Скорость течения воды через трубу: Расчет скорости воды в трубе

Содержание

Как правильно подобрать диаметр труб?

Дата публикации: 15.08.2018 15:27

При прооектировании системы поверхностного водоотвода необходимо обеспечить пропускную способность трубопроводов, достаточную для отведения как усреднённого, так и залпового объёма стоков. Подобного расчёта требуют также и параметры водоотводного оборудования, такие как площадь сечения каналов и диаметр отводов трапов. 

Формулу для расчета оптимального диаметра трубопровода получим из формулы для расхода:

Q=(π*d2/4)*v

где:

Q – расход перекачиваемой воды, м3
d – диаметр трубопровода, м
v – скорость потока, м/с

π — число пи = 3.1416…

Отсюда, расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода:

d=((4*Q)/(π*v))1/2

Таблица, приведённая ниже, содержит рассчитанные значения пропускной способности для расопространённых сечений трубопроводов:

 

Диаметр, мм Площадь внутр. сечения, мм2 Пропускная способность в литр/сек при скорости
Наружный Внутренний 0,5 м/с 0,8 м/с 1,2 м/с 2,0 м/с 2,5 м/с
63 50 1964 0,98 1,57 2,36 3,93 4,91
125 110 9506 4,75 7,61 11,41 19,01 23,77
160 150 17677 8,84 14,14 21,21 35,36 44,19
225 200 31426 15,71 25,14 37,71 62,85 78,56

 

Оценочная скорость потока воды в трубопроводе:

 

Скорость воды в трубе самотёком — 0,5 м/с. Эту скорость можно взять за основу при расчёте средней пропускной способности.

Скорость воды в трубе коллектора — 0,8 м/с. Эту скорость нужно использовать для расчёта пиковой пропускной способности.

Максимально возможная скорость воды в трубе — 2,5 м/с.

Максимальные скорости воды в трубопроводе (трубе) в зависимости от применения принятые в Европе.


Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Оборудование — стандарты, размеры / / Элементы трубопроводов. Фланцы, резьбы, трубы, фитинги…. / / Трубы, трубопроводы. Диаметры труб и другие характеристики. / / Выбор диаметра трубопровода. Скорости потока. Расходы. Прочность. Таблицы выбора, Падение давления.  / / Максимальные скорости воды в трубопроводе (трубе) в зависимости от применения принятые в Европе.
Максимальные скорости воды в трубопроводе (трубе) в зависимости от применения принятые в Европе.

Во избежание шума, а также повышенного износа труб и другого оборудования скорость воды в трубопроводе не должна превышать определенных разумных величин, указанных в таблице ниже:

Применение Максимальная скорость
(м/с) (футов/с)
Кран в ванной или на кухне (практически бесшумный) 0.5 — 0.7
1.6 — 2.3
Кран / душ в ванной или на кухне 1.0 — 2.5 3.3 — 8.2
Вода в системах охлаждения 1.5 — 2.5 4.9 — 8.2
Вода на входе в водогрейный котел 0.5 — 1.0 1.6 — 3.3
Вода на выходе их водогрейного котла 1.5 — 2.5 4.9 — 8.2
Конденсат 1.0 — 2.0 3.3 — 6.5
Телоснабжение 1.0 — 3.0 3.3 — 9.8



Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу.
TehTab.ru

Реклама, сотрудничество: [email protected]

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

Расход воды через трубу при заданном давлении

Содержание статьи

Основная задача расчёта объёма потребления воды в трубе по её сечению (диаметру) – это подобрать трубы так, чтобы водорасход не был слишком большой, а напор оставался хороший. При этом необходимо учесть:

  • диаметры (ДУ внутреннего сечения),
  • потери напора на рассчитываемом участке,
  • скорость гидропотока,
  • максимальное давление,
  • влияние поворотов и затворов в системе,
  • материал (характеристики стенок трубопровода) и длину и т.д..

Подбор диаметра трубы по расходу воды с помощью таблицы считается более простым, но менее точным способом, чем измерение и расчёт по давлению, скорости воды и прочим параметрам в трубопроводе, сделанный по месту.

Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам

Для определения расчётного максимального расхода воды через трубу приводится таблица для 9 самых распространённых диаметров при различных показателях давления.

Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер. Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока. Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.

Изменение характеристик проходимости крана с помощью регуляторов водорасхода, экономителей, аналогичных WaterSave (http://water-save.com/), в таблицах не фиксируются и при расчёте расхода воды на (по) трубе, как правило, не учитываются.

Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода

С помощью нижеприведённых формул можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода воды.

В данной формуле водорасхода:

  • под q принимается расход в л/с,
  • V –  определяет скорость гидропотока в м/с,
  • d – внутреннее сечение (диаметр в см).

Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.

Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:

Для вычисления необходимо дополнительно установить:

  • длину трубопровода (L),
  • коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
  • вязкость жидкости (ρ).

Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой. Многим людям нравятся довольно разного рода девушки. Кому-то нравятся очкастые, кому-то нравятся в чулках, кому-то бритые. А кому-то волосатые. Ещё лучше, если это волосатые анал которые отдают парню на растерзание. И, если перейти по ссылке, то можно обратить внимание на то, что этому жанру даже выделена отдельная категория, позволяя вовсю насладиться этим жанром. 

Для технического обоснования также строят графики зависимости эксплуатационных и капитальных затрат с определением оптимального значения D, которое устанавливается в точке пересечения кривых эксплуатационных и капитальных затрат.

Расчёт расхода воды через трубу с учётом падения давления можно проводить с помощью онлайн-калькуляторов (например: http://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda.html). Для гидравлического расчёта, как и в формуле, нужно учесть коэффициент потерь, что предполагает выбор:

  1. способа расчёта сопротивления,
  2. материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии,
  3. внутреннего диаметры,
  4. длины участка,
  5. падения напора на каждый метр трубопровода.

В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:

  • новые или не новые с битумным покрытием или без внутреннего защитного покрытия,
  • с внешним пластиковым или полимерцементным покрытием,
  • с внешним цементно-песчаным покрытием, нанесённым разными методами и др.

Читайте далее

Оставьте комментарий и вступите в дискуссию

75. Гидравлика: Понятие потерь давления

75. Гидравлика: Понятие потерь давления

Напомним, что этот вопрос вкратце уже упоминался в разделе 18 «Проблема внезапного вскипания хладагента в жидкостной магистрали «. Чтобы пополнить наши знания в этой области, проведем небольшой мысленный опыт с помощью схем на рис. 75.1 и 75.2. Для проведения этого опыта нам потребуются ручной кран на сливной магистрали градирни, при открытии которого градирня опорожняется, и поплавковый клапан, поддерживающий постоянный уровень воды в баке градирни. На выходе из сливной магистрали в точке В (перед краном) установим манометр, проградуированный в барах. Этот манометр будет показывать нам давление в точке В. Установим также стеклянную трубку, которая будет показывать давление в точке В в метрах водяного столба (м вод. ст.), то есть высоту уровня воды, эквивалентную давлению в точке В.

На рис. 75.1 слева {схема 1) кран на сливной магистрали закрыт. Уровень воды в трубке находится на высоте 5 м, то есть давление в точке В равно 5 м вод. ст. Манометр в точке В показывает величину избыточного давления, обусловленного высо-
той столба жидкости, то есть 5 м вод. ст. или 0,5 бар: давление, измеренное манометром, равно высоте столба.
На рис. 75.1 справа (схема 2) кран на сливной магистрали открыт. Под действием силы тяжести, сразу же после открытия крана, вода из бака начинает сливаться. Как только вода приходит в движение, ее уровень в стеклянной трубке падает до 4,5 м: следовательно, потери давления на участке от точки А до точки В равны 5 — 4,5 = 0,5 м вод. ст. Манометр в точке В также показывает падение давления на величину потерь, которые равны 0,5 — 0,45 = 0,05 бар (то есть 0,5 м вод. ст.).

Отсюда делаем вывод: как только вода пришла в движение, появились потери давления.
Эти потери обусловлены вязкостью воды и за-висят от ее скорости. В основном, потери давления определяются силой трения движущейся воды о внутреннюю поверхность стенок трубопровода, которая имеет ту или иную шероховатость.
Потери давления растут:
► с ростом длины трубы;
► с падением внутреннего диаметра (площади проходного сечения) трубы;
► с ростом скорости воды (то есть расхода) в трубе.

Потери давления приводят к дополнительным затратам энергии. Они порождают шумы в трубопроводах и незначительный нагрев воды. Чем больше скорость воды, тем больше шум, особенно там, где поток испытывает сужения. Например, в кранах, вентилях и т.п. Этот шум может доставлять определенные неудобства в тех случаях, когда трубопроводы проложены в жилых помещениях или поблизости от них.
Поэтому диаметры трубопроводов должны выбираться таким образом, чтобы скорость жидкости в них не превышала определенных значений при максимальных потребных расходах. Например, сегодня существуют такие рекомендации:
► Для труб с внутренним диаметром 15 мм максимальная скорость жидкости равна 0,5 м/с.
► Для труб с внутренним диаметром 80 мм максимальная скорость жидкости равна 1,2 м/с.
Такая разница в рекомендуемых значениях скоростей обусловлена следующим
В трубах диаметром 15 мм периметр поверхности трения П=1,5смх7г«5 см, площадь проходного сечения S1 « 2 см2, а в трубах диаметром 80 мм периметр поверхности трения П = 8 см х п к 25 см при площади проходного сечения S2 * 50
Таким образом, при переходе от трубы с внутренним диаметром D1 = 15 мм к трубе с диаметром D2 = 80 мм
периметр поверхности трения возрастает в 5 раз, тогда как площадь проходного сечения увеличивается в 25 раз. В результате сила трения (а следовательно, и потери давления) в трубе диаметром 15 мм при скорости потока 0,5 м/с будет примерно такой же, как и в трубе диаметром 80 мм при скорости потока 1,2 м/с. Поэтому чем больше диаметр трубы, тем больше в ней может быть скорость потока при одной и той же величине потерь давления на трение.
В существующих сегодня установках диаметры жидкостных трубопроводов выбирают с таким расчетом, чтобы при максимальном расходе скорость потока в них приводила бы к потерям давления, как правило, в диапазоне от 10 до 20 мм вод. ст. на погонный метр длины трубопровода.

 75.1. УПРАЖНЕНИЕ 1. Оценка потерь давления


Для оценки потерь давления, обусловленных местными сопротивлениями (повороты, тройники, запорные вентили и т.д.), принято использовать понятие эквивалентной длины. Например, можно считать, что потери давления при повороте потока на 90° эквивалентны потерям давления на трение на отрезке трубы того же диаметра длиной 0,8 м*.
Теперь попробуйте оценить порядок величины потерь давления в трубе внутренним диаметром 65 мм и полной длиной 50 м, имеющей 6 поворотов на 90° (см. рис. 75.4).

Решение упражнения 1
При условии, что диаметр трубы определен правильно, можно предположить, что потери давления на трение составляют от 10 до 20 мм вод. ст. на погонный метр длины трубы. При выполнении оценки допустим, что потери давления на трение равны среднему значению указанного диапазона, то есть 15 мм вод. ст./м. В тоже время, 6 поворотов на 90° эквивалентны по величине потерь давления участку прямой трубы того же диаметра длиной 6 х 0,8 м = 4,8 м. Следовательно, полная эквивалентная длина нашей трубы будет равна 50 м + 4,8 м « 55 м. Таким образом, полные потери давления в этой трубе составят 55 м х 15 мм вод. ст/м = 825 мм вод. ст « 0,8 м вод. ст.
* Это утверждение не всегда справедливо. В общем случае длину участка прямой трубы, эквивалентную по величине потерь давления какому-либо местному сопротивлению, находят по формуле Ьэкв = Щм/Ялтл Т№ D — внутренний диаметр трубы, §м — коэффициент местных потерь и Ятр — коэффициент трения жидкости о внутреннюю поверхность стенок трубы (прим. ред.).

ВЛИЯНИЕ РАЗНОСТИ УРОВНЕЙ НА ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ
Продолжим наши мысленные эксперименты. На рис. 75.5 представлены две абсолютно одинаковые схемы, отличающиеся только тем, что высота бака градирни на схеме 1 над сливным краном больше, чем высота бака на схеме 2.
Длина сливных труб в обеих схемах одна и та же, диаметры труб также одинаковы. Из-за разности уровней давление в точке В схемы 1 будет выше, чем давление в точке В схемы 2. Следовательно, если полностью открыть сливные краны в обеих схемах, расход Qvl будет выше, чем расход Qv2. Для того, чтобы сравнивать величины потерь давления в зависимости от разности уровней, необходимо прикрыть кран схемы 1 с целью выравнивания расходов, а следовательно, и скоростей потоков жидкости в трубопроводах схем 1 и 2.

Как только мы это сделаем, то сразу же увидим, что при равенстве расходов Qvl и Qv2 потери давления для обеих схем будут в точности совпадать: Ahl = Ah3.

Вывод: потери давления на трение и местные сопротивления никоим образом не зависят от разности уровней трубопровода. Они определяются только расходом жидкости, длиной трубопровода, внутренним диаметром и шероховатостью стенок трубы.

 75.2. УПРАЖНЕНИЕ 2. Влияние потерь давления на характеристики потока


Рассмотрим систему, представленную на рис. 75.6.
При движении воды по трубопроводу появляются потери давления АЫ, которые зависят от длины трубопровода, его диаметра и расхода воды (то есть скорости воды в трубе).
Установим на выходе из бака фильтр.
► Как изменятся потери давления Ahl?
► Как изменится расход?
► Как изменится скорость воды?
Решение на следующей странице…

Решение упражнения 2
Фильтр, установленный на трубопроводе (см. рис. 75.7 справа), ведет себя точно так же, как любое местное сопротивление (поворот, вентиль и др.): он является дополнительным препятствием потоку жидкости, то есть создает дополнительные потери давления при прохождении воды. Эти потери добавляются к потерям на трение. В результате полные потери давления на участке от точки С до точки В возрастут (Ah3 > Ah 1).

Теперь рассмотрим, как изменится скорость течения воды в трубе. При установке дополнительного сопротивления, например, фильтра, потери давления на отрезке С-В возрастают (Ah3 > Ah 1). Но это сопротивление также препятствует и прохождению воды (как это делал бы ручной вентиль, сопротивление которого возрастает при его закрытии): следовательно, расход воды будет уменьшаться.
Поскольку при этом в обоих случаях внутренний диаметр трубы на участке С-В не меняется, уменьшение расхода приводит к снижению скорости потока воды в трубе: скорость V2 будет заметно ниже сорости VI.

При росте потерь давления в контуре расход жидкости падает. Поскольку расход падает, неизбежно снижается и скорость потока.

Обратите внимание на дополнительные условия: следует отчетливо понимать, что скорость потока воды абсолютно одинакова на входе в фильтр и на выходе из него. Поскольку внутренний диаметр трубы одинаков по всей длине, скорость будет в точности одна и та же в каждом сечении трубы.
Скорость потока жидкости при постоянном расходе строго одна и та же в каждом сечении трубы постоянного внутреннего диаметра.

 75.3. УПРАЖНЕНИЕ 3. Изменение расхода при изменении скорости

По трубе длиной 50 м с внутренним диаметром 80 мм вода течет со скоростью 1 м/с. Как по-вашему, что произойдет с расходом, если скорость удвоится?
Решение на следующей странице…

Решение упражнения 3
Мы нарушим традицию, которая действует в нашем руководстве, поскольку здесь мы вынуждены привести несложные формулы и выполнить очень простые расчеты. Пожалуйста, извините нас за это, но вопросы гидравлики довольно сложны и иногда вам могут потребоваться отдельные базовые понятия для того, чтобы разобраться в некоторых явлениях, которые, тем не менее, мы будем стараться объяснять как можно проще.
Для начала вы должны вспомнить, что объемный расход, как правило, измеряется в м3/ч или м3/с (см. раздел 41 «Измерение расхода воздуха»}.

Скорость потока и расход воды находятся в тесной взаимосвязи:
Qv                        V         х        S
(м3/с)       =           (м/с)      х      (м2)
Расход      =        Скорость   х Площадь
Рассчитаем площадь проходного сечения трубы диаметром 80 мм (см. рис. 75.9): Рис. 75.9.                                 S = 3,14 х 0,082 / 4 = 0,005 м2.
Теперь можно найти расходы:
► Qvl = 1 м/с х 0,005 м2 = 0,005 м3/с   = 0,005 х 3600 = 18 м3/ч.
► Qv2 = 2 м/с х 0,005 м2 =   0,01 м3/с   =   0,01 х 3600 = 36 м3/ч.
Таким образом, для данного диаметра трубы расход прямо пропорционален скорости потока.
 При удвоении скорости потока жидкости в трубе расход также удваивается.

 75.4. УПРАЖНЕНИЕ 4. Изменение расхода при изменении диаметра трубы

Мы только что нашли, что при скорости потока жидкости 1 м/с в трубе диаметром 80 мм расход жидкости равен 18 м3/ч.
Теперь удвоим внутренний диаметр трубы, то есть возьмем трубу с внутренним диаметром 160 мм. Чему будет равен расход жидкости в этой трубе при той же скорости потока

Решение упражнения 4
При скорости потока 1 м/с расход в трубе с внутренним диаметром 80 мм равен 18 м3/ч. Если внутренний диаметр трубы будет равен 160 мм, то площадь ее проходного сечения станет S = 3,14 х 0,1 б2 / 4 = 0,02 м2. При скорости потока 1 м/с расход в этой трубе будет равен 1 х 0,02 = 0,02 м3/с или 0,02 х 3600 = 72 м3/ч вместо прежних 18 м3/ч. Иначе говоря, расход вырастет в 4 раза.

Внимание! Не путайте понятие «внутренний диаметр » и площадь проходного сечения: если диаметр удваивается, то площадь проходного сечения увеличивается в 4 раза!

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ РАСХОДОМ И ДАВЛЕНИЕМ
Рассмотрим поплавковый клапан, предназначенный для подачи водопроводной воды в бак градирни (см. рис. 75.11). Допустим, что полностью открытый клапан при давлении воды в сети 2 бара обеспечивает расход 10 л/мин.

Для того, чтобы удвоить расход, то есть обеспечить расход через клапан, равный 20 л/мин. необходимо давление воды в сети увеличить в 4 раза.

Запомните! При слабом давлении воды в водопроводной сети расход будет небольшим. Чтобы удвоить расход, давление в сети нужно повысить в 4 раза.

Разумеется, что на практике для удвоения расхода так не поступают. Если бы на самом деле повышали давление в сети, это породило бы многие проблемы: диаметр трубопровода пришлось бы делать очень малым, вода бы в трубах сильно «гудела» и т. д.
Проведем такую аналогию: если автомагистраль загружена, то для того, чтобы повысить ее пропускную способность, водителей не заставляют ехать быстрее, а либо делают новую полосу, либо строят объездной путь! То же самое предпринимают и для увеличения расхода жидкости в трубе: увеличивают площадь проходного сечения трубы.
При заданном расходе это приводит к снижению скорости потока воды в трубе (и, следовательно, шума), а потребное для обеспечения этого расхода давление уменьшается

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ РАСХОДОМ И ПОТЕРЯМИ ДАВЛЕНИЯ

В трубе с внутренним диаметром 80 мм предполагается удвоить расход. Что произойдет с потерями давления? На первый взгляд может показаться, что поскольку при удвоении расхода скорость потока удваивается, то и потери давления также должны удваиваться. К сожалению, это не так.
При удвоении расхода потери не удваиваются, а увеличиваются в четыре раза: если расход вырос в 2 раза, потери давления возрастут в 4 раза!
В примере на рис. 75.13 при скорости потока 1 м/с потери давления АР = 2 м вод. ст., а при увеличении скорости до 2 м/с потери давления умножаются на 4: АР = 2 х 4
Потери давления пропорциональны квадрату расхода.
Для получения дополнительной информации см. раздел 95 «Несколько примеров расчета потерь давления «.

 75.5. УПРАЖНЕНИЕ 5. Изменение потерь давления при изменении расхода

 Показан участок трубопровода, пропускающий воду со скоростью I м/с. Манометры показывают давление в различных точках этого трубопровода. Из показаний манометров можно сделать следующие выводы.
При скорости водяного потока 1 м/с потери давления составляют:
— на фильтре АРф = 2 — 1,8 = 0,2 бар;
— на вентиле АРв = 1,8 — 1,7 = 0,1 бар.
Что покажут манометры на выходе из фильтра и на выходе из вентиля, если скорость потока в трубе удвоится? Решение этого упражнения приведено ниже, однако прежде, чем знакомиться с ним, попробуйте поразмышлять самостоятельно.

Решение упражнения 5

Скорость удвоилась, следовательно расход тоже удвоился. В результате потери давления на
фильтре и на вентиле вырастут в 4 раза.
Теперь потери давления на фильтре АРф = 0,2 бар х 4 = 0,8 бар, то есть манометр на выходе
из фильтра покажет 2 — 0,8 =1,2 бар.
Потери давления на вентиле АРв = 0,1 бар х 4 = 0,4 бар, то есть манометр на выходе из
вентиля покажет 1,2 — 0,4 = 0,8 бар.
Заметьте, что общие потери давления на этом участке вырастут с 0,3 до 1,2 бар: то есть тоже в 4 раза.

Расчет диаметра трубопровода по расходу, зависимость расхода от давления

Для того чтобы правильно смонтировать конструкцию водопровода, начиная разработку и планирование системы, необходимо рассчитать расход воды через трубу.

От полученных данных зависят основные параметры домашнего водовода.

В этой статье читатели смогут познакомиться с основными методиками, которые помогут им самостоятельно выполнить расчет своей водопроводной системы.

Как рассчитать необходимый диаметр трубы

Цель расчета диаметра трубопровода по расходу: Определение диаметра и сечения трубопровода на основе данных о расходе и скорости продольного перемещения воды.

Выполнить такой расчет достаточно сложно. Нужно учесть очень много нюансов, связанных с техническими и экономическими данными. Эти параметры взаимосвязаны между собой. Диаметр трубопровода зависит от вида жидкости, которая будет по нему перекачиваться.

Если увеличить скорость движения потока можно уменьшить диаметр трубы. Автоматически снизится материалоемкость. Смонтировать такую систему будет намного проще, упадет стоимость работ.

Однако увеличение движения потока вызовет потери напора, которые требуют создание дополнительной энергии, для перекачки. Если очень сильно ее уменьшить, могут появиться нежелательные последствия.

С помощью формул ниже можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода жидкости.

Когда выполняется проектирование трубопровода, в большинстве случаев, сразу задается величина расхода воды. Неизвестными остаются две величины:

  •  Диаметр трубы;
  • Скорость потока.

Сделать полностью технико-экономический расчет очень сложно. Для этого нужны соответствующие инженерные знания и много времени. Чтобы облегчить такую задачу при расчете нужного диаметра трубы, пользуются справочными материалами. В них даются значения наилучшей скорости потока, полученные опытным путем.

Итоговая расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода выглядит следующим образом:

d = √(4Q/Πw)
Q – расход перекачиваемой жидкости, м3/с
d – диаметр трубопровода, м
w – скорость потока, м/с

Подходящая скорость жидкости, в зависимости от вида трубопровода

Прежде всего учитываются минимальные затраты, без которых невозможно перекачивать жидкость. Кроме того, обязательно рассматривается стоимость трубопровода.

При расчете, нужно всегда помнить об ограничениях скорости двигающейся среды. В некоторых случаях, размер магистрального трубопровода должен отвечать требованиям, заложенным в технологический процесс.

На габариты трубопровода влияют также возможные скачки давления.

Когда делаются предварительные расчеты, изменение давление в расчет не берется. За основу проектирования технологического трубопровода берется допустимая скорость.

Когда в проектируемом трубопроводе существуют изменения направления движения, поверхность трубы начинает испытывать большое давление, направленное перпендикулярно движению потока.

Такое увеличение связано с несколькими показателями:

  • Скорость жидкости;
  • Плотность;
  • Исходное давление (напор).

Причем скорость всегда находится в обратной пропорции к диаметру трубы. Именно поэтому для высокоскоростных жидкостей требуется правильный выбор конфигурации, грамотный подбор габаритов трубопровода.

К примеру, если перекачивается серная кислота, значение скорости ограничивается до величины, которая не станет причиной появления эрозия на стенках трубных колен. В результате структура трубы никогда не будет нарушена.

Скорость воды в трубопроводе формула

Объёмный расход V (60м³/час или 60/3600м³/сек) рассчитывается как произведение скорости потока w на поперечное сечение трубы S (а поперечное сечение в свою очередь считается как S=3.14 d²/4): V = 3.14 w d²/4. Отсюда получаем w = 4V/(3.14 d²). Не забудьте перевести диаметр из миллиметров в метры, то есть диаметр будет 0.159 м.

Формула расхода воды

В общем случае методология измерения расхода воды в реках и трубопроводах основана на упрощённой форме уравнения непрерывности, для несжимаемых жидкостей:

Расход воды через трубу таблица

Зависимость расхода от давления

Нет такой зависимости расхода жидкости от давления, а есть — от перепада давления. Формула выводится просто.5/λ/L)/4, SQRT — квадратный корень.

Коэффициент трения ищется подбором. Вначале задаете от фонаря некоторое значение скорости жидкости и определяете число Рейнольдса Re=ρwd/μ, где μ — динамическая вязкость жидкости (не путайте с кинематической вязкостью, это разные вещи). По Рейнольдсу ищете значения коэффициента трения λ = 64/Re для ламинарного режима и λ = 1/(1.82 lgRe — 1.64)² для турбулентного (здесь lg — десятичный логарифм). И берете то значение, которое выше. После того, как найдете расход жидкости и скорость, надо будет повторить весь расчет заново с новым коэффициентом трения. И такой перерасчет повторяете до тех пор, пока задаваемое для определения коэффициента трения значение скорости не совпадет до некоторой погрешности с тем значением, что вы найдете из расчета.

Похожие статьи:

калькулятор, формула и таблица СНИП 2.04.01-85

На чтение 7 мин. Просмотров 84.2k. Обновлено

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход.

Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять расчет пропускной способности трубы в зависимости от ее диаметра рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода. Полученные данные определяют ключевые параметры не только домашней, но и промышленной магистрали. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора

Введите параметры для расчёта:

Чтобы правильно произвести расчет, необходимо обратить внимание, что:

— 1кгс/см2 = 1 атмосфер;

— 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм;

— 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д.

— Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

  1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера. Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Portaflow 330 измерение расхода воды накладным ультразвуковым расходомером. часть 2


Watch this video on YouTube

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Внешний объем трубного сортамента (мм)

Примерное количество воды, которое получают в литрах за минуту

Примерное количество воды, исчисляемое в м3 за час

20

15

0,9

25

30

1,8

32

50

3

40

80

4,8

50

120

7,2

63

190

11,4

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V

В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами.  d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.

Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления. Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.

А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться  после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Видео — как посчитать расход воды

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети

Расход воды в системе водоснабжения связан с сечением трубы и скоростью движения следующей зависимостью:

  • где V — скорость движения воды в трубе, м/с;

  • d — внутренний диаметр трубы, м.

Отсюда

Очевидно, что для определения диаметра трубы кроме расчетного расхода необходимо знать (или задавать) скорость движения воды V.

Практически не представляется возможным установить какие-либо обоснованные пределы колебания расчетной скорости движения воды в трубах, исходя из чисто технических соображений [1]. Между тем, легко видеть, что изменение скорости (при заданном расчетном расходе) существенно влияет на экономические показатели системы водоснабжения. Из приведенной выше формулы видно, что с увеличением скорости диаметр водопровода уменьшается, что обуславливает снижение его строительной стоимости. В свою очередь увеличение скорости влечет за собой увеличение потерь напора в водопроводной сети. Потери напора при движении воды по трубам пропорциональны их длине и зависят от диаметра труб, расхода воды (скорости течения), характера и степени шероховатости стенок труб (то есть от материала труб) и от области гидравлического режима их работы. Основной формулой инженерной гидравлики, связывающей все указанные характеристики, является формула Дарси-Вейсбаха:

  • где — линейные потери напора, м;

  • — коэффициент гидравлического сопротивления;

  • l и d — длина и диаметр трубы, м;

  • V — скорость движения воды, м/с;

  • g — ускорение свободного падения, м/с2.

Режим движения жидкости определяется числом Рейнольдса

  • Re — безразмерное число Рейнольдса;

  • V — характерный параметр, скорость движения воды в трубе, м/с;

  • d — характерный параметр, внутренний диаметр трубопровода, м;

  • — кинематический коэффициент вязкости воды при температуре воды 10 ºС.

Смена режимов движения происходит при критических числах Рейнольдса .

Критерием режима движения служат следующие неравенства:

Ламинарный режим

При , коэффициент гидравлического сопротивления можно определить по формуле Колбрука-Уайта

Область перемежающейся турбулентности

Коэффициент гидравлического сопротивления можно определить по формуле

Сколько воды может течь по трубе (галлонов в минуту / галлонов в час)?

Нас регулярно спрашивают о пропускной способности труб различного диаметра и о том, какая водосточная воронка лучше всего подходит для труб определенного размера. К сожалению, рекомендации не так просты, потому что вам также необходимо учитывать давление воды, трение материала и многое другое.

Тем не менее, мы составили следующие таблицы, которые служат в качестве общих рекомендаций для оценки пропускной способности трубы по воде через трубу или водосток с крыши.Если у вас есть вопросы, позвоните нашему мастеру слива по телефону 800-635-0384.

Расход воды (галлонов в минуту / галлонов в час) в зависимости от размера трубы и внутреннего / внешнего диаметра

Предположим, что гравитация — низкое давление. Скорость потока около 6 футов / с, также на стороне всасывания насоса Предположим среднее давление (20-100 фунтов на квадратный дюйм). Скорость потока около 12 ф / с Предположим, ПИК потока «высокого давления».Скорость потока около 18 ф / с
Размер трубы (сортамент 40) I.D. (диапазон) Н.Д. галлонов в минуту
(с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
GPH
(с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
галлонов в минуту
(с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
GPH
(Вт / мин.Потери и шум PSI)
галлонов в минуту
(с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
GPH
(с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
1/2 « 0,5 — 0,6 дюйма 0,85 « 7 420 14 840 21 1,260
3/4 « 0,75 — 0.85 « 1.06 « 11 660 23 1,410 36 2,160
1 « 1 — 1,03 « 1,33 « 16 960 37 2,200 58 3 480
1-1 / 4 « 1,25 — 1,36 дюйма 1,67 « 25 1,500 62 3,750 100 6 000
1-1 / 2 « 1.5 — 1,6 « 1,9 « 35 2 100 81 4 830 126 7 560
2 « 1,95 — 2,05 дюйма 2.38 « 55 3 300 127 7,650 200 12 000
2-1 / 2 « 2,35 — 2,45 « 2.89 « 80 4 800 190 11 400 300 18 000
3 « 2,9 — 3,05 дюйма 3,5 « 140 8 400 273 16 350 425 25 500
4 « 3,85 — 3,95 дюйма 4,5 « 240 14 400 480 28 800 700 42 000
5 « 4.95–5,05 дюйма 5,563 « 380 22 800 750 45 000 1,100 66 000
6 « 5,85 — 5,95 дюйма 6,61 « 550 33 000 1100 66 000 1700 102 000
8 « 7,96 дюйма 8.625 « 950 57 000 1900 114 000 2800 168 000

Расход воды (галлонов в минуту) в зависимости от внутреннего диаметра и давления

ДАВЛЕНИЕ РАСХОД В ГАЛЛ. / МИН ЧЕРЕЗ ВИД ТРУБЫ В ДЮЙМАХ
фунт / кв. Дюйм 1 « 1.25 « 1,5 « 2 « 2,5 « 3 « 4 «
20 26 47 76 161 290 468 997
30 32 58 94 200 360 582 1240
40 38 68 110 234 421 680 1449
50 43 77 124 264 475 767 1635
60 47 85 137 291 524 846 1804
75 53 95 153 329 591 955 2035
100 62 112 180 384 690 1115 2377
125 70 126 203 433 779 1258 2681
150 77 139 224 478 859 1388 2958
200 90 162 262 558 1004 1621 3455

Пропускная способность по воде в стальных трубах (sch 40)

Размер трубы Максимальный расход (галлон / мин) Скорость (фут / с) Потеря напора (фут / 100 футов)
2 « 45 4.3 3,9
2-1 / 2 « 75 5,0 4,1
3 « 130 5,6 3,9
4 « 260 6,6 4,0
6 « 800 8,9 4,0
8 « 1,600 10.3 3,8
10 « 3 000 12,2 4,0
12 « 4,700 13,4 4,0
14 « 6 000 14,2 4,0
16 « 8 000 14,5 3,5
18 « 10 000 14.3 3,0
20 « 12 000 13,8 2,4
24 « 18 000 14,4 2,1

машиностроение — Как рассчитать расход воды по трубе?

Ламинарный поток:

Если поток в трубе ламинарный, для расчета расхода можно использовать уравнение Пуазейля:

$$ Q = \ frac {\ pi D ^ 4 \ Delta P} {128 \ mu \ Delta x} $

Где $ Q $ — расход, $ D $ — диаметр трубы, $ \ Delta P $ — разница давлений между двумя концами трубы, $ \ mu $ — динамическая вязкость, а $ \ Delta x $ — длина трубы.5 $. Подставляем уравнение нагрева трением в уравнение Бернулли и решаем для скорости:

$$ V = \ sqrt {\ frac {2 \ Delta P} {\ rho \ left (4f \ frac {\ Delta x} {D} +1 \ right)}} $

Если ваша труба сделана из другого материала с более шероховатой поверхностью, то этот анализ приведет к завышению скорости потока. Я бы посоветовал поискать таблицы коэффициентов трения для вашего конкретного материала, если вам нужна более высокая точность.

Диаметр трубы, расход, давление и скорость для воды

Это сложный вопрос — может быть полезно добавить диаграмму, если вы можете, поскольку каждый вывод и ввод в систему каналов будет влиять на ответ на ваш вопрос, и, читая, мы можем пропустить один.

Решение проблем, подобных вашей (где мы знаем наши требования к входам и выходам системы трубопроводов), часто решается с использованием метода Харди Кросса: https://en.wikipedia.org/wiki/Hardy_Cross_method.

Мы устанавливаем каждый вход и выход трубы с их фиксированными условиями и решаем поток внутри «сети» труб, используя уравнение Дарси-Вайсбаха и некоторые начальные предположения. Затем мы меняем нефиксированные условия до тех пор, пока решение не сойдется.

Вы можете использовать уравнение Дарси-Вайсбаха для простой системы труб с одним входом и одним выходом, но вы должны использовать что-то большее, например, Харди-Кросс для сложной системы, как та, которую вы предложили.2 $]

  • $ D $ — диаметр трубы [$ L $]
  • Таким образом, вы можете видеть из этого, что, поскольку вы знаете свои требуемые скорости потока, вам, возможно, потребуется изменить свое давление на входе (путем замены насоса) или размеры трубы / коэффициенты трения для достижения желаемых скоростей. И вам обязательно нужно знать свое давление на входе в насос или резервуар!

    Это означает, что вы дадите первоначальное предположение о размере вашей трубы и коэффициентах трения и измените их, пока не получите сеть с непрерывным потоком (т.е.е. сохранение массы). Для труб сложной формы (таких как изгибы, соединения и т. Д.) Вам может потребоваться использовать метод коэффициента сопротивления (также известный как метод $ k $ -значения), чтобы определить потерю давления. В «Руководстве по прикладной гидродинамике» Роберта Блевина есть очень хорошие наборы экспериментальных подгонок коэффициентов потерь, которые я настоятельно рекомендую вам использовать, если вы часто сталкиваетесь с такими проблемами.

    Описание метода $ k $ -value можно найти здесь: https://neutrium.net/fluid_flow/pressure-loss-from-fittings-excess-head-k-method/

    Еще одна хорошая ссылка — это публикация Crane TP-410 по потоку в трубах.Математика для трубопровода не слишком сложна, но создание сложных трубопроводных сетей может быть непростым делом.

    Калькулятор расхода

    — Давление и диаметр Калькулятор расхода

    — Давление и диаметр | Copely

    С помощью этого инструмента можно легко рассчитать средний объемный расход жидкости, изменив каждую из трех переменных: длину, давление и диаметр отверстия.Затем влияние на прогнозируемую скорость потока представлено на трех графиках, где, в свою очередь, две переменные сохраняются постоянными, а скорость потока отображается в зависимости от диапазона значений третьей.

    Помните: если вам нужна помощь в выборе подходящего шланга для вашего приложения или отрасли, пожалуйста, свяжитесь с одним из наших сотрудников по телефону 0116 240 1500 или по электронной почте [email protected]

    Считаете этот инструмент полезным? Вы можете встроить наш калькулятор расхода на свой веб-сайт, скопировав приведенный ниже код.

    Как использовать:

    Чтобы начать расчет, введите свои цифры в поля ниже. Если значение не доступно ни для одной из переменных, оставьте поле пустым, и программа выберет собственное значение.

    Результаты

    Щелкните вкладки ниже, чтобы просмотреть результаты.

    Зависимость расхода жидкости от длины шланга Количество потока жидкости в зависимости от давления Зависимость расхода жидкости от диаметра ствола
    Зависимость расхода жидкости от длины шланга
    Длина 20.000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000 180.000 200,000
    Количество Расход жидкости (литры в минуту) 95,273 68,458 56.202 48,807 43.727 39.961 37.026 34,656 32,689 31,023
    Диаметр отверстия (мм) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
    Давление (бар) 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
    Диаметр отверстия (дюймы) 0.984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984
    Давление (фунт / кв. Дюйм) 102,900 102,900 102,900 102,900 102,900 102,900 102.900 102,900 102,900 102,900
    Длина (фут) 65,667 131,333 197.000 262,667 328.333 394,000 459,667 525,333 591,000 656.667
    Количество Расход жидкости (галлонов в минуту) 20.960 15.061 12,364 10,738 9,620 8,791 8,146 7,624 7,192 6,825
    Коэффициент C 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105
    Скорость V (фут / сек) 10.602 7,618 6,254 5,431 4,866 4,447 4,120 3,856 3,638 3,452
    Диаметр отверстия (фут) D 0.082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021
    Эквивалентная напорная жидкость, ч (фут) 237,644 237,644 237,644 237,644 237.644 237,644 237,644 237,644 237,644 237,644
    Данные о зависимости расхода жидкости от давления
    Давление 1,400 2,800 4.200 5,600 7.000 8.400 9,800 11.200 12.600 14,000
    Расход жидкости (л / мин) 19,555 27,655 33,871 39.110 43,727 47.900 51,738 55,310 58.666 61,839
    Диаметр отверстия (мм) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
    Длина 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
    Диаметр отверстия (дюйм) 0.984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984
    Давление (фунт / кв. Дюйм) 20,580 41.160 61,740 82,320 102,900 123.480 144.060 164.640 185,220 205,800
    Длина (фут) 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333
    Расход жидкости (галлон / мин) 4.302 6.084 7,452 8,604 9,620 10,538 11,382 12,168 12,906 13.605
    Коэффициент C 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105
    Скорость V (фут / сек) 2,176 3,077 3,769 4,352 4,866 5,330 5,757 6,155 6.528 6,881
    Диаметр отверстия (фут) D 0.082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021
    Эквивалентная напорная жидкость, ч (фут) 47,529 95.058 142,587 190.115 237.644 285,173 332,702 380,231 427,760 475,289
    Количество потока жидкости в зависимости от диаметра отверстия
    Диаметр отверстия 5.000 10.000 15,000 20.000 25.000 30.000 35,000 40,000 45,000 50,000
    Расход жидкости (л / мин) 0,091 2,204 8,792 21,989 43,727 75,790 119,849 177,478 250.177 339.374
    Давление (бар) 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
    Длина 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
    Диаметр отверстия (дюйм) 0.197 0,394 0,591 0,787 0,984 1,181 1,378 1,575 1.772 1,969
    Давление (фунт / кв. Дюйм) 102,900 102,900 102,900 102,900 102,900 102,900 102.900 102,900 102,900 102,900
    Длина (фут) 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333
    Расход жидкости (галлон / мин) 0.020 0,485 1,934 4,838 9,620 16,674 26,367 39.045 55.039 74,662
    Коэффициент C 2,314 9,976 14,458 17,638 20.105 22,120 23.824 25,300 26,602 27,767
    Скорость V (фут / сек) 0,252 1,533 2,718 3,823 4,866 5,857 6.804 7,715 8,592 9,441
    Диаметр отверстия (фут) D 0.016 0,033 0,049 0,066 0,082 0,098 0,115 0,131 0,148 0,164
    Эквивалентная напорная жидкость, ч (фут) 237,644 237,644 237,644 237,644 237,644 237.644 237,644 237,644 237,644 237,644

    Расход жидкости в трубах

    Количество жидкости, которое будет выпущено через шланг, зависит от давления, прикладываемого на подающем конце, длины шланга и диаметра отверстия. Характер поверхности отверстия, количество и форма изгибов на участке шланга также влияют на скорость потока.

    Давление иногда указывается как «напор». Если напор указан в метрах водяного столба, каждый 1-метровый напор (3,28 фута) создает давление 0,1 бар (1,47 фунт / кв. Дюйм).

    Все формулы для определения количества жидкости, которая будет протекать через шланг в данный момент времени, являются приблизительными. Приведенные выше графики построены на основе расчетов, предполагающих, что шланг находится в хорошем состоянии и проложен по прямой линии. В этом случае они будут точными с точностью до 10% от реальных полученных результатов.

    Если набор условий, введенных в модель, дает отрицательные ответы, то очевидно, что необходимо соответствующим образом скорректировать переменные, пока не будет получен реалистичный результат.

    Необходимо рассчитать падение давления жидкости, движущейся по трубе или трубе? Воспользуйтесь нашим калькулятором падения давления.

    Вставить этот инструмент на свой веб-сайт

    Скопируйте приведенный ниже код, чтобы встроить калькулятор скорости потока на свой веб-сайт.

    Не пропустите последние новости

    Подпишитесь на нашу эксклюзивную рассылку по электронной почте, чтобы получать последние новости и предложения от Copely.

    Copely Developments Ltd будет использовать информацию, которую вы предоставляете в этой форме, чтобы время от времени связываться с вами
    , чтобы рассказывать интересные истории, новые продукты и предстоящие события. Вы можете отписаться в любое время.

    © 2021 Copely Developments Ltd — Турмастон-лейн, Лестер, LE4 9HU. — Входит в группу компаний COBA.

    Как рассчитать расход воды в трубе на основе давления

    Обновлено 14 декабря 2020 г.

    Эллисон Боули

    В физике вы, вероятно, решили проблемы сохранения энергии, связанные с автомобилем на холме и массой на холме. пружина и американские горки в петле.Вода в трубе — тоже проблема сохранения энергии. Фактически, именно так математик Даниэль Бернулли подошел к проблеме в 1700-х годах. Используя уравнение Бернулли, рассчитайте расход воды через трубу в зависимости от давления.

    Расчет расхода воды с известной скоростью на одном конце

      Преобразуйте все измерения в единицы СИ (согласованная международная система измерения). Найдите в Интернете таблицы преобразования и конвертируйте давление в Па, плотность в кг / м 3 , высоту в м и скорость в м / с.2 + pgy_2

      где P 1 и P 2 — начальное и конечное давления соответственно, p — плотность воды, v 1 и v 2 — начальная и конечная скорости, соответственно, а y 1 и y 2 — начальная и конечная высота соответственно. Измерьте каждую высоту от центра трубы.

      Чтобы найти начальный расход воды, решите v 1 . Вычтем из обеих частей P 1 и p g y 1 , затем разделим на 0.3) и рассчитайте начальный или конечный расход воды в м / с.

    Расчет потока воды с неизвестной скоростью на обоих концах

      Если оба v 1 и v 2 в уравнении Бернулли неизвестны, используйте сохранение массы для замены:

      v_1 = \ frac {v_2A_2} {A_1} \ text {или} v_2 = \ frac {v_1A_1} {A_2}

      , где A 1 и A 2 — начальная и конечная площади поперечного сечения, соответственно (измеренные в м2).2}}

      Выполните аналогичный расчет, чтобы найти окончательный расход воды.

      Подставьте свои измерения для каждой переменной и вычислите начальный или конечный расход воды в м / с.

    КАЛЬКУЛЯТОР РАСХОДА

    И Н С Т Р У К Т И Я

    Этот калькулятор ultra отличается тем, что позволяет вам выбирать между большое разнообразие единиц (6 для диаметра и 24 для каждой для скорости и расхода).В отличие от других калькуляторов, вы НЕ ограничен вводом диаметра в дюймах, скорости в милях в час и т. д., что делает этот калькулятор довольно универсален.

    1) Вода течет со скоростью 36 дюймов в секунду и со скоростью 1,0472 кубических футов в секунду. Какой диаметр трубы?
    Самый важный шаг в использовании этого калькулятора:
    ПЕРВЫЙ ВЫБЕРИТЕ, ЧТО ВЫ РЕШАЕТЕ ДЛЯ
    В этом случае мы решаем ДИАМЕТР ТРУБЫ, поэтому нажмите эту кнопку.
    Введите 36 в поле скорости и выберите в соответствующем меню дюймы в секунду.
    Введите 1,0472 в поле скорости потока и выберите в соответствующем меню кубические футы в секунду.
    Нажмите кнопку РАССЧИТАТЬ, и вы увидите, что это равно 8 дюймам.
    И вы увидите ответ в 5 других различных единицах !! 2) Вода течет по трубе диаметром 10 см со скоростью 9 литров в секунду. Какая скорость воды?
    ПЕРВЫЙ НАЖМИТЕ НА ТО, ЧТО ВЫ РЕШАЕТЕ — СКОРОСТЬ
    Введите 10 в поле диаметра трубы и выберите сантиметры в его меню.
    Введите 9 в поле расхода и выберите в его меню литры в секунду.
    Нажмите кнопку РАССЧИТАТЬ, и ответ будет 114,59 сантиметров в секунду И ответ будет в 23 других единицах измерения !!

    3) Вода течет по трубе диаметром 2 фута со скоростью 20 дюймов в секунду. Какая скорость потока?
    ПЕРВЫЙ НАЖМИТЕ НА ТО, ЧТО ВЫ РЕШАЕТЕ — СКОРОСТЬ ПОТОКА
    Введите 2 в поле диаметра трубы и выберите футы в соответствующем меню.
    Введите 20 в поле скорости и выберите в соответствующем меню дюймы в секунду.
    Нажмите кнопку РАССЧИТАТЬ, и ответ будет 5.236 кубических футов в секунду И ответ — в 23 других единицах !!


    Для удобства чтения числа отображаются в формате «значащих цифр», поэтому вы можете , а не , видят такие ответы, как 77.3333333333333333.
    Числа больше более 1000 будет отображаться в экспоненциальном представлении и с таким же количеством указаны значащие цифры. Вы можете изменить значащие цифры, отображаемые изменив номер в поле выше.
    Internet Explorer и большинство других браузеров будут отображать ответы правильно, но есть несколько браузеров, которые вообще не показывают вывода .Если да, введите ноль в поле выше. Это устраняет все форматирование, но это лучше, чем не видеть вывод вообще.

    Объяснение расхода и давления в трубах — Практическая разработка

    Во всех трубах, по которым проходят жидкости, возникают потери давления, вызванные трением и турбулентностью потока. Это влияет на кажущиеся простыми вещи, такие как водопровод в вашем доме, вплоть до проектирования массивных, гораздо более сложных, протяженных трубопроводов.Я рассказал о многих проблемах, с которыми сталкиваются инженеры при проектировании трубопроводных систем, включая гидравлический удар, унос воздуха и осевые силы. Но я никогда не говорил о факторах, влияющих на количество жидкости, фактически протекающей по трубе, и давлениях, при которых это происходит. Итак, сегодня мы собираемся немного повеселиться, протестировать несколько различных конфигураций трубопроводов и посмотреть, насколько хорошо инженерные уравнения могут предсказывать давление и расход. Надеюсь, даже если вы не собираетесь использовать уравнения, вы получите некоторую интуицию, прочитав, как они работают в реальной ситуации.Сегодня мы говорим о закрытой гидравлике и падении давления в трубопроводах.

    Мне нравятся инженерные аналогии, и в этом случае есть много общего между электрическими цепями и жидкостями в трубах. Точно так же, как все обычные проводники имеют некоторое сопротивление потоку тока, все трубы придают некоторое сопротивление потоку жидкости внутри, обычно в форме трения и турбулентности. Фактически, это прекрасная аналогия, потому что сопротивление проводника зависит как от площади поперечного сечения, так и от длины проводника — чем больше и короче провод, тем ниже сопротивление.То же самое и с трубами, но причины немного другие. Скорость жидкости в трубе зависит от скорости потока и площади трубы. При заданном расходе большая труба будет иметь меньшую скорость, а маленькая труба будет иметь более высокую скорость. Эта концепция имеет решающее значение для понимания гидравлики конструкции трубопровода, поскольку трение и турбулентность в основном являются результатом скорости потока.

    Я построил демонстрацию в своем видео, которая должна помочь нам увидеть это на практике. Это коллектор для тестирования различных конфигураций труб и изучения их влияния на поток и давление жидкости внутри.Он подключен к моему обычному крану слева. Вода проходит через расходомер и клапан, мимо некоторых манометров, через рассматриваемую пробоотборную трубу и, наконец, через насадку для душа. Я выбрал насадку для душа, поскольку для многих из нас это наиболее ощутимая и непосредственная связь с проблемами давления в водопроводе. Вероятно, это один из важнейших факторов, определяющих разницу между хорошим и плохим душем. Не волнуйтесь, вся эта вода будет отдана моим растениям, которые и так сейчас в ней нуждаются.

    Я использовал эти прозрачные трубы, потому что они выглядят круто, но внутри не особо будет видно. Вся необходимая нам информация будет отображаться на датчиках (если я каждый раз спускаю весь воздух из линий). Первый измеряет скорость потока в галлонах в минуту, второй измеряет давление в трубе в фунтах на квадратный дюйм, а третий датчик измеряет разницу давления до и после образца (также называемую потерей напора) в дюймах. воды. Другими словами, этот манометр измеряет, сколько давления теряется из-за трения и турбулентности в образце — именно за ним следует следить.Проще говоря, это говорит о том, как далеко вам нужно открыть клапан, чтобы достичь определенной скорости потока. Я знаю, что метрические люди хихикают над этими единицами измерения. В этом видео я нарушу свое правило предоставления обеих систем измерения, потому что эти значения в любом случае являются лишь примерами. Это просто красивые круглые числа, которые легко сравнить с другими приложениями вне демонстрации. Если хотите, замените свои предпочтительные единицы, потому что это не повлияет на выводы.

    Есть несколько методов, которые инженеры используют для оценки потерь энергии в трубах, по которым течет вода, но одним из самых простых является уравнение Хейзена-Вильямса.Его можно изменить несколькими способами, но этот способ хорош, потому что в нем есть переменные, которые мы можем измерить. В нем говорится, что потеря напора (другими словами, падение давления от одного конца трубы к другому) является функцией скорости потока, а также диаметра, длины и шероховатости трубы. Теперь — это много переменных, поэтому давайте попробуем пример, чтобы показать, как это работает. Сначала мы исследуем влияние длины трубы на потерю напора. Я начинаю с короткого отрезка трубы в коллекторе и тестирую все при трех расходах: 0.3, 0,6 и 0,9 галлона в минуту (или галлонов в минуту).

    При скорости 0,3 галлона в минуту мы видим, что перепад давления в трубе практически ничтожен, чуть меньше полдюйма. При скорости 0,6 галлона в минуту потеря напора составляет около дюйма. А при скорости 0,9 галлона в минуту потеря напора составляет чуть более 3 дюймов. Сейчас я заменяю образец на гораздо более длинную трубу того же диаметра. В данном случае это в 20 раз длиннее, чем в предыдущем примере. Длина имеет показатель степени 1 в уравнении Хазена-Вильямса, поэтому мы знаем, что если мы удвоим длину, мы получим удвоенную потерю напора.И если мы умножим длину на 20, мы увидим, что падение давления также увеличится в 20 раз. И действительно, при скорости потока 0,3 галлона в минуту мы видим перепад давления на трубе на 7,5 дюймов, что примерно в 20 раз больше, чем это было для короткой трубы. Это максимум, который мы можем здесь сделать — дальнейшее открытие клапана приводит к выходу из строя манометра дифференциального давления. 4.3, в основном это крошечная часть того, что измерено с исходным образцом. Посмотрим, так ли это на самом деле. При скорости 0,3 галлона в минуту перепад давления практически ничтожен, как и в прошлый раз. При 0,6 и 0,9 галлона в минуту перепад давления практически такой же, как и у оригинала. Очевидно, потеря напора связана не только с характеристиками самой трубы, и, возможно, вы это уже заметили. В уравнении Хейзена-Вильямса есть что-то примечательное. Он оценивает трение в трубе, но не включает трение и турбулентность, возникающую при резких изменениях направления или расширении и сжатии потока.Это называется незначительными потерями, потому что для длинных труб они обычно незначительны. Но в некоторых ситуациях, таких как водопровод в зданиях или моя небольшая демонстрация здесь, они могут быстро накапливаться.

    Каждый раз, когда жидкость внезапно поворачивается (например, вокруг локтя), расширяется или сжимается (например, через эти быстроразъемные соединения), она испытывает дополнительную турбулентность, которая создает дополнительную потерю давления. Думайте об этом, как будто вы идете по коридору с поворотом. Вы ожидаете поворота и соответственно корректируете свой путь.Вода этого не делает, поэтому ей приходится врезаться в бок, а затем менять направление. И на самом деле есть формула для этих незначительных потерь. В нем говорится, что они являются функцией квадрата скорости жидкости и этого коэффициента k, который был измерен в лабораторных испытаниях для любого количества изгибов, расширений и сокращений. В качестве еще одного примера приведем образец трубы с четырьмя изгибами на 90 градусов. Если бы вы просто рассчитывали потерю давления из-за потока в трубе, можно было бы ожидать, что она будет незначительной. Короткая гладкая труба подходящего диаметра.Реальность такова, что при каждой из скоростей потока, испытанных в исходном образце прямой трубы, этот имеет примерно вдвое большую потерю напора, достигая максимума при падении давления почти на 6 дюймов при 0,9 галлона в минуту. Инженеры должны включить «незначительные» потери в расчетные потери на трение в трубе, чтобы оценить общую потерю напора. В моей демонстрации здесь, за исключением случая 20-дюймовой трубы, большая часть перепада давления между двумя точками измерения вызвана незначительными потерями через различные фитинги в коллекторе.Вот почему в этом примере падение давления практически такое же, как и в исходном. Несмотря на то, что диаметр трубы намного больше, расширение и сжатие, необходимые для перехода на эту большую трубу, компенсируют разницу.

    Одно пояснение к этой демонстрации, которое я хочу сделать: я каждый раз настраивал этот клапан, чтобы поддерживать постоянную скорость потока между каждым примером, чтобы мы могли проводить справедливые сравнения. Но мы не принимаем душ и не используем краны. Может быть, вы сделаете это по-другому, но я просто поворачиваю вентиль до упора.Результирующий расход зависит от давления в кране и конфигурации трубопровода на этом пути. Более высокое давление или , меньшее трение и турбулентность в трубах и фитингах даст вам больший поток (и наоборот).

    Итак, давайте свяжем все эти новые знания вместе с примером конвейера. Вместо того, чтобы просто знать общее падение давления от одного конца до другого, инженеры предпочитают непрерывно проводить давление по трубе. Это называется гидравлической линией уклона и, для удобства, представляет собой высоту, которую достигла бы вода, если бы вы вставили вертикальную трубу в основную трубу.С гидравлической линией уклона действительно легко увидеть, как теряется давление из-за трения трубы. Изменение расхода или диаметра трубы изменяет наклон гидравлической линии уклона. Также легко увидеть, как фитинги создают незначительные потери в трубе. Диаграмма такого типа имеет много преимуществ. Например, вы можете наложить номинальное давление трубы и посмотреть, не подниметесь ли вы выше него. Вы также можете увидеть, где могут понадобиться подкачивающие насосные станции на длинных трубопроводах. Наконец, вы можете визуализировать, как изменения в конструкции, такие как размер трубы, скорость потока или длина, влияют на гидравлику в процессе.

    Трение в трубах? Не обязательно самое захватывающее гидравлическое явление. Но большая часть инженеров идет на компромисс, обычно между стоимостью и производительностью. Вот почему так полезно понять, как изменение дизайна может склонить чашу весов. Формулы типа Хейзена-Вильямса и уравнения малых потерь не менее полезны для инженеров, проектирующих трубопроводы, по которым проходят огромные объемы жидкости вплоть до домовладельцев, ремонтирующих сантехнику в своих домах. Интуитивно понятно, что уменьшение длины трубы, увеличение ее диаметра или уменьшение количества изгибов и фитингов гарантирует, что большее давление жидкости достигнет конца линии.Но инженеры не могут полагаться только на интуицию. Эти уравнения помогают нам понять, сколько улучшений можно ожидать, не отправляясь в гараж и не проверяя его, как это сделал я. Системы трубопроводов важны для нас, поэтому очень важно, чтобы мы могли спроектировать их для передачи нужного количества потока без слишком большого падения давления от одного конца к другому.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *