Расход воды через трубу: расчет по диаметру, нормы по СНИП, формулы

Опубликовано: 03.09.2018

Расчет расхода воды по диаметру трубы необходимо выполнить еще на этапе планирования конструкции водопровода. Ведь от результатов таких вычислений зависят ключевые параметры домашних или промышленных водоводов. Поэтому в данной статье мы познакомим наших читателей с методиками, позволяющими произвести самостоятельный расчет водопроводных систем.

С некоторыми параметрами расход воды связан самым прямым образом.

Например, от предполагаемого расхода зависит такие параметры, как:

диаметр труб, который определяется исходя из предполагаемой пропускной способности; толщина стенки труб, которая определяется исходя из предполагаемого внутреннего давления.

Можно даже сказать, что из всей «трубной геометрии» от расхода воды не зависит только длина водопровода. Кроме того, на некоторые параметры трубопровода предполагаемый расход воды влияет не прямым, а косвенным образом.

Так, расчет расхода воды через трубу известного диаметра поможет определиться с такими характеристиками, как:

Тип конструкционного материала, используемого для строительства трубопровода; Вид технологии используемой в процессе сборки водовода.

Ведь эти характеристики связаны с максимально допустимым давлением внутри трубопровода, которое, в свою очередь, зависит от расхода воды.

Как и прочие конструкторские расчеты, расход воды определяется двумя способами: либо с помощью формулы, либо по справочным и табличным данным, исходя из нормы потребления.

При вычислении расчета потребления воды используется следующая формула:

Для суточного расчета – Q=ΣQ×N/100 Для часового расчета – q=Q×K/24

Причем, в первом случае, под ΣQ понимают суммарное (годовое) суточное потребление воды по норме на одного жителя, а под N – число жителей в доме. Суммарное потребление является фиксированной величиной, значение которой можно найти в специальном нормативном документе СНиП 2.04.02-84. Во втором случае под Q понимают уже определенный суточный расчет, а под   K – коэффициент неравномерности потребления, равный 1,1-1,3 (СНиП 2.04.02-84).

Эти формулы позволяют выполнить расчет нормы расхода воды питьевого и хозяйственного назначения . Однако указанная методика расчета позволяет получить обобщенный результат, в который войдет и расход питьевой воды, и потребности в жидкости для систем пожаротушения, и нужды в технической воде. Поэтому, для более тонких расчетов следует воспользоваться табличными данными, позволяющими вычислить потребности именно в питьевой, или только в технической жидкости.

Вычисление по норме потребления предполагает планирование типа и количества источников  расхода жидкости. Проще говоря, обращаясь к таблицам нужно знать не только количество кранов в доме, но и число ванн и водонагревателей.

Зная эти сведения, мы сможем использовать их при выборе конкретных величин потребления, указанных в таблицах СНиП 2.04.02-84.

Так, согласно упомянутым нормам и правилам, суточное потребление жидкости в доме, не оборудованном водопроводом, не превышает 60 литров на одного человека. Ну а в более цивилизованном доме потребление жидкости может возрасти до 160 литров (только водопровод), 230 литров (водопровод + ванна) или 350 литров (водопровод + ванна + туалет) в сутки.

Данные о среднесуточном и часовом расходе, безусловно, интересны, но большинство домовладельцев эта информация не заинтересует. Да и специалистам по трубопроводам нужны совершенно иные сведения, а именно – диаметр трубы и внутреннее давление в трубопроводе.

Однако, подобраться к диаметру и давлению помогает именно общий расчет расхода воды в трубопроводе.

Поскольку эти величины фигурируют в следующей формуле:

Причем под понимают внутренний диаметр трубы, а под – скорость течения жидкости. Причем скорость в системе может быть или естественная (при движении жидкости самотеком) или искусственно созданная. Величина естественной скорости в безнапорных системах колеблется между 0,7 м/с и 1,9 м/с. Ну а приданную внешним источником скорость можно определить по паспорту нагнетателя.

Из формулы видно, что зная диаметр и расход мы, можем вычислить скорость движения жидкости в трубе . Или по известной скорости и расходу – вычислить диаметр трубопровода. Помимо этого, данную формулу можно использовать для аудита системы – рассчитав скорость движения жидкости в трубе, и зная  ее диаметр, мы можем сделать заключение о соответствии трубопровода заявленной пропускной способности.

Рассчитывая расход воды, необходимо принять во внимание и возможное падение напора (давления) в трубопроводе, которое рассчитывается по формуле Дарси:

Где L – длина трубы,   λ – коэффициент потерь на трение, а ρ – вязкость.  Из формулы видно, что потери давления в системе будут связаны с увеличением длины трубопровода и ростом коэффициента трения – λ , который засвистит от следующих причин:

шероховатости внутренней поверхности, наличия препятствий на участках с запорной арматурой турбулентности течения жидкости прямолинейности трубопровода

Подобный расчет нужно сделать с учетом потерь на самой крайней точке трубопровода. Только в этом случае мы можем гарантировать стабильно достаточное давление в системе.

Оперируя предполагаемыми потерями давления, скоростью течения жидкости в трубопроводе и объемами расхода мы можем определить все геометрические параметры трубопровода. Хотя  подобное нагромождение формул будет понятно далеко не каждому сантехнику, поэтому сложный гидродинамический расчет расхода воды, в большинстве случаев заменяется особой таблицей.

Например, такой:

 

Где под D понимают номинальный диаметр, под q – расход воды, под V – скорость течения жидкости, а под   i – уклон. Пользоваться таким графиком очень просто – мы находи на нем два исходных значения, например, диаметр 150 мм и расход в 10 л/с, и соединяем эти точки прямой линией. Значения скорости ( V) и уклона ( i) будет отображены на пересечении вертикальных прямых с нашей наклонной линией.  Аналогичным способом можно вычислить диаметр или расход  — по наклону и скорости.

Причем указанные графики, а точнее номограммы, вычерчивают исходя из конструкционного материала труб. Примеры номограмм можно найти в своде правил и норм СП 40-109-2006. В итоге, самым простым способом увязки «геометрии» трубопровода с напором и расходом воды является именно симбиоз таблицы и графика.

 

rss