Как определить пропускную способность трубы в зависимости от диаметра и давления воды

Качественно сделанный водопровод прослужит без поломок долгие годы. Однако при его установке диаметр труб должен быть подобранным в соответствии с требованиями и нормами по строительству. Поэтому, планируя сделать водопровод в своём доме, нужно знать, как определяется пропускная способность трубы в зависимости от диаметра и давления воды. Разберёмся, почему это так важно, и как правильно делать замеры.  

Как правильно выбрать диаметр трубы

При прокладке труб для водопровода или отопления необходимо выбрать их размер, который обеспечит нужное давление, но при этом будет достаточно свободным, чтобы через него легко проходила вода. При этом важно принять в расчёт следующее:

 

1. Диаметр сечения трубы. 
2. Величину, на которую уменьшится напор на рассматриваемом участке. 
3. Скорость потока воды, текущего по трубе. 
4. Наибольшее возможное давление, которое должна выдерживать труба. 
5. Длину отрезков трубы и материал, из которого они сделаны. 

 

На практике часто применяется выбор диаметра на основании использования специальной таблицы. Этот способ несложный, однако, является одним из наименее точных.  

Применение табличного метода

В этом случае для создания справочной таблицы использовались наиболее типичные значения основных параметров. Для вычисления расхода воды по диаметру трубы и давлению, таблица должна использоваться следующим образом:

 

• В верхней строке каждой колонки указаны девять наиболее распространённых диаметров труб. 
• По строкам указана величина давления. 
• В левой колонке указаны значения, выраженные в Паскалях на метры, в следующей – в миллибарах на метр (в атмосферах). 
• Подбор можно производить с учётом скорости движения потока воды. В таблице указан водорасход в соответствии с диаметром трубы и другими параметрами. 

В большинстве водопроводных систем давление находится в пределах 1,5-2,5 атмосфер. В домах с большой этажностью принято применять несколько отдельных сегментов. Поэтому данные таблицы применимы также и к многоэтажным домам.  

Для чего нужно правильно определять параметры труб

Конечно, понятно, что в сложной технической системы всё должно быть точно рассчитано. Однако остаётся вопрос о том, что плохого может случиться при неподходящем сечении труб.

Система потребления и отвода воды в квартире сильно взаимосвязана. Открытый кран на кухне может ослабить течение воды в ванной или прекратить набор её для слива в туалете. Важно понимать, что к этому может привести не только неправильная установка оборудования, но и засорение труб с течением времени. 

Например, металлические изделия с течением времени ржавеют и покрываются изнутри отложениями от недостаточно чистой воды. Пластиковые лишены этого недостатка. Они не загрязняются и не разрушаются за долгий период времени.

При слишком узких трубах могут возникать проблемы со стоками. Превышение давления в водопроводной сети приведёт к протечкам и повышению аварийности.

Расчёт труб важен при снабжении водой и водоотведении для многоэтажного дома. При этом должны соответствовать друг другу трубы. Подходящие снаружи и те, по которым вода протекает внутри.  

 

При оплате коммунальных счетов фирмами и организациями не всегда используются счётчики. В этих случаях обычно предъявляется счёт в соответствии с проходимостью трубы.

Трубы в доме могут выполнять различные функции. Они относятся к поступлению горячей и холодной воды, канализации напорной или безнапорной, снабжению природным газом, отоплению. В каждом из перечисленных случаев к ним предъявляются требования, которым они должны соответствовать.

Коммуникации в доме будут работать, не создавая проблем, в том случае, если их пропускная способность определена правильно. В противном случае придётся их ремонтировать.  

От чего зависит проходимость трубы

Чтобы определить то, с какой скоростью расходуется вода, необходимо учитывать несколько различных факторов. На первый взгляд может показаться, что для этого можно ограничиться учётом только диаметра трубы. 

На практике необходимо принять во внимание комплекс факторов:

 

• Нужно учитывать длину сегмента трубы, по которой движется жидкость. Важность этого параметра основана на наличии трения стенок и жидкости. Чем длиннее используемый сегмент трубы, тем сильнее он способен замедлить протекание жидкости. 
• Хотя важную роль играет исходное давление, однако замедляющееся течение жидкости не позволит новым порциям попасть в трубу в течение некоторого времени. 
• Диаметр влияет на скорость протекания. Однако он воздействует на жидкость несколькими способами. При использовании узких труб степень замедления резко усиливается. 
• Для стенок может использоваться различный материал. В пластиковых трубах вода течёт с большей скоростью, чем в металлических того же диаметра. 

 

 

• Время, в течение которого происходит эксплуатация труб. Этот параметр не оказывает существенного влияния на пластиковые трубы, но важен для металлических. Они со временем зарастают изнутри и ржавеют. Это отрицательно сказывается на их проходимости. 
• Различные сегменты соединяются при помощи фитингов, развилок, переходников. Они замедляют прохождения воды. Оказываемое ими торможение необходимо учитывать при расчётах. 

 

Если при определении проходимости игнорировать хотя бы одну из приведённых особенностей, то это может изменить расчётную величину в несколько раз.  

Как рассчитать проходимость трубы

Когда возникает необходимость сделать расчёты, возможно использовать следующие способы:

 

1. Использовать таблицы. Существуют различные варианты, которые соответствуют назначению труб. 
2. Применять формулы. Существуют несколько вариантов расчётов. Часто используют упрощённые варианты, не учитывающие всех существенных особенностей водопроводной системы. 
3. Существуют программные продукты, предназначенные для проведения рассматриваемых расчётов. Они обычно дают наиболее точный результат. 
4. Могут быть использованы онлайн калькуляторы. Для того, чтобы ими воспользоваться, необходимо перейти на соответствующую страницу и ввести нужные данные в соответствии с инструкциями. 

 

Далее рассмотрено несколько способов проведения расчётов.  

Использование упрощённой формулы

Таким образом на основе знания диаметра трубы и скорости движения потока можно определить проходимость. Для этого можно использовать такую формулу.

q = (V*Пи*d^2) / 4 

Здесь использованы такие обозначения:

• q – проходимость, выраженная в литрах в секунду;
• V обозначает скорость воды;
• d представляет собой внутренний диаметр отверстия.

В большинстве случаев скорость находится в пределах 0,8-1,5 метров в секунду. Если используется насос, то производимое им давление и скорость потока указываются в техническом паспорте.

Более точная формула

В этом случае необходимо воспользоваться формулой Дарси. В ней учитываются:

 

1. Длина используемого сегмента трубы (L). 
2. Коэффициент, который выражает степень торможения потока благодаря трению о стенки, использованию различных видов фитингов, кривизны стенок и турбулентности. Он носит название коэффициента шероховатости (лямбда). 
3. Величина вязкости жидкости (ро).  

 

Формула выглядит таким образом.

ПН = лямбда * (L/D) * ((V^2)/(2*g)) * ро 

Здесь использованы такие обозначения:

• ПН представляет собой потерю напора. На эту величину должна быть уменьшена расчётная величина водорасхода. 
• L – длина трубы, по которой протекает вода. 
• D – внутренний диаметр трубы. 
• g равно величине ускорения свободного падения. 

С помощью формулы Дарси можно учесть особенности труб, но для этого необходимо определить коэффициенты «лямбда» и «ро».

Использование онлайн калькуляторов

Для того, чтобы рассчитать пропускную способность трубы, калькулятор нетрудно найти онлайн. Для этого можно воспользоваться поиском Google, Яндекс или другим. Для этого в строке поиска нужно набрать строку «как рассчитать проходимость трубы, калькулятор» или аналогичную.

Для расчета расхода воды по сечению трубы и давлению калькулятор запросит ввод таких данных:

1. Материал для изготовления. 
2. Вид (конструкционные особенности). Здесь нужно сделать выбор из выпадающего списка. 
3. Далее нужно указать цель расчёта. Одной из них является вычисление расхода воды. 

При расчете расчете диаметра трубы по расходу воды дополнительно потребуется указать падение напора на каждый метр, внутренний диаметр трубы и длину её участка. После нажатия на кнопку на странице появится нужный результат.  

Во втором случае, перед тем, как посчитать расход воды по диаметру трубы и давлению, надо подготовить данные о типе водопровода, конструкционных особенностях трубы, длина, диаметр, материал изготовления, температура и давление напора. 

Третий калькулятор работает таким образом. Необходимо выбрать один из способов расчёта расхода воды:

 

• с учётом шероховатости и материала; 
• на основе используемого материала и длины участка трубы. 

 

Нужно отметить, что целью расчёта является расход. Для расчёта указывают вид трубы, её материал, длину, падение напора и внутренний диаметр. После нажатия на кнопку «Рассчитать» на странице будет показан результат.  

Как устроено водоснабжение в квартире или доме

Хотя внутренний диаметр имеет существенное значение при расчете водопотребления, тем не менее, определить его иногда бывает сложно. Для этой цели могут использоваться специальные таблицы, однако не для всех марок оборудования можно здесь найти информацию. 

Если есть возможность непосредственно измерить искомую величину, то её нужно использовать для расчётов. Однако такой способ удобен при применении пластиковых или металлопластиковых труб. 

Если рассматривать металлические, то с течением времени они зарастают изнутри, причём это происходит неравномерно. Поэтому в таком случае сделать расчет потребления воды непосредственно затруднительно. Обычно для компенсации сужения берут трубы чуть большего диаметра по сравнению с расчётным. 

На практике в квартирах или частных домах обычно для водопроводных труб берут изделия диаметром 10 или 15 мм, для стояков – 20 или 25 мм. Если используется оборудование с размером, указанным в дюймах, то используются значения, близкие к указанным.

Принято считать, что в водопроводе максимально допустимая скорость протекания воды составляет 2 метра в секунду. Диаметр выбирают в зависимости от длины трубы:

 

1. В тех случаях, когда эта величина не превосходит 10 метров, достаточно использовать трубу диаметром 20 мм. 
2. В случае, когда её протяжённость находится в пределах от 10 до 30 метров, подойдёт использование трубы с диаметром, равным 25 мм. 
3. Когда участок трубопровода длиннее 30 метров, можно взять изделие диаметром 32 мм. 
4. Для протяжённости больше 50 метров подойдут трубы с диаметром 50 мм. 
5. Для ещё больших участков трубопровода и при наличии многочисленных мест водозабора применяются искомая величина достигает 100 мм.  

При расчёте пропускной способности трубопровода должны быть учтены все точки в доме, где происходит потребление воды и потребители, которые могут быть подключены одновременно к водопроводной системе. В их число входят не только жильцы, но и устройства, потребляющие этот ресурс. Например, это относится к посудомоечной и стиральной машинам.

При этом для расчета пропускной способности трубы в зависимости от диаметра и давления воды нужно учитывать особенности ситуации, когда семья небольшая, хотя кранов много. При этом нужно помнить, что люди не смогут одновременно потреблять воду через все краны. 

Для простоты можно считать, что полностью открытый кран за минуту пропускает 6 литров воды. На основании этого можно увидеть, какое максимальное потребление воды в доме ожидается и на основании этого рассчитать диаметр тех труб, которые подводят воду к дому или квартире.

Как учитывать давление

Вода может поступать в жильё самотёком или двигаться в трубах под давлением. В последнем случае необходимо использовать более широкие трубы. Если этого не сделать, то поток станет более турбулентным, трубопровод станет вибрировать и шуметь и из-за этого станет изнашиваться существенно быстрей. Такая ситуация повысит риск возможного наступления аварии. 

Для того, чтобы система водоснабжения была надёжной, нужно производить расчёт с учётом давления. 

Различные виды труб

В доме или квартире используются различные трубопроводные системы. Требования и способы расчёта для них могут отличаться.

Например, расчет пропускной способности трубопровода по диаметру и давлению для канализационной трубы происходит на основании следующих параметров:

 

1. Диаметр трубопровода. 
2. Средняя скорость потока. 
3. Гидравлический уклон (l), под которым движутся трубы. 
4. Степень наполненности трубы содержимым (h/d). При определении этого параметра используют понятие гидравлического радиуса.

Под гидравлическим уклоном понимается угол, под которым расположена труба, удовлетворяющий определённому условию. Если канализационная труба расположена таким образом, то под действием силы тяжести её содержимое должно стекать таким образом, чтобы происходило самоочищение. Эта величина определяется на основе специальных таблиц.

При вычислении гидравлического радиуса основываются на реальном диаметре трубы и степени её заполнения содержимым. Так, например, у полностью заполненного изделия эти два радиуса будут равны, а при частичном заполнении гидравлический радиус будет меньше. Его вычисляют на основе соответствующих формул или таблиц.

Правильно рассчитанные и установленные канализационные трубы обеспечат хороший сток и исключат риски того, что они могут засориться.

При расчет пропускной способности трубы газовой системы нужно учитывать, что через них распространяется газообразное, а не жидкое вещество. Одним из важных отличий является высокий коэффициент сжатия.  

При транспортировке газа пропускная способность трубы в зависимости от диаметра считается с помощью следующей формулы.  

Q = ДУ * 0,67 * p  

В этой формуле использованы следующие обозначения: 

• Q представляет собой максимальную пропускную способность газовой трубы; 
• ДУ равно условному проходу газовой трубы; 
• p – это величина, равная рабочему давлению газа, которое нужно увеличить на 10%. 

Пропускную способность газопровода можно посчитать по приведённой здесь формуле или воспользоваться таблицей, составленной на её основе. Эта формула применяется для расчёта параметров труб в жилых домах и квартирах.

Для расчётов в промышленности используется другая формула.  

Q = ДУ2 * 196,386 * (p/z) * T 

Здесь были использованы следующие обозначения: 

• Q – это пропускная способность трубопровода; 
• ДУ2 обозначает диаметр трубы; 
• z – коэффициент сжатия; 
• р – давление в трубопроводе; 
• T – температура газа. 

Если температура увеличится, то это приведёт к усилению давления на стенки трубы. Поэтому необходимо при использовании газа учитывать климатические условия, которые существенно влияют на проходимость трубопровода. При использовании слишком маленького диаметра повышается риск увеличения давления газа и повреждения трубы. 

Коротко о главном

Определение пропускной способности трубы в зависимости от диаметра и давления воды представляют собой сложную задачу. Для этой цели могут использоваться формулы, специальные таблицы, онлайн калькуляторы или специализированные программы. 

Правильно выбранные трубы обеспечат качество и долговечность работы водопроводной и других систем коммуникаций в доме или квартире. При расчёте параметров труб нужно учитывать величину напора, делать поправку на его падение, принимать во внимание длину и срок службы труб.