Průměr potrubí, rychlost průtoku a průtok chladicí kapaliny.

V systému ohřevu vody se mnoho lidí zvláště často ptá: Jak vypočítat průměr potrubí, kterým bude proudit chladicí kapalina (voda).

Tento materiál je navržen tak, aby pochopil, co je průměr, průtok a rychlost proudění. A jaké jsou mezi nimi souvislosti. Další materiály budou obsahovat podrobné výpočty průměru pro ohřev.

Pro výpočet průměru potřebujete vědět:

1. Průtok chladicí kapaliny (vody) v potrubí. 2. Odolnost proti pohybu chladicí kapaliny (vody) v potrubí určité délky.

Zde jsou nezbytné vzorce, které potřebujete znát:

S-Plocha průřezu m 2 vnitřního lumenu potrubí π-3, 14-konstanta – poměr obvodu kruhu k jeho průměru. r-Poloměr kruhu rovný polovině průměru, m Q-průtok vody m 3 /s D-Vnitřní průměr trubky,m V-rychlost proudění chladicí kapaliny, m/s

Odolnost vůči pohybu chladicí kapaliny.

Jakékoli chladicí médium pohybující se uvnitř potrubí má tendenci zastavit jeho pohyb. Síla, která působí k zastavení pohybu chladicí kapaliny, je odporová síla.

Tento odpor se nazývá tlaková ztráta. To znamená, že pohybující se chladicí kapalina potrubím určité délky ztrácí tlak.

Dopravní výška se měří v metrech nebo tlaku (Pa). Pro pohodlí je nutné při výpočtech používat měřiče.

Sorry, ale jsem zvyklý udávat tlakovou ztrátu v metrech. 10 metrů vodního sloupce vytváří 0 MPa.

Pro lepší pochopení významu tohoto materiálu doporučuji postupovat podle řešení problému.

Voda proudí v potrubí o vnitřním průměru 12 mm rychlostí 1 m/s. Najděte rychlost průtoku.

řešení: Musíte použít výše uvedené vzorce:

1. Najděte průřez 2. Najděte rychlost průtoku

D = 12 mm = 0 m n=3, 14

S=3.14•0 012 /2=4 m0

Q=0•000113=1 m0/s = 000113 m3/h.

Odpověď: 0 m4/h.

K dispozici je čerpadlo, které vytváří konstantní průtok 40 litrů za minutu. K čerpadlu je připojeno potrubí o délce 1 metr. Najděte vnitřní průměr potrubí při rychlosti vody 6 m/s.

Ve skutečnosti samozřejmě čerpadla neprodukují konstantní průtok a neprodukují nekonečně vysoký tlak. Proto jsme podle podmínek problému konvenčně předpokládali, že čerpadlo čerpá striktně 40 litrů za minutu a tlak čerpadla je nekonečně velký. Níže vysvětlím všechny nuance výběru průměru.

Z výše uvedených vzorců jsem dostal následující vzorec.

Odpověď: 12mm

Bohužel použití tohoto vzorce k nalezení průměru potrubí není rozumné a zde je důvod!

Každé čerpadlo má následující charakteristiku průtokového odporu:

To znamená, že náš průtok na konci potrubí bude záviset na tlakové ztrátě, kterou vytváří samotné potrubí.

Čím delší je potrubí, tím větší je tlaková ztráta. Čím menší je průměr, tím větší je tlaková ztráta. Čím vyšší je rychlost chladicí kapaliny v potrubí, tím větší je tlaková ztráta. Rohy, odbočky, T-kusy, zúžení a roztažení potrubí rovněž zvyšují tlakovou ztrátu.

Tuto vlastnost ve skutečnosti nemají čerpadla, ale kapaliny, které se řídí hydraulickými zákony. Tyto zákony platí nejen pro čerpadla, ale také pro všechna potrubí, kterými protéká kapalina. I když voda vytéká z naplněné nádrže, bude tam taková charakteristika průtoku také přítomna.

Tlaková ztráta po délce potrubí je podrobněji popsána v tomto článku:

Nyní se podívejme na problém z reálného příkladu.

Rád bych vás okamžitě informoval, že tyto materiály byly použity pro následující úkol:

Ocelová (železná) trubka je položena v délce 376 metrů o vnitřním průměru 100 mm, po délce trubky je 21 ohybů (úhlové otáčky 90°C). Potrubí je položeno s rozdílem 17m. To znamená, že potrubí stoupá vzhledem k horizontu do výšky 17 metrů. Charakteristika čerpadla: Maximální dopravní výška 50 metrů (0MPa), maximální průtok 5m 90 /h. Teplota vody 3°C. Najděte maximální možný průtok na konci potrubí.

D = 100 mm = 0 m L=376m Geometrická výška=17m Ohyby 21 ks. Tlak čerpadla = 0 MPa (5 metrů vodního sloupce) Maximální průtok = 90 m 3 /h Teplota vody 16°C. Ocelová železná trubka

Najděte maximální průtok =?

Video řešení:

K řešení potřebujete znát harmonogram čerpadla: Závislost průtoku na tlaku.

Zvolil jsem vizuálně podobný graf všech čerpadel, může se lišit od skutečného o 10-20%. Pro přesnější výpočet potřebujete plán čerpadla, který je uveden v pasu čerpadla.

V našem případě bude graf vypadat takto:

Podívejte, 17 metrů jsem označil přerušovanou čarou podél horizontu a na křižovatce podél křivky dostávám maximální možný průtok: Qmax.

Podle grafu mohu s jistotou říci, že díky rozdílu výšek ztrácíme přibližně: 14 m 3 / hod. (90-Qmax=14 m3/h).

Neexistuje žádný přímý vzorec, který by poskytoval přímý výpočet zjištění průtoku, a pokud existuje, pak má stupňovitý charakter a určitou logiku, která vás může zmást – úplně.

Postupný výpočet je získán, protože ve vzorci je kvadratický rys tlakové ztráty v dynamice (pohybu).

Proto problém řešíme krok za krokem.

Protože máme rozsah průtoku od 0 do 76 m 3 /hod, chtěl bych zkontrolovat tlakovou ztrátu při průtoku rovném: 45 m 3 /hod.

Zjištění rychlosti pohybu vody

Q = 45 m3/h = 0 m0125/sec.

V = (4•0, 0125)/(3, 14•0, 1•0, 1)=1, 59 m/s

Nalezení Reynoldsova čísla

ν=1, 16•10 -6 =0, 00000116. Převzato z tabulky. Pro vodu o teplotě 16°C.

Re=(V•D)/ν=(1, 59•0, 1)/0, 00000116=137069

Δe=0mm=1m. Převzato z tabulky pro ocelovou (železnou) trubku.

Dále zkontrolujeme tabulku, kde najdeme vzorec pro zjištění součinitele hydraulického tření.

Dostávám to do druhé oblasti, za předpokladu

10•D/Δe 0.25 =0•(11/0 + 0001/0) 1 =68

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 0216•(376•1, 59•1, 59)/(0, 1•2•9, 81)=10, 46 m

Jak vidíte, ztráta je 10 metrů. Dále určíme Q1, viz graf:

Nyní provedeme původní výpočet při průtoku 64 m 3 / hod

Q = 64 m3/h = 0 m018/sec.

V = (4•0, 018)/(3, 14•0, 1•0, 1)=2, 29 m/s

Re=(V•D)/ν=(2, 29•0, 1)/0, 00000116=197414

λ=0(Δe/D + 11/Re) 68 =0.25•(0/11 + 0/0001) 0 =1

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 021•(376•2, 29 •2, 29)/(0, 1•2•9, 81)=21, 1 m

Na grafu označíme:

Qmax je v průsečíku křivky mezi Q1 a Q2 (přesně uprostřed křivky).

Odpověď: Maximální průtok je 54 m 3 /h. To jsme ale vyřešili bez odporu v zatáčkách.

Pro kontrolu zkontrolujme:

Q = 54 m3/h = 0 m015/sec.

V = (4•0, 015)/(3, 14•0, 1•0, 1)=1, 91 m/s

Re=(V•D)/ν=(1, 91•0, 1)/0, 00000116=164655

λ=0(Δe/D + 11/Re) 68 =0.25•(0/11 + 0/0001) 0 =1

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 0213•(376•1, 91•1, 91)/(0, 1•2•9, 81)=14, 89 m

Výsledek: Dostali jsme se do N_pot= 14, 89 = 15 m.

Nyní vypočítejme odpor v zatáčkách:

Vzorec pro zjištění tlaku na místní hydraulický odpor:

ztráta h-hlavy se zde měří v metrech. ζ je koeficient odporu. Pro koleno je to přibližně jedna, pokud je průměr menší než 30 mm. V je rychlost průtoku tekutiny. Měřeno v [metr/sekunda]. g-zrychlení volného pádu je 9 m/s81

ζ je koeficient odporu. Pro koleno je to přibližně jedna, pokud je průměr menší než 30 mm. U větších průměrů klesá. To je způsobeno tím, že se snižuje vliv rychlosti pohybu vody vzhledem k obratu.

Hledal jsem v různých knihách o místních odporech pro otáčení trubek a ohybů. A často došel k výpočtu, že jedna silná ostrá zatáčka se rovná koeficientu jedna. Ostrá zatáčka se považuje, pokud poloměr zatáčky nepřesahuje průměr. Pokud poloměr překročí průměr 2-3krát, hodnota koeficientu se výrazně sníží.

Tuto hodnotu vynásobíme počtem ohybů a dostaneme 0•18=21 m.

Odpověď: při rychlosti 1 m/s získáme tlakovou ztrátu 91 metru.

Pojďme nyní vyřešit celý problém s kohoutky.

Při průtoku 45 m 3 /hod jsme získali tlakovou ztrátu po délce: 10 m. ​​Viz výše.

Při této rychlosti (2 m/s) zjistíme odpor v zatáčce:

h=ζ•(V2)/2•9, 81=(1•2, 29 2)/(2•9, 81)=0 m. vynásobte 27 = 21 m.

Sečteme tlakovou ztrátu: 10, 46 + 5, 67 = 16, 13 m.

Na grafu označíme:

Totéž řešíme pouze pro průtok 55 m 3 / h

Q = 55 m3/h = 0 m015/sec.

V = (4•0, 015)/(3, 14•0, 1•0, 1)=1, 91 m/s

Re=(V*D)/ν=(1, 91 • 0, 1)/0, 00000116=164655

λ=0(Δe/D + 11/Re) 68 =0.25•(0/11 + 0/0001) 0 =1

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 0213•(376•1, 91•1, 91)/(0, 1•2•9, 81)=14, 89 m

h=ζ•(V2)/2•9, 81=(1•1, 91 2)/( 2•9, 81)=0 m. vynásobte 18 = 21 m.

Sečtěte ztráty: 14, 89+3, 78=18, 67 m

Kreslíme do grafu:

Odpověď: Maximální průtok = 52 m 3 / hod. Bez odboček Qmax=54 m 3 /hod.

Abychom ručně nepočítali veškerou matematiku, připravil jsem speciální program:

Nyní si myslím, že chápete, jak vzniká odpor vůči proudění. Pokud to není jasné, jsem připraven vyslechnout vaše komentáře k tomuto článku. Pište komentáře.

V důsledku toho je velikost průměru ovlivněna:

1. Odpor vytvořený trubkou s ohyby 2. Požadovaný průtok 3. Vliv čerpadla jeho průtoko-tlakovou charakteristikou

Pokud je průtok na konci potrubí menší, pak je nutné: Buď zvětšit průměr nebo zvýšit výkon čerpadla. Zvyšování výkonu čerpadla není ekonomické.

Tento článek je součástí systému: Projektant ohřevu vody

Подписаться на рассылку

Zanechte svůj e-mail a my vám na něj zašleme nové zajímavé články a videa o výpočtech zásobování vodou a vytápění

Někdy je velmi důležité přesně vypočítat objem vody procházející potrubím. Například když potřebujete navrhnout nový topný systém. To vyvolává otázku: jak vypočítat objem potrubí? Tento indikátor pomáhá vybrat správné vybavení, například velikost expanzní nádrže. Kromě toho je tento indikátor velmi důležitý při použití nemrznoucí směsi. Obvykle se prodává v několika formách:

První typ vydrží teploty 65 stupňů. Druhý zmrzne při -30 stupních. Chcete-li koupit správné množství nemrznoucí směsi, musíte znát objem chladicí kapaliny. Jinými slovy, pokud je objem kapaliny 70 litrů, můžete zakoupit 35 litrů neředěné kapaliny. Stačí je naředit při zachování poměru 50–50 a získáte stejných 70 litrů.

Jaký vzorec se používá k výpočtu

Chcete-li získat přesná data, musíte připravit:

• Kalkulačka;
• Třmeny;
• Pravítko.

Nejprve se změří poloměr označený písmenem R. Může to být:

První umožňuje vypočítat, kolik kapaliny se vejde do válce, to znamená vnitřní objem potrubí, jeho kubaturu.

Vnější poloměr je nezbytný pro určení velikosti prostoru, který bude zabírat.

Pro výpočet potřebujete znát údaje o průměru potrubí. Označuje se písmenem D a počítá se pomocí vzorce R x 2. Určuje se také obvod. Označuje se písmenem L.

Chcete-li vypočítat objem potrubí, měřený v metrech krychlových (m3), musíte nejprve vypočítat jeho plochu.

Chcete-li získat přesnou hodnotu, musíte nejprve vypočítat plochu průřezu.
Chcete-li to provést, použijte vzorec:

• S = R x Pí.
• Požadovaná plocha je S;
• Poloměr potrubí – R;
• Číslo pí je 3,14159265.

Výsledná hodnota se musí vynásobit délkou potrubí.

Jak zjistit objem potrubí pomocí vzorce? Stačí znát 2 hodnoty. Samotný výpočetní vzorec má následující podobu:

• V = S x L
• Objem potrubí – V;
• Oblast průřezu – S;
• Délka – L

Máme například kovovou trubku o průměru 0,5 metru a délce dva metry. K provedení výpočtu se do vzorce pro výpočet plochy kruhu vloží velikost vnějšího příčného nosníku z nerezového kovu. Plocha potrubí bude rovna;

S= (D/2) = 3,14 x (0,5/2) = 0,0625 sq. metrů.

Konečný výpočetní vzorec bude mít následující podobu:

V = HS = 2 x 0,0625 = 0,125 cu. metrů.

Tento vzorec vypočítá objem absolutně jakéhokoli potrubí. A je úplně jedno, z jakého materiálu je. Pokud má potrubí mnoho komponent, můžete pomocí tohoto vzorce vypočítat objem každé sekce samostatně.

Při provádění výpočtů je velmi důležité, aby rozměry byly vyjádřeny ve stejných měrných jednotkách. Nejjednodušší způsob výpočtu je, pokud jsou všechny hodnoty převedeny na centimetry čtvereční.

Pokud použijete různé jednotky měření, můžete získat velmi pochybné výsledky. Budou velmi daleko od skutečných hodnot. Při provádění konstantních denních výpočtů můžete využít paměť kalkulačky nastavením konstantní hodnoty. Například pí vynásobené dvěma. To pomůže mnohem rychleji vypočítat objem trubek různých průměrů.

Dnes můžete pro výpočty použít hotové počítačové programy, ve kterých jsou předem specifikovány standardní parametry. K provedení výpočtu budete muset zadat pouze další hodnoty proměnných.

Stáhněte si program https://yadi.sk/d/_1ZA9Mmf3AJKXy

Jak vypočítat plochu průřezu

Pokud je trubka kulatá, měla by se plocha průřezu vypočítat pomocí vzorce pro plochu kruhu: S = π*R2. Kde R je poloměr (vnitřní), π je 3,14. Celkem je potřeba odmocnit poloměr a vynásobit ho 3,14.
Například plocha průřezu trubky o průměru 90 mm. Najdeme poloměr – 90 mm / 2 = 45 mm. V centimetrech je to 4,5 cm Odmocnime: 4,5 * 4,5 = 2,025 cm2, dosaďte do vzorce S = 2 * 20,25 cm2 = 40,5 cm2.

Plocha průřezu profilovaného výrobku se vypočítá pomocí vzorce pro plochu obdélníku: S = a * b, kde a a b jsou délky stran obdélníku. Uvažujeme-li průřez profilu 40 x 50 mm, dostaneme S = 40 mm * 50 mm = 2000 mm2 nebo 20 cm2 nebo 0,002 m2.

Výpočet objemu vody v celém systému

Pro určení takového parametru je nutné dosadit do vzorce hodnotu vnitřního poloměru. Okamžitě se však objeví problém. Jak vypočítat celkový objem vody v potrubí celého topného systému, který zahrnuje:

• Radiátory;
• Expanzní nádoba;
• Topný kotel.

Nejprve se vypočítá objem radiátoru. Za tímto účelem se otevře jeho technický pas a zapíší se hodnoty objemu jedné sekce. Tento parametr se vynásobí počtem sekcí v konkrétní baterii. Například jedna sekce litinového radiátoru se rovná 1,5 litru.

Při instalaci bimetalového radiátoru je tato hodnota mnohem nižší. Množství vody v bojleru naleznete v datovém listu zařízení.

Pro stanovení objemu expanzní nádoby se tato naplní předem naměřeným množstvím kapaliny.

Objem potrubí se určuje velmi jednoduše. Dostupné údaje pro jeden metr určitého průměru je jednoduše potřeba vynásobit délkou celého potrubí.

Všimněte si, že v globální síti a referenční literatuře můžete vidět speciální tabulky. Zobrazují přibližné údaje o produktu. Chyba v uvedených datech je poměrně malá, takže hodnoty uvedené v tabulce lze bezpečně použít pro výpočet objemu vody.

Je třeba říci, že při výpočtu hodnot je třeba vzít v úvahu některé charakteristické rozdíly. Kovové trubky s velkým průměrem umožňují průchod množství vody, mnohem méně než stejné polypropylenové trubky.

Důvod spočívá v hladkosti povrchu trubek. U ocelových výrobků se vyrábí s velkou drsností. PPR trubky nemají na vnitřních stěnách drsnost. Výrobky z oceli však mají větší objem vody než jiné trubky stejného průřezu. Proto, abyste se ujistili, že výpočet objemu vody v potrubí je správný, musíte všechna data několikrát zkontrolovat a výsledek potvrdit online kalkulačkou.

Vzorec pro určení plochy průřezu neúplně naplněných trubek:

Vnitřní objem délkového metru potrubí v litrech – tabulka

Tabulka ukazuje vnitřní objem lineárního metru potrubí v litrech. Tedy kolik vody, nemrznoucí směsi nebo jiné kapaliny (chladící kapaliny) je potřeba k naplnění potrubí. Vnitřní průměr trubek se odebírá od 4 do 1000 mm.

Vnitřní průměr, mm	Vnitřní objem 1 m potrubí, litrů	Vnitřní objem 10 m lineárních trubek, litrů
4	0.0126	0.1257
5	0.0196	0.1963
6	0.0283	0.2827
7	0.0385	0.3848
8	0.0503	0.5027
9	0.0636	0.6362
10	0.0785	0.7854
11	0.095	0.9503
12	0.1131	1.131
13	0.1327	1.3273
14	0.1539	1.5394
15	0.1767	1.7671
16	0.2011	2.0106
17	0.227	2.2698
18	0.2545	2.5447
19	0.2835	2.8353
20	0.3142	3.1416
21	0.3464	3.4636
22	0.3801	3.8013
23	0.4155	4.1548
24	0.4524	4.5239
26	0.5309	5.3093
28	0.6158	6.1575
30	0.7069	7.0686
32	0.8042	8.0425
34	0.9079	9.0792
36	1.0179	10.1788
38	1.1341	11.3411
40	1.2566	12.5664
42	1.3854	13.8544
44	1.5205	15.2053
46	1.6619	16.619
48	1.8096	18.0956
50	1.9635	19.635
52	2.1237	21.2372
54	2.2902	22.9022
56	2.463	24.6301
58	2.6421	26.4208
60	2.8274	28.2743
62	3.0191	30.1907
64	3.217	32.1699
66	3.4212	34.2119
68	3.6317	36.3168
70	3.8485	38.4845
72	4.0715	40.715
74	4.3008	43.0084
76	4.5365	45.3646
78	4.7784	47.7836
80	5.0265	50.2655
82	5.281	52.8102
84	5.5418	55.4177
86	5.8088	58.088
88	6.0821	60.8212
90	6.3617	63.6173
92	6.6476	66.4761
94	6.9398	69.3978
96	7.2382	72.3823
98	7.543	75.4296
100	7.854	78.5398
105	8.659	86.5901
110	9.5033	95.0332
115	10.3869	103.8689
120	11.3097	113.0973
125	12.2718	122.7185
130	13.2732	132.7323
135	14.3139	143.1388
140	15.3938	153.938
145	16.513	165.13
150	17.6715	176.7146
160	20.1062	201.0619
170	22.698	226.9801
180	25.4469	254.469
190	28.3529	283.5287
200	31.4159	314.1593
210	34.6361	346.3606
220	38.0133	380.1327
230	41.5476	415.4756
240	45.2389	452.3893
250	49.0874	490.8739
260	53.0929	530.9292
270	57.2555	572.5553
280	61.5752	615.7522
290	66.052	660.5199
300	70.6858	706.8583
320	80.4248	804.2477
340	90.792	907.9203
360	101.7876	1017.876
380	113.4115	1134.1149
400	125.6637	1256.6371
420	138.5442	1385.4424
440	152.0531	1520.5308
460	166.1903	1661.9025
480	180.9557	1809.5574
500	196.3495	1963.4954
520	212.3717	2123.7166
540	229.0221	2290.221
560	246.3009	2463.0086
580	264.2079	2642.0794
600	282.7433	2827.4334
620	301.9071	3019.0705
640	321.6991	3216.9909
660	342.1194	3421.1944
680	363.1681	3631.6811
700	384.8451	3848.451
720	407.1504	4071.5041
740	430.084	4300.8403
760	453.646	4536.4598
780	477.8362	4778.3624
800	502.6548	5026.5482
820	528.1017	5281.0173
840	554.1769	5541.7694
860	580.8805	5808.8048
880	608.2123	6082.1234
900	636.1725	6361.7251
920	664.761	6647.6101
940	693.9778	6939.7782
960	723.8229	7238.2295
980	754.2964	7542.964
1000	785.3982	7853.9816

Pokud máte konkrétní konstrukci nebo potrubí, pak výše uvedený vzorec ukazuje, jak vypočítat přesné údaje pro správný průtok vody nebo jiné chladicí kapaliny.

Závěr

Chcete-li zjistit přesnou hodnotu spotřeby chladicí kapaliny vašeho systému, budete muset trochu sedět. Buď hledejte na internetu, nebo použijte kalkulačku, kterou doporučujeme. Možná vám může ušetřit čas.

Pokud máte vodní systém, neměli byste se obtěžovat přesným výběrem objemu. Stačí přibližně odhadnout. Přesná kalkulace je potřeba spíše proto, abychom nenakupovali příliš mnoho a minimalizovali náklady. Protože mnoho lidí volí drahé chladicí kapaliny.