Пропускная способность трубы

Таблицы пропускной способности труб

ПС и d можно быстро найти, используя таблицы Шевелёва. Эти табличные данные служат основой разработки программных продуктов и онлайн-калькуляторов.

Пропускная способность стальных труб

Параметр приведён в литрах в секунду. ПС возрастает при увеличении внутреннего диаметра и скорости потока.

Выбор диаметра по расходу воды

ПС для разных сред при различных параметрах d и H

Значения ПС для воды, воздуха, пара приведены в нм3/ч, кг/ч, м3/ч для конкретных давлений и диаметров.  Зависимость пропускной способности трубы от этих показателей удобно использовать для предварительной оценки работоспособности системы.

Факторы, влияющие на пропускную способность

• условный проход, это стандартизованный внутренний диаметр трубы, округленный до ближайшего стандартного значения, упрощает подбор, монтаж оборудования, облегчает необходимые расчёты;

• давление, его возможные перепады;

• состав материала (марка стали), способ изготовления металлоизделия влияют на гладкость стенок, возможность образования на них осадка, ржавчины, которые сужают проход, препятствуют прохождению вещества;

• количество перегибов трубопроводной линии, встроенных фитингов, снижающих ПС на 5 ‒ 15%; рассчитывают по самому узкому участку;

• наличие сварных швов;

• число точек водоразбора, снижающих итоговый объем транспортируемой жидкости, теплоносителя;

• длина трубы: чем длиннее, тем больше сопротивление потоку;

• температура перемещаемых жидкостей, её повышение приводит к снижению вязкости, облегчает движение;

• гидравлические показатели системы (так, для стоков канализации по сравнению с чистой водой потребуется большая мощность насосных агрегатов).

Современные методы расчета и программные средства

Какие способы существуют, чтобы спроектировать инженерную систему, ПС с учетом разбора среды и нормативов потребления, прочих позиций.

Методы расчета

• разработанные готовые таблицы (Шевелёва, прочие) для водопроводов, несложное применение, не требуют глубоких профессиональных знаний, исключают ошибки, возможные при расчётах и программировании;

• вручную, используя гидравлические классические формулы: 

• простая Торричелли (база), подходит для предварительной оценки; 

• сложная Дарси-Вейсбаха применяется для точных инженерных проектов;

• путём применения онлайн-калькуляторов, которые практически моментально выдают результат, учитывая разные факторы (материал, установленные фитинги, комплектацию не очень большой сети, локальные сопротивления); при этом возможна интеграция с разными базами данных, сохранение, пересылка расчётов;

• при помощи специально разработанных программ, которые востребованы в профессиональном проектировании, выдают результаты с высокой точностью, адаптированы к разным сферам гидродинамики.

Примеры практического применения 

Водопроводы

Разработка проекта водопроводных линий проводится с учётом пикового потребления рабочей среды. Из приведенных ниже данных видно, что пропускная способность водопроводной трубы зависит от типа потребителей и учитывает то, что жидкость расходуется ими не одновременно. Расчётные характеристики базируются на основных законах гидравлики и достаточно постоянных определённых параметрах воды.

Системы отопления

G = 3,6 × Q_тепл / (c × ΔT)

Из формулы видно, что расходование теплоносителей (кг/ч) напрямую зависит от тепловой нагрузки и находится в обратной зависимости от температурных скачков и удельной теплоемкости носителя. Тепло должно подаваться равномерно.

Пропускная способность канализационных труб

Безнапорная канализация действует из-за уклона линии. В основу расчётов положены таблицы Лукиных. Напорная система обеспечивает перемещение стоков благодаря работе насосов. При их проектировании используют расчётные методики, приведенные в СП 32.13330.2012, а также таблицы Шевелёва с поправкой на вязкость рабочей среды. Сточные воды содержат разнородные включения, которые могут оседать и затруднять прохождение стоков.  Для каждого DN подбирают свою скорость самоочищения. Расход определяют по формуле:

q=a*v, где

• а ‒ площадь сечения;

• v=C√R*i ‒ скорость, учитывающая коэффициент Шези, гидравлический радиус, уклон соответственно.

С, R вводятся для учёта трения, сопротивления потока. R = a/x, гидравлический радиус, вычисляют как отношение площади сечения к смоченному периметру.

Газовые трубы

При транспортировке газ способен сжиматься, проникать в мельчайшие отверстия. Поэтому ПС для газопровода рассчитывают принимая во внимание бесперебойные поставки в пиковые периоды при минимальных потерях. Работоспособность систем, соответствие правилам пожарной безопасности проверяют уполномоченные организации.

Расход находят в зависимости от назначения газопровода:

• бытовой: Qmax=0,67 Ду2*р, где Р это рабочее давление + 1.0 кгс/см2;

• магистрального, распределительного:  Qmax= 196,386 Ду2*р/ z*to, с учётом коэффициента сжимаемости и температуры потока.

При повышении температуры газ расширяется, если этого не учитывать, возможно возникновение взрывоопасной ситуации, прорыва газопроводной сети.

Кроме расчётных величин, можно использовать также табличные значения.

Часто задаваемые вопросы