Программа гидравлического расчета трубопроводов – Гидравлический расчет трубопроводов

Гидравлический расчет трубопроводов в Excel

Опубликовано 08 Апр 2014
Рубрика: Теплотехника | 47 комментариев

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет в Excel трубопроводов по формулам теоретической гидравлики.

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

Исходные данные:

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

в ячейку D4: 45,000

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

в ячейку D5: 95,0

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

в ячейку D6: 70,0

4. Внутренний диаметр трубопровода  d

в мм вписываем

в ячейку D7: 100,0

5. Длину трубопровода  L в м записываем

в ячейку D8: 100,000

6. Эквивалентную шероховатость внутренних поверхностей труб  ∆ в мм вносим

в ячейку D9:  1,000

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

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

7. Сумму коэффициентов местных сопротивлений  Σ(ξ) вписываем

в ячейку D10:  1,89

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

Для ряда основных типов местных сопротивлений данные и формулы расчета представлены на листах «Расчет коэффициентов» и «Справка» файла

Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».

Результаты расчетов:

8. Среднюю температуру воды t_ср в °C вычисляем

в ячейке D12: =(D5+D6)/2 =82,5

t_ср=(t_вх+t_вых)/2

9. Кинематический коэффициент вязкости воды n в cм²/с при температуре t_ср рассчитываем

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

n=0,0178/(1+0,0337*t_ср+0,000221*t_ср²)

10. Среднюю плотность воды ρ в т/м³ при температуре t_ср вычисляем

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

ρ=(-0,003*t_ср²-0,1511*t_ср+1003, 1)/1000

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

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

G’=G*1000/(ρ*60)

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

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

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

v=4*G/(ρ*π*(d/1000)²*3600)

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

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

13. Число Рейнольдса Re определяем

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

Re=v*d*10/n

14. Коэффициент гидравлического трения λ рассчитываем

в ячейке D18: =ЕСЛИ(D17<=2320;64/D17;ЕСЛИ(D17<=4000; 0,0000147*D17;0,11* (68/D17+D9/D7)^0,25)) =0,035

λ=64/Re                              при Re≤2320

λ=0,0000147*Re                при 2320≤Re≤4000

λ=0,11*(68/Re+∆/d)^0,25  при Re≥4000

15. Удельные потери давления на трение R в кг/(см²*м) вычисляем

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

R=λ*v²*ρ*100/(2*9,81*d)

16. Потери давления на трение dP_тр в кг/см² и Па находим соответственно

в ячейке D20: =D19*D8 =0,464485

dP_тр=R*L

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

dP_тр=dP_тр*9,81*10000

17. Потери давления в местных сопротивлениях dP_мс в кг/см² и Па находим соответственно

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

dP_мс=Σ(ξ)*v²*ρ/(2*9,81*10)

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

dP_тр=dP_мс*9,81*10000

18. Расчетные потери давления в трубопроводе dP в кг/см² и Па находим соответственно

в ячейке D24: =D20+D22 =0,489634

dP=dP_тр+dP_мс

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

dP=dP*9,81*10000

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

в ячейке D26: =D25/D4^2 =23,720

S=dP/G²

Гидравлический расчет в Excel трубопровода по формулам теоретической гидравлики выполнен!

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

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

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

Исходные данные:

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

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

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

Результаты расчетов:

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

2. Коэффициент m извлекается

в ячейку D32: =ИНДЕКС(h41:h52;h39) =0,300

3. Коэффициент A₀ извлекается

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

4. Коэффициент 1000A₁ извлекается

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

5. Коэффициент 1000A₁/(2g) извлекается

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

6. Коэффициент С извлекается

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

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

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

i=((1000A1/(2g))/1000)*(((A0+C/v)^m)/((d/1000)^(m+1)))*v²

8. Расчетные потери давления в трубопроводе dP в кг/см² и Па находим соответственно

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

dP=dP/9,81/10000

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

dP=i*9,81*1000*L

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

Итоги.

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

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

При гидравлическом расчете трубопроводов с перепадом высот входа и выхода не забывайте добавлять (или отнимать) к результатам статическое давление. Для воды – перепад высот в 10 метров ≈ 1 кг/см².

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

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

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

Ссылка на скачивание файла: gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov (xls 57,5KB).

Важное и, думаю, интересное продолжение темы читайте здесь.

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

al-vo.ru

Гидравлический расчет напорных трубопроводов – бесплатная программа

С помощью специальной программы, предназначенной для гидравлического расчета напорных трубопроводов можно легко определить расчетным путем потери напора водопровода на единицу длины трубы. Этот показатель специалисты называют гидравлическим уклоном.

Также программа, учитывая материал, из которого изготовлены трубы, определяет величину гидравлического сопротивления на стыковых соединениях в трубопроводах напорного типа.

При разработке программы гидравлического расчета напорных трубопроводов за основ было взято приложение 10 СНиП 2.04.02-84. Для работы программы потребуется ввод следующих исходных данных:

• q — расчетного расхода воды (л/с),
• D — наружного диаметра трубы,
• s — толщины стенки трубы.

Для определения гидравлического уклона потребуется также ввести данные о длине трубопровода — l (м) и коэффициент потерь напора на местные сопротивления. Именно по этим данным и производится расчет потерь напора по таким параметрам: по всей длине трубопровода, в начале трубопровода, на местные сопротивления).

Выполнить гидравлический расчет трубопровода можно для таких типов трубопроводов:

• новых стальных, имеющих битумное защитное покрытие и без внутреннего покрытия,
• новых чугунных, имеющих битумное защитное покрытие и без внутреннего покрытия,
• не новых чугунных и стальных, имеющих битумное защитное покрытие и без внутреннего покрытия,
• асбестоцементных,
• виброгидропрессованных железобетонных,
• центрифугированных железобетонных,
• стальных и чугунных с внутренним полимерцементным и пластмассовым покрытием, выполненным методом центрифугирования,
• чугунных и стальных, имеющих внутреннее цементно-песчаное покрытие, нанесенное методом набрызга и последующего разглаживания,
• чугунных и стальных, имеющих цементно-песчаное покрытие, нанесенное методом центрифугирования,
• пластмассовые и стеклянные.

Воспользоваться программой «Гидравлический расчет трубопровода» может каждый желающий, версия программы 5.1.0 распространяется свободно.

Скачать программу

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

udobnovdome.ru

Калькулятор и расчет гидравлического сопротивления трубопровода: онлайн, формула и программа

Это не так просто – рассчитать при помощи калькулятора сопротивление трубопровода. Конечно, есть формулы и программы, но не каждый сможет применить их. К тому же, на это требуется много времени. Для того, чтобы люди, которым нужно подсчитать коэффициент гидравлический расчет трубопроводов, не ломали себе голову над сложными формулами, есть программа, сделанная как раз для таких подсчетов в онлайн – режиме. С ее помощью просто выполнить эту задачу. В калькуляторе можно применять разные данные, например, степень изношенности, длина трубопровода,его материал и т.д. Все расчеты лишь примерные, потому что некоторые данные каждый человек оценивает сам. Программа нужна для того, чтобы простому пользователю можно было произвести гидравлические расчеты различных участков трубопровода.

Расход жидкости, л/мин
Коэффициент кинематической вязкости ( для воды тем-рой 100C = 1,3, 200C = 1), м2/с
Диаметр трубопровода, м
Длина трубопровода, м
Плотность жидкости, кг/м3
Коэффициент шероховатости стенок трубопровода, м
	Выберите тип трубопроводаЦельнотянутые (Латунь-Медь-Сталь)Цельнотянутые (Стальные новые)Цельнотянутые стальные(Б\У)Цельносварные стальныеКлепаные стальныеИз кровельной сталиОценкованые стальныеЧугунные новыеЧугунные водопроводыеЖелезобетонные новыеАсбстоцементныеСтеклянныеЖелезобетонные
Режим течения
Скорость движения жидкости в трубопроводе, м/c
Число Рейнольдса (Re)
Коэффициент трения (λ)
Коэффициент гидравлического сопротивления (ξ)
Потеря давления (Δp), Па

sdelatotoplenie.ru

Программа “Гидравлический расчет напорных трубопроводов”

Программа позволяет рассчитать потери напора водопровода на единицу длины трубопровода (так называемый “гидравлический уклон”). Определяет гидравлическое сопротивление стыковых соединений в напорных трубопроводах, учитывает из какого материала они изготовлены.

Программа “Гидравлический расчёт напорных трубопроводов” разработана на основании приложения 10 СНиП 2.04.02-84 “Водоснабжение. Наружные сети и сооружения”.

При вводе следующих исходных данных:
Расчетный расход q, л/с Наружный диаметр трубы D Толщина стенки трубы s, м Определяется Гидравлический уклон (внутренний диаметр, трубы D, скорость v, м/с, удельные потери 1000i).

При вводе данных:
Длина трубопровода L, м Коэффициента, учитывающего потери напора на местные сопротивления вычисляются Потери напора, м (в трубопроводе, на местные сопротивления, по длине, напор в начале трубопровода).

Расчет выполняется для следующих типов трубопроводов:
– новые стальные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием;
– новые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием;
– не новые стальные и не новые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием;
– асбестоцементные;
– железобетонные виброгидропрессованные;
– железобетонные центрифугированные;
– стальные и чугунные с внутренним пластмассовым или полимерцементным покрытием, нанесённым методом центрифугирования;
– стальные и чугунные с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесённым методом набрызга с последующим заглаживанием;
– стальные и чугунные с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесённым методом центрифугирования;
– стеклянные и пластмассовые;

Программа является свободно распространяемой.

Версия 5.1.0 от 22.06.2005
Автор: Таранов Владимир, НПФ “Водные технологии”

Скачать…

nasosenergo.com.ua

Программа «Гидравлический расчёт напорных трубопроводов»

Применяется данная программа для расчета трубопроводов любой сложности.

 

Определяет гидравлическое сопротивление стыковых соединений в напорных трубопроводах, учитывает из какого материала они изготовлены.

Программа «Гидравлический расчёт напорных трубопроводов» разработана на основании приложения 10 СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».

При вводе следующих исходных данных:

Расчетный расход q, л/с

Наружный диаметр трубы D

Толщина стенки трубы s, м

Определяется Гидравлический уклон (внутренний диаметр, трубы D, скорость v, м/с, удельные потери 1000i).

При вводе данных:

Длина трубопровода L, м

Коэффициента, учитывающего потери напора на местные сопротивления вычисляются Потери напора, м (в трубопроводе, на местные сопротивления, по длине, напор в начале трубопровода).

Расчет выполняется для следующих типов трубопроводов:

– новые стальные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием;

– новые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием;

– не новые стальные и не новые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием;

– асбестоцементные;

– железобетонные виброгидропрессованные;

– железобетонные центрифугированные;

– стальные и чугунные с внутренним пластмассовым или полимерцементным покрытием, нанесённым методом центрифугирования;

– стальные и чугунные с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесённым методом набрызга с последующим заглаживанием;

– стальные и чугунные с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесённым методом центрифугирования;

– стеклянные и пластмассовые;

Программа является свободно распространяемой.

www.proektant.ru