Скорость теплоносителя
Схематический расчет
Существует минимальная скорость горячей воды внутри отопительной системы, при которой само отопление работает в оптимальном режиме. Это 0,2-0,25 м/с. Если она уменьшается, то из воды начинает выделяться воздух, что ведет к образованию воздушных пробок. Последствия – отопление не будет работать, и котел закипит.
Это нижний порог, а что касается верхнего уровня, то он не должен превышать 1,5 м/с. Превышение грозит появлением шумов внутри трубопровода. Наиболее приемлемый показатель – 0,3-0,7 м/с.
Если необходимо провести точный подсчет скорости движения воды, то придется принять во внимание параметры материала, из которого изготовлены трубы. Особенно в этом случае учитывается шероховатость внутренних поверхностей труб
К примеру, по стальным трубам горячая вода движется со скоростью 0,25-0.5 м/с, по медным 0,25-0,7 м/с, по пластиковым 0,3-0,7 м/с.
Способы расчета пропускной способности трубопровода
Перед тем, как посчитать пропускную способность трубы, нужно узнать основные обозначения, без которых проведение расчетов будет невозможным:
- Внешний диаметр. Данный показатель выражается в расстоянии от одной стороны наружной стенки до другой стороны. В расчетах этот параметр имеет обозначение Дн. Внешний диаметр труб всегда отображается в маркировке.
- Диаметр условного прохода. Это значение определяется как диаметр внутреннего сечения, который округляется до целых чисел. При расчете величина условного прохода отображается как Ду.
Расчет проходимости трубы может осуществляться по одному из методов, выбирать который необходимо в зависимости от конкретных условий прокладки трубопровода:
- Физические расчеты. В данном случае используется формула пропускной способности трубы, позволяющая учесть каждый показатель конструкции. На выборе формулы влияет тип и назначение трубопровода – например, для канализационных систем есть свой набор формул, как и для остальных видов конструкций.
- Табличные расчеты. Подобрать оптимальную величину проходимости можно при помощи таблицы с примерными значениями, которая чаще всего используется для обустройства разводки в квартире. Значения, указанные в таблице, довольно размыты, но это не мешает использовать их в расчетах. Единственный недостаток табличного метода заключается в том, что в нем рассчитывается пропускная способность трубы в зависимости от диаметра, но не учитываются изменения последнего вследствие отложений, поэтому для магистралей, подверженных возникновению наростов, такой расчет будет не лучшим выбором. Чтобы получить точные результаты, можно воспользоваться таблицей Шевелева, учитывающей практически все факторы, воздействующие на трубы. Такая таблица отлично подходит для монтажа магистралей на отдельных земельных участках.
- Расчет при помощи программ. Многие фирмы, специализирующиеся на прокладке трубопроводов, используют в своей деятельности компьютерные программы, позволяющие точно рассчитать не только пропускную способность труб, но и массу других показателей. Для самостоятельных расчетов можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые, хоть и имеют несколько большую погрешность, доступны в бесплатном режиме. Хорошим вариантом большой условно-бесплатной программы является «TAScope», а на отечественном пространстве самой популярной является «Гидросистема», которая учитывает еще и нюансы монтажа трубопроводов в зависимости от региона.
Диаметр труб паропровода по скорости и расходу пара. Практическая оценка необходимого размера трубы (трубопровода, паропровода) по расходу и давлению насыщенного пара в диапазоне 0,5-21 бар приборного давления и DN(Ду)15-250 мм. Таблица.
- В целом, спокойной (вполне достаточной) для насыщенного пара является скорость 25 м/с. Максимальные допустимые скорости пара от проекта dpva.ru
- Таблица практически пригодна для любых сортаментов труб, но не любой сортамент пригоден для пара. В целом – пар довольно неприятная рабочая среда, но при этом в большинстве случаев используются трубы из обычной углеродистой стали, хотя нержавеющая сталь тоже часто применяется. Обзор обозначений сталей от проекта dpva.ru Обзор стандартов стальных труб от проекта dpva.ru.
Расход насыщенного пара (кг/час Другие единицы измерения от проекта dpva.ru) | ||||||||||||||
Давление приборное (бар) | Скорость пара (м/с) | Условный (номинальный) диаметр трубы мм | ||||||||||||
15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | ||
0,5 | 10 | 7 | 12 | 19 | 33 | 45 | 72 | 120 | 166 | 279 | 423 | 619 | 1048 | 1654 |
15 | 10 | 18 | 29 | 50 | 67 | 108 | 180 | 249 | 419 | 634 | 928 | 1572 | 2481 | |
20 | 14 | 24 | 39 | 67 | 90 | 144 | 241 | 332 | 559 | 846 | 1238 | 2096 | 3308 | |
30 | 21 | 36 | 59 | 101 | 135 | 217 | 361 | 498 | 839 | 1269 | 1857 | 3145 | 4963 | |
1 | 10 | 9 | 15 | 25 | 44 | 59 | 94 | 157 | 217 | 366 | 553 | 810 | 1372 | 2165 |
15 | 14 | 23 | 38 | 66 | 88 | 142 | 236 | 325 | 549 | 830 | 1215 | 2058 | 3247 | |
20 | 19 | 31 | 51 | 88 | 118 | 189 | 315 | 434 | 732 | 1107 | 1620 | 2744 | 4330 | |
30 | 28 | 47 | 77 | 132 | 177 | 284 | 473 | 651 | 1098 | 1661 | 2430 | 4116 | 6495 | |
2 | 10 | 13 | 23 | 37 | 64 | 86 | 138 | 230 | 317 | 535 | 809 | 1184 | 2006 | 3165 |
15 | 20 | 34 | 56 | 96 | 130 | 208 | 346 | 476 | 803 | 1214 | 1777 | 3009 | 4748 | |
20 | 27 | 46 | 75 | 129 | 173 | 277 | 461 | 635 | 1071 | 1619 | 2369 | 4012 | 6331 | |
30 | 41 | 69 | 113 | 193 | 260 | 416 | 692 | 953 | 1606 | 2429 | 3554 | 6018 | 9497 | |
3 | 10 | 18 | 30 | 49 | 84 | 113 | 181 | 302 | 416 | 701 | 1060 | 1552 | 2628 | 4147 |
15 | 27 | 45 | 74 | 126 | 170 | 272 | 453 | 624 | 1052 | 1591 | 2328 | 3942 | 6221 | |
20 | 36 | 60 | 99 | 169 | 227 | 363 | 604 | 832 | 1403 | 2121 | 3104 | 5257 | 8295 | |
30 | 54 | 91 | 149 | 253 | 340 | 545 | 906 | 1248 | 2104 | 3182 | 4656 | 7885 | 12443 | |
4 | 10 | 22 | 37 | 61 | 104 | 140 | 224 | 372 | 513 | 865 | 1308 | 1914 | 3242 | 5116 |
15 | 33 | 56 | 91 | 156 | 210 | 336 | 559 | 770 | 1298 | 1962 | 2871 | 4863 | 7674 | |
20 | 45 | 75 | 122 | 208 | 280 | 448 | 745 | 1027 | 1730 | 2617 | 3829 | 6484 | 10232 | |
30 | 67 | 112 | 183 | 313 | 420 | 672 | 1118 | 1540 | 2596 | 3925 | 5743 | 9726 | 15348 | |
5 | 10 | 26 | 44 | 72 | 123 | 166 | 266 | 442 | 609 | 1027 | 1554 | 2273 | 3850 | 6075 |
15 | 40 | 66 | 109 | 185 | 249 | 399 | 664 | 914 | 1541 | 2331 | 3410 | 5775 | 9113 | |
20 | 53 | 89 | 145 | 247 | 332 | 532 | 885 | 1219 | 2055 | 3108 | 4547 | 7700 | 12151 | |
30 | 80 | 133 | 218 | 371 | 499 | 798 | 1328 | 1829 | 3083 | 4662 | 6821 | 11551 | 18226 | |
Расход насыщенного пара (кг/час Другие единицы измерения от проекта dpva.ru) | ||||||||||||||
Давление приборное (бар) | Скорость пара (м/с) | Условный (номинальный) диаметр трубы мм | ||||||||||||
15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | ||
6 | 10 | 31 | 51 | 84 | 143 | 192 | 307 | 512 | 705 | 1189 | 1797 | 2630 | 4454 | 7028 |
15 | 46 | 77 | 126 | 215 | 288 | 461 | 768 | 1058 | 1783 | 2696 | 3945 | 6681 | 10543 | |
20 | 62 | 103 | 168 | 286 | 385 | 615 | 1024 | 1411 | 2378 | 3595 | 5260 | 8909 | 14057 | |
30 | 93 | 154 | 252 | 430 | 577 | 923 | 1536 | 2116 | 3567 | 5393 | 7891 | 13363 | 21086 | |
7 | 10 | 35 | 58 | 95 | 162 | 218 | 349 | 581 | 800 | 1349 | 2041 | 2986 | 5057 | 7979 |
15 | 52 | 87 | 143 | 244 | 327 | 524 | 872 | 1201 | 2024 | 3061 | 4479 | 7585 | 11969 | |
20 | 70 | 117 | 191 | 325 | 437 | 699 | 1163 | 1601 | 2699 | 4082 | 5972 | 10114 | 15959 | |
30 | 105 | 175 | 286 | 488 | 655 | 1048 | 1774 | 2402 | 4049 | 6123 | 8958 | 15171 | 23938 | |
8 | 10 | 39 | 65 | 106 | 182 | 244 | 390 | 650 | 895 | 1509 | 2282 | 3339 | 5654 | 8922 |
15 | 59 | 98 | 160 | 273 | 366 | 586 | 975 | 1343 | 2264 | 3423 | 5008 | 8482 | 13383 | |
20 | 78 | 130 | 213 | 364 | 488 | 781 | 1300 | 1791 | 3018 | 4564 | 6678 | 11309 | 17845 | |
30 | 118 | 196 | 320 | 546 | 733 | 1172 | 1950 | 2686 | 4528 | 6847 | 10017 | 16964 | 26767 | |
9 | 10 | 43 | 72 | 118 | 201 | 270 | 432 | 718 | 990 | 1668 | 2523 | 3691 | 6251 | 9863 |
15 | 65 | 108 | 177 | 301 | 405 | 648 | 1078 | 1485 | 2502 | 3784 | 5537 | 9376 | 14795 | |
20 | 87 | 144 | 236 | 402 | 540 | 864 | 1437 | 1980 | 3337 | 5046 | 7382 | 12502 | 19727 | |
30 | 130 | 217 | 354 | 603 | 810 | 1296 | 2156 | 2970 | 5005 | 7569 | 11074 | 18753 | 29590 | |
10 | 10 | 47 | 79 | 129 | 220 | 296 | 473 | 787 | 1084 | 1828 | 2764 | 4045 | 6850 | 10808 |
15 | 71 | 118 | 194 | 330 | 444 | 710 | 1181 | 1627 | 2742 | 4147 | 6067 | 10275 | 16213 | |
20 | 95 | 158 | 258 | 441 | 592 | 946 | 1575 | 2169 | 3656 | 5529 | 8090 | 13700 | 21617 | |
30 | 113 | 237 | 388 | 661 | 888 | 1420 | 2363 | 3254 | 5485 | 8294 | 12135 | 20550 | 32426 | |
14 | 10 | 64 | 106 | 174 | 297 | 398 | 637 | 1061 | 1461 | 2462 | 3724 | 5448 | 9227 | 14559 |
15 | 96 | 160 | 261 | 445 | 598 | 956 | 1591 | 2192 | 3694 | 5586 | 8173 | 13840 | 21839 | |
20 | 128 | 213 | 348 | 594 | 797 | 1275 | 2122 | 2922 | 4925 | 7448 | 10897 | 18454 | 29118 | |
30 | 192 | 320 | 523 | 891 | 1196 | 1913 | 3183 | 4384 | 7388 | 11172 | 16346 | 27681 | 43678 | |
16 | 10 | 72 | 120 | 196 | 335 | 450 | 719 | 1197 | 1649 | 2779 | 4202 | 6149 | 10413 | 16430 |
15 | 108 | 180 | 295 | 502 | 675 | 1079 | 1796 | 2473 | 4169 | 6304 | 9223 | 15619 | 24646 | |
20 | 145 | 241 | 393 | 670 | 900 | 1439 | 2395 | 3298 | 5558 | 8405 | 12298 | 20826 | 32861 | |
30 | 217 | 361 | 590 | 1005 | 1350 | 2159 | 3592 | 4947 | 8338 | 12608 | 18447 | 31239 | 49292 | |
21 | 10 | 93 | 155 | 253 | 431 | 579 | 926 | 1540 | 2122 | 3576 | 5408 | 7912 | 13399 | 21143 |
15 | 139 | 232 | 379 | 647 | 868 | 1389 | 2311 | 3183 | 5364 | 8112 | 11868 | 20099 | 31714 | |
20 | 186 | 310 | 506 | 862 | 1158 | 1852 | 3081 | 4244 | 7153 | 10816 | 15825 | 26798 | 42286 | |
30 | 279 | 465 | 759 | 1294 | 1737 | 2778 | 4622 | 6366 | 10729 | 16224 | 23737 | 40198 | 63429 |
От чего зависит проходимость трубы
От чего же зависит расход воды в трубе круглого сечения? Складывается впечатление, что поиск ответа не должен вызывать сложностей: чем большим сечением обладает труба, тем больший объем воды она сможет пропустить за определенное время. А простая формула объема трубы позволит узнать и это значение. При этом вспоминается также давление, ведь чем выше водяной столб, тем с большей скоростью вода будет продавливаться внутри коммуникации. Однако практика показывает, что это далеко не все факторы, влияющие на расход воды.
Кроме них, в учет приходится брать также следующие моменты:
Длина трубы. При увеличении ее протяженности вода сильнее трется об ее стенки, что приводит к замедлению потока
Действительно, в самом начале системы вода испытывает воздействие исключительно давлением, однако важно и то, как быстро у следующих порций появится возможность войти внутрь коммуникации. Торможение же внутри трубы зачастую достигает больших значений.
Расход воды зависит от диаметра в куда более сложной степени, чем это кажется на первый взгляд
Когда размер диаметра трубы небольшой, стенки сопротивляются водному потоку на порядок больше, чем в более толстых системах. Как результат, при уменьшении диаметра трубы снижается ее выгода в плане соотношения скорости водного потока к показателю внутренней площади на участке фиксированной длины. Если сказать по-простому, толстый водопровод гораздо быстрее транспортирует воду, чем тонкий.
Материал изготовления. Еще один важный момент, напрямую влияющий на быстроту движения воды по трубе. К примеру, гладкий пропилен способствует скольжению воды в гораздо больше мере, чем шероховатые стальные стенки.
Продолжительность службы. Со временем на стальных водопроводах появляется ржавчина. Кроме этого для стали, как и для чугуна, характерно постепенно накапливать известковые отложения. Сопротивляемость водному потоку трубы с отложениями гораздо выше, чем новых стальных изделий: эта разница иногда доходит до 200 раз. Кроме того, зарастание трубы приводит к уменьшению ее диаметра: даже если не брать в расчет возросшее трение, проходимость ее явно падает. Важно также заметить, что изделия из пластика и металлопластика подобных проблем не имеют: даже спустя десятилетия интенсивной эксплуатации уровень их сопротивляемости водным потокам остается на первоначальном уровне.
Наличие поворотов, фитингов, переходников, вентилей способствует дополнительному торможению водных потоков.
Все вышеперечисленные факторы приходится учитывать, ведь речь идет не о каких-то маленьких погрешностях, а о серьезной разнице в несколько раз. В качестве вывода можно сказать, что простое определение диаметра трубы по расходу воды едва ли возможно.
Рекомендации по установки дренажных карманов
Пусковые нагрузки на паропровод очень высоки, так как горячий пар поступает в холодный не прогретый трубопровод и пар начинает активно конденсировать. Согласно СНиП 2.04.07-86* Пункт 7.26 требуется производить дренажные карманы на прямых участках паропроводов через каждые 400—500 м и через каждые 200—300 м при встречном уклоне должен предусматриваться дренаж паропроводов.
Разные производители трубопроводной арматуры дают свои рекомендации по поводу интервала установки конденсатоотводчиков. Российский производитель завод АДЛ,опираясь на свой многолетний опыт, рекомендует производить дренажные карманы с установкой конденсатоотводчиков Стимакс через каждые 30-50м при протяженных линиях трубопровода. При небольших по протяженности линиях рекомендации АДЛ не отличаются от СНиП 2.04.07-86.
Почему конденсат нужно удалять из паропровода?
При подаче пар развивает очень большую скорости и гонит образующую в нижней части трубы плёнку конденсата по паропроводу со скоростью 60м/с и выше, образуя волны конденсата гребнеобразные , которые могут перекрыть всё сечение трубы. Пар гонит весь этот конденсат, врезаясь во все преграды на своём пути: фитинги, фильтры, регулирующие клапаны, вентиля. Разумеется, для самого трубопровода не говоря уже об оборудование, это будет сильный гидроудар.
Каков же будет вывод?
- Как можно чаще осуществлять дренажные карманы с установкой конденсатоотводчиков.
- Установка фильтров в горизонтальной плоскости, сливной крышкой вниз для избегания конденсатного кармана
- Правильно производить концентрические сужения, избегая конденсатных карманов
- Соблюдать уклон для самотечного слива конденсата в дренажные карманы
- Установка вентилей вместо шаровых кранов
- Задвижки с обрезиненным клином серии KR 11|12|15|20
- Фильтр сетчатый серия IS17
- Насосные станции «Гранфлоу» серия УНВ DPV
- Обратный клапан серия RD30
- Фильтры сетчатые серии IS 15|16|40|17
- Перепускной клапан «Гранрег» КАТ32
- Циркуляционный насос «Гранпамп» серии R
- Обратные клапаны «Гранлок» CVS25
- Стальные шаровые краны БИВАЛ
- Фильтр сетчатый серия IS30
- Оборудование для пара
- Циркуляционные насосы «Гранпамп» сери IPD
- Регулятор давления «Гранрег» КАТ41
- Клапаны предохранительные Прегран КПП 096|095|097|496|095|495
- Перепускной клапан «Гранрег» КАТ82
- Стальные шаровые краны БИВАЛ КШТ с редутором
- Регуляторы давления «Гранрег» КАТ
- Насосные станции «Гранфлоу» серия УНВ на насосах MHC и ЗМ
- Задвижка Гранар серия KR15 с пожарным сертификатом
- Обратный клапан CVS16
- Перепускной клапан «Гранрег» КАТ871
- Насосные станции дозирующие — ДОЗОФЛОУ
- Обратный клапан CVS40
- Задвижка «Гранар» серия KR17 аттестация по форме FM Global
- Гранлок CVT16
- Циркуляционные насосы «Гранпамп» сери IP
- Регулятор давления «после себя «Гранрег» КАТ160|КАТ80| КАТ30| КАТ41
- Моноблочные насосы из нержавеющей стали серии МНС 50|65|80|100
- Задвижка «Гранар» серия KR16 аттестация по форме FM Global
- Обратный клапан серия RD50
- Конденсатоотводчики Стимакс А11|A31|HB11|AC11
- Обратный клапан серия RD18
- Стальные шаровые краны Бивал КШГ
- Дисковые поворотные затворы Гранвэл ЗПВС|ЗПВЛ|ЗПТС|ЗПСС
- Аварийные насосные станции
- ← Экономия воды
- Влияние воздуха и газов на теплопередачу →
Постановка задачи
Гидравлический расчёт при разработке проекта трубопровода направлен на определение диаметра трубы и падения напора потока носителя. Данный вид расчёта проводится с учетом характеристик конструкционного материала, используемого при изготовлении магистрали, вида и количества элементов, составляющих систему трубопроводов(прямые участки, соединения, переходы, отводы и т. д.), производительности,физических и химических свойств рабочей среды.
Многолетний практический опыт эксплуатации систем трубопроводов показал, что трубы, имеющие круглое сечение, обладают определенными преимуществами перед трубопроводами, имеющими поперечное сечение любой другой геометрической формы:
- минимальное соотношением периметра к площади сечения, т.е. при равной способности, обеспечивать расход носителя, затраты на изолирующие и защитные материалы при изготовлении труб с сечением в виде круга, будут минимальными;
- круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды сточки зрения гидродинамики, достигается минимальное трение носителя о стенки трубы;
- форма сечения в виде круга максимально устойчива к воздействию внешних и внутренних напряжений;
- процесс изготовления труб круглой формы относительно простой и доступный.
Подбор труб по диаметру и материалу проводится на основании заданных конструктивных требований к конкретному технологическому процессу. В настоящее время элементы трубопровода стандартизированы и унифицированы по диаметру. Определяющим параметром при выборе диаметра трубы является допустимое рабочее давление, при котором будет эксплуатироваться данный трубопровод.
Основными параметрами, характеризующими трубопровод являются:
- условный (номинальный) диаметр – DN;
- давление номинальное – PN;
- рабочее допустимое (избыточное) давление;
- материал трубопровода, линейное расширение, тепловое линейное расширение;
- физико-химические свойства рабочей среды;
- комплектация трубопроводной системы (отводы, соединения, элементы компенсации расширения и т.д.);
- изоляционные материалы трубопровода.
Условный диаметр (проход) трубопровода (DN) – это условная безразмерная величина, характеризующая проходную способность трубы, приблизительно равная ее внутреннему диаметру. Данный параметр учитывается при осуществлении подгонки сопутствующих изделий трубопровода (трубы, отводы, фитинги и др.).
Условный диаметр может иметь значения от 3 до 4000 и обозначается: DN 80.
Условный проход по числовому определению примерно соответствует реальному диаметру определенных отрезков трубопровода. Численно он выбран таким образом, что пропускная способность трубы повышается на 60-100% при переходе от предыдущего условного прохода к последующему.Номинальный диаметр выбирается по значению внутреннего диаметра трубопровода. Это то значение, которое наиболее близко к реальному диаметру непосредственно трубы.
Давление номинальное (PN) – это безразмерная величина, характеризующая максимальное давление рабочего носителя в трубе заданного диаметра, при котором осуществима длительная эксплуатация трубопровода при температуре 20°C.
Значения номинального давления были установлены на основании продолжительной практики и опыта эксплуатации: от 1 до 6300.
Номинальное давление для трубопровода с заданными характеристиками определяется по ближайшему к реально создаваемому в нем давлению. При этом,вся трубопроводная арматура для данной магистрали должна соответствовать тому же давлению. Расчет толщины стенок трубы проводится с учетом значения номинального давления.
Расчет диаметра для автономного отопления
Вопросы о том, как выбрать диаметр полипропиленовых труб для отопления появляются при монтаже
Расчет диаметра полипропиленовой трубы для отопления
контуров в частных домах. Сразу отметим – расчеты приблизительные, но это не означает, что они не правильные. Также их можно применять для контуров квартир с центральным отоплением. Определяющие параметры диаметра полипропиленовой трубы для отопления частного дома:
площадь отапливаемого помещения.
От этого зависит, сколько потребуется тепла для обогрева до необходимого уровня. Чтобы не углубляться в дебри формул можно последовать всеобщему примеру и взять в расчет 0,1 кВт энергии на один метр квадратный, при стандартной высоте потолков 2,5 м. Конечно, нужно учитывать степень утепления помещения, исходя из которого, вычисляется коэффициент теплопотерь. Но дабы не запутаться, просто добавляем 20% к необходимому количеству киловатт;
скорость теплоносителя.
Этот показатель варьируется от 0,2 до 1,5 м/с. Чем больше скорость потока, тем давление в контуре выше. Часто это приводит к появлению шума в системе, из-за трения теплоносителя о стенки. Для расчета диаметра труб принято использовать значение до 0,6 м/с – оптимально для автономных контуров частных домов. Оттого, какие диаметры полипропиленовых труб для отопления подобраны, зависит и скорость циркуляции. Чем толще контур, тем вода течет медленнее;
разница температуры подачи и обратки.
Показатель достаточно индивидуальный. Он зависит и от мощности котла, и от материала труб, их утепления, а также от скорости теплоносителя. Стандартами определено, что подача осуществляется при температуре 80 градусов, при этом на обратном потоке будет около 60 градусов. Теплоноситель остывает на 20 градусов, обычно это значение и берется в расчет.
Какого диаметра полипропиленовые трубы использовать для отопления одноэтажного дома площадью 80 кв.м:
- в формуле присутствуют две постоянные величины, перемножив которые получаем значение 304,44;
- затем это число нужно умножить на 9,6 (80 кв.м х 0,1 кВт энергии + 20% запаса), выходит 2100,636;
- полученный результат делим на 20 (разница температур) и на 0,6 (м/с, скорость потока теплоносителя);
- в конце вычисляем корень квадратный от полученной величины и получаем значение 13,23 мм.
Толщина стенок полипропиленовых труб разного диаметра
Выходит, что внутренний диаметр полипропилен труб для отопления дома площадью 80 м2 составляет 13,23 мм. Еще раз обратите внимание на то, что полипропиленовые трубы маркируются по наружному сечению. Также в маркировке присутствует информация о толщине стенок
Вычислить условный проход можно в одно действие, проще пареной репы. Также можно воспользоваться таблицей соотношения стенок труб к их диаметру.
Исходя из этого, можно сделать вывод, что в этом случае подходит труба диаметром 25 мм, так как двадцатка немного недотягивает. Для расчета мы брали скорость потока теплоносителя 0,6 м/с, хотя допускается значение от 0,2 м/с. Соответственно, выбрав трубу с сечением побольше, мы снижаем скорость циркуляции, при этом она остается в рамках стандарта.
Что учитывается при расчете
Критерии для подбора диаметра труб:
- объем необходимого теплоносителя для заполнения системы;
- протяженность контура (-ов);
- скорость транспортировки теплоносителя;
- требуемая мощность отопления в киловаттах;
- продуктивность насоса принудительной циркуляции;
- сопротивление контура по трубам.
Для каждого параметра имеется диапазон приемлемых значений. Расчет при этом должен дать размер трубы системы отопления, удовлетворяющий всем требованиям и обеспечивающий допустимые параметры.
Расчеты касаются внутреннего диаметра. Уже после получения нужного размера выбирается подходящий номинал, имеющийся в продаже, далее подбирается материал. От этого зависит толщина стенок, внешний диаметр и внешний вид.
Исходные параметры расчет дымоходной трубы.
Для расчёта дымохода вы можете воспользоваться калькулятором расчета дымохода.
На характеристики будущей дымоходной трубы непосредственно влияют определенные параметры, из которых самыми важными являются:
1. Тип отопительного прибора. Организация системы газоотведения в большинстве случаев необходима для твердотопливных котлов и печей. В расчет принимается объем камеры сгорания, а также площадь проема камеры поступления воздуха в топку – зольника. Часто расчет производится и для самодельных котлов, которые работают на дизельном топливе или газе.
2. Общая длина дымохода и его конфигурация. Самой оптимальной считается конструкция длиной 5 метров и с прямой магистралью. Дополнительные вихревые зоны, отрицательно сказывающиеся на тяге создаются каждым поворотным углом.
3. Геометрия сечения дымохода. Идеальным вариантом является цилиндрическая конструкция дымохода. Но такой формы очень тяжело добиться для кирпичной кладки. Менее эффективно прямоугольное (квадратное) сечение дымохода, но для него потребуется и меньше трудозатрат.
Проверка прочности трубопровода
Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопроводов проверку производят по условиям:
(3)
(4)
где максимальные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий;
1 коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы;
кольцевые напряжения в стенках трубопровода от нормативного внутреннего давления;
нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали и в расчетах принимается = = 360 МПа;
Продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий:
(5)
где минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода равен 1000Ду ;
коэффициент Пуассона, =0,3 ;
– коэффициент линейного расширения металла, ;
– модуль Юнга, ;
Расчетный температурный перепад при минимальной температуре зимой – для данного участка равен:
(6)
Расчетный температурный перепад при среднемесячной температуре в июле – для данного участка равен:
(7)
Для проверки по деформациям находим кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки внутреннего давления:
(8)
, .
Условие (4) выполняется.
Коэффициент учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы определяется по формуле:
1 , (9)
Продольные напряжения при:
1 = 0,551; (10)
> 0, 1 ; (11)
Продольные напряжения для положительного температурного перепада по формуле (5):
Продольные напряжения для отрицательного температурного перепада по формуле (5):
Выполнения условия (3) проверяем по крайним значениям:
, ;
, ;
Условие выполняется. Трубопровод устойчив к деформациям.
Единицы маркировки
При подборе комплектующих для отопления учитывается стандартная единица измерения для определения величины и маркировки. Основное значение, которое указывает размерность, определяется целым числом или дюймом. Пересчитать дюймы в стандартные для нас миллиметры легко из соотношения: 1 дюйм равен 25,4 мм.
Размер трубы рассчитывается с помощью нескольких показателей — возможная скорость тока жидкости и некоторая потеря давления на участке трубопровода в один метр. Расчет диаметра по показателям падения давления экономически целесообразен и состоит в том, чтобы определить балансовую стоимость между расходами по эксплуатации и капитальному обслуживанию.
Чем больше диаметр, тем выше показатели расходов, а для того, чтобы прокачать определенное количество воды, где имеется зауженный диаметр, потребуется затратить намного больше энергии на работу электрического насоса.
Гидравлический расчёт труб
Сложность работы зависит от расчета диаметра труб, толщины их стенок и других параметров.
От протяжённости и типа отопительной сети зависит диаметр труб. Теплоноситель во время прохождения по различным участкам трубопровода, теряет часть энергии. Уменьшение диаметра трубы способствует увеличению скорости прохождения теплоносителя
и тем самым повышению теплоотдачи.
Помимо этого коэффициент сопротивления потоку теплоносителя определяется шероховатостью внутренней поверхности трубопровода. В связи с этим может существенно различаться давление
на разных участках системы отопления.
Применение гидравлических расчетов необходимо, чтобы точно определить параметры давления. В противном случае это может привести к снижению эффективности отопительной системы в связи с тем, что давление, приводящее в движение теплоноситель, не превышало суммарных потерь.
Если диаметр трубы выбран неверно, это грозит серьезными осложнениями в период эксплуатации системы отопления или даже преждевременным выходом ее из строя:
-
Слишком большой диметр трубы системы обогрева
. Это приведет к недостаточному давлению в отопительной системе и тем самым нарушению циркуляции. Из-за этого нарушится температурный режим в помещении, проще говоря, оно будет недостаточно обогрето. -
Слишком маленький диаметр трубы системы обогрева
. Из-за увеличения давления внутри трубы маленького диаметра система отопления будет слишком шумно работать.
Во время проектирования и монтажа системы отопления необходимо тщательное соблюдение всех параметров и правил. Ошибки, допущенные на стадии проектирования системы чаще всего просто невозможно исправить выборочно, и необходим полный демонтаж трубопровода системы обогрева и новая его закладка. Это приводит к ощутимым финансовым затратам и как следствие недовольством работой системы. Чтобы этого не произошло достаточно внимательно отнестись ко всем этапам процесса, в том числе к расчетам диаметра трубы отопительной системы.
Для того, чтобы система водяного отопления правильно фунциклировала необходимо обеспечить нужную скорость теплоносителя в системе. Если скорость будет маленькая, обогрев помещения будет очень медленный и дальние радиаторы будут значительно холоднее ближних. Наоборот, если же скорость теплоносителя будет слишком большой, то сам теплоноситель не будет успевать нагреваться в котле, температура всей системы отопления будет ниже. Добавится и уровень шума. Как видим скорость теплоносителя в системе отопления – очень важный параметр. Разберёмся же подробнее – какая должна быть самая оптимальная скорость.
Системы отопления где происходит естественная циркуляция, как правило, имеют сравнительно низкую скорость теплоносителя. Перепад давления в трубах достигается правильным расположением котла, расширительного бачка и самих труб – прямых и обратки. Только правильный расчёт перед монтажом, позволяет добиться правильного, равномерного движения теплоносителя. Но всё равно инерционность отопительных систем с естественной циркуляцией жидкости очень большая. Результат – медленный прогрев помещений, маленький КПД. Главный плюс такой системы – это максимальная независимость от электроэнергии, нет электрических насосов.
Чаще всего в домах используется система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя. Основным элементом такой системы является циркуляционный насос . Именно он ускоряет движение теплоносителя, от его характеристик зависит скорость жидкости в системе отопления.
Заключение
Отопление в доме
Итак, подведем итог. Как видите, чтобы сделать гидравлический анализ отопительной системы дома, необходимо учесть многое. Пример специально был простым, поскольку разобраться, скажем, с двухтрубной системой отопления дома в три или более этажей очень сложно. Для проведения такого анализа придется обратиться в специализированное бюро, где профессионалы разберут весь «по косточкам».
Необходимо будет учесть не только вышеописанные показатели. Сюда придется включить потерю давления, снижение температуры, мощность циркуляционного насоса, режим работы системы и так далее. Показателей много, но все они присутствуют в ГОСТах, и специалист быстро разберется, что к чему.
Единственное, что необходимо предоставить для расчета – это мощность отопительного котла, диаметр труб, наличие и количество запорной арматуры и мощность насоса.
Если вы начинаете монтировать систему отопления, то должны произвести все необходимые вычисления перед началом работ
Особое внимание стоит уделить расчету диаметра отопительного трубопровода. Если он произведен неправильно, то в первую очередь пострадает гидродинамика отопительной системы
А также мы получим низкую производительность системы при больших энергетических затратах. В том числе неправильный выбор диаметра трубы может повлечь за собой более существенные проблемы, такие как сбои системы, прорывы или течь. Для того, чтобы этого не произошло нужно грамотно подойти к вопросу монтажа отопительного трубопровода.
Как правило, основные характеристики труб для отопления включают в себя внутренний и наружный диаметры
, а также условный диаметр
– округленное общее значение диаметра, которое определяется в дюймах или в долях дюйма.
Разница между внешним и внутренним диаметром трубы отличается на величину толщины трубы. В зависимости от материала, из которого изготовлена труба, эта величина разнится.
Внешний диаметр трубы обязательно учитывается при монтаже, поскольку требует присоединения всевозможных крепежей. Внутренний диаметр это основной критерий выбора трубы
для отопительной системы. Благодаря ему определяется пропускная способность системы. А это, в свою очередь, существенно влияет на возможность протяженности трубопровода и на то, какое количество радиаторов будет возможно подключить к отопительной системе.
Дополнительно, принимая во внимание диаметр трубы, можно будет прогнозировать теплопотери системы обогрева. В первую очередь нужно учитывать, что правила выбора труб для различных отопительных схем существенно отличаются
В первую очередь нужно учитывать, что правила выбора труб для различных отопительных схем существенно отличаются.
Если подключение системы обогрева будет проводиться к центральной отопительной магистрали, то диаметр трубы рассчитывается аналогично квартирным отопительным системам
.
Если же планируется автономное отопление, то диаметр здесь может быть отличен в зависимости от того будет ли система работать с помощью циркуляционного насоса , либо же путем естественной циркуляции .
В том числе на выбор влияют:
-
Материал
изготовления трубы -
Тип
теплоносителя -
Специфика разводки
отопительной системы - Предполагаемое давление воды
-
Скорость течения
воды в системе
Проводя расчеты диаметра трубопровода, следует изначально учесть из какого типа труб будет проводиться монтаж. Это необходимо, поскольку система измерения и маркировки труб различается исходя из материала, из которого она изготовлена. Как правило, трубы из стали и чугуна маркируются из расчета внутреннего диаметра, а пластиковые и медные трубы по наружному сечению. Это является особо важным фактором, если планируется монтаж трубопровода в комбинации нескольких материалов.
В идеале стоит доверить процедуру расчета специалисту, однако, если у вас нет такой возможности или просто есть желание, то можно вполне справиться самостоятельно.
Список источников
- www.calc.ru
- utepleniedoma.com
- pkfdetal.ru
- trubaspec.com
- mr-build.ru
- x-teplo.ru
- www.domskotlom.com
- studbooks.net
- stroyew.ru
- dpva.ru