Формула расхода воды: Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению: факторы и способы

Содержание

Калькулятор расхода воды для проектировщиков

Административные здания

Административные здания

Аптеки

торговый зал и подсобные помещениялаборатория приготовления лекарств

Бани

для мытья в мыльной и ополаскиванием в душедля мытья в мыльной и ополаскиванием в душе, с приемом оздоровительных процедурдушевая кабинаванная кабина

Больницы

с общими ваннами и душамис санитарными узлами, приближенными к палатаминфекционные

Гостиницы, пансионаты и мотели

с общими ваннами и душамис душами во всех номерахс ваннами во всех номерах

Дошкольные образовательные учреждения и школы-интернаты

со столовыми, работающими на полуфабрикатах (с дневным пребыванием детей)со столовыми, работающими на сырье, и прачечными, оборудованными автоматическими стиральными машинами (с дневным пребыванием детей)со столовыми, работающими на полуфабрикатах (с круглосуточным пребыванием детей)со столовыми, работающими на сырье, и прачечными, оборудованными автоматическими стиральными машинами (с круглосуточным пребыванием детей)

Душевые в бытовых помещениях промышленных предприятий

Душевые в бытовых помещениях промышленных предприятий

Жилые здания

с водопроводом и канализацией без ваннс водопроводом и канализацией без ванн, с газоснабжениемс водопроводом, канализацией и ваннами, с емкостными водонагревателямис водопроводом, канализацией и ваннами, с водонагревателями проточного типас централизованным горячим водоснабжением и сидячими ваннамис централизованным горячим водоснабжением, с ваннами длиной более 1500-1700 мм

Заливка поверхности катка

Заливка поверхности катка

Кинотеатры, театры, клубы и досугово-развлекательные учреждения

для зрителейдля артистов

Магазины

Продовольственные (без холодильных установок)Промтоварные

Общежития

с общими душевымис душами при всех жилых комнатах

Парикмахерские

Парикмахерские

Плавательные бассейны

пополнение бассейнадля зрителейдля спортсменов (с учетом приема душа)

Поликлиники и амбулатории

Для больныхДля сотрудников

Прачечные

механизированныенемеханизированные

Предприятия общественного питания с приготовлением пищи, реализуемой в обеденном зале

Предприятия общественного питания с приготовлением пищи, реализуемой в обеденном зале

Производственные цехи

обычныес тепловыделениями свыше 84 кДж на 1 м.

куб/ч

Расход воды на поливку

травяного покровафутбольного поляостальных спортивных сооруженийусовершенствованных покрытий, тротуаров, площадей, заводских проездовзеленых насаждений, газонов и цветников

Санатории и дома отдыха

с общими душамис ваннами при всех жилых комнатахс душами при всех жилых комнатах

Стадионы и спортзалы

для зрителейдля физкультурников (с учетом приема душа)для спортсменов

Учебные заведения с душевыми при гимнастических залах и столовыми, работающими на полуфабрикатах

Учебные заведения с душевыми при гимнастических залах и столовыми, работающими на полуфабрикатах

Физкультурно-оздоровительные учреждения

со столовыми на полуфабрикатах, без стирки бельясо столовыми, работающими на сырье, и прачечными

определение диаметра трубопровода в зависимости от расхода, расчет по сечению, формула максимального расхода при давлении в трубе круглого сечения

Содержание:

Как несложным путем высчитать расход воды по диаметру трубы? Ведь обращение к коммунальщикам с предварительно составленной схемой всех водопроводных коммуникаций в районе дело довольно хлопотное.


Зачем нужны подобные расчеты

При составлении плана по возведению большого коттеджа, имеющего несколько ванных комнат, частной гостиницы, организации пожарной системы, очень важно обладать более-менее точной информацией о транспортирующих возможностях имеющейся трубы, беря в учет ее диаметр и давление в системе. Все дело в колебаниях напора во время пика потребления воды: такие явления довольно серьезно влияют на качество предоставляемых услуг.


Кроме того, если водопровод не оснащен водосчетчиками, то при оплате за услуги коммунальных служб в расчет берется т.н. «проходимость трубы». В таком случае вполне логично выплывает вопрос о применяемых при этом тарифах.

При этом важно понимать, что второй вариант не касается частных помещений (квартир и коттеджей), где при отсутствии счетчиков при начислении оплаты учитывают санитарные нормы: обычно это до 360 л/сутки на одного человека.

От чего зависит проходимость трубы

От чего же зависит расход воды в трубе круглого сечения? Складывается впечатление, что поиск ответа не должен вызывать сложностей: чем большим сечением обладает труба, тем больший объем воды она сможет пропустить за определенное время. А простая формула объема трубы позволит узнать и это значение. При этом вспоминается также давление, ведь чем выше водяной столб, тем с большей скоростью вода будет продавливаться внутри коммуникации. Однако практика показывает, что это далеко не все факторы, влияющие на расход воды.

 Кроме них, в учет приходится брать также следующие моменты:

  1. Длина трубы. При увеличении ее протяженности вода сильнее трется об ее стенки, что приводит к замедлению потока. Действительно, в самом начале системы вода испытывает воздействие исключительно давлением, однако важно и то, как быстро у следующих порций появится возможность войти внутрь коммуникации. Торможение же внутри трубы зачастую достигает больших значений.
  2. Расход воды зависит от диаметра в куда более сложной степени, чем это кажется на первый взгляд. Когда размер диаметра трубы небольшой, стенки сопротивляются водному потоку на порядок больше, чем в более толстых системах. Как результат, при уменьшении диаметра трубы снижается ее выгода в плане соотношения скорости водного потока к показателю внутренней площади на участке фиксированной длины. Если сказать по-простому, толстый водопровод гораздо быстрее транспортирует воду, чем тонкий.
  3. Материал изготовления.  Еще один важный момент, напрямую влияющий на быстроту движения воды по трубе.  К примеру, гладкий пропилен способствует скольжению воды в гораздо больше мере, чем шероховатые стальные стенки.
  4. Продолжительность службы. Со временем на стальных водопроводах появляется ржавчина. Кроме этого для стали, как и для чугуна, характерно постепенно накапливать известковые отложения. Сопротивляемость водному потоку трубы с отложениями гораздо выше, чем новых стальных изделий: эта разница иногда доходит до 200 раз. Кроме того, зарастание трубы приводит к уменьшению ее диаметра: даже если не брать в расчет возросшее трение, проходимость ее явно падает. Важно также заметить, что изделия из пластика и металлопластика подобных проблем не имеют: даже спустя десятилетия интенсивной эксплуатации уровень их сопротивляемости водным потокам остается на первоначальном уровне.
  5. Наличие поворотов, фитингов, переходников, вентилей способствует дополнительному торможению водных потоков.

Все вышеперечисленные факторы приходится учитывать, ведь речь идет не о каких-то маленьких погрешностях, а о серьезной разнице в несколько раз. В качестве вывода можно сказать, что простое определение диаметра трубы по расходу воды едва ли возможно.

Новая возможность расчетов расхода воды

Если использование воды осуществляется посредством крана, это значительно упрощает задачу. 2=0,000314159265 м2. В итоге выходит, что максимальный расход воды через трубу соответствует 0,000314159265*14=0,00439822971 м3/с (немного меньше, чем 4,5 литра воды/секунду). Как можно увидеть, в данном случае расчет воды по сечению трубы провести довольно просто. Также в свободном доступе имеются специальные таблицы с указанием расходы воды для самых популярных сантехнических изделий, при минимальном значении диаметра водопроводной трубы.


Как уже можно понять, универсального несложного способа, чтобы вычислить диаметр трубопровода в зависимости от расхода воды, не существует. Однако определенные показатели для себя вывести все-же можно. Особенно это касается случаев, если система обустроена из пластиковых или металлопластиковых труб, а потребление воды осуществляется кранами с малым сечением выхода. В отдельных случаях такой метод расчета применим на стальных системах, но речь идет прежде всего о новых водопроводах, которые не успели покрыться внутренними отложениями на стенках.


Расчет диаметра трубопровода по расходу, зависимость расхода от давления

Для того чтобы правильно смонтировать конструкцию водопровода, начиная разработку и планирование системы, необходимо рассчитать расход воды через трубу.

От полученных данных зависят основные параметры домашнего водовода.

В этой статье читатели смогут познакомиться с основными методиками, которые помогут им самостоятельно выполнить расчет своей водопроводной системы.

Как рассчитать необходимый диаметр трубы

Цель расчета диаметра трубопровода по расходу: Определение диаметра и сечения трубопровода на основе данных о расходе и скорости продольного перемещения воды.

Выполнить такой расчет достаточно сложно. Нужно учесть очень много нюансов, связанных с техническими и экономическими данными. Эти параметры взаимосвязаны между собой. Диаметр трубопровода зависит от вида жидкости, которая будет по нему перекачиваться.

Если увеличить скорость движения потока можно уменьшить диаметр трубы. Автоматически снизится материалоемкость. Смонтировать такую систему будет намного проще, упадет стоимость работ.

Однако увеличение движения потока вызовет потери напора, которые требуют создание дополнительной энергии, для перекачки. Если очень сильно ее уменьшить, могут появиться нежелательные последствия.

С помощью формул ниже можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода жидкости.

Когда выполняется проектирование трубопровода, в большинстве случаев, сразу задается величина расхода воды. Неизвестными остаются две величины:

  •  Диаметр трубы;
  • Скорость потока.

Сделать полностью технико-экономический расчет очень сложно. Для этого нужны соответствующие инженерные знания и много времени. Чтобы облегчить такую задачу при расчете нужного диаметра трубы, пользуются справочными материалами. В них даются значения наилучшей скорости потока, полученные опытным путем.

Итоговая расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода выглядит следующим образом:

d = √(4Q/Πw)
Q – расход перекачиваемой жидкости, м3/с
d – диаметр трубопровода, м
w – скорость потока, м/с

Подходящая скорость жидкости, в зависимости от вида трубопровода

Прежде всего учитываются минимальные затраты, без которых невозможно перекачивать жидкость. Кроме того, обязательно рассматривается стоимость трубопровода.

При расчете, нужно всегда помнить об ограничениях скорости двигающейся среды. В некоторых случаях, размер магистрального трубопровода должен отвечать требованиям, заложенным в технологический процесс.

На габариты трубопровода влияют также возможные скачки давления.

Когда делаются предварительные расчеты, изменение давление в расчет не берется. За основу проектирования технологического трубопровода берется допустимая скорость.

Когда в проектируемом трубопроводе существуют изменения направления движения, поверхность трубы начинает испытывать большое давление, направленное перпендикулярно движению потока.

Такое увеличение связано с несколькими показателями:

  • Скорость жидкости;
  • Плотность;
  • Исходное давление (напор).

Причем скорость всегда находится в обратной пропорции к диаметру трубы. Именно поэтому для высокоскоростных жидкостей требуется правильный выбор конфигурации, грамотный подбор габаритов трубопровода.

К примеру, если перекачивается серная кислота, значение скорости ограничивается до величины, которая не станет причиной появления эрозия на стенках трубных колен. В результате структура трубы никогда не будет нарушена.

Скорость воды в трубопроводе формула

Объёмный расход V (60м³/час или 60/3600м³/сек) рассчитывается как произведение скорости потока w на поперечное сечение трубы S (а поперечное сечение в свою очередь считается как S=3. 5/λ/L)/4, SQRT — квадратный корень.

Коэффициент трения ищется подбором. Вначале задаете от фонаря некоторое значение скорости жидкости и определяете число Рейнольдса Re=ρwd/μ, где μ — динамическая вязкость жидкости (не путайте с кинематической вязкостью, это разные вещи). По Рейнольдсу ищете значения коэффициента трения λ = 64/Re для ламинарного режима и λ = 1/(1.82 lgRe — 1.64)² для турбулентного (здесь lg — десятичный логарифм). И берете то значение, которое выше. После того, как найдете расход жидкости и скорость, надо будет повторить весь расчет заново с новым коэффициентом трения. И такой перерасчет повторяете до тех пор, пока задаваемое для определения коэффициента трения значение скорости не совпадет до некоторой погрешности с тем значением, что вы найдете из расчета.

Похожие статьи:

Расчет потребления воды: рассчитываем водоснабжение правильно

Включили оросительную установку на газоне, а из крана в доме перестала течь вода? — Cхема водоснабжения дома явно была рассчитана неправильно. Как следовало проводить расчет потребления воды?

Расчет водоснабжения выполнить просто, если вы знаете количество постоянно проживающих в доме людей, точное число предполагаемых точек водоразбора и их назначение, наличие оросительных систем на приусадебном участке. Не забывайте также про «дебет» (потенциальную емкость) водного источника — колодца, скважины.

На фото:

Количество воды, потребляемого одним человеком значительно отличается от потребностей большой семьи.

Сколько человек?

Расчет водоснабжения — это, фактически, суммарный расход воды за сутки. Вопреки существующему заблуждению, расчет потребления воды делают не «по санузлам», а по усредненным данным на одного человека ( ведь воду расходует не санузел, а люди, которые им пользуются).

Учитывайте не только количество постоянных жильцов, но и обслуживающий персонал (даже приходящий). Подумайте, часто ли у вас будут останавливаться гости.

На фото:

Пользоваться душем гораздо экономичнее, чем набирать полную ванну.

Унитаз про запас Если вы заботитесь об экономии средств, то лучше воздержаться от внесения в проект расчета водоснабжения "будущих трат". Например, запланированных на отдаленное будущее дополнительных санузлов или установку биде. Особенно если вы не уверены, что вообще будете их оборудовать.

На фото: унитаз 821971 от фабрики Laufen, дизайн Giovannoni Stefano.

Количество точек водоразбора

Это понятие подразумевает абсолютно все устройства, подключаемые к водопроводу. В их число входят ванны, душевые кабины, рукомойники, стиральные и посудомоечные машины, унитазы и биде. Кроме того, расчет потребления воды учитывает все приспособления для мойки машин, трубы для систем полива, фонтанов и т.д.

При составлении списка на расчет водоснабжения помните: чем больше точек водоразбора будет внесено в проект, тем более мощное и дорогое оборудование потребуется для организации водопровода. Да и трубы понадобятся большего диаметра, что усложнит монтаж, и в результате увеличится конечная стоимость работ.

 

Назначение точки водоразбора

Совершенно очевидно, что для унитаза воды потребуется гораздо меньше, чем, например, для точки водозабора в ванной (см. таблицу).

Расход воды за одну процедуру (в литрах)

вид расхода общее количество воды количество горячей воды
(при температуре 60°С)
Принятие ванны 150–180 70–85
Пользование душевой кабиной 30-50 13-22
Мытье рук 3-5 1,3-2,5
Смыв воды в унитазе 12-15
Пользование биде 15-17 7-8
мытье посуды
для семьи из 2 человек
15-16 12-13
для семьи из 3 человек 20-22 17-20
для семьи из 4 человек 24-26 21-24

 

Оросительная система

на приусадебном участке может потреблять различное количество воды — его сложно спрогнозировать. Расчет водоснабжения во многом зависит от площади посадок, сезонности, частоты осадков и т.д.

На фото:

Для полива растений можно использовать воду, например, из дренажного колодца или ливневой канализации. И тогда наличие системы полива никак не повлияет на общий расход чистой воды.

Возможности источника воды

являются единственным фактором, который никоим образом неподвластен ни владельцу дома, ни проектировщику инженерных коммуникаций. Если дебет скважины или колодца невысок, то именно от него будет зависеть суммарный суточный расход воды в доме. Ведь жильцы смогут израсходовать только то ее количество, которое способен обеспечить источник. Бессмысленно устанавливать более мощную систему и ориентироваться на «желаемый» расчет водоснабжения: придется смириться и научиться экономить воду.


В статье использованы изображения paduiblog.com, migrelief.wordpress. com, udachnyi.com

Формулы расчета. Расход воды и сходных жидкостей через кран (клапан), падение давления, выбор размера крана (клапана, вентиля, затвора, задвижки и т.п.) Зависимость падения давления ΔP, объемного расхода G, и пропускной способности Kv. Расчет и подбор.





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Оборудование / / Трубопроводная арматура. Краны, клапаны, задвижки.... Расчет клапана, подбор задвижки, выбор вентиля или крана.  / / Формулы расчета. Расход воды и сходных жидкостей через кран (клапан), падение давления, выбор размера крана (клапана, вентиля, затвора, задвижки и т.п.) Зависимость падения давления ΔP, объемного расхода G, и пропускной способности Kv. Расчет и подбор.

Поделиться:   

Формулы расчета. Расход воды и сходных жидкостей через кран (клапан), падение давления, выбор размера крана (клапана, вентиля, затвора, задвижки и т.п.) Зависимость падения давления ΔP, объемного расхода G, и пропускной способности K

. Расчет клапана, крана или вентиля, подбор клапана, крана или вентиля.
Формулы расчета. Расход воды и сходных жидкостей через через кран (клапан), падение давления, выбор размера крана (клапана, вентиля, затвора, задвижки и т.п.)
c Скорость ламинарного потока среды - м/с
V Объемный расход через клапан - м3/час
Vc Объемный расход через клапан - м3
А Площадь сечения - м2
g Плотность - кг/м3
Kv Пропускная способность. Фактически это "сколько кубометров воды в час пропускает кран при падении давления 1 бар", но помним, что при таком перепаде на клапане - поток почти всегда уже не ламинарный! т.е. для запорного, например, крана разумный расход по воде во избежание существенной потери давления должен быть не более 1/3 от Kv.
z Коэффициент сопротивления клапана
ΔP Падение давления, перепад давления ! следите за размерностью !

Зависимость падения давления ΔP (бар, Па, кПа), объемного расхода G (м

3/ч, кг/ч) по воде, и пропускной способности Kv крана, клапана, задвижки, вентиля:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru
Начинка: KJR Publisiers

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Сколько воды проходит через трубу 32 мм.

Формула расхода воды — пример расчета бытового водопотребления. Гидравлический расчет по Шевелеву

В некоторых случаях приходится сталкиваться с необходимостью расчета расхода воды через трубу. Этот показатель говорит о том, сколько воды может пропустить труба, измеряется в м³/с.

  • Для организаций, не поставивших счетчик на воду, начисление платы происходит из учета проходимости трубы. Важно знать, насколько точно эти данные просчитаны, за что и по какому тарифу надо платить. Физических лиц это не касается, для них, при отсутствии счетчика, количество прописанных человек умножается на потребление воды 1 человеком по санитарным нормам. Это достаточно большой объем, а с современными тарифами гораздо выгоднее поставить счетчик. Точно также в наше время часто выгоднее самому греть воду колонкой, чем платить коммунальным службам за их горячую воду.
  • Огромную роль расчет проходимости трубы играет при проектировании дома, при подведении к дому коммуникаций .

Важно увериться, что каждое ответвление водопровода сможет получить свою долю из основной трубы даже в часы пикового расхода воды. Водопровод создан для комфорта, удобства, облегчения человеку труда.

Если каждый вечер до жителей верхних этажей вода будет практически не доходить, о каком комфорте может идти речь? Как можно пить чай, мыть посуду, купаться? А все пьют чай и купаются, поэтому тот объем воды, который смогла предоставить труба, распределился по нижним этажам. Совсем плохую роль эта проблема может сыграть при пожаротушении. Если пожарники подключатся к центральной трубе, а в ней нет напора.

Иногда расчет расхода воды через трубу может пригодиться, если после ремонта водопровода горе-мастерами, замены части труб, напор сильно упал.

Гидродинамические расчеты непростое дело, обычно осуществляются квалифицированными специалистами. Но, допустим, вы занимаетесь частным строительством, проектируете свой уютный просторный дом.

Как рассчитать расход воды через трубу самому?

Казалось бы, достаточно знать диаметр отверстия трубы, чтобы получить, может, и округленные, но в целом справедливые цифры. Увы, этого очень мало. Другие факторы способны изменять результат вычислений в разы. Что же влияет на максимальный расход воды через трубу?

  1. Сечение трубы . Очевидный фактор. Отправная точка гидродинамических вычислений.
  2. Давление в трубе . При увеличении давления через трубу с тем же сечением проходит больше воды.
  3. Изгибы, повороты, изменение диаметра, разветвления тормозят движение воды по трубе. Разные варианты в разной степени.
  4. Протяженность трубы . По более длинным трубам будет проходить меньше воды за единицу времени, чем по коротким. Весь секрет в силе трения. Подобно тому, как она задерживает движение привычных для нас объектов (автомобилей, велосипедов, саней и т. д.), сила трения препятствует водяному потоку.
  5. У трубы с меньшим диаметром оказывается больше площади соприкосновения воды с поверхностью трубы по отношению к объему водяного потока. А от каждой точки соприкосновения появляется сила трения. Так же, как и в более длинных трубах, в более узких трубах скорость движения воды становится меньше.
  6. Материал труб . Очевидно, что степень шероховатости материала влияет величину силы трения. Современные пластиковые материалы (полипропилен, ПВХ, металлопласт и т. д.) оказываются очень скользкими по сравнению с традиционной сталью и позволяют двигаться воде быстрее.
  7. Длительность эксплуатации трубы . Известковые отложения, ржавчина сильно ухудшают пропускные возможности водопровода. Это самый каверзный фактор, ведь степень засоренности трубы, ее новый внутренний рельеф и коэффициент трения весьма сложно просчитать с математической точностью. К счастью, расчет расхода воды чаще всего требуется для нового строительства и свежих, не использовавшихся ранее материалов. А с другой стороны, подключаться эта система будет к уже существующим, много лет существующим коммуникациям. И как она сама себя поведет через 10, 20, 50 лет? Новейшие технологии значительно улучшили эту ситуацию. Пластиковые трубы не ржавеют, их поверхность практически не портится со временем.

Расчет расхода воды через кран

Объем вытекаемой жидкости находится путем умножения сечения отверстия трубы S на скорость вытекания V. Сечение это площадь определенной части объемной фигуры, в данном случае, площадь круга. Находится по формуле S = πR2 . R будет радиусом отверстия трубы, не путать с радиусом трубы. π постоянная величина, отношение длины окружности к ее диаметру, приблизительно равняется 3,14.

Скорость вытекания находится по формуле Торричелли: . Где g ускорение свободного падения, на планете Земля равное приблизительно 9,8 м/с. h высота водяного столба, который стоит над отверстием.

Пример

Рассчитаем расход воды через кран с отверстием диаметром 0,01 м и высотой столба 10 м.

Сечение отверстия = πR2 = 3,14 х 0,012 = 3,14 х 0,0001 = 0,000314 м².

Скорость вытекания = √2gh = √2 х 9,8 х 10 = √196 = 14 м/с.

Расход воды = SV =0,000314 х 14 = 0,004396 м³/с.

В переводе на литры получается, что из заданной трубы способно вытекать 4,396 л в секунду.

Прокладка трубопровода – дело не очень сложное, но достаточно хлопотное. Одной из самых сложных проблем при этом является расчет пропускной способности трубы, которая напрямую влияет на эффективность и работоспособность конструкции. В данной статье речь пойдет о том, как рассчитывается пропускная способность трубы.

Пропускная способность – это один из важнейших показателей любой трубы. Несмотря на это, в маркировке трубы этот показатель указывается редко, да и смысла в этом немного, ведь пропускная способность зависит не только от габаритов изделия, но и от конструкции трубопровода. Именно поэтому данный показатель приходится рассчитывать самостоятельно.

Способы расчета пропускной способности трубопровода

  1. Внешний диаметр . Данный показатель выражается в расстоянии от одной стороны наружной стенки до другой стороны. В расчетах этот параметр имеет обозначение Дн. Внешний диаметр труб всегда отображается в маркировке.
  2. Диаметр условного прохода . Это значение определяется как диаметр внутреннего сечения, который округляется до целых чисел. При расчете величина условного прохода отображается как Ду.


Расчет проходимости трубы может осуществляться по одному из методов, выбирать который необходимо в зависимости от конкретных условий прокладки трубопровода:

  1. Физические расчеты . В данном случае используется формула пропускной способности трубы, позволяющая учесть каждый показатель конструкции. На выборе формулы влияет тип и назначение трубопровода – например, для канализационных систем есть свой набор формул, как и для остальных видов конструкций.
  2. Табличные расчеты . Подобрать оптимальную величину проходимости можно при помощи таблицы с примерными значениями, которая чаще всего используется для обустройства разводки в квартире. Значения, указанные в таблице, довольно размыты, но это не мешает использовать их в расчетах. Единственный недостаток табличного метода заключается в том, что в нем рассчитывается пропускная способность трубы в зависимости от диаметра, но не учитываются изменения последнего вследствие отложений, поэтому для магистралей, подверженных возникновению наростов, такой расчет будет не лучшим выбором. Чтобы получить точные результаты, можно воспользоваться таблицей Шевелева, учитывающей практически все факторы, воздействующие на трубы. Такая таблица отлично подходит для монтажа магистралей на отдельных земельных участках.
  3. Расчет при помощи программ . Многие фирмы, специализирующиеся на прокладке трубопроводов, используют в своей деятельности компьютерные программы, позволяющие точно рассчитать не только пропускную способность труб, но и массу других показателей. Для самостоятельных расчетов можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые, хоть и имеют несколько большую погрешность, доступны в бесплатном режиме. Хорошим вариантом большой условно-бесплатной программы является «TAScope», а на отечественном пространстве самой популярной является «Гидросистема», которая учитывает еще и нюансы монтажа трубопроводов в зависимости от региона.

Расчет пропускной способности газопроводов

Проектирование газопровода требует достаточно высокой точности – газ имеет очень большой коэффициент сжатия, из-за которого возможны утечки даже через микротрещины, не говоря уже о серьезных разрывах. Именно поэтому правильный расчет пропускной способности трубы, по которой будет транспортироваться газ, очень важен.

Если речь идет о транспортировке газа, то пропускная способность трубопроводов в зависимости от диаметра будет рассчитываться по следующей формуле:

Где р – величина рабочего давления в трубопроводе, к которой прибавляется 0,10 МПа;

Ду – величина условного прохода трубы.

Указанная выше формула расчета пропускной способности трубы по диаметру позволяет создать систему, которая будет работать в бытовых условиях.


В промышленном строительстве и при выполнении профессиональных расчетов применяется формула иного вида:

  • Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T,

Где z – коэффициент сжатия транспортируемой среды;

Т – температура транспортируемого газа (К).

Чтобы избежать проблем, профессионалам приходится учитывать при расчете трубопровода еще и климатические условия в том регионе, где он будет проходить. Если наружный диаметр трубы окажется меньше, чем давление газа в системе, то трубопровод с очень большой вероятностью будет поврежден в процессе эксплуатации, в результате чего произойдет потеря транспортируемого вещества и повысится риск взрыва на ослабленном отрезке трубы.

При большой необходимости можно определить проходимость газовой трубы с помощью таблицы, в которой описана взаимозависимость между наиболее распространенными диаметрами труб и рабочим уровнем давления в них. По большому счету, у таблиц есть тот же недостаток, который имеет рассчитанная по диаметру пропускная способность трубопровода, а именно – невозможность учесть воздействие внешних факторов.

Расчет пропускной способности канализационных труб

При проектировании канализационной системы нужно в обязательном порядке рассчитывать пропускную способность трубопровода, которая напрямую зависит от его вида (канализационные системы бывают напорными и безнапорными). Для осуществления расчетов используются гидравлические законы. Сами расчеты могут проводиться как при помощи формул, так и посредством соответствующих таблиц.

Для гидравлического расчета канализационной системы требуются следующие показатели:

  • Диаметр труб – Ду;
  • Средняя скорость движения веществ – v;
  • Величина гидравлического уклона – I;
  • Степень наполнения – h/Ду.


Как правило, при проведении расчетов вычисляются только два последних параметра – остальные после этого можно будет определить без особых проблем. Величина гидравлического уклона обычно равна уклону земли, который обеспечит движение стоков со скоростью, необходимой для самоочищения системы.

Скорость и предельный уровень наполнения бытовой канализации определяются по таблице, которую можно выписать так:

  1. 150-250 мм - h/Ду составляет 0,6, а скорость – 0,7 м/с.
  2. Диаметр 300-400 мм - h/Ду составляет 0,7, скорость – 0,8 м/с.
  3. Диаметр 450-500 мм - h/Ду составляет 0,75, скорость – 0,9 м/с.
  4. Диаметр 600-800 мм - h/Ду составляет 0,75, скорость – 1 м/с.
  5. Диаметр 900+ мм - h/Ду составляет 0,8, скорость – 1,15 м/с.

Для изделия с небольшим сечением имеются нормативные показатели минимальной величины уклона трубопровода:

  • При диаметре 150 мм уклон не должен быть менее 0,008 мм;
  • При диаметре 200 мм уклон не должен быть менее 0,007 мм.

Для расчета объема стоков используется следующая формула:

Где а – площадь живого сечения потока;

v – скорость транспортировки стоков.


Определить скорость транспортировки вещества можно по такой формуле:

где R – величина гидравлического радиуса,

С – коэффициент смачивания;

i – степень уклона конструкции.

Из предыдущей формулы можно вывести следующую, которая позволит определить значение гидравлического уклона:

Чтобы вычислить коэффициент смачивания, используется формула такого вида:

Где n – коэффициент, учитывающий степень шероховатости, который варьируется в пределах от 0,012 до 0,015 (зависит от материала изготовления трубы).

Значение R обычно приравнивают к обычному радиусу, но это актуально лишь в том случае, если труба заполняется полностью.

Для других ситуаций используется простая формула:

Где А – площадь сечения потока воды,

Р – длина внутренней части трубы, находящейся в непосредственном контакте с жидкостью.

Табличный расчет канализационных труб

Определять проходимость труб канализационной системы можно и при помощи таблиц, причем расчеты будут напрямую зависеть от типа системы:

  1. Безнапорная канализация . Для расчета безнапорных канализационных систем используются таблицы, содержащие в себе все необходимые показатели. Зная диаметр устанавливаемых труб, можно подобрать в зависимости от него все остальные параметры и подставить их в формулу (прочитайте также: " "). Кроме того, в таблице указан объем проходящей через трубу жидкости, который всегда совпадает с проходимостью трубопровода. При необходимости можно воспользоваться таблицами Лукиных, в которых указана величина пропускной способности всех труб с диаметром в диапазоне от 50 до 2000 мм.
  2. Напорная канализация . Определять пропускную способность в данном типе системы посредством таблиц несколько проще – достаточно знать предельную степень наполнения трубопровода и среднюю скорость транспортировки жидкости. Читайте также: " ".


Таблица пропускной способности полипропиленовых труб позволяет узнать все необходимые для обустройства системы параметры.

Расчет пропускной способности водопровода

Водопроводные трубы в частном строительстве применяются чаще всего. На систему водоснабжения в любом случае приходится серьезная нагрузка, поэтому расчет пропускной способности трубопровода обязателен, ведь он позволяет создать максимально комфортные условия эксплуатации будущей конструкции.

Для определения проходимости водопроводных труб можно использовать их диаметр (прочитайте также: " "). Конечно, данный показатель не является основой для расчета проходимости, но его влияние нельзя исключать. Увеличение внутреннего диаметра трубы прямо пропорционально ее проходимости – то есть, толстая труба почти не препятствует движению воды и меньше подвержена наслоению различных отложений.


Впрочем, есть и другие показатели, которые также необходимо учитывать. Например, очень важным фактором является коэффициент трения жидкости о внутреннюю часть трубы (для разных материалов имеются собственные значения). Также стоит учитывать длину всего трубопровода и разность давлений в начале системы и на выходе. Немаловажным параметром является и количество различных переходников, присутствующих в конструкции водопровода.

Пропускная способность полипропиленовых труб водопровода может рассчитываться в зависимости от нескольких параметров табличным методом. Одним из них является расчет, в котором главным показателем является температура воды. При повышении температуры в системе происходит расширение жидкости, поэтому трение повышается. Для определения проходимости трубопровода нужно воспользоваться соответствующей таблицей. Также есть таблица, позволяющая определить проходимость в трубах в зависимости от давления воды.


Самый точный расчет воды по пропускной способности трубы позволяют осуществить таблицы Шевелевых. Помимо точности и большого числа стандартных значений, в данных таблицах имеются формулы, позволяющие рассчитать любую систему. Данный материал в полном объеме описывает все ситуации, связанные с гидравлическими расчетами, поэтому большинство профессионалов в данной области чаще всего используют именно таблицы Шевелевых.

Основными параметрами, которые учитываются в этих таблицах, являются:

  • Внешний и внутренний диаметры;
  • Толщина стенок трубопровода;
  • Период эксплуатации системы;
  • Общая протяженность магистрали;
  • Функциональное назначение системы.

Заключение

Расчет пропускной способности труб может выполняться разными способами. Выбор оптимального способа расчета зависит от большого количества факторов – от размеров труб до назначения и типа системы. В каждом случае есть более и менее точные варианты расчета, поэтому найти подходящий сможет как профессионал, специализирующийся на прокладке трубопроводов, так и хозяин, решивший самостоятельно проложить магистраль у себя дома.

Система водоснабжения - это совокупность трубопроводов и устройств, которые обеспечивают бесперебойную подачу воды к различным санитарно-техническим приборам и другим устройствам, для работы которых она требуется. В свою очередь расчет водоснабжения - это комплекс мероприятий, в результате которого изначально определяется максимальный секундный, часовой и суточный расход воды. Причем, рассчитывается не только общий расход жидкости, но и расход холодной и горячей воды в отдельности. Остальные же параметры, описанные в СНиП 2.04.01-85* "Внутренний водопровод и канализация зданий" , а также диаметр трубопровода, находятся уже в зависимости от показателей расхода воды. Например, одним из таких параметров является диаметр условного прохода счетчика.

В настоящей статье представлен пример расчета водоснабжения на внутренний водопровод для частного 2-х этажного дома. В результате данного расчета найдены общий секундный расход воды и диаметры трубопроводов для сантехприборов, расположенных в ванной комнате, в туалете и на кухне. Также здесь определено минимальное сечение для входной трубы в дом. То есть имеется в виду труба, которая берет свое начало у источника водоснабжения и заканчивается в месте разветвления ее по потребителям.

Что касается других параметров, приведенных в упомянутом нормативном документе, то практика показывает, что их рассчитывать для частного дома не обязательно.

Пример расчета водоснабжения

Исходные данные

Количество проживающих людей в доме - 4 человека.

В доме имеются следующие санитарно-технические приборы.

Ванная комната:

Ванная со смесителем - 1 шт.

Сан. узел:

Унитаз со смывным бачком - 1 шт.

Кухня:

Умывальник со смесителем - 1 шт.

Расчет

Формула максимального секундного расхода воды:

q с = 5·q 0 tot ·α, л/с,

Где: q 0 tot - общий расход жидкости, одного потребляемого прибора, определяемый согласно п. 3.2 . Принимаем по прил. 2 для ванной комнаты - 0,25 л/с, сан. узла - 0,1 л/с, кухни - 0,12 л/с.

α - коэффициент, определяемый согласно прил. 4 в зависимости от вероятности Р и количества сантехприборов N.

Определение вероятности действия санитарно-технических приборов:

P = (U·q hr,u tot) / (q 0 tot ·N·3600) = (4·10,5) / (0,25·3·3600) = 0,0155 ,

Где: U = 4 чел. - количество водопотребителей.

q hr,u tot = 10,5 л - общая норма расхода воды в литрах, потребителем в час наибольшего водопотребления. Принимаем согласно прил. 3 для жилого дома квартирного типа с водопроводом, канализацией и ваннами с газовыми водонагревателями.

N = 3 шт. - количество сантехприборов.

Определение расхода воды для ванной комнаты:

α = 0,2035 - принимаем по табл. 2 прил. 4 в зависимости от NP = 1·0,0155 = 0,0155.

q с = 5·0,25·0,2035 = 0,254 л/с.

Определение расхода воды для сан. узла:

α = 0,2035 - ровно столько же, что и в предыдущем случае, так как количество приборов одинаково.

q с = 5·0,1·0,2035 = 0,102 л/с.

Определение расхода воды для кухни:

α = 0,2035 - как и в предыдущем случае.

q с = 5·0,12·0,2035 = 0,122 л/с.

Определение общего расхода воды на частный дом:

α = 0,267 - так как NP = 3·0,0155 = 0,0465.

q с = 5·0,25·0,267 = 0,334 л/с.

Формула определения диаметра водопровода на расчетном участке:

d = √((4·q с)/(π·V)) м,

Где: d - внутренний диаметр трубопровода на рассчитываемом участке, м.

V - скорость потока воды, м/с. Принимаем равной 2,5 м/с согласно п. 7.6 , в котором сказано, что скорость жидкости во внутреннем водопроводе не может превышать 3 м/с.

q c - расход жидкости на участке, м 3 /с.

Определение внутреннего сечения трубы для ванной комнаты:

d = √((4·0,000254)/(3,14·2,5)) = 0,0114 м = 11,4 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для сан. узла :

d = √((4·0,000102)/(3,14·2,5)) = 0,0072 м = 7,2 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для кухни:

d = √((4·0,000122)/(3,14·2,5)) = 0,0079 м = 7,9 мм.

Определение внутреннего сечения входной трубы в дом:

d = √((4·0,000334)/(3,14·2,5)) = 0,0131 м = 13,1 мм.

Вывод: для снабжения водой ванну со смесителем требуется труба с внутренним диаметром не менее 11,4 мм, унитаза в сан. узле - 7,2 мм, умывальника на кухне - 7,9 мм. Что касается входного диаметра водопровода в дом (для снабжения 3-х приборов), то он должен составлять не менее 13,1 мм.

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход.

Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять расчет пропускной способности трубы в зависимости от ее диаметра рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода. Полученные данные определяют ключевые параметры не только домашней, но и промышленной магистрали. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора

ВНИМАНИЕ! Чтобы правильно посчитать, необходимо обратить внимание, что 1кгс/см2 = 1 атмосфере; 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм; 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д. Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)

Введите параметры для расчёта:

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

  1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера . Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Смотреть видео

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Внешний объем трубного сортамента (мм)

Примерное количество воды, которое получают в литрах за минуту

Примерное количество воды, исчисляемое в м3 за час

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Смотреть видео

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V

В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами. d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.



Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления . Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.


А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Видео – как посчитать расход воды

Смотреть видео

Для того чтобы правильно смонтировать конструкцию водопровода, начиная разработку и планирование системы, необходимо рассчитать расход воды через трубу.

От полученных данных зависят основные параметры домашнего водовода.

В этой статье читатели смогут познакомиться с основными методиками, которые помогут им самостоятельно выполнить расчет своей водопроводной системы.

Цель расчета диаметра трубопровода по расходу: Определение диаметра и сечения трубопровода на основе данных о расходе и скорости продольного перемещения воды.

Выполнить такой расчет достаточно сложно. Нужно учесть очень много нюансов, связанных с техническими и экономическими данными. Эти параметры взаимосвязаны между собой. Диаметр трубопровода зависит от вида жидкости, которая будет по нему перекачиваться.

Если увеличить скорость движения потока можно уменьшить диаметр трубы. Автоматически снизится материалоемкость. Смонтировать такую систему будет намного проще, упадет стоимость работ.

Однако увеличение движения потока вызовет потери напора, которые требуют создание дополнительной энергии, для перекачки. Если очень сильно ее уменьшить, могут появиться нежелательные последствия.

Когда выполняется проектирование трубопровода, в большинстве случаев, сразу задается величина расхода воды. Неизвестными остаются две величины:

  • Диаметр трубы;
  • Скорость потока.

Сделать полностью технико-экономический расчет очень сложно. Для этого нужны соответствующие инженерные знания и много времени. Чтобы облегчить такую задачу при расчете нужного диаметра трубы, пользуются справочными материалами. В них даются значения наилучшей скорости потока, полученные опытным путем.

Итоговая расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода выглядит следующим образом:

d = √(4Q/Πw)
Q – расход перекачиваемой жидкости, м3/с
d – диаметр трубопровода, м
w – скорость потока, м/с

Подходящая скорость жидкости, в зависимости от вида трубопровода

Прежде всего учитываются минимальные затраты, без которых невозможно перекачивать жидкость. Кроме того, обязательно рассматривается стоимость трубопровода.

При расчете, нужно всегда помнить об ограничениях скорости двигающейся среды. В некоторых случаях, размер магистрального трубопровода должен отвечать требованиям, заложенным в технологический процесс.

На габариты трубопровода влияют также возможные скачки давления.

Когда делаются предварительные расчеты, изменение давление в расчет не берется. За основу проектирования технологического трубопровода берется допустимая скорость.

Когда в проектируемом трубопроводе существуют изменения направления движения, поверхность трубы начинает испытывать большое давление, направленное перпендикулярно движению потока.

Такое увеличение связано с несколькими показателями:

  • Скорость жидкости;
  • Плотность;
  • Исходное давление (напор).

Причем скорость всегда находится в обратной пропорции к диаметру трубы. Именно поэтому для высокоскоростных жидкостей требуется правильный выбор конфигурации, грамотный подбор габаритов трубопровода.

К примеру, если перекачивается серная кислота, значение скорости ограничивается до величины, которая не станет причиной появления эрозия на стенках трубных колен. В результате структура трубы никогда не будет нарушена.

Скорость воды в трубопроводе формула

Объёмный расход V (60м³/час или 60/3600м³/сек) рассчитывается как произведение скорости потока w на поперечное сечение трубы S (а поперечное сечение в свою очередь считается как S=3.14 d²/4): V = 3.14 w d²/4. Отсюда получаем w = 4V/(3.14 d²). Не забудьте перевести диаметр из миллиметров в метры, то есть диаметр будет 0.159 м.

Формула расхода воды

В общем случае методология измерения расхода воды в реках и трубопроводах основана на упрощённой форме уравнения непрерывности, для несжимаемых жидкостей:

Расход воды через трубу таблица

Зависимость расхода от давления

Нет такой зависимости расхода жидкости от давления, а есть - от перепада давления. Формула выводится просто.5/λ/L)/4, SQRT - квадратный корень.

Коэффициент трения ищется подбором. Вначале задаете от фонаря некоторое значение скорости жидкости и определяете число Рейнольдса Re=ρwd/μ, где μ — динамическая вязкость жидкости (не путайте с кинематической вязкостью, это разные вещи). По Рейнольдсу ищете значения коэффициента трения λ = 64/Re для ламинарного режима и λ = 1/(1.82 lgRe — 1.64)² для турбулентного (здесь lg - десятичный логарифм). И берете то значение, которое выше. После того, как найдете расход жидкости и скорость, надо будет повторить весь расчет заново с новым коэффициентом трения. И такой перерасчет повторяете до тех пор, пока задаваемое для определения коэффициента трения значение скорости не совпадет до некоторой погрешности с тем значением, что вы найдете из расчета.

Расход воды по сечению трубы: расчет, формула, калькулятор, таблица

Опубликовано:

13.11.2014

Игорь Максович, Красноярск задаёт вопрос:

Я собираюсь модернизировать свой дачный дом, сделав его пригодным для круглогодичного проживания. Вопросы утепления мне понятны, а вот как сделать грамотно водопровод? Хотелось бы подобрать такие трубы, чтобы расход воды был не слишком большой, но и напор, в случае необходимости, был хороший. Знакомые знатоки дают советы, которые противоречат друг другу, поэтому хотелось бы узнать мнение специалиста, а именно, влияет ли сечение водопроводных труб на расход воды? По логике вещей напрашивается ответ: да, влияет. Ведь чем больше внутренний диаметр трубы, тем больше он должен пропускать воды. Как вычислить расход воды по сечению трубы?

Эксперт отвечает:

При проектировании инженерных коммуникаций, таких как отопление, водоснабжение и канализация, необходимо учитывать принятые нормы, приведенные в соответствующей документации.

Расчет расхода воды по сечению трубы – довольно сложный инженерный процесс, требующий специальных знаний. Но в случаях, когда индивидуальное строительство ведется собственными силами, без привлечения строительных фирм, многие расчеты приходится делать самостоятельно.

Чем больший объем воды проходит через трубу в единицу времени, тем больше получается расход. Существует довольно много критериев, которые влияют на этот показатель. Основные из них следующие:

  • диаметр внутреннего сечения;
  • материал, из которого изготовлен водопровод;
  • скорость течения жидкости, которая, в свою очередь, зависит от давления;
  • наличие поворотов и затворов в водопроводной системе.

Однако размер сечения трубы действительно достаточно сильно влияет на расход воды в трубопроводе. Если пренебречь дополнительными факторами, можно предложить для расчета следующую формулу:

q = π×d²/4 ×V;

где q – расход воды, л/с;

d – диаметр внутреннего сечения трубы, см;

V – скорость течения воды, м/с.

Если питание системы водоснабжения осуществляется из водонапорной башни, без дополнительного нагнетания с помощью насоса, то скорость течения будет в пределах примерно от 0,7 до 1,9 м/с. Если же используется какой-либо нагнетатель, то в его паспорте должно указываться создаваемое давление и скорость прохождения жидкости.

В дополнение к вышеприведенной формуле отметим, что довольно большое влияние на производительность трубопровода оказывает сопротивление внутренних стенок. Пластиковые трубы имеют более гладкую поверхность, чем стальные, поэтому коэффициент сопротивления в них ниже. К тому же они не подвержены коррозии, что тоже положительно влияет на их пропускную способность.

Расход и его отношение к скорости

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Рассчитайте расход.
  • Определите единицы объема.
  • Опишите несжимаемые жидкости.
  • Объясните последствия уравнения неразрывности.

Скорость потока Q определяется как объем жидкости, проходящей через определенное место через область в течение периода времени, как показано на рисунке 1.В символах это можно записать как

.

[латекс] Q = \ frac {V} {t} \\ [/ latex],

, где V - объем, а t - прошедшее время. Единицей измерения расхода в системе СИ является 3 / с, но обычно используются другие единицы измерения для Q . Например, сердце взрослого человека в состоянии покоя перекачивает кровь со скоростью 5 литров в минуту (л / мин). Обратите внимание, что литровый (L) составляет 1/1000 кубического метра или 1000 кубических сантиметров (10 -3 м 3 или 10 3 см 3 ).В этом тексте мы будем использовать любые метрические единицы, наиболее удобные для данной ситуации.

Рис. 1. Скорость потока - это объем жидкости в единицу времени, проходящий мимо точки через область A . Здесь заштрихованный цилиндр жидкости проходит через точку P по однородной трубе за время t . Объем цилиндра составляет Ad , а средняя скорость составляет [латекс] \ overline {v} = d / t \\ [/ latex], так что скорость потока составляет [латекс] Q = \ text {Ad} / t. = A \ overline {v} \\ [/ латекс].

Пример 1.Расчет объема по скорости потока: сердце накачивает много крови за всю жизнь

Сколько кубических метров крови перекачивает сердце за 75 лет жизни, если средняя скорость потока составляет 5,00 л / мин?

Стратегия

Приведены время и расход Q , поэтому объем V можно рассчитать из определения расхода.

Решение

Решение Q = V / т для объема дает

В = Qt.{3} \ end {array} \\ [/ latex].

Обсуждение

Это количество около 200 000 тонн крови. Для сравнения, это значение примерно в 200 раз превышает объем воды, содержащейся в 6-полосном 50-метровом бассейне с дорожками.

Расход и скорость связаны, но совершенно разными физическими величинами. Чтобы сделать различие ясным, подумайте о скорости течения реки. Чем больше скорость воды, тем больше скорость течения реки. Но скорость потока также зависит от размера реки.Стремительный горный ручей несет гораздо меньше воды, чем, например, река Амазонка в Бразилии. Точное соотношение между расходом Q и скоростью [латекс] \ bar {v} \\ [/ latex] составляет

[латекс] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex],

, где A - площадь поперечного сечения, а [latex] \ bar {v} \\ [/ latex] - средняя скорость. Это уравнение кажется достаточно логичным. Это соотношение говорит нам, что скорость потока прямо пропорциональна величине средней скорости (далее называемой скоростью) и размеру реки, трубы или другого водовода.Чем больше размер трубы, тем больше площадь его поперечного сечения. На рисунке 1 показано, как получается это соотношение. Заштрихованный цилиндр имеет объем

V = Ad,

, который проходит через точку P за время t . Разделив обе стороны этого отношения на т , получим

[латекс] \ frac {V} {t} = \ frac {Ad} {t} \\ [/ latex].

Отметим, что Q = V / t и средняя скорость [латекс] \ overline {v} = d / t \\ [/ latex].Таким образом, уравнение принимает вид [латекс] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex]. На рис. 2 показана несжимаемая жидкость, текущая по трубе с уменьшающимся радиусом. Поскольку жидкость несжимаема, одно и то же количество жидкости должно пройти через любую точку трубы за заданное время, чтобы обеспечить непрерывность потока. В этом случае, поскольку площадь поперечного сечения трубы уменьшается, скорость обязательно должна увеличиваться. Эту логику можно расширить, чтобы сказать, что скорость потока должна быть одинаковой во всех точках трубы. В частности, для точек 1 и 2,

[латекс] \ begin {case} Q_ {1} & = & Q_ {2} \\ A_ {1} v_ {1} & = & A_ {2} v_ {2} \ end {cases} \\ [/ latex ]

Это называется уравнением неразрывности и справедливо для любой несжимаемой жидкости.Следствия уравнения неразрывности можно наблюдать, когда вода течет из шланга в узкую форсунку: она выходит с большой скоростью - это и есть назначение форсунки. И наоборот, когда река впадает в один конец водохранилища, вода значительно замедляется, возможно, снова набирая скорость, когда она покидает другой конец водохранилища. Другими словами, скорость увеличивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается, и скорость уменьшается, когда увеличивается площадь поперечного сечения.

Рисунок 2.Когда трубка сужается, тот же объем занимает большую длину. Для того, чтобы тот же объем проходил через точки 1 и 2 за заданное время, скорость должна быть больше в точке 2. Процесс в точности обратим. Если жидкость течет в обратном направлении, ее скорость будет уменьшаться при расширении трубки. (Обратите внимание, что относительные объемы двух цилиндров и соответствующие стрелки вектора скорости не масштабированы.)

Поскольку жидкости по существу несжимаемы, уравнение неразрывности справедливо для всех жидкостей.Однако газы сжимаемы, поэтому уравнение следует применять с осторожностью к газам, если они подвергаются сжатию или расширению.

Пример 2. Расчет скорости жидкости: скорость увеличивается, когда труба сужается

Насадка радиусом 0,250 см присоединяется к садовому шлангу радиусом 0,900 см. Расход через шланг и насадку составляет 0,500 л / с. Рассчитайте скорость воды (а) в шланге и (б) в форсунке.

Стратегия

Мы можем использовать соотношение между расходом и скоростью, чтобы найти обе скорости.{2}} = 1,96 \ text {m / s} \\ [/ latex].

Решение для (b)

Мы могли бы повторить этот расчет, чтобы найти скорость в сопле [латекс] \ bar {v} _ {2} \\ [/ latex], но мы воспользуемся уравнением непрерывности, чтобы получить несколько иное представление. Используя уравнение, в котором указано

[латекс] {A} _ {1} {\ overline {v}} _ {1} = {A} _ {2} {\ overline {v}} _ {2} \\ [/ latex],

вычисляя [латекс] {\ overline {v}} _ {2} \\ [/ latex] и заменяя площадь поперечного сечения πr 2 , получаем

[латекс] \ overline {v} _ {2} = \ frac {{A} _ {1}} {{A} _ {2}} \ bar {v} _ {1} = \ frac {{\ pi r_ {1}} ^ {2}} {{\ pi r_ {2}} ^ {2}} \ bar {v} _ {1} = \ frac {{r_ {1}} ^ {2}} {{ r_ {2}} ^ {2}} \ bar {v} _ {1} \\ [/ latex].{2}} 1,96 \ text {m / s} = 25,5 \ text {m / s} \\ [/ latex].

Обсуждение

Скорость 1,96 м / с примерно подходит для воды, выходящей из шланга без сопла. Сопло создает значительно более быстрый поток, просто сужая поток до более узкой трубки.

Решение последней части примера показывает, что скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса трубы, что дает большие эффекты при изменении радиуса. Мы можем задуть свечу на большом расстоянии, например, поджав губы, тогда как задувание свечи с широко открытым ртом совершенно неэффективно.Во многих ситуациях, в том числе в сердечно-сосудистой системе, происходит разветвление потока. Кровь перекачивается из сердца в артерии, которые подразделяются на более мелкие артерии (артериолы), которые разветвляются на очень тонкие сосуды, называемые капиллярами. В этой ситуации непрерывность потока сохраняется, но сохраняется сумма , скоростей потока в каждом из ответвлений на любом участке вдоль трубы. Уравнение неразрывности в более общем виде принимает вид

[латекс] {n} _ {1} {A} _ {1} {\ overline {v}} _ {1} = {n} _ {2} {A} _ {2} {\ overline {v} } _ {2} \\ [/ latex],

, где n 1 и n 2 - количество ответвлений в каждой из секций вдоль трубы.

Пример 3. Расчет скорости потока и диаметра сосуда: разветвление сердечно-сосудистой системы

Аорта - это главный кровеносный сосуд, по которому кровь покидает сердце и циркулирует по всему телу. (а) Рассчитайте среднюю скорость кровотока в аорте, если скорость потока составляет 5,0 л / мин. Аорта имеет радиус 10 мм. (б) Кровь также течет через более мелкие кровеносные сосуды, известные как капилляры. Когда скорость кровотока в аорте составляет 5,0 л / мин, скорость кровотока в капиллярах составляет около 0.33 мм / с. Учитывая, что средний диаметр капилляра составляет 8,0 мкм м, рассчитайте количество капилляров в системе кровообращения.

Стратегия

Мы можем использовать [latex] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex] для расчета скорости потока в аорте, а затем использовать общую форму уравнения непрерывности для расчета количества капилляров как всех другие переменные известны. {2} \ left (0.{9} \ text {capillaries} \\ [/ latex].

Обсуждение

Обратите внимание, что скорость потока в капиллярах значительно снижена по сравнению со скоростью в аорте из-за значительного увеличения общей площади поперечного сечения капилляров. Эта низкая скорость предназначена для того, чтобы дать достаточно времени для эффективного обмена, хотя не менее важно, чтобы поток не становился стационарным, чтобы избежать возможности свертывания. Кажется ли разумным такое большое количество капилляров в организме? В активной мышце можно найти около 200 капилляров на мм 3 , или около 200 × 10 6 на 1 кг мышцы.На 20 кг мышц это составляет примерно 4 × 10 9 капилляров.

Сводка раздела

  • Расход Q определяется как объем V , протекающий после момента времени t , или [латекс] Q = \ frac {V} {t} \\ [/ latex], где V объем и т время.
  • Единица объема в системе СИ - м 3 .
  • Другой распространенной единицей измерения является литр (л), который составляет 10 -3 м 3 .
  • Расход и скорость связаны соотношением [латекс] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex], где A - площадь поперечного сечения потока, а [латекс] \ overline {v} \\ [ / латекс] - его средняя скорость.
  • Для несжимаемых жидкостей скорость потока в различных точках постоянна. То есть

[латекс] \ begin {case} Q_ {1} & = & Q_ {2} \\ A_ {1} v_ {1} & = & A_ {2} v_ {2} \\ n_ {1} A_ {1 } \ bar {v} _ {1} & = & n_ {2} A_ {2} \ bar {v} _ {2} \ end {case} \\ [/ latex].

Концептуальные вопросы

1. В чем разница между расходом и скоростью жидкости? Как они связаны?

2. На многих рисунках в тексте показаны линии тока. Объясните, почему скорость жидкости максимальна там, где линии тока находятся ближе всего друг к другу.(Подсказка: рассмотрите связь между скоростью жидкости и площадью поперечного сечения, через которую она протекает.)

3. Определите некоторые вещества, которые являются несжимаемыми, а некоторые - нет.

Задачи и упражнения

1. Каков средний расход бензина в см 3 / с на двигатель автомобиля, движущегося со скоростью 100 км / ч, если он составляет в среднем 10,0 км / л?

2. Сердце взрослого человека в состоянии покоя перекачивает кровь со скоростью 5,00 л / мин. (a) Преобразуйте это в см 3 / с.(b) Какова эта скорость в м 3 / с?

3. Кровь перекачивается из сердца со скоростью 5,0 л / мин в аорту (радиусом 1,0 см). Определите скорость кровотока по аорте.

4. Кровь течет по артерии радиусом 2 мм со скоростью 40 см / с. Определите скорость потока и объем, который проходит через артерию за 30 с.

5. Водопад Хука на реке Вайкато - одна из самых посещаемых природных достопримечательностей Новой Зеландии (см. Рис. 3).В среднем река имеет скорость потока около 300 000 л / с. В ущелье река сужается до 20 м в ширину и в среднем 20 м в глубину. а) Какова средняя скорость реки в ущелье? b) Какова средняя скорость воды в реке ниже водопада, когда она расширяется до 60 м, а глубина увеличивается в среднем до 40 м?

Рис. 3. Водопад Хука в Таупо, Новая Зеландия, демонстрирует скорость потока. (Источник: RaviGogna, Flickr)

6. Основная артерия с площадью поперечного сечения 1.00 см 2 разветвляется на 18 артерий меньшего размера, каждая со средней площадью поперечного сечения 0,400 см 2 . Во сколько раз снижается средняя скорость крови при переходе в эти ветви?

7. (a) Когда кровь проходит через капиллярное русло в органе, капилляры соединяются, образуя венулы (маленькие вены). Если скорость кровотока увеличивается в 4 раза, а общая площадь поперечного сечения венул составляет 10,0 см 2 , какова общая площадь поперечного сечения капилляров, питающих эти венулы? (б) Сколько вовлечено капилляров, если их средний диаметр равен 10.0 мкм м?

8. В системе кровообращения человека примерно 1 × 10 9 капиллярных сосудов. Каждый сосуд имеет диаметр около 8 мкм м. Предполагая, что сердечный выброс составляет 5 л / мин, определите среднюю скорость кровотока через каждый капиллярный сосуд.

9. (a) Оцените время, которое потребуется для наполнения частного бассейна емкостью 80 000 л с использованием садового шланга со скоростью 60 л / мин. (б) Сколько времени потребуется для заполнения, если вы сможете перенаправить в него реку среднего размера, текущую на высоте 5000 м 3 / с?

10.Скорость потока крови через капилляр с радиусом 2,00 × 10 -6 составляет 3,80 × 10 9 . а) Какова скорость кровотока? (Эта малая скорость дает время для диффузии материалов в кровь и из нее.) (B) Если предположить, что вся кровь в организме проходит через капилляры, сколько их должно быть, чтобы нести общий поток 90,0 см 3 / с? (Полученное большое количество является завышенной оценкой, но все же разумно.)

11. (a) Какова скорость жидкости в пожарном шланге с 9.Диаметр 00 см, пропускающий 80,0 л воды в секунду? б) Какая скорость потока в кубических метрах в секунду? (c) Вы бы ответили иначе, если бы соленая вода заменила пресную воду в пожарном шланге?

12. Диаметр главного всасывающего воздуховода воздухонагревателя составляет 0,300 м. Какова средняя скорость воздуха в воздуховоде, если его объем равен объему внутри дома каждые 15 минут? Внутренний объем дома эквивалентен прямоугольному массиву шириной 13,0 м на 20.0 м в длину на 2,75 м в высоту.

13. Вода движется со скоростью 2,00 м / с по шлангу с внутренним диаметром 1,60 см. а) Какая скорость потока в литрах в секунду? (b) Скорость жидкости в сопле этого шланга составляет 15,0 м / с. Каков внутренний диаметр сопла?

14. Докажите, что скорость несжимаемой жидкости через сужение, например, в трубке Вентури, увеличивается в раз, равный квадрату коэффициента уменьшения диаметра. (Обратное применимо к потоку из сужения в область большего диаметра.)

15. Вода выходит прямо из крана диаметром 1,80 см со скоростью 0,500 м / с. (Из-за конструкции крана скорость потока не меняется.) (A) Какова скорость потока в см 3 / с? (б) Каков диаметр ручья на 0,200 м ниже крана? Пренебрегайте эффектами поверхностного натяжения.

16. Необоснованные результаты Горный ручей имеет ширину 10,0 м и среднюю глубину 2,00 м. Во время весеннего стока сток в ручье достигает 100 000 м 3 / с.а) Какова средняя скорость потока в этих условиях? б) Что неразумного в этой скорости? (c) Что неразумно или непоследовательно в помещениях?

Глоссарий

расход:
сокращенно Q , это объем V , который проходит мимо определенной точки в течение времени t , или Q = V / t
литр:
единица объема, равная 10 −3 м 3

Избранные решения проблем и упражнения

1.2,78 см 3 / с

3. 27 см / с

5. (а) 0,75 м / с (б) 0,13 м / с

7. (а) 40.0 см 2 (б) 5.09 × 10 7

9. (а) 22 ч (б) 0,016 с

11. (а) 12,6 м / с (б) 0,0800 м 3 / с (в) Нет, не зависит от плотности.

13. (а) 0,402 л / с (б) 0,584 см

15. (а) 128 см 3 / с (б) 0,890 см

Каков типичный расход воды в домашнем хозяйстве?

Вы, вероятно, не знали, что у вас есть номер скорости потока, не беспокойтесь больше всего.Только когда он падает, кто-нибудь понимает, что у него не хватает того, что у него было. Расход воды в вашем доме - это показатель (в галлонах) того, насколько быстро очищенная вода может выходить из ваших кранов в минуту.

В этом блоге мы дадим вам лучшее понимание того, почему важна скорость потока, основы расчета скорости потока в фильтре для воды и что такое нормальная скорость потока.

Важность расхода воды

Не могу выразить, насколько важно знать желаемый расход.Это ключ к выбору правильной фильтрации воды для всего дома. Также важно выбрать картридж фильтра для воды с показателем галлонов в минуту, который в 2 раза больше желаемой скорости потока. Это приведет к тому, что срок службы картриджа приблизится к рекомендованному сроку замены шести месяцев или приблизится к нему, что обеспечит максимальную экономическую эффективность.


Калькулятор расхода воды

Давайте начнем с того, что нам нужно для определения скорости потока.

Диаметр трубы определяется двумя способами: I.D., который является внутренним измерением и внешним диаметром. как вы догадываетесь, внешнее измерение. В этом случае скорость потока, о которой идет речь, - это внутренний диаметр. Учтите, что чем больше диаметр трубы, тем больше расход воды.

Скорость - это объем воды, который проходит через заданную поверхность за единицу времени.

Скорость потока - это скорость, с которой объем жидкости протекает через закрытый контейнер, например трубу. Он измеряется в галлонах в минуту, (галлонах в минуту) единиц объемного расхода.Обратите внимание, что более низкая скорость потока лучше для большей очистки.

Взгляд со стороны не поможет, просто скажу. Для каждой проблемы есть решение, все, что вам нужно сделать, это сделать шаг назад и начать с того, что вы знаете.

ИЗВЕСТНО

Диаметр трубы: внутренний диаметр в дюймах.

Объемный расход: скорость, с которой объем жидкости протекает через закрытый контейнер (например, трубу).

Чем больше диаметр трубы, тем больше расход воды.

Скорость: мера того, насколько быстро что-то движется в определенном направлении. Скорость = фут / сек.

Для максимальной точности измерьте расход 3 или 4 раза и усредните их вместе. Формула для определения галлонов в минуту: 60, разделенные на секунды, необходимые для наполнения контейнера объемом один галлон (60 / секунда = галлонов в минуту). Пример: контейнер емкостью 1 галлон заполняется за 5 секунд, разбивка: 60, разделенное на 5, равняется 12 галлонам в минуту.

Примечание: 16 чашек в галлоне.

НЕИЗВЕСТНО

Расход: объем воды, проходящей через него в любой момент времени.

Расход = скорость x площадь (0,785xD2)

галлонов в минуту (галлонов в минуту): количество воды, поступающей из устройства.

фунтов на квадратный дюйм (PSI): количество давления, которое устройство может произвести с чистым фильтром.

ИЛИ для этого, вероятно, есть приложение.

Загрузите «Полное руководство по фильтрации воды для новичков» прямо сейчас.

Сколько галлонов в минуту вам нужно для дома?

Это сложный вопрос, который на самом деле сводится к предпочтениям и количеству людей, которые находятся в доме.В среднем домашнему хозяйству требуется от 100 до 120 галлонов на человека в день, а скорость потока составляет от 6 до 12 галлонов в минуту.

В туалете обычно используется от 2,2 до 5,0 галлона в минуту, в душе - от 2,5 до 5,0 галлона в минуту, в ванне - от 4,0 до 8,0 галлона в минуту, в смесителе для ванной или кухни - от 2,5 до 3,0 галлона в минуту, в посудомоечной машине - от 2,0 до 3,0 галлона в минуту, и в стиральной машине. машина от 4,0 до 5,0 галлонов в минуту.

Просто имейте в виду, что фактическая скорость потока и падение давления в каждом доме будут определяться на основе выбора картриджа и вязкости жидкости.

Теперь, когда вы лучше понимаете, как рассчитать скорость потока фильтра для воды и что такое нормальная скорость потока, я хотел бы оставить вас с Pro Совет: выберите картридж фильтра для воды с рейтингом галлонов в минуту, который вдвое больше желаемой скорости потока. Это приведет к тому, что срок службы картриджа приблизится к рекомендованному сроку замены шести месяцев или приблизится к нему, что обеспечит максимальную экономическую эффективность.

Как рассчитать скорость потока

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Крис Дезиел

Определение скорости потока воды из выпускного патрубка, такого как садовый кран или смеситель для ванной комнаты, - это простое упражнение, требующее всего лишь ведро и таймер.Расчет расхода в открытом желобе, таком как желоб или русло реки, немного сложнее, а вычисление расхода жидкости внутри закрытой трубы еще сложнее.

Формула расхода, как правило, равна

Q = Av

, где Q - расход, A - площадь поперечного сечения в точке на пути потока и v - скорость жидкости в этой точке. В некоторых ситуациях, например, когда вода течет в русле реки, вычислить A сложно, и лучшее, что вы можете сделать, - это приблизить.В других случаях, таких как жидкость, текущая в замкнутой трубе, трудно измерить v , но это не обязательно. Если вы можете измерить давление жидкости, вы можете использовать закон Пуазейля.

Расчет расхода через отверстие

Если вам нужно знать расход через отверстие, такое как патрубок или капельный эмиттер, все, что вам нужно сделать, это дать определенному объему накопиться в контейнере и измерить сколько времени нужно для накопления. Например, вы можете измерить скорость потока из крана, позволив воде заполнить 5-галлонное ведро и записав время.Разделите 5 на время, необходимое для получения количества галлонов в единицу времени. Если вы измеряете время в минутах, вы получите результат в галлонах в минуту.

Для измерения расхода через небольшое отверстие, такое как отверстие капельного эмиттера, вам понадобится контейнер гораздо меньшего размера, например, квартовая банка, и более длинная единица измерения времени, но принцип тот же. Капельные эмиттеры обычно оцениваются по количеству галлонов в час, которое они выбрасывают. Эмиттер, производящий 1 галлон в час, наполнит литровую банку за 15 минут.

Использование формулы расхода

Если вы видите протекающую жидкость, вы можете измерить ее скорость, и это означает, что все, что вам нужно, это площадь, через которую протекает жидкость, чтобы рассчитать расход по формуле Q = A × v .

Если жидкость течет через отверстие или прозрачную трубку, одним из способов измерения скорости является введение красителя в качестве маркера и определение времени, за которое краситель проходит через две точки.После измерения радиуса трубки или отверстия вы можете рассчитать площадь, используя π r 2 , а затем использовать v × A для расчета расхода.

Для потока через природные объекты, такие как русло реки, необходимо приблизительно указать площадь. Предположим, что самая глубокая часть реки имеет радиус полуцилиндрического желоба. Вычислите площадь поперечного сечения, используя π r 2 , затем возьмите половину и используйте это значение для A в уравнении Q = v × A Чтобы получить приблизительный расход.

Расчет расхода с использованием давления

Когда жидкость течет через закрытую трубу, вы не видите ее, поэтому вы не можете измерить ее скорость. Однако, если вы можете измерить давление жидкости - что обычно легко сделать с помощью манометра - вы можете использовать закон Пуазейля для расчета скорости потока. Согласно закону Пуазейля, расход Q напрямую зависит от перепада давления Δ p между концами трубы и четвертой степени радиуса трубы r 4 , и изменяется обратно пропорционально длине трубы L .4} {8 мкл}

, где мкл - вязкость жидкости.

Закон Пуазейля предполагает ламинарный (нетурбулентный) поток, что является безопасным допущением при низких давлениях и малых диаметрах труб.

Калькулятор расхода - Давление и диаметр

Калькулятор расхода - Давление и диаметр | Copely

Результаты

Пожалуйста, нажмите на вкладки ниже, чтобы просмотреть результаты.

Зависимость расхода жидкости от длины шланга Количество потока жидкости в зависимости от давления Зависимость расхода жидкости от диаметра ствола
Количество потока жидкости в зависимости от длины шланга
Длина 20.000 40.000 60,000 80,000 100,000 120,000 140.000 160,000 180,000 200,000
Количество Расход жидкости (литры в минуту) 95,273 68,458 56.202 48,807 43,727 39.961 37.026 34.656 32,689 31,023
Диаметр отверстия (мм) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
Давление (бар) 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
Диаметр отверстия (дюймы) 0.984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984
Давление (фунт / кв. Дюйм) 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900
Длина (фут) 65.667 131,333 197.000 262,667 328,333 394,000 459,667 525.333 591,000 656,667
Количество потока жидкости (галлонов в минуту) 20.960 15.061 12,364 10,738 9,620 8,791 8,146 7,624 7,192 6,825
Коэффициент C 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105
Скорость V (фут / сек) 10.602 7,618 6.254 5,431 4,866 4,447 4,120 3,856 3,638 3,452
Диаметр отверстия (фут) D 0.082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021
Эквивалентная напорная жидкость, ч (фут) 237,644 237,644 237,644 237,644 237.644 237,644 237,644 237,644 237,644 237,644
Данные о зависимости расхода жидкости от давления
Давление 1,400 2,800 4.200 5.600 7.000 8.400 9.800 11.200 12.600 14,000
Расход жидкости (л / мин) 19,555 27.655 33,871 39,110 43,727 47.900 51,738 55,310 58.666 61,839
Диаметр отверстия (мм) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
Длина 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Диаметр отверстия (дюйм) 0.984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984
Давление (фунт / кв. Дюйм) 20,580 41.160 61.740 82,320 102.900 123.480 144.060 164.640 185,220 205.800
Длина (фут) 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333
Расход жидкости (галлон / мин) 4.302 6.084 7,452 8.604 9,620 10,538 11,382 12,168 12.906 13,605
Коэффициент C 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105
Скорость V (фут / сек) 2,176 3,077 3,769 4.352 4,866 5,330 5,757 6,155 6.528 6,881
Диаметр отверстия (фут) D 0.082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021
Эквивалентная напорная жидкость, ч (фут) 47,529 95.058 142,587 190.115 237.644 285,173 332,702 380.231 427.760 475,289
Количество потока жидкости в зависимости от диаметра отверстия
Диаметр отверстия 5.000 10.000 15,000 20.000 25.000 30.000 35,000 40.000 45,000 50,000
Расход жидкости (л / мин) 0,091 2.204 8,792 21,989 43,727 75,790 119,849 177,478 250,177 339.374
Давление (бар) 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
Длина 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Диаметр отверстия (дюйм) 0.197 0,394 0,591 0,787 0,984 1,181 1,378 1,575 1.772 1,969
Давление (фунт / кв. Дюйм) 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900 102.900
Длина (фут) 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333 328,333
Расход жидкости (галлон / мин) 0.020 0,485 1,934 4,838 9,620 16,674 26,367 39.045 55.039 74.662
Коэффициент C 2,314 9,976 14,458 17.638 20.105 22,120 23.824 25,300 26.602 27,767
Скорость V (фут / сек) 0,252 1,533 2,718 3,823 4,866 5,857 6.804 7,715 8,592 9,441
Диаметр отверстия (фут) D 0.016 0,033 0,049 0,066 0,082 0,098 0,115 0,131 0,148 0,164
Эквивалентная напорная жидкость, ч (фут) 237,644 237,644 237,644 237,644 237,644 237.644 237,644 237,644 237,644 237,644

Расход жидкости в трубах

Количество жидкости, которое будет выпущено через шланг, зависит от давления, приложенного на подающем конце, длины шланга и диаметра отверстия. Характер поверхности отверстия, количество и форма изгибов на участке шланга также влияют на скорость потока.

Давление иногда указывается как «напор». Если напор указан в метрах водяного столба, каждый 1-метровый напор (3,28 фута) создает давление 0,1 бар (1,47 фунт / кв. Дюйм).

Все формулы для определения количества жидкости, которая будет протекать через шланг в данный момент времени, являются приблизительными. Приведенные выше графики построены на основе расчетов, предполагающих, что шланг находится в хорошем состоянии и проложен по прямой линии. В этом случае они будут точными с точностью до 10% от реальных полученных результатов.

Если набор условий, введенных в модель, дает отрицательные ответы, то очевидно, что необходимо соответствующим образом скорректировать переменные, пока не будет получен реалистичный результат.

Необходимо рассчитать падение давления жидкости, движущейся по трубе или трубе? Воспользуйтесь нашим калькулятором падения давления.

Вставить этот инструмент на свой веб-сайт

Скопируйте приведенный ниже код, чтобы встроить калькулятор скорости потока на свой веб-сайт.

Не пропустите последние новости

Подпишитесь на нашу эксклюзивную рассылку по электронной почте, чтобы получать последние новости и предложения от Copely.

Copely Developments Ltd будет использовать информацию, которую вы предоставляете в этой форме, чтобы время от времени связываться с вами
по поводу интересных историй, новых продуктов и предстоящих событий. Вы можете отписаться в любое время.

© 2021 Copely Developments Ltd - Турмастон-лейн, Лестер, LE4 9HU. - Входит в группу компаний COBA.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСХОДА

И Н С Т Р У К Т И Я

Этот калькулятор ultra отличается тем, что позволяет выбирать между большое разнообразие единиц (6 для диаметра и 24 для каждой для скорости и расхода).В отличие от других калькуляторов, вы НЕ ограничен вводом диаметра в дюймах, скорости в милях в час и т. д., что делает этот калькулятор довольно универсален.

1) Вода течет со скоростью 36 дюймов в секунду и со скоростью 1,0472 кубических футов в секунду. Какой диаметр трубы?
Самый важный шаг в использовании этого калькулятора:
ПЕРВЫЙ ВЫБЕРИТЕ, ЧТО ВЫ РЕШАЕТЕ ДЛЯ
В этом случае мы решаем для ДИАМЕТРА ТРУБЫ, поэтому нажмите эту кнопку.
Введите 36 в поле скорости и выберите в его меню дюймы в секунду.
Введите 1,0472 в поле скорости потока и выберите в соответствующем меню кубические футы в секунду.
Нажмите кнопку РАССЧИТАТЬ, и вы увидите, что это равно 8 дюймам.
И вы увидите ответ в 5 других различных единицах !! 2) Вода течет по трубе диаметром 10 см со скоростью 9 литров в секунду. Какая скорость воды?
ПЕРВЫЙ НАЖМИТЕ НА ТО, ЧТО ВЫ РЕШАЕТЕ - СКОРОСТЬ
Введите 10 в поле диаметра трубы и выберите сантиметры в его меню.
Введите 9 в поле расхода и выберите в соответствующем меню литры в секунду.
Нажмите кнопку РАССЧИТАТЬ, и ответ будет 114,59 сантиметров в секунду, И ответ будет в 23 других единицах измерения !!

3) Вода течет по трубе диаметром 2 фута со скоростью 20 дюймов в секунду. Какая скорость потока?
ПЕРВЫЙ ЩЕЛКНИТЕ НА ТО, ДЛЯ ЧТО ВЫ РЕШАЕТЕ - СКОРОСТЬ ПОТОКА
Введите 2 в поле диаметра трубы и выберите футы в его меню.
Введите 20 в поле скорости и выберите в соответствующем меню дюймы в секунду.
Нажмите кнопку РАССЧИТАТЬ, и ответ будет 5.236 кубических футов в секунду И ответ в 23 других единицах !!


Для удобства чтения числа отображаются в формате «значащих цифр», поэтому вы , а не , видят такие ответы, как 77.3333333333333333.
Числа больше более 1000 будет отображаться в экспоненциальном представлении и с таким же количеством указаны значащие цифры. Вы можете изменить значащие цифры, отображаемые изменив номер в поле выше.
Internet Explorer и большинство других браузеров будут отображать ответы правильно, но есть несколько браузеров, которые вообще не выводят без вывода .Если да, введите ноль в поле выше. Это устраняет все форматирование, но это лучше, чем не видеть вывод вообще.

12.1: Скорость потока и ее связь со скоростью

Скорость потока \ (Q \) определяется как объем жидкости, проходящей через определенное место через область в течение периода времени, как показано на рисунке \ (\ PageIndex { 1} \). В символах это можно записать как

.

\ [Q = \ dfrac {V} {t}, \]

где \ (V \) - объем, а \ (t \) - прошедшее время.3 \, см \)). В этом тексте мы будем использовать любые метрические единицы, наиболее удобные для данной ситуации.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Скорость потока - это объем жидкости в единицу времени, проходящий мимо точки через область \ (A \). Повторно заштрихованный цилиндр жидкости течет мимо точки \ (P \) в однородной трубе во времени \ (t \). Объем цилиндра равен \ (Ad \), а средняя скорость равна \ (\ overline {v} = d / t \), так что расход равен \ (Q = Ad / t = A \ overline {v} \ ).

Пример \ (\ PageIndex {1} \): Расчет объема по скорости потока: Сердце накачивает много крови за всю жизнь

Сколько кубических метров крови перекачивает сердце за 75 лет жизни, если средняя скорость потока равна 5.3 \ end {align *} \]

Обсуждение

Это количество около 200 000 тонн крови. Для сравнения, это значение примерно в 200 раз превышает объем воды, содержащейся в 6-полосном 50-метровом бассейне с дорожками.

Расход и скорость связаны, но совершенно разными физическими величинами. Чтобы сделать различие ясным, подумайте о скорости течения реки. Чем больше скорость воды, тем больше скорость течения реки. Но скорость потока также зависит от размера реки.Стремительный горный ручей несет гораздо меньше воды, чем, например, река Амазонка в Бразилии. Точное соотношение между расходом \ (Q \) и скоростью \ (\ overline {v} \) составляет

\ [Q = A \ overline {v}, \]

где \ (A \) - площадь поперечного сечения, а \ (\ overline {v} \) - средняя скорость. Это уравнение кажется достаточно логичным. Это соотношение говорит нам, что скорость потока прямо пропорциональна величине средней скорости (далее называемой скоростью) и размеру реки, трубы или другого водовода.Чем больше размер трубы, тем больше площадь его поперечного сечения. На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показано, как получается эта взаимосвязь. Заштрихованный цилиндр имеет объем

\ [V = Ad, \]

, который проходит мимо точки \ (P \) за время \ (t \). Разделив обе стороны этого отношения на \ (t \), получим

\ [\ dfrac {V} {t} = \ dfrac {Ad} {t}. \]

Отметим, что \ (Q = V \ t \), а средняя скорость равна \ (\ overline {v} = d / t \). Таким образом, уравнение становится \ (Q = A \ overline {v} \).

На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показана несжимаемая жидкость, текущая по трубе с уменьшающимся радиусом. Поскольку жидкость несжимаема, одно и то же количество жидкости должно пройти через любую точку трубы за заданное время, чтобы обеспечить непрерывность потока. В этом случае, поскольку площадь поперечного сечения трубы уменьшается, скорость обязательно должна увеличиваться. Эту логику можно расширить, чтобы сказать, что скорость потока должна быть одинаковой во всех точках трубы. В частности, для точек 1 и 2,

\ [Q_1 = Q_2 \]

\ [A_1 \ overline {v} _1 = A_2 \ overline {v} _2 \]

Это называется уравнением неразрывности и справедливо для любой несжимаемой жидкости.Следствия уравнения неразрывности можно наблюдать, когда вода течет из шланга в узкую форсунку: она выходит с большой скоростью - это и есть назначение форсунки. И наоборот, когда река впадает в один конец водохранилища, вода значительно замедляется, возможно, снова набирая скорость, когда она покидает другой конец водохранилища. Другими словами, скорость увеличивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается, и скорость уменьшается, когда увеличивается площадь поперечного сечения.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Когда труба сужается, тот же объем занимает большую длину.Для того, чтобы тот же объем проходил через точки 1 и 2 за заданное время, скорость должна быть больше в точке 2. Процесс в точности обратим. Если жидкость течет в обратном направлении, ее скорость будет уменьшаться при расширении трубки. (Обратите внимание, что относительные объемы двух цилиндров и соответствующие стрелки вектора скорости не в масштабе.)

Поскольку жидкости по существу несжимаемы, уравнение неразрывности справедливо для всех жидкостей. Однако газы сжимаемы, поэтому уравнение следует применять с осторожностью к газам, если они подвергаются сжатию или расширению.

Пример \ (\ PageIndex {2} \): Расчет скорости жидкости: скорость увеличивается, когда труба сужается

Насадка радиусом 0,250 см присоединяется к садовому шлангу радиусом 0,900 см. Расход через шланг и насадку составляет 0,500 л / с. Рассчитайте скорость воды (а) в шланге и (б) в форсунке.

Стратегия

Мы можем использовать соотношение между расходом и скоростью, чтобы найти обе скорости. Мы будем использовать индекс 1 для шланга и 2 для сопла.2} 1,96 \, м / с = 25,5 \, м / с. \ nonumber \]

Обсуждение

Скорость 1,96 м / с примерно подходит для воды, выходящей из шланга без сопла. Сопло создает значительно более быстрый поток, просто сужая поток до более узкой трубки.

Решение последней части примера показывает, что скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса трубы, что дает большие эффекты при изменении радиуса. Мы можем задуть свечу на большом расстоянии, например, поджав губы, тогда как задувание свечи с широко открытым ртом совершенно неэффективно.

Во многих ситуациях, в том числе в сердечно-сосудистой системе, происходит разветвление потока. Кровь перекачивается из сердца в артерии, которые подразделяются на более мелкие артерии (артериолы), которые разветвляются на очень тонкие сосуды, называемые капиллярами. В этой ситуации непрерывность потока сохраняется, но сохраняется сумма расходов в каждом из ответвлений в любой части вдоль трубы. Уравнение неразрывности в более общем виде принимает вид

\ [n_1A_1 \ overline {v} _1 = n_2A_2 \ overline {v} _2, \]

, где \ (n_1 \) и \ (n_2 \) - количество ответвлений в каждой из секций вдоль трубы.

Пример \ (\ PageIndex {3} \): Расчет скорости потока и диаметра сосуда: ветвление в сердечно-сосудистой системе

Аорта - это главный кровеносный сосуд, по которому кровь покидает сердце и циркулирует по всему телу. (а) Рассчитайте среднюю скорость кровотока в аорте, если скорость потока составляет 5,0 л / мин. Аорта имеет радиус 10 мм. (б) Кровь также течет через более мелкие кровеносные сосуды, известные как капилляры. Когда скорость кровотока в аорте составляет 5,0 л / мин, скорость кровотока в капиллярах составляет около 0.33 мм / с. Учитывая, что средний диаметр капилляра составляет \ (8,0 \, \ мкм \), рассчитайте количество капилляров в системе кровообращения.

Стратегия

Мы можем использовать \ (Q = A \ overline {v} \) для вычисления скорости потока в аорте, а затем использовать общую форму уравнения непрерывности для вычисления количества капилляров, поскольку все другие переменные известны. 6 \) на 1 кг мышцы.3 \)

  • Расход и скорость связаны соотношением \ (Q = A \ overline {v} \), где \ (A \) - площадь поперечного сечения потока, а \ (v \) - его средняя скорость.
  • Для несжимаемых жидкостей скорость потока в различных точках постоянна. То есть
  • \ [Q_1 = Q_2 \]

    \ [A_1 \ overline {v} _1 = A_2 \ overline {v} _2 \]

    \ [n_1A_1 \ overline {v} _1 = n_2A_2 \ overline {v} _2 \]

    Глоссарий

    расход
    сокращенно Q , это объем V , который проходит мимо определенной точки за время t , или Q = V / t
    литр
    единица объема, равная 10 −3 м 3

    Авторы и указание авторства

    Пол Питер Урон (почетный профессор Калифорнийского государственного университета, Сакраменто) и Роджер Хинрикс (Государственный университет Нью-Йорка, колледж в Освего) с авторами: Ким Диркс (Оклендский университет) и Манджула Шарма (Сиднейский университет).Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

    Калькулятор скорости воды - Дюймовый калькулятор

    Введите расход и диаметр трубы, чтобы рассчитать скорость проходящей через нее воды.

    Как рассчитать скорость воды

    Скорость воды - это мера скорости воды, протекающей по замкнутой системе трубопроводов. [1] Скорость воды можно найти по простой формуле:

    v = QA

    Таким образом, скорость v равна расходу Q , деленному на площадь поперечного сечения A .

    При использовании этой формулы все единицы должны быть в одной форме. Если скорость потока измеряется в кубических метрах в секунду, тогда площадь должна быть в квадратных метрах, а если скорость потока измеряется в кубических футах в секунду, тогда площадь должна быть в квадратных футах.

    Площадь поперечного сечения трубы можно найти по формуле:

    A = πr²

    Площадь A равна π, умноженному на квадрат радиуса r .

    Например, , давайте найдем скорость воды при скорости потока 35 кубических футов в секунду и трубе диаметром 1 дюйм.

    Начните с определения площади поперечного сечения трубы.

    Диаметр в футах = 1 ″ ÷ 12 = 0,0833333333 ′
    Радиус = 0,0833333333 ′ ÷ 2 = 0,0416666667 ′
    Площадь = π × 0,0416666667²
    A = π × 0,001736111111111
    A = 0,005454152777778 кв. Футов

    Затем рассчитайте скорость.

    v = 350,005454152777778
    v = 6417,1 фут3 / с

    Альтернативная формула

    Приведенная выше формула отлично работает, когда расход измеряется в кубической форме стандартной единицы длины.Но когда расход измеряется в галлонах в минуту или литрах в минуту, все становится немного сложнее.

    В этом случае начните с преобразования скорости потока в кубические футы в секунду или кубические метры в секунду.

    В качестве альтернативы, если скорость потока измеряется в галлонах в минуту, для расчета скорости воды можно использовать следующую формулу.

    v = 0,408 × QD²

    Таким образом, скорость v в футах в секунду равна 0,408 скорости потока Q в галлонах в минуту, деленной на диаметр трубы D в дюймах в квадрате. [2]

    Например, , давайте найдем скорость воды при скорости потока 15 галлонов в минуту и ​​трубе диаметром 0,75 дюйма.

    Начните с определения площади поперечного сечения трубы.

    v = 0,408 × 150,75²
    v = 0,408 × 150,5625
    v = 6,120,5625
    v = 10,88

    Таким образом, скорость воды внутри трубы диаметром 0,75 дюйма при расходе 15 галлонов в минуту равна 10,88 фут / с.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *