Měření průtoku metodou diferenčního tlaku, vzorec

Tři nejběžnější zařízení jsou tlakoměry, membrány a vlnovce. Tlakoměr lze použít k odečtu diferenčního tlaku přímo z přístroje. Membrány a vlnovce lze připojit k regulačním a měřicím zařízením.

Schéma s tlakoměrem

Tlakoměr je jedním z nejběžnějších přístrojů používaných k monitorování a měření diferenčního tlaku. Na znázorněném diagramu tlakoměr měří diferenční tlak vytvářený clonou. Jeden konec manometru je připojen k odbočce na straně vysokého tlaku umístěné před clonou. Druhý konec manometru je připojen k odbočce na straně nízkého tlaku umístěné za clonou. Jak kapalina, plyn nebo pára proudí clonkou, manometr snímá rozdíl tlaku vytvářený clonou a zobrazuje tento rozdíl jako výšku kapaliny v trubici. Stupnice na manometru umožňuje odečíst tuto naměřenou deltu “P” prakticky přímo z přístroje.

Ochrana tlakoměru před vniknutím kapaliny, plynu nebo páry z potrubí se v měřicích systémech obvykle provádí pomocí izolačních membrán nebo jinými prostředky.

Schéma s membránou

Čtěte také: Použití plastových trubek velkého průměru: rozměry, instalace

Výše uvedený diagram znázorňuje membránu, která funguje jako zařízení pro stanovení delta P. Na tomto diagramu je membrána umístěna v komoře, která má vstupy na obou stranách. Jeden vstup je připojen k odbočce na straně vysokého tlaku a druhý vstup je připojen k odbočce na straně nízkého tlaku. Rameno indikátoru je připevněno k horní části komory a jeho spodní konec je připevněn k membráně. Rozdíl tlaku uvnitř komory pohybuje membránou, která následně pohybuje ukazatelem, což způsobuje jeho vychýlení nejprve jedním směrem, poté druhým. Jak se rozdíl tlaku zvyšuje nebo snižuje, mechanický pohyb membrány se přenáší na rameno indikátoru.

Schéma dvojitého měchu

Toto je diagram, který využívá dva měchy k převodu hodnoty delta P na mechanický pohyb. Mezi zobrazené části diagramu patří: dva měchy spojené přepážkou mezi nimi, páka, ukazatel a stupnice.

Měch označený písmenem „A“ je připojen k vysokotlaké straně a měch označený písmenem „B“ je připojen k nízkotlaké straně. Měchy jsou umístěny v komoře. Přepážka mezi měchy se může volně pohybovat. Pomocí páky upevněné k přepážce se mechanický pohyb měchu přenáší na ukazatel, který se může pohybovat po stupnici.

Příklad výpočtu kapacity potrubí.

Délka potrubí je důležitým ukazatelem při výpočtu propustnosti. Délka hlavního potrubí má významný vliv na ukazatele propustnosti. Čím větší vzdálenost voda urazí, tím menší tlak vytváří v potrubí, což znamená, že se snižuje průtok.

Zde je několik příkladů. Na základě tabulek vyvinutých inženýry pro tyto účely.

• 0,182 t/h o průměru 15 mm
• 0,65 t/h při průměru trubky 25 mm
• 4 t/h o průměru 50 mm

Jak je vidět z uvedených příkladů, větší průměr zvyšuje průtok. Pokud se průměr zdvojnásobí, zvýší se i průchodnost. Tato závislost musí být zohledněna při instalaci jakéhokoli kapalného systému, ať už jde o vodovodní potrubí, odvodnění nebo dodávku tepla. To platí zejména pro topné systémy, protože ve většině případů jsou uzavřeny a zásobování teplem v budově závisí na rovnoměrné cirkulaci kapaliny.

V každém moderním domě je jednou z hlavních podmínek pohodlí zásobování vodou. A s příchodem nových zařízení, která vyžadují připojení k vodovodnímu potrubí, se jeho role v domácnosti stala velmi důležitou. Mnoho lidí si již nedokáže představit, jak by se obešlo bez pračky, kotle, myčky nádobí atd. Každé z těchto zařízení však pro správný provoz vyžaduje určitý tlak vody přicházející z vodovodního potrubí. A tak člověk, který se rozhodl instalovat nový vodovodní potrubí ve svém domě, přemýšlí o tom, jak vypočítat tlak v potrubí, aby všechna vodovodní zařízení dobře fungovala.

Vztah mezi průtokem kapaliny a tlakovou ztrátou.

Průtok látky proudící potrubím je definován jako součin plochy výpustného otvoru (F) a průměrné rychlosti proudění (Vc), tj.

Q = F × Vc
(2)
Pomocí Bernoulliho rovnice a podmínky kontinuity proudu je možné stanovit vztah mezi průtokem kapaliny a poklesem tlaku na omezovacím zařízení:

(3)(4)
α – součinitel průtoku,

– průměr otvoru (m),

Čtěte také: Instalace topného systému z polypropylenových trubek

P1 – tlak před omezovacím zařízením,

P2 – tlak za omezovacím zařízením,

ε – korekční faktor zohledňující roztažnost měřeného média,

ρ – hustota měřeného média za provozních podmínek (kg/m3).

— korekční faktor, který zohledňuje roztažnost otvoru v závislosti na teplotě měřeného média (v teplotním rozsahu od -20 do +60 lze použít Kt=1).

V praxi se tlakový rozdíl P1-P2 obvykle vyjadřuje výškou sloupce kapaliny (i když se neměří manometrem), tj.

(5)
P1-P2 – naměřený tlakový rozdíl (N/m2)

H – výška sloupce kapaliny plnícího diferenční tlakoměr (m)

ρ’ – hustota pracovní kapaliny v diferenčním tlakoměru (kg/m3)

ρ» – hustota média nad pracovní kapalinou (kg/m3)

g – gravitační zrychlení (m/s2)

Pak se rovnice (3) a (4) odpovídajícím způsobem přepíší

Čtěte také: Pravidla pro výběr a instalaci vlnitých trubek pro dráty a kabely

Hodnoty součinitele A jsou uvedeny v tabulkách v závislosti na výplni kapalinového diferenčního tlakoměru.

Průtokový koeficient α

se určuje pro různé typy zúžení zpracováním velkého počtu pečlivě nastavených experimentů. Je možné použít dříve získané experimentální hodnoty
α
(dle grafů a tabulek). Toto je přípustné pouze tehdy, je-li dodržena hydrodynamická podobnost proudění, která je určena hodnotami
Reynoldsova číslaRe,
s ohledem na fyzikální vlastnosti proudění. Závislost koeficientu proudění na
Re
čím silnější, tím méně
Re.
S rostoucí
Re
závislost se zmenšuje a při dostatečně velkých hodnotách
Re
Koeficient průtoku na tom nezávisí.

Viskozita

Viskozita je schopnost kapaliny odolávat smykovému namáhání, tj. opak tekutosti (viskóznější kapaliny jsou méně tekuté). Viskozita se projevuje výskytem smykových napětí (třecích napětí).

Uvažujme vrstevnaté proudění kapaliny podél stěny (obrázek)

V tomto případě se tok kapaliny zpomaluje v důsledku její viskozity. Rychlost kapaliny ve vrstvě je navíc nižší, čím blíže je ke stěně. Podle Newtonovy hypotézy je tečné napětí vznikající ve vrstvě kapaliny ve vzdálenosti y od stěny určeno vztahem:

Newtonův zákon tření

kde dv/dy je gradient rychlosti, který charakterizuje intenzitu nárůstu rychlosti v se vzdáleností od stěny (podél osy y), μ je dynamická viskozita kapaliny.

Proudění většiny kapalin používaných v hydraulických systémech se řídí Newtonovým zákonem tření a nazývá se Newtonovy kapaliny.

Je však třeba mít na paměti, že existují kapaliny, ve kterých je Newtonův zákon do určité míry porušen. Takové kapaliny se nazývají nenewtonovské.

Hodnota μ zahrnutá ve vzorci (dynamická viskozita kapaliny) se měří v Pa⋅s nebo v poisech 1 P = 0.1 Pa⋅p. Poise (symbol: P, před rokem 1978 pz; mezinárodní — P; z francouzského poise) je jednotka dynamické viskozity v soustavě jednotek CGS. Jedna poise se rovná viskozitě kapaliny, která klade odpor 1 dyn vzájemnému pohybu dvou vrstev kapaliny o ploše 1 cm², umístěných ve vzdálenosti 1 cm od sebe a vzájemně se pohybujících relativní rychlostí 1 cm/s.

1 P = 1 g / (cm s) = 0,1 N s/m²

Jednotka je pojmenována po J. L. M. Poiseuillovi. Poise má v soustavě SI analogii, pascalovou sekundu (Pa·s).

Voda při 20 °C má viskozitu 0,01002 P, neboli asi 1 centipoise.

V praxi však našel širší uplatnění.

Jednotkou měření viskozity v soustavě SI je m2/s nebo menší jednotka – cm2/s, která se obvykle nazývá stokes, 1 St = 1 cm2/s. K měření viskozity se používají také centistoky: 1 cSt = 0,01 St.

Viskozita kapalin významně závisí na teplotě, přičemž viskozita kapiček kapaliny s rostoucí teplotou klesá, zatímco viskozita plynů roste (viz obrázek).

To se vysvětluje skutečností, že v kapkách kapaliny, kde jsou molekuly umístěny blízko sebe, je viskozita určena silami molekulární adheze. Tyto síly s rostoucí teplotou slábnou a viskozita klesá. V plynech jsou molekuly umístěny mnohem dále od sebe. Viskozita plynu závisí na intenzitě chaotického pohybu molekul. Se zvyšující se teplotou tato intenzita roste a viskozita plynu se zvyšuje.

Viskozita kapalin závisí také na tlaku, ale tato změna je nevýznamná a ve většině případů se s ní nebere v úvahu.

Čtěte také: Tepelné čerpadlo pro vytápění domu z lednice svépomocí

Závislost tlaku vody na průměru potrubí

Mezi tlakem průtoku vody a průměrem potrubí existuje přímý vztah, popsaný Bernoulliho zákonem.

Při průchodu konstantního proudu vody potrubím s různým průřezem se zjistí, že
v úzkých částech je tlak menší než v širokých.
Když voda přechází z širší části do úzké, tlak se snižuje a naopak.

V potrubí s různým průřezem proteče za stejnou dobu stejný objem vody. Proto v širokých oblastech teče pomaleji než v úzkých..

Tabulka poměrů

Spotřeba vody přímo závisí na průtoku. Jedná se o hodnotu, která ukazuje maximální objem procházející systémem za určité časové období a při určitém tlaku.

U trubek s různými průměry se tato hodnota liší. Podrobné informace jsou uvedeny v tabulce níže:

Tabulka kapacity potrubí pro kapaliny, plyn, vodní páru.

Druh kapaliny	Rychlost (m/s)
Městská voda
Vodní potrubí
Ústřední topení voda
Tlakový systém vody v potrubí
Hydraulická kapalina	až 12 m/s
Ropovod
Olej v tlakovém systému potrubí
Pára v topném systému
Centrální potrubní systém páry
Pára ve vysokoteplotním topném systému
Vzduch a plyn v centrálním potrubním systému

Nejčastěji se jako chladicí kapalina používá obyčejná voda. Rychlost poklesu průchodnosti v potrubí závisí na jeho kvalitě. Čím kvalitnější je chladicí kapalina, tím déle vydrží potrubí vyrobené z jakéhokoli materiálu (ocel, litina, měď nebo plast).

Kdy by se měly výpočty provádět?

Při výběru potrubí pro zásobování vodou jsou nutné výpočty. Průměr musí být vhodný, aby se zabránilo nadměrné spotřebě vody a zajistil se normální tlak.

Tato potřeba vzniká při navrhování domu a připojování komunikací k němu.Při výběru potrubí s optimálním průřezem pro vodovodní systém je nutné provést řadu výpočtů. Je nutné zjistit maximální objemy vody potřebné v domě za minutu.

Na základě získaných výsledků je nutné zakoupit potrubí s průřezem, který je dostatečný pro současný provoz všech zařízení a kohoutků.

Požadavky na moderní instalatérské práce

Moderní vodovodní systém musí splňovat všechny vlastnosti a požadavky. Při výstupu z kohoutku by voda měla proudit hladce, bez trhání. Proto by při odběru vody nemělo docházet k poklesu tlaku v systému. Voda protékající potrubím by neměla vytvářet hluk, obsahovat nečistoty ze vzduchu nebo jiné cizí usazeniny, které mají škodlivý vliv na keramické baterie a jiné vodovodní armatury. Aby se předešlo těmto nepříjemným incidentům, tlak vody v potrubí by při odběru vody neměl klesnout pod své minimum.

Poraďte! Minimální tlak přívodu vody by měl být 1,5 atmosféry. Aby byl zajištěn dostatečný tlak pro provoz myčky a pračky.

Je třeba vzít v úvahu další důležitou vlastnost vodovodního systému, související se spotřebou vody. V každé obytné oblasti je více než jedno sběrné místo vody. Na základě toho musí výpočet dodávky vody plně pokrýt potřeby vody všech vodovodních zařízení při současném zapnutí. Tohoto parametru je dosaženo nejen tlakem, ale také objemem přiváděné vody, kterým může projít potrubí určitého průřezu. Zjednodušeně řečeno, před instalací je nutné provést některé hydraulické výpočty vodovodního systému s přihlédnutím k tlaku a průtoku vody.

Před výpočtem se blíže podívejme na dva pojmy jako průtok a tlak, abychom si objasnili jejich podstatu.

Kolik vody vyteče z vodovodu za hodinu, pokud je potrubí otevřené:

-Tři čtvrtě palce

komentovat
K oblíbeným
STEALTH [19.6 tis.]
Před 7 lety

Zde je také návod, jak zjistit tlak vody. To však znamená, že uvedeme hodnotu pro většinu variant hodnot tlaku v systému.

Průchodnost všech trubek přímo závisí na jejich průřezu. Samozřejmě se počítá s vnitřním průměrem. Pro výpočty můžete použít tuto hotovou tabulku údajů o průchodnosti potrubí o průměru 15 mm. až 100 mm. při různém tlaku vody v přívodu vody. Koneckonců, jak víte, voda může proudit gravitací nebo být čerpána, a to dá úplně jiné výsledky na výstupu (myslím kvantitativní výsledek)

A zde je tabulka pro převod palcových značek potrubí (jak je uvedeno v otázce) na milimetrové –

Zde je další docela užitečné video o kapacitě potrubí, ventilace, přívodu vody a topení.

autor otázky zvolil tuto odpověď jako nejlepší
komentovat
přidat do oblíbených odkaz děkuji
domy oh [64.2K]
Před 6 lety

Proč jsem se tak ptal, protože se šuškalo, že když městská vodárna přistihne člověka, který mu zalévá zahradu hadicí bez vodoměru, tak spočítá průtok po průřezu té samé hadice resp. vjezd do domu/dvou a předložit fakturu k zaplacení od začátku zahrádkářské sezóny a považují to za dobré od měsíce května každý den s výjimkou deštivých dnů.

Takže jsem se konkrétně zeptal, kolik vody by proudilo z hadice nebo potrubí podél jejího průřezu.

A dali mi jasnou odpověď.

Tedy během proudu gravitací! průtok z potrubí bude následující.

Půlpalcová trubka – 1.1 metru krychlového za hodinu

Tříčtvrtepalcová trubka (nejběžnější na přívodech a zavlažovacích hadicích) – 2 metry krychlové za hodinu

Palcová trubka – 3 kubické metry za hodinu

a to díky gravitaci.

Pokud je ve vodovodním systému tlak od 1.5 do 6 jednotek, pak se tato hodnota vynásobí tímto derivátem.

To znamená, že můžete získat hodnotu spotřeby vody, například u tříčtvrtečních hadic, od 3 do 12 metrů krychlových za hodinu – Přesně takové množství vody dokáže vytéct z vaší hadice za hodinu..

Nyní si spočítejte výši sankcí a popřemýšlejte o instalaci měřiče, nebo pokud to není možné, uzavřete s vodárenskou společností dohodu o úhradě závlahy dle velikosti pozemku, částku za závlahu sto metrů čtverečních zahrada je docela cenově dostupná a zahrada je ještě méně než riskovat a pak sténat.

komentovat
přidat do oblíbených odkaz děkuji
Kim Čong-un [739 tis.]
Před 6 lety

Zde se dle mého názoru můžeme bavit pouze o přibližných údajích, protože pro přesný výpočet je nutné vzít v úvahu kromě průměru potrubí i řadu faktorů.

Přesné výpočty mohou být navíc naprosto individuální, protože se bere v úvahu životnost potrubí.

V průběhu let provozu se na vnitřním povrchu trubek objevují různé usazeniny (vápno nebo rez); tyto stejné usazeniny zužují vnitřní průměr trubky a průtok je odlišný.

Je také důležité zvážit:

Jaký je tlak v potrubí, čím větší tlak, tím více vody může propustit, tedy větší průtok i při stejném průměru.

Počet ohybů, závitů, odboček v potrubí a to ovlivňuje průtok.

Materiál použitý na výrobu trubek zohledňuje stupeň drsnosti vnitřního povrchu trubek u PP trubek je menší než u ocelových trubek.

Tloušťka stěn potrubí i při stejném vnějším průměru může být vnitřní průměr různý v závislosti na tloušťce stěn potrubí.

Navíc musíte vzít v úvahu, jak se vypočítá průtok, například průměr otvoru pro kohout je menší než průměr potrubí, na kterém je instalován.

To znamená, že přesné výpočty jsou extrémně složité a vyžadují speciální znalosti.

A přibližná spotřeba je následující:

Trubka 1/2 palce, průtok 1,09 metrů krychlových za hodinu.

3/4 palce, průtok 1,8 metrů krychlových za hodinu.

1 palec, 3 kostky za hodinu.

1,25 palce, 4,8 metrů krychlových za hodinu.

Je snazší vypočítat, pokud převedete palce na mm, zde je tabulka