Расчёт потерь напора воды в трубопроводе выполняется очень просто, далее мы подробно рассмотрим варианты расчёта.
Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода.
Вам посчастливилось пробурить скважину прямо около дома? Замечательно! Теперь вы сможете обеспечить себя и свой дом или дачу чистой водой, которая не будет зависеть от центрального водоснабжения. А это значит никакого сезонного отключения воды и бегания с вёдрами и тазиками. Нужно только установить насос и готово! В настоящей статье мы поможем вам рассчитать потери напора воды в трубопроводе, и уже с этими данными можно смело покупать насос и наслаждать, наконец, своей водой из скважины.
Из школьных уроков физики понятно, что вода, текущая по трубам, в любом случае испытывает сопротивление. Величина этого сопротивления зависит от скорости потока, диаметра трубы и гладкости её внутренней поверхности. Сопротивление тем меньше, чем меньше скорость потока и больше диаметр и гладкость трубы. Гладкость трубы зависит от материала, из которого она изготовлена. Трубы из полимеров более гладкие, чем стальные трубы, а также они не ржавеют и, что немаловажно, дешевле других материалов, не уступая при этом в качестве. Вода будет испытывать сопротивление, двигаясь даже по полностью горизонтальной трубе. Однако чем длиннее сама труба, тем менее значительны будут потери напора. Что ж, приступим к расчету.
Потери напора на прямых участках трубы.
Чтобы подсчитать потери напора воды на прямых участках труб использует уже готовую таблицу, представленную ниже. Значения в этой таблице указаны для труб, изготовленных их полипропилена, полиэтилена и других слов, начинающихся с «поли» (полимеров). Если же вы собираетесь установить стальные трубы, то необходимо умножить приведённые в таблице значения на коэффициент 1,5.
Данные приведены на 100 метров трубопровода, потери указаны в метрах водного столба.
|
Расход |
Внутренний диаметр трубы, мм |
||||||||||
|
м3/ч |
л/мин |
л/сек |
14 |
19 |
25 |
32 |
38 |
50 |
63 |
75 |
89 |
|
0,5 |
8,33 |
0,14 |
8,9 |
2,1 |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
13,33 |
0,22 |
20,2 |
4,7 |
1,3 |
0,4 |
|
|
|
|
|
|
1 |
16,67 |
0,28 |
29,8 |
7 |
1,9 |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
1,5 |
25 |
0,42 |
|
14,2 |
3,9 |
1,2 |
0,5 |
|
|
|
|
|
2 |
33,33 |
0,56 |
|
23,5 |
6,4 |
2 |
0,9 |
|
|
|
|
|
2,5 |
41,67 |
0,69 |
|
|
9,4 |
2,9 |
1,3 |
0,4 |
|
|
|
|
30 |
500 |
8,33 |
|
|
13 |
4 |
1,8 |
0,5 |
0,2 |
|
|
|
3,5 |
58,33 |
0,97 |
|
|
17 |
5,3 |
2,3 |
0,6 |
0,2 |
|
|
|
4 |
66,67 |
1,11 |
|
|
21,5 |
6,6 |
2,9 |
0,8 |
0,3 |
0,1 |
|
|
4,5 |
75 |
1,25 |
|
|
|
8,2 |
3,6 |
1 |
0,3 |
0,1 |
|
|
5 |
83,33 |
1,39 |
|
|
|
9,8 |
4,3 |
1,2 |
0,4 |
0,2 |
|
|
5,5 |
91,67 |
1,53 |
|
|
|
11,6 |
5,1 |
1,4 |
0,5 |
0,2 |
|
|
6 |
100 |
1,67 |
|
|
|
13,5 |
6 |
1,6 |
0,5 |
0,2 |
|
|
6,5 |
108,3 |
1,81 |
|
|
|
15,5 |
6,9 |
1,9 |
0,6 |
0,3 |
|
|
7 |
116,7 |
1,94 |
|
|
|
17,7 |
7,8 |
2,1 |
0,7 |
0,3 |
|
|
8 |
133,3 |
2,22 |
|
|
|
22,4 |
9,9 |
2,7 |
0,9 |
0,4 |
0,2 |
Как пользоваться таблицей: Например, в горизонтальном водопроводе с диаметром трубы 50 мм и расходом 7 м3/ч потери будут составлять 2,1 метра водного столба для трубы из полимера и 3,15 (2,1*1,5) для трубы из стали. Как видите, всё довольно просто и понятно.
Потери напора на местных сопротивлениях.
К сожалению, трубы бывают абсолютно прямыми только в сказке. В реальной же жизни всегда есть различные изгибы, заслонки и вентиля, которые нельзя не учитывать при расчёте потерь напора воды в трубопроводе. В таблице приведены значения потерь напора в самых часто встречающихся местных сопротивлениях: колене в 90 градусов, скруглённом колене и клапане.
Потери указаны в сантиметрах водного столба на единицу местного сопротивления.
|
Скорость потока, м/с |
Колено 90 градусов
|
Скруглённое колено
|
Клапан
|
|
0,4 |
1,2 |
0,11 |
31 |
|
0,5 |
1,9 |
0,18 |
32 |
|
0,6 |
2,8 |
0,25 |
32 |
|
0,7 |
3,9 |
0,34 |
32 |
|
0,8 |
4,8 |
0,45 |
33 |
|
0,9 |
6,2 |
0,57 |
34 |
|
1 |
7,6 |
0,7 |
35 |
|
1,5 |
17 |
1,6 |
40 |
|
2 |
31 |
2,8 |
48 |
|
2,5 |
48 |
4,4 |
58 |
|
3 |
70 |
6,3 |
71 |
|
3,5 |
93 |
8,5 |
85 |
|
4 |
120 |
11 |
100 |
|
4,5 |
160 |
14 |
120 |
|
5 |
190 |
18 |
140 |
Для определения v - скорости потока необходимо Q - расход воды (в м3/с) разделить на S – площадь поперечного сечения (в м2).
Т.е. при диаметре трубы 50 мм (π*R2=3,14*(50/2)2=1962,5 мм2; S=1962,5/1 000 000=0,0019625 м2) и расходе воды 7 м3/ч (Q=7/3600=0,00194 м3/с) скорость потока
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 м/с
Далее по таблице уже можно определить местное сопротивление: в колене 90 градусов – 7,6 сантиметров водного столба, в скруглённом колене – 0,7, в клапане – 35.
Как видно из приведённых выше данных, потери напора на местных сопротивлениях совсем незначительны. Основные потери всё-таки происходят на горизонтальных участках труб, поэтому для их уменьшения следует тщательно продумать выбор материала трубы и их диаметра. Напомним, чтобы минимизировать потери следует выбирать трубы из полимеров с максимальным диаметром и гладкостью внутренней поверхности самой трубы.
Ну что ж, теперь вы знаете, как рассчитать потери напора воды в трубопроводе и готовы к покупке самих труб. Удачи!