Гидравлический расчет трубопровода

Примеры проведения расчетов

Существенную помощь в разборе принципов вычислений и последовательности действий при выполнении расчетов окажут конкретные примеры, с которыми стоит ознакомиться заинтересованным посетителям.

Расчет объема требуемого теплоносителя

Для загородного дома временного проживания нужно рассчитать объем закупаемого пропиленгликоля – теплоносителя не застывающего при температурах до -30°C. Система отопления состоит из печи с рубашкой на 60 литров, четырех алюминиевых батарей по 8 секций каждая и 90 метров трубы PN25 (20 x 3.4).

Трубы стандарта PN25 20 х 3.4 наиболее часто применяют для организации небольшого отопительного контура с последовательным подключением радиаторов. Ее внутренний диаметр равен 13.2 мм

Объем жидкости в трубе нужно посчитать в литрах. Для этого в качестве единицы измерения надо взять дециметр. Формулы перехода от стандартных величин длины следующие: 1 м = 10 дм и 1 мм = 0.01 дм.

Объем рубашки котла известен. V1 = 60 л.

В паспорте алюминиевого радиатора Elegance EL 500 указано, что объем одной секции равен 0.36 л. Тогда V2 = 4 * 8 * 0.36 = 11.5 л.

Вычислим суммарный объем труб. Их внутренний диаметр d = 20 – 2 * 3.4 = 13.2 мм = 0.132 дм. Длина l = 90 м = 900 дм. Следовательно:

V3 = π * l * d2 / 4 = 3.1415926 * 900 * 0.132 * 0.132 / 4 = 12.3 дм3 = 12.3 л.

Таким образом, теперь можно найти общий объем:

V = V1 + V2 + V3 = 60 + 11.5 + 12.3 = 83.8 л.

На промышленных и сельскохозяйственных объектах часто устанавливают самодельные радиаторы отопления, устроенные по типу регистров. Зная размеры труб, можно вычислить их объем

Расчет объема самодельного радиатора

Разберем, как рассчитать классический самодельный радиатор отопления из четырех горизонтальных труб длиной 2 м. Сначала необходимо найти площадь сечения. Измерить наружный диаметр можно с торца изделия.

Пусть он будет 114 мм. Используя таблицу стандартных параметров стальных труб, найдем толщину стенки, характерной для этого размера – 4.5 мм.

Вычислим внутренний диаметр:

d = 114 – 2 * 4.5 = 105 мм.

Определим площадь сечения:

S = π * d2 / 4 = 8659 мм2.

Суммарная длина всех фрагментов равна 8 м (8000 мм). Найдем объем:

V = l * S = 8000 * 8659 = 69272000 мм3.

Объем вертикальных соединительных трубок можно вычислить аналогичным образом. Но этой величиной можно и пренебречь, так как она будет составлять менее 0.1% от общего объема радиатора отопления.

Получившееся значение неинформативно, поэтому переведем его в литры. Так как 1 дм = 100 мм, то 1 дм3 = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 106 мм3.

Поэтому V = 69272000 / 106 = 69.3 дм3 = 69.3 л.

Поэтому так как нужно будет посчитать объем труб в м3, то и все габариты перед подстановкой их в формулу надо будет сразу переводить в метры.

Расчет необходимой длины ПП труб

Получить значение длины фрагмента можно с использованием обыкновенной линейки или рулетки. Незначительными изгибами и провисаниями полимерных труб можно пренебречь, так как они не приведут к серьезной итоговой ошибке.

При таком искривлении полимерных труб, их длина будет значительно больше (на 10-15%), чем протяженность участка, по которому они проложены

Для соблюдения точности гораздо важнее правильно определить начало и конец фрагмента:

• При присоединении трубы к стояку измерять длину нужно от начала горизонтального фрагмента. Не нужно захватывать примыкающую часть стояка, так как это приведет к двойному подсчету одного и того же объема.
• На входе в батарею измерять длину нужно до ее трубок захватывая краны. Они не учитываются при определении объема радиатора по его паспортным данным.
• На входе в котел измерять нужно от рубашки учитывая длину выходящих трубок.

Закругления можно измерять упрощенно – считать, что они проходят под прямым углом. Такой метод допустим, так как общий их вклад в длину труб незначителен.

При наличии схемы расположения теплого пола, рассчитать длину трубок с теплоносителем можно по плану с нанесением на него масштабной сетки

Объем теплого пола считают по метражу установленных труб.

Если данные по длине или схема отсутствуют, но известен шаг между трубками, то расчет можно провести по следующей приблизительной формуле (вне зависимости от способа укладки):

l = (n – k) * (m – k)/k

Здесь:

• n – длина участка теплого пола;
• m – ширина участка теплого пола;
• k – шаг между трубками;
• l – итоговая длина трубок.

Несмотря на малое сечение труб, которые применяют для водяного теплого пола, их общая протяженность приводит к значительному объему вмещаемого теплоносителя.

Первоначальные данные и вычисления

Для начала необходимо сказать о том, что сама конструкция изделий подобного типа фактически является цилиндром. Учитывая это, и следует подбирать специальные формулы, которые известны из начального курса геометрии.

Однако стоит отметить, что сортамент труб круглого сечения по ГОСТу довольно разнообразен и при работе с данными это необходимо учитывать.

Формулы

Обычно площадь круга находится с использованием формулы S= π•R 2 .

• В данном случае под литерой R подразумевают радиус самой трубы, а буква π является константой, равной числу 3.14.
• Однако такая формула площади сечения трубы позволяет получить данные с учетом самих стенок, что может пригодиться только для пробоя отверстий прохождения. Для оценки пропускной способности нужны совершенно другие расчеты.

Учитывая все особенности применяемых материалов, следует получить площадь живого сечения трубы, где во внимание принимается и толщина стенок. Выглядит такая формула так: S= π•(D/2-N) 2
В данной ситуации литера D указывает на внешний диаметр изделия, который легко измерить при помощи линейки или посмотрев в спецификацию

Буква же N означает толщину стенки трубы. Именно ее часто определяет сортамент стальных труб круглого сечения, а получить эту величину можно также из спецификации или же при помощи линейки.

Программы

В современном строительстве расчет площади трубы круглого сечения выполняют с использованием специального программного обеспечения. Обычно мастера применяют полноценные калькуляторы, позволяющие получать самые разнообразные данные, где трубам отводится целая система. Однако существуют и программы, разработанные только для получения этих данных.

Большинство таких калькуляторов разработаны для использования на любых платформах, поэтому их можно установить даже на мобильный телефон, чтобы получить возможность узнать сечение трубы для отопления прямо на месте работы, не прибегая к самостоятельному вычислению.

Стоит отметить, что подобного рода софт может разрабатываться самыми разными компаниями. Поэтому прежде чем начинать его использовать стоит убедиться, что в нем применяется метрическая система измерений. В противном случае можно получить момент сопротивления сечения трубы или другие данные в единицах, которые придется дополнительно обрабатывать.

Область использования

Прежде всего, полученные параметры применяют для того, чтобы установить расход воды в трубе круглого сечения

Это очень важно при работе с дорогими жидкостями или газами, для которых и собирается трубопровод

• Считается, что расчет количества воды по сечению трубы самый точный и при известной величине давления можно получить все самые необходимые данные про систему. Это часто используют на производстве и при создании охладительных систем.
• Если система создается своими руками в бытовых целях, то подобные параметры знать совершенно не обязательно. Однако при разветвленном водопроводе такие вычисления могут пригодиться. (См. также статью Разводка труб: особенности.)

• Стоит отметить, что не достаточно знать все необходимые данные, а нужно еще уметь их применять. Поэтому для сложных проектов стоит нанимать специалистов, хотя их цена порой довольно высока.
• Необходимо сказать о том, что в определенных случаях нужно использовать материалы со строго определенной площадью сечения. Этого требует инструкция по монтажу, основываясь на характеристиках точек потребления или необходимых конечных характеристиках всей системы. (См. также статью Система канализации: особенности.)

Критерий Рейнольдса

Такую зависимость вывел английский физик и инженер Осборн Рейнольдс (1842 — 1912).

Критерий, который помогает ответить на вопрос, есть ли необходимость учитывать вязкость, является число Рейнольдса Re. Оно равно отношению энергии движения элемента текущей жидкости к работе сил внутреннего трения.

Рассмотрим кубический элемент жидкости с длиной ребра n. Кинетическая энергия элемента равна:

Согласно закону Ньютона, сила трения, действующая на элемент жидкости, определяется так:

Работа этой силы при перемещении элемента жидкости на расстояние n составляет

а отношение кинетической энергии элемента жидкости к работе силы трения равно

Сокращаем и получаем:

Re — называется числом Рейнольдса.

Таким образом, Re — это безразмерная величина, которая характеризует относительную роль сил вязкости.

Например, если размеры тела, с которым соприкасаются жидкость или газ, очень малы, то даже при небольшой вязкости Re будет незначительно и силы трения играют преобладающую роль. Наоборот, если размеры тела и скорость велики, то Re >> 1 и даже большая вязкость почти не будет влиять на характер движения.

Однако не всегда большие числа Рейнольдса означают, что вязкость не играет никакой роли. Так, при достижении очень большого (несколько десятков или сотен тысяч) значения числа Re плавное ламинарное (от латинского lamina — «пластинка») течение превращается в турбулентное (от латинского turbulentus — «бурный», «беспорядочный»), сопровождающееся хаотическими, нестационарными движениями жидкости. Этот эффект можно наблюдать, если постепенно открывать водопроводный кран: тонкая струйка течёт обычно плавно, но с увеличением скорости воды плавность течения нарушается. В струе, вытекающей под большим напором, частицы жидкости перемещаются беспорядочно, колеблясь, всё движение сопровождается сильным перемешиванием.

Появление турбулентности весьма существенно увеличивает лобовое сопротивление. В трубопроводе скорость турбулентного потока меньше скорости ламинарного потока при одинаковых перепадах давления. Но не всегда турбулентность плоха. В силу того что перемешивание при турбулентности очень значительно, теплообмен — охлаждение или нагревание агрегатов — происходит существенно интенсивнее; быстрее идёт распространение химических реакций.

Как выбрать диаметр труб для отопления

В статье рассмотрим системы с принудительной циркуляцией. В них движение теплоносителя обеспечивается постоянно работающим циркуляционным насосом.

При выборе диаметра труб для отопления исходят из того, что основная их задача — обеспечить доставку требуемого количества тепла к нагревательным приборам — радиаторам или регистрам. Для расчета нужны будут следующие данные:

• Общие теплопотери дома или квартиры.
• Мощность отопительных приборов (радиаторов) в каждой комнате.
• Протяженность трубопровода.

Способ разводки системы (однотрубная, двухтрубная, с принудительной или естественной циркуляцией).

То есть, перед тем как приступать к расчету диаметров труб, вы предварительно считаете общие потери тепла, определяете мощность котла и рассчитываете мощность радиаторов для каждой комнаты.

Нужно будет также определиться со способом разводки. По этим данным составляете схему и затем только приступаете к расчету.

На что еще нужно обратить внимание. На то, что маркируются у полипропиленовых и медных труб наружный диаметр, а внутренний вычисляется (отнимаете толщину стенки)

У стальных и металлопластиковых при маркировке проставляется внутренний размер. Так что не забывайте эту «мелочь».

Проверка планируемой трубы на величину естественной тяги

По сути, основные параметры дымовой трубы мы уже определили – достаточное сечение ее канала и высоту. Но для приборов с естественной тягой никогда не лишним будет проверить силу этой самой тяги. Чтобы не получилось, что построенный дымоход вдруг отказывается выполнять свои основные функции.

Тяга – это, по сути, разница давлений горячих газов в трубе и наружного воздуха. Именно эта разница и стимулирует движение газового потока по каналу дымохода.

Считается, что для нормальной работы дымохода с естественной тягой эта разница должна составлять не менее 4 паскаль на каждый метр высоты трубы (0,408 мм водяного столба или 0,03 мм ртутного столба). То есть для пятиметровой трубы (наш минимум) тяга должна быть не менее 20 Па. Это обеспечивает и нормальный отвод газов, и необходимый приток воздуха для непрерывного горения топлива.

Как просчитать эту тягу. Естественно, она во многом зависит от плотностей газов, которые, в свою очередь, тесно взаимосвязаны с температурой. В этом можно убедиться взглянув на формулу, с которой мы и будем работать:

ΔP = Hтр × g × Pатм × (1 / Тв – 1 / Тдс) / 287,1

ΔP — естественная тяга в трубе, Па.

Hтр — высота дымовой трубы, м.

g — ускорение свободного падения (9.8 м/с²);

Pатм — атмосферное давление. Нормальным считается значение в 750 мм ртутного столба. Однако, местность, для которой проводится расчет, может иметь и свою специфику. Надо правильно понимать, сто нормой считается уровень моря. А с ростом высоты эта норма начинает снижаться. Причем – довольно значительно. Так что при расчетах необходимо будет руководствоваться нормой для своего региона проживания.

Атмосферное давление обычно измеряется в миллиметрах ртутного столба. Однако, для расчета в системе СИ требуется перевести его в паскали. Это несложно, если знать, что 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

Тв — температура воздуха на улице. Причем, приведенная к шкале Кельвина, то есть С° + 273.

Тдс — средняя температура газов в дымоходе. Определяется как среднее арифметическое показателей на входе и выходе, с последующим приведением к шкале Кельвина.

287,1 — газовая постоянная воздуха. Правильнее было бы подобрать эту величину под конкретный химический состав отводимых газов. Но в нашем случае ошибка значительной, сильно влияющей на конечный результат, не станет.

Несколько важных замечаний по температуре на входе и выходе.

Всегда следует стремиться к оптимальным ее значениям. Статистика показывает, что большинство возгораний происходит с банными печами, в который практически отсутствует теплоотвод, в короткие сроки нагоняется жар в парилке, и при этом дымоход обычно раскаляется до опасных температур.  Поэтому нужно уметь управлять температурами в трубе, используя доступные средства – шиберы, задвижки, устройства дополнительной утилизации тепла (например, водогрейные баки).

В бытовых и отопительных печах с этим попроще, но все равно контроль необходим. В котлах, где сама суть работы заключается в постоянной отдаче тепла циркулирующему теплоносителю, эти вопросы так остро не стоят.

Режим 900 ÷ 600 ℃ (вход и выход), встречающийся у некоторых на банных печах — чрезвычайно опасен во всех отношениях, и даже не должен рассматриваться! Разумные рамки (и то – верхний их предел) это 600 ÷ 400 градусов для бытовых кирпичных и металлических печей. Обычно же стараются выдерживать в диапазоне 400 ÷ 200 ℃. Для газового оборудования нижняя граница может падать и ниже 100 градусов.

Если все исходные значения для подстановки в формулу известны – можно переходить к расчёту. Для этого опять предлагаем воспользоваться возможностями специального онлайн-калькулятора.

Калькулятор расчета естественной тяги дымовой трубы.

Если полученная разница давлений попадает в нормы (более 4 Па на метр высоты трубы) – то проверку можно назвать успешной.

Основные параметры дымовой трубы получены – можно переходить к выбору материалов и детальному проектированию.

О многих других тонкостях самостоятельного проектирования дымохода расскажет предлагаемое видео:

Методы расчета пропускной способности трубопроводов

Гидравлические расчеты проводятся с целью подбора элементов системы с оптимальными характеристиками для обеспечения бесперебойной работы, уменьшения эксплуатационных расходов и снижения износа оборудования.

Гидравлический расчет трубопровода

Расчеты ведутся с помощью таблиц Шевелева по следующему алгоритму:

1. Задается нужный расход Q и оптимальная скорость среды на каждом участке.
2. Подбирается диаметр трубы, определяются потери напора по длине.
3. Процедура повторяется для всех участков.
4. Находится удельное значение потери давления на 1 пог. м.
5. Суммируются все остальные потери от всасывания, местного сопротивления и т.д. Полученное значение должно быть меньше или равно мощности насоса.
6. Исходя из технических характеристик оборудования определяется расход Qнасоса.
7. Сравниваются Q и Qнасоса. При приблизительном равенстве значений насос подобран правильно. Если нет, нужно задать новые параметры и посчитать заново.

Расчет пропускной способности канализационных труб

Задается диаметр и угол наклона, при котором сточные воды стекают произвольно, а система постоянно самоочищается (от 0,005 до 0,035 в зависимости от сечения):

Степень наполнения трубы по нормативу 0,6-0,8 и также зависит от диаметра:

По таблицам Лукиных уточняется, соответствует ли выбранный диаметр заданным параметрам. Если есть отклонения, сечение нужно изменить в большую/меньшую сторону. Для более точных расчетов используются графики, формулы и поправочные коэффициенты.

Расчет пропускной способности газопроводов

В соответствии с параметрами проектируемой сети задаются диаметры труб на входе и выходе в ГРС. Затем, сравнивая значения по таблицам, находят такое соотношение, при котором условия максимально соблюдены.

Давление газа в газопроводе: классификация, виды и категории труб
Природный газ используется в быту и на производственных предприятиях. Для доставки его к месту назначения применяют трубопроводы. Важнейший показатель для них — давление газа в газопроводе. Эта…

Как рассчитать параметры дымохода

Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.

При проектировании используются нормативы СП 7.13130.2013 и СНиП III-Г.11-62. Хотя последний регламент считается недействующим, там содержатся рекомендации, касающиеся именно дымоходов.

Сложные промышленные устройства рассчитываются в профессиональных бюро, для домашних печей применяется более простая методика.

Пример:

• Задается скорость движения дыма U=2 м/с.
• За час в топке сгорает примерно В=6 кг дров влажностью 20-25%.
• Температура разогретого дыма T=140°.

Объем исходящего дыма определяется по формуле:

Vгаз  = (В х Vтоплx (1+Т/273))/3600, м3/с , где Vтопл — объем воздуха, требуемый для сжигания 1 кг дров. В данном случае это 10 м³, для бурого угла 12 м³, для каменного 17 м³.

Vгаз=6х10х(1+140/273))/3600=0,025 м³/с.

Зная объем исходящего газа и его скорость, можно найти площадь сечения трубы дымохода:

S=Vгаз/U=0,025/2=0,0126 м².

Диаметр определяется по геометрической формуле:

D=2√(S/p)=2√(0,0126/3,14)=0,126 м = 126 мм.

Ближайший диаметр трубы с округлением в большую сторону — 150 мм.

Длина дымохода для обеспечения нормальной тяги подбирается по СП 7.13130.2013, где нормируются высота от оголовка до колосниковой решетки печи, конька крыши, а также расстояние до окружающих крупных объектов.

Виды сечений труб

Для прокладки водопровода или канализации в строительстве применяют трубы различных форм и сечений. Для классического водопровода могут использоваться круглые, квадратные, прямоугольные, треугольные, эллипсовидные и прочие трубы. Для канализации используют трубы круглой, полукруглой, эллиптической, полуэллиптической, яйцевидной, прямоугольной, трапецеидальной и прочих форм и сечений.

Наибольшей популярностью пользуются трубы с круглой формой поперечного сечения. Изготовление таких труб малозатратно, они обладают хорошими техническими характеристиками, а также рядом отличных технических и эксплуатационных качеств. 

Для расчета веса трубы, либо длины трубы вы можете воспользоваться трубным калькулятором.

Виды сечений трубопровода могут быть различными: 

• а) — Круглые;
• б) — Квадратные;
• в) — Прямоугольные;
• г) — Треугольные;
• д) — Эллипсовыидные;
• е) — Кольчатые;
• а,b — Линейные размеры.

Далее представлены формы поперечных сечений самотечных труб и каналов, такие как:

• а) — Круглое,
• б) — Полукруглое,
• в) — Шатровое,
• г) — Банкетное,
• д) — Яйце­видное (овондальное),
• е) — Эллиптическое,
• ж) — Полукруглое с прямыми вставками;
• э) — Яйцевидное перевернутое,
• и) — Лотковое,
• к) — Пятиуголь­ное,
• л) — Прямоугольное,
• м) — Трапецеидальное

Расчет сечения трубопровода

Формула площади поперечного сечения трубы будет зависеть от того, какова форма этого сечения. Для расчета сечения трубопровода необходимо вычислить площадь круга с диаметром, который равен наружному диаметру трубы, после чего вычесть толщину ее стенок.

Площадь круга рассчитывается по формуле: S = Pi*(R2) или S=Pi*(D/2-N)2,

где

• R — радиус круга, равный половине ее внутреннего диаметра;
• S — искомое значение;
• Pi — число «пи», которое обычно округляют до 3,14.
• D и N- наружный диаметр и толщина стенки трубы.

В качестве примера производим расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, в 100 мм.

Радиус, данной трубы, будет составлять 50 мм, или 0,05 м.

Площадь трубы будет равна 3,14 х 0,052 = 0,00785 м2.

Внимание: рассчитывая проходимость самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) принимайте в расчет не полное, а так называемое живое сечение потока, которое ограничено средним уровнем воды

• а) — полное сечение,
• б) — живое сечение потока в частично заполненной трубе,
• в) — живое сечение потока в лотке.

Все необходимые данные о внутреннем диаметре ВГП труб, которые применяются при монтаже внутренних коммуникаций, можно найти в ГОСТ 3262-75, по которому эти трубы изготавливаются.

Таблица наружных диаметров труб.  

ДУ, мм	Наружный диаметр, мм	Толщина стенки труб, мм
Легких	Обыкновенных	Усиленных
15	21,3	2,5	2,8	3,2
20	26,8	2,5	2,8	3,2
25	33,6	2,8	3,2	4,0
32	42,3	2,8	3,2	4,0
40	48,0	3,0	3,5	4,0
50	60,0	3,0	3,5	4,5
65	75,5	3,2	4,0	4,5
80	88,5	3,5	4,0	4,5
90	101,3	3,5	4,0	4,5
100	114,0	4,0	4,5	5,0
125	140,0	4,0	4,5	5,5
150	165,0	4,0	4,5	5,5

Особенности труб с различными сечениями

Трубы круглого сечения очень просто очищаются от образовавшегося осадка гидравлическим способом с использованием шаров и цилиндров

По мере того увеличения диаметра трубы круглого сечения, давление грунта и временной внешней нагрузки стремительно увеличиваются. Для уменьшения усилия в стенках труб, своду придают полуэллиптическое сечение.

Иногда может использоваться яйцевидная форма сечения, труба такого сечения способна высокие статические и динамические нагрузки, но такая трубы имеет и недостатки: для монтажа труб с таким сечением необходима большая высота канала и глубина заложения, чем для труб круглого сечения при одинаковой пропускной способности.

Определение диаметра в бытовых условиях

До того, как замерить диаметр трубы, нужно приготовить следующие инструменты и устройства:

• рулетка или стандартная линейка;
• штангенциркуль;
• фотоаппарат — его задействуют при необходимости.

В этом случае выполняют измерение диаметра труб в такой последовательности:

1. Подготовленные инструменты прикладывают к месту, где находится самая широкая часть торца изделия.
2. Потом отсчитывают количество делений, соответствующих размеру диаметра.

Данный способ позволяет узнавать параметры трубопровода с точностью, составляющую несколько миллиметров. Иногда требуется определить и площадь трубопровода, что тоже весьма просто сделать.

Для измерения внешнего диаметра труб с небольшим сечением можно задействовать такой инструмент как штангенциркуль:

1. Раздвигают его ножки и прикладывают к торцу изделия.
2. Затем их нужно сдвинуть так, чтобы они оказались плотно прижатыми к наружной стороне стенок трубы.
3. Ориентируясь на шкалу значений приспособления, узнают требуемый параметр.

Этот метод определения диаметра трубы дает довольно точные результаты, до десятых миллиметра.

Нередко в бытовых условиях возникает необходимость узнать, как измерять диаметр трубы, имеющей большое сечение. Существует простой вариант, как это сделать: достаточно знать длину окружности изделия и константу π, равную 3,14. Не намного сложнее узнать объем трубы, выполнив простые расчеты.

Сначала при помощи рулетки или куска шнура обмеряют трубу в обхвате. Потом подставляют известные величины в формулу d=l:π, где:

d – определяемый диаметр;

l – длина измеренной окружности.

К примеру, обхват трубы составляет 62,8 сантиметра, тогда d = 62,8:3,14 =20 сантиметров или 200 миллиметров.

Бывают ситуации, когда проложенный трубопровод полностью недоступен. Тогда можно применить метод копирования. Суть его заключается в том, что к трубе прикладывают измерительный инструмент или небольшой по размеру предмет, у которого известны параметры.

Для чего это нужно знать

Ниже рассмотрим ситуации, когда данные параметры обычно всегда необходимо учитывать в работе:

1. Знание формулы площади будет полезным, когда рассчитывается теплоотдача теплого пола или регистра отопления.Данные можно получить, исходя из общей площади, которая отдает воздуху в помещении тепло от рабочей жидкости определенной температуры.
2. Второй вариант – обратная ситуация, которая встречается также часто. Особенно, если необходимо подсчитать потери тепла по всей протяженности трубопровода к отопительному прибору. При расчете количества и размеров конвекторов, радиаторов и других приборов инструкция требует знать точно, какое количество калорий они смогут выдавать. Данные определяются с учетом площади поверхности трубопровода, транспортирующего воду.

На фото – расчет отопления 1 кв. м площади, исходя от диаметра трубопровода

1. Если вы будете знать, как посчитать площадь поверхности трубы, вы сможете закупить правильное количество теплоизоляции. Очень часто протяженность теплотрассы составляет десятки километров, поэтому точные данные помогут компаниям сохранить внушительные средства.

Калькулятор площади поверхности трубыиз стали для покрасочных работ

1. Еще один момент – затраты на покраску или антикоррозионное покрытие, цена которых иногда внушительна. В данном случае знания позволят точно рассчитать необходимый объем материала. Кроме того, так можно косвенными методами определить нерадивость исполнителей работ, если расходы на 1 м2 поверхности будут существенно возрастать.
2. Расчет площади трубы (сечение) позволит узнать максимальную проходимость изделия. Конечно, можно просто установить сразу заведомо больший диаметр, однако при больших капиталовложениях в строительные объекты данный показатель играет существенную роль в перерасходе средств.

Не стоит также забывать, что когда открывается кран горячего водоснабжения, объем жидкости в водопроводе бесцельно остывает. Большой диаметр трубы аккумулирует большое количество воды, которая в ней будет стоять, поэтому вы потратите больше тепла на нагрев помещения.

Как рассчитать сечение

1. Необходимо высчитать площадь круга и отнять толщину стенок.
2. Формула следующая: S = π(D/2-N)2.D – диаметр, N – толщина стенок.

Для гидравлических расчетов последней и ввели понятие – живое сечение.

Диаметр водопровода должен соответствовать его задачам

Расчет поверхности

Геометрическая задача, с которой вы не раз встречались на уроках, когда нужно было узнать площадь поверхности цилиндра, а, труба – это он и есть. Чтобы узнать нужную цифру необходимо знать длину окружности и высоту цилиндра (в нашем случае длину трубопровода).

Формула длины окружности – L_окр = πD, поверхности – S = πDL, где L–длина трубопровода, а D–его диаметр.

Для окрашивания можно использовать данную формулу напрямую, если же необходимо проводить теплоизоляционные работы, материала понадобиться несколько больше, так как он имеет толщину. К тому же во время процесса минеральная вата укладывается с некоторым перехлестом полотен.

Утепление стальных изделий своими руками

Рассчитываем внутреннюю поверхность

Не специалисты обязательно зададут вопрос – для чего нужно знать данный параметр? Специалисты же ответят – для гидродинамических расчетов, чтобы знать, какая площадь имеет контакт с водой во время движения по трубам.

Внутренняя поверхность пластиковых изделий не зарастает минеральными отложениями

С этим параметром есть несколько связанных нюансов:

Диаметр	Чем он больше, тем меньше шероховатость стенок оказывает влияние на движение рабочей жидкости. Если у трубопровода диаметр большой, а его длина маленькая, сопротивлением трубы можно пренебречь.
Шероховатость	Данный параметр имеет большое значение для гидродинамических расчетов. Например, стальная ржавая внутри водопроводная труба и гладкая полипропиленовая по-разному влияют на скорость рабочей жидкости.
Постоянство внутреннего диаметра	Стальные и чугунные изделия из-за коррозии и минеральных отложений со временем изменяют свою внутреннюю площадь. Из-за этого проход для потока уменьшается.

Коррозия на внутренней поверхности уменьшает проход для рабочей жидкости

Формула расчета при этом будет такой – S=π(D-2N)L, где N–толщина стенки, L–длина трубопровода, D–его диаметр.

Как рассчитать площадь сечения дымовой трубы?

Существует несколько методик расчета оптимального сечения. Например, от размеров топочной камеры очага или от площади поддувального окна печи

Но в этой публикации внимание будет сконцентрировано на той методике, которая основана на оценке объема образующихся в процессе сгораний дымовых газов

Горение древесины и другого твёрдого топлива всегда сопровождается весьма значительным дымообразованием. И дымоходная труба должна быть в состоянии своевременно отводить эти объемы наружу.

На основе расчётов и опытов специалистами давно уже составлены таблицы, из которых можно получить информацию об удельном дымообразовании для разных типов твердого топлива. То есть какой объем продуктов сгорания образуется при сжигании, скажем, одного килограмма дров, угля, торфа и т.п.

Приведем и мы такую таблицу (в сокращенном варианте). В ней, помимо удельного дымообразования, показаны калорийность топлива (количество тепла, выделяемого при сжигании одного килограмма) и примерная температура продуктов сгорания на выходе из дымоходной трубы. Первая из указанных характеристик нас в заданный момент особо не интересует — просто дает общее представление об эффективности топлива. А вот температура, да, понадобится для расчетов.

Тип топлива	Удельная калорийность топлива, кКал/кг, усредненно	Удельный объем выделяемых продуктов сгорания от сжигания 1 кг, м³	Рекомендуемая температура на выходе из дымохода, °С
Дрова со средним уровнем влажности — 25%	3300	10	150
Торф кусковой (россыпью), воздушной просушки, со средним уровнем влажность не выше 30%	3000	10	130
Торф — брикеты	4000	11	130
Уголь бурый	4700	12	120
Уголь каменный	5200	17	110
Антрацит	7000	17	110
Пеллеты или древесные топливные брикеты	4800	9	150

Как видите, объемы впечатляют. Даже дающие минимальную дымность типы топлива – это уже около 10 кубометров на каждый сожженный килограмм. Значит, просто из соображений физики и геометрии сечение дымоходного канала должно быть в состоянии постоянно отводить эти немалые объемы наружу.

От этого и «пляшем» при расчёте.

Цены на дымовую трубу

дымовая труба

Объем продуктов сгорания, выделяемых при сжигании твёрдого топлива в течение часа можно определить по следующей формуле (с учетом температурного расширения газов).

Vgч = Vуд × Мтч × (1 + Тд/273))

Vgч — объем продуктов сгорания, образующийся в течение часа.

Vуд — удельный объем образующихся продуктов сгорания для выбранного типа топлива, м³/кг (из таблицы).

Мтч — масса топливной закладки, сгораемой в течение одного часа. Обычно находится отношением полной топливной закладки ко времени ее полного прогорания. Например, в печь загружается разом12 кг дров, и они прогорают за 3 часа. Значит, Мтч = 12 / 3 = 4 кг/час.

Тд — температура газов (℃) на выходе из дымоходной трубы (из таблицы).

273 — константа, для приведения температурных параметров к шкале Кельвина, использующейся в термодинамических расчетах.

Так как единица времени в нашей системе исчисления —  секунда, то узнать объем, получающийся за секунду, несложно – результат просто делится на 3600:

Vgс = Vgч / 3600

Чтобы узнать площадь сечения канала, который гарантированно пропустит через себя этот объем при определенной скорости движения газов, надо найти их отношение

Sc = Vgс / Fд

Sc — площадь поперечного сечения канала дымохода, м².

Fд — скорость потока газов в дымоходной трубе, м/с

Несколько слов об этой скорости. Для отопительных приборов и сооружений бытового класса обычно стремятся остановиться в диапазоне от 1,5 до 2.5 м/с. При такой, с одной стороны – невысокой скорости не наблюдается значительного сопротивления потоку, не возникает сильных завихрений, тормозящих движение газов. Минимизируются тепловые потери, снижается до нормальных величин температура газов на выходе из трубы. Вместе с тем, скорость в достаточной степени большая для того, чтобы уменьшить образование конденсата и оседание золы на внутренних стенках канала.

Если найдено сечение (а это – минимальная его величина), то по известным геометрическим формулам можно найти или диаметр для трубы круглого сечения, или длину стороны – при квадратном сечении, или подобрать длины сторон при прямоугольном.

Ниже предложен калькулятор, который до предела упростит проведение этих вычислений. В нем необходимо указать тип топлива, примерный расход его расход (точнее, массу и время прогорания полной загрузки) и ожидаемую скорость потока газов в дымоходе. Остальное программа выполнит сама.

Итоговый результат показывается в трех представлениях:

— минимальный диаметр для круглого сечения;

— минимальная длина стороны для квадратного сечения;

— площадь сечения, по которой можно, например, подобрать размеры сторон для прямоугольного сечения.