Витрати води через трубу при тиску калькулятор. Визначення пропускної спроможності трубопроводів ГРС

Б.К. Ковальов, заступник директора з НДДКР

Останнім часом все частіше доводиться стикатися з прикладами, коли оформлення замовлень на промислове газове обладнанняведуть менеджери, які мають достатнього досвіду та технічних знань щодо предмета закупівель. Іноді результатом стає не цілком коректна заявка або принципово неправильний підбір обладнання, що замовляється. Однією з найпоширеніших помилок є вибір номінальних перерізів вхідного та вихідного трубопроводів газорозподільної станції, зорієнтований лише на номінальні значення тиску газу у трубопроводі без урахування швидкості потоку газу. Мета цієї статті – видача рекомендацій щодо визначення пропускної спроможності трубопроводів ГРС, що дозволяють при виборі типорозміру газорозподільної станції проводити попередню оцінку її продуктивності для конкретних значень робочих тисків та номінальних діаметрів вхідного та вихідного трубопроводів.

При виборі необхідних типорозмірів обладнання ГРС одним із основних критеріїв є продуктивність, яка значною мірою залежить від пропускної спроможності вхідного та вихідного трубопроводів.

Пропускна спроможністьтрубопроводів газорозподільної станції розраховується з урахуванням вимог нормативних документів, що обмежують максимально допустиму швидкість потоку газу в трубопроводі завбільшки 25м/с. У свою чергу, швидкість потоку газу залежить головним чином від тиску газу та площі перерізу трубопроводу, а також від стисливості газу та його температури.

Пропускну здатність трубопроводу можна розрахувати з класичної формули швидкості руху газу в газопроводі (Довідник з проектування магістральних газопроводів за редакцією А.К. Дерцакяна, 1977):

де W- швидкість руху газу газопроводі, м/сек;
Q- Витрата газу через даний переріз (при 20 ° С і 760 мм рт. ст.), М 3 /год;
z- Коефіцієнт стисливості (для ідеального газу z = 1);
T = (273 + t ° C)- температура газу, ° К;
D- Внутрішній діаметр трубопроводу, см;
p= (Pраб + 1,033) – абсолютний тиск газу, кгс/см 2 (атм);
У системі СІ (1 кгс/см 2 = 0,098 МПа; 1 мм = 0,1 см) зазначена формула набуде наступного вигляду:

де D – внутрішній діаметр трубопроводу, мм;
p = (Pраб + 0,1012) – абсолютний тиск газу, МПа.
Звідси випливає, що пропускна здатність трубопроводу Qmax, що відповідає максимальної швидкостіпотоку газу w = 25м/сек, визначається за формулою:

Для попередніх розрахунків можна ухвалити z = 1; T = 20?С = 293? До і з достатнім ступенем достовірності вести обчислення за спрощеною формулою:

Значення пропускної спроможності трубопроводів з найпоширенішими у ГРС умовними діаметрамиза різних величин тиску газу наведені в таблиці 1.

Рраб. (МПа)	Пропускна здатність трубопроводу (м?/год), при wгазу = 25 м/с; z = 1; T = 20 ° С = 293?
	DN 50	DN 80	DN 100	DN 150	DN 200	DN 300	DN 400	DN 500

Примітка: для попередньої оцінки пропускної спроможності трубопроводів, внутрішні діаметритруб прийняті рівними їх умовним величинам (DN 50; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500).

Приклади користування таблицею:

1. Визначити пропускну здатність ГРС з DNвх = 100мм, DNвх = 150мм, при PNвх = 2,5 - 5,5 МПа і PNвих = 1,2 МПа.

З таблиці 1 знаходимо, що пропускна здатність вихідного трубопроводу DN=150мм при PN=1,2 МПа становитиме 19595 м 3 /год, у той же час вхідний трубопровід DN=100мм при PN=5,5 МПа зможе пропустити 37520 м 3 /год , а за PN=2,5 МПа - лише 17420 м 3 /год. Таким чином, дана ГРС при PNвх = 2,5 - 5,5 МПа та PNвих = 1,2 МПа зможе максимально пропустити від 17420 до 19595 м 3 /год. Примітка: більше точні значення Qmax можна одержати з формули (3).

2. Визначити діаметр вихідного трубопроводу ГРС, продуктивністю 5000 м 3 /год при Pвх = 3,5 МПа для вихідних тисків Pвых1 = 1,2 МПа і Pвых2 = 0,3 МПа.

З таблиці 1 знаходимо, що пропускну здатність 5000м 3 /годину при Pвых=1,2 МПа забезпечить трубопровід DN=80мм, а при Pвых=0,3 МПа - лише DN=150мм. При цьому на вході ГРС достатньо мати трубопровід DN=50мм.

Така характеристика залежить від кількох факторів. Насамперед, це діаметр труби, а також тип рідини та інші показники.

Для гідравлічного розрахунку трубопроводу можна скористатися калькулятором гідравлічного розрахунку трубопроводу .

При розрахунку будь-яких систем, що базуються на циркуляції рідини по трубах, виникає необхідність точного визначення пропускної спроможності труб. Це метрична величина, яка характеризує кількість рідини, що протікає трубами за певний проміжок часу. Цей показник безпосередньо пов'язаний із матеріалом, з якого виготовлені труби.

Якщо взяти, наприклад, труби з пластику, то вони відрізняються практично однаковою пропускною здатністю протягом усього терміну експлуатації. Пластик, на відміну від металу, не схильний до корозії, тому поступового наростання відкладень у ньому немає.

Що стосується труб з металу, то їх пропускна здатність зменшуєтьсярік за роком. Через появу іржі відбувається відшарування матеріалу всередині труб. Це призводить до шорсткості поверхні та утворення ще більшого нальоту. Особливо швидко цей процес відбувається у трубах із гарячою водою.

Далі наведено таблицю наближених значень, яка створена для полегшення визначення пропускної спроможності труб внутрішньоквартирної розводки. У цій таблиці не враховано зменшення пропускної спроможності з допомогою появи осадових наростів усередині труби.

Таблиця пропускної спроможності труб для рідин, газу, водяної пари.

Вид рідини	Швидкість (м/сек)
Вода міського водопроводу
Вода трубопровідної магістралі
Вода системи центрального опалення
Вода напірної системи в лінії трубопроводу
Гідравлічна рідина	до 12м/сек
Олія лінії трубопроводу
Олія в напірній системі лінії трубопроводу
Пара в опалювальній системі
Пар системи центрального трубопроводу
Пара в опалювальній системі з високою температурою
Повітря та газ у центральній системі трубопроводу

Найчастіше, як теплоносій використовується звичайна вода. Від її якості залежить швидкість зменшення пропускної спроможності у трубах. Чим вище якість теплоносія, тим довше прослужить трубопровід будь-якого матеріалу (сталь чавун, мідь або пластик).

Розрахунок пропускної спроможності труб.

Для точних та професійних розрахунків необхідно використовувати такі показники:

• Матеріал, з якого виготовлені труби та інші елементи системи;
• Довжина трубопроводу
• Кількість точок водоспоживання (для системи подачі води)

Найбільш популярні способи розрахунку:

1. Формула. Достатньо складна формула, яка зрозуміла лише професіоналам, враховує відразу кілька значень. Основні параметри, що беруться до уваги - матеріал труб (шорсткість поверхні) та їх ухил.

2. Таблиця. Це більш простий спосіб, яким кожен бажаючий може визначити пропускну здатність трубопроводу. Прикладом може бути інженерна таблиця Ф. Шевельова, за якою можна дізнатися пропускну здатність, виходячи з матеріалу труби.

3. Комп'ютерна програма. Одну з таких програм легко можна знайти та завантажити у мережі Інтернет. Вона розроблена спеціально для того, щоб визначити пропускну здатність для труб будь-якого контуру. Для того, щоб дізнатися значення, необхідно ввести в програму вихідні дані, такі як матеріал, довжина труб, якість теплоносія і т.д.

Слід сказати, що останній спосіб, хоч і є найточнішим, не підходить для розрахунків найпростіших побутових систем. Він досить складний, і вимагає знання значень різних показників. Для розрахунку простої системи у приватному будинку краще скористатися таблицями.

Приклад розрахунку пропускної спроможності трубопроводу.

Довжина трубопроводу - важливий показник при розрахунку пропускної спроможності Протяжність магістралі істотно впливає на показники пропускної спроможності. Чим більша відстань проходить вода, тим менший тиск вона створює в трубах, отже швидкість потоку зменшується.

Наводимо кілька прикладів. Спираючись на таблиці, розроблені інженерами для цього.

Пропускна здатність труб:

• 0,182 т/год при діаметрі 15 мм
• 0,65 т/год із діаметром труби 25 мм
• 4 т/год при діаметрі 50 мм

Як можна побачити з наведених прикладів, більший діаметр збільшує швидкість потоку. Якщо діаметр збільшити вдвічі, то пропускна здатність теж зросте. Цю залежність обов'язково враховують при монтажі будь-якої рідинної системи, чи то водопровід, водовідведення або теплопостачання. Особливо це стосується опалювальних систем, Так як у більшості випадків вони замкнуті, і від рівномірної циркуляції рідини залежить теплопостачання в будівлі.

У кожному сучасному будинкуоднією з основних умов комфорту є водопровід. А з появою нової техніки, яка потребує підключення до водопроводу, його роль у будинку стала дуже важливою. Багато людей вже не уявляють, як можна обійтися без пральної машини, бойлера, посудомийної машиниі т.д. Але кожен із цих апаратів для правильної роботивимагає певного тиску води, що надходить із водопроводу. І ось людина, яка вирішила встановити новий водогін у своєму будинку, замислюється над тим, як розрахувати тиск у трубі, щоб усі сантехнічні прилади добре працювали.

Вимоги сучасного водопроводу

Сучасний водопровід повинен відповідати всім вимогам та характеристикам. На виході з крана вода має литися плавно, без ривків. Отже, в системі не повинно бути перепадів тиску при розбиранні води. Вода, що йде по трубах, не повинна створювати шуму, мати домішки повітря та інших сторонніх накопичень, які згубно впливають на керамічні крани та іншу сантехніку. Щоб не було цих неприємних казусів, тиск води в трубі не повинен падати нижче за свій мінімум при розборі води.

Зверніть увагу! Мінімальний тиск водопроводу має становити 1,5 атмосфери. Такого тиску достатньо для роботи посудомийної та пральної машини.

Треба зважати на ще одну важливу характеристику водопроводу, пов'язану з витратою води. У будь-якому житловому приміщенні знаходиться не одна точка розбору води. Тому розрахунок водопроводу повинен повністю забезпечувати потребу води всіх сантехнічних приладів за одночасного включення. Цей параметр досягається не тільки тиском, але й об'ємом води, що надходить, яку може пропустити труба певного перерізу. Говорячи простою мовою, Перед монтажем потрібно виконати якийсь гідравлічний розрахунок водопроводу, з урахуванням витрати та тиску води.

Перед розрахунком давайте ознайомимося з двома такими поняттями, як тиск і витрата, щоб зрозуміти їх сутність.

Тиск

Як відомо, центральний водогін у минулому підключали до водонапірної вежі. Саме ця вежа створює у мережі водопроводу тиск. Одиницею виміру тиску є атмосфера. Причому, тиск залежить від розміру ємності, розташованої зверху вежі, лише від висоти.

Зверніть увагу! Якщо залити воду в трубу десятиметрової висоти, вона в нижній точці створить тиск - 1 атмосферу.

Тиск прирівнюється до метрів. Одна атмосфера становить 10 м водяного стовпа. Розглянемо приклад з п'ятиповерховим будинком. Висота будинку – 15 м. Отже, висота одного поверху – 3 метри. П'ятнадцятиметрова вежа створить тиск на першому поверсі 1,5 атмосфери. Обчислимо тиск другого поверху: 15-3=12 метрів водяного стовпа чи 1.2 атмосфери. Зробивши подальший розрахунок, ми побачимо, що на 5 поверсі тиску води не буде. Отже, щоб забезпечити водою п'ятий поверх, необхідно звести вежу більше 15 метрів. А якщо це, наприклад – 25 поверховий будинок? Ніхто такі вежі не будуватиме. У сучасних водопроводах використовують насоси.

Давайте підрахуємо тиск на виході глибинного насоса. Є глибинний насос, що піднімає воду на 30 м водяного стовпа. Значить, він створює тиск - 3 атмосфери на своєму виході. Після занурення насоса в свердловину на 10 метрів він створить тиск на рівні землі - 2 атмосфери, або 20 метрів водяного стовпа.

Витрата

Розглянемо наступний фактор – витрати води. Він безпосередньо залежить від тиску, і чим воно більше, тим швидше вода рухатиметься трубами. Тобто буде більша витрата. Але річ у тому, що на швидкість води впливає перетин труби, якою вона рухається. І якщо зменшувати перетин труби, то зростатиме опір води. Отже, зменшиться її кількість на виході із труби за той самий проміжок часу.

На виробництві, під час будівництва водопроводів складаються проекти, у яких обчислюється гідравлічний розрахунок водопроводу за рівнянням Бернуллі:

Де h 1-2 – показує втрату напору на виході, після подолання опору по всьому ділянці водопроводу.

Розраховуємо домашній водопровід

Але це, як кажуть, складні обчислення. Для домашнього водопроводу застосовуємо простіші обчислення.

Виходячи з паспортних даних машин, що споживаються воду в будинку, підсумовуємо загальну витрату. Додаємо до цієї цифри витрати всіх водорозбірних кранів, що знаходяться в будинку. Один водорозбірний кран пропускає через себе близько 5-6 літрів води за хвилину. Підсумовуємо всі цифри та отримуємо загальну витрату води у будинку. Ось тепер керуючись загальною витратою, купуємо трубу з таким перетином, який забезпечить необхідною кількістюта тиском води всі одночасно працюючі водорозбірні прилади.

Коли домашній водопровід підключатиметься до міської мережі, то користуватиметеся тим, що дадуть. Ну а якщо у вас вдома свердловина, купуйте насос, який повністю забезпечить вашу мережу потрібним тиском, відповідним витратам. При покупці керуйтеся паспортними даними насоса.

Для вибору перерізу труби керуємося цими таблицями:

Залежність діаметра від довжини водопроводу			Пропускна спроможність труби
Довжина водопроводу, м	Діаметр труби мм		Діаметр труби мм	Пропускна спроможність, л/хв
Менше 10	20		25	30
Від 10 до 30	25		32	50
Більше 30	32		38	75

У цих таблицях надано найбільш потрібні параметри труби. Для повного ознайомлення в інтернеті можна знайти повніші таблиці з розрахунками труб різного діаметру.

Ось, виходячи з цих розрахунків, і при правильному монтажі, ви забезпечите свій водопровід усіма потрібними параметрами. Якщо щось не зрозуміло, краще звернутися до спеціалістів.