Скорость движения воды в трубопроводе – 5.3 Определение диаметров трубопровода (d) по расчетным участкам

Энциклопедия сантехника Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя.

Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя.

Данный материал предназначен понять, что такое диаметр, расход и скорость течения. И какие связи между ними. В других материалах будет подробный расчет диаметра для отопления.

Для того чтобы вычислить диаметр необходимо знать:

1. Расход теплоносителя (воды) в трубе. 2. Сопротивление движению теплоносителя (воды) в трубе определенной длины.

Вот необходимые формулы, которые нужно знать:

S-Площадь сечения м2 внутреннего просвета трубы π-3,14-константа - отношение длины окружности к ее диаметру. r-Радиус окружности, равный половине диаметра, м Q-расход воды м3/с D-Внутренний диаметр трубы, м V-скорость течения теплоносителя, м/с

Сопротивление движению теплоносителя.

Любой движущийся внутри трубы теплоноситель, стремиться к тому, чтобы прекратить свое движение. Та сила, которая приложена к тому, чтобы остановить движение теплоносителя – является силой сопротивления.

Это сопротивление, называют – потерей напора. То есть движущийся теплоноситель по трубе определенной длины теряет напор.

Напор измеряется в метрах или в давлениях (Па). Для удобства в расчетах необходимо использовать метры.

Извиняйте, но я привык указывать потерю напора в метрах. 10 метров водного столба создают 0,1 МПа.

Для того, чтобы глубже понять смысл данного материла, рекомендую проследить за решением задачи.

Задача 1.

В трубе с внутренним диаметром 12 мм течет вода, со скоростью 1м/с. Найти расход.

Решение: Необходимо воспользоваться вышеуказанными формулами:

1. Находим сечение 2. Находим расход

Дано:

S=3.14•0,012

2/4=0,000113 м²

Q=0,000113•1=0,000113 м³/с = 0,4 м³/ч.

Ответ: 0,4 м³/ч.

Задача 2.

Имеется насос, создающий постоянный расход 40 литров в минуту. К насосу подключена труба протяженностью 1 метр. Найти внутренний диаметр трубы при скорости движения воды 6 м/с.

Конечно, в реальности насосы не выдают постоянный расход и не выдают бесконечно большой напор. Поэтому по условию задачи мы условно приняли, что насос качает строго 40 литров в минуту, а напор насоса бесконечно большой. Ниже я поясню все нюансы подбора диаметра.

Решение.

Дано:

Q=40л/мин=0,000666666 м³/с

Из выше указанных формул получил такую формулу.

Ответ: 12мм

К сожалению, по такой формуле находить диаметр трубы не разумно и вот почему!

Каждый насос имеет вот такую расходно-сопротивляемую характеристику:

Это означает, что наш расход в конце трубы будет зависеть от потери напора, которое создается самой трубой.

Чем длиннее труба, тем больше потеря напора. Чем меньше диаметр, тем больше потеря напора. Чем выше скорость теплоносителя в трубе, тем больше потеря напора. Углы, повороты, тройники, заужения и расширение трубы, тоже увеличивают потерю напора.

Такой характеристикой обладают на самом деле не насосы, а жидкости, которые подчиняются гидравлическим законам. Эти законы распространяются не только на насосы, но и на все трубы по которым течет жидкость. Даже если вода будет истекать из наполненного бака, там тоже будет присутствовать такая вот расходно-сопротивляемая характеристика.

Более детально потеря напора по длине трубопровода рассматривается в этой статье:

Потеря напора по длине трубопровода.

А теперь рассмотрим задачу из реального примера.

Хочу сразу Вас уведомить, что для следующей задачи были использованы эти материалы:

Профессиональный расчет диаметра трубы для водоснабжения.

Задача 2:

Стальная (железная) труба проложена длиной 376 метров с внутренним диаметром 100 мм, по длине трубы имеются 21 отводов (угловых поворотов 90°С). Труба проложена с перепадом 17м. То есть труба относительно горизонта идет вверх на высоту 17 метров. Характеристики насоса: Максимальный напор 50 метров (0,5МПа), максимальный расход 90м³/ч. Температура воды 16°С. Найти максимально возможный расход в конце трубы.

Дано:

D=100 мм = 0,1м L=376м Геометрическая высота=17м Отводов 21 шт Напор насоса= 0,5 МПа (50 метров водного столба) Максимальный расход=90м3/ч Температура воды 16°С. Труба стальная железная

Найти максимальный расход = ?

Решение на видео:

Купить программу

Для решения необходимо знать график насосов: Зависимость расхода от напора.

Я выбрал визуально похожий график всех насосов, от реального может отличаться на 10-20%. Для более точного расчета необходим график насоса, который указан в паспорте насоса.

В нашем случае будет такой график:

Смотрите, прерывистой линией по горизонту обозначил 17 метров и на пересечение по кривой получаю максимально возможный расход: Qmax.

По графику я могу смело утверждать, что на перепаде высоты, мы теряем примерно: 14 м³/час. (90-Qmax=14 м³/ч).

Не существует прямой формулы, которая дает прямой расчет нахождения расхода, а если и существует, то она имеет ступенчатый характер и некоторую логику, которая способна Вас запутать – окончательно.

Ступенчатый расчет получается потому, что в формуле существует квадратичная особенность потерь напора в динамике (движение).

Поэтому решаем задачу ступенчато.

Поскольку мы имеем интервал расходов от 0 до 76 м³/час, то мне хочется проверить потерю напора при расходе равным: 45 м³/ч.

Находим скорость движения воды

Q=45 м³/ч = 0,0125 м³/сек.

V = (4•0,0125)/(3,14•0,1•0,1)=1,59 м/с

Находим число рейнольдса

ν=1,16•10^-6=0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

Re=(V•D)/ν=(1,59•0,1)/0,00000116=137069

Δэ=0,1мм=0,0001м. Взято из таблицы, для стальной (железной) трубы.

Далее сверяемся по таблице, где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

У меня попадает на вторую область при условии

10•D/Δэ

10•0,1/0,0001

10 000

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )^0.25

=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/137069)^0,25=0,0216

Далее завершаем формулой:

h=λ•(L•V²)/(D•2•g)= 0,0216•(376•1,59•1,59)/(0,1•2•9,81)=10,46 м.

Как видите, потеря составляет 10 метров. Далее определяем Q1, смотри график:

Теперь делаем оригинальный расчет при расходе равный 64м³/час

Q=64 м³/ч = 0,018 м³/сек.

V = (4•0,018)/(3,14•0,1•0,1)=2,29 м/с

Re=(V•D)/ν=(2,29•0,1)/0,00000116=197414

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )^0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/197414)^0,25=0,021

h=λ•(L•V²)/(D•2•g)= 0,021•(376•2,29 •2,29)/(0,1•2•9,81)=21,1 м.

Отмечаем на графике:

Qmax находится на пересечении кривой между Q1 и Q2 (Ровно середина кривой).

Ответ: Максимальный расход равен 54 м³

/ч. Но это мы решили без сопротивления на поворотах.

Для проверки проверим:

Q=54 м³/ч = 0,015 м³/сек.

V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

Re=(V•D)/ν=(1,91•0,1)/0,00000116=164655

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )^0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655)^0,25=0,0213

h=λ•(L•V²)/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

Итог: Мы попали на Н_пот=14,89=15м.

А теперь посчитаем сопротивление на поворотах:

Формула по нахождению напора на местном гидравлическом сопротивление:

Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления

h-потеря напора здесь она измеряется в метрах. ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм. V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда]. g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм. Для больших диаметров он уменьшается. Это связано с тем, что влияние скорости движения воды по отношению к повороту уменьшается.

Смотрел в разных книгах по местным сопротивлениям для поворота трубы и отводов. И приходил часто к расчетам, что один сильный резкий поворот равен коэффициенту единице. Резким поворотом считается, если радиус поворота по значению не превышает диаметр. Если радиус превышает диаметр в 2-3 раза, то значение коэффициента значительно уменьшается.

Подробней об этом в разделе: Местные гидравлические сопротивления

Возьмем ζ = 1.

Скорость 1,91 м/с

h=ζ•(V²)/2•9,81=(1•1,91²)/( 2•9,81)=0,18 м.

Это значение умножаем на количество отводов и получаем 0,18•21=3,78 м.

Ответ: при скорости движения 1,91 м/с, получаем потерю напора 3,78 метров.

Давайте теперь решим целиком задачку с отводами.

При расходе 45 м

3/час получили потерю напора по длине: 10,46 м. Смотри выше.

При этой скорости (2,29 м/с) находим сопротивление на поворотах:

h=ζ•(V²)/2•9,81=(1•2,29²)/(2•9,81)=0,27 м. умножаем на 21 = 5,67 м.

Складываем потери напора: 10,46+5,67=16,13м.

Отмечаем на графике:

Решаем тоже самое только для расхода в 55 м³/ч

Q=55 м³/ч = 0,015 м³/сек.

V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

Re=(V*D)/ν=(1,91 •0,1)/0,00000116=164655

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re )^0.25=0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655)^0,25=0,0213

h=λ•(L•V²)/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

h=ζ•(V²)/2•9,81=(1•1,91²)/( 2•9,81)=0,18 м. умножаем на 21 = 3,78 м.

Складываем потери: 14,89+3,78=18,67 м

Рисуем на графике:

Ответ: Максимальный расход=52 м³/час. Без отводов Qmax=54 м³/час.

Чтобы в ручную не считать всю математику я приготовил специальную программу:

Скачать калькулятор расчетов гидравлического сопротивления.

Теперь я думаю вам понятно как происходит сопротивление движению потока. Если не понятно, то я готов услышать ваши коментарии по данной статье. Пишите коментарии.

В итоге, на размер диаметра влияют:

1. Сопротивление, создаваемое трубой с поворотами 2. Необходимый расход 3. Влияние насоса его расходно-напорной характеристикой

Если расход в конце трубы меньше, то необходимо: Либо увеличить диаметр, либо увеличить мощность насоса. Увеличивать мощность насоса не экономично.

Вычисляем диаметр трубы для отопления

Данная статья является частью системы: Конструктор водяного отопления

---

	Если Вы желаете получать уведомления о новых полезных статьях из раздела: Сантехника, водоснабжение, отопление, то оставте Ваше Имя и Email.

Все о дачном доме
        Водоснабжение
                Обучающий курс. Автоматическое водоснабжение своими руками. Для чайников.
                Неисправности скважинной автоматической системы водоснабжения.
                Водозаборные скважины
                        Ремонт скважины? Узнайте нужен ли он!
                        Где бурить скважину – снаружи или внутри?
                        В каких случаях очистка скважины не имеет смысла
                        Почему в скважинах застревают насосы и как это предотвратить
                Прокладка трубопровода от скважины до дома
                100% Защита насоса от сухого хода
        Отопление
                Обучающий курс. Водяной теплый пол своими руками. Для чайников.
                Теплый водяной пол под ламинат
        Обучающий Видеокурс: По ГИДРАВЛИЧЕСКИМ И ТЕПЛОВЫМ РАСЧЕТАМ
Водяное отопление
        Виды отопления
        Отопительные системы
        Отопительное оборудование, отопительные батареи
        Система теплых полов
                Личная статья теплых полов
                Принцип работы и схема работы теплого водяного пола
                Проектирование и монтаж теплого пола
                Водяной теплый пол своими руками
                Основные материалы для теплого водяного пола
                Технология монтажа водяного теплого пола
                Система теплых полов
                Шаг укладки и способы укладки теплого пола
                Типы водных теплых полов
        Все о теплоносителях
                Антифриз или вода?
                Виды теплоносителей (антифризов для отопления)
                Антифриз для отопления
                Как правильно разбавлять антифриз для системы отопления?
                Обнаружение и последствия протечек теплоносителей
        Как правильно выбрать отопительный котел
        Тепловой насос
                Особенности теплового насоса
                Тепловой насос принцип работы
Про радиаторы отопления
        Способы подключения радиаторов. Свойства и параметры.
        Как рассчитать колличество секций радиатора?
        Рассчет тепловой мощности и количество радиаторов
        Виды радиаторов и их особенности
Автономное водоснабжение
        Схема автономного водоснабжения
        Устройство скважины Очистка скважины своими руками
Опыт сантехника
        Подключение стиральной машины
Полезные материалы
        Редуктор давления воды
        Гидроаккумулятор. Принцип работы, назначение и настройка.
        Автоматический клапан для выпуска воздуха
        Балансировочный клапан
        Перепускной клапан
        Трехходовой клапан
                Трехходовой клапан с сервоприводом ESBE
        Терморегулятор на радиатор
        Сервопривод коллекторный. Выбор и правила подключения.
        Виды водяных фильтров. Как подобрать водяной фильтр для воды.
                Обратный осмос
        Фильтр грязевик
        Обратный клапан
        Предохранительный клапан
        Смесительный узел. Принцип работы. Назначение и расчеты.
                Расчет смесительного узла CombiMix
        Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.
        Бойлер косвенного нагрева накопительный. Принцип работы.
        Расчет пластинчатого теплообменника
                Рекомендации по подбору ПТО при проектировании объектов теплоснабжения
                О загрязнение теплообменников
        Водонагреватель косвенного нагрева воды
        Магнитный фильтр – защита от накипи
        Инфракрасные обогреватели
        Радиаторы. Свойства и виды отопительных приборов.
        Виды труб и их свойства
        Незаменимые инструменты сантехника
Интересные рассказы
        Страшная сказка о черном монтажнике
        Технологии очистки воды
        Как выбрать фильтр для очистки воды
        Поразмышляем о канализации
        Очистные сооружения сельского дома
Советы сантехнику
        Как оценить качество Вашей отопительной и водопроводной системы?
Профрекомендации
        Как подобрать насос для скважины
        Как правильно оборудовать скважину
        Водопровод на огород
        Как выбрать водонагреватель
        Пример установки оборудования для скважины
        Рекомендации по комплектации и монтажу погружных насосов
        Какой тип гидроаккумулятора водоснабжения выбрать?
        Круговорот воды в квартире
        фановая труба
        Удаление воздуха из системы отопления
Гидравлика и теплотехника
        Введение
        Что такое гидравлический расчет?
        Физические свойства жидкостей
        Гидростатическое давление
        Поговорим о сопротивлениях прохождении жидкости в трубах
        Режимы движения жидкости (ламинарный и турбулентный)
        Гидравлический расчет на потерю напора или как рассчитать потери давления в трубе
        Местные гидравлические сопротивления
        Профессиональный расчет диаметра трубы по формулам для водоснабжения
        Как подобрать насос по техническим параметрам
        Профессиональный расчет систем водяного отопления. Расчет теплопотерь водяного контура.
        Гидравлические потери в гофрированной трубе
        Теплотехника. Речь автора. Вступление
        Процессы теплообмена
        Тплопроводность материалов и потеря тепла через стену
        Как мы теряем тепло обычным воздухом?
        Законы теплового излучения. Лучистое тепло.
        Законы теплового излучения. Страница 2.
        Потеря тепла через окно
        Факторы теплопотерь дома
        Начни свое дело в сфере систем водоснабжения и отопления
        Вопрос по расчету гидравлики
Конструктор водяного отопления
        Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя.
        Вычисляем диаметр трубы для отопления
        Расчет потерь тепла через радиатор
        Мощность радиатора отопления
        Расчет мощности радиаторов. Стандарты EN 442 и DIN 4704
        Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
                Найти теплопотери через чердак и узнать температуру на чердаке
        Подбираем циркуляционный насос для отопления
        Перенос тепловой энергии по трубам
        Расчет гидравлического сопротивления в системе отопления
        Распределение расхода и тепла по трубам. Абсолютные схемы.
        Расчет сложной попутной системы отопления
                Расчет отопления. Популярный миф
                Расчет отопления одной ветки по длине и КМС
                Расчет отопления. Подбор насоса и диаметров
                Расчет отопления. Двухтрубная тупиковая
                Расчет отопления. Однотрубная последовательная
                Расчет отопления. Двухтрубная попутная
        Расчет естественной циркуляции. Гравитационный напор
        Расчет гидравлического удара
        Сколько выделяется тепла трубами?
        Собираем котельную от А до Я…
        Система отопления расчет
        Онлайн калькулятор Программа расчет Теплопотерь помещения
        Гидравлический расчет трубопроводов
                История и возможности программы – введение
                Как в программе сделать расчет одной ветки
                Расчет угла КМС отвода
                Расчет КМС систем отопления и водоснабжения
                Разветвление трубопровода – расчет
                Как в программе рассчитать однотрубную систему отопления
                Как в программе рассчитать двухтрубную систему отопления
                Как в программе рассчитать расход радиатора в системе отопления
                Перерасчет мощности радиаторов
                Как в программе рассчитать двухтрубную попутную систему отопления. Петля Тихельмана
                Расчет гидравлического разделителя (гидрострелка) в программе
                Расчет комбинированной цепи систем отопления и водоснабжения
                Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
                Гидравлические потери в гофрированной трубе
        Гидравлический расчет в трехмерном пространстве
                Интерфейс и управление в программе
                Три закона/фактора по подбору диаметров и насосов
                Расчет водоснабжения с самовсасывающим насосом
                Расчет диаметров от центрального водоснабжения
                Расчет водоснабжения частного дома
                Расчет гидрострелки и коллектора
                Расчет Гидрострелки со множеством соединений
                Расчет двух котлов в системе отопления
                Расчет однотрубной системы отопления
                Расчет двухтрубной системы отопления
                Расчет петли Тихельмана
                Расчет двухтрубной лучевой разводки
                Расчет двухтрубной вертикальной системы отопления
                Расчет однотрубной вертикальной системы отопления
                Расчет теплого водяного пола и смесительных узлов
                Рециркуляция горячего водоснабжения
                Балансировочная настройка радиаторов
                Расчет отопления с естественной циркуляцией
                Лучевая разводка системы отопления
                Петля Тихельмана – двухтрубная попутная
                Гидравлический расчет двух котлов с гидрострелкой
                Система отопления (не Стандарт) – Другая схема обвязки
                Гидравлический расчет многопатрубковых гидрострелок
                Радиаторная смешенная система отопления – попутная с тупиков
                Терморегуляция систем отопления
        Разветвление трубопровода – расчет
        Гидравлический расчет по разветвлению трубопровода
        Расчет насоса для водоснабжения
        Расчет контуров теплого водяного пола
        Гидравлический расчет отопления. Однотрубная система
        Гидравлический расчет отопления. Двухтрубная тупиковая
        Бюджетный вариант однотрубной системы отопления частного дома
        Расчет дроссельной шайбы
        Что такое КМС?
Конструктор технических проблем
        Температурное расширение и удлинение трубопровода из различных материалов
Требования СНиП ГОСТы
        Требования к котельному помещению
Вопрос слесарю-сантехнику
Полезные ссылки сантехнику
—
Сантехник – ОТВЕЧАЕТ!!!
Жилищно коммунальные проблемы
Монтажные работы: Проекты, схемы, чертежи, фото, описание.
Если надоело читать, можно посмотреть полезный видео сборник по системам водоснабжения и отопления

infobos.ru

Расчет скорости течения жидкости в трубопроводе

Скорость потока жидкости в трубе формула

Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя.

Данный материал предназначен понять, что такое диаметр, расход и скорость течения. И какие связи между ними. В других материалах будет подробный расчет диаметра для отопления.

Для того чтобы вычислить диаметр необходимо знать:

Вот необходимые формулы, которые нужно знать:

Сопротивление движению теплоносителя.

Любой движущийся внутри трубы теплоноситель, стремиться к тому, чтобы прекратить свое движение. Та сила, которая приложена к тому, чтобы остановить движение теплоносителя – является силой сопротивления.

Это сопротивление, называют – потерей напора. То есть движущийся теплоноситель по трубе определенной длины теряет напор.

Напор измеряется в метрах или в давлениях (Па). Для удобства в расчетах необходимо использовать метры.

Для того, чтобы глубже понять смысл данного материла, рекомендую проследить за решением задачи.

В трубе с внутренним диаметром 12 мм течет вода, со скоростью 1м/с. Найти расход.

Решение: Необходимо воспользоваться вышеуказанными формулами:

S=3.14•0,012 2 /4=0,000113 м 2

Q=0,000113•1=0,000113 м 3 /с = 0,4 м 3 /ч.

Имеется насос, создающий постоянный расход 40 литров в минуту. К насосу подключена труба протяженностью 1 метр. Найти внутренний диаметр трубы при скорости движения воды 6 м/с.

Q=40л/мин=0,000666666 м 3 /с

Из выше указанных формул получил такую формулу.

Каждый насос имеет вот такую расходно-сопротивляемую характеристику:

Это означает, что наш расход в конце трубы будет зависеть от потери напора, которое создается самой трубой.

Более детально потеря напора по длине трубопровода рассматривается в этой статье:

А теперь рассмотрим задачу из реального примера.

Стальная (железная) труба проложена длиной 376 метров с внутренним диаметром 100 мм, по длине трубы имеются 21 отводов (угловых поворотов 90°С). Труба проложена с перепадом 17м. То есть труба относительно горизонта идет вверх на высоту 17 метров. Характеристики насоса: Максимальный напор 50 метров (0,5МПа), максимальный расход 90м 3 /ч. Температура воды 16°С. Найти максимально возможный расход в конце трубы.

Найти максимальный расход = ?

Для решения необходимо знать график насосов: Зависимость расхода от напора.

В нашем случае будет такой график:

Смотрите, прерывистой линией по горизонту обозначил 17 метров и на пересечение по кривой получаю максимально возможный расход: Qmax.

По графику я могу смело утверждать, что на перепаде высоты, мы теряем примерно: 14 м 3 /час. (90-Qmax=14 м 3 /ч).

Ступенчатый расчет получается потому, что в формуле существует квадратичная особенность потерь напора в динамике (движение).

Поэтому решаем задачу ступенчато.

Поскольку мы имеем интервал расходов от 0 до 76 м 3 /час, то мне хочется проверить потерю напора при расходе равным: 45 м 3 /ч.

Находим скорость движения воды

Q=45 м 3 /ч = 0,0125 м 3 /сек.

V = (4•0,0125)/(3,14•0,1•0,1)=1,59 м/с

Находим число рейнольдса

ν=1,16•10 -6 =0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

Δэ=0,1мм=0,0001м. Взято из таблицы, для стальной (железной) трубы.

Далее сверяемся по таблице, где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

У меня попадает на вторую область при условии

10•D/Δэ 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/137069) 0,25 =0,0216

Далее завершаем формулой:

h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0216•(376•1,59•1,59)/(0,1•2•9,81)=10,46 м.

Как видите, потеря составляет 10 метров. Далее определяем Q1, смотри график:

Теперь делаем оригинальный расчет при расходе равный 64м 3 /час

Q=64 м 3 /ч = 0,018 м 3 /сек.

V = (4•0,018)/(3,14•0,1•0,1)=2,29 м/с

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/197414) 0,25 =0,021

h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,021•(376•2,29 •2,29)/(0,1•2•9,81)=21,1 м.

Отмечаем на графике:

Qmax находится на пересечении кривой между Q1 и Q2 (Ровно середина кривой).

Ответ: Максимальный расход равен 54 м 3 /ч. Но это мы решили без сопротивления на поворотах.

Для проверки проверим:

Q=54 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655) 0,25 =0,0213

h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

Итог: Мы попали на Н_пот=14,89=15м.

А теперь посчитаем сопротивление на поворотах:

Формула по нахождению напора на местном гидравлическом сопротивление:

ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм. Для больших диаметров он уменьшается. Это связано с тем, что влияние скорости движения воды по отношению к повороту уменьшается.

Смотрел в разных книгах по местным сопротивлениям для поворота трубы и отводов. И приходил часто к расчетам, что один сильный резкий поворот равен коэффициенту единице. Резким поворотом считается, если радиус поворота по значению не превышает диаметр. Если радиус превышает диаметр в 2-3 раза, то значение коэффициента значительно уменьшается.

Скорость 1,91 м/с

h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•1,91 2 )/( 2•9,81)=0,18 м.

Это значение умножаем на количество отводов и получаем 0,18•21=3,78 м.

Ответ: при скорости движения 1,91 м/с, получаем потерю напора 3,78 метров.

Давайте теперь решим целиком задачку с отводами.

При расходе 45 м 3 /час получили потерю напора по длине: 10,46 м. Смотри выше.

При этой скорости (2,29 м/с) находим сопротивление на поворотах:

h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•2,29 2 )/(2•9,81)=0,27 м. умножаем на 21 = 5,67 м.

Складываем потери напора: 10,46+5,67=16,13м.

Отмечаем на графике:

Решаем тоже самое только для расхода в 55 м 3 /ч

Q=55 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655) 0,25 =0,0213

h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•1,91 2 )/( 2•9,81)=0,18 м. умножаем на 21 = 3,78 м.

Складываем потери: 14,89+3,78=18,67 м

Рисуем на графике:

Ответ: Максимальный расход=52 м 3 /час. Без отводов Qmax=54 м 3 /час.

В итоге, на размер диаметра влияют:

Если расход в конце трубы меньше, то необходимо: Либо увеличить диаметр, либо увеличить мощность насоса. Увеличивать мощность насоса не экономично.

Данная статья является частью системы: Конструктор водяного отопления

Скорость потока жидкости в трубе формула
Скорость потока жидкости в трубе формула Диаметр трубопроводов, скорость течения и расход теплоносителя. Данный материал предназначен понять, что такое диаметр, расход и скорость течения. И

Источник: infobos.ru

Скорость потока жидкости в трубе формула

При движении жидкости в круглой трубе скорость равна нулю у стенок трубы и максимальна на оси трубы. Полагая течение ламинарным, найдем закон изменения скорости с расстоянием от оси трубы.

Выделим воображаемый цилиндрический объем жидкости радиуса и длины l (рис. 77.1). При стационарном течении в трубе постоянного сечения скорости всех частиц жидкости остаются неизменными. Следовательно, сумма внешних сил, приложенных к любому объему жидкости, равна нулю. На основания рассматриваемого цилиндрического объема действуют силы давления, сумма которых равна Эта сала действует в направлении движения жидкости. Кроме того, на боковую поверхность цилиндра действует сила трения, равная (Имеется в виду значение на расстоянии от оси трубы). Условие стационарности имеет вид

Скорость убывает с расстоянием от оси трубы. Следовательно, отрицательна и Учтя это, преобразуем соотношение (77.1) следующим образом:

Разделив переменные, получим уравнение:

Интегрирование дает, что

Постоянную интегрирования нужно выбрать так, чтобы скорость обращалась в нуль на стенках трубы, т. е. — радиус трубы).

Из этого условия

Подстановка значения С в (77.2) приводит к формуле

Значение скорости на оси трубы равно

С учетом этого формуле (77.3) можно придать вид

Таким образом, при ламинарном течении скорость изменяется с расстоянием от оси трубы по параболическому закону (рис. 77.2).

При турбулентном течении скорость в каждой точке меняется беспорядочным образом. При неизменных внешних условиях постоянной оказывается средняя (по времени) скорость в каждой точке сечения трубы. Профиль средних скоростей при турбулентном течении изображен на рис. 77.3. Вблизи стенок трубы скорость изменяется гораздо сильнее, чем при ламинарном течении, в остальной же части сечения скорость изменяется меньше.

Полагая течение ламинарным, вычислим поток жидкости Q, т. е. объем жидкости, протекающий через поперечное сечение трубы за единицу времени. Разобьем поперечное сечение трубы на кольца ширины (рис. 77.4). Через кольцо радиуса пройдет за секунду объем жидкости, равный произведению площади кольца на скорость течения в точках, находящихся на расстоянии от оси трубы.

Приняв во внимание формулу (77.5), получим:

Чтобы получить поток Q, нужно проинтегрировать выражение (77.6) по в пределах от нуля до R: я 9

— площадь сечения трубы). Из формулы (77.7) следует, что при ламинарном течении среднее (по сечению) значение скорости равно половине значения скорости на. оси трубы.

Подставив в (77.7) значение (77.4) для

получим для потока формулу

Эта формула называется формулой Пуазейля. Согласно (77.8) поток жидкости пропорционален перепаду давления на единице длины трубы, пропорционален четвертой степени радиуса трубы и обратно пропорционален коэффициенту вязкости жидкости. Напомним, что формула Пуазейля применима только при ламинарном течении.

Соотношение (77.8) используется для определения вязкости жидкостей. Пропуская жидкость через капилляр известного радиуса и измеряя перепад давления и поток Q, можно найти

Скорость потока жидкости в трубе формула
Научная библиотека популярных научных изданий

Источник: scask.ru

Расход воды через трубу при нужном давлении

Содержание статьи

Основная задача расчёта объёма потребления воды в трубе по её сечению (диаметру) – это подобрать трубы так, чтобы водорасход не был слишком большой, а напор оставался хороший. При этом необходимо учесть:

• диаметры (ДУ внутреннего сечения),
• потери напора на рассчитываемом участке,
• скорость гидропотока,
• максимальное давление,
• влияние поворотов и затворов в системе,
• материал (характеристики стенок трубопровода) и длину и т.д..

Подбор диаметра трубы по расходу воды с помощью таблицы считается более простым, но менее точным способом, чем измерение и расчёт по давлению, скорости воды и прочим параметрам в трубопроводе, сделанный по месту.

Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам

Для определения расчётного максимального расхода воды через трубу приводится таблица для 9 самых распространённых диаметров при различных показателях давления.

Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер. Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока. Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.

Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода

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

В данной формуле водорасхода:

• под q принимается расход в л/с,
• V – определяет скорость гидропотока в м/с,
• d – внутреннее сечение (диаметр в см).

Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.

Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:

Для вычисления необходимо дополнительно установить:

• длину трубопровода (L),
• коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
• вязкость жидкости (ρ).

Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой.

Для технического обоснования также строят графики зависимости эксплуатационных и капитальных затрат с определением оптимального значения D, которое устанавливается в точке пересечения кривых эксплуатационных и капитальных затрат.

1. способа расчёта сопротивления,
2. материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии,
3. внутреннего диаметры,
4. длины участка,
5. падения напора на каждый метр трубопровода.

В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:

• новые или не новые с битумным покрытием или без внутреннего защитного покрытия,
• с внешним пластиковым или полимерцементным покрытием,
• с внешним цементно-песчаным покрытием, нанесённым разными методами и др.

Расход воды через трубу при нужном давлении
Определение зависимости расхода объёма воды, диаметра трубы, давления и скорости потока 3 способами: с помощью таблицы, формул или расчётов онлайн-калькулятором.

Источник: hitropop.com

Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению по таблице и СНИПу 2.04.01-85

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 все расчеты рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода, потому, что полученные данные определяют ключевые параметры не только домашнего, но и промышленного трубопровод. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Калькулятор для расчета воды онлайн

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 расчитывая 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 большего 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 максимальных показателей при самом высоком давлении в сети и при самых высоких размера ее объема.

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:

Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению по таблице и СНИПу -85
Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению необходимо произвести перед тем как … но на определение расхода воды влияет так же температура и вязкость среды, а так же материал, из которого состоит магистраль

Источник: trubanet.ru

Расчет скорости течения жидкости в трубопроводе

Автоклав объёмом 25,0 л наполнен жидкостью и закрыт герметически. Коэффициент температурного расширения жидкости , её модуль упругости Е. Определить повышение давления в автоклаве при увеличении температуры жидкости на величину Т. Объёмной деформацией автоклава пренебречь.

V0 = 25,0л = 25*10-3 м3

Из-за повышения температуры объем жидкости увеличится на величину.

V = 536*10-6*25*10-3*21=0,2814*10-3 м3

Коэффициент объемного сжатия сведем с модулем упругости.

Он представляет собой относительное изменение объема жидкости, приходящееся на единицу давления.

Величина повышения давления.

Вертикальная цилиндрическая цистерна с полусферической крышкой до самого верха заполнена жидкостью, плотность которой . Диаметр цистерны D, высота её цилиндрической части Н. Манометр М показывает манометрическое давление Рм. Определить силу, растягивающую болты А, и горизонтальную силу, разрывающую цистерну по сечению 1-1.

Силой тяжести крышки пренебречь. Векторы сил показать на схеме.

Вертикальная сила Fz, растягивающую болты.

где V – объем тела давления

Расстояние по вертикали до пьезометрической плоскости (пп).

Объем тела давления как разность объемов цилиндра и полусферы.

Сила растягивающая болты.

Fz =*g*=998*9,81*=5249 Н

Горизонтальная сила, действующая на вертикальную полуцилиндрическую часть.

где p1 = рм+gh = g*0,288 D

– давление в центре тяжести С1 вертикальной проекции верхней полуцилиндрической части,

– площадь этой проекции (полукруг).

F1 = g *0,288D* = 0,036 П* g = 0,036П*998*9,81*1,63=4535Н

Горизонтальная сила, действующая на цилиндрическую часть.

– давление в центре тяжести вертикальной проекции цилиндрической части.

А2 – площадь этой проекции.

F2 = g ( НD =998*9,81*(.

Полная горизонтальная сила равна.

FX = F1 + F2 = 4535+120304=124839 Н.

Ответ: Fz = 5249H, Fx = 124839H.

Центробежный насос, перекачивающий жидкость Ж при температуре 20С, развивает подачу Q. Определить допустимую высоту всасывания hв, если длина всасывающего трубопровода l, диаметр d, эквивалентная шероховатость э, коэффициент сопротивления обратного клапана к, а показание вакуумметра не превышало бы pв.

Построить пьезометрическую и напорную линии. Данные в соответствии с вариантом задания выбрать из табл. 4.

Q = 1,9 л/с=1,9*10-3 м3/с

– кинематическая вязкость Ж

= 808 кг/м3 – плотность Ж

Выбираем два живых сечения в потоке, где известно наибольшее число входящих в уравнение Бернулли гидравлических параметров. За первое сечение 1-1 берем свободную поверхность жидкости в резервуаре А, за второе сечение 2-2 принимаем место подключения вакуумметра.

3. Для выбранных сечений уравнение Бернулли будет иметь вид:

Намечаем горизонтальную плоскость сравнения проходящую через центр тяжести сечения 1-1.

Геометрическая высота: Z1 = 0, Z2 = hв.

Давление: р1 = Ратм, р2 = Ратм – рв.

h=hтр+hм (сумма потерь на трение и местные потери)

Скорость течения жидкости в трубопроводе

Определяем режим течения жидкости, исходя из значения числа Рейнольдса по формуле:

– режим течения турбулентности.

Коэффициента гидравлического трения по формуле Альтшуля.

Потери напора от трения по длине трубопровода

Местные гидравлические потери.

– сумма коэффициентов местных сопротивлений (вход в трубу, клапан, поворот). жидкость пьезометрический гидравлический трение

Допустимая высота всасывания

Ответ: hв = 7,40 м.

Рабочая жидкость масло Ж, температура которого 50С, из насоса подводится к гидроцилиндру Ц через дроссель ДР. Поршень цилиндра со штоком перемещается против нагрузки Fсо скоростью п. Вытесняемая поршнем жидкость со штоковой полости попадает в бак Б через сливную линию, длина которой равна lc, а диаметр равен dc.

Определить внешнюю силу F, преодолеваемую штоком при его движении. Давление на входе в дроссель определяется показанием манометра М, а противодавление в штоковой полости цилиндра потерями давления в сливной линии. Коэффициент расхода дросселя принять равным = 0,64, а диаметр отверстия дросселя dд. Диаметр поршня Dп, а диаметр штока Dш. К.п.д. гидроцилиндра: объёмный 0 = 1,0, механический м.

Расчет скорости течения жидкости в трубопроводе
Расчет скорости течения жидкости в трубопроводе Автоклав объёмом 25,0 л наполнен жидкостью и закрыт герметически. Коэффициент температурного расширения жидкости , её модуль упругости Е.

Источник: studwood.ru

trubyisantehnika.ru

Типичные скорости (практические скорости) потока жидкости (воды) в трубопроводах (трубах) в различных технологичеcких и коммунальных сетях.

	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Инженерное ремесло / / Падение давления, потери давления на трение.  / / Типичные скорости (практические скорости) потока жидкости (воды) в трубопроводах (трубах) в различных технологичеcких и коммунальных сетях. Типичные скорости (практические скорости) потока жидкости в трубопроводах (трубах) в различных технологических и коммунальных сетях. Водопровод. Канализация. Теплоснабжение (отопление). Комфортной (не вызывающей излишней коррозии / эрозии или шума в трубопроводах) считается скорость до 1,5 м/с. Приемлемой – до 2,5 м/с. А практически встречающиеся скорости см. в таблице ниже: Система Диапазон практических скоростей (м/с) Самоциркулирующее теплоснабжение – скорость потока 0,2-0,5 Теплоснабжение с принудительной циркуляцией основная “прямая труба” – скорость потока 0,5-3 (выше – не стоит подключать новые нагрузки) Теплоснабжение с принудительной циркуляцией – отводы на батареи = радиаторы – скорость потока 0,2-0,5 Водоснабжение магистральное – скорость потока 0,5-4 (выше – не стоит подключать новые нагрузки) Водоснабжение ХВС и ГВС (разбор воды) – скорость потока 0,5-1 (выше – потребители не оценят фонтан…) Циркуляция в системе ГВС – скорость потока 0,2-0,5 ( выше никому не нужно) Промышленное холодоснабжение основная “прямая труба” – скорость потока 0,5-3 (до 5 м/с) Промышленное холодоснабжение отводы на холодильные радиаторы камер – скорость потока 0,2-0,5 Канализация, безнапорная, в том числе ливневая – скорость потока 0,5-1 (до 3 м/с) Дополнительная информация: “… Скорость потока учитывается только для определения диаметра трубопровода. При неправильном выборе диаметра (скорость потока для: жидкой среды от 3 до 10 м/с; газообразной – свыше 20 м/с) будет наблюдаться повышенная вибрация трубопровода и образование статического электричества. Кавитация от скорости не зависит, а только от перепада давления и давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости.” ТПА номер 5(86) 2016 г – Якименко В.К. ЗАО “ТюменьВНИПИнефть” Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

dpva.ru

Допустимая скорость движения воды в трубопроводах

Допустимая скорость движения воды в трубопроводах

Согласно п. 6.3.7 СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003):
Скорость движения теплоносителя в трубопроводах систем внутреннего тепло-снабжения следует принимать в зависимости от допустимого эквивалентного уровня звука в помещении:

а) выше 40 дБА – не более 1,5 м/с в общественных зданиях и помещениях; не более 2 м/с в административно-бытовых зданиях и помещениях; не более 3 м/с в производственных зданиях и помещениях;

б) 40 дБА и ниже – по приложению Е.

Скорость движения пара в трубопроводах следует принимать:

а) в системах низкого давления (до 70 кПа на вводе) при попутном движении пара и конденсата – 30 м/с, при встречном – 20 м/с;

б) в системах высокого давления (от 70 до 170 кПа на вводе) при попутном движении пара и конденсата – 80 м/с, при встречном – 60 м/с.

Допустимая скорость движения воды в трубопроводах (СП 60.13330.2012 Приложение Е (обязательное))

Допустимый эквивалентный уровень шума, дБА	Допустимая скорость движения воды, м/с, в трубопроводах при коэффициентах местных сопротивлений узла отопительного прибора или стояка с арматурой, приведенных к скорости теплоносителя в трубах
	До 5	10	15	20	30
25	1.5 / 1.5	1.1 / 0.7	0.9 / 0.55	0.75 / 0.5	0.6 / 0.4
30	1.5 / 1.5	1.5 / 1.2	1.2 / 1.0	1.0 / 0.8	0.85 / 0.65
35	1.5 / 1.5	1.5 / 1.5	1.5 / 1.1	1.2 / 0.95	1.0 / 0.8
40	1.5 / 1.5	1.5 / 1.5	1.5 / 1.5	1.5 / 1.5	1.3 / 1.2
Примечания В числителе приведена допустимая скорость теплоносителя при применении кранов пробочных, трехходовых и двойной регулировки, в знаменателе – при применении вентилей. Скорость движения воды в трубах, прокладываемых через несколько помещений, следует определять, принимая в расчет: помещение с наименьшим допустимым эквивалентным уровнем шума; арматуру с наибольшим коэффициентом местного сопротивления, устанавливаемую на любом участке трубопровода, прокладываемого через это помещение, при длине участка 30 м в обе стороны от помещения. При применении арматуры с большим гидравлическим сопротивлением (терморегуляторы, балансировочные клапаны, регуляторы давления прохода и др.) во избежание шумообразования рабочий перепад давления на арматуре следует принимать согласно рекомендациям изготовителя.

helpeng.ru

Рекомендуемые скорости движения воды в трубопроводах насосной станции

Dу, мм	, м/с, в трубопроводах
	всасывающем	напорном
 250	0,6 – 1	0,8 – 2
300800	0,8 – 1,5	1 – 
 800	1,2 – 2	1,5 – 4

Для Q_вод = 288 л/с, d _{вод. всас.} = 600 мм,  = 0,97 м/с, A = 0,01951, k = 1,

i = A  Q²  k = 0,01951  0,288²  1 = 0,001618;

h_всас = 0,001618  1,2  50 + 1,5 = 1,597 м.

При пожаротушении Q = 395 л/с,  = 1,32 м/с, k = 0,96;

i = A  Q² k = 0,01951  0,395²  0,96 = 0,00292;

h_{всас. пож} = 0,00292  1,2  50 + 2 = 2,17  2 м,

где 1,2 – коэффициент, учитывающий местные сопротивления во всасывающем трубопроводе;

1,52 – потери напора в коммуникациях насосной станции (всасывающая часть), м.

При подаче всего расхода по одному водоводу (при аварии):

Q = 576 л/с,  = 1,91 м/с, k = 0,915;

i = A  Q² k = 0,01951  0,576²  0,915 = 0,005922;

h_всас = 0,005922  1,2  50 + 2 = 2,355  2 м.

Полный напор насосной станции

H = H_г + h_всас + h_нап ;

при максимальном хозяйственном водопотреблении

H_max= 40,6 + 14,9 + 1,597 = 57,097 м ≈ 57 м;

при пожаротушении

H_пож = 27 + 2 + 26 = 55 м;

при аварии на всасывающем водоводе

Н_ав = 40,6 + 2 + 14,9 = 57,5  57 м.

Принимается Н _{нас. ст} = 57 м (с учетом пределов запаса по напору).

Все трубопроводы в пределах насосной станции проектируются стальными, со сварными соединениями. На фланцах соединяются только трубы с технологическим оборудованием (насосами, запорно-регулирующей арматурой и т.д.).

Диаметр всасывающего коллектора (“гребенки”) d _{всас.кол.} = 600 мм (принимается по диаметру всасывающего водовода).

Диаметр напорного коллектора d _{нап.кол.} = 500 мм (принимается по диаметру напорного водовода).

Трубопроводы насосных агрегатов

Диаметры труб и запорно-регулирующей арматуры для напорных и всасывающих линий насосных агрегатов назначаются аналогично, как и для водоводов насосной станции, т.е. в зависимости от расхода, допустимой скорости движения воды в трубопроводе и наличия соответствующего сортамента труб или запорно-регулирующей арматуры (проверка осуществляется по таблицам гидравлического расчета труб, справочникам проектировщика).

Каждый насос при совместной работе подает

Q_н.1 == 192 л/с.

По трубопроводу от каждого насоса поступает расход q=192 л/с.

Для каждого насосного агрегата проектируется:

всасывающий трубопровод: d _{всас.агр.}= 500 мм,  = 0,92 м/с;

напорный трубопровод: d _{нап..агр.}= 400 мм,  = 1,43 м/с.

5. Предварительный подбор насосов и электрических двигателей

В час максимального хозяйственного водопотребления подача насосной станции должна составлять Q_нас.ст = 576 л/с и напор не ниже Н=57 м. Соответственно, подача каждого насосаQ₁=Q_нас.ст /  = 192 л/с, а напор Н = 57 м (насосные агрегаты однотипные).

По сводному графику полей Н-Q каталога насосов определим марку насоса, энергетические параметры которого с максимальной точностью соответствуют расчетным Q₁ и Н. Предварительно выбирается насос марки Д800-57 с параметрами: Д_кол = 432 мм,

d _{всас. патр} = 300 мм, d _{нап. патр} =230 мм, n= 1450 об/мин,  =0,82, вес – 880 кг.

Марка электродвигателя подбирается с учетом параметров и мощности насоса.

Мощность насоса

где Q – подача воды, м³/с;

Н – напор, м;

 – объемный вес воды, кг/м³;  =1000 кг/м³;

_пр – КПД привода.

Мощность электродвигателя:

N_дв = N_нас  k =130,8  1,15 = 150,5 кВт,

где k – коэффициент запаса; принимается по табл. 4.

Т а б л и ц а 4

studfiles.net

Рекомендуемые скорости движения воды в трубопроводах насосной станции

Dу, мм	, м/с, в трубопроводах
	всасывающем	напорном
 250	0,6 – 1	0,8 – 2
300800	0,8 – 1,5	1 – 
 800	1,2 – 2	1,5 – 4

Для Q_вод = 288 л/с, d _{вод. всас.} = 600 мм,  = 0,97 м/с, A = 0,01951, k = 1,

i = A  Q²  k = 0,01951  0,288²  1 = 0,001618;

h_всас = 0,001618  1,2  50 + 1,5 = 1,597 м.

При пожаротушении Q = 395 л/с,  = 1,32 м/с, k = 0,96;

i = A  Q² k = 0,01951  0,395²  0,96 = 0,00292;

h_{всас. пож} = 0,00292  1,2  50 + 2 = 2,17  2 м,

где 1,2 – коэффициент, учитывающий местные сопротивления во всасывающем трубопроводе;

1,52 – потери напора в коммуникациях насосной станции (всасывающая часть), м.

При подаче всего расхода по одному водоводу (при аварии):

Q = 576 л/с,  = 1,91 м/с, k = 0,915;

i = A  Q² k = 0,01951  0,576²  0,915 = 0,005922;

h_всас = 0,005922  1,2  50 + 2 = 2,355  2 м.

Полный напор насосной станции

H = H_г + h_всас + h_нап ;

при максимальном хозяйственном водопотреблении

H_max= 40,6 + 14,9 + 1,597 = 57,097 м ≈ 57 м;

при пожаротушении

H_пож = 27 + 2 + 26 = 55 м;

при аварии на всасывающем водоводе

Н_ав = 40,6 + 2 + 14,9 = 57,5  57 м.

Принимается Н _{нас. ст} = 57 м (с учетом пределов запаса по напору).

Все трубопроводы в пределах насосной станции проектируются стальными, со сварными соединениями. На фланцах соединяются только трубы с технологическим оборудованием (насосами, запорно-регулирующей арматурой и т.д.).

Диаметр всасывающего коллектора (“гребенки”) d _{всас.кол.} = 600 мм (принимается по диаметру всасывающего водовода).

Диаметр напорного коллектора d _{нап.кол.} = 500 мм (принимается по диаметру напорного водовода).

Трубопроводы насосных агрегатов

Диаметры труб и запорно-регулирующей арматуры для напорных и всасывающих линий насосных агрегатов назначаются аналогично, как и для водоводов насосной станции, т.е. в зависимости от расхода, допустимой скорости движения воды в трубопроводе и наличия соответствующего сортамента труб или запорно-регулирующей арматуры (проверка осуществляется по таблицам гидравлического расчета труб, справочникам проектировщика).

Каждый насос при совместной работе подает

Q_н.1 == 192 л/с.

По трубопроводу от каждого насоса поступает расход q=192 л/с.

Для каждого насосного агрегата проектируется:

всасывающий трубопровод: d _{всас.агр.}= 500 мм,  = 0,92 м/с;

напорный трубопровод: d _{нап..агр.}= 400 мм,  = 1,43 м/с.

5. Предварительный подбор насосов и электрических двигателей

В час максимального хозяйственного водопотребления подача насосной станции должна составлять Q_нас.ст = 576 л/с и напор не ниже Н=57 м. Соответственно, подача каждого насосаQ₁=Q_нас.ст /  = 192 л/с, а напор Н = 57 м (насосные агрегаты однотипные).

По сводному графику полей Н-Q каталога насосов определим марку насоса, энергетические параметры которого с максимальной точностью соответствуют расчетным Q₁ и Н. Предварительно выбирается насос марки Д800-57 с параметрами: Д_кол = 432 мм,

d _{всас. патр} = 300 мм, d _{нап. патр} =230 мм, n= 1450 об/мин,  =0,82, вес – 880 кг.

Марка электродвигателя подбирается с учетом параметров и мощности насоса.

Мощность насоса

где Q – подача воды, м³/с;

Н – напор, м;

 – объемный вес воды, кг/м³;  =1000 кг/м³;

_пр – КПД привода.

Мощность электродвигателя:

N_дв = N_нас  k =130,8  1,15 = 150,5 кВт,

где k – коэффициент запаса; принимается по табл. 4.

Т а б л и ц а 4

studfiles.net

Рекомендуемые скорости движения воды в трубопроводах насосной станции

Dусл, мм	, м/c
	Всасывающий трубопровод	Напорный трубопровод
< 250	0,6-1	0,8-2
300 – 800	0,8-1,5	1-
> 800	1,2-2	1,5-4

В проекте диаметр напорного трубопровода от каждого насосного агрегата насосной станции принимается равным: d _нап= 400 мм (q= 200 л /с, J= 1, 5 м/с). Диаметр напорного коллектора (“гребенки”) принимается равным диаметру напорного водовода D_у= 500 мм (Q _н.1=599,6 л/с, J= 1, 51 м/с)

6. Предварительный подбор насосов и электрических двигателей

Выбор марки насоса осуществляется по каталогу насосов с учетом его энергетических параметров:

Q_нас =200 л/с, Н = 42 м,

N = ,

где Q – подача насоса, м³/с;

Н – напор, м;

 – объемный вес жидкости, 1000 кг/м³;

_пр – КПД привода; _пр = 1;

_н – КПД насоса; _н = 0,8;

Мощность двигателя определяется по формуле:

N_дв = N  k

где k – коэффициент запаса, принимается по табл. 4.

N_дв = 1,15 = 118,38 кВт.

Т а б л и ц а 4

Коэффициент запаса электродвигателей

Мощность, Nдв	 20 кВт	2050 кВт	50300 кВт	300 кВт
k	1,25	1,2	1,15	1,1

Этим значениям соответствуют параметры погружного насоса для перекачивания сточных вод Z6252 C2 фирмы ABS, n = 1485 об./мин., с диаметром рабочего колеса D_кол = 460 мм, с диаметром напорного патрубка D = 250 мм. Насос поставляется с электродвигателем N = 132 кВт, U = 380В. Вес насосного агрегата – 1200 кг.

В этом случае паспортные данные электродвигателя несколько превышают расчетные параметры, полученные выше по формулам (например, 132  118,38 кВт). Недогрузка двигателя по мощности составляет N = 132 – 118,38 = 13,62 кВт или 10 %, что меньше допустимых 20…40 % (уровень кратковременной недо – грузки или перегрузки энергооборудования).

Проверка работы насосных агрегатов при различных режимах поступления сточных вод производится по характеристикам совместной работы насосов и водоводов.

Окончательный выбор электродвигателя, так же как и самого насоса (количество насосов), будет проведен после проверки работы насосной станции: на случай подъема воды в час максимального притока; на случай аварии на водоводах; на период 1-й очереди строительства.

Проверка работы насосных агрегатов при различных режимах поступления сточных вод производится по характеристикам совместной работы насосов и водоводов.

7. Построение характеристик насосов и водоводов при их совместной работе

Характеристики насосов вычерчиваются (рис. 4, 5) по паспорт-ным данным выбранных марок насосов. Зависимости Н-Q параллельно работающих однотипных насосов строятся методом сложения подач Q_j (каждого насоса) при напорах Н_j (линии равных напоров на графике проводятся с произвольно выбранным шагом _Н). Аналогично строятся характеристики водоводов. При этом учитывается

Рис. 4. Рабочая характеристика насоса Z6252 С2 фирмы АВS

с параметрами: n= 1485 об/мин и диаметре рабочего колеса

1) D= 473 мм, 2)D= 460 мм, 3)D= 420 мм

Н_г = Z_о.с – Z_у.вр + Н_зап ;

Н_г = 110 – 85,75 + 1 = 25,25 м;

Н_j= h_j + Н_г = SQ²_j + H_г,

где Н_j – напор в точке j, м;

Q – подача, м³/с; Q = 0,2998;

h_j = iLk + Н_зап = SQ²; равенство принимается в целях соблюдения единства функциональной зависимости при построениях Н-Q насосов и характеристик водоводов;

S – приведенное сопротивление трубопровода; S = h/Q²;

h – потери напора в трубопроводе; h = SQ² = 17 м;

j – последовательность итерационных расчетов; j = 1, 2,  … .

Приведенное сопротивление напорного водовода при максимальной подаче сточных вод рассчитывается по формуле

S = = 189,14.

Построение характеристики водовода по формуле Н_j=Н_г + SQ_j² выполняется по точкам итерациями при заданном значении Q_j.

Расчетные данные для построения характеристики водоводов приводятся в табл. 5.

Т а б л и ц а 5

studfiles.net