Hydraulický výpočet potrubí: jednoduché metody

Jaký je hydraulický výpočet systému zásobování vodou? Jaké parametry je třeba vypočítat? Existují pro začátečníky k dispozici nějaké jednoduché schémata výpočtů? Okamžitě provést rezervaci: tento materiál je určen především majitelům malých soukromých domů; tedy parametry, jako je pravděpodobnost současného používání všech sanitárních zařízení v budově, nemusíme určit.

Co je vypočítáno

Hydraulický výpočet zásob vody pro domácnost je omezen na definici následujících parametrů:

1. Odhadovaná spotřeba vody v některých částech zásobování vodou.
2. Průtoky vody v potrubí.

Tip: pro domácí kanalizaci se za normu považují rychlosti od 0,7 do 1,5 m / s. U požární vody je přípustná rychlost až 3 m / s.

1. Optimální průměr přívodu vody zajišťující přijatelnou tlakovou ztrátu. Alternativně může být tlaková ztráta určena známým průměrem každé sekce. Pokud bude s ohledem na ztrátu tlaku na instalatérské zařízení nižší než normalizovaná, musí místní vodovodní síť instalovat stránkování.

Tok vody

Normy spotřeby vody jednotlivými instalatérskými zařízeními lze nalézt v jedné z příloh SNiP 2.04.01-85, která upravuje výstavbu vnitřních vodovodních a kanalizačních sítí. Dáváme část odpovídající tabulky.

V případě údajného současného používání několika vodovodních zařízení se spotřeba shrnuje. Takže pokud se současně s používáním toalety v prvním patře předpokládá, že sprchový kout bude pracovat ve druhém patře - bude logické přidávat vodu oběma sanitárními zařízeními: 0,10 + 0,12 = 0,22 l / s

Zvláštní případ

U požárních potrubí je platný průtok 2,5 l / spánek na trysku. V tomto případě je odhadovaný počet trysek na požární hydrant během potlačení požáru poměrně předvídatelně určen podle typu budovy a jejího území.

Průtok

Předpokládejme, že naším úkolem je hydraulický výpočet napájecí sítě s uzavřeným okruhem se známým špičkovým průtokem. Musíme určit průměr, který zajistí přijatelnou rychlost průtoku potrubím (odvolání, 0,7-1,5 m / s).

Vzorce

Průtok vody, rychlost jejího průtoku a velikost potrubí jsou navzájem propojeny následující sekvencí vzorců:

S =? r ^ 2, kde:

• S je průřezová plocha trubky v metrech čtverečních;
• ? - počet pi se rovná 3,1415;
• r je poloměr vnitřní části v metrech.

Užitečné: u ocelových a litinových trubek se obvykle předpokládá, že jejich poloměr odpovídá polovině jejich DN (podmíněný průchod). U většiny plastových trubek je vnitřní průměr o jeden stupeň menší než jmenovitý vnější průměr: například u polypropylenové trubky o vnějším průměru 40 mm je vnitřní průměr přibližně 32 mm.

Q = VS, kde:

• Q - spotřeba vody (m3);
• V - průtok vody (m / s);
• S je průřez v metrech čtverečních.

Příklad

Proveďte hydraulický výpočet jednoprzdového požárního potrubí s průtokem 2,5 l / s.

Jak jsme již zjistili, v tomto případě je rychlost proudění vody omezena na m / s.

1. Přepočítáme průtok v jednotkách SI: 2,5 l / s = 0,0025 m3 / s.
2. Druhý vzorec vypočítáme minimální plochu průřezu. Při rychlosti 3 m / s se rovná 0,0025 / 3 = 0,00083 m3.
3. Vypočítejte poloměr vnitřní části trubky: r ^ 2 = 0.00083 / 3.1415 = 0.000264; r = 0,016 m
4. Vnitřní průměr potrubí proto musí být alespoň 0,016 x 2 = 0,032 m nebo 32 milimetrů. To odpovídá parametrům ocelových trubek DU32.

Upozornění: při získávání mezilehlých hodnot mezi standardními rozměry trubek se zaokrouhlení provádí nahoru. Cena trubek s průměrem, který se liší podle rozteče, se příliš neliší; Mezitím snížení průměru o 20% znamená téměř jedenapůlnásobný pokles kapacity akvaduktu.

Jednoduchý výpočet průměru

Pro rychlý výpočet lze použít následující tabulku, která přímo sleduje průtok potrubím k jeho velikosti.

Ztráta hlavy

Vzorce

Pokyny pro výpočet tlakové ztráty v úseku se známou délkou jsou poměrně jednoduché, ale předpokládají znalost spravedlivého počtu proměnných. Naštěstí, pokud je to žádoucí, lze nalézt v příručkách.

Vzorec má tvar H = iL (1 + K).

V tom:

• H je požadovaná hodnota ztráty hlavy v metrech.

Odkaz: přetlak 1 atm (1 kgf / cm2) při atmosférickém tlaku odpovídá vodnímu sloupci 10 metrů. K vyrovnání poklesu tlaku o 10 metrů musí být tlak na vstupu do rozvodné sítě zvýšen o 1 kgf / cm2.

• i - hydraulický sklon potrubí.
• L je délka v metrech.
• K - koeficient v závislosti na účelu sítě.

Některé prvky vzorce jasně vyžadují připomínky.

Nejjednodušší je s koeficientem K. Jeho hodnoty jsou stanoveny v již zmíněném SNiP čísle 2.04.01-85:

Koncept hydraulického svahu je však mnohem složitější. Odráží odolnost potrubí vůči pohybu vody.

Hydraulický sklon závisí na třech parametrech:

1. Průtoky Čím vyšší je, tím větší je hydraulický odpor potrubí.
2. Průměr potrubí. Zde je vztah inverzní: snížení průřezu vede ke zvýšení hydraulického odporu.
3. Drsnost stěn. Závisí to na materiálu potrubí (ocel má méně hladký povrch než polypropylen nebo HDPE) a v některých případech na věku potrubí (zbytky hrdze a vápence zvyšují nerovnost).

Naštěstí je problém určení hydraulického svahu zcela vyřešen tabulkou hydraulického výpočtu vodovodních potrubí (tabulka Shevelev). Poskytuje hodnoty pro různé materiály, průměry a průtoky; Kromě toho tabulka obsahuje korekční faktory pro staré trubky.

Pro objasnění: věkové korekce se nevyžadují pro všechny typy polymerních potrubí. Kovové-plastové, polypropylenové, hladké a zesítěné polyetyleny nemění strukturu povrchu po celou dobu provozu.

Velikost tabulek Shevelev znemožňuje jejich úplné zveřejnění; pro informaci však předkládáme krátký výňatek z nich.

Zde jsou uvedeny referenční údaje plastové trubky o průměru 16 mm.

Při výpočtu poklesu tlaku je třeba vzít v úvahu, že většina sanitárních zařízení pro normální provoz vyžaduje určitý přetlak. Před třiceti lety poskytuje SNiP údaje o zastaralých instalacích; více moderních modelů domácích a sanitárních zařízení vyžaduje přetlak nejméně 0,3 kgf / cm (3 metry hlavy) pro normální provoz.

Nicméně: v praxi je lepší zahrnout do výpočtu mírně vyšší přetlak - 0,5 kgf / cm2. Rezerva je nutná k vyrovnání nezapočtených ztrát na přívodních potrubích přístrojů a jejich vlastní hydraulické odolnosti.

Příklady

Uveďme příklad hydraulického výpočtu vodovodního systému, vyrobeného ručně.

Předpokládejme, že potřebujeme vypočítat tlakovou ztrátu v domácím plastovém přívodu vody o průměru 15 mm o délce 28 metrů a maximálním přípustném průtoku vody 1,5 m / s.

1. Hydraulický sklon na délku 1000 metrů bude 319,8. Vzhledem k tomu, že ve vzorci pro výpočet tlakové ztráty i se používá, nikoliv 1000i, tato hodnota by měla být dělena 1000: 319,8 / 1000 = 0,3198.
2. Koeficient K pro dodávku pitné vody se rovná 0,3.
3. Vzorec jako celek bude mít formu H = 0,3198 x 28 x (1 + 0,3) = 11,64 m.

Tímto způsobem budeme mít na konci instalačního zařízení tlak na hlavním vodovodním potrubí o hodnotě 0,5 + 1,164 = 1,6 kgf / cm2. Podmínka je docela možná: tlak v řadě není obvykle nižší než 2,5 - 3 atmosféry.

Mimochodem: testování potrubí během uvedení do provozu se provádí tlakem, který se alespoň rovná pracovníkovi s koeficientem 1,3. Proces hydraulického testování vodovodního systému musí obsahovat značky jak na jejich trvání, tak na zkušebním tlaku.

A teď provedeme opačný výpočet: určujeme minimální průměr plastové trubky, která zajišťuje přijatelný tlak v koncovém mixeru pro následující podmínky:

• Tlak na dálnici je 2,5 atmosféry.
• Délka potrubí do konce směšovače je 144 metrů.
• Přechody průměrů chybí: veškerý přívod vody pro domácnost bude namontován ve stejné velikosti.
• Maximální spotřeba vody je 0,2 litru za sekundu.

Takže začneme.

1. Přípustná tlaková ztráta je 2,5-0,5 = 2 atmosfér, což odpovídá tlaku 20 metrů.
2. Koeficient K se v tomto případě rovná 0,3.
3. Vzorec tak bude mít formu 20 = ix144x (1 + 0,3). Jednoduchý výpočet poskytne hodnotu i na hodnotě 0.106. 1000i, se rovná 106.
4. Dalším stupněm je vyhledávání v tabulce průměru Shevelev, odpovídající 1000i = 106 při požadovaném průtoku. Nejbližší hodnota - 108,1 - odpovídá průměru polymerní trubky 20 mm.

Závěr

Doufáme, že bychom respektovaného čtenáře nepřekročili nadbytek čísel a vzorců. Jak již bylo uvedeno, dali jsme velmi jednoduché výpočetní schémata; profesionálové jsou nuceni používat mnohem složitější řešení. Jako obvykle jsou k dispozici další tematické informace v tomto článku. Úspěchy!