Débit d'eau à travers un tuyau au calculateur de pression. Détermination de la capacité de débit des pipelines

BK Kovalev, directeur adjoint de la R&D

Récemment, nous devons de plus en plus souvent faire face à des exemples lors de la passation de commandes de produits industriels. équipement à gaz conduites par des responsables qui ne disposent pas d'une expérience et de connaissances techniques suffisantes en rapport avec l'objet de la passation des marchés. Parfois, le résultat n'est pas une application tout à fait correcte ou une sélection fondamentalement incorrecte de l'équipement commandé. L'une des erreurs les plus courantes est le choix des sections nominales des canalisations d'entrée et de sortie d'une station de distribution de gaz, orientées uniquement vers les valeurs nominales de pression de gaz dans la canalisation sans tenir compte du débit de gaz. Le but de cet article est d'émettre des recommandations pour déterminer le débit des canalisations GDS, qui permettent, lors du choix de la taille standard d'une station de distribution de gaz, d'effectuer une évaluation préliminaire de ses performances pour des valeurs spécifiques de pressions de fonctionnement et nominales diamètres des canalisations d'entrée et de sortie.

Lors du choix des tailles standard requises pour les équipements GDS, l'un des principaux critères est la performance, qui dépend en grande partie de la capacité des conduites d'entrée et de sortie.

Bande passante les canalisations d'une station de distribution de gaz sont calculées en tenant compte des exigences documents normatifs limiter le débit de gaz maximal autorisé dans la canalisation à 25 m/s. À son tour, le débit de gaz dépend principalement de la pression du gaz et de la section transversale du pipeline, ainsi que de la compressibilité du gaz et de sa température.

Le débit du gazoduc peut être calculé à partir de la formule classique de la vitesse du gaz dans un gazoduc (Handbook on the design of main gas pipelines, édité par A.K. Dertsakyan, 1977):

où O- vitesse de déplacement du gaz dans le gazoduc, m/s ;
Q- débit de gaz à travers une section donnée (à 20 ° C et 760 mm Hg), m 3 / h;
z- facteur de compressibilité (pour un gaz parfait z = 1) ;
T = (273 + t °C)- température du gaz, °K ;
ré- diamètre intérieur de la canalisation, cm ;
p\u003d (Prab + 1,033) - pression de gaz absolue, kgf / cm 2 (atm);
Dans le système SI (1 kgf / cm 2 \u003d 0,098 MPa; 1 mm \u003d 0,1 cm), cette formule prendra la forme suivante :

où D est le diamètre intérieur du pipeline, mm;
p = (Ptravail + 0,1012) - pression de gaz absolue, MPa.
Il s'ensuit que le débit du pipeline Qmax, correspondant à vitesse de pointe débit de gaz w = 25m/s, déterminé par la formule :

Pour les calculs préliminaires, on peut prendre z = 1 ; T \u003d 20?C \u003d 293?K et, avec un degré de fiabilité suffisant, effectuer des calculs à l'aide d'une formule simplifiée:

Valeurs de débit des pipelines avec les plus courantes dans GDS diamètres conditionnelsà diverses pressions de gaz sont données dans le tableau 1.

Travail (MPa)	Capacité du pipeline (m?/h), à wgas=25 m/s ; z = 1 ; T \u003d 20?C \u003d 293?K
	DN 50	DN 80	DN 100	DN 150	DN 200	DN 300	DN 400	DN 500

Remarque : pour une évaluation préliminaire du débit des canalisations, diamètres intérieurs les tuyaux sont pris égaux à leurs valeurs conventionnelles (DN 50 ; 80 ; 100 ; 150 ; 200 ; 300 ; 400 ; 500).

Exemples d'utilisation du tableau :

1. Déterminer la capacité du GDS avec DNin=100mm, DNout=150mm, avec PNin=2.5 - 5.5 MPa et PNout=1.2 MPa.

D'après le tableau 1, nous constatons que la capacité de la canalisation de sortie DN=150 mm à PN=1,2 MPa sera de 19595 m 3 / h, en même temps la canalisation d'entrée DN=100 mm à PN=5,5 MPa pourra passer 37520 m 3 / h , et à PN=2,5 MPa - seulement 17420 m 3 / h. Ainsi, ce GDS avec PNin=2.5 - 5.5 MPa et PNout=1.2 MPa pourra passer de 17420 à 19595 m 3 /h autant que possible. Remarque : plus valeurs exactes Qmax peut être obtenu à partir de la formule (3).

2. Déterminer le diamètre de la canalisation de sortie du GDS, d'une capacité de 5000 m 3 /h à Pin=3,5 MPa pour des pressions de sortie Pout1=1,2 MPa et Pout2=0,3 MPa.

D'après le tableau 1, nous constatons qu'un débit de 5 000 m 3 /heure à Pout = 1,2 MPa sera fourni par une canalisation DN = 80 mm, et à Pout = 0,3 MPa - uniquement DN = 150 mm. En même temps, il suffit d'avoir une canalisation DN=50mm à l'entrée du GDS.

Cette caractéristique dépend de plusieurs facteurs. Tout d'abord, il s'agit du diamètre du tuyau, ainsi que du type de liquide et d'autres indicateurs.

Pour le calcul hydraulique du pipeline, vous pouvez utiliser le calculateur de calcul hydraulique du pipeline.

Lors du calcul de systèmes basés sur la circulation de fluide dans des tuyaux, il devient nécessaire de déterminer avec précision capacité du tuyau. Il s'agit d'une valeur métrique qui caractérise la quantité de fluide circulant dans les tuyaux pendant une certaine période de temps. Cet indicateur est directement lié au matériau à partir duquel les tuyaux sont fabriqués.

Si nous prenons, par exemple, des tuyaux en plastique, ils diffèrent presque par le même débit tout au long de la période de fonctionnement. Le plastique, contrairement au métal, n'est pas sujet à la corrosion, de sorte qu'une augmentation progressive des dépôts n'y est pas observée.

Quant aux tuyaux métalliques, leur le débit diminue année après année. En raison de l'apparition de rouille, un détachement de matériau se produit à l'intérieur des tuyaux. Cela conduit à une rugosité de surface et à la formation d'encore plus de dépôts. Ce processus se produit particulièrement rapidement dans les conduites d'eau chaude.

Ce qui suit est un tableau de valeurs approximatives qui a été créé pour faciliter la détermination du débit des tuyaux pour le câblage intra-appartement. Ce tableau ne tient pas compte de la réduction de débit due à l'apparition de dépôts de sédiments à l'intérieur de la conduite.

Tableau de capacité des tuyaux pour liquides, gaz, vapeur.

Type liquide	Vitesse (m/s)
Approvisionnement en eau de la ville
Conduite d'eau
Système d'eau chauffage central
Système de pression d'eau dans la canalisation
fluide hydraulique	jusqu'à 12 m/s
Ligne d'oléoduc
Pétrole dans le système de pression de la conduite de pipeline
Vapeur dans le système de chauffage
Système central de canalisation de vapeur
Vapeur dans un système de chauffage à haute température
Air et gaz dans la tuyauterie centrale

Le plus souvent, l'eau ordinaire est utilisée comme liquide de refroidissement. Le taux de diminution du débit dans les canalisations dépend de sa qualité. Plus la qualité du liquide de refroidissement est élevée, plus la canalisation en n'importe quel matériau (acier, fonte, cuivre ou plastique) durera longtemps.

Calcul du débit du tuyau.

Pour des calculs précis et professionnels, vous devez utiliser les indicateurs suivants :

• Le matériau à partir duquel les tuyaux et autres éléments du système sont fabriqués ;
• Longueur de canalisation
• Nombre de points de consommation d'eau (pour le système d'approvisionnement en eau)

Les méthodes de calcul les plus populaires :

1. Formule. Suffisant formule complexe, qui n'est compréhensible que pour les professionnels, prend en compte plusieurs valeurs à la fois. Les principaux paramètres pris en compte sont le matériau des tuyaux (rugosité de surface) et leur pente.

2. Tableau. Il s'agit d'un moyen plus simple par lequel n'importe qui peut déterminer le débit du pipeline. Un exemple est le tableau d'ingénierie de F. Shevelev, grâce auquel vous pouvez connaître le débit en fonction du matériau du tuyau.

3. Programme informatique. L'un de ces programmes peut être facilement trouvé et téléchargé sur Internet. Il est conçu spécifiquement pour déterminer le débit des tuyaux de n'importe quel circuit. Afin de connaître la valeur, il est nécessaire d'entrer les données initiales dans le programme, telles que le matériau, la longueur du tuyau, la qualité du liquide de refroidissement, etc.

Il faut dire que cette dernière méthode, bien qu'elle soit la plus précise, n'est pas adaptée au calcul de systèmes domestiques simples. C'est assez complexe et nécessite la connaissance des valeurs d'une variété d'indicateurs. Pour calculer un système simple dans une maison privée, il est préférable d'utiliser des tableaux.

Un exemple de calcul du débit du pipeline.

La longueur du pipeline est un indicateur important dans le calcul du débit. La longueur de la ligne principale a un impact significatif sur les performances de débit. Plus l'eau parcourt de distance, moins elle crée de pression dans les canalisations, ce qui signifie que le débit diminue.

Voici quelques exemples. Basé sur des tables développées par des ingénieurs à ces fins.

Capacité de tuyau :

• 0,182 t/h à 15 mm de diamètre
• 0,65 t/h avec tuyau diamètre 25 mm
• 4 t/h à 50 mm de diamètre

Comme on peut le voir dans les exemples ci-dessus, un diamètre plus grand augmente le débit. Si le diamètre est augmenté de 2 fois, le débit augmentera également. Cette dépendance doit être prise en compte lors de l'installation de tout système liquide, qu'il s'agisse d'alimentation en eau, d'assainissement ou de chauffage. Il s'agit surtout systèmes de chauffage, car dans la plupart des cas, ils sont fermés et l'apport de chaleur dans le bâtiment dépend de la circulation uniforme du liquide.

Dans chaque maison moderne l'eau courante est l'une des principales conditions de confort. Et avec l'avènement d'une nouvelle technologie qui nécessite un raccordement à l'alimentation en eau, son rôle dans la maison est devenu très important. Beaucoup de gens ne comprennent plus comment s'en passer Machine à laver, Chaudière, Lave-vaisselle etc. Mais chacun de ces appareils bon fonctionnement nécessite une certaine pression d'eau provenant de l'alimentation en eau. Et maintenant, une personne qui décide d'installer une nouvelle alimentation en eau dans sa maison réfléchit à la façon de calculer la pression dans le tuyau afin que tous les appareils de plomberie fonctionnent bien.

Les exigences de la plomberie moderne

La plomberie moderne doit répondre à toutes les exigences et caractéristiques. A la sortie du robinet, l'eau doit s'écouler en douceur, sans à-coups. Par conséquent, il ne devrait y avoir aucune chute de pression dans le système lors de l'analyse de l'eau. L'eau qui coule dans les tuyaux ne doit pas créer de bruit, avoir des impuretés d'air et d'autres accumulations étrangères qui affectent négativement les robinets en céramique et autres plomberies. Pour éviter ces incidents désagréables, la pression de l'eau dans le tuyau ne doit pas descendre en dessous de son minimum lors de l'analyse de l'eau.

Noter! La pression minimale d'alimentation en eau doit être de 1,5 atmosphères. Cette pression est suffisante pour faire fonctionner le lave-vaisselle et le lave-linge.

Il est nécessaire de prendre en compte une autre caractéristique importante du système d'approvisionnement en eau liée au débit d'eau. Dans toute zone résidentielle, il y a plus d'un point d'analyse de l'eau. Par conséquent, le calcul de l'approvisionnement en eau doit répondre pleinement à la demande en eau de tous les appareils de plomberie lorsqu'ils sont allumés. Ce paramètre est atteint non seulement par la pression, mais également par le volume d'eau entrant qu'un tuyau d'une certaine section peut traverser. en parlant langage clair, avant l'installation, il est nécessaire d'effectuer un certain calcul hydraulique de l'alimentation en eau, en tenant compte du débit et de la pression de l'eau.

Avant le calcul, examinons de plus près deux concepts tels que la pression et le débit afin de comprendre leur essence.

Pression

Comme vous le savez, l'approvisionnement central en eau était autrefois relié à un château d'eau. C'est cette tour qui crée la pression dans le réseau d'alimentation en eau. L'unité de pression est l'atmosphère. De plus, la pression ne dépend pas de la taille du réservoir situé au sommet de la tour, mais uniquement de la hauteur.

Noter! Si vous versez de l'eau dans un tuyau de dix mètres de haut, cela créera une pression au point le plus bas - 1 atmosphère.

La pression est égale aux mètres. Une atmosphère équivaut à 10 mètres d'eau. Prenons un exemple avec immeuble de cinq étages. La hauteur de la maison est de 15 m, donc la hauteur d'un étage est de 3 mètres. Une tour de quinze mètres créera une pression de 1,5 atmosphères au rez-de-chaussée. Calculons la pression au deuxième étage : 15-3=12 mètres de colonne d'eau soit 1,2 atmosphères. Après avoir fait un calcul plus poussé, nous verrons qu'il n'y aura pas de pression d'eau au 5e étage. Cela signifie que pour fournir de l'eau au cinquième étage, il est nécessaire de construire une tour de plus de 15 mètres. Et si c'est le cas, par exemple - 25 Maison à étages? Personne ne construira de telles tours. Les pompes sont utilisées dans la plomberie moderne.

Calculons la pression à la sortie de la pompe profonde. Disponible pompe submersible, élevant l'eau de 30 mètres de colonne d'eau. Cela signifie qu'il crée une pression - 3 atmosphères à sa sortie. Après avoir immergé la pompe dans le puits de 10 mètres, elle créera une pression au niveau du sol - 2 atmosphères, soit 20 mètres de colonne d'eau.

Consommation

Considérez le facteur suivant - la consommation d'eau. Cela dépend directement de la pression, et plus elle est élevée, plus l'eau se déplacera rapidement dans les tuyaux. Autrement dit, il y aura plus de dépenses. Mais le fait est que la section transversale du tuyau à travers lequel il se déplace affecte la vitesse de l'eau. Et si vous réduisez la section transversale du tuyau, la résistance à l'eau augmentera. Par conséquent, sa quantité à la sortie du tuyau diminuera sur la même période de temps.

En production, lors de la construction de conduites d'eau, des projets sont élaborés dans lesquels le calcul hydraulique du système d'alimentation en eau est calculé selon l'équation de Bernoulli:

Où h 1-2 - montre la perte de charge à la sortie, après avoir surmonté la résistance dans toute la section de l'alimentation en eau.

Nous calculons la plomberie domestique

Mais ce sont, comme on dit, des calculs complexes. Pour la plomberie domestique, nous utilisons des calculs plus simples.

Sur la base des données de passeport des machines consommées par l'eau de la maison, nous résumons la consommation totale. Nous ajoutons à ce chiffre la consommation de tous les robinets d'eau situés dans la maison. Un robinet passe par lui-même environ 5 à 6 litres d'eau par minute. Nous additionnons tous les chiffres et obtenons la consommation totale d'eau dans la maison. Maintenant, guidés par la consommation totale, nous achetons un tuyau avec une section transversale qui fournira le bon montant et la pression d'eau de tous les dispositifs de pliage d'eau fonctionnant simultanément.

Lorsque l'approvisionnement en eau de la maison est connecté au réseau de la ville, vous utiliserez ce qu'ils vous donneront. Eh bien, si vous avez un puits chez vous, achetez une pompe qui fournira pleinement à votre réseau la pression nécessaire correspondant aux coûts. Lors de l'achat, laissez-vous guider par les données de passeport de la pompe.

Pour sélectionner une section de tuyau, nous sommes guidés par ces tableaux :

La dépendance du diamètre à la longueur de l'alimentation en eau			capacité du tuyau
longueur de canalisation, m	diamètre du tuyau, millimètre		diamètre du tuyau, millimètre	débit, l/min
Moins de 10	20		25	30
10 à 30	25		32	50
Plus de 30	32		38	75

Ces tableaux fournissent des paramètres de tuyau plus populaires. Pour une connaissance complète sur Internet, vous pouvez trouver des tableaux plus complets avec des calculs pour des tuyaux de différents diamètres.

Ici, sur la base de ces calculs et avec une installation appropriée, vous fournirez à votre plomberie tous les paramètres requis. Si quelque chose n'est pas clair, il est préférable de contacter les experts.