Гидравлический расчет трубопроводов онлайн калькулятор: читаем суть

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

Рабочая точка

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

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

Услуга гидравлического расчета трубопроводов в ГК «Миррико»

Дивизион «Добыча» группы компаний «Миррико» по запросу Заказчика выполняет гидравлический расчёт трубопроводов, прогноз и оценку технологической эффективности противотурбулентной присадки. После сбора исходных данных производится расчет, демонстрирующий эффективность работы противотурбулентной присадки и возможные достижимые параметры по увеличению пропускной способности трубопровода, снижению давления). Далее следует проведение опытно-промышленных испытаний (ОПИ) на объектах заказчиков, в ходе которых определяются:

· эффективность ПТП

· необходимая дозировка

· расход на перекачку

· наибольшая пропускная способность нефтепровода системы

После сбора данных составляется подробный отчёт, он включает выводы и рекомендации к дальнейшему применению противотурбулентных присадок.

Заказчиками услуги гидравлического расчета трубопровода уже стали такие нефтегазодобывающие и нефтетранспортные компании, как ПАО «НК «Роснефть», ПАО «НОВАТЭК», ПАО «Газпром», ПАО «Транснефть». В арсенале ГК «Миррико» имеется широкий портфель присадок и химических реагентов для увеличения пропускной способности трубопроводов, в их числе собственный уникальный продукт – противотурбулентная присадка M-FLOWTREAT (при меньшей цене сопоставима по эффективности с зарубежными аналогами), она повышает пропускную способность нефтепроводов, снижает внутритрубное давление и энергозатраты при перекачке.

Преимущества использования M-FLOWTREAT: сохранение физико-химических характеристик перекачиваемой жидкости, возможность применения совместно с нефтепромысловыми реагентами, эффективность при минимальных дозировках. Присадка применяется на всех типах трубопроводов: межпромысловые и магистральные нефтепроводы, магистральные нефтепродуктопроводы, магистральные конденсатопроводы. Возможен индивидуальный подбор рецептур для подвидов перекачиваемой жидкости: нефть, товарные нефтепродукты.

По завершении ОПИ специалистами ГК «Миррико» оформляется подробный отчёт, включающий в себя выводы и рекомендации к дальнейшему применению.

Гидравлический расчет системы отопления

Для каких целей применяются такого рода расчеты? Как это и предопределяется его названием, гидравлический расчет систем отопления предназначен для установления необходимых оптимальных показателей, которые обеспечат обогрев здания.

Читайте также:  Счетчик на отопление в частный дом — реальный способ экономии

При этом обязательно учитываются такие показатели как диаметр трубопровода и мощность насосов, обеспечивающих функционирование жидкости в этих трубопроводах. Вполне очевидно, что без предварительного проведения таких расчетов просто невозможно обеспечить качественное теплоснабжение здания.

Данная статья преследует цель проинформировать о том, как именно работы подобного рода выполняются, что для большей ясности будет иллюстрироваться соответствующими фото-видео материалами.

Вычисления по работе гидравлических систем

Для проведения необходимой в данном случае системы расчетов необходимо воспользоваться основными характеристиками-показателями работы гидравлических систем. К таким показателям следует отнести:

  • показатель скорости движения в трубопроводе жидкости;
  • сопротивление конструктивных элементов трубопровода (труб и арматуры);
  • объем находящейся в трубопроводе воды.

Следует отметить, что все эти элементы имеют тесную взаимосвязь, а это означает что малейшие изменения в одном из них неминуемо повлекут изменения и во всех остальных.

Обратите внимание! Что при уменьшении диаметра трубопровода повышается как скорость движения жидкости-теплоносителя, так и показатели гидравлического сопротивления. И напротив — в случае увеличения диаметра трубопровода эти показатели будут уменьшаться.

Учитывая зависимость подобного рода можно существенно сэкономить расход материалов, и обеспечить эффективность работы системы отопления.

Традиционные системы обогрева включают в себя такие основные элементы:

  • регулирующую, а также запорную аппаратуру;
  • трубопроводы;
  • радиаторы;
  • источники генерации теплоты.

Вышеперечисленные элементы располагают конкретными характеристиками, которые обязательно должны быть учтены при создании системы теплоснабжения здания. Оборудование такого рода уже изначально содержит информацию от производителей об этих параметрах.

Для проведения таких вычислений разработаны специальные таблицы и номограммы, которые существенно облегчают процесс таких расчетов.

Например, гидравлический расчет систем отопления значительно упрощен при подборе полипропиленовых трубопроводов благодаря тому, что к этой продукции прилагаются специальные номограммы для гидравлического расчета, что хорошо прослеживается при анализе предоставленной номограммы.

О значении скорости потока

Установлено, что показатель для минимальной скорости движения теплоносителя не должен быть меньше 0,2 м\сек.

, поскольку меньшая скорость повлечет выделение из воды воздуха, а это в свою очередь чревато появлением воздушных пробок, препятствующих функционированию всей системы. Верхний потолок скорости движения жидкости в системе обогрева не должен превышать 1,5 м\сек.

, при превышении этих параметров в трубопроводе будут образовываться шумы. Что касается оптимального показателя – скорость движения теплоносителя должна соответствовать 0,5-0,7 м\сек..

Что же представляют собой потери напора?

Потери напора составляют сумму потерь от трения в трубах, арматуре и радиаторах отопительной системы и неизбежно образуются в процессе ее функционирования на всех участках. При расчетах используются такие показатели как :

  • скорость движения воды;
  • плотность;
  • величина потерь напора в трубопроводе;
  • длина трубопровода на конкретном участке;
  • сумма сопротивлений.

При этом общее сопротивление представляет собой суммарный показатель сопротивления на всех участках трубопровода системы.

О функционировании двухтрубной системы отопления

Какая же информация о работе двухтрубной системы отопления заслуживает особого внимания? Если следовать инструкции по проведению расчетов, в том случае, если функционирование системы отопления сопровождается попутным движением теплоносителя, то в двухтрубной системе через нижний радиатор берется кольцо стояка, который более всего нагружен.

Применительно к однотрубной схеме таковым является кольцо, проходящее через самый загруженный из стояков. В случае тупикового движения воды, двухтрубной системе присуща та особенность, что кольцо нижней батареи берется в самом удаленном и нагруженном из стояков. При горизонтальной схеме отопления принимается кольцо ветки нижнего этажа, которая более всего загружена.

Подобная ситуация требует неусыпного внимания, поскольку допущение при этом ошибки может впоследствии дорого обойтись.

Несомненно, проведение расчета гидравлического сопротивления системы отопления это залог эффективной работы этой системы. Если вы не сможете произвести всех необходимых для этого вычислений самостоятельно – обратитесь за помощью к компетентному специалисту, хотя конечно соблазн проведения такого расчета собственноручно очень велик и в этом случае не будет лишним пример гидравлического расчета систем отопления.

Пропускная способность канализационной трубы

Пропускная способность канализационной трубы – важный параметр, который зависит от типа трубопровода (напорный или безнапорный). Формула расчета основана на законах гидравлики. Помимо трудоемкого расчета, для определения пропускной способности канализации используют таблицы.

Для гидравлического расчета канализации требуется определить неизвестные:

  1. диаметр трубопровода Ду;
  2. среднюю скорость потока v;
  3. гидравлический уклон l;
  4. степень наполнения h/ Ду (в расчетах отталкиваются от гидравлического радиуса, который связан с этой величиной).
Читайте также:  Как сделать генератор дыма для коптильни

На практике ограничиваются вычислением значения l или h/d, так как остальные параметры легко посчитать. Гидравлический уклон в предварительных расчетах принято считать равным уклону поверхности земли, при котором движение сточных вод будет не ниже самооочищающей скорости. Значения скорости, а также максимальные значения h/Ду для бытовых сетей можно найти в таблице 3.

Юлия Петриченко, эксперт

Кроме того, существует нормированное значение минимального уклона для труб с малым диаметром: 150 мм

(i=) и 200 (i=) мм.

Формула объемного расхода жидкости выглядит так:

где a — это площадь живого сечения потока,

v – скорость потока, м/с.

Скорость рассчитывается по формуле:

где R – это гидравлический радиус;

С – коэффициент смачивания;

Отсюда можно вывести формулу гидравлического уклона:

По ней определяют данный параметр при необходимости расчета.

где n – это коэффициент шероховатости, имеющий значения от 0,012 до 0,015 в зависимости от материала трубы.

Гидравлический радиус считают равным радиусу обычному, но только при полном заполнении трубы. В остальных случаях используют формулу:

где А – это площадь поперечного потока жидкости,

P– смоченный периметр, или же поперечная длина внутренней поверхности трубы, которая касается жидкости.

Таблицы пропускной способности безнапорных труб канализации

В таблице учтены все параметры, используемые для выполнения гидравлического расчета. Данные выбирают по значению диаметра трубы и подставляют в формулу. Здесь уже рассчитан объемный расход жидкости q, проходящей через сечение трубы, который можно принять за пропускную способность магистрали.

Кроме того, существуют более подробные таблицы Лукиных, содержащие готовые значения пропускной способности для труб разного диаметра от 50 до 2000 мм.

Таблицы пропускной способности напорных канализационных систем

В таблицах пропускной способности напорных труб канализации значения зависят от максимальной степени наполнения и расчетной средней скорости сточной воды.

Таблица 4. Расчет расхода сточных вод, литров в секунду
Диаметр, мм Наполнение Принимаемый (оптимальный уклон) Скорость движения сточной воды в трубе, м/с Расход, л/сек
100 0,6 0,02 0,94 4,6
125 0,6 0,016 0,97 7,5
150 0,6 0,013 1,00 11,1
200 0,6 0,01 1,05 20,7
250 0,6 0,008 1,09 33,6
300 0,7 0,0067 1,18 62,1
350 0,7 0,0057 1,21 86,7
400 0,7 0,0050 1,23 115,9
450 0,7 0,0044 1,26 149,4
500 0,7 0,0040 1,28 187,9
600 0,7 0,0033 1,32 278,6
800 0,7 0,0025 1,38 520,0
1000 0,7 0,0020 1,43 842,0
1200 0,7 0,00176 1,48 1250,0

Гидравлический расчет системы отопления – примеры

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

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

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

Какие бывают способы подключения приборов для отопления

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

  • Однотрубный;
  • Двухтрубный.

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

Что нужно выполнить до гидравлического расчета отопительной системы

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

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

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

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

Пример гидравлического расчета системы отопления

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

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

Сначала рассчитаем расход теплоносителя, для этого необходимы следующие данные:

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

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

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

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

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

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

Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления

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

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

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

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

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

Номограммы для гидравлических вычислений труб

Для проверки потерь давления на заданном участке, показатели манометров сравнивают с табличными данными, или ориентируются на функциональную зависимость расхода жидкости от изменений напряжения (при постоянном диаметре).

Для примера используется ветка с радиаторами на 10 кВт. Расход жидкости рассчитывается на перенос теплоэнергии на уровне 10 кВт. В качестве расчетного участка взят отрез от первой в ветке батареи. Его диаметр является постоянным. Второй участок размещен между 1-ой и 2-ой батареей. На втором участке расход потребляемой энергии составляет 9 кВт с возможным снижением.

Расчет гидравлического сопротивления производится до обратной и подающей трубы, этому способствует формула:

G уч = (3,6*Q уч)/(c*(t r-t o)),

где Q уч — уровень тепловой нагрузки участка, (Вт). Нагрузка тепла на 1 участок составляет 10 кВт;

с — (показатель удельной теплоемкости для жидкости) постоянная, равная 4,2 кДж (кг*°С);

t r — температурный режим горячего теплоносителя;

t o — температурный режим холодного теплоносителя.

Гидрорасчеты отопительных гравитационных систем: скорость транспортировки теплоносителя

Минимальная скорость теплоносителя составляет 0,2-0,26 м/с. При снижении параметра из жидкости могут выделяться избыточные воздушные массы, приводящие к образованию воздушных пробок. Это выступает причиной для полного или частичного отказа от системы отопления. Верхний порог скорости теплоносителя составляет 0,6-1,5 м/с. Не достижение скорости до заданных параметров возможно образование гидравлических шумов. На практике оптимальная скорость варьирует в диапазоне 0,4-0,7 м/с.

Для более точных вычислений используются параметры материалов для изготовления труб, Например, для стальных труб скорость жидкости варьирует в диапазоне 0,26-0,5 м/с. При использовании полимерных или медных изделий, допускается увеличение скорости до 0,26-0,7 м/с.

Вычисление сопротивления отопительных гравитационных систем: потери давления

Сумма всех потерь при гидравлическом трении и локальном сопротивлении определяется в Па:

Руч = R * l + ((p * v2) / 2) * E3,

  • где v — скорость транспортируемых сред м/с;
  • p — плотность жидкости, кг/м³;
  • R — потери давления, Па/м;
  • l — длина, используемая для расчета труб, м;
  • E3 — сумма всех коэффициентов локального сопротивления на обустроенном участке запорной арматуры.

Общий уровень гидравлического сопротивления определяется суммой сопротивлений расчетных участков.

Гидрорасчет двухтрубных гравитационных отопительных систем: выбор основной ветви

Если система гидравлики характеризуется попутной транспортировкой теплоносителя, для двухтрубных систем следует выбрать кольцо максимально загруженного стояка через размещенные внизу отопительные приборы. Для систем, характеризующихся тупиковым движением теплоносителя, требуется выбор кольца нижнего прибора обогрева для максимально загруженного из самых удаленных стояков. Для горизонтальных отопительных конструкций подбирают кольца через наиболее загруженные ветви, относящиеся к нижним этажам.