Как посчитать пропускную способность трубы формула через диаметр

На выбор трубы влияет также производительность насоса, которая определяет скорость и количество перекачиваемой воды.

Публикации

Строительство плавательного водоёма всегда сопровождается прокладкой трубопроводов и установкой закладных элементов, таких как, возвратные форсунки, донные заборники, скиммеры. Если диаметр труб будет меньше необходимого, забор и подача воды будут происходить с повышенными потерями на трение, отчего насос будет испытывать нагрузки, способные вывести его из строя. Если трубы проложены диаметром большим необходимого — неоправданно повышаются расходы на строительство водоёма.Как правильно подобрать диаметр труб?

Единственный недостаток – пластиковые трубы не выдерживают долгой эксплуатации при давлении более 10 атмосфер и чрезвычайно высоких температурах.

Как правильно подобрать диаметр труб?

Возвратные форсунки, донные заборники, скиммеры, каждый имеют отверстие для подключения определенного диаметра, что первоначально определяет диаметр труб. Обычно эти подключения — 1 1/2″ — 2″, к которым подсоединяется труба, диаметром 50 мм. Если несколько закалдных элементов соединяются в одну линию, то общая труба должна быть большего диаметра, чем трубы, подходящие к ней.На выбор трубы влияет также производительность насоса, которая определяет скорость и количество перекачиваемой воды.Пропускную способность труб различного диаметра можно определить по следующей таблице:

Пропускная способность труб различного диаметра.

Диаметр, мм		Площадь внутр. сечения, мм 2	Пропускная способность в м 3 /час при скорости
Наружный	Внутренний		0,5 м/с	0,8 м/с	1,2 м/с	2,0 м/с	2,5 м/с
16	10	79	0,14	0,23	0,34	0,57	0,71
20	15	177	0,32	0,51	0,76	1,27	1,59
25	20	314	0,91	1,36	2,26	2,83
32	25	491	0,88	1,41	2,12	3,54	4,42
40	32	805	1,45	2,32	3,48	5,79	7,24
50	40	1257	2,26	3,62	5,43	9,05	11,31
63	50	1964	3,54	5,66	8,49	14,14	17,68
75	65	3319	5,97	9,56	14,34	23,90	29,87
90	80	5028	9,05	14,48	21,72	36,20	45,25
110	100	7857	14,14	22,63	33,94	56,57	70,71
125	110	9506	17,11	27,38	41,07	68,45	85,56
140	125	12276	22,10	35,35	53,03	88,39	110,48
160	150	17677	31,82	50,91	76,37	127,28	159,09
200	175	24061	43,31	69,29	103,94	173,24	216,54
225	200	31426	56,57	90,51	135,76	226,27	282,83
250	225	39774	71,59	114,55	171,82	286,37	357,96
315	300	70709	127,28	203,64	305,46	509,10	636,38

Для подбора диаметра турбы нам понадобиться знание следующих величин:

Скорость воды в трубе самотёком	0,5 м/с
Скорость воды в трубе коллектора	0,8 м/с
Средняя скорость воды в трубе на входе в насос	1,2 м/с
Средняя скорость воды в трубе на выходе из насоса	2,0 м/с
Максимально возможная скорость воды в трубе	2,5 м/с

Расмотрим технологию подбора труб на конкретных примерах обвязки закладных элементов.

Диаметр трубы для подключения возвратных форсунок.

Например, движение воды в системе обеспечивается насосом EcoX2-16000, максимальной производительностью 16 м 3 /час. Возврат воды в плавательную чашу осуществляется через 4 возвратные форсунки — Дюза для подключения пылесоса (подключение 2″ наружная резьба), каждая ввинчена в стеновой проход с соединением D 50/63. Форсунки расположены попарно на противоположных бортах. Подберем необходимый трубопровод.

Скорость воды на подающей магистрали — 2 м/с. Форсунки делятся на две ветви по две штуки. Производительность на каждую форсунку — 4 м 3 /час, на каждую ветвь — 8 м 3 /час. Подберём диаметр общей трубы, трубы на каждую ветвь и турбы на каждую насадку. Если в таблице нет точного совпадения производительности для конкртеной скорости течения, берем ближайшую. По таблице получается:

• при производительности 16 м 3 /час (в таблице ближайшее значение 14,14 м 3 /час) — диаметр трубы равен 63 мм;
• при производительности 8 м 3 /час (в таблице ближайшее значение 9,05 м 3 /час) — диаметр турбы равен 50 мм;
• при производительности 4 м3/час (в таблице ближайшее значение 3,54 м 3 /час) — диаметр трубы равен 32 мм.

Получается, что на общую подачу подходит труба, диаметром 63 мм, на каждую ветвь — диаметром 50 мм, и на каждую насадку — диаметром 32 мм. Но так, как стеновой проход расчитан на подключение 50 и 63 трубы, трубу, диаметром 32 мм не берём, а соединяем всё трубой 50 мм. К тройнику идет 63-я труба, разводка 50-й трубой.

Диаметр труб для подключения скиммеров.

Тот же насос с производительностью 16 м 3 /час забирает воду через скиммеры. Скиммер в режиме фильтрации забирает обычно от 70 до 90% воды от общего потока, который всасывает насос, остальное приходится на донный слив. В нашем случае 70% производительности — это 11,2 м 3 /час. Подключение скиммер обычно это 1 1/2″ или 2″. Скорость потока на всасывающей линии насоса — 1.2 м/с.

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

Примерный расчет пропускной способности

Предположим, что, в соответствии с требованиями условий эксплуатации на производстве с расположением труб горизонтального либо вертикального характера, согласно данным графика, течение жидкости по конструкции происходит со скоростью 3.5 м/сек.Проходной диаметральный размер конструкции равен 125 мм.Основываясь на вышеуказанных данных и показателе скорости потока по системе вертикального характера V=3.5 м/час, можно посчитать объем жидкости Q=куб.м/час. В результате получается, что пропускная способность трубы диаметром 125 мм равна значению 175 куб.м/час.Прокладка трубопровода – дело не очень сложное, но достаточно хлопотное. Одной из самых сложных проблем при этом является расчет пропускной способности трубы, которая напрямую влияет на эффективность и работоспособность конструкции. В данной статье речь пойдет о том, как рассчитывается пропускная способность трубы.Пропускная способность – это один из важнейших показателей любой трубы. Несмотря на это, в маркировке трубы этот показатель указывается редко, да и смысла в этом немного, ведь пропускная способность зависит не только от габаритов изделия, но и от конструкции трубопровода. Именно поэтому данный показатель приходится рассчитывать самостоятельно.

Для первого трубопровода с расходом Q₁ = 18 м 3 /час возможные диаметры составят:

Расчет падения напора и гидравлического сопротивления

Полные потери напора жидкости включают в себя потери на преодоление потоком всех препятствий: наличие насосов, дюкеров, вентилей, колен, отводов, перепадов уровня при течении потока по трубопроводу, расположенному под углом и т.д. Учитываются потери на местные сопротивления, обусловленные свойствами используемых материалов.Другим важным фактором, влияющим на потери напора, является трение движущегося потока о стенки трубопровода, которое характеризуется коэффициентом гидравлического сопротивления.Значение коэффициента гидравлического сопротивления λзависит от режима движения потока и шероховатости материала стенок трубопровода. Под шероховатостью понимают дефекты и неровности внутренней поверхности трубы. Она может быть абсолютной и относительной. Шероховатость различна по форме и неравномерна по площади поверхности трубы. Поэтому в расчетах используется понятие усредненной шероховатости с поправочным коэффициентом (k1). Данная характеристика для конкретного трубопровода зависит от материала, продолжительности его эксплуатации, наличия различных коррозионных дефектов и других причин. Рассмотренные выше величины являются справочными.Количественная связь между коэффициентом трения, числом Рейнольдса и шероховатостью определяется диаграммой Муди.Для вычисления коэффициента трения турбулентного движения потока также используется уравнение Коулбрука-Уайта, с использованием которого возможно наглядное построение графических зависимостей, по которым определяется коэффициент трения:

В расчётах используются и другие уравнения приблизительного расчета потерь напора на трение. Одним из наиболее удобных и часто используемых в этом случае считается формула Дарси-Вейсбаха. Потери напора на трение рассматриваются как функция скорости жидкости от сопротивления трубы движению жидкости, выражаемой через значение шероховатости поверхности стенок трубы:

Потери давления по причине трения для воды рассчитывают по формуле Хазена — Вильямса:

где D – внутренний диаметр трубопровода, мм; p = (Pраб + 0,1012) – абсолютное давление газа, МПа.

Формулу для расчета оптимального диаметра трубопровода получим из формулы для расхода:Q – расход перекачиваемой воды, м3/с d – диаметр трубопровода, мv – скорость потока, м/сП- число пи = 3.14Отсюда, расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода:Обратим внимание на то, что в этой формуле расход перекачиваемой воды выражен в м3/с. Производительность насосов обычно указывается в м3/час. Для того, чтобы перевести м3/час в м3/с, необходимо значение поделить на 3600.В качестве примера расчитаем оптимальный диаметр трубопровода для производительности насоса 16 м3/час на подающей магистрали.Переведем производительность в м3/с:Q(м3/с)=16 м3/час/3600 = 0,0044 м3/сСкорость потока на подающей магистрали равна 2 м/с.Подставляя значения в формулу получим:d=((4*0,0044)/(3,14*2))1/2≈0,053 (м) = 53 (мм)Получилось, что в данном случае оптимальный внутренний диаметр трубы будет равен 53 мм. Сравниваем с таблицей: для ближайшей производительности 14.14 м3/час при скорости протока 2 м/с подходти труба внутренним диаметром 50 мм.При подборе труб Вы можете воспользоваться одним из описанных выше способов, мы подтвердили расчетами их равнозначность.По материалам сайтов: waterspace com, ence-pumps ru