Формула для расчет диаметров трубопроводов

  • Расчет диаметра трубы по формулам для водоснабжения

В этой статье я расскажу вам о том, как профессионально посчитать диаметр трубы. Будут указаны полезные формулы. Вы узнаете какой диаметр трубы вам нужен для водопроводных труб.

Также очень важно не путать, расчет подбора диаметра трубы для водоснабжения, от расчета для отопления. Так как для отопления бывает достаточно низкого потока движения воды.

Формула расчета диаметра труб кардинально отличаются, так как для водоснабжения необходимы большие скорости потока воды.

О том, как рассчитать диаметр трубы для отопления описано тут: Расчет диаметра трубы для отопления

Что касается таблиц для расчета диаметра трубы, то об этом будет рассказано в других статьях. Скажу лишь то, что данная статья вам поможет найти диаметр труб без таблиц, по специальным формулам. А таблицы придуманы просто, упростить процесс вычисления. К тому же в этой статье Вы поймете, из чего складывается весь результат необходимого диаметра.

Посмотрите видео:

  1. Купить программу
  2. Чтобы получить расчет диаметра трубы для водоснабжения, необходимо иметь готовые цифры:
— Расход потребления воды.
— И потери напора от точки А до точки Б, пути трубопровода до точки потребления.

Что касается расхода потребления воды , то тут примерно есть приблизительно готовый цифровой стандарт. Возьмем к примеру смеситель в ванной. Я опытным путем проверил, что для комфортного потока воды на выходе примерно равно: 0,25 литров в секунду. Эту величину и возьмем для стандарта по подбору диаметра для водного потока.

Есть еще одна не маловажная цифра. В квартирах это обычно стандарт. У нас в стояках для водоснабжения примерно стоит давление напора: Около 1,0 до 6,0 Атмосфер. В среднем это 1,5-3,0 атмосфер. Это зависит от этажности многоквартирного дома. В многоэтажных домах свыше 20 этажей, стояки могут быть разделены по этажности, чтобы не перегружать нижние этажи.

Что касается потери напора, то я объяснял в других ранних статях: Гидравлический расчет на потерю напора или как рассчитать потери давления в трубе.

А теперь давайте приступим к алгоритму расчета необходимого диаметра трубы для водоснабжения. В этом алгоритме есть неприятная особенность, это то, что нужно делать расчет циклично подставляя в формулу диаметр и проверяя результат.

Так как в формуле потерь напора существует квадратичная особенность и в зависимости от диаметра трубы резко изменяется результат потерь напора. Я думаю, больше трех циклов нам не придется делать. Также еще зависит от материала трубопровода.

И так приступим!

  • «Расчет диаметра трубы»
  • Приведем вариант:
  • Труба металлопластиковая диаметром 16мм., это значит, внутренний диаметр будет равен 12мм., так как толщина самой трубы 2мм.
  • На стояках напор в 2 атмосфера, это примерно 2 бара.
  • Расход нам нужен 0,25 литров в секунду.
  • Возьмем примерно трубу длиной 10 метров.
  • Вот некоторые формулы, которые помогут найти скорость потока:

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    S-Площадь сечения м2
    π-3,14-константа — отношение длины окружности к ее диаметру.
    r-Радиус окружности, равный половине диаметра
    Q-расход воды м3/с
    D-Внутренний диаметр трубы
    1. 0,25л/с=0,00025м3/с
    2. 12мм=0,012м
    3. V=(4*Q)/(π*D2)=(4*0,00025)/π*0,0122=2,212 м/с
    4. Далее находим число Рейнольдса по формуле:
    5. Подробней о числе Рейнольдсе в статье: Режимы движения жидкости (ламинарный и турбулентный)
    6. Re=(V*D)/ν=(2,212*0.012)/0,00000116=22882

    ν=1,16*10-6=0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

    Δэ=0,005мм=0,000005м. Взято из таблици, для металлопластиковой трубы.

    Далее сверяемся по таблице где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    • У меня подпадает в первую область и я принимаю для расчета формулу Блазиуса.
    • λ=0,3164/Re0,25=0,3164/228820,25=0,0257
    • Далее используем формулу для нахождения потерь напора:

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    h-потеря напора сдесь она измеряется в метрах.
    λ-коеффициент гидравлического трения.
    L-длина трубопровода измеряется в метрах.
    D-внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости. Должен быть вставлен в формулу в метрах.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2
    1. h=λ*(L*V2)/(D*2*g)=0,0257*(10*2,2122)/(0,012*2*9,81)=5,341 м.
    2. И так: На входе у нас 2 атмосферы, что равно 20 метрам напора.
    3. Если полученый результат 5,341 метров меньше входного напора, то результат нас удовлетворяет и диаметр трубы с внутренни диаметром 12мм подходит!
    4. Если нет то необходимо увеличивать диаметр трубы.

    Но имейти ввиду, если в расчет брать трубу, которая из подвала идет по стоякам к вам на пятый этаж, то результат возможно будет не удовлетворительным. А если у вас саседи будут отбирать поток воды, то и соответственно входной напор может уменьшится. Так что имейти ввиду про запас в два три раза уже хорошо. В нашем случае запас в четыре раза больше.

    Давайте попробуем так ради эксперимента. У нас в трубе 10 метров в пути, имеются четыре угольника (колена). Это гидравлические сопротивления и они называются местными гидравлическими сопротивлениями. Для колена в 90 градусов имеется формула расчета:

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления.

    h-потеря напора сдесь она измеряется в метрах.
    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

    h=ζ*(V2)/2*9,81=0,249 м.

    Так как у нас 4 угольника, то полученый результат умножаем на 4 и получаем 0,996 м. Почти еще один метр.

    Задача 2:

    Стальная (железная) труба проложена длиной 376 метров с внутренним диаметром 100 мм, по длине трубы имеются 21 отводов (угловых поворотов 90°С). Труба проложена с перепадом 17м.

    То есть труба относительно горизонта идет вверх на высоту 17 метров. Характеристики насоса: Максимальный напор 50 метров (0,5МПа), максимальный расход 90м3/ч. Температура воды 16°С.

    Найти максимально возможный расход в конце трубы.

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    Дано:

    D=100 мм = 0,1м
    L=376м
    Геометрическая высота=17м
    Отводов 21 шт
    Напор насоса= 0,5 МПа (50 метров водного столба)
    Максимальный расход=90м3/ч
    Температура воды 16°С.
    Труба стальная железная
    • Найти максимальный расход = ?
    • Решение:
    • Для решения необходимо знать график насосов: Зависимость расхода от напора.

    Я выбрал визуально похожий график всех насосов, от реального может отличаться на 10-20%. Для более точного расчета необходим график насоса, который указан в паспорте насоса.

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    В нашем случае будет такой график:

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    Смотрите, прерывистой линией по горизонту обозначил 17 метров и на пересечение по кривой получаю максимально возможный расход: Qmax.

    По графику я могу смело утверждать, что на перепаде высоты, мы теряем примерно: 14 м3/час. (90-Qmax=14 м3/ч).

    1. Не существует прямой формулы, которая дает прямой расчет нахождения расхода, а если и существует, то она имеет ступенчатый характер и некоторую логику, которая способна Вас запутать — окончательно.
    2. Ступенчатый расчет получается потому, что в формуле существует квадратичная особенность потерь напора в динамике (движение).
    3. Поэтому решаем задачу ступенчато.
    4. Поскольку мы имеем интервал расходов от 0 до 76 м3/час, то мне хочется проверить потерю напора при расходе равным: 45 м3/ч.
    5. Находим скорость движения воды
    • Q=45 м3/ч = 0,0125 м3/сек.
    • V = (4•0,0125)/(3,14•0,1•0,1)=1,59 м/с
    • Находим число рейнольдса

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    ν=1,16•10-6=0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

    Re=(V•D)/ν=(1,59•0,1)/0,00000116=137069

    Δэ=0,1мм=0,0001м. Взято из таблицы, для стальной (железной) трубы.

    1. Далее сверяемся по таблице, где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.
    2. У меня попадает на вторую область при условии
    3. 10•D/Δэ < Re < 560•D/Δэ
    4. 10•0,1/0,0001 < Re < 560•0,1/0,0001
    5. 10 000 < Re < 560 000

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    • λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/137069)0,25=0,0216
    • Далее завершаем формулой:
    • h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0216•(376•1,59•1,59)/(0,1•2•9,81)=10,46 м.
    • Как видите, потеря составляет 10 метров. Далее определяем Q1, смотри график:
    • Теперь делаем оригинальный расчет при расходе равный 64м3/час
    • Q=64 м3/ч = 0,018 м3/сек.
    • V = (4•0,018)/(3,14•0,1•0,1)=2,29 м/с
    • Re=(V•D)/ν=(2,29•0,1)/0,00000116=197414
    • λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/197414)0,25=0,021
    • h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,021•(376•2,29 •2,29)/(0,1•2•9,81)=21,1 м.
    • Отмечаем на графике:
    • Qmax находится на пересечении кривой между Q1 и Q2 (Ровно середина кривой).

    Ответ: Максимальный расход равен 54 м3/ч. Но это мы решили без сопротивления на поворотах.

    1. Для проверки проверим:
    2. Q=54 м3/ч = 0,015 м3/сек.
    3. V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с
    4. Re=(V•D)/ν=(1,91•0,1)/0,00000116=164655
    5. λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655)0,25=0,0213
    6. h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.
    7. Итог: Мы попали на Нпот=14,89=15м.
    8. А теперь посчитаем сопротивление на поворотах:
    9. Формула по нахождению напора на местном гидравлическом сопротивление:
    10. Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления
    Читайте также:  Холодильнику мешает газовая труба
    h-потеря напора здесь она измеряется в метрах.
    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм. Для больших диаметров он уменьшается. Это связано с тем, что влияние скорости движения воды по отношению к повороту уменьшается.

    Смотрел в разных книгах по местным сопротивлениям для поворота трубы и отводов. И приходил часто к расчетам, что один сильный резкий поворот равен коэффициенту единице. Резким поворотом считается, если радиус поворота по значению не превышает диаметр. Если радиус превышает диаметр в 2-3 раза, то значение коэффициента значительно уменьшается.

    • Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления
    • Возьмем ζ = 1.
    • Скорость 1,91 м/с
    • h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•1,912)/( 2•9,81)=0,18 м.
    • Это значение умножаем на количество отводов и получаем 0,18•21=3,78 м.
    • Ответ: при скорости движения 1,91 м/с, получаем потерю напора 3,78 метров.
    • Давайте теперь решим целиком задачку с отводами.

    При расходе 45 м3/час получили потерю напора по длине: 10,46 м. Смотри выше.

    При этой скорости (2,29 м/с) находим сопротивление на поворотах:

    h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•2,292)/(2•9,81)=0,27 м. умножаем на 21 = 5,67 м.

    1. Складываем потери напора: 10,46+5,67=16,13м.
    2. Отмечаем на графике:
    3. Решаем тоже самое только для расхода в 55 м3/ч
    4. Q=55 м3/ч = 0,015 м3/сек.
    5. V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с
    6. Re=(V*D)/ν=(1,91 •0,1)/0,00000116=164655
    7. λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655)0,25=0,0213
    8. h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

    h=ζ•(V2)/2•9,81=(1•1,912)/( 2•9,81)=0,18 м. умножаем на 21 = 3,78 м.

    • Складываем потери: 14,89+3,78=18,67 м
    • Рисуем на графике:

    Ответ: Максимальный расход=52 м3/час. Без отводов Qmax=54 м3/час.

    Теперь я думаю вам понятно как происходит сопротивление движению потока. Если не понятно, то я готов услышать ваши коментарии по данной статье. Пишите коментарии.

    1. Чтобы в ручную не считать всю математику я приготовил специальную программу:
    2. Скачать калькулятор расчетов гидравлического сопротивления.

    Расчет диаметра трубопровода пара

    Формула для расчет диаметров трубопроводовХотите, чтобы пароконденсатная система работала максимально эффективно, а при ее эксплуатации не было непредвиденных ситуаций? Правильно спроектируйте паропровод. Не зря промышленники уделяют столько внимания этой части системы —  именно здесь часто возникают основные проблемы, приводящие к нарушению производственных процессов. Это могут быть гидроудары, образование излишков конденсата, значительные теплопотери и т.д.

    Важно! Чтобы минимизировать потери тепла и снизить гидравлическое сопротивление паровой магистрали, паропроводы прокладывают по наиболее короткому пути от котельной или парогенератора к потребителю. 

    Предупредить большинство возможных неприятностей можно, если правильно рассчитать диаметр паропровода. Как это сделать, расскажет Андрей Шахтарин, руководитель компании «ВТК-Велес».

    Зачем нужен расчет паропровода

    Правильный выбор диаметра трубопровода пара обеспечивает корректную и эффективную работу пароконденсатной системы в целом. Если подбирать его размеры «на глазок», можно столкнуться со следующими проблемами: 

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    • Трубопровод пара с малым диаметром спровоцирует значительные потери давления, гораздо ниже расчетных. Повысится скорость пара, что может привести к шумам в паропроводе. Возможно увеличение количества гидроударов, которые также надо компенсировать, а значит придется дополнительно устанавливать предохранительные клапаны.
    • Если сделать паропровод слишком большого диаметра, в первую очередь это приведет к повышению общей стоимости трубопровода. Кроме того, это чревато  увеличенными потерями тепла в окружающую среду и образованием значительного количества конденсата, а значит потребуется больше конденсатоотводчиков, вентилей, паровых сепараторов и т.д. 

    Есть два способа расчета диаметра паропровода — метод падения давления и более простой метод скоростей.

    Метод скоростей

    • Этот способ подходит, если известен объемный (м³/ч) или массовый расход пара (кг/ч). Основная формула для расчета любых трубопроводов: 
    • Формула для расчет диаметров трубопроводов
    • где:
    • Q — объемный расход пара, воздуха или воды, м³/ч;
    • D — диаметр трубопровода, м;
    • v — допустимая скорость потока, м/с.

    На практике расчет всегда ведется по расходу в м³/ч и по диаметру трубопровода в мм. Если известен только массовый расход, то для пересчета кг/ч в м³/ч необходимо учитывать удельный объем по таблице пара.

    При этом уделяйте особое внимание подставляемым значениям — объемный расход насыщенного и перегретого пара при пересчете будет разным (при его одинаковом количестве и давлении). Соответственно, и диаметры трубопроводов будут различаться.

    1. После всех преобразований для расчета диаметра трубопровода пара будет справедлива следующая формула:
    2. Формула для расчет диаметров трубопроводов
    3. где:
    4. Q – объемный расход пара, м³/ч;
    5. D – искомый диаметр паропровода, мм;
    6. v — рекомендуемая скорость потока, м/с.
    7. В пароконденсатных системах производители парового оборудования рекомендуют поддерживать скорость потока в пределах 25-40 м/с — при ней достигается наибольший эффект сепарирования (осушения) пара. О том же говорит и СНиП II-35-76*, регламентирующий скорость:
    • для насыщенного пара — 30 м/с при диаметре трубопровода до 200 мм и 60 м/с при диаметре свыше 200 мм;
    • для перегретого —  40 м/с и 70 м/с соответственно. 

    Поэтому при расчете паропровода берем рекомендуемые значения 30 или 40 м/с. 

    Пример расчета

    Предположим, что нужно рассчитать диаметр паропровода для насыщенного пара при 2000 кг/ч, давлении 10 бар и скорости потока 40 м/с.

    По таблице удельный объем насыщенного пара при давлении 10 бар составляет v = 0,194 м³/кг. В этом случае Q будет равен 2000х0,194= 388 м³/ч. Подставляем в формулу 

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    Получилось нестандартное значение. При определении диаметра всегда выбирают больший размер, в нашем случае DN 65, чтобы учесть риск возникновения пиковой нагрузки. Также стоит подумать о возможном  расширении установки в будущем.

    Метод падения давления

    Этот метод основан на расчете потерь давления, вызванный гидравлическими сопротивлениями паропровода. Чтобы перепроверить правильность выбора диаметра трубопровода целесообразно также провести и этот расчет.  Основная формула: 

    • Формула для расчет диаметров трубопроводов
    • где:
    • P— перепад давления на участке трубопровода;
    • λ — коэффициент трения (для стальных труб он составляет от 0,02 мм для новых до 0,20 мм для старых изделий);
    • l — длина участка трубы;
    • d — диаметр трубы;
    • p — плотность перекачиваемой среды;
    • W — скорость потока.
    • Формула справедлива и в обратном порядке — если известно начальное и задано конечное давление перед потребителем, можно вычислить необходимый диаметр паропровода:
    • Формула для расчет диаметров трубопроводов

    Также при расчете диаметра трубопровода пара необходимо принимать во внимание такие факторы, как:

    • стоимость монтажа и материалов изготовления, включая теплоизоляцию паропровода;
    • риск возникновения гидроударов;
    • уровень вероятной эрозии и и износа труб. 

    Как правило, основной причиной возникновения многих проблем в работе пароконденсатной системы является неправильно выбранный диаметр трубопровода. Поэтому доверить расчет лучше специалистам. Обращайтесь к инженерам компании «ВТК-Велес» — мы не только определим параметры паропровода, но и подберем его компоненты. Связаться с нами можно любым удобным для вас способом.

    по почте: info@kvip.su
    по телефону:    +7 (343) 288-35-54

    Определение диаметра трубопровода

    Формула для расчет диаметров трубопроводов Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.

    На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными.

    Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам.

    Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.

    Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке. Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.

    Расчёт

    В главе далее — Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.

    Читайте также:  Настройка параметров сварочного полуавтомата

    В расчётах диаметров в качестве основной применяется формула:

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    • , где:
    • Q = расход пара, воздуха и воды в м3/с.
    • D = диаметр трубопровода в м.
    • v = допустимая скорость потока в м/с.
    • В практике рекомендуется вести расчет по расходу в м3/ч и по диаметру трубопровода в мм. в этом случае выше приведённая формула расчёта диаметра трубопровода изменяется следующим образом:

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    1. , где:
    2. D = диаметр конденсатопровода в мм.
    3. Q = расход в м3/ч.
    4. V = допустимая скорость потока в м/с.

    Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м3/ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м3/ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.

    Пример:

    Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м3/кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м3/ч.

    Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м3/кг, а объемный расход 233,7 м3/ч.

    Таким образом это означает, что один и тот же паропровод не может одинаково подходить для транспорта одного количества насыщенного и перегретого пара.

    Также для случая воздуха и других газов расчет необходимо повторить с учетом давления. Производители компрессорного оборудования указывают производительность компрессоров в м3/ч, под которым понимается объем в м3 при температуре 0 °С.

    Если производительность компрессора 600 мп3/ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м3/ч. в этом также заключается основа расчета трубопроводов.

    Допустимая скорость потока

    Допустимая скорость потока в системе трубопроводов зависит от многих факторов.

    • стоимость установки: низкая скорость потока приводит к выбору большего диаметра.
    • потеря давления: высокая скорость потока позволяет выбрать меньший диаметр, однако вызывает большую потерю давления.
    • износ: особенно в случае конденсата высокая скорость потока приводит к повышенной эрозии.
    • шум: высокая скорость потока увеличивает шумовую нагрузку, напр. Паровой редукционный клапан.

    В ниже приведенной таблице представлены данные норм относительно скорости потока для некоторых сред протекания.

    Среда Назначение Скорость потока в м/с
    пар До 3 бар 10 – 15
    3 – 10 бар 15 – 20
    10 – 40 бар 20 – 40
    Конденсат Заполненный конденсатом 2
    Конденсато-паровая смесь 6 – 10
    Питательная вода Трубопровод всаса 0,5 – 1
    Трубопровод подачи 2
    Вода Питьевого качества 0,6
    Охлаждение 2
    Воздух Воздух под давлением 6 – 10
    * Трубопровод всаса насоса питательной воды: из-за низкой скорости потока низкая потеря давления, что препятствует образованию пузырьков пара на всасе питательного насоса.
    Формула для расчет диаметров трубопроводов
    Нормы для определения скорости потока
    • Примеры:
    • a) Вода
    • Расчет диаметра трубопровода для воды при 100 м3/ч и скорости потока v = 2 м/с.

    D = √ 354*100/2 = 133 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 125 или DN 150.

    1. b) Воздух под давлением
    2. расчет диаметра трубопровода для воздуха при 600 м3/ч, давление 5 бар и скорости потока 8 м/с.
    3. Перерасчет с нормального расхода 600 м3/ч на рабочий м3/ч 600/5 = 120 м3/ч.

    D = √ 354*120/8 = 72 мм. Выбранный номинальный диаметр DN 65 или DN 80.

    В зависимости от назначения воды или воздуха выбирается трубопровод DN 65 или DN 80. Необходимо иметь ввиду, что расчет диаметра трубопровода усреднен и не предусматривает случая наступления пиковой нагрузки.

    • c) Насыщенный пар
    • Расчет диаметра трубопровода для насыщенного пара при 1500 кг/ч, давлении 16 бар и скорости потока 15 м/с.
    • В соответствии с таблицей пара удельный объем насыщенного пара при давлении 16 бар составляет v = 0,1237 м3/кг.
    • D = √ 354*1500*0,1237/15 = 66 мм.

    И здесь должен быть решен вопрос DN 65 или DN 80 в зависимости от возможной пиковой нагрузки. В случае необходимости предусматривается также возможность расширения установки в будущем.

    1. d) Перегретый пар
    2. Если в нашем примере пар перегреет до температуры 300 °С, то его удельный объем изменяется на v = 0,1585 м3/кг.
    3. D = √ 354*1500*0,1585/15 = 75 мм, выбирается DN 80.

    Изображение 4.9 в форме номограммы показывает, как можно произвести выбор трубопровода без проведения расчета. На изображении 4-10 этот процесс представлен для случая насыщенного и перегретого пара.

    е) Конденсат

    Если речь идёт о расчёте трубопровода для конденсата без примеси пара (от разгрузки), тогда расчёт ведётся как для воды.

    Горячий конденсат после конденсатоотводчика, попадая в конденсатопровод, разгружается в нём. В главе 6.0 Работа с конденсатом поясняется, как определить долю пара от разгрузки.

    Правило к проведению расчёта:

    Доля пара от разгрузки = (температура перед конденсатоотводчиком минус температура пара после конденсатоотводчика) х 0,2. При расчёте конденсатопровода необходимо учитывать объём пара от разгрузки.

    • Объём оставшейся воды в сравнении с объёмом пара от разгрузки настолько мал, что им можно пренебречь.
    • Расчёт диаметра конденсатопровода на расход 1000 кг/ч сконденсированного пара 11 бар (h1 = 781 кДж/кг) и разгруженного до давления 4 бар (h' = 604 кДж/кг,v = 0,4622 м3/кг и r — 2133 кДж/кг).
    • Доля разгруженного пара составляет: 781 – 604/ 100 % = 8,3%

    Количество разгруженного пара: 1000 х 0,083 = 83 кг/ч или 83 х 0,4622 -38 м3/ч. Объёмная доля разгруженного пара составляет около 97 %.

    1. Диаметр трубопровода для смеси при скорости потока 8 м/с:
    2. D = √ 354*1000*0,083*0,4622/8 = 40 мм.
    3. Для сети атмосферного конденсата (v“ = 1,694 м3/кг) доля разгруженного пара составляет:
    4. 781 – 418/2258*100 % = 16 % или 160 кг/ч.
    5. В этом случае диаметр трубопровода:
    6. D = √ 354*1000*0,16*1,694/8 = 110 мм.

    Источник: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»

    Для более верного выбора оборудования можно обратиться на эл. почту: info@nomitech.ru

    Расчет труб отопления в частном доме по мощности

    Формула для расчет диаметров трубопроводов

    Расчет труб отопления и системы в целом заключается в определении тепловой мощности, выборе диаметров всех трубных элементов (гидравлический расчет), определении размеров отопительных приборов (тепловой расчет) и подборе оборудования.

    При разработке системы отопления в первую очередь необходимо составить схему на основе плана дома. На схеме прорисовываются:

    • Расположение котлов (или иных теплогенераторов).
    • Циркуляционных насосов.
    • Места прохождения теплопроводов.
    • Места установки отопительных предметов.

    Отталкиваясь от схемы и просчитав тепловую мощность системы, можно более детально рассчитать диаметр труб отопления.

    Тепловая мощность системы отопления — это количество теплоты, которое необходимо выработать в доме для комфортной жизнедеятельности в холодное время года.

    Теплотехнический расчет дома

    Существует зависимость между общей площадью обогрева и мощностью котла. При этом, мощность котла должна быть больше или равняться мощности всех отопительных приборов (радиаторов). Стандартный теплотехнический расчет для жилых помещений следующий: 100 Вт мощности на 1 м² отапливаемой площади плюс 15 — 20 % запаса.

    Рассмотрим в качестве примера дом площадью 120 м². В данном случае мощность котла должна составлять: 100 Вт × 120 + 15 % = 13800 Вт = 13,8 кВт. Если котел (двухконтурный) будет использоваться и для горячего водоснабжения, то его требуемая мощность должно быть увеличена соразмерно предполагаемому расходу подогретой воды.

    Расчет количества и мощности приборов отопления (радиаторов) необходимо проводить индивидуально для каждого помещения. Каждый радиатор имеет определенную тепловую мощность. В секционных радиаторах общая мощность складывается из мощности всех используемых секций.

    В несложных отопительных системах приведенных способов расчета мощности бывает достаточно. Исключение — здания с нестандартной архитектурой, имеющие большие площади остекления, высокие потолки и другие источники дополнительных теплопотерь. В этом случае потребуется более детальный анализ и расчет с использованием повышающих коэффициентов.

    Теплотехнический расчет с учетом тепловых потерь дома

    Расчет тепловых потерь дома необходимо выполнять для каждого помещения в отдельности, с учетом окон, дверей и внешних стен.

    Более детально для данных теплопотерь используют следующие данные:

    • Толщину и материал стен, покрытий.
    • Конструкцию и материал кровельного покрытия.
    • Тип и материал фундамента.
    • Тип остекления.
    • Тип стяжек пола.

    Важно учитывать наличие в ограждающих конструкциях теплоизолирующего слоя, его состав и толщину.

    • Для определения минимально необходимой мощности отопительной системы с учетом тепловых потерь можно воспользоваться следующей формулой:
    • Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860, где:
    • — тепловая нагрузка на помещение.
    • V — объем обогреваемого помещения (ширина × длина × высота), м³.
    • ΔT — разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения, °C.
    • K — коэффициент тепловых потерь строения.
    • 860 — перевод коэффициента в кВт×ч.
    • Коэффициент тепловых потерь строения K зависит от типа конструкции и изоляции помещения:
    Читайте также:  Чем и как паять микросхемы
    K Тип конструкции
    3 — 4 Дом без теплоизоляции — упрощенная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.
    2 — 2,9 Дом с низкой теплоизоляцией — упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши.
    1 — 1,9 Средняя теплоизоляция — стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей.
    0,6 — 0,9 Высокая теплоизоляция — улучшенная конструкция, кирпичные стены с теплоизоляцией, небольшое число окон, утепленный пол, кровельный пирог с высококачественной теплоизоляцией.

    Разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения ΔT определяется исходя из конкретных погодных условий и требуемого уровня комфорта в доме. Например, если температура снаружи -20 °C, а внутри планируется +20 °C, то ΔT = 40 °C.

    Расчет диаметра труб отопления

    Определившись с количеством радиаторов и их тепловой мощностью, можно переходить к подбору размеров подводящих труб.

    Прежде чем переходить к расчету диаметра труб, стоит затронуть тему выбора нужного материала. В системах с высоким давлением придется отказаться от применения пластиковых труб. Для систем отопления с максимальной температурой выше 90 °C предпочтительнее стальная или медная труба. Для систем с температурой теплоносителя ниже 80 °C можно выбрать металлопластиковую или полимерную трубу.

    Системы отопления частных домов характеризуются невысоким давлением (0,15 — 0,3 мПа) и температурой теплоносителя не выше 90 °C. В данном случае использование недорогих и надежных полимерных труб оправдано (по сравнению с металлическими).

    1. Чтобы нужное количество теплоты пришло в радиатор без задержки, следует подобрать диаметры подводящих труб радиаторов так, чтобы они соответствовали расходу воды, необходимому каждой отдельно взятой зоне.
    2. Расчет диаметра труб отопления проводится по следующей формуле:
    3. D = √(354 × (0,86 × Q ⁄ Δt°) ⁄ V), где:
    4. D — диаметр трубопровода, мм.
    5. Q — нагрузка на данный участок трубопровода, кВт.
    6. Δt° — разница температур подачи и обратки, °C.
    7. V — скорость теплоносителя, м⁄с.
    8. Разница температур (Δt°) десятисекционного радиатора отопления между подачей и обраткой в зависимости от скорости потока обычно варьирует в пределах 10 — 20 °C.

    Минимальным значением скорости теплоносителя (V) рекомендуется считать 0,2 — 0,25 м⁄с. На меньших скоростях начинается процесс выделения избыточного воздуха, содержащегося в теплоносителе.

    Верхний порог скорости теплоносителя 0,6 — 1,5 м⁄с. Такие скорости позволяют избежать возникновения гидравлических шумов в трубопроводах.

    Оптимальным значением скорости движения теплоносителя считается диапазон 0,3 — 0,7 м⁄с.

    Для более детального анализа скорости движения жидкости нужно учитывать материал труб и коэффициент шероховатости внутренней поверхности. Так, для трубопроводов из стали оптимальной считается скорость потока 0,25 — 0,5 м⁄с, для полимерных и медных труб — 0,25 — 0,7 м⁄с.

    Пример расчета диаметра труб отопления по заданным параметрам

    Исходные данные:

    • Комната площадью 20 м², с высотой потолков 2,8 м.
    • Дом кирпичный неутепленный. Коэффициент тепловых потерь строения примем 1,5.
    • В комнате есть одно окно ПВХ с двойным стеклопакетом.
    • На улице -18 °C, внутри планируется +20 °С. Разница 38 °С.
    • Решение: 
    • В первую очередь определяем минимально необходимую тепловую мощность по ранее рассмотренной формуле Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860.
    • Получаем Qт = (20 м² × 2,8 м) × 38 °С × 1,5 ⁄ 860 = 3,71 кВт×ч = 3710 Вт×ч. 

    Теперь можно переходить к формуле D = √(354 × (0,86 × Q ⁄Δt°) ⁄ V)Δt° — разницу температур подачи и обратки примем 20°С. V — скорость теплоносителя примем 0,5 м⁄с.

    Получаем D = √(354 × (0,86 × 3,71 кВт ⁄ 20 °С) ⁄ 0,5 м⁄с) = 10,6 мм. В данном случае рекомендуется выбрать трубу с внутренним диаметром 12 мм.

    Таблица диаметров труб для отопления дома

    Таблица расчета диаметра трубы для двухтрубной системы отопления с расчетными параметрами (Δt° = 20 °С, плотность воды 971 кг ⁄ м³, удельная теплоемкость воды 4,2 кДж ⁄ (кг × °С)):

    Диаметр трубы внутренний, мм Тепловой поток / расход воды Скорость потока, м/с
    0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1
    8 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    409
    18
    818
    35
    1226
    53
    1635
    70
    2044
    88
    2453
    105
    2861
    123
    3270
    141
    3679
    158
    4088
    176
    4496
    193
    10 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    639
    27
    1277
    55
    1916
    82
    2555
    110
    3193
    137
    3832
    165
    4471
    192
    5109
    220
    5748
    247
    6387
    275
    7025
    302
    12 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    920
    40
    1839
    79
    2759
    119
    3679
    158
    4598
    198
    5518
    237
    6438
    277
    728
    316
    8277
    356
    9197
    395
    10117
    435
    15 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    1437
    62
    2874
    124
    4311
    185
    5748
    247
    7185
    309
    8622
    371
    10059
    433
    11496
    494
    12933
    556
    14370
    618
    15807
    680
    20 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    2555
    110
    5109
    220
    7664
    330
    10219
    439
    12774
    549
    15328
    659
    17883
    769
    20438
    879
    22992
    989
    25547
    1099
    28102
    1208
    25 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    3992
    172
    7983
    343
    11975
    515
    15967
    687
    19959
    858
    23950
    1030
    27942
    1202
    31934
    1373
    35926
    1545
    39917
    1716
    43909
    1999
    32 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    6540
    281
    13080
    562
    19620
    844
    26160
    1125
    32700
    1406
    39240
    1687
    45780
    1969
    53220
    2250
    58860
    2534
    65401
    2812
    71941
    3093
    40 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    10219
    439
    20438
    879
    30656
    1318
    40875
    1758
    51094
    2197
    61343
    2636
    71532
    3076
    81751
    3515
    91969
    3955
    102188
    4394
    112407
    4834
    50 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    15967
    687
    31934
    1373
    47901
    2060
    63868
    2746
    79835
    3433
    95802
    4120
    111768
    4806
    127735
    5493
    143702
    6179
    159669
    6866
    175636
    7552
    70 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    31295
    1346
    62590
    2691
    93885
    4037
    125181
    5383
    156476
    6729
    187771
    8074
    219066
    9420
    250361
    10766
    281656
    12111
    312952
    13457
    344247
    14803
    100 ΔW, Вт
    Q, кг ⁄ час
    63868
    2746
    127735
    5493
    191603
    8239
    255471
    10985
    319338
    13732
    383206
    16478
    447074
    19224
    510941
    21971
    574809
    24717
    638677
    27463
    702544
    30210

    На основании предыдущего примера и данной таблицы выберем диаметр трубы отопления. Нам известно, что минимально необходимая тепловая мощность для комнаты площадью 20 м² равна 3710 Вт × час.

    Смотрим таблицу и ищем ближайшее значение, которое соответствует рассчитанному тепловому потоку и оптимальной скорости движения жидкости.

    Получаем внутренний диаметр трубы 12 мм, который при скорости движения теплоносителя 0,5 м ⁄ с обеспечит расход 198 кг ⁄ час.

    Расчет диаметра трубы отопления для магистрали

    1. Расчет системы отопления производится после того, как определены теплопотери каждого отапливаемого помещения, выбран тип нагревательных приборов, они размещены на плане этажей, определены вид системы и места расположения магистралей и стояков.

    2. Рассмотрим простой пример:
    3. Формула для расчет диаметров трубопроводов
      Посчитав суммарную требуемую мощность, можно определить диаметр трубы по таблице: 
    Диаметр труб, дюймов Расход теплоносителя, л ⁄ мин Тепловая нагрузка, кВт
    1 ⁄ 2 5,7 5,5
    3 ⁄ 4 15 14,6
    1 30 29,3

    В помещении А мощность тепловой нагрузки составляет 3,3 кВт, соответственно, нужный диаметр трубы 1 ⁄ 2 дюйма (2).

    В помещении В мощность тепловой нагрузки составляет 16,4 кВт, соответственно, нужный диаметр трубы 3 ⁄ 4 дюйма (1).

    Для магистрали (3) необходимо сложить суммарные мощности помещения А и В. Получаем 20,2 кВт. Соответственно, диаметр труб должен быть 1 дюйм.

    Правильный выбор диаметра труб отопления поможет сэкономить средства. Чем меньше диаметр труб, тем меньше цена на фитинги к ним. Однако, не стоит необоснованно занижать сечение труб — это приведет к снижению коэффициента полезного действия (КПД) всей отопительной системы.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector