Калькулятор расчета коэффициента гидравлического сопротивления трения труб

Расчет в Excel гидравлических сопротивлений.

Для облегчения выполнения рутинных гидравлических расчетов Полковов В.Л. разработал ряд пользовательских функций. Перечень некоторых из них, наиболее часто используемых на практике, приведен в таблице ниже.

Некоторые пояснения по аргументам пользовательских функций:

• ГСдиффузор(P_вода,t_вода,G,D_min,D_max,kэ,L) – свободные размеры;
• ГСпереходДиффузор(P_вода,t_вода,G,D_min,D_max,kэ) – стандартный переход;
• ГСконфузор(P_вода,t_вода,G,D_min,D_max,kэ,L) – свободные размеры;
• ГСпереходКонфузор(P_вода,t_вода,G,D_min,D_max,kэ) – стандартный переход;
• ГСотвод(P_вода,t_вода,G,D0,R0,Угол,kэ) – свободные размеры;
• ГСотводГОСТ(P_вода,t_вода,G,D,Угол,kэ) – стандартный отвод.

Приведённые пользовательские функции желательно использовать с учётом начального участка транспортирования (расстояния от одного гидравлического сопротивления до следующего гидравлического сопротивления). Это позволяет уменьшить погрешности расчётов, вызванных влиянием «неустановившегося» характера потока жидкости.

Для турбулентных течений длина начального участка должна быть не менее:

L_нач=(7,88·lg (Re) – 4,35)·D

Для ламинарных течений минимальная длина начального участка:

L_нач=B·Re·D

Здесь В=0,029 по данным Буссинекса, и В=0,065 по данным Шиллера, D — внутренний диаметр системы транспортирования.

Далее на скриншоте показана таблица в Excel с примерами расчетов гидравлических сопротивлений.

Литература:

1. Черникин А.В. Обобщение расчета коэффициента гидравлического сопротивления трубопроводов // Наука и технология углеводородов. М.: 1998. №1. С. 21–23.
2. И.Е. Идельчик, «Справочник по гидравлическим сопротивлениям». 3-е издание, переработанное и дополненное. Москва, «Машиностроение», 1992.
3. А.Д. Альтшуль, «Гидравлические сопротивления», издание второе, переработанное и дополненное. Москва, «НЕДРА», 1982.
4. Б.Н. Лобаев, д.т.н., профессор, «Расчёт трубопроводов систем водяного и парового отопления». Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре. УССР, Киев, 1956.

Ссылка на скачивание файла: gidravlicheskie-soprotivleniya (xls 502,0KB).

Краткая теория.

В упомянутой выше статье теория вкратце рассматривалась. Освежим в памяти основные моменты.

Движение жидкостей по трубам и каналам сопровождается потерей давления, которая складывается из потерь на трение по длине трубопровода и потерь в местных сопротивлениях – в изгибах, отводах, сужениях, тройниках, запорной арматуре и других элементах.

В гидравлике в общем случае потери давления вычисляются по формуле Вейсбаха:

∆Р=ζ·ρ·w²/2, Па, где:

• ζ – безразмерный коэффициент местного сопротивления;
• ρ – объёмная плотность жидкости, кг/м3;
• w – скорость потока жидкости, м/с.

Если с плотностью и скоростью всё более или менее понятно, то определение коэффициентов местных сопротивлений – достаточно непростая задача!

Как было отмечено выше, в гидравлических расчетах принято разделять два вида потерь давления в сетях трубопроводов.

1. В первом случае «местным сопротивлением» считается трение по длине прямого участка трубопровода. Перепад давления для потока в круглой трубе рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха:

∆Ртр=ζтр·ρ·w²/2=λ·L·ρ·w²/(2·D), Па, где:

• L – длина трубы, м;
• D – внутренний диаметр трубы, м;
• λ – безразмерный коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси).

Таким образом, при учете сопротивления трению коэффициент потерь – коэффициент местного сопротивления – и коэффициент гидравлического трения связаны для круглых труб зависимостью:

ζтр=λ·L/D

1. Во втором случае потери давления в местных сопротивлениях вычисляются по классической формуле Вейсбаха:

∆Рм=ζм·ρ·w²/2, Па

Коэффициенты местных сопротивлений определяются для каждого вида «препятствия» по индивидуальным эмпирическим формулам, полученным из практических опытов.

Выполним ряд математических преобразований. Для начала выразим скорость потока через массовый расход жидкости:

w=G/(ρ·π·D²/4), м/с, где:

• G – расход жидкости, кг/с;
• π – число Пи.

Тогда:

∆Ртр=8·λ·L·G²/(ρ·π²·D5), Па;

∆Рм=8·ζм·G²/(ρ·π²·D4), Па.

Введем понятие гидравлических сопротивлений:

Sтр=8·λ·L·/(ρ·π²·D5), Па/(кг/с)²;

Sм=8·ζм·/(ρ·π²·D4), Па/(кг/с)².

И получим удобные простые формулы для вычисления потерь давления при прохождении жидкости в количестве G через эти гидравлические сопротивления:

∆Ртр=Sтр·G², Па;

∆Рм=Sм·G², Па.

Размерность гидравлического сопротивления (Па/(кг/с)²) определена массовой скоростью (кг/с) движения жидкости, а физические процессы в транспортных системах зависят от её объёмной скорости (м3/с), что учтено в формулах присутствием объёмной плотности ρ транспортируемой жидкости.

Для удобства последующих расчётов целесообразно введение понятия «гидравлическая проводимость» — а.

Для последовательного и параллельного соединений гидравлических сопротивлений справедливы формулы:

Sпосл=S1+S2+…+Sn, Па/(кг/с)²;

Sпар=1/(а1+a2+…+an)², Па/(кг/с)²;

ai=(1/Si)0,5, (кг/с)/Па0,5.

Трубный калькулятор онлайн

Трубный калькулятор позволяет выполнить онлайн расчет параметров трубопровода и отдельных элементов: с помощью инструментов можно рассчитать вес металлических труб (круглых, профильных), диаметр, пропускную способность и площадь сечения, объем и скорость носителя внутри системы, потери напора по длине и коэффициент сопротивления (гидравлический расчет). Теоретические обоснования методик расчетов представлены на страницах отдельных калькуляторов. Чтобы получить требуемый результат, перейдите на соответствующую страницу, заполните поля приложения и нажмите кнопку «Рассчитать».

Смежные нормативные документы:

• СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»
• СП 30.13330.2016 «Внутренний водопровод и канализация зданий»
• СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»
• ГОСТ 10705-80 «Трубы стальные электросварные»
• ГОСТ 380-2005 «Сталь углеродистая обыкновенного качества»
• ГОСТ 1050-88 «Углеродистая качественная конструкционная сталь»
• ГОСТ 4543-71 « Прокат из легированной конструкционной стали»
• ГОСТ 5632-72 « Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные»

Источник

Коэффициент гидравлического трения.

Для определения гидравлического сопротивления от трения о стенки трубы S_тр необходимо знать параметр Дарси λ – коэффициент гидравлического трения по длине.

В технической литературе приводится значительное количество формул разных авторов, по которым выполняется вычисление коэффициента гидравлического трения в различных диапазонах значений числа Рейнольдса.

Обозначения в таблице:

• Re – число Рейнольдса;
• k – эквивалентная шероховатость внутренней стенки трубы (средняя высота выступов), м.

В приведена еще одна интересная формула расчета коэффициента гидравлического трения:

λ=0,11·[(68/Re+kD+(1904/Re) 14 )/(115·(1904/Re) 10 +1)] 0,25

Вячеслав Леонидович выполнил проверочные расчеты и выявил, что вышеприведенная формула является наиболее универсальной в широком диапазоне чисел Рейнольдса!

Значения, полученные по этой формуле чрезвычайно близки значениям:

функции λ=64/Re для зоны ламинарного характера потока в диапазоне 10 0,25 для зоны турбулентного характера потока при Re>4500;
в диапазоне 1500 Внимание!

В зоне переходного характера потока происходит смена знака наклона кривой λ, что может вызвать неработоспособность систем автоматического регулирования!
ПФ КтрТрубаВода(Pвода,tвода,G,D,kэ) при турбулентном потоке существенно зависит от значения kэ – эквивалентной шероховатости внутренней поверхности трубы

В связи с этим следует обращать внимание на задание объективного значения kэ с учётом используемых при монтаже труб (см. стр.78÷83).

Расчет потерь в системе стального трубопровода

CnpRussia.ru / Библиотека / Калькуляторы / Калькулятор гидравлического расчета стального трубопровода

Для проверки правильности подбора насоса нужно проверить запас мощности двигателя. Наш калькулятор проверки мощности Вам в этом поможет. Вы можете предотвратить факт искуственного занижения мощности стронних производителей. Предупреждение. Перегруженные насосы имеют сокращенный срок службы. Первыми ломаются подшипники и торцевые уплотнения.

Мощность насоса (кВт):

Расчет параметров центробежного насоса, при изменении частоты вращения

Данный калькулятор способен расчитать основные параметры насоса при изменении частоты вращения. Для этого необходимо внести в первую таблицу четыре параметра.

Расчет параметров центробежного насоса, при изменении частоты вращения

Данный калькулятор способен расчитать основные параметры насоса при изменении частоты вращения. Для этого необходимо внести в первую таблицу четыре параметра:

• Исходную подачу, м 3 /ч
• Напор, (м. в. ст.)
• Обороты электродвигателя, (об/мин)
• Частота, (Гц)

Далее, нужно ввести новые обороты электор двигателя, при которых должны расчитываться параметры. Все вычисления происходят по формулам, представленым ниже. Три нижних пустых поля используются для вывода результатов. Также вы сможете увидеть всё на графике. Индексами 1 и 2 помечены начальные и новые параметры соответственно. Для того, чтобы подсчитать напор или подачу, в обязательном порядке необходимо заполнить исходную подачу, исходный напор, обороты электродвигателя исходные n1 и новые n2.

Источник

Теоретическое обоснование гидравлического расчета

Гидропотери в трубопроводах систем водоснабжения вызваны гидравлическим сопротивлениям труб, смежных стыковых соединений, арматуры и прочих соединительных элементов. Калькулятор выполняет расчет только для простого (прямого) трубопровода, поэтому для сложных систем рекомендуется совершать вычисления для каждого отдельного участка.

Согласно методике СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», гидравлический уклон (потери напора на единицу длины) определяется по формуле:

• λ – коэффициент гидравлического сопротивления;
• d – внутренний диаметр труб, м;
• V – скорость воды, м/с;
• g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с 2 .

Таким образом, из неизвестных остается только коэффициент гидравлического сопротивления, который рассчитывается по формуле:

Коэффициенты А0, А1, С и значения показателя степени m соответствуют современным технологиям изготовления трубопроводов и принимаются согласно нижеуказанной таблицы. В случае, если эти параметры отличаются от перечисленных, производитель должен указывать их самостоятельно.

Подбор диаметров труб

Как было упомянуто, оптимальное значение диаметра основных труб в системе подачи воды зависит от множества параметров:

• материал изготовления;
• тип работы системы – естественная или принудительная;
• рабочая скорость потоков;
• параметр давления;
• наличие фактора деления трубопровода на несколько разводок;
• вид используемого в системе теплоносителя и т.д.

Значения диаметров указываются производителями в двух видах:

• в миллиметрах;
• в дюймах – 1 дюйм = 25.4 мм.

Как правило, абсолютно точные вычисления требуются в промышленных системах. При работе с простыми домашними конструкциями достаточно придерживаться следующих рекомендаций:

1. Основная труба системы подачи воды – от 10 до 15 мм.
2. Диаметр труб, использующихся в качестве стояков системы, – от 20 до 25 мм.

Таким образом, проведение гидравлического расчета обязательно при конструкции и установке систем трубопроводов

Важно понимать, что при выборе слишком большого рабочего диаметра давление воды будет слишком малым, что приведет к нарушению режимов работы системы и отрицательно скажется на качестве ее функционирования

Использование слишком малых диаметров, наоборот, приведет к повышению давления, следовательно, к опасности использования такой системы. Также, при малых значениях, работа системы неизбежно будет сопровождаться шумами.

Коэффициент гидравлического сопротивления: что это такое и как высчитывается

Выражаться гидравлические потери могут по-разному — в единицах давления или линейных единицах столба жидкости, потерях напора.

Общая формула потери напора выглядит так:

△H = △P/(pg),

где △P — потери в единицах давления,

p — плотность среды,

g — ускорение свободного падения.

В сфере промышленности, в производственной практике перемещение жидкостей в потоках неразрывно связано с необходимостью преодоления гидравлического сопротивления трубы по всему пути потока. Кроме этого, гидравлические потери обуславливаются местным сопротивлением встречающихся на пути ответвлений и кранов, задвижек и вентилей, поворотов и диафрагм.

Чтобы преодолевать местные сопротивления, поток затрачивает определенную часть энергии — в этом случае речь идет о потере напора на локальные сопротивления. Как правило, такие потери выражают в долях от скоростного напора, который соответствует средней скорости среды в трубах до местного сопротивления либо после него.

Найти данные о коэффициентах разных местных сопротивлений можно в соответствующих учебниках, пособиях, справочниках по гидравлике — данные могут быть представлены в разном виде, например как отдельные значения коэффициента гидравлических потерь, в виде диаграмм, таблиц, эмпирических формул.

При желании или необходимости потери напора на локальные гидравлические сопротивления можно рассчитать самостоятельно. Для этого используется формула:

hr = ξ υ² / (2g),

где ξ представляет собой коэффициент местного сопротивления. Как правило, его определяют опытным путем,

g — ускорение свободного падения.

Снижение давления и расчет гидросопротивления

Для определения напора внутри труб и правильной подборки оборудования, способствующего перекачиванию жидких или газообразных сред, требуется вычислить снижение давления. За неимением доступа к интернет-сети, расчеты производятся по формуле:

Δp=λ·(ld₁)·(ρ/2)·v²

Δp – перепады напряжения на участке трубопровода, Па
l – протяженность участка трубопроводной линии, м
λ – коэффициент сопротивления
d₁ – поперечное сечение труб, м
ρ – уровень плотности транспортируемых сред, кг/м3
v – скорость перемещения, м/с

Гидравлическое сопротивление образуется под воздействием 2-х основных факторов:

• сопротивление трения;
• местное сопротивление.

Первый вариант предусмотрен при образовании неровностей и шероховатостей, препятствующих движению перекачиваемых сред. Для преодоления тормозящего эффекта требуются дополнительный расход энергии. При ламинарном протоке и соответствующего ему низкого показателя Рейнольдса (Re), характеризующегося равномерностью и исключением возможности смешения соседних слоев жидких или газообразных сред, влияние шероховатостей минимально. Это объясняется увеличением параметра крайнего вязкого подслоя перекачиваемых сред, относительно образованных неровностей и выступов на поверхности труб. Эти условия позволяют считать трубы гидравлически гладкими.

При повышении значения Рейнольдса вязкий подслой имеет меньшую толщину, что обеспечивает перекрытие неровностей и воздействия шероховатостей, уровень гидравлического сопротивления не зависит от показателя Рейнольдса, и средней высоты выступов на покрытии труб. Последующее повышение значения Рейнольдса позволяет перевести перекачиваемые среды в режим турбулентного протекания, где образуется разрушение вязкого подслоя, а образуемое трение определяется величиной шероховатости.

Потери при трении рассчитываются путем подстановки данных:

H_Т=[(λ·l)/d_э]·[w2/(2g)]

• H_Т – потери напора при сопротивлении трению, м
• [w₂/(2g)] – скоростной напор, м
• λ – коэффициент сопротивления
• l – протяженность трубопроводного участка, м
• d_Э – эквивалентное значение поперечного сечения трубопроводной линии, м
• w – скорость движения сред, м/с
• g – ускорение свободного падения, м/с2

Гидравлический расчет трубопровода

Выполните комплексный гидравлический расчет трубопровода с помощью онлайн-калькулятора – узнайте потери напора по длине и коэффициент гидравлического сопротивления.

Наш универсальный онлайн-калькулятор позволяет выполнить полный гидравлический расчет простого трубопровода, то есть определить гидравлическое сопротивление, потери напора по длине по всему участку или на 1 погонный метр, узнать средний расход воды. Расчет выполняется по принципу, описанному в СНиП 2.04.02-84 (СП 31.13330.2012) «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», более подробно с теорией можно ознакомиться ниже. Оптимальная скорость воды в трубе от 0.6 м/с до 1.5 м/с, максимальная – 3 м/с

Обращайте внимание на единицы измерения и материал трубопровода, это важно. Для того чтобы получить результат гидравлического расчета, корректно заполните поля калькулятора и нажмите кнопку «Рассчитать»

Смежные нормативные документы:

• СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»
• СП 30.13330.2016 «Внутренний водопровод и канализация зданий»
• СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»
• ГОСТ 10705-80 «Трубы стальные электросварные»
• ГОСТ 9583-75 «Трубы чугунные, напорные, изготовленные методами центробежного и полунепрерывного литья»
• ГОСТ 539-80 «Трубы и муфты асбестоцементные напорные»
• ГОСТ 12586.0-83 «Трубы железобетонные напорные виброгидропрессованные»
• ГОСТ 16953-78 «Трубы железобетонные напорные центрифугированные»
• ГОСТ 18599-2001 «Трубы напорные из полиэтилена»
• ГОСТ 8894-86 «Трубы стеклянные и фасонные части к ним»

Вес тройников

D1xT1 – D2xT2 (мм) 57х3 – 45х2.5 57х4 – 45х3 57х5 – 45х4 57х3 57х4 57х5 76х3.5 – 45х2.5 76х6 – 45х4 76х7 – 45х5 76х3.5 – 57х3 76х6 – 57х5 76х7 – 57х5.5 76х3.5 76х6 76х7 89х3.5 – 57х3 89х6 – 57х4 89х8 – 57х5.5 89х3.5 – 76х3.5 89х6 – 76х6 89х8 – 76х7 89х3.5 89х6 108х4 – 76х3.5 108х6 – 76х5 108х8 – 76х6 108х4 – 89х4 108х6 – 89х6 108х4 108х6 108х8 133х4 – 89х3.5 133х6 – 89х5 133х8 – 89х6 133х4 – 108х4 133х6 – 108х5 133х8 – 108х6 133х4 133х6 159х4.5 – 108х4 159х6 – 108х5 159х8 – 108х6 159х4.5 – 133х4 159х6 – 133х5 159х8 – 133х6 159х4.5 159х6 159х8 219х6 – 133х5 219х8 – 133х6 219х12 – 133х10 219х10 – 133х8 219х8 – 159х6 219х6 – 159х6 219х12 – 159х11 219х16 – 159х12 219х10 – 159х8 219х6 219х8 219х10 219х12 273х7 – 159х4.5 273х16 – 159х11 273х10 – 159х6 273х12 – 159х8 273х7 – 219х6 273х10 – 219х8 273х12 – 219х10 273х16 – 219х12 273х18 – 219х16 273х7 273х10 273х12 273х16 325х8 – 219х6 325х10 – 219х8 325х12 – 219х10 325х16 – 219х12 325х8 – 273х7 325х10 – 273х10 325х12 – 273х12 325х16 – 273х16 325х8 325х10 325х12 325х16 377х10 – 273х7 377х12 – 273х10 377х16 – 273х12 377х20 – 273х16 377х10 – 325х8 377х12 – 325х10 377х16 – 325х16 377х20 – 325х18 377х10 377х12 377х16 377х20 426х10-325х8 426х12-325х10 426х16-325х12 426х18-325х16 426х10-377х10 426х12-377х12 426х16-377х16 426х18-377х18 426х10 426х12 426х16 426х18 Кол-во (шт.)

0 кг.

Методика просчета однослойной теплоизоляционной конструкции

Основная формула расчета тепловой изоляции трубопроводов показывает зависимость между величиной потока тепла от действующей трубы, покрытой слоем утеплителя, и его толщиной. Формула применяется в том случае, если диаметр трубы меньше чем 2 м:

Формула расчета теплоизоляции труб.

ln B = 2πλ [K(tт — tо) / qL — Rн]

В этой формуле:

• λ — коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м ⁰C);
• K — безразмерный коэффициент дополнительных потерь теплоты через крепежные элементы или опоры, некоторые значения K можно взять из Таблицы 1;
• tт — температура в градусах транспортируемой среды или теплоносителя;
• tо — температура наружного воздуха, ⁰C;
• qL — величина теплового потока, Вт/м2;
• Rн — сопротивление теплопередаче на наружной поверхности изоляции, (м2 ⁰C) /Вт.

Таблица 1

Значение теплопроводности утеплителя λ является справочным, в зависимости от выбранного теплоизоляционного материала. Температуру транспортируемой среды tт рекомендуется принимать как среднюю в течение года, а наружного воздуха tо как среднегодовую. Если изолируемый трубопровод проходит в помещении, то температура внешней среды задается техническим заданием на проектирование, а при его отсутствии принимается равной +20°С. Показатель сопротивления теплообмену на поверхности теплоизоляционной конструкции Rн для условий прокладки по улице можно брать из Таблицы 2.

Таблица 2

Примечание: величину Rн при промежуточных значениях температуры теплоносителя вычисляют методом интерполяции. Если же показатель температуры ниже 100 ⁰C, величину Rн принимают как для 100 ⁰C.

Показатель В следует рассчитывать отдельно:

Таблица тепловых потерь при разной толщине труби и теплоизоляции.

B = (dиз + 2δ) / dтр, здесь:

• dиз — наружный диаметр теплоизоляционной конструкции, м;
• dтр — наружный диаметр защищаемой трубы, м;
• δ — толщина теплоизоляционной конструкции, м.

Вычисление толщины изоляции трубопроводов начинают с определения показателя ln B, подставив в формулу значения наружных диаметров трубы и теплоизоляционной конструкции, а также толщины слоя, после чего по таблице натуральных логарифмов находят параметр ln B. Его подставляют в основную формулу вместе с показателем нормируемого теплового потока qL и производят расчет. То есть толщина теплоизоляции трубопровода должна быть такой, чтобы правая и левая часть уравнения стали тождественны. Это значение толщины и следует принимать для дальнейшей разработки.

Рассмотренный метод вычислений относился к трубопроводам, диаметр которых менее 2 м. Для труб большего диаметра расчет изоляции несколько проще и производится как для плоской поверхности и по другой формуле:

δ = [K(tт — tо) / qF — Rн]

В этой формуле:

• δ — толщина теплоизоляционной конструкции, м;
• qF — величина нормируемого теплового потока, Вт/м2;
• остальные параметры — как в расчетной формуле для цилиндрической поверхности.

Параметр номинального давления PN

Значение номинального давления PN (величины, соответствующей предельному уровню давления перекачиваемых сред при 20 °C), рассчитывают для определения длительной эксплуатации трубопроводной сети, имеющей заданные параметры. Параметр номинального давления – безразмерная величина, градуированная на основе практики эксплуатации.

Параметр номинального давления для конкретных трубопроводных систем подбирают, исходя из реального напряжения путем определения максимального значения. Полученным данным соответствуют фитинги и арматура. Для обеспечения нормальной эксплуатации систем, толщину стенок труб рассчитывают по номинальному давлению.

Общие сведения по результатам расчетов

• Общий тепловой поток
  – Кол-во выделяемого тепла в помещение. Если тепловой поток меньше тепловых потерь помещения, необходимы дополнительные источники тепла, например, такие как настенные радиаторы.
• Тепловой поток по направлению вверх
  – Кол-во выделяемого тепла в помещение с 1 квадратного метра площади по направлению вверх.
• Тепловой поток по направлению вниз
  – Кол-во “теряемого” тепла и не участвующего в обогреве помещения. Для уменьшения данного параметра необходимо выбирать максимально эффективную теплоизоляцию под трубами ТП* (*теплого пола).
• Суммарный удельный тепловой поток
  – Общее кол-во тепла, выделяемого системой ТП с 1 квадратного метра.
• Суммарный тепловой поток на погонный метр
  – Общее кол-во тепла, выделяемого системой ТП с 1 погонного метра трубы.
• Средняя температура теплоносителя
  – Средняя величина между расчетной температурой теплоносителя подающего трубопровода и расчетной температурой теплоносителя обратного трубопровода.
• Максимальная температура пола
  – Максимальная температура поверхности пола по оси нагревательного элемента.
• Минимальная температура пола
  – Минимальная температура поверхности пола по оси между трубами ТП.
• Средняя температура пола
  – Слишком высокое значение данного параметра может быть дискомфортно для человека (нормируется СП 60.13330.2012). Для уменьшения данного параметра необходимо увеличить шаг труб, снизить температуру теплоносителя либо увеличить толщину слоев над трубами.
• Длина трубы
  – Общая длина трубы ТП с учетом длины подводящей магистрали. При высоком значении данного параметра калькулятор рассчитает оптимальное кол-во петель и их длину.
• Тепловая нагрузка на трубу
  – Суммарное количество тепловой энергии, получаемое от источников тепловой энергии, равное сумме теплопотреблений приемников тепловой энергии и потерь в тепловых сетях в единицу времени.
• Расход теплоносителя
  – Массовое кол-во теплоносителя предназначенного для подачи необходимого кол-ва тепла в помещение в единицу времени.
• Скорость движения теплоносителя
  – Чем выше скорость движения теплоносителя, тем выше гидравлическое сопротивление трубопровода, а также уровень шума, создаваемого теплоносителем. Рекомендуемое значение от 0.15 до 1м/с. Данный параметр можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
• Линейные потери давления
  – Снижение напора по длине трубопровода, вызванного вязкостью жидкости и шероховатостью внутренних стенок трубы. Без учета местных потерь давления. Значение не должно превышать 20000Па. Можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
• Общий объем теплоносителя
  – Общее кол-во жидкости для заполнения внутреннего объема труб системы ТП.

Калькулятор работает в тестовом режиме. Дата добавления калькулятора 11.03.2018

Гидравлический расчет трубопровода

Выполните комплексный гидравлический расчет трубопровода с помощью онлайн-калькулятора – узнайте потери напора по длине и коэффициент гидравлического сопротивления.

Наш универсальный онлайн-калькулятор позволяет выполнить полный гидравлический расчет простого трубопровода, то есть определить гидравлическое сопротивление, потери напора по длине по всему участку или на 1 погонный метр, узнать средний расход воды. Расчет выполняется по принципу, описанному в СНиП 2.04.02-84 (СП 31.13330.2012) «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», более подробно с теорией можно ознакомиться ниже. Оптимальная скорость воды в трубе от 0.6 м/с до 1.5 м/с, максимальная – 3 м/с

Обращайте внимание на единицы измерения и материал трубопровода, это важно. Для того чтобы получить результат гидравлического расчета, корректно заполните поля калькулятора и нажмите кнопку «Рассчитать»

Смежные нормативные документы:

• СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»
• СП 30.13330.2016 «Внутренний водопровод и канализация зданий»
• СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»
• ГОСТ 10705-80 «Трубы стальные электросварные»
• ГОСТ 9583-75 «Трубы чугунные, напорные, изготовленные методами центробежного и полунепрерывного литья»
• ГОСТ 539-80 «Трубы и муфты асбестоцементные напорные»
• ГОСТ 12586.0-83 «Трубы железобетонные напорные виброгидропрессованные»
• ГОСТ 16953-78 «Трубы железобетонные напорные центрифугированные»
• ГОСТ 18599-2001 «Трубы напорные из полиэтилена»
• ГОСТ 8894-86 «Трубы стеклянные и фасонные части к ним»

Гидравлический расчет трубопроводов

Гидравлический расчет трубопроводов является неотъемлемой частью проектирования систем. Он позволяет определить динамический характер движения жидкости, диаметр сечения трубопровода, мощность и подачу насоса, а так же потери давления в системе. Гидродинамический расчет потока несжимаемой жидкости сводится к решению уравнения Бернулли для двух последовательных сечений:

h₁, h₂ – высота начальной и конечной точки трубопровода; w₁, w₂ – скорости потока в начальной и конечной точки трубопровода; P₁, P₂ – гидростатические давления; α₁, α₂ – коэффициенты Кориолиса, учитывающие неравномерность распределения скоростей по сечению; ΔP_пот. – потери давления на преодоление сопротивления.

Представленный в этом разделе гидравлический онлайн расчет позволяет вычислить характеристики потока несжимаемой жидкости, а так же потока сжимаемой жидкости или газа высокого давления. Оба расчета выполняются для неразветвленного трубопровода.

При решении подобных задач методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS крайне важно, чтобы размер ячеек сетки в пристеночном слое трубопровода не превышал определенных значений в радиальном направлении. Алгоритмы в данном разделе рассчитывают минимальный рекомендованный разработчиками размер первой ячейки при значении пристеночной функции Y + = 30. В общем случае, значение пристеночной функции должно лежать в пределах 30 + -0.875 ×D / 2

В общем случае, значение пристеночной функции должно лежать в пределах 30 + -0.875 ×D / 2

В зависимости от величины шероховатости Δ внутренней поверхности трубы определяется коэффициент трения:

λ = 0,316×Re -0.25 при δ > Δ λ = 0,11(Δ / D + 68 / Re) 0.25 при δ 2 ρ / 2)

Потеря давления на местных сопротивлениях:

Суммируя полученные результаты, получают общую потерю давления на определенном участке трубопровода.

Исходные данные:

Q – расход потока жидкости в трубопроводе, в литрах в секунду;

ρ – плотность жидкости, в килограмм / метр 3 ;

ΔH – перепад высот начальной и конечной точки участка трубопровода, в метрах;

D – внутренний диаметр трубопровода, в миллиметрах;

L – длина трубопровода, в метрах;

Δ – абсолютная шероховатость внутренней стенки трубы, в миллиметрах.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА

Расход потока Q, л/c

Плотность жидкости ρ, кг/м 3

Динамическая вязкость жидкости μ, Па*с

Перепад высот трубопровода ΔH, м

Внутренний диаметр трубопровода D, мм

Длина трубопровода L, м

Коэффициент местных сопротивлений ΣK_i

Абсолютная шероховатость Δ, мм

Статическое давление на входе P_с, Па

Динамическое давление P_д, Па

Полное давление на входе P, Па

Потери давления от трения ΔP, Па

Скорость потока W, м/с

Число Рейнольдса Re

Коэффициент трения λ

Толщина ламинарного подслоя δ_л, мм

Размер первой ячейки пристеночного слоя, мм

Copyright Кайтек 2020

Расчет гидравлики водяной системы отопления

Теплоноситель циркулирует по системе под давлением, которое не является постоянной величиной. Оно снижается из-за наличия сил трения воды о стенки труб, сопротивления на трубной арматуре и фитингах. Домовладелец также вносит свою лепту, корректируя распределение тепла по отдельным помещениям.

Давление растет, если температура нагрева теплоносителя повышается и наоборот – падает при ее снижении.

Чтобы избежать разбалансировки отопительной системы, необходимо создать условия, при которых к каждому радиатору поступает столько теплоносителя, сколько необходимо для поддержания заданной температуры и восполнения неизбежных теплопотерь.

Главной целью гидравлического расчета является приведение в соответствие расчетных расходов по сети с фактическими или эксплуатационными.

На данном этапе проектирования определяются:

• диаметр труб и их пропускная способность;
• местные потери давления по отдельным участкам системы отопления;
• требования гидравлической увязки;
• потери давления по всей системе (общие);
• оптимальный расход теплоносителя.

Для производства гидравлического расчета необходимо проделать некую подготовку:

1. Собрать исходные данные и систематизировать их.
2. Выбрать методику расчета.

Первым делом проектировщик изучает теплотехнические параметры объекта и выполняет теплотехнический расчет. В итоге у него появляется информация о количестве тепла, необходимом для каждого помещения. После этого выбираются отопительные приборы и источник тепла.

Схематичное изображение отопительной системы в частном доме

На стадии разработки принимается решение о типе отопительной системы и особенностях ее балансировки, подбираются трубы и арматура. По окончании составляется аксонометрическая схема разводки, разрабатываются планы помещений с указанием:

• мощности радиаторов;
• расхода теплоносителя;
• расстановки теплового оборудования и пр.

Все участки системы, узловые точки маркируются, подсчитывается и наносится на чертеж длина колец.

h t = λ(L/d)(v 2 /2g).

• где L –длина трубопровода.
• d -диаметр участка трубопровода.
• v — средняя скорость перемещения жидкости.
• λ -коэффициент гидравлического сопротивления, который в общем случае зависит от числа Рейнольдса (Re=v*d/ν), и относительной эквивалентной шероховатости труб (Δ/d).

Значения эквивалентной шероховатости Δ внутренней поверхности труб разных типов и видов указаны в таблице 2. А зависимости коэффициента гидравлического сопротивления λ от числа Re и относительной шероховатости Δ/d указаны в таблице 3.

В случае, когда режим движения ламинарный, то для труб некруглого сечения коэффициент гидравлического сопротивления λ находится по персональным для каждого отдельного случая формулам (табл. 4).

Если турбулентное течение развито и функционирует с достаточной степенью точности, то при определении λ можно использовать формулы для круглой трубы с заменой диаметра d на 4 гидравлических радиуса потока R_г (d=4R_г)