Calcolo idraulico per la selezione di condotte: metodi

Rete di riscaldamento, sistemi di riscaldamento di edifici, circuiti idraulici di macchine, sistemi di drenaggio, tubature dell'acqua: tutti questi oggetti sono costituiti da condotte. Le comunicazioni ingegneristiche create sulla base sono il mezzo più economico per trasportare varie sostanze. Il calcolo idraulico delle condutture consente di determinare i valori di molte caratteristiche al massimo rendimento degli elementi del tubo della conduttura.

Cosa viene calcolato

Questa procedura viene eseguita rispetto ai seguenti parametri operativi delle comunicazioni tecniche.

1. Portata del fluido su singoli segmenti della fornitura d'acqua.
2. La portata del fluido di lavoro nei tubi.
3. Il diametro ottimale della fornitura d'acqua, che fornisce una caduta di pressione accettabile.

Considerare la metodologia per il calcolo di questi indicatori in dettaglio.

Consumo d'acqua

I dati sul consumo di acqua normativa da parte dei singoli impianti idraulici sono indicati nell'appendice a SNiP 2.04.01-85. Questo documento regola la costruzione di reti fognarie e sistemi interni di approvvigionamento idrico. Quanto segue fa parte della tabella pertinente.

Tabella 1

Impianto idraulico	Portata totale (acqua calda sanitaria e acqua fredda), litro / secondo	Consumo di acqua fredda, litro / secondo
Tazza del water con valvola dell'acqua diretta	1,4	1,4
Vaso con serbatoio per lo scarico dell'acqua	0,10	0,10
Box doccia (miscelatore)	0,12	0,08
Bath (miscelatore)	0,25	0,17
Lavello (miscelatore)	0,12	0,08
Lavabo (miscelatore)	0,12	0,08
Lavabo (rubinetti dell'acqua)	0,10	0,10
Rubinetto	0,3	0,3

Se si intende utilizzare più dispositivi contemporaneamente, il flusso viene sommato. Quindi, nel caso in cui la doccia funzioni al primo piano con l'uso simultaneo della toilette al secondo piano, è logico aggiungere il volume del consumo di acqua da parte di entrambi i consumatori - 0,12 + 0,10 = 0,22 litri / secondo.

Importante! La seguente regola si applica alle condutture dell'acqua antincendio: per un getto, deve fornire una portata di almeno 2,5 litri / sec.

È abbastanza chiaro che durante la lotta antincendio, il numero di getti da un idrante è determinato dall'area e dal tipo di edificio. Per facilità di riferimento, le informazioni su questo problema sono disponibili anche in forma tabellare.

Tavolo 2

Tipo di edificio	Quantità antincendio richiesta
Amministrazione delle imprese (volume fino a 25.000 metri cubi)	1
Edifici pubblici (volume fino a 25.000 metri cubi, più di 10 piani)	2
Edifici pubblici (volume fino a 25.000 metri cubi, fino a 10 piani)	1
Edificio direzionale (volume fino a 25.000 metri cubi, 10 e più piani)	2
Edificio direzionale (da 6 a 10 piani)	1
Edificio residenziale (dai 16 ai 25 piani)	2
Edificio residenziale (fino a 16 piani)	1

Portata

Supponiamo di dover affrontare il compito di calcolare una rete di approvvigionamento idrico senza uscita a una determinata portata di picco attraverso di essa. Lo scopo dei calcoli è determinare il diametro al quale verrà garantita una portata accettabile attraverso la tubazione (secondo SNiPu - 0,7 - 1,5 m / s).

Applichiamo le formule. La dimensione della tubazione è correlata alla portata dell'acqua e alla sua portata mediante le seguenti formule:

S = π * R² dove

S è l'area della sezione trasversale del tubo.Unità di misura - metro quadrato; π è il numero irrazionale noto; R è il raggio del diametro interno del tubo.

Unità di misura - gli stessi metri quadrati.

Su una nota! Per i tubi in ghisa e acciaio, il raggio è generalmente pari alla metà del loro diametro nominale (DN). La maggior parte dei prodotti tubolari in plastica ha un diametro esterno nominale di un gradino più grande del diametro interno. Ad esempio, per un tubo in polipropilene con una sezione trasversale interna di 32 millimetri, il diametro esterno è di 40 millimetri.

La seguente formula è simile alla seguente:

W = V × S, dove

W - consumo di acqua in metri cubi; V - portata d'acqua (m / s); S - area in sezione (metri quadrati).

Esempio. Calcoleremo la tubazione del sistema antincendio per un getto, il flusso d'acqua in cui è di 3,5 litri al secondo. Nel sistema SI, il valore di questo indicatore sarà: 3,5 l / s = 0,0035 m3 / s. Questa portata per getto è normalizzata per estinguere un incendio all'interno di magazzini e edifici industriali con un volume da 200 a 400 metri cubi e un'altezza fino a 50 metri.

Innanzitutto prendiamo la seconda formula e calcoliamo l'area della sezione trasversale minima. Se la velocità è di 3 m / s., Questo indicatore è uguale a

S = W / V = ​​0,0035 / 3 = 0,0012 m2

Quindi il raggio della sezione interna del tubo sarà così:

R = √S / π = 0,019 m.

Pertanto, il diametro interno della tubazione dovrebbe essere uguale a un minimo

Ext. = 2R = 0.038 m = 3.8 centimetri.

Se il risultato dei calcoli è un valore intermedio tra i valori standard delle dimensioni dei prodotti tubolari, l'arrotondamento viene eseguito verso l'alto. Cioè, in questo caso, è adatto un tubo di acciaio standard con DN = 40 mm.

Quanto è facile scoprire il diametro. Per eseguire un rapido calcolo, è possibile utilizzare un'altra tabella che collega direttamente il flusso di acqua attraverso la tubazione al suo diametro nominale. È presentato di seguito.

Tabella 3

Consumo, litro / sec.	Controllo remoto minimo della tubazione, millimetri
10	50
6	40
4	32
2,4	25
1,2	20
0,6	15
0,20	10

 

Perdita di pressione

Il calcolo della perdita di pressione in una sezione di una tubazione di lunghezza nota è abbastanza semplice. Ma qui è necessario utilizzare una discreta quantità di variabili. Puoi trovare i loro valori nelle directory. E la formula è la seguente:

P = b × L × (1 + K), dove

P - perdita di pressione in metri d'acqua. Questa caratteristica è applicabile in considerazione del fatto che la pressione dell'acqua nel suo flusso cambia; b - pendenza idraulica della tubazione; L è la lunghezza della tubazione in metri; K è un coefficiente speciale. Questa impostazione dipende dallo scopo della rete.

Questa formula è notevolmente semplificata. In pratica, le cadute di pressione sono causate da valvole e curve dei tubi. Con le figure che rappresentano questo fenomeno nei raccordi, puoi familiarizzare studiando la seguente tabella.

Tabella 4

	Equivalente alla lunghezza della sezione diritta della tubazione, metri
Diametro	300	250	200	150	125	100	80	65	50	40	32	25
50% rubinetto aperto	60	60	60	45	30	30	15	15,0	15	15,0	15	15,0
75% rubinetto aperto	8	8	8	6	4	4	2	2	2	3	3	2
Rubinetto aperto al 100%	2	2	2	1,5	1	1	0,50	0,50	0,5	0,5	0,50	0,5
Valvola di ritegno	35	25	25	20	15	10	9	8	7	6	5	4
La valvola di ritegno pieghevole	45	30	30	25	20	15	12	10	9	8	7	6
Restringimento conico	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Gomito a 90 gradi	7	5	4	2,7	2,5	1,7	1,30	0,9	0,70	0,6	0,40	0,3
Curva a 90 gradi	5,5	5	3	2	1,8	1,20	1	0,7	0,50	0,4	0,30	0,2

 

Alcuni elementi della formula sopra devono essere commentati. Le probabilità sono semplici. I suoi valori sono riportati in SNiPa n. 2.04.01-85.

Tabella 5

Scopo dell'approvvigionamento idrico	Coefficiente
Antincendio	0,15
Bere la famiglia	0,3
Antincendio	0,1
Produzione economica e incendi	0,2

 

Per quanto riguarda il concetto di "pendenza idraulica", allora tutto è molto più complicato.

Importante! Questa caratteristica mostra la resistenza esercitata dal tubo al movimento dell'acqua.

La pendenza idraulica è una derivata dei seguenti parametri:

• Portata. La dipendenza è direttamente proporzionale, ovvero la resistenza idraulica è maggiore, più veloce si muove il flusso;
• diametro del tubo.Qui la dipendenza è già inversamente proporzionale: la resistenza idraulica aumenta con una diminuzione della sezione trasversale del ramo ingegneristico;
• rugosità delle pareti. Questo indicatore a sua volta dipende dal materiale del tubo (la superficie dell'HDPE o del polipropilene è più liscia di quella dell'acciaio). In alcuni casi, un fattore importante è l'età delle tubature dell'acqua. Depositi di calcare e ruggine formati nel tempo aumentano la rugosità superficiale delle pareti.

Utilizzando la tabella Shevelev

Per risolvere il problema associato alla determinazione della pendenza idraulica mediante un calcolatore, è possibile utilizzare completamente la tabella di calcolo idraulico delle tubature dell'acqua sviluppata da F. Shevelev. Contiene dati per diversi diametri, materiali e portate. Inoltre, la tabella contiene modifiche relative ai vecchi tubi. Ma qui un punto dovrebbe essere chiarito: le correzioni dell'età non si applicano a tutti i tipi di prodotti per tubi polimerici. La struttura superficiale del polietilene ordinario o reticolato, del polipropilene e della plastica metallica non cambia durante l'intero periodo di funzionamento.

A causa del grande volume della tabella Shevelev, non è pratico pubblicarlo completamente. Di seguito è riportato solo un piccolo estratto di questo documento per un tubo di plastica con un diametro di 16 millimetri.

Tabella 6

Velocità, m / s	Portata litro / sec	Pendenza idraulica per una lunghezza della tubazione di 1000 metri (1000i)
1,50	0,17	319,8
1,41	0,16	287,2
1,33	0,15	256,1
1,24	0,14	226,6
1,15	0,13	198,7
0,88	0,1	124,7
0,90	0,09	103,5
0,71	0,08	84

Quando si analizzano i risultati del calcolo della caduta di pressione, è necessario tenere presente che la maggior parte degli impianti idraulici richiede una certa sovrapressione per il normale funzionamento. SNiP, adottato 30 anni fa, fornisce dati per apparecchiature già obsolete. I modelli più moderni di attrezzature domestiche e sanitarie richiedono per il normale funzionamento che la sovrapressione sia di almeno 0,3 kgf / cm2 (o 3 metri di pressione). Tuttavia, come dimostra la pratica, è meglio inserire nel calcolo un valore leggermente più grande di questo parametro - 0,5 kgf / cm2.

Esempi

Per una migliore assimilazione delle informazioni di seguito è riportato un esempio di calcolo idraulico di una fornitura di acqua in plastica. I seguenti dati sono accettati come dati iniziali:

• diametro - 16,6 mm;
• lunghezza - 27 metri;
• la portata d'acqua massima consentita è di 1,5 m / s.

Su una nota! Quando viene messo in servizio il sistema di approvvigionamento idrico, i test vengono eseguiti con una pressione pari almeno al lavoratore moltiplicata per un fattore di 1,3. In questo caso, l'atto della prova idraulica di un particolare ramo della tubazione dovrebbe includere segni sulla pressione di prova, nonché sulla durata del lavoro di prova.

La pendenza idraulica di una lunghezza di 1000 metri è (prendiamo il valore dalla tabella) 319,8. Ma poiché la formula per il calcolo della caduta di pressione non deve essere sostituita da 1000i, ma semplicemente i, questo indicatore deve essere diviso per 1000. Di conseguenza, otteniamo:

        319,8:1000=0,3198

Per l'approvvigionamento di acqua potabile domestica, il coefficiente K è considerato pari a 0,3.

Dopo aver sostituito questi valori, la formula sarà simile alla seguente:

P = 0,3198 × 27 × (1 + 0,3) = 11,224 metri.

Pertanto, una pressione eccessiva pari a 0,5 atmosfere verrà prodotta sull'impianto idraulico finale ad una pressione nella tubazione del sistema di approvvigionamento idrico di 0,5 + 1,122 = 1,622 kgf / cm2. E poiché la pressione nella linea, di regola, non scende al di sotto di 2,5 - 3 atmosfere, questa condizione è abbastanza fattibile.

Calcolo idraulico delle condotte degli impianti di riscaldamento mediante programmi

Il calcolo del riscaldamento di una casa privata è una procedura piuttosto complicata. Tuttavia, programmi speciali lo semplificano notevolmente. Oggi è disponibile una selezione di numerosi servizi online di questo tipo. L'output contiene i seguenti dati:

• diametro richiesto della tubazione;
• una certa valvola utilizzata per il bilanciamento;
• dimensioni degli elementi riscaldanti;
• valori dei sensori di pressione differenziale;
• parametri di controllo per valvole termostatiche;
• impostazioni numeriche delle parti normative.

Programma di Oventrop per la selezione di tubi in polipropilene. Prima di avviarlo, è necessario determinare le attrezzature necessarie e configurare le impostazioni. Alla fine dei calcoli, l'utente riceve diverse opzioni per l'implementazione del sistema di riscaldamento. Effettuano modifiche in modo iterativo.

Questo software di calcolo idraulico consente di selezionare elementi del tubo della linea del diametro desiderato e determinare la portata del liquido di raffreddamento. È un assistente affidabile nel calcolo delle strutture a tubo singolo e a due tubi. La convenienza del lavoro è uno dei principali vantaggi di Oventrop co. Questo programma include blocchi pronti e cataloghi di materiali.

Programma HERZ CO: calcolo tenendo conto del collezionista. Questo software è disponibile gratuitamente. Ti permette di fare calcoli indipendentemente dal numero di tubi. HERZ CO aiuta a creare progetti per edifici rinnovati e nuovi.

Nota! C'è un avvertimento: la miscela di glicole viene utilizzata per creare strutture.

Il programma si concentra anche sul calcolo dei sistemi di riscaldamento a uno e due tubi. Con il suo aiuto, viene presa in considerazione l'azione della valvola termostatica e vengono determinate anche le perdite di pressione nei dispositivi di riscaldamento e un indicatore di resistenza al flusso del vettore di calore.

I risultati del calcolo sono visualizzati in forma grafica e schematica. HERZ CO ha una funzione di aiuto. Il programma ha un modulo che svolge la funzione di ricerca e localizzazione degli errori. Il pacchetto software conterrà un catalogo di dati su apparecchi per riscaldamento e valvole.

Prodotto software Instal-Therm HCR. Utilizzando questo software, è possibile calcolare radiatori e riscaldamento di superficie. Il suo kit di consegna include il modulo Tece, che contiene routine per la progettazione di vari tipi di sistemi di approvvigionamento idrico, la scansione di disegni e il calcolo delle perdite di calore. Il programma è dotato di vari cataloghi che contengono raccordi, batterie, isolamento termico e una varietà di raccordi.

Programma per computer "TRANSIT". Questo pacchetto software consente il calcolo idraulico multivariato di oleodotti in cui sono presenti stazioni intermedie di pompaggio dell'olio (di seguito NPS). I dati iniziali sono:

• assoluta rugosità dei tubi, pressione alla fine della linea e sua lunghezza;
• elasticità e viscosità cinematica dei vapori saturi di petrolio e sua densità;
• marca e numero di pompe incluse sia nella stazione principale che nelle stazioni intermedie;
• disposizione dei tubi per diametro;
• profilo della pipeline.

Il risultato del calcolo è presentato sotto forma di dati sulle caratteristiche delle sezioni di gravità del tronco e sulla velocità di pompaggio. Inoltre, all'utente viene fornita una tabella che mostra il valore della pressione prima e dopo uno degli NPS.

In conclusione, si deve dire che i metodi di calcolo più semplici sono stati indicati sopra. I professionisti usano schemi molto più complessi.