Hydrauliczne obliczenia hydrauliczne: proste metody

Jakie są hydrauliczne obliczenia systemu zaopatrzenia w wodę? Jakie parametry należy obliczyć? Czy są dostępne proste schematy obliczeniowe dla początkujących? Natychmiast zrób rezerwację: ten materiał jest skierowany głównie do właścicieli małych prywatnych domów; w związku z tym takie parametry, jak prawdopodobieństwo jednoczesnego wykorzystania wszystkich urządzeń sanitarnych w budynku, nie musimy określać.

Co jest obliczane

Obliczenia hydrauliczne zaopatrzenia w wodę są ograniczone do określenia następujących parametrów:

1. Szacowane zużycie wody w niektórych sekcjach zaopatrzenia w wodę.
2. Natężenie przepływu wody w rurach.

Wskazówka: w przypadku domowych instalacji wodociągowych prędkości od 0,7 do 1,5 m / s są uważane za normę. W przypadku dopływu wody pożarowej dopuszczalne są prędkości do 3 m / s.

1. Optymalna średnica dopływu wody, zapewniająca akceptowalny spadek ciśnienia. Alternatywnie strata ciśnienia może być określona ze znaną średnicą każdej sekcji. Jeśli biorąc pod uwagę utratę ciśnienia na urządzeniach hydraulicznych będzie mniej niż znormalizowany, lokalna sieć wodociągowa musi zainstalować stronicowanie.

Przepływ wody

Standardy zużycia wody przez poszczególne urządzenia hydrauliczne można znaleźć w jednym z załączników do SNiP 2.04.01-85, który reguluje budowę wewnętrznych sieci wodociągowych i kanalizacyjnych. Podajemy część odpowiedniej tabeli.

W przypadku domniemanego jednoczesnego wykorzystania kilku urządzeń hydraulicznych zużycie jest sumowane. Tak więc, jeśli jednocześnie z toaletą na pierwszym piętrze oczekuje się, że kabina prysznicowa będzie działała na drugim piętrze - logiczne będzie dodanie wody przez oba urządzenia sanitarne: 0,10 + 0,12 = 0,22 l / s.

Specjalny przypadek

W przypadku rur przeciwpożarowych obowiązuje natężenie przepływu 2,5 l / uśpienie na każdy strumień. W tym przypadku szacowana liczba strumieni na hydrant pożarowy podczas gaszenia pożaru jest dość przewidywalna w zależności od rodzaju budynku i jego powierzchni.

Natężenie przepływu

Załóżmy, że naszym zadaniem jest obliczenie hydrauliczne ślepej sieci wodociągowej o znanym przepływie przez nią. Musimy określić średnicę, która zapewni akceptowalną prędkość przepływu przez rurociąg (wycofanie, 0,7-1,5 m / s).

Formuły

Przepływ wody, prędkość jej przepływu i rozmiar rurociągu są powiązane ze sobą następującą sekwencją wzorów:

S =? r ^ 2, gdzie:

• S jest przekrojem poprzecznym rury w metrach kwadratowych;
• ? - liczba pi równa 3,1415;
• r jest promieniem sekcji wewnętrznej w metrach.

Przydatne: dla rur stalowych i żeliwnych zakłada się, że promień jest równy połowie ich DN (przejście warunkowe). W przypadku większości rur z tworzyw sztucznych średnica wewnętrzna jest o jeden stopień mniejsza niż nominalna średnica zewnętrzna: na przykład dla rurki polipropylenowej o średnicy zewnętrznej 40 mm, średnica wewnętrzna jest w przybliżeniu równa 32 mm.

Q = VS, gdzie:

• Q - zużycie wody (m3);
• V - natężenie przepływu wody (m / s);
• S jest powierzchnią przekroju w metrach kwadratowych.

Przykład

Wykonajmy obliczenia hydrauliczne pojedynczego strumienia pożaru przy natężeniu przepływu 2,5 l / s.

Jak już stwierdziliśmy, w tym przypadku prędkość przepływu wody jest ograniczona do m / s.

1. Przeliczamy natężenie przepływu w jednostkach SI: 2,5 l / s = 0,0025 m3 / s.
2. W drugim wzorze obliczamy minimalny przekrój poprzeczny. Przy prędkości 3 m / s wynosi 0,0025 / 3 = 0,00083 m3.
3. Oblicz promień wewnętrznego odcinka rury: r ^ 2 = 0,00083 / 3,1415 = 0,000264; r = 0,016 m
4. Wewnętrzna średnica rurociągu musi zatem wynosić co najmniej 0,016 x 2 = 0,032 m, czyli 32 milimetry. Odpowiada to parametrom rury stalowej DU32.

Uwaga: w przypadku uzyskiwania wartości pośrednich między standardowymi rozmiarami rur, zaokrąglanie odbywa się w górę. Cena rur o średnicy różniącej się w zależności od wysokości nie różni się zbytnio; Tymczasem zmniejszenie średnicy o 20% pociąga za sobą prawie jeden i półkrotny spadek wydajności systemu zaopatrzenia w wodę.

Prosta kalkulacja średnicy

W celu szybkiego obliczenia można użyć poniższej tabeli, bezpośrednio odnosząc przepływ przez rurociąg do jego wielkości.

Utrata głowy

Formuły

Instrukcja obliczania strat ciśnienia w sekcji o znanej długości jest dość prosta, ale zakłada znajomość sporej liczby zmiennych. Na szczęście, jeśli chcesz, można je znaleźć w książkach referencyjnych.

Formuła ma postać H = iL (1 + K).

W tym:

• H jest pożądaną wartością utraty głowy w metrach.

Odniesienie: nadciśnienie 1 atmosfery (1 kgf / cm2) pod ciśnieniem atmosferycznym odpowiada kolumnie wody o długości 10 metrów. Aby zrekompensować spadek ciśnienia o 10 metrów, należy zwiększyć ciśnienie na wlocie do sieci dystrybucji wody o 1 kgf / cm2.

• i - nachylenie hydrauliczne rurociągu.
• L jest długością w metrach.
• K - współczynnik w zależności od przeznaczenia sieci.

Niektóre elementy formuły wyraźnie wymagają komentarzy.

Najprostszym sposobem jest współczynnik K. Jego wartości są określone we wspomnianym już numerze SNiP 2.04.01-85:

Ale koncepcja nachylenia hydraulicznego jest znacznie bardziej skomplikowana. Odzwierciedla opór, jaki rura ma na ruch wody.

Nachylenie hydrauliczne zależy od trzech parametrów:

1. Natężenia przepływu Im wyższy, tym większy opór hydrauliczny rurociągu.
2. Średnica rury. W tym przypadku zależność jest odwrotna: zmniejszenie przekroju prowadzi do zwiększenia oporu hydraulicznego.
3. Chropowatość ścian. To z kolei zależy od materiału rury (stal ma mniej gładką powierzchnię niż polipropylen lub HDPE), aw niektórych przypadkach także od wieku rury (złogi rdzy i kamienia zwiększają szorstkość).

Na szczęście problem określania nachylenia hydraulicznego jest całkowicie rozwiązany przez tabelę obliczeń hydraulicznych rur wodnych (tabela Shevelev'a). Dostarcza wartości dla różnych materiałów, średnic i prędkości przepływu; ponadto tabela zawiera współczynniki korekcyjne dla starych rur.

Wyjaśnienie: korekty wieku nie są wymagane w przypadku wszystkich rodzajów rurociągów polimerowych. Metal-plastik, polipropylen, zwykły i usieciowany polietylen nie zmieniają struktury powierzchni podczas całego okresu eksploatacji.

Wielkość tabel Shevelev uniemożliwia ich publikowanie w całości; jednak, dla informacji, przedstawiamy krótki fragment z nich.

Oto dane referencyjne dla rury z tworzywa sztucznego o średnicy 16 mm.

Obliczając spadek ciśnienia, należy wziąć pod uwagę, że większość urządzeń hydraulicznych do normalnej pracy wymaga pewnego nadciśnienia. Trzydzieści lat temu SNiP dostarcza danych dla przestarzałych hydraulików; bardziej nowoczesne modele sprzętu gospodarstwa domowego i sanitarnego wymagają nadciśnienia o wartości co najmniej 0,3 kgf / cm (3 metry głowy) do normalnej pracy.

Jednak: w praktyce lepiej uwzględnić w obliczeniach nieco wyższe nadciśnienie - 0,5 kgf / cm2. Rezerwa jest potrzebna, aby zrekompensować nierozliczone straty na liniach zasilających urządzenia i ich własny opór hydrauliczny.

Przykłady

Podajmy przykład hydraulicznego obliczenia systemu zaopatrzenia w wodę, wykonanego ręcznie.

Załóżmy, że musimy obliczyć straty ciśnienia w domowych wodociągach z tworzyw sztucznych o średnicy 15 mm przy długości 28 metrów i maksymalnym dopuszczalnym natężeniu przepływu wody 1,5 m / s.

1. Hydrauliczne nachylenie dla długości 1000 metrów wyniesie 319,8. Ponieważ w formule obliczania spadku ciśnienia i nie stosuje się 1000i, wartość tę należy podzielić przez 1000: 319,8 / 1000 = 0,3198.
2. Współczynnik K dla zaopatrzenia w wodę pitną wyniesie 0,3.
3. Formuła jako całość przyjmie postać H = 0,3198 x 28 x (1 + 0,3) = 11,64 metra.

Tak więc będziemy mieć nadciśnienie o wartości 0,5 atmosfery na końcu osprzętu hydraulicznego przy ciśnieniu w głównym rurociągu wody wynoszącym 0,5 + 1,164 = 1,6 kgf / cm2. Warunek jest całkiem wykonalny: ciśnienie w linii zwykle nie jest niższe niż 2,5-3 atm.

Nawiasem mówiąc: testowanie rurociągu podczas rozruchu odbywa się pod ciśnieniem, co najmniej równym pracownikowi o współczynniku 1,3. Czynność prób hydraulicznych systemu zaopatrzenia w wodę obejmuje znaki zarówno pod względem czasu trwania, jak i ciśnienia próbnego.

A teraz zróbmy odwrotne obliczenia: określamy minimalną średnicę rury z tworzywa sztucznego, która zapewnia dopuszczalne ciśnienie na końcu miksera w następujących warunkach:

• Ciśnienie na autostradzie wynosi 2,5 atmosfery.
• Długość rurociągu do końca mieszacza wynosi 144 metry.
• Przejścia średnic są nieobecne: cały zapas wody w domu zostanie zamontowany w tym samym rozmiarze.
• Maksymalne zużycie wody wynosi 0,2 litra na sekundę.

Więc zaczynajmy.

1. Dopuszczalna strata ciśnienia wynosi 2,5-0,5 = 2 atmosfery, co odpowiada ciśnieniu 20 metrów.
2. Współczynnik K w tym przypadku wynosi 0,3.
3. Formuła będzie zatem miała postać 20 = ix144x (1 + 0,3). Proste obliczenie da wartość i na 0,106. 1000i, odpowiednio, będzie równa 106.
4. Następnym etapem jest przeszukanie w tabeli średnicy Shevelev, odpowiadającej 1000i = 106 przy wymaganej szybkości przepływu. Najbliższa wartość - 108,1 - odpowiada średnicy rury polimerowej 20 mm.

Wniosek

Mamy nadzieję, że nie przekroczyliśmy szacunku czytelnika z nadmiarem liczb i formuł. Jak już wspomniano, daliśmy bardzo proste schematy obliczeniowe; specjaliści są zmuszeni do stosowania znacznie bardziej złożonych rozwiązań. Jak zwykle dodatkowe informacje tematyczne można znaleźć w wideo w tym artykule. Sukcesy!