Tính toán thủy lực cho việc lựa chọn các đường ống: phương pháp

Hệ thống sưởi ấm, hệ thống sưởi ấm tòa nhà, mạch thủy lực máy, hệ thống thoát nước, đường ống nước - tất cả các cơ sở này bao gồm các đường ống. Truyền thông kỹ thuật được tạo ra trên cơ sở của họ là phương tiện kinh tế nhất để vận chuyển các chất khác nhau. Tính toán thủy lực của đường ống cho phép bạn xác định các giá trị của nhiều đặc tính với thông lượng tối đa của các thành phần đường ống của đường ống.

Những gì được tính toán

Quy trình này được thực hiện đối với các thông số vận hành kỹ thuật truyền thông sau đây.

1. Tốc độ dòng chất lỏng trên các phân đoạn riêng biệt của cấp nước.
2. Tốc độ dòng chảy của môi trường làm việc trong các đường ống.
3. Đường kính tối ưu của nguồn cung cấp nước, cung cấp mức giảm áp suất chấp nhận được.

Xem xét phương pháp tính toán các chỉ số này một cách chi tiết.

Sự tiêu thụ nước

Dữ liệu về mức tiêu thụ nước theo tiêu chuẩn của các hệ thống ống nước riêng lẻ được chỉ định trong phần phụ lục của SNiP 2.04.01-85. Tài liệu này quy định việc xây dựng mạng lưới cống và hệ thống cấp nước nội bộ. Sau đây là một phần của bảng có liên quan.

Bảng 1

Hệ thống nước	Tổng lưu lượng (nước nóng và nước lạnh trong nước), lít / giây	Tiêu thụ nước lạnh, lít / giây
Bồn cầu có van nước trực tiếp	1,4	1,4
Bồn cầu có bồn để thoát nước	0,10	0,10
Buồng tắm (máy trộn)	0,12	0,08
Tắm (trộn)	0,25	0,17
Bồn rửa (máy trộn)	0,12	0,08
Chậu rửa (máy trộn)	0,12	0,08
Chậu rửa (vòi nước)	0,10	0,10
Vòi tưới nước	0,3	0,3

Nếu bạn có ý định sử dụng một số thiết bị cùng một lúc, luồng sẽ được thêm vào. Vì vậy, trong trường hợp vòi hoa sen làm việc ở tầng một với việc sử dụng đồng thời nhà vệ sinh ở tầng hai, việc thêm lượng nước tiêu thụ của cả hai người tiêu dùng là hợp lý - 0,12 + 0,10 = 0,22 lít / giây.

Quan trọng! Quy tắc sau đây áp dụng cho đường ống nước chữa cháy: đối với một máy bay phản lực, nó phải cung cấp tốc độ dòng chảy ít nhất 2,5 lít / giây.

Một điều khá rõ ràng là trong quá trình chữa cháy, số lượng máy bay phản lực từ một vòi chữa cháy được xác định theo khu vực và loại công trình. Để dễ tham khảo, thông tin về vấn đề này cũng có sẵn ở dạng bảng.

ban 2

Loại công trình	Số lượng chữa cháy cần thiết
Quản trị doanh nghiệp (khối lượng lên tới 25.000 mét khối)	1
Các tòa nhà công cộng (khối lượng lên tới 25.000 mét khối, hơn 10 tầng)	2
Các tòa nhà công cộng (khối lượng lên tới 25.000 mét khối, tối đa 10 tầng)	1
Tòa nhà quản lý (khối lượng lên tới 25.000 mét khối, 10 tầng trở lên)	2
Tòa nhà quản lý (từ 6 đến 10 tầng)	1
Khu dân cư (từ 16 đến 25 tầng)	2
Khu dân cư (tối đa 16 tầng)	1

Lưu lượng dòng chảy

Giả sử rằng chúng ta đang phải đối mặt với nhiệm vụ tính toán mạng lưới cấp nước chết ở tốc độ dòng chảy cao nhất định thông qua nó. Mục đích của các tính toán là để xác định đường kính mà tại đó tốc độ dòng chảy chấp nhận được thông qua đường ống sẽ được đảm bảo (theo SNiP - 0,7 - 1,5 m / s).

Chúng tôi áp dụng các công thức. Kích thước của đường ống có liên quan đến tốc độ dòng nước và tốc độ dòng chảy của nó theo các công thức sau:

S = π * R² Ở đâu

S là diện tích mặt cắt của ống.Đơn vị đo - mét vuông; π là số vô tỷ đã biết; R là bán kính đường kính trong của ống.

Đơn vị đo lường - cùng một mét vuông.

Trên một lưu ý! Đối với ống gang và thép, bán kính thường tương đương với một nửa đường kính danh nghĩa (DN) của chúng. Hầu hết các sản phẩm ống nhựa có đường kính ngoài danh nghĩa lớn hơn một bước so với đường kính bên trong. Ví dụ, đối với ống polypropylen có tiết diện bên trong là 32 mm, đường kính ngoài là 40 mm.

Công thức sau đây trông như thế này:

W = V × S, trong đó

W - lượng nước tiêu thụ tính bằng mét khối; V - tốc độ dòng nước (m / s); S - diện tích mặt cắt (mét vuông).

Thí dụ. Chúng tôi sẽ tính toán đường ống hệ thống chữa cháy cho một máy bay phản lực, lưu lượng nước trong đó là 3,5 lít mỗi giây. Trong hệ thống SI, giá trị của chỉ số này sẽ là: 3,5 l / s = 0,0035 m3 / s. Tốc độ dòng chảy trên mỗi máy bay phản lực này được chuẩn hóa để dập tắt đám cháy bên trong kho và các tòa nhà công nghiệp có thể tích từ 200 đến 400 mét khối và chiều cao lên tới 50 mét.

Đầu tiên chúng ta lấy công thức thứ hai và tính diện tích mặt cắt tối thiểu. Nếu tốc độ là 3 m / s., Chỉ báo này bằng

S = W / V = ​​0,0035 / 3 = 0,0012 m2

Sau đó, bán kính của phần bên trong của ống sẽ như thế này:

R = SS / π = 0,009 m.

Do đó, đường kính trong của đường ống phải bằng mức tối thiểu

Gia hạn = 2R = 0,038 m = 3,8 cm.

Nếu kết quả tính toán là một giá trị trung gian giữa các giá trị tiêu chuẩn về kích thước của các sản phẩm hình ống, việc làm tròn được thực hiện lên trên. Đó là, trong trường hợp này, một ống thép tiêu chuẩn có DN = 40 mm là phù hợp.

Làm thế nào dễ dàng để tìm ra đường kính. Để thực hiện tính toán nhanh, bạn có thể sử dụng một bảng khác liên quan trực tiếp đến dòng nước chảy qua đường ống đến đường kính danh nghĩa của nó. Nó được trình bày dưới đây.

bàn số 3

Tiêu thụ, lít / giây.	Điều khiển từ xa tối thiểu của đường ống, milimét
10	50
6	40
4	32
2,4	25
1,2	20
0,6	15
0,20	10

 

Mất áp lực

Việc tính toán tổn thất áp suất trong một phần của đường ống có chiều dài đã biết là khá đơn giản. Nhưng ở đây bạn cần sử dụng một lượng lớn các biến. Bạn có thể tìm thấy giá trị của chúng trong các thư mục. Và công thức như sau:

P = b × L × (1 + K), trong đó

P - tổn thất áp suất tính bằng mét nước. Đặc tính này được áp dụng theo quan điểm thực tế là áp lực của nước trong dòng chảy của nó thay đổi; b - độ dốc thủy lực của đường ống; L là chiều dài của đường ống tính bằng mét; K là một hệ số đặc biệt. Cài đặt này phụ thuộc vào mục đích của mạng.

Công thức này được đơn giản hóa rất nhiều. Trong thực tế, áp suất giảm là do van và uốn cong đường ống. Với các số liệu biểu thị hiện tượng này trong các phụ kiện, bạn có thể tự làm quen bằng cách nghiên cứu bảng sau.

Bảng 4

	Tương đương với chiều dài của đoạn thẳng của đường ống, mét
Đường kính	300	250	200	150	125	100	80	65	50	40	32	25
Nút khóa mở 50%	60	60	60	45	30	30	15	15,0	15	15,0	15	15,0
75% khóa mở	8	8	8	6	4	4	2	2	2	3	3	2
Nút khóa mở 100%	2	2	2	1,5	1	1	0,50	0,50	0,5	0,5	0,50	0,5
Kiểm tra van	35	25	25	20	15	10	9	8	7	6	5	4
Van kiểm tra gấp	45	30	30	25	20	15	12	10	9	8	7	6
Thu hẹp hình nón	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Khuỷu tay 90 độ	7	5	4	2,7	2,5	1,7	1,30	0,9	0,70	0,6	0,40	0,3
Uốn cong 90 độ	5,5	5	3	2	1,8	1,20	1	0,7	0,50	0,4	0,30	0,2

 

Một số yếu tố của công thức trên cần phải được nhận xét. Tỷ lệ cược rất đơn giản. Giá trị của nó có thể được tìm thấy trong SNiPa số 2.04.01-85.

Bảng 5

Mục đích cấp nước	Hệ số
Chữa cháy	0,15
Hộ gia đình uống	0,3
Chữa cháy	0,1
Sản xuất kinh tế và chữa cháy	0,2

 

Đối với khái niệm "độ dốc thủy lực", thì mọi thứ phức tạp hơn nhiều.

Quan trọng! Đặc tính này hiển thị điện trở của ống dẫn đến chuyển động của nước.

Độ dốc thủy lực là một dẫn xuất của các tham số sau:

• lưu lượng dòng chảy. Sự phụ thuộc tỷ lệ thuận, nghĩa là, sức cản thủy lực càng cao, dòng chảy di chuyển càng nhanh;
• đường kính ống.Ở đây sự phụ thuộc đã tỷ lệ nghịch: điện trở thủy lực tăng khi giảm tiết diện của ngành kỹ thuật;
• độ nhám của các bức tường. Lần lượt chỉ báo này phụ thuộc vào vật liệu của đường ống (bề mặt của nhựa HDPE hoặc polypropylen mịn hơn so với thép). Trong một số trường hợp, một yếu tố quan trọng là tuổi của ống nước. Tiền gửi vôi và rỉ sét hình thành theo thời gian làm tăng độ nhám bề mặt của các bức tường của họ.

Sử dụng bảng Shevelev

Để giải quyết vấn đề liên quan đến việc xác định độ dốc thủy lực bằng máy tính, bạn hoàn toàn có thể sử dụng bảng tính toán thủy lực của các đường ống nước được phát triển bởi Shevelev F.A. Nó chứa dữ liệu cho các đường kính, vật liệu và tốc độ dòng chảy khác nhau. Ngoài ra, bảng chứa các sửa đổi liên quan đến đường ống cũ. Nhưng ở đây một điểm cần được làm rõ: điều chỉnh độ tuổi không áp dụng cho tất cả các loại sản phẩm ống polymer. Cấu trúc bề mặt của nhựa thông thường hoặc polyetylen, polypropylen và kim loại không thay đổi trong toàn bộ thời gian hoạt động.

Do khối lượng lớn của bảng Shevelev, việc xuất bản nó hoàn toàn là không thực tế. Dưới đây chỉ là một đoạn trích nhỏ từ tài liệu này cho một ống nhựa có đường kính 16 mm.

Bảng 6

Tốc độ, m / s	Tốc độ dòng chảy lít / giây	Độ dốc thủy lực cho chiều dài đường ống 1000 mét (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

Khi phân tích kết quả tính toán độ sụt áp, phải nhớ rằng hầu hết các hệ thống ống nước đòi hỏi một lượng áp suất nhất định cho hoạt động bình thường. SNiP, được thông qua 30 năm trước, cung cấp số liệu cho các thiết bị đã lỗi thời. Các mô hình hiện đại hơn của thiết bị gia dụng và vệ sinh đòi hỏi phải hoạt động bình thường mà áp suất tối thiểu là 0,3 kgf / cm2 (hoặc 3 mét áp suất). Tuy nhiên, như thực tế cho thấy, tốt hơn là đưa vào tính toán một giá trị lớn hơn một chút của tham số này - 0,5 kgf / cm2.

Ví dụ

Để đồng hóa tốt hơn các thông tin dưới đây là một ví dụ về tính toán thủy lực của nguồn cung cấp nước bằng nhựa. Dữ liệu sau được chấp nhận làm dữ liệu ban đầu:

• đường kính - 16,6 mm;
• chiều dài - 27 mét;
• tốc độ dòng nước tối đa cho phép là 1,5 m / s.

Trên một lưu ý! Khi hệ thống cấp nước được vận hành, các thử nghiệm được thực hiện với áp suất bằng ít nhất là công nhân nhân với hệ số 1,3. Trong trường hợp này, hành động kiểm tra thủy lực của một nhánh cụ thể của đường ống phải bao gồm các dấu hiệu về áp suất thử, cũng như thời gian của công việc kiểm tra.

Độ dốc thủy lực có chiều dài 1000 mét là (chúng tôi lấy giá trị từ bảng) 319.8. Nhưng vì công thức tính áp suất giảm không được thay thế cho 1000i, mà đơn giản là i, chỉ số này phải được chia cho 1000. Kết quả là chúng ta nhận được:

        319,8:1000=0,3198

Đối với cấp nước sinh hoạt, hệ số K được lấy bằng 0,3.

Sau khi thay thế các giá trị này, công thức sẽ như sau:

P = 0,198 × 27 × (1 + 0,3) = 11,224 mét.

Do đó, áp suất quá 0,5 bằng khí quyển sẽ được tạo ra ở đầu ống nước cuối ở áp suất trong đường ống của hệ thống cấp nước 0,5 + 1,122 = 1,622 kgf / cm2. Và vì áp suất trong đường dây, theo quy luật, không giảm xuống dưới 2,5 - 3 atm, điều kiện này là khá khả thi.

Tính toán thủy lực đường ống của hệ thống sưởi ấm bằng chương trình

Tính toán sưởi ấm nhà riêng là một thủ tục khá phức tạp. Tuy nhiên, các chương trình đặc biệt đơn giản hóa nó rất nhiều. Ngày nay, một lựa chọn của một số dịch vụ trực tuyến thuộc loại này có sẵn. Đầu ra chứa dữ liệu sau:

• đường kính yêu cầu của đường ống;
• một van nhất định được sử dụng để cân bằng;
• kích thước của các yếu tố làm nóng;
• giá trị cảm biến chênh lệch áp suất;
• thông số điều khiển cho van tĩnh nhiệt;
• cài đặt số của các bộ phận quy định.

Chương trình hợp tác Oventrop cho việc lựa chọn ống polypropylen. Trước khi khởi động nó, bạn phải xác định các mục yêu cầu của thiết bị và đặt cài đặt. Khi kết thúc tính toán, người dùng nhận được một số tùy chọn để thực hiện hệ thống sưởi ấm. Họ lặp đi lặp lại thay đổi.

Phần mềm tính toán thủy lực này cho phép bạn chọn các yếu tố đường ống của đường kính mong muốn và xác định tốc độ dòng chảy của chất làm mát. Nó là một trợ lý đáng tin cậy trong việc tính toán cả hai cấu trúc ống đơn và hai ống. Thuận tiện trong công việc là một trong những lợi thế chính của Oventrop co. Chương trình này bao gồm các khối làm sẵn và danh mục vật liệu.

Chương trình HERZ CO: tính toán có tính đến người thu gom. Phần mềm này là miễn phí có sẵn. Nó cho phép bạn thực hiện các phép tính bất kể số lượng ống. HERZ CO giúp tạo ra các dự án cho các tòa nhà mới và được cải tạo.

Ghi chú! Có một cảnh báo: hỗn hợp glycol được sử dụng để tạo cấu trúc.

Chương trình cũng tập trung vào việc tính toán các hệ thống sưởi ấm một và hai ống. Với sự giúp đỡ của nó, hoạt động của van điều nhiệt được tính đến, và tổn thất áp suất trong các thiết bị sưởi ấm và một chỉ số về khả năng chống dòng chảy của chất mang nhiệt cũng được xác định.

Các kết quả tính toán được hiển thị ở dạng đồ họa và sơ đồ. HERZ CO có chức năng trợ giúp. Chương trình có một mô-đun thực hiện chức năng tìm kiếm và bản địa hóa các lỗi. Gói phần mềm sẽ chứa một danh mục dữ liệu trên các thiết bị để sưởi ấm và van.

Sản phẩm phần mềm Instal-Therm HCR. Sử dụng phần mềm này, bộ tản nhiệt và sưởi ấm bề ​​mặt có thể được tính toán. Bộ phân phối của nó bao gồm mô-đun Tece, chứa các thói quen để thiết kế các loại hệ thống cấp nước khác nhau, quét bản vẽ và tính toán tổn thất nhiệt. Chương trình được trang bị các danh mục khác nhau có chứa phụ kiện, pin, cách nhiệt và một loạt các phụ kiện.

Chương trình máy tính "CHUYỂN". Gói phần mềm này cho phép tính toán thủy lực đa biến cho các đường ống trong đó có các trạm bơm dầu trung gian (sau đây gọi là NPS). Dữ liệu ban đầu là:

• độ nhám tuyệt đối của đường ống, áp lực ở cuối đường và chiều dài của nó;
• độ đàn hồi và độ nhớt động học của hơi bão hòa của dầu và mật độ của nó;
• chế tạo và số lượng máy bơm bao gồm cả ở trạm đầu và tại trạm bơm trung gian;
• bố trí ống theo đường kính;
• hồ sơ đường ống.

Kết quả tính toán được trình bày dưới dạng dữ liệu về đặc điểm của các phần trọng lực của thân cây và về tốc độ bơm. Ngoài ra, người dùng được cung cấp một bảng hiển thị giá trị áp suất trước và sau bất kỳ NPS nào.

Để kết luận, phải nói rằng các phương pháp tính toán đơn giản nhất đã được đưa ra ở trên. Chuyên gia sử dụng các chương trình phức tạp hơn nhiều.