Гидравлический расчет трубопровода

Гидравлический расчет трубопровода

Гидравлический расчет трубопроводов представляет собой расчет коэффициента гидравлического сопротивления трению трубопровода и потерь давления при движении по трубопроводу жидкости. Программа построена на методике, изложенной в Справочнике по гидравлическим сопротивлениям под редакцией И.Е.Идельчика.

Скорость движения жидкости в трубопроводе, м/c

Число Рейнольдса (Re)

Коэффициент трения (λ)

Коэффициент гидравлического сопротивления (ξ)

Потеря давления (Δp), Па

С помошью данной программы можно рассчитать не только потери давления на трение в трубопроводе, но и учесть также местные гидросопротивления, которые есть в трубопроводе.

Для этого необходимо значение местных потерь напора выразить через равное им сопротивление, оказываемое эквивалентной длиной Lэкв прямого участка трубопровода.

где:
ςмест – местный коэффициент гидравлического сопротивления;
λ – коэффициент трения трубопровода. Для расчетов в первом приближении можно принять 0,02 – 0,022;
d – диаметр трубопровода, к которому приведен ςмест.

Таким образом, в поле “Введите длину трубопровода” необходимо ввести общую суммарную длину трубопровода, равную

Самые читаемые статьи в этом разделе!

Рейтинг

Рейтинг: 4.97

Рейтинг

Рейтинг: 4.8

Рейтинг

Рейтинг: 4.78

Рейтинг

Рейтинг: 4.76

Рекомендуем почитать!

Комментарии к этой статье!!

john 2019-11-19

Благодарю! Классная программ!

Атыр 2017-12-07

Спасибо большое Женишбек Жумадылович желаю вам здоровья и успехов.

Дмитрий 2017-12-07

Дмитрий 2017-12-07

Группа ТМО 15-15 ПУШКИ

Вячеслав 2016-09-27

Там где выбирается “Коэффициент шероховатости стенок трубопровода, тип трубопровода” не хватает полипропиленовых и полиэтиленовых труб. Сейчас это гораздо акттуальнее чугунных и стальных труб. Сильно поможете, если добавите. Спасибо!

dneprcase 2015-02-10

gidroadmin 2014-05-15

Попробуйте сначала решить задачу тестовую, например, которую я приводил в комментариях, а потом последовательно меняйте исходные и поймете какое значение вызывает у вас наибольшее изменение результатов. Проверьте вязкость, потому что с ней могут быть проблемы при переводе из одних величин в другие.

Виктор 2014-05-14

При введении значений с допустимой скоростью движения жидкости 2м/с и коэффициентом вязкости взятым из каталога производителя органического теплоносителя у меня получаются запредельные значения перепада давления в трубопроводе. Это даже не мегапаскали – это гектапаскали! Что-то в программе сломалось.

Дмитрий 2013-10-17

Спасибо за программку! Возник один вопрос: как я понимаю формула Филоненко-Альтшуля предполагает расчет коэф. сопротивления для гладких труб, а как идет расчет с учетом шероховатости?

gidroadmin 2013-10-05

Попробуйте так. Здесь книга http://www.techgidravlika.ru/view_book.php?id=216, стр. 229, формула (7). Н – это напор, м (в вашем случае это полный напор равный Н=P/(ro*g)).

Тимур. 2013-10-05

задача: расчитать производительность трубопровода при давлении 1 бар,плотность соленой воды 1.1, диаметр 150 мм. Помогите с расчётами.

Наталья 2013-08-08

Огромное спасибо за эту программу! Все легко и просто:)

sergey 2013-07-29

Спасибо большое, придется вспомнить забытое, гидравлику изучал в 76 году. Сергей.

gidroadmin 2013-07-28

Сергей, теория насосов гласит: если Вы хотите увеличить расход (производительность) в системе – установите два насоса параллельно, если хотите увеличить напор (давление) в системе – установите два насоса последовательно. Итак, если поставить два насоса параллельно, то общий расход Qобщ=Q1+Q2, а напор Н1=Н2=Нобщ. Если установить два насоса последовательно, то Q1=Q2=Qобщ, а напор общий равен сумме Нобщ=Н1+Н2. В вашем случае увеличиться давление (т.е. напор) в системе, а расход не увеличиться, может быть, даже понизиться до производительности второго насоса. Теория изложена здесь Задачник по гидравлике для машиностроительных вузов, стр 402, п.8. Удачи!.

sergey 2013-07-28

В замкнутой системе охлаждения дизеля навешанный на входе в дизель насос с производительностью 60 м3/час, если на выходе(перед охладителем) добавить насос электрический на 35 м3/час, значит ли это, что общий поток в системе будет 95 м3/час .

Я 2013-06-18

Радмир 2013-06-17

А программа учитывает перепад высот двух концов трубопровода?

gidroadmin 2013-06-13

Спасибо, Анна! Рад помочь! Денис, вот книга Задачник по гидравлике для машиностроительных вузов. На странице 236 изложена задача 3. Она именно то что вам нужно. Это простая задача, Вы сможете разобраться.

анна 2013-06-13

спасибо огромное, сидела считала по формулам с калькулятором, по справочнику, а тут за считанные секунды. Спасибочки отличная программка!

Денис 2013-06-13

Здравствуйте. Помогите кто чем может. Ситуация такова, что мне необходимо произвести гидравлический расчет с целью определения диаметра труб в установке. Я не совсем понимаю как именно мне это сделать, поэтому буду рад ,если вы подскажите мне литературу или программы для выполнения поставленной задачи

татьяна 2013-02-12

Спасибо.Помогли найти коэффициеты

Сергей 2012-12-22

Здравствуйте! при построении хар-ки сети начальная точка приходится на “0”? или на отметку статического напора, что бы прально насос подобрать? Спасибо!

gidroadmin 2012-09-11

Напишите ваши данные, разберемся! Вот для воды, например, 1500 л/мин; 0.000001 м2/с; 0.04 м; 1 м; 1000 кг/м3; 0.0001 м – потеря давления (dp)=122838.841 Па. Все нормально считает и при разных коэффициентах шероховатости стенок трубопровода тоже данные меняються! Возможно, из-за малого изменения значения шероховатости программа в вашем случае не меняет значения, поскольку все значения в ней округляються до второго знака!? Возможно вы не правильно вводите вязкость жидкости? Это распространенная ошибка многих! Откорректируем программу, если в ней ошибка!

ifu 2012-09-11

Нечто не пойму отсутствия влияния параметра “Коэффициент шероховатости стенок трубопровода” на результат. В браузере все что нужно – включено. В добавок при расчетах на вролне вменяемые параметры получаются весьма невменяемая цифра в миллионы паскалей на метр трубы ДУ40. Бред

Сергей 2012-04-29

Михаил 2012-02-24

У меня появился вопрос, почему Lэкв, которое равно (ςмест/λ)·d), прямопропорционально условному диаметру, как будто, чем больше диаметр, тем больше сопротивление? В остальном разобрался и за это большое спасибо

оля 2012-02-17

как мне посчитать диаметр трубы холодной воды?

артем 2011-10-08

кто нибудь знает программку в которой можно было бы делать мнемосхумы трубопроводо, устанавливать насосы и т.п. оборудование и при этом что бы производился расчет всей этой схемы (сопротивление, скорости и т.п.)

gidroadmin 2011-07-25

Спасибо, Николай, за внимательность! λ расчитывается по формуле Филоненко-Альтшуля, которая хорошо согласуется с формулой Конакова. В формуле была ошибка, при редактировании странички потерялась скобка – исправил, алгоритм еще раз проверил!

Николай 2011-07-25

Ввожу последовательно 1 0.000001 0.0045 9.288 1085 0.000009 получаю Турбулентный (согласен) 1.05 (согласен) 4718.09 (согласен) 0.005 (у меня получилось 0,0377 по формуле Блазиуса и П.К. Конакова I-область турбулентного режима) 11.18 (86,69) 6668.116 (51189) Отличия почти на порядок. Какая формула использовалась при расчете Коэффициент трения λ?

Анатолий 2011-07-19

Сергей, соростьчас равна – объемм3 деленное на площадь сечениям.

сергей 2011-07-12

Александр как вы разобрались? подскажите про скорость движения

ильшат 2011-03-19

крута спасибо вам.

Александр 2011-03-18

Александр 2011-03-17

Не понятно как рассчитывается скорость движения. Пробывал как отношение расхода к площади поперечного сечения – как не переводил размерности, и близко не получается показанная скорость.

Анатолий 2010-12-08

Отлично ставлю. Помощь в работе неоценимая. Спасибо

Добавить Ваш комментарий

©2021 Techgidravlika.ru. При использовании материалов сайта активная ссылка на сайт обязательна!

Самостоятельный гидравлический расчет трубопровода

Гидравлический расчёт при разработке проекта трубопровода направлен на определение диаметра трубы и падения напора потока носителя. Данный вид расчёта проводится с учетом характеристик конструкционного материала, используемого при изготовлении магистрали, вида и количества элементов, составляющих систему трубопроводов(прямые участки, соединения, переходы, отводы и т. д.), производительности,физических и химических свойств рабочей среды.

Многолетний практический опыт эксплуатации систем трубопроводов показал, что трубы, имеющие круглое сечение, обладают определенными преимуществами перед трубопроводами, имеющими поперечное сечение любой другой геометрической формы:

  • минимальное соотношением периметра к площади сечения, т.е. при равной способности, обеспечивать расход носителя, затраты на изолирующие и защитные материалы при изготовлении труб с сечением в виде круга, будут минимальными;
  • круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды сточки зрения гидродинамики, достигается минимальное трение носителя о стенки трубы;
  • форма сечения в виде круга максимально устойчива к воздействию внешних и внутренних напряжений;
  • процесс изготовления труб круглой формы относительно простой и доступный.

Подбор труб по диаметру и материалу проводится на основании заданных конструктивных требований к конкретному технологическому процессу. В настоящее время элементы трубопровода стандартизированы и унифицированы по диаметру. Определяющим параметром при выборе диаметра трубы является допустимое рабочее давление, при котором будет эксплуатироваться данный трубопровод.

Основными параметрами, характеризующими трубопровод являются:

  • условный (номинальный) диаметр – DN;
  • давление номинальное – PN;
  • рабочее допустимое (избыточное) давление;
  • материал трубопровода, линейное расширение, тепловое линейное расширение;
  • физико-химические свойства рабочей среды;
  • комплектация трубопроводной системы (отводы, соединения, элементы компенсации расширения и т.д.);
  • изоляционные материалы трубопровода.

Условный диаметр (проход) трубопровода (DN) – это условная безразмерная величина, характеризующая проходную способность трубы, приблизительно равная ее внутреннему диаметру. Данный параметр учитывается при осуществлении подгонки сопутствующих изделий трубопровода (трубы, отводы, фитинги и др.).

Условный диаметр может иметь значения от 3 до 4000 и обозначается: DN 80.

Условный проход по числовому определению примерно соответствует реальному диаметру определенных отрезков трубопровода. Численно он выбран таким образом, что пропускная способность трубы повышается на 60-100% при переходе от предыдущего условного прохода к последующему.Номинальный диаметр выбирается по значению внутреннего диаметра трубопровода. Это то значение, которое наиболее близко к реальному диаметру непосредственно трубы.

Давление номинальное (PN) – это безразмерная величина, характеризующая максимальное давление рабочего носителя в трубе заданного диаметра, при котором осуществима длительная эксплуатация трубопровода при температуре 20°C.

Значения номинального давления были установлены на основании продолжительной практики и опыта эксплуатации: от 1 до 6300.

Номинальное давление для трубопровода с заданными характеристиками определяется по ближайшему к реально создаваемому в нем давлению. При этом,вся трубопроводная арматура для данной магистрали должна соответствовать тому же давлению. Расчет толщины стенок трубы проводится с учетом значения номинального давления.

Основные положения гидравлического расчета

Рабочий носитель (жидкость, газ, пар), переносимый проектируемым трубопроводом, в силу своих особых физико-химических свойств определяет характер течения среды в данном трубопроводе. Одним из основных показателей характеризующих рабочий носитель, является динамическая вязкость, характеризуемая коэффициентом динамической вязкости – μ.

Инженер-физик Осборн Рейнольдс (Ирландия), занимавшийся изучением течения различных сред, в 1880 году провел серию испытаний, по результату которых было выведено понятие критерия Рейнолдса (Re) – безразмерной величины, описывающей характер потока жидкости в трубе. Расчет данного критерия проводится по формуле:

Критерий Рейнольдса (Re) дает понятие о соотношении сил инерции к силам вязкого трения в потоке жидкости. Значение критерия характеризует изменение соотношения указанных сил, что, в свою очередь, влияет на характер потока носителя в трубопроводе. Принято выделять следующие режимы потока жидкого носителя в трубе в зависимости от значения данного критерия:

  • ламинарный поток (Re <2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
  • переходный режим (2300
  • турбулентный поток (Re>4000) – устойчивый режим, при котором в каждой отдельной точке потока происходит изменение его направления и скорости, что в итоге приводит к выравниванию скорости движения потока по объему трубы.

Критерий Рейнольдса зависит от напора, с которым насос перекачивает жидкость, вязкости носителя при рабочей температуре и геометрических размеров используемой трубы (d, длина). Данный критерий является параметром подобия для течения жидкости,поэтому, используя его, можно осуществлять моделирование реального технологического процесса в уменьшенном масштабе, что удобно при проведении испытаний и экспериментов.

Читайте также:  Где хранить анализ мочи до сдачи

Проводя расчеты и вычисления по уравнениям, часть заданных неизвестных величин можно взять из специальных справочных источников. Профессор, доктор технических наук Ф. А. Шевелев разработал ряд таблиц для проведения точного расчета пропускной способности трубы. Таблицы включают значения параметров, характеризующих как сам трубопровод (размеры, материалы), так и их взаимосвязь с физико-химическими свойствами носителя. Кроме того, в литературе приводится таблица приближенных значений скоростей движения потока жидкости, пара,газа в трубе различного сечения.

Подбор оптимального диаметра трубопровода

Определение оптимального диаметра трубопровода – это сложная производственная задача, решение которой зависит от совокупности различных взаимосвязанных условий (технико-экономические, характеристики рабочей среды и материала трубопровода, технологические параметры и т.д.). Например, повышение скорости перекачиваемого потока приводит к уменьшению диаметра трубы, обеспечивающей заданный условиями процесса расход носителя, что влечет за собой снижение затрат на материалы, удешевлению монтажа и ремонта магистрали и т.д. С другой стороны, повышение скорости потока приводит к потере напора, что требует дополнительных энергетических и финансовых затрат на перекачку заданного объема носителя.

Значение оптимального диаметра трубопровода рассчитывается по преобразованному уравнению неразрывности потока с учетом заданного расхода носителя:

При гидравлическом расчете расход перекачиваемой жидкости чаще всего задан условиями задачи. Значение скорости потока перекачиваемого носителя определяется, исходя из свойств заданной среды и соответствующих справочных данных (см. таблицу).

Преобразованное уравнение неразрывности потока для расчета рабочего диаметра трубы имеет вид:

Расчет падения напора и гидравлического сопротивления

Полные потери напора жидкости включают в себя потери на преодоление потоком всех препятствий: наличие насосов, дюкеров, вентилей, колен, отводов, перепадов уровня при течении потока по трубопроводу, расположенному под углом и т.д. Учитываются потери на местные сопротивления, обусловленные свойствами используемых материалов.

Другим важным фактором, влияющим на потери напора, является трение движущегося потока о стенки трубопровода, которое характеризуется коэффициентом гидравлического сопротивления.

Значение коэффициента гидравлического сопротивления λзависит от режима движения потока и шероховатости материала стенок трубопровода. Под шероховатостью понимают дефекты и неровности внутренней поверхности трубы. Она может быть абсолютной и относительной. Шероховатость различна по форме и неравномерна по площади поверхности трубы. Поэтому в расчетах используется понятие усредненной шероховатости с поправочным коэффициентом (k1). Данная характеристика для конкретного трубопровода зависит от материала, продолжительности его эксплуатации, наличия различных коррозионных дефектов и других причин. Рассмотренные выше величины являются справочными.

Количественная связь между коэффициентом трения, числом Рейнольдса и шероховатостью определяется диаграммой Муди.

Для вычисления коэффициента трения турбулентного движения потока также используется уравнение Коулбрука-Уайта, с использованием которого возможно наглядное построение графических зависимостей, по которым определяется коэффициент трения:

В расчётах используются и другие уравнения приблизительного расчета потерь напора на трение. Одним из наиболее удобных и часто используемых в этом случае считается формула Дарси-Вейсбаха. Потери напора на трение рассматриваются как функция скорости жидкости от сопротивления трубы движению жидкости, выражаемой через значение шероховатости поверхности стенок трубы:

Потери давления по причине трения для воды рассчитывают по формуле Хазена — Вильямса:

Расчет потерь давления

Рабочее давление в трубопроводе – это на большее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим технологического процесса. Минимальное и максимальное значения давления, а также физико-химические свойства рабочей среды, являются определяющими параметрами при расчёте расстояния между насосами, перекачивающими носитель, и производственной мощности.

Расчет потерь на падение давления в трубопроводе осуществляют по уравнению:

Примеры задач гидравлического расчета трубопровода с решениями

Задача 1

В аппарат с давлением 2,2 бар по горизонтальному трубопроводу с эффективным диаметром 24 мм из открытого хранилища насосом перекачивается вода. Расстояние до аппарата составляет 32 м. Расход жидкости задан – 80 м 3 /час. Суммарный напор составляет 20 м. Принятый коэффициент трения равен 0,028.

Рассчитайте потери напора жидкости на местные сопротивления в данном трубопроводе.

Исходные данные:

Расход Q = 80 м 3 /час = 80·1/3600 = 0,022 м 3 /с;

эффективный диаметр d = 24 мм;

длина трубы l = 32 м;

коэффициент трения λ = 0,028;

давление в аппарате Р = 2,2 бар = 2,2·10 5 Па;

общий напор Н = 20 м.

Решение задачи:

Скорость потока движения воды в трубопроводе рассчитывается по видоизмененному уравнению:

w=(4·Q) / (π·d 2 ) = ((4·0,022) / (3,14·[0,024] 2 )) = 48,66 м/с

Потери напора жидкости в трубопроводе на трение определяются по уравнению:

HТ = (λ·l) / (d·[w 2 /(2·g)]) = (0,028·32) / (0,024·[48,66] 2 ) / (2·9,81) = 0,31 м

Общие потери напора носителя рассчитываются по уравнению и составляют:

Потери напора на местные сопротивления определяется как разность:

Ответ: потери напора воды на местные сопротивления составляют 7,45 м.

Задача 2

По горизонтальному трубопроводу центробежным насосом транспортируется вода. Поток в трубе движется со скоростью 2,0 м/с. Общий напор составляет 8 м.

Найти минимальную длину прямого трубопровода, в центре которого установлен один вентиль. Забор воды осуществляется из открытого хранилища. Из трубы вода самотеком изливается в другую емкость. Рабочий диаметр трубопровода равен 0,1 м. Относительная шероховатость принимается равной 4·10 -5 .

Исходные данные:

Скорость потока жидкости W = 2,0 м/с;

диаметр трубы d = 100 мм;

общий напор Н = 8 м;

относительная шероховатость 4·10 -5 .

Решение задачи:

Согласно справочным данным в трубе диаметром 0,1 м коэффициенты местных сопротивлений для вентиля и выхода из трубы составляют соответственно 4,1 и 1.

Значение скоростного напора определяется по соотношению:

w 2 /(2·g) = 2,0 2 /(2·9,81) = 0,204 м

Потери напора воды на местные сопротивления составят:

Суммарные потери напора носителя на сопротивление трению и местные сопротивления рассчитываются по уравнению общего напора для насоса (геометрическая высота Hг по условиям задачи равна 0):

Полученное значение потери напора носителя на трение составят:

Рассчитаем значение числа Рейнольдса для заданных условий течения потока (динамическая вязкость воды принимается равной 1·10 -3 Па·с, плотность воды – 1000 кг/м 3 ):

Re = (w·d·ρ)/μ = (2,0·0,1·1000)/(1·10 -3 ) = 200000

λ = 0,316/Re 0,25 = 0,316/200000 0,25 = 0,015

Преобразуем уравнение и найдем требуемую длину трубопровода из расчетной формулы потерь напора на трение:

l = (Hоб·d) / (λ·[w 2 /(2g)]) = (6,96·0,1) / (0,016·0,204) = 213,235 м

Ответ:требуемая длина трубопровода составит 213,235 м.

Задача 3

В производстве транспортируют воду при рабочей температуре 40°С с производственным расходом Q = 18 м 3 /час. Длина прямого трубопровода l = 26 м, материал – сталь. Абсолютная шероховатость (ε) принимается для стали по справочным источникам и составляет 50 мкм. Какой будет диаметр стальной трубы, если перепад давления на данном участке не превысит Δp = 0,01 мПа (ΔH = 1,2 м по воде)? Коэффициент трения принимается равным 0,026.

Исходные данные:

Расход Q = 18 м 3 /час = 0,005 м 3 /с;

длина трубопровода l=26 м;

для воды ρ = 1000 кг/м 3 , μ = 653,3·10 -6 Па·с (при Т = 40°С);

шероховатость стальной трубыε = 50 мкм;

коэффициент трения λ = 0,026;

Решение задачи:

Используя форму уравнения неразрывности W=Q/F и уравнение площади потока F=(π·d²)/4 преобразуем выражение Дарси – Вейсбаха:

∆H = λ·l/d·W²/(2·g) = λ·l/d·Q²/(2·g·F²) = λ·[(l·Q²)/(2·d·g·[(π·d²)/4]²)] = =(8·l·Q²)/(g·π²)·λ/d 5 = (8·26·0.005²)/(9,81·3,14²)· λ/d 5 = 5,376·10 -5 ·λ/d 5

d 5 = (5,376·10 -5 ·λ)/∆H = (5,376·10 -5 ·0,026)/1,2 = 1,16·10 -6

d = 5 √1,16·10 -6 = 0,065 м.

Ответ: оптимальный диаметр трубопровода составляет 0,065 м.

Задача 4

Проектируются два трубопровода для транспортировки невязкой жидкости с предполагаемой производительностью Q1 = 18 м 3 /час и Q2 = 34 м 3 /час. Трубы для обоих трубопроводов должны быть одного диаметра.

Определите эффективный диаметр труб d, подходящих под условия данной задачи.

Исходные данные:

Решение задачи:

Определим возможный интервал оптимальных диаметров для проектируемых трубопроводов, воспользовавшись преобразованным видом уравнения расхода:

Значения оптимальной скорости потока найдем из справочных табличных данных. Для невязкой жидкости скорости потока составят 1,5 – 3,0 м/с.

Для первого трубопровода с расходом Q1 = 18 м 3 /час возможные диаметры составят:

d1min = √(4·18)/(3600·3,14·1,5) = 0,065 м

d1max = √(4·18)/(3600·3,14·3.0) = 0,046 м

Для трубопровода с расходом 18 м 3 /час подходят трубы с диаметром поперечного сечения от 0,046 до 0,065 м.

Аналогично определим возможные значения оптимального диаметра для второго трубопровода с расходом Q2 = 34 м 3 /час:

d2min = √(4·34)/(3600·3,14·1,5) = 0,090 м

d2max = √(4·34)/(3600·3,14·3) = 0,063 м

Для трубопровода с расходом 34 м 3 /час возможные оптимальные диаметром могут быть от 0,063 до 0,090 м.

Пересечение двух диапазонов оптимальных диаметров находится в интервале от 0,063 м до 0,065 м.

Ответ: для двух трубопроводов подходят трубы диаметром 0,063–0,065 м.

Задача 5

В трубопроводе диаметром 0,15 м при температуре Т = 40°C движется поток воды производительностью 100 м 3 /час. Определите режим течения потока воды в трубе.

диаметр трубы d = 0,25 м;

расход Q = 100 м 3 /час;

μ = 653,3·10 -6 Па·с (по таблице при Т = 40°С);

ρ = 992,2 кг/м 3 (по таблице при Т = 40°С).

Решение задачи:

Режим течения потока носителя определяется по значению числа Рейнольдса (Re). Для расчета Re определим скорость движения потока жидкости в трубе (W), используя уравнение расхода:

W = Q·4/(π·d²) = [100/3600] · [4/(3,14·0,25²)] = 0,57 м/c

Значение числа Рейнольдса определим по формуле:

Re = (ρ·W·d)/μ = (992,2·0,57·0,25) / (653,3·10 -6 ) = 216422

Критическое значение критерия Reкр по справочным данным равно 4000. Полученное значение Re больше указанного критического, что говорит о турбулентном характере течения жидкости при заданных условиях.

Гидравлический расчет трубопроводов

Системы отопления зданий, теплотрассы, водопроводы, системы водоотведения, гидравлические схемы станков, машин – все это примеры систем, состоящих из трубопроводов. Гидравлический расчет трубопроводов — особенно сложных, разветвленных.

. — является очень непростой и громоздкой задачей. Сегодня в век компьютеров решать ее стало существенно легче при использовании специального программного обеспечения. Но хорошие специальные программы дорого стоят и есть они, как правило, только у специалистов-гидравликов.

В этой статье мы рассмотрим гидравлический расчет трубопроводов на примере расчета в Excel горизонтального участка трубопровода постоянного диаметра по двум методикам и сравним полученные результаты. Для «неспециалистов» применение представленной ниже программы позволит решить несложные «житейские» и производственные задачи. Для специалистов применение этих расчетов возможно в качестве проверочных или для выполнения быстрых простых оценок.

Как правило, гидравлический расчет трубопроводов включает в себя решение двух задач:

1. При проектировочном расчете требуется по известному расходу жидкости найти потери давления на рассматриваемом участке трубопровода. (Потери давления – это разность давлений между точкой входа и точкой выхода.)

2. При проверочном расчете (при аудите действующих систем) требуется по известному перепаду давления (разность показаний манометров на входе в трубопровод и на выходе) рассчитать расход жидкости, проходящей через трубопровод.

Приступаем к решению первой задачи. Решить вторую задачу вы сможете легко сами, используя сервис программы MS Excel «Подбор параметра». О том, как использовать этот сервис, подробно описано во второй половине статьи «Трансцендентные уравнения? «Подбор параметра» в Excel!».

Предложенные далее расчеты в Excel, можно выполнить также в программе OOo Calc из свободно распространяемого пакета Open Office.

Правила цветового форматирования ячеек листа Excel, которые применены в статьях этого блога, детально описаны на странице « О блоге » .

Расчет в Excel трубопроводов по формулам теоретической гидравлики.

Рассмотрим порядок и формулы расчета в Excel на примере прямого горизонтального трубопровода длиной 100 метров из трубы ø108 мм с толщиной стенки 4 мм.

Гидравлический расчет трубопроводов. Схема.

Исходные данные:

1. Расход воды через трубопровод G в т/час вводим

Читайте также:  Автоматический угольный котёл и принцип его работы

в ячейку D4: 45,000

2. Температуру воды на входе в расчетный участок трубопровода tвх в °C заносим

в ячейку D5: 95,0

3. Температуру воды на выходе из расчетного участка трубопровода tвых в °C записываем

в ячейку D6: 70,0

4. Внутренний диаметр трубопровода d в мм вписываем

в ячейку D7: 100,0

5. Длину трубопровода L в м записываем

в ячейку D8: 100,000

6. Эквивалентную шероховатость внутренних поверхностей труб в мм вносим

в ячейку D9: 1,000

Выбранное значение эквивалентной шероховатости соответствует стальным старым заржавевшим трубам, находящимся в эксплуатации много лет.

Эквивалентные шероховатости для других типов и состояний труб приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls», ссылка на скачивание которого дана в конце статьи.

7. Сумму коэффициентов местных сопротивлений Σ(ξ) вписываем

в ячейку D10: 1,89

Мы рассматриваем пример, в котором местные сопротивления присутствуют в виде стыковых сварных швов (9 труб, 8 стыков).

Для ряда основных типов местных сопротивлений данные и формулы расчета представлены на листах «Расчет коэффициентов» и «Справка» файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».

Гидравлический расчет трубопроводов в Excel. Теоретическая гидравлика.

Результаты расчетов:

8. Среднюю температуру воды tср в °C вычисляем

в ячейке D12: =(D5+D6)/2 =82,5

tср =( tвх + tвых )/2

9. Кинематический коэффициент вязкости воды n в cм 2 /с при температуре tср рассчитываем

в ячейке D13: =0,0178/(1+0,0337*D12+0,000221*D12^2) =0,003368

n =0,0178/(1+0,0337* tср +0,000221* tср 2 )

10. Среднюю плотность воды ρ в т/м 3 при температуре tср вычисляем

в ячейке D14: =(-0,003*D12^2-0,1511*D12+1003,1)/1000 =0,970

ρ =(-0,003* tср 2 -0,1511* tср +1003, 1)/1000

11. Расход воды через трубопровод G в л/мин пересчитываем

в ячейке D15: =D4/D14/60*1000 =773,024

G ’ = G *1000/( ρ *60)

Этот параметр пересчитан нами в других единицах измерения для облегчения восприятия величины расхода.

12. Скорость воды в трубопроводе v в м/с вычисляем

в ячейке D16: =4*D4/D14/ПИ()/(D7/1000)^2/3600 =1,640

v =4* G /( ρ *π*( d /1000) 2 *3600)

К ячейке D16 применено условное форматирование. Если значение скорости не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки становится красным, а шрифт белым.

Предельные скорости движения воды приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».

13. Число Рейнольдса Re определяем

в ячейке D17: =D16*D7/D13*10 =487001,4

Re = v * d *10/ n

14. Коэффициент гидравлического трения λ рассчитываем

λ =64/ Re при Re ≤2320

λ =0,0000147* Re при 2320≤ Re ≤4000

λ =0,11*(68/ Re + ∆ / d ) 0,25 при Re ≥4000

15. Удельные потери давления на трение R в кг/(см 2 *м) вычисляем

в ячейке D19: =D18*D16^2*D14/2/9,81/D7*100 =0,004645

R = λ * v 2 * ρ *100/(2*9,81* d )

16. Потери давления на трение dPтр в кг/см 2 и Па находим соответственно

в ячейке D20: =D19*D8 =0,464485

dPтр = R * L

и в ячейке D21: =D20*9,81*10000 =45565,9

dPтр = dPтр *9,81*10000

17. Потери давления в местных сопротивлениях dPмс в кг/см 2 и Па находим соответственно

в ячейке D22: =D10*D16^2*D14*1000/2/9,81/10000 =0,025150

dPмс = Σ(ξ) * v 2 * ρ /(2*9,81*10)

и в ячейке D23: =D22*9,81*10000 =2467,2

dPтр = dPмс *9,81*10000

18. Расчетные потери давления в трубопроводе dP в кг/см 2 и Па находим соответственно

в ячейке D24: =D20+D22 =0,489634

dP = dPтр + dPмс

и в ячейке D25: =D24*9,81*10000 =48033,1

dP = dP *9,81*10000

19. Характеристику гидравлического сопротивления трубопровода S в Па/(т/ч) 2 вычисляем

в ячейке D26: =D25/D4^2 =23,720

S = dP / G 2

Гидравлический расчет в Excel трубопровода по формулам теоретической гидравлики выполнен!

Гидравлический расчет трубопроводов в Excel по формулам СНиП 2.04.02-84.

Этот расчет определяет потери на трение в трубопроводах по эмпирическим формулам без учета коэффициентов местных сопротивлений, но с учетом сопротивлений, вносимых стыками.

На длинных трубопроводах, каковыми являются водопроводы и теплотрассы, влияние местных сопротивлений мало по сравнению с шероховатостью стенок труб и перепадами высот, и часто коэффициентами местных сопротивлений можно пренебречь при оценочных расчетах.

Исходные данные:

Этот расчет использует ранее введенные в предыдущем расчете значения внутреннего диаметра трубопровода d и длины трубопровода L , а также рассчитанное значение скорости движения воды v .

1. Выбираем из выпадающего списка, расположенного над ячейками A30…E30 вид трубы:

Неновые стальные и неновые чугунные без внутр. защитного покр. или с битумным защитным покр., v > 1,2м/c

Гидравлический расчет трубопроводов в Excel. СНиП 2.04.02-84.

Результаты расчетов:

По выбранному виду трубы Excel автоматически извлекает из таблицы базы данных значения эмпирических коэффициентов. Таблица базы данных, взятая из СНиП 2.04.02–84, расположена на этом же рабочем листе «РАСЧЕТ».

2. Коэффициент m извлекается

в ячейку D32: =ИНДЕКС(H31:H42;H29) =0,300

3. Коэффициент A извлекается

в ячейку D33: =ИНДЕКС(I31:I42;I29) =1,000

4. Коэффициент 1000A1 извлекается

в ячейку D34: =ИНДЕКС(J31:J42;J29) =21,000

5. Коэффициент 1000A1/(2g) извлекается

в ячейку D35: =ИНДЕКС(K31:K42;K29) =1,070

6. Коэффициент С извлекается

в ячейку D36: =ИНДЕКС(L31:L42;L29) =0,000

7. Коэффициент гидравлического сопротивления i в м.вод.ст./м рассчитываем

в ячейке D37: =D35/1000*((D33+D36/D16)^D32)/((D7/1000)^(D32+1))*D16^2 =0,057

i =( ( 1000A1/(2g) )/1000)*((( A0 + C / v ) m )/(( d /1000) ( m +1) ))* v 2

8. Расчетные потери давления в трубопроводе dP в кг/см 2 и Па находим соответственно

в ячейке D38: =D39/9,81/10000 =0,574497

dP = dP /9,81/10000

и в ячейке D39: =D37*9,81*1000*D8 =56358,1

dP = i *9,81*1000* L

Гидравлический расчет трубопровода по формулам Приложения 10 СНиП 2.04.02–84 в Excel завершен!

Итоги.

Полученные значения потерь давления в трубопроводе, рассчитанные по двум методикам отличаются в нашем примере на 15…17%! Рассмотрев другие примеры, вы можете увидеть, что отличие иногда достигает и 50%! При этом значения, полученные по формулам теоретической гидравлики всегда меньше, чем результаты по СНиП 2.04.02–84. Я склонен считать, что точнее первый расчет, а СНиП 2.04.02–84 «подстраховывается». Возможно, я ошибаюсь в выводах. Следует отметить, что гидравлические расчеты трубопроводов тяжело поддаются точному математическому моделированию и базируются в основном на зависимостях, полученных из опытов.

В любом случае, имея два результата, легче принять нужное правильное решение.

При гидравлическом расчете трубопроводов с перепадом высот входа и выхода не забывайте добавлять (или отнимать) к результатам статическое давление. Для воды – перепад высот в 10 метров ≈ 1 кг/см 2 .

Уважаемые читатели, Ваши мысли, замечания и предложения всегда интересны коллегам и автору. Пишите их внизу, в комментариях к статье!

Прошу уважающих труд автора скачивать файл после подписки на анонсы статей!

Не забывайте подтвердить подписку кликом по ссылке в письме, которое придет к вам на указанную почту (может прийти в папку «Спам»).

Важное и, думаю, интересное продолжение темы читайте здесь.

Гидравлический расчет трубопроводов

Гидравлический расчет трубопроводов является неотъемлемой частью проектирования систем. Он позволяет определить динамический характер движения жидкости, диаметр сечения трубопровода, мощность и подачу насоса, а так же потери давления в системе. Гидродинамический расчет потока несжимаемой жидкости сводится к решению уравнения Бернулли для двух последовательных сечений:

h1, h2 – высота начальной и конечной точки трубопровода;
w1, w2 – скорости потока в начальной и конечной точки трубопровода;
P1, P2 – гидростатические давления;
α1, α2 – коэффициенты Кориолиса, учитывающие неравномерность распределения скоростей по сечению;
ΔPпот. – потери давления на преодоление сопротивления.

Представленный в этом разделе гидравлический онлайн расчет позволяет вычислить характеристики потока несжимаемой жидкости, а так же потока сжимаемой жидкости или газа высокого давления. Оба расчета выполняются для неразветвленного трубопровода.

При решении подобных задач методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS крайне важно, чтобы размер ячеек сетки в пристеночном слое трубопровода не превышал определенных значений в радиальном направлении. Алгоритмы в данном разделе рассчитывают минимальный рекомендованный разработчиками размер первой ячейки при значении пристеночной функции Y + = 30. В общем случае, значение пристеночной функции должно лежать в пределах 30 + -0.875 ×D / 2

В зависимости от величины шероховатости Δ внутренней поверхности трубы определяется коэффициент трения:

λ = 0,316×Re -0.25 при δ > Δ
λ = 0,11(Δ / D + 68 / Re) 0.25 при δ 2 ρ / 2)

Потеря давления на местных сопротивлениях:

Суммируя полученные результаты, получают общую потерю давления на определенном участке трубопровода.

Исходные данные:

Q – расход потока жидкости в трубопроводе, в литрах в секунду;

ρ – плотность жидкости, в килограмм / метр 3 ;

ΔH – перепад высот начальной и конечной точки участка трубопровода, в метрах;

D – внутренний диаметр трубопровода, в миллиметрах;

L – длина трубопровода, в метрах;

Δ – абсолютная шероховатость внутренней стенки трубы, в миллиметрах.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА

Расход потока Q, л/c

Плотность жидкости ρ, кг/м 3

Динамическая вязкость жидкости μ, Па*с

Перепад высот трубопровода ΔH, м

Внутренний диаметр трубопровода D, мм

Длина трубопровода L, м

Коэффициент местных сопротивлений ΣKi

Абсолютная шероховатость Δ, мм

Статическое давление на входе Pс, Па

Динамическое давление Pд, Па

Полное давление на входе P, Па

Потери давления от трения ΔP, Па

Скорость потока W, м/с

Число Рейнольдса Re

Коэффициент трения λ

Толщина ламинарного подслоя δл, мм

Размер первой ячейки пристеночного слоя, мм

©Copyright Кайтек 2020

Расчет трубопровода газа высокого давления

При транспортировке в трубопроводах газов высокого давления, вследствие потерь давления на преодоление сопротивления, увеличивается удельный объем газа и уменьшается его плотность. При этом, изменение давления на элементарной длине dL равно:

dP = – λ×(1/D)×(W 2 / 2)×ρdL, при этом:

ρ, W – плотность газа и скорость потока газа при нормальных физических условиях;
T = 273°C;
P = 101300 Па.

Подставляя полученные выражения:

После интегрирования по Р от Pнач до Pкон и по L от 0 до L:

Отсюда легко получить потерю давления:

Pнач – абсолютное давление в начальной точке участка трубопровода.

Коэффициент трения λ находится так же, как и в расчете потока несжимаемой жидкости.

Исходные данные:

Q – расход газа в трубопроводе при нормальных физических условиях, в кубометрах в час;

ρ – плотность газа при нормальных физических условиях, в килограмм / метр 3 ;

T – температура газа, в °C;

μ – динамическая вязкость газа при рабочей температуре, в паскаль×секунда;

D – внутренний диаметр трубопровода, в миллиметрах;

L – длина трубопровода, в метрах;

Δ – абсолютная шероховатость внутренней стенки трубы, в миллиметрах.

Pн – избыточное давление на входе трубопровода, в паскалях;

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА

Расход газа при н.ф.у. Q, м 3 /час

Плотность газа при н.ф.у. ρ, кг/м 3

Температура газа Т, 0 C

Динамическая вязкость газа μ, Па*с

Внутренний диаметр трубопровода D, мм

Длина трубопровода L, м

Коэффициент местных сопротивлений ΣKi

Шероховатость стенки трубопровода Δ, мм

Избыточное давление на входе Рн, Па

Минимальное избыточное давление на входе в трубопровод Pмин, Па

Гидравлический расчет трубопровода

Что же такое гидравлический расчет? Многие ломают голову в поисках этих самых гидравлических расчетов, я сам, когда первый раз услышал, пытался понять, что же это такое. Но так и не понял, пока не познакомился с интересной книжкой по гидравлике. Что за волшебные приемы там делают? Какие законы там протекают?

А специалисты нам не рассказывают, да и в интернете ищешь и не понимаешь, как это все понять. Одни фирменные специалисты пользуются этим термином: Гидравлический расчет. Типа они там считают, делают гидравлические расчеты.

Один из примеров гидравлического расчета на видео:

Вообще наука эта сложная. Мне пришлось ее изучить вдоль и поперек от корки до корки. Но даже сейчас на практических приемах до сих пор получаю бесценный золотой опыт в этом направлении.

Читайте также:  Вентиляционные решетки для цоколя закрывающиеся

У меня уже имеются готовые разработанные алгоритмы гидравлических расчетов. И я делюсь этими знаниями и возможностями с вами абсолютно бесплатно! Хочу лишь одного, чтобы Вы полюбили эту науку, так как люблю ее я. И очень хочу, чтобы отзывы и комментарии приходили намного чаще. Чтобы Вы входили в какой-нибудь диалог со мной, и поправляли меня. Только так я смогу развиваться для Вас еще больше.

Гидравлический расчет – это расчет, при котором производятся все вычислительные формулы из науки “Гидравлики”. Эти расчеты обычно необходимы в каких-то определенных областях, где происходят такие процессы как:

Течение жидкости или газов
Нахождения жидкости или газов под давлением
Распределение жидкости или газов в пространстве

Гидравлика — наука, изучающая равновесие и движение жидкости, а также ее взаимодействие с твердыми телами, погруженными в нее, и твердыми поверхностями, граничащими с жидкостью.

В каких случаях необходим гидравлический расчет?:

-В случаях, когда необходимо вычислить диаметр трубопровода
-Когда необходимо вычислить расход жидкости
-Когда подбирают параметры насоса
-В системах отопления рассчитывают благоприятные течения жидкости
-В водяных потоках вычисляют потери напора
-Подбор длины трубопровода
-Когда необходимо понять суть давления жидкости и как давление использовать в свою пользу.
-При разработке гидравлического пресса
-Также существуют гидро-усилители руля, в которых тоже используется закон гидравлики

И многое много другое, что касается гидравлики.

Так что теперь Вы в курсе, что такое гидравлический расчет и сами сможете гордо сказать себе:

“Я произвожу гидравлический расчет. “

Но после того как познакомитесь с моими бесплатными статьями и сами попытаетесь, что-нибудь посчитать.

Вы наверно услышите еще такие сочетания слов:

Гидравлический расчет системы
Гидравлический расчет трубопроводов
Гидравлический расчет сети
Гидравлический расчет отопления
Гидравлический расчет системы отопления
Гидравлический расчет труб
Тепловой гидравлический расчет
Гидравлический расчет тепловых сетей
Таблицы гидравлического расчета
Программа для гидравлического расчета

Что касается выше описанных сочетаний слов, то в какой-то степени эти слова пустышки (какие-то абстрактные сочетания слов). Необходимо знать конкретно, что нужно для Вас:

Расчет диаметра
Расход воды
Расчет теплопотерь
Потери напора в трубе

Вот примерно такие вопросы Вы должны себе задавать, а не завуалированными словами типа гидравлических расчетов.

Мои разработанные статьи универсальные, в моих статьях Вы найдете множество полезных расчетов.

Если что непонятно, я готов подсказывать и пояснять Вам каждые мелочи и возможно буду изменять статьи по мере надобности. На каждой странице этого сайта существуют возможность комментировать. Так что смело пишите вопросы, и я буду на них отвечать и поправлять материал!

Некоторая полезная информация закрыта и находиться в видеокурсе Перейти на курс

Гидравлический расчет системы отопления: этапы, принципы и результаты

Современные отопительные системы – это сложное оборудование с гибким механизмом управления. Попытка спроектировать такую систему «на глазок» сделает ее работу неэффективной, а ваши затраты неоправданно высокими. Правильное проектирование включает предварительный гидравлический расчет системы отопления, основанный на конкретных параметрах. Разбираемся, уточнение каких величин помогает оптимизировать капитальные затраты, улучшить работу системы, избежать нештатных режимов работы, а также, как это сделать при помощи онлайн калькулятора.

Польза расчета: для чего его делают

Главная сложность водяных систем отопления заключается в использовании подвижного теплоносителя в условиях переменного теплового режима внешних условий. Любая система водяного отопления (СВО) состоит из трех частей: устройства, генерирующего тепло, а также элементов, транспортирующих и выделяющих тепло в нужной точке дома.

Идеальная, «сферическая» СВО обеспечивает полную передачу тепла от источника через теплоноситель, но в реальности в процессе передачи энергии через систему неизбежны ее потери. Для того, чтобы максимально приблизиться к эталону, любой проект строится на основе гидравлического расчета. Вычисления помогают сделать систему эффективной, так как позволяют решить следующие практические вопросы:

  • Определяют параметры теплоносителя: его объем и скорость перемещения, достаточные для поддержания выбранного теплового баланса. Основная сложность таких расчетов – влияние колебания температуры воздуха.
  • Минимизируют капиталовложения при строительстве (благодаря выбору элементов системы с нужными параметрами) и эксплуатационные затраты.
  • Устанавливает оптимальные режимы работы всех узлов и устройств, что ведет к повышению эффективности работы и отдалению капитального ремонта.
  • Обеспечивают пропорциональное распределение тепла по помещениям, гарантируют сохранение уровня тепловой энергии на максимальный срок.
  • Определяют параметры, делающие работу системы стабильной, надежной и бесшумной.

Типы разводки СВО

Хотя принцип работы СВО одинаков (получение и распространение тепла по жилью), ее работа может организовываться по-разному. Системы удобно различать по способу организации циркуляции. Возможна естественная циркуляция, когда теплоноситель приходит в движение благодаря силе тяжести, и принудительная, когда с этим справляется насос.

Контуры водяного отопления имеют отличия по конфигурации и масштабу, бывают одно- и двухтрубными. Они подчинены разным закономерностям, поэтому гидравлический расчет трубопровода проводится с учетом отличий. Распространены следующие виды однотрубных отопительных контуров:

  • С нижней разводкой (народное название «Ленинградка»). Труба проходит через все помещения по кругу и возвращается в котел. Плюс системы: в ней мало труб, ее тепловая мощность не превышает 30-35 кВт. Минусом является неравномерное распределение тепла, невозможность регулирования.
  • С верхней разводкой (московская система). Подающая магистраль располагается выше нагревательных приборов. Система может работать без электропитания, температура в батареях распределяется равномерно благодаря расчету и трубам с разным диаметром. Минус заключается в сложности плавной регулировки.

Двухтрубные разводки представлены следующими разновидностями:

  • Тупиковая система. Распространенный вариант, в котором рабочая среда подается и отводится от каждой батареи по разным магистралям (прямой и обратной). Такая организация отопления встречается в разных типах жилья; ее особенность состоит в том, что прямая магистраль (подающая тепло) имеет большую протяженность, чем обратка.
  • Двухтрубная попутная система (петля Тихельмана). Обратная магистраль начинается с первого радиатора, затем к ней присоединяются обратки с остальных радиаторов, после чего теплоноситель возвращается к котлу. Получается, что по прямой и обратной магистрали рабочая среда движется в одном (попутном) направлении. Система работает стабильно, хорошо распределяет тепло, но является самой материалоемкой.
  • Лучевая разводка (она же веерная, коллекторная, шкафная). Трубы расходятся лучами из одной точки (коллектора), здесь же находится управление. Достоинство разводки: она делает доступной отдельную регулировку температуры (или отключение) каждого прибора. Систему легко автоматизировать, она проста в проектировании и расчетах трубопровода. Минус: большие затраты на монтаж из-за большого количества труб.

Подготовка к расчету и его этапы

Гидравлический расчет отопления позволяет выяснить, какими эксплуатационными параметрами должна обладать СВО при заданных исходных данных, чтобы демонстрировать лучшую эффективность. На данном этапе составления проекта необходимо получить следующие характеристики:

  • Диаметр труб (он определяет пропускную способность системы).
  • Потери напора и давления. Считаются общие (по всей СВО) потери и отдельно по каждому участку.
  • Оптимальный объем воды в контуре, скорость ее движения, вместительность расширительного бака.
  • Расчет сопротивления системы, выбор циркуляционного насоса.

Перед тем, как рассчитать гидравлические параметры, необходимо выполнить теплотехнический расчет. Он даст представление о том, сколько тепловой энергии необходимо для каждой комнаты. Это, в свою очередь, позволит выбрать тип отопительной системы, теплогенератор и отопительные приборы.

На основании этих данных выбирают трубы и арматуру, методику, и проводят расчет трубопровода по расходу и давлению. На последнем этапе составляют аксонометрическую схему разводки (визуальную проекцию сетей коммуникаций, выполненную в системе трех координат).

Принципы гидравлического расчета

Тепловой расчет предоставляет следующие данные:

  • Для СВО с однотрубным контуром: расход теплоносителя (кг/ч).
  • Для СВО с двухтрубным контуром: разность между горячей и охлажденной рабочей жидкостью (в прямой и обратной части).
  • Оптимальная скорость движения теплоносителя; она находится в пределах 0,3-0,7 м/с. Если она падает ниже 0,2 м/с, возникает опасность завоздушивания. Скорость связана с внутренним диаметром трубы, это соотношение обратно пропорционально.

Для вычисления диаметра труб используют еще одну теплотехническую переменную: скорость теплопотока; она показывает, какое количество тепла передается в единицу времени. В расчетах используют справочные таблицы, в которых прописаны исходные данные. Такие таблицы имеются в специальной литературе, на сайтах производителей труб, в документах СНиП.

Подобная методика, основанная на данных теплотехнического расчета, когда общее значение тепловой мощности распределяется между всеми нагревательными приборами, является идеальным описанием работы системы. На практике скорость теплоносителя и другие переменные всегда будут отличаться от расчетных показателей. Это связано со следующими факторами:

  • Существует трение воды о стенки труб.
  • Существуют дополнительные сопротивления потоку в местах разветвлений труб и в точках крепления арматуры (кранов, фильтров, клапанов).

Поэтому возникает необходимость определения потери давления в трубопроводе, а также потери скорости на разных участках системы.

Это наиболее сложная задача, так как ее решение требует расчетов в области гидродинамических сред. Расчеты учитывают следующие параметры:

  • Силу трения воды; для этого необходимо учитывать особенности (шероховатость) материала.
  • Турбулентные завихрения. На них влияют любые изменения формы канала. В расчеты потери напора в трубопроводе вводятся специальные коэффициенты, которые указываются производителем для каждого изделия, от труб до фильтров.

Цель гидравлического расчета – предварительная балансировка СВО. То есть, важно определить, при каких параметрах пропускной способности распределение тепла по нагревательным приборам будет оптимальным (экономичным и достаточным для сохранения комфортного микроклимата в помещениях). Для балансировки используют регулировочные клапаны.

Клапаны устанавливаются в точках подключения нагревательных приборов. Изменение их пропускной способности позволяет распределять тепло нужным образом. Необходимо помнить, что изменение пропускной способности одного клапана меняет баланс в остальных контурах, что приводит к необходимости дополнительной калибровки. Свои принципы балансировки существуют для каждого типа разводки.

Видео описание

Об анализе деталей СВО в следующем видео:

Автоматизация процесса

Расчет давления в трубопроводе можно провести при помощи онлайн калькуляторов, предлагающих гидравлический расчет системы. Можно получить такие характеристики, как расход воды (пропускную способность), параметры труб (внутренний диаметр), а также потери давления в трубопроводе; калькулятор при этом позволяет выбрать способ расчета сопротивления.

Расчет сопротивления можно вести, исходя из материала и длины участка водопровода, или взять за основу вид материала (сталь, чугун, асбоцемент, ж/б, пластик, стекло) и его шероховатость (коэффициент динамического сопротивления). Также можно указать вид труб: новые или нет, а также материал внешнего или внутреннего покрытия. Кроме падения напора гидравлический калькулятор рассчитывает расход, внутренний диаметр, длину участка.

Выполнение расчетов с помощью онлайн калькулятора подходит для небольших систем, состоящих из одного-двух контуров с несколькими радиаторами в каждом. Более сложные и мощные СВО (свыше 30 кВт) нуждаются в расчетах с помощью программного обеспечения. Нужный софт разрабатывается крупнейшими производителями отопительной техники.

Видео описание

О гидравлическом расчете в программе VALTEC.PRG в следующем видео:

Коротко о главном

Проектирование систем отопления позволяет подобрать оптимальные параметры: достаточную подачу воды, подходящие характеристики труб, напор циркуляционных насосов. Гидравлический расчет – одна из важнейших частей проектирования. Он позволяет сбалансировать выбранный тип отопительной системы, обеспечивает ее стабильную работу и долговечное использование.

В расчетах гидравлики определяют такие параметры, как падение давления, расход воды, диаметр труб для каждого участка. Небольшую систему для частного дома можно рассчитать вручную (с помощью формул и справочников) или воспользоваться онлайн калькулятором. Для сложных и мощных отопительных контуров целесообразно использовать специализированные программы.

Ссылка на основную публикацию