Calcul hidraulic pentru selectarea conductelor: metode

Instalații de încălzire, sisteme de încălzire a clădirilor, circuite hidraulice ale mașinilor, sisteme de drenaj, conducte de apă - toate aceste obiecte constau din conducte. Comunicările tehnice create pe baza lor sunt mijloacele cele mai economice de transport a diferitelor substanțe. Calculul hidraulic al conductelor vă permite să determinați valorile multor caracteristici la debitul maxim al elementelor de conductă ale conductei.

Ce se calculează

Această procedură este efectuată cu respectarea următorilor parametri de funcționare a comunicațiilor inginerești.

1. Debitul de fluide pe segmente individuale ale alimentării cu apă.
2. Debitul mediului de lucru în conducte.
3. Diametrul optim al alimentării cu apă, care asigură o cădere de presiune acceptabilă.

Luați în considerare metodologia de calcul a acestor indicatori în detaliu.

Consum de apă

Datele cu privire la consumul normativ de apă de la instalațiile sanitare individuale sunt indicate în anexa la SNiP 2.04.01-85. Acest document reglementează construcția rețelelor de canalizare și a sistemelor interne de alimentare cu apă. Următorul lucru face parte din tabelul relevant.

tabelul 1

Corp sanitar	Debit total (apă caldă menajeră și apă rece), litru / secundă	Consumul de apă rece, litru / secundă
Vas de toaletă cu supapă de apă directă	1,4	1,4
Vasul de toaletă cu un rezervor pentru scurgerea apei	0,10	0,10
Cabină de duș (mixer)	0,12	0,08
Baie (mixer)	0,25	0,17
Chiuveta (mixer)	0,12	0,08
Lavoar (mixer)	0,12	0,08
Lavoar (robinete de apa)	0,10	0,10
Robinet de udare	0,3	0,3

Dacă intenționați să utilizați mai multe dispozitive în același timp, fluxul este crescut. Așadar, în cazul în care dușul lucrează la primul etaj cu utilizarea simultană a toaletei la etajul doi, este logic să adăugați volumul consumului de apă de către ambii consumatori - 0,12 + 0,10 = 0,22 litru / secundă.

Important! Următoarea regulă se aplică conductelor de apă de incendiu: pentru un jet, acesta trebuie să asigure un debit de cel puțin 2,5 litri / sec.

Este destul de clar că în timpul stingerii incendiilor, numărul de jeturi dintr-un hidrant de incendiu este determinat de zona și tipul clădirii. Pentru o ușurință de referință, informații despre această problemă sunt disponibile și sub formă de tabel.

masa 2

Tipul clădirii	Cantitatea necesară de stingere a incendiilor
Administrarea întreprinderilor (volum până la 25.000 metri cubi)	1
Clădiri publice (volum până la 25.000 de metri cubi, peste 10 etaje)	2
Clădiri publice (volum până la 25.000 de metri cubi, până la 10 etaje)	1
Clădire de management (volum până la 25.000 de metri cubi, 10 etaje și mai multe)	2
Clădire de management (de la 6 la 10 etaje)	1
Clădire rezidențială (de la 16 la 25 de etaje)	2
Clădire rezidențială (până la 16 etaje)	1

Debitul

Să presupunem că ne confruntăm cu sarcina de a calcula o rețea de alimentare cu apă la un punct de vârf dat prin intermediul acesteia. Scopul calculelor este de a determina diametrul la care va fi asigurat un debit acceptabil prin conductă (conform SNiP - 0,7 - 1,5 m / s).

Aplicăm formulele. Mărimea conductei este legată de debitul de apă și debitul acestuia prin următoarele formule:

S = π * R² Unde

S este zona secțiunii transversale a conductei.Unitate de măsură - metru pătrat; π este numărul irațional cunoscut; R este raza diametrului interior al conductei.

Unitatea de măsură - aceiași metri pătrați.

Pe o notă! Pentru țevi din fontă și oțel, raza este de obicei echivalată cu jumătate din diametrul lor nominal (DN). Majoritatea produselor tubulare din plastic au un diametru exterior nominal cu o treaptă mai mare decât diametrul interior. De exemplu, pentru o țeavă din polipropilenă cu o secțiune internă de 32 de milimetri, diametrul exterior este de 40 de milimetri.

Următoarea formulă arată astfel:

W = V × S, unde

W - consum de apă în metri cubi; V - debitul de apă (m / s); S - suprafață de secțiune (metri pătrați).

Exemplu. Vom calcula conducta sistemului de stingere a incendiilor pentru un jet, debitul de apă în 3,5 litri pe secundă. În sistemul SI, valoarea acestui indicator va fi: 3,5 l / s = 0,0035 m3 / s. Acest debit pe jet este normalizat pentru a stinge un incendiu în clădirile industriale și depozitare cu un volum de 200 până la 400 de metri cubi și o înălțime de până la 50 de metri.

Mai întâi luăm a doua formulă și calculăm aria secțiunii minime. Dacă viteza este de 3 m / s., Acest indicator este egal cu

S = W / V = ​​0,0035 / 3 = 0,0012 m2

Atunci raza secțiunii interioare a conductei va fi astfel:

R = √S / π = 0,019 m.

Astfel, diametrul interior al conductei trebuie să fie egal cu minimum

Ext. = 2R = 0,038 m = 3,8 centimetri.

Dacă rezultatul calculelor este o valoare intermediară între valorile standard ale dimensiunilor produselor tubulare, rotunjirea se efectuează în sus. Adică, în acest caz, este potrivită o țeavă de oțel standard cu DN = 40 mm.

Cât de ușor este să afli diametrul. Pentru a efectua un calcul rapid, puteți utiliza un alt tabel care să coreleze direct fluxul de apă prin conductă cu diametrul său nominal. Este prezentat mai jos.

Tabelul 3

Consum, litru / sec.	Telecomanda minimă a conductei, milimetri
10	50
6	40
4	32
2,4	25
1,2	20
0,6	15
0,20	10

 

Pierderea presiunii

Calculul pierderii de presiune într-o secțiune a unei conducte cu lungimea cunoscută este destul de simplu. Dar aici trebuie să utilizați o cantitate corectă de variabile. Puteți găsi valorile lor în directoare. Iar formula este următoarea:

P = b × L × (1 + K), unde

P - pierderea de presiune în metri de apă. Această caracteristică se aplică având în vedere faptul că presiunea apei în debitul acesteia se modifică; b - panta hidraulică a conductei; L este lungimea conductei în metri; K este un coeficient special. Această setare depinde de scopul rețelei.

Această formulă este mult simplificată. În practică, căderile de presiune sunt cauzate de supape și îndoituri ale conductelor. Cu figurile care reprezintă acest fenomen în armături, vă puteți familiariza studiind următorul tabel.

Tabelul 4

	Echivalent cu lungimea secțiunii drepte a conductei, metri
Diametru	300	250	200	150	125	100	80	65	50	40	32	25
50% stopcock deschis	60	60	60	45	30	30	15	15,0	15	15,0	15	15,0
75% stopcock deschis	8	8	8	6	4	4	2	2	2	3	3	2
Stopcock 100% deschis	2	2	2	1,5	1	1	0,50	0,50	0,5	0,5	0,50	0,5
Verifica valva	35	25	25	20	15	10	9	8	7	6	5	4
Supapa de control pliabilă	45	30	30	25	20	15	12	10	9	8	7	6
Îngustarea conică	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Cot 90 grade	7	5	4	2,7	2,5	1,7	1,30	0,9	0,70	0,6	0,40	0,3
90 grade cot	5,5	5	3	2	1,8	1,20	1	0,7	0,50	0,4	0,30	0,2

 

Unele elemente ale formulei de mai sus trebuie comentate. Șansele sunt simple. Valorile sale pot fi găsite în SNiPa nr. 2.04.01-85.

Tabelul 5

Scopul alimentării cu apă	Coeficient
Stingere a incendiilor	0,15
Băuturi casnice	0,3
Stingere a incendiilor	0,1
Producție economică și incendiu	0,2

 

În ceea ce privește conceptul de „pantă hidraulică”, atunci totul este mult mai complicat.

Important! Această caracteristică afișează rezistența exercitată de conductă la mișcarea apei.

Panta hidraulică este un derivat al următorilor parametri:

• debitul. Dependența este direct proporțională, adică rezistența hidraulică este mai mare, cu atât fluxul se deplasează mai repede;
• diametrul conductei.Aici, dependența este deja invers proporțională: rezistența hidraulică crește odată cu scăderea secțiunii transversale a ramurii inginerești;
• rugozitatea pereților. Acest indicator depinde la rândul său de materialul conductei (suprafața HDPE sau polipropilenă este mai netedă decât cea a oțelului). În unele cazuri, un factor important este vârsta conductelor de apă. Depozitele de var și rugina formată în timp cresc rugozitatea suprafeței pereților lor.

Folosind tabela Shevelev

Pentru a rezolva problema asociată cu determinarea pantei hidraulice cu ajutorul unui calculator, puteți utiliza complet tabelul de calcul hidraulic al țevilor de apă elaborat de Shevelev F.A. Conține date pentru diferite diametre, materiale și debite. În plus, tabelul conține modificări referitoare la conductele vechi. Dar aici trebuie clarificat un punct: corecțiile de vârstă nu se aplică tuturor tipurilor de produse din țeavă de polimer. Structura de suprafață din polietilenă, polipropilenă și plastic metalic obișnuite sau reticulate nu se schimbă pe întreaga perioadă de funcționare.

Datorită volumului mare al tabelului Shevelev, nu este practic să îl publicăm complet. Mai jos este doar un mic extras din acest document pentru o țeavă de plastic cu un diametru de 16 milimetri.

Tabelul 6

Viteză, m / s	Debit litru / sec	Panta hidraulică pentru lungimea conductei de 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

Atunci când analizăm rezultatele calculării căderii de presiune, trebuie avut în vedere faptul că majoritatea instalațiilor sanitare necesită o anumită cantitate de suprapresiune pentru funcționarea normală. SNiP, adoptat în urmă cu 30 de ani, furnizează cifre pentru echipamentele deja învechite. Modele mai moderne de echipamente sanitare și menajere necesită pentru o funcționare normală, încât suprapresiunea să fie de cel puțin 0,3 kgf / cm2 (sau 3 metri de presiune). Cu toate acestea, așa cum arată practica, este mai bine să se pună la calcul o valoare puțin mai mare a acestui parametru - 0,5 kgf / cm2.

Exemple

Pentru o mai bună asimilare a informațiilor de mai jos este un exemplu de calcul hidraulic al unei alimentări cu apă din plastic. Următoarele date sunt acceptate ca date inițiale:

• diametru - 16,6 mm;
• lungime - 27 metri;
• debitul maxim admis de apă este de 1,5 m / s.

Pe o notă! La punerea în funcțiune a sistemului de alimentare cu apă, testele sunt efectuate cu o presiune egală cu cel puțin lucrătorul înmulțit cu un factor de 1,3. În acest caz, actul de testare hidraulică a unei anumite ramuri a conductei ar trebui să includă marcaje pe presiunea de încercare, precum și durata lucrărilor de încercare.

Panta hidraulică cu o lungime de 1000 de metri este (luăm valoarea din tabel) 319.8. Dar, deoarece formula de calcul a căderii de presiune nu trebuie înlocuită cu 1000i, ci pur și simplu i, acest indicator trebuie împărțit la 1000. Ca urmare, obținem:

        319,8:1000=0,3198

Pentru alimentarea cu apă potabilă menajeră, coeficientul K este considerat egal cu 0,3.

După înlocuirea acestor valori, formula va arăta astfel:

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

Astfel, se va produce o suprapresiune egală cu 0,5 atmosferă la capătul instrumentului sanitar la o presiune în conducta sistemului de alimentare cu apă de 0,5 + 1,122 = 1,622 kgf / cm2. Și din moment ce presiunea din linie, de regulă, nu scade sub 2,5 - 3 atmosfere, această condiție este destul de fezabilă.

Calcul hidraulic al conductelor de sisteme de încălzire folosind programe

Calculul încălzirii unei case private este o procedură destul de complicată. Cu toate acestea, programele speciale o simplifică foarte mult. Astăzi, este disponibilă o selecție a mai multor servicii online de acest tip. Rezultatul conține următoarele date:

• diametrul necesar al conductei;
• o anumită supapă folosită pentru echilibrare;
• dimensiunile elementelor de încălzire;
• valori ale senzorilor de presiune diferențiali;
• parametrii de control pentru supapele termostatice;
• setări numerice ale pieselor de reglare.

Oventrop co-program pentru selectarea conductelor de polipropilenă. Înainte de a începe, trebuie să determinați echipamentele necesare și să setați setările. La sfârșitul calculelor, utilizatorul primește mai multe opțiuni pentru implementarea sistemului de încălzire. Fac iterativ modificări.

Acest software hidraulic de calcul vă permite să selectați elemente de conductă ale liniei cu diametrul dorit și să determinați debitul lichidului de răcire. Este un asistent de încredere în calculul structurilor cu o singură țeavă și cu două conducte. Comoditatea muncii este unul dintre principalele avantaje ale Oventrop co. Acest program include blocuri gata fabricate și cataloage de materiale.

Programul HERZ CO: calcul care ține cont de colector. Acest software este disponibil gratuit. Vă permite să faceți calcule indiferent de numărul de conducte. HERZ CO ajută la crearea de proiecte pentru clădiri renovate și noi.

Notă! Există o singură opțiune: amestecul de glicol este utilizat pentru a crea structuri.

Programul se concentrează, de asemenea, pe calcularea sistemelor de încălzire cu o și două conducte. Cu ajutorul acesteia, se ține cont de acțiunea supapei termostatice și se determină pierderi de presiune în dispozitivele de încălzire și un indicator al rezistenței la curgerea purtătorului de căldură.

Rezultatele calculului sunt afișate sub formă grafică și schematică. HERZ CO are o funcție de ajutor. Programul are un modul care îndeplinește funcția de căutare și localizare a erorilor. Pachetul software va conține un catalog de date despre aparate pentru încălzire și supape.

Produs software Instal-Therm HCR. Utilizând acest software, caloriferele și încălzirea la suprafață pot fi calculate. Kit-ul său de livrare include modulul Tece, care conține rutine pentru proiectarea diferitelor tipuri de sisteme de alimentare cu apă, scanarea desenelor și calcularea pierderilor de căldură. Programul este echipat cu diverse cataloage care conțin fitinguri, baterii, izolație termică și o varietate de fitinguri.

Program de calculator "TRANSIT". Acest pachet software permite calcularea hidraulică multivariabilă a conductelor de petrol în care există stații intermediare de pompare a uleiului (în continuare NPS). Datele inițiale sunt:

• rugozitatea absolută a țevilor, presiunea de la capătul liniei și lungimea acesteia;
• elasticitatea și vâscozitatea cinematică a vaporilor saturați de ulei și densitatea acestuia;
• marcă și număr de pompe incluse atât la stația principală, cât și la stațiile intermediare de pompare;
• dispunerea conductelor în diametru;
• profilul conductei.

Rezultatul calculului este prezentat sub formă de date privind caracteristicile secțiunilor de gravitație ale portbagajului și asupra vitezei de pompare. În plus, utilizatorului i se oferă un tabel care prezintă valoarea presiunii înainte și după oricare dintre NPS.

În concluzie, trebuie spus că cele mai simple metode de calcul au fost date mai sus. Profesioniștii folosesc scheme mult mai complexe.