Гидравлический расчет для подбора трубопроводов: методы проведения

Гидравлический расчет трубопроводов позволяет вычислить расход воды (пропускную способность), длину участка, его внутреннее сечение и падение напора, сравнить с рекомендуемыми параметрами:

Поиск по тегам

  • Показать все 8
  • LC фильтр 1
  • PCB (печатная плата) 5
  • Return Loss (возвратные потери) 1
  • RF / РЧ 6
  • VSWR / КСВН / КСВ (коэффициент стоячей волны по напряжению) 1
  • Баттерворт 1
  • Волновое сопротивление 4
  • Емкость 1
  • Импеданс 5
  • Индуктивность 1
  • Калькулятор 8
  • КБВ (коэффициент бегущей волны) 1
  • Коаксиальный кабель 1
  • Коэффициент отражения 1
  • Микрополосковая линия 4
  • Относительная диэлектрическая проницаемость 5
  • Отраженная волна 1
  • Падающая волна 1
  • Печатная дорожка 5
  • Погонная емкость 2
  • Погонная задержка 2
  • Погонная индуктивность 2
  • Полоса задерживания 1
  • Полоса пропускания 1
  • ПФ (полосовой фильтр) 1
  • РФ (режекторный фильтр) 1
  • СВЧ 4
  • Сила тока 1
  • Согласование импеданса 1
  • ФВЧ (фильтр верхних частот) 1
  • Фильтр 1
  • Фильтр Баттерворта 1
  • ФНЧ (фильтр нижних частот) 1
  • Чебышев 1
  • Электрический ток 1

Рабочая точка

Самой сложной для понимания, и в то же время самой важной, характеристикой является рабочая точка, которая обозначается как производительность (подача) насоса на определенном напоре. Что это значит?Производительность насоса — объем жидкости передаваемый насосом по трубам в единицу времени.Напор — удельная механическая работа передаваемая насосом жидкости. Зависимость этих двух величин друг от друга называют гидравлической характеристикой насоса.

Точку пересечения этих двух зависимостей называют рабочей точкой системы — точкой равновесия между полезной мощностью насоса и мощностью, потребляемой водопроводной системой. В идеале, рабочая точка должна располагаться посередине гидравлической характеристики насоса. Выход рабочей точки за пределы характеристики насоса приводит к его поломке. Точка пересечения требуемой производительности со скоростью даст нам оптимальный диаметр трубопровода, а также покажет потерю напора на ста метрах прямой трубы. Зная общую длину труб и прибавляя по 10 метров за каждый их поворот на 90 градусов, мы можем рассчитать суммарные потери на трение в прямой трубе. В нашем случае, потери на 100 метров прямой трубы составляют 5 метров водного столба, но так как у нас трубопровод всего 20 метров, то потери в трубах составят лишь 1 напора в фильтре зависят от его загрязненности. Грязь повышает давление внутри, а значит создает лишнее сопротивление току воды. Давление в чистом фильтре колеблется в пределах бар (то есть потеря напора будет равна 5-6 метрам). Давление в сильно загрязнившемся фильтре может доходить до бар, что сильно сместит рабочую точку насоса и может привести к поломке (поэтому фильтр рекомендуется регулярно промывать). Но для расчета потерь при выборе насоса мы рекомендуем ориентироваться на потерю в 8 напора на преодоление разницы высот самая прозрачная. Преодоление разницы высот в 1 метр дает потерю напора равную 1 метру. Значит, в нашем примере, суммарные потери в системе (Нобщее) составляют Нтрубы (1м) + Нфильтра (8м) + Нперепад высот (1м). Получается, что нам нужен насос, который прокачивает 25 м3/ч при напоре 10м. Так что нам нужно найти такую модель, у которой рабочая точка (25 м3/ч при 10м напоре) располагается как можно ближе к середине гидравлической кривой.

Расчет гидравлики водяной системы отопления

Теплоноситель циркулирует по системе под давлением, которое не является постоянной величиной. Оно снижается из-за наличия сил трения воды о стенки труб, сопротивления на трубной арматуре и фитингах. Домовладелец также вносит свою лепту, корректируя распределение тепла по отдельным помещениям.

Читайте также:  Особенности и принцип работы электрокотлов разных типов

Давление растет, если температура нагрева теплоносителя повышается и наоборот – падает при ее снижении.

Чтобы избежать разбалансировки отопительной системы, необходимо создать условия, при которых к каждому радиатору поступает столько теплоносителя, сколько необходимо для поддержания заданной температуры и восполнения неизбежных теплопотерь.

Главной целью гидравлического расчета является приведение в соответствие расчетных расходов по сети с фактическими или эксплуатационными.

Расчет гидравлики водяной системы отопления

На данном этапе проектирования определяются:

  • диаметр труб и их пропускная способность;
  • местные потери давления по отдельным участкам системы отопления;
  • требования гидравлической увязки;
  • потери давления по всей системе (общие);
  • оптимальный расход теплоносителя.

Для производства гидравлического расчета необходимо проделать некую подготовку:

  1. Собрать исходные данные и систематизировать их.
  2. Выбрать методику расчета.

Первым делом проектировщик изучает теплотехнические параметры объекта и выполняет теплотехнический расчет. В итоге у него появляется информация о количестве тепла, необходимом для каждого помещения. После этого выбираются отопительные приборы и источник тепла.

Схематичное изображение отопительной системы в частном доме

На стадии разработки принимается решение о типе отопительной системы и особенностях ее балансировки, подбираются трубы и арматура. По окончании составляется аксонометрическая схема разводки, разрабатываются планы помещений с указанием:

Расчет гидравлики водяной системы отопления
  • мощности радиаторов;
  • расхода теплоносителя;
  • расстановки теплового оборудования и пр.

Все участки системы, узловые точки маркируются, подсчитывается и наносится на чертеж длина колец.

Гидравлический расчет трубопроводов можно сделать самому

Содержание

  • 1 Введение
  • 2 Расчетная часть
  • 3 Заключение

Трубопровод как способ транспортировки жидких и газообразных сред является самым экономичным способом во всех отраслях народного хозяйства. А значит он  всегда будет пользоваться повышенным вниманием у специалистов.

Гидравлический расчет при проектировании трубопроводной системы позволяет определить внутренний диаметр труб и падение напора в случае максимальной пропускной способности трубы. При этом обязательным является наличие следующих параметров: материал, из которого изготовлены трубы, вид трубы, производительность, физико-химические свойства перекачиваемых сред.

Производя вычисления по формулам, часть заданных величин можно взять из справочной литературы. , профессор, доктор технических наук разработал таблицы для точного расчета пропускной способности.

Используется в коммунальной сфере, где точные данные  не столь необходимы.

Способ установки гидравлических трубопроводов

Расчетная часть

Расчет диаметра начинается с использования формулы равномерного движения жидкости (уравнение неразрывности):

q = v*ω,

где q — расчетный расход

v — экономическая скорость течения.

ω — площадь поперечного сечения круглой трубы с диаметром d.

Рассчитывается по формуле:

ω = πd² / 4,

где d — внутренний диаметр

отсюда  d = √4*q/ v*π

Скорость движения жидкости в трубопроводе принимается равной 1,5-2,5 м/с. Это то значение, которое соответствует оптимальной работе линейной системы.

Потери напора (давления) в напорном трубопроводе находят по формуле Дарси:

h = λ*( L/ d)*( v2/2g),

Как проводится гидравлический расчет

где g — ускорение свободного падения,

L — длина участка трубы,

v2/2g — параметр, обозначающий скоростной (динамический) напор,

Гидравлический расчет трубопроводов можно сделать самому

λ — коэффициент гидравлического сопротивления, зависит от режима движения жидкости и степени шероховатости стенок трубы. Шероховатость подразумевает неровность, дефект внутренней поверхности трубопровода и подразделяется на абсолютную и относительную. Абсолютная шероховатость — это высота неровностей. Относительную шероховатость можно рассчитать по формуле:

ε = е/r.

Шероховатость различна по форме и неравномерна по длине трубы. В связи с этим в расчетах принимается усредненная шероховатость k1 — поправочный коэффициент.

Данная величина зависит от целого ряда моментов: материал труб, длительность эксплуатации системы, различные дефекты в виде коррозии и др. При стальном исполнении трубопровода значение применяется равным 0,1-0,2 мм.

В то же время, в иных ситуациях параметр k1 можно взять из таблиц

h = P/ρ*g, где

ρ — плотность среды

Читайте также:  Как сделать газовый котел своими руками – инструкции и чертежи

Случаются ситуации, когда трубопровод пересекает какое-либо препятствие, например, водные объекты, дороги и др. Тогда используются дюкеры — сооружения, представляющие собой короткие трубы, прокладываемые под преградой. Здесь тоже наблюдается напор жидкости. Диаметр дюкеров находится по формуле (с учетом, что скорость течения жидкости составляет более 1 м/сек):

h = λ*( L/ d)*( v2/2g),

h = I*L+ Σζ* v2/2g

ζ — коэффициент местного сопротивления

Обратите внимание

Разность отметок лотков труб в начале и конце дюкера принимается равной потерям напора.

Материал для гидравлических трубопроводов

Местные сопротивления рассчитываются по формуле:

hм = ζ* v2/2g.

Движения жидкости бывают ламинарные и турбулентные. Коэффициент hм зависит от турбулентности потока (число Рейнольдса Re). С увеличением турбулентности создаются дополнительные завихрения жидкости, за счет чего величина коэффициента гидравлического сопротивления увеличивается. При Re › 3000 всегда наблюдается турбулентный режим.

Коэффициент гидравлического сопротивления при ламинарном режиме, когда Re ‹ 2300, рассчитывается по формуле:

λ = 64/ Re

В случае квадратичности турбулентного потока ζ будет зависеть от архитектуры линейного объекта: угла изгиба колена, степенью открытия задвижки, наличием обратного клапана. Для выхода из трубы ζ равна 1. Длинные трубопроводы имеют местные сопротивления порядка 10-15% на трение hтр. Тогда полные потери:

Н = hтр + Σ hтр ≈ 1,15 hтр

Производя расчеты, выбирается насос, исходя из параметров подачи, напора, действительной производительности.

Заключение

Гидравлический расчет трубопровода вполне возможно произвести в онлайн-ресурсе, где калькулятор выдаст искомую величину. Для этого достаточно ввести в качестве исходных величин состав труб, их длину и машина выдаст искомые данные (внутренний диаметр, потери напора, расход).

Помимо этого, существует онлайн версия программа «Таблицы Шевелева» ver 2.0. Она проста и удобна в освоении, является имитатором книжного варианта таблиц и также содержит калькулятор подсчета.

 Итоги статьи.

Расчет гидравлического сопротивления системы отопления дело прямо-таки не самое простое и требующее опыта. Ошибки здесь могут стоить очень дорого. Отдельные ветки и стояки могут не работать. По ним просто не будет циркуляции. По этой причине лучше чтобы этим занимались люди с образованием и опытом таких работ. Сами монтажники практически никогда не занимаются расчетами. Они везде стремятся делать одни и те же решения, которые работали у них ранее. Но то, что работало у другого человека не обязательно будет работать у вас. По этому настоятельно рекомендую обратиться к инженеру и сделать полноценный проект. На этом пока все, жду ваших вопросов в комментариях.

Гидравлический расчет системы отопления – примеры

Сейчас более востребована автономная отопительная система. Даже жильцы многоквартирных зданий отказываются от центрального отопления в пользу индивидуальной системы обогрева своего жилья. Причины выбора такого обогрева две: доступность и экономичность.

Все понимают, что изначально нужно затратить денежные средства на покупку всех элементов отопления и установить их, но все это быстро окупится. Так как обслуживание такой системы намного дешевле ежемесячных платежей за услуги центрального отопления.

Конечно, достигнуть этих целей можно лишь при верном выборе и правильном монтаже всех элементов. Поэтому очень важен гидравлический расчет системы отопления. Еxcel и другие компьютерные программы помогут облегчить расчет.

Какие бывают способы подключения приборов для отопления

Нужно разобраться, какие способы подключения отопительных приборов бывают. Их существует всего два:

  • Однотрубный;
  • Двухтрубный.

При однотрубной системе устройства подключаются последовательно, таким образом, вода проходит все приборы, и лишь затем возвращается к нагревающему агрегату. А в двухтрубной системе отопления еще дополнительно присутствует обратная труба.

Что нужно выполнить до гидравлического расчета отопительной системы

Самым трудоемким и сложным инженерным этапом системы отопления является расчет гидравлики. Именно по этой причине заранее необходимо выполнить некоторые вычисления. Для начала определите баланс помещений, которые будут обогреваться. Выберите тип устройств и прорисуйте их расстановку в плане здания.

Читайте также:  Автономное отопление в квартире: как оформить и в чем преимущество?

Предполагается, что выбор котла и других элементов уже сделан до гидравлического расчета системы отопления. Еxcel и другие программы помогут выполнить чертеж системы обогрева дома.

Обязательно нужно установить основное кольцо для циркуляции теплообменника. Для гидравлического расчета однотрубной системы отопления это будет замкнутый контур, который включает в себя ряд труб, направленных к стоякам.

А трубы, которые направлены к самому отдаленному обогревательному устройству, делают систему обогрева двухтрубной.

Пример гидравлического расчета системы отопления

Для начала гидравлического расчета однотрубной системы отопления образовываются два кольца отопительной системы, которое больше — называется первым.

Разбивают все кольца на участки, нумеровать нужно от начала общего трубопровода. Для того чтобы не нарушалась циркуляция, необходимо делать вычисления для подачи и обратки параллельно.

Сначала рассчитаем расход теплоносителя, для этого необходимы следующие данные:

  • Нагрузка определенного участка отопительной системы;
  • При какой температуре подается теплоноситель;
  • При какой температуре движется обратно теплоноситель;
  • Теплоемкость воды постоянная величина и равна 4,2 кДж/кг*градусов Цельсия.

Если предположить, что нагрузка на определенный участок равна 1000 Ватт, тогда можно при помощи специальных таблиц выбрать нужный диаметр труб для обогрева помещения. Обязательно обратите внимание: диаметр начинающей трубы самый большой, а чем дальше он уходит, тем меньше он становится. Двигаться теплоноситель должен со скоростью от 0,2 до 1,5 м/сек.

Если движение будет меньше, тогда система завоздушится, если больше будет шуметь трубопровод. Оптимальной считается скорость 0,5-0,7 м/сек.

В любой системе отопления есть потери напора, это происходит при трении в трубе, радиаторе и арматуре. Для расчета этой величины, необходимо следующие показатели просуммировать:

  • Скорость теплоносителя;
  • Плотность воды;
  • Длину трубы на определенном участке системы;
  • Потерю напора в трубе;
  • Суммарная величина сопротивления теплоносителя.

Для того чтобы получить общую сумму сопротивления необходимо сложить показатели сопротивления на всех участках трубопровода.

Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления

В инструкции сказано, что при двухтрубной отопительной системе необходимо брать кольцо в расчет показателей более нагруженного стояка трубопровода. А при однотрубной схеме – самого загруженного стояка.

При гидравлическом расчете двухтрубной системы отопления жилища, когда движение жидкости тупиковое, берут в учет кольцо нижнего радиатора самого нагруженного и удаленного стояка.

Если вы выбрали горизонтальную схему отопительной системы, тогда берите за основу кольцо самой загруженной ветки первого этажа здания.

Этот этап очень ответственен и важен, потому что если перепутать выбранные кольца для определенной системы обогрева дома, возможно, потом придется менять весь трубопровод и прибор для отопления.

Теперь главные нюансы гидравлического расчета отопления вы знаете, поэтому можно начинать вычислять.

Линейное расширение

Смена геометрической формы изделий производится под силовым или температурным действием.

Физические нагрузки, приводящие к линейному расширению или сжатию, негативно отражаются на эксплуатационных характеристиках. При невозможности компенсации расширения, трубы деформируются, что приводит к повреждению фланцевых уплотнителей и участков стыковки труб между собой.

Компонуя трубопроводные магистрали, следует ориентироваться на возможную смену длины при увеличении температурного режима или теплового линейного расширения (ΔL). Этот параметр определяется длиной труб, обозначаемой Lo и разностью температурных режимов Δϑ =ϑ2-ϑ1.

В приведенной формуле коэффициент теплового линейного расширения для трубопровода протяженностью 1 м при увеличении температурного режима составляет 1°C.