversale a sua volta è calcolata come S=3,14 d²/4) : V = 3,14 w d²/4. Da qui otteniamo w = 4V/(3,14 d²). Non dimenticare di convertire il diametro da millimetri a metri, cioè il diametro sarà 0,159 m.

Formula consumo acqua

In generale, la metodologia per misurare la portata d'acqua nei fiumi e nelle condotte si basa su una forma semplificata dell'equazione di continuità, per fluidi incomprimibili:

Flusso d'acqua attraverso la tabella dei tubi

Flusso vs pressione

Non esiste una tale dipendenza del flusso del fluido dalla pressione, ma esiste - dalla caduta di pressione. La formula è semplice. Esiste un'equazione generalmente accettata per la caduta di pressione durante il flusso di liquido in un tubo Δp = (λL/d) ρw²/2, λ è il coefficiente di attrito (viene ricercato in base alla velocità e al diametro del tubo in base a i grafici o le formule corrispondenti), L è la lunghezza del tubo, d è il suo diametro , ρ - densità del fluido, w - velocità. Esiste invece una definizione di flusso G = ρwπd²/4. Esprimiamo la velocità da questa formula, la sostituiamo nella prima equazione e troviamo la dipendenza della portata G = π SQRT(Δp d^5/λ/L)/4, SQRT è la radice quadrata.

Il coefficiente di attrito si ricerca per selezione. Innanzitutto, si imposta un valore della velocità del fluido dalla torcia e si determina il numero di Reynolds Re=ρwd/μ, dove μ è la viscosità dinamica del fluido (non confonderla con la viscosità cinematica, queste sono cose diverse). Secondo Reynolds, stai cercando il coefficiente di attrito λ = 64 / Re per il modo laminare e λ = 1 / (1.82 lgRe - 1.64)² per turbolento (qui lg è il logaritmo decimale). E prendi il valore che è più alto. Dopo aver trovato la portata e la velocità, dovrai ripetere l'intero calcolo con un nuovo coefficiente di attrito. E ripeti questo ricalcolo fino a quando il valore di velocità specificato per determinare il coefficiente di attrito coincide con un errore con il valore che trovi dal calcolo.