Формула расчета расхода воды по давлению и сечению трубы: Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению: факторы и способы

Разное

Содержание

калькулятор, формула и таблица СНИП 2.04.01-85

На чтение 7 мин. Просмотров 56.9k. Обновлено

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход.

Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять расчет пропускной способности трубы в зависимости от ее диаметра рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода. Полученные данные определяют ключевые параметры не только домашней, но и промышленной магистрали. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора

Введите параметры для расчёта:

Чтобы правильно произвести расчет, необходимо обратить внимание, что:

– 1кгс/см2 = 1 атмосфер;

– 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм;

– 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д.

– Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

  1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера. Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Portaflow 330 измерение расхода воды накладным ультразвуковым расходомером. часть 2

Watch this video on YouTube

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Внешний объем трубного сортамента (мм)

Примерное количество воды, которое получают в литрах за минуту

Примерное количество воды, исчисляемое в м3 за час

20

15

0,9

25

30

1,8

32

50

3

40

80

4,8

50

120

7,2

63

190

11,4

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V

В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами.  d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.

Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления. Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.

А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться  после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Видео – как посчитать расход воды

определение диаметра трубопровода в зависимости от расхода, расчет по сечению, формула максимального расхода при давлении в трубе круглого сечения


Содержание:


Как несложным путем высчитать расход воды по диаметру трубы? Ведь обращение к коммунальщикам с предварительно составленной схемой всех водопроводных коммуникаций в районе дело довольно хлопотное.


Зачем нужны подобные расчеты


При составлении плана по возведению большого коттеджа, имеющего несколько ванных комнат, частной гостиницы, организации пожарной системы, очень важно обладать более-менее точной информацией о транспортирующих возможностях имеющейся трубы, беря в учет ее диаметр и давление в системе. Все дело в колебаниях напора во время пика потребления воды: такие явления довольно серьезно влияют на качество предоставляемых услуг.



Кроме того, если водопровод не оснащен водосчетчиками, то при оплате за услуги коммунальных служб в расчет берется т.н. «проходимость трубы». В таком случае вполне логично выплывает вопрос о применяемых при этом тарифах.


При этом важно понимать, что второй вариант не касается частных помещений (квартир и коттеджей), где при отсутствии счетчиков при начислении оплаты учитывают санитарные нормы: обычно это до 360 л/сутки на одного человека.

От чего зависит проходимость трубы


От чего же зависит расход воды в трубе круглого сечения? Складывается впечатление, что поиск ответа не должен вызывать сложностей: чем большим сечением обладает труба, тем больший объем воды она сможет пропустить за определенное время. А простая формула объема трубы позволит узнать и это значение. При этом вспоминается также давление, ведь чем выше водяной столб, тем с большей скоростью вода будет продавливаться внутри коммуникации. Однако практика показывает, что это далеко не все факторы, влияющие на расход воды.


 Кроме них, в учет приходится брать также следующие моменты:

  1. Длина трубы. При увеличении ее протяженности вода сильнее трется об ее стенки, что приводит к замедлению потока. Действительно, в самом начале системы вода испытывает воздействие исключительно давлением, однако важно и то, как быстро у следующих порций появится возможность войти внутрь коммуникации. Торможение же внутри трубы зачастую достигает больших значений.
  2. Расход воды зависит от диаметра в куда более сложной степени, чем это кажется на первый взгляд. Когда размер диаметра трубы небольшой, стенки сопротивляются водному потоку на порядок больше, чем в более толстых системах. Как результат, при уменьшении диаметра трубы снижается ее выгода в плане соотношения скорости водного потока к показателю внутренней площади на участке фиксированной длины. Если сказать по-простому, толстый водопровод гораздо быстрее транспортирует воду, чем тонкий.
  3. Материал изготовления.  Еще один важный момент, напрямую влияющий на быстроту движения воды по трубе.  К примеру, гладкий пропилен способствует скольжению воды в гораздо больше мере, чем шероховатые стальные стенки.
  4. Продолжительность службы. Со временем на стальных водопроводах появляется ржавчина. Кроме этого для стали, как и для чугуна, характерно постепенно накапливать известковые отложения. Сопротивляемость водному потоку трубы с отложениями гораздо выше, чем новых стальных изделий: эта разница иногда доходит до 200 раз. Кроме того, зарастание трубы приводит к уменьшению ее диаметра: даже если не брать в расчет возросшее трение, проходимость ее явно падает. Важно также заметить, что изделия из пластика и металлопластика подобных проблем не имеют: даже спустя десятилетия интенсивной эксплуатации уровень их сопротивляемости водным потокам остается на первоначальном уровне.2=0,000314159265 м2. В итоге выходит, что максимальный расход воды через трубу соответствует 0,000314159265*14=0,00439822971 м3/с (немного меньше, чем 4,5 литра воды/секунду). Как можно увидеть, в данном случае расчет воды по сечению трубы провести довольно просто. Также в свободном доступе имеются специальные таблицы с указанием расходы воды для самых популярных сантехнических изделий, при минимальном значении диаметра водопроводной трубы.



    Как уже можно понять, универсального несложного способа, чтобы вычислить диаметр трубопровода в зависимости от расхода воды, не существует. Однако определенные показатели для себя вывести все-же можно. Особенно это касается случаев, если система обустроена из пластиковых или металлопластиковых труб, а потребление воды осуществляется кранами с малым сечением выхода. В отдельных случаях такой метод расчета применим на стальных системах, но речь идет прежде всего о новых водопроводах, которые не успели покрыться внутренними отложениями на стенках.


    Расчет потребления воды по сечению трубы. Упрощенные расчеты

    Расчет потребления воды по сечению водопроводной трубы выступает в качестве отправного пункта в сложной системе гидродинамических вычислений. При постройке или реконструкции здания, при обустройстве системы пожаротушения крайне необходимо просчитать, сколько воды будет поступать на объект при известной величине давления в системе, если установить трубы определенного сечения.

    При расчете расхода воды принимаются во внимание несколько факторов, одни из важнейших — это сечение подающей трубы и давление в системе

    Какие факторы принимают в расчет, проводя вычисление расхода воды

    Определение расхода воды по диаметру трубы позволяет получить данные, весьма приближенные к реальным, но далеко не всегда. На реальном расходе, помимо диаметра трубы, сказывается целый ряд факторов:

    • уровень давления. При более высоком давлении в системе трубопровода потребители будут получать больший объем воды. Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению позволяет получить более точные данные, чем при использовании только одного параметра. Опираясь на эти величины, определяется необходимая толщина стенки трубы;
    • напор воды в системе зависит от изменения диаметра труб, изгибов и поворотов, разветвлений, наличия запорной арматуры. Чем сложнее конфигурация водопровода, тем сложнее определить реальные показатели расхода воды через трубу при давлении, указанном согласно СНиП;
    • силой трения, препятствующей движению водного потока, при большей протяженности системы расход воды через трубу существенно снижается, так как падает скорость движения жидкости;
    • шероховатость внутренних стенок водопровода. Современные полимерные конструкции обладают примерно на десять процентов более высокой пропускной способностью, чем самые новые изделия из традиционных материалов – бетона, чугуна и стали;
    • при длительной эксплуатации внутреннюю поверхность трубопровода засоряют различные отложения. Изменение внутреннего рельефа вследствие засоренности вряд ли возможно просчитать с помощью математических формул. Так что, точно определить количество проходящей через трубу воды окажется невозможно. Новые полимерные материалы позволяют не принимать фактор постепенной закупорки системы в расчет, так как образование наростов на их внутренней поверхности практически исключается.

    Расход воды будет зависеть конфигурации водопровода, а также типа труб, из которых смонтирована сеть

    Так что, проводя расчеты давления воды в зависимости от диаметра трубы, не принимая во внимание другие факторы, сказывающиеся на реальном расходе жидкости, можно допустить существенные ошибки.

    Методы расчета количества воды по сечению трубы

    Пропускную способность трубопровода можно просчитать, используя несколько различных методик. Можно воспользоваться:

    • физическими методами расчета по специальным формулам, отличным при проведении вычислений для водопровода и канализации;
    • табличными методами расчета, приводящими приближенные значения, чего в большинстве случаев достаточно для принятия последующих решений. Для получения точных значений пользуются таблицами Шевелевых. В этих таблицах помимо внутреннего сечения учтен целый ряд других параметров, влияние которых сказывается на пропускной способности трубопровода;
    • специальными бесплатными онлайн-калькуляторами;
    • специальными компьютерными программами для расчета различных параметров, связанных с эксплуатацией трубопроводной системы. Крупные российские компании используют платную отечественную программу «Гидросистема». В интернете можно найти ссылки, позволяющие воспользоваться программой «TAScope», получившей широкое распространение во многих странах.

    Расчет расхода воды по диаметру и другим параметрам

    Получение расчетных данных расхода воды позволяет определиться:

    • с подбором труб нужного диаметра, который увязывается с предполагаемой пропускной способностью;
    • с толщиной их стенок, связанной с предполагаемым внутренним давлением;
    • с материалами, которые будут использованы при прокладке трубопровода;
    • с технологией монтажа магистрали.

    Расчет потребления воды позволяет правильно выбрать тип труб и их диаметр

    Рассчитать объем потребляемой воды возможно по несложной формуле:

    q= π×d2/4 ×V

    В приведенной формуле использованы параметры: d – внутреннего диаметра трубы; V – скорости течения водного потока; q – величина расхода воды.

    Обратите внимание! Для расчета не имеют значения особенности скорости водного потока, которая может быть как естественной, при самотечном движении, так и созданной искусственно при помощи нагнетающего внешнего источника.

    В безнапорной системе, где вода движется самотеком от водонапорной башни, скорость водного потока находится в пределах от 0,7 м/с до 1,9 м/с (в системе городского водопровода водный поток обычно перемещается со скоростью полтора метра в секунду). При использовании внешнего источника для нагнетания придаваемую им скорость определяют по паспортным данным нагнетателя.

    Приведенная формула включает три параметра и позволяет, зная два из них, определить третий.

    Определение расхода воды при возможном падении напора

    Рассмотренная формула для определения расхода воды по внутреннему диаметру трубы и скорости водного потока, считается упрощенной. Ею не учитывается изменение напора под воздействием обстоятельств, которые могут привести к более низкому или высокому давлению в трубопроводной системе. Формула Дарси позволяет произвести расчет, учитывающий потери на крайних точках трубопровода. Выглядит она так:

    ΔΡ = λL/D*V2/2gρ

    В формуле Дарси учтены такие параметры:

    P – вязкость; λ – коэффициент трения, величина которого определяется:

    • конфигурацией трубопровода, прямолинейного или имеющего сложные повороты и изгибы;
    • турбулентностью течения водного потока;
    • шероховатостью внутренней поверхности труб;
    • наличием препятствий в виде участков с применением запорной арматуры.

    На коэффициент трения влияет наличие запорных элементов и их количество

    L – длина труб; D  — величина внутреннего сечения; V – скорость перемещения водного потока; g – ускорение свободного падения.

    Упрощенные расчеты

    Формулу Дарси применяют при проведении сложных гидродинамических расчетов. В большинстве случаев вполне достаточно использования обычной формулы для определения расхода воды. Сложных расчетов можно избежать, прибегнув к использованию таблиц, построенных на сочетании четырех параметров:

    • величины внутреннего сечения — D;
    • расхода жидкости — q;
    • скорости течения — V;
    • уклона труб – i.

    Частным случаем гидродинамических расчетов является определение расхода воды через отверстие крана. Используется формула q = SV, в которой помимо величин расхода воды и скорости водного потока введено значение площади сечения отверстия крана. Она определяется так:

    S = πr2

    Если скорость водного потока неизвестна, ее определяют по формуле Торичелли V = 2gh. В формуле Торичелли: g – величина ускорения свободного падения; h – высота столба воды над отверстием крана.

    Рассчитать потребление воды, опираясь на известную величину внутреннего сечения трубы вполне возможно. Точность этого расчета будет зависеть от воздействия некоторых других факторов. В ряде случаев, когда не требуется получения идеально точных значений, ими вполне позволительно пренебречь. Естественно, что для сложных гидродинамических расчетов упрощенные формулы использовать нежелательно.

    Расход воды через трубу при заданном давлении

    Содержание статьи

    Основная задача расчёта объёма потребления воды в трубе по её сечению (диаметру) – это подобрать трубы так, чтобы водорасход не был слишком большой, а напор оставался хороший. При этом необходимо учесть:

    • диаметры (ДУ внутреннего сечения),
    • потери напора на рассчитываемом участке,
    • скорость гидропотока,
    • максимальное давление,
    • влияние поворотов и затворов в системе,
    • материал (характеристики стенок трубопровода) и длину и т.д..

    Подбор диаметра трубы по расходу воды с помощью таблицы считается более простым, но менее точным способом, чем измерение и расчёт по давлению, скорости воды и прочим параметрам в трубопроводе, сделанный по месту.

    Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам

    Для определения расчётного максимального расхода воды через трубу приводится таблица для 9 самых распространённых диаметров при различных показателях давления.

    Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер. Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока. Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.

    Изменение характеристик проходимости крана с помощью регуляторов водорасхода, экономителей, аналогичных WaterSave (http://water-save.com/), в таблицах не фиксируются и при расчёте расхода воды на (по) трубе, как правило, не учитываются.

    Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода

    С помощью нижеприведённых формул можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода воды.

    В данной формуле водорасхода:

    • под q принимается расход в л/с,
    • V –  определяет скорость гидропотока в м/с,
    • d – внутреннее сечение (диаметр в см).

    Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.

    Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:

    Для вычисления необходимо дополнительно установить:

    • длину трубопровода (L),
    • коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
    • вязкость жидкости (ρ).

    Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой. Многим людям нравятся довольно разного рода девушки. Кому-то нравятся очкастые, кому-то нравятся в чулках, кому-то бритые. А кому-то волосатые. Ещё лучше, если это волосатые анал которые отдают парню на растерзание. И, если перейти по ссылке, то можно обратить внимание на то, что этому жанру даже выделена отдельная категория, позволяя вовсю насладиться этим жанром. 

    Для технического обоснования также строят графики зависимости эксплуатационных и капитальных затрат с определением оптимального значения D, которое устанавливается в точке пересечения кривых эксплуатационных и капитальных затрат.

    Расчёт расхода воды через трубу с учётом падения давления можно проводить с помощью онлайн-калькуляторов (например: http://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda.html). Для гидравлического расчёта, как и в формуле, нужно учесть коэффициент потерь, что предполагает выбор:

    1. способа расчёта сопротивления,
    2. материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии,
    3. внутреннего диаметры,
    4. длины участка,
    5. падения напора на каждый метр трубопровода.

    В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:

    • новые или не новые с битумным покрытием или без внутреннего защитного покрытия,
    • с внешним пластиковым или полимерцементным покрытием,
    • с внешним цементно-песчаным покрытием, нанесённым разными методами и др.

    Читайте далее

    Оставьте комментарий и вступите в дискуссию

    Расход воды по сечению трубы: расчет, формула, калькулятор, таблица

    Опубликовано:

    13.11.2014

    Игорь Максович, Красноярск задаёт вопрос:

    Я собираюсь модернизировать свой дачный дом, сделав его пригодным для круглогодичного проживания. Вопросы утепления мне понятны, а вот как сделать грамотно водопровод? Хотелось бы подобрать такие трубы, чтобы расход воды был не слишком большой, но и напор, в случае необходимости, был хороший. Знакомые знатоки дают советы, которые противоречат друг другу, поэтому хотелось бы узнать мнение специалиста, а именно, влияет ли сечение водопроводных труб на расход воды? По логике вещей напрашивается ответ: да, влияет. Ведь чем больше внутренний диаметр трубы, тем больше он должен пропускать воды. Как вычислить расход воды по сечению трубы?

    Эксперт отвечает:

    При проектировании инженерных коммуникаций, таких как отопление, водоснабжение и канализация, необходимо учитывать принятые нормы, приведенные в соответствующей документации.

    Расчет расхода воды по сечению трубы – довольно сложный инженерный процесс, требующий специальных знаний. Но в случаях, когда индивидуальное строительство ведется собственными силами, без привлечения строительных фирм, многие расчеты приходится делать самостоятельно.

    Чем больший объем воды проходит через трубу в единицу времени, тем больше получается расход. Существует довольно много критериев, которые влияют на этот показатель. Основные из них следующие:

    • диаметр внутреннего сечения;
    • материал, из которого изготовлен водопровод;
    • скорость течения жидкости, которая, в свою очередь, зависит от давления;
    • наличие поворотов и затворов в водопроводной системе.

    Однако размер сечения трубы действительно достаточно сильно влияет на расход воды в трубопроводе. Если пренебречь дополнительными факторами, можно предложить для расчета следующую формулу:

    q = π×d²/4 ×V;

    где q – расход воды, л/с;

    d – диаметр внутреннего сечения трубы, см;

    V – скорость течения воды, м/с.

    Если питание системы водоснабжения осуществляется из водонапорной башни, без дополнительного нагнетания с помощью насоса, то скорость течения будет в пределах примерно от 0,7 до 1,9 м/с. Если же используется какой-либо нагнетатель, то в его паспорте должно указываться создаваемое давление и скорость прохождения жидкости.

    В дополнение к вышеприведенной формуле отметим, что довольно большое влияние на производительность трубопровода оказывает сопротивление внутренних стенок. Пластиковые трубы имеют более гладкую поверхность, чем стальные, поэтому коэффициент сопротивления в них ниже. К тому же они не подвержены коррозии, что тоже положительно влияет на их пропускную способность.

    Расчет диаметра трубопровода по расходу, зависимость расхода от давления

    Для того чтобы правильно смонтировать конструкцию водопровода, начиная разработку и планирование системы, необходимо рассчитать расход воды через трубу.

    От полученных данных зависят основные параметры домашнего водовода.

    В этой статье читатели смогут познакомиться с основными методиками, которые помогут им самостоятельно выполнить расчет своей водопроводной системы.

    Как рассчитать необходимый диаметр трубы

    Цель расчета диаметра трубопровода по расходу: Определение диаметра и сечения трубопровода на основе данных о расходе и скорости продольного перемещения воды.

    Выполнить такой расчет достаточно сложно. Нужно учесть очень много нюансов, связанных с техническими и экономическими данными. Эти параметры взаимосвязаны между собой. Диаметр трубопровода зависит от вида жидкости, которая будет по нему перекачиваться.

    Если увеличить скорость движения потока можно уменьшить диаметр трубы. Автоматически снизится материалоемкость. Смонтировать такую систему будет намного проще, упадет стоимость работ.

    Однако увеличение движения потока вызовет потери напора, которые требуют создание дополнительной энергии, для перекачки. Если очень сильно ее уменьшить, могут появиться нежелательные последствия.

    С помощью формул ниже можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода жидкости.

    Когда выполняется проектирование трубопровода, в большинстве случаев, сразу задается величина расхода воды. Неизвестными остаются две величины:

    •  Диаметр трубы;
    • Скорость потока.

    Сделать полностью технико-экономический расчет очень сложно. Для этого нужны соответствующие инженерные знания и много времени. Чтобы облегчить такую задачу при расчете нужного диаметра трубы, пользуются справочными материалами. В них даются значения наилучшей скорости потока, полученные опытным путем.

    Итоговая расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода выглядит следующим образом:

    d = √(4Q/Πw)
    Q – расход перекачиваемой жидкости, м3/с
    d – диаметр трубопровода, м
    w – скорость потока, м/с

    Подходящая скорость жидкости, в зависимости от вида трубопровода

    Прежде всего учитываются минимальные затраты, без которых невозможно перекачивать жидкость. Кроме того, обязательно рассматривается стоимость трубопровода.

    При расчете, нужно всегда помнить об ограничениях скорости двигающейся среды. В некоторых случаях, размер магистрального трубопровода должен отвечать требованиям, заложенным в технологический процесс.

    На габариты трубопровода влияют также возможные скачки давления.

    Когда делаются предварительные расчеты, изменение давление в расчет не берется. За основу проектирования технологического трубопровода берется допустимая скорость.

    Когда в проектируемом трубопроводе существуют изменения направления движения, поверхность трубы начинает испытывать большое давление, направленное перпендикулярно движению потока.

    Такое увеличение связано с несколькими показателями:

    • Скорость жидкости;
    • Плотность;
    • Исходное давление (напор).

    Причем скорость всегда находится в обратной пропорции к диаметру трубы. Именно поэтому для высокоскоростных жидкостей требуется правильный выбор конфигурации, грамотный подбор габаритов трубопровода.

    К примеру, если перекачивается серная кислота, значение скорости ограничивается до величины, которая не станет причиной появления эрозия на стенках трубных колен. В результате структура трубы никогда не будет нарушена.

    Скорость воды в трубопроводе формула

    Объёмный расход V (60м³/час или 60/3600м³/сек) рассчитывается как произведение скорости потока w на поперечное сечение трубы S (а поперечное сечение в свою очередь считается как S=3.5/λ/L)/4, SQRT — квадратный корень.

    Коэффициент трения ищется подбором. Вначале задаете от фонаря некоторое значение скорости жидкости и определяете число Рейнольдса Re=ρwd/μ, где μ — динамическая вязкость жидкости (не путайте с кинематической вязкостью, это разные вещи). По Рейнольдсу ищете значения коэффициента трения λ = 64/Re для ламинарного режима и λ = 1/(1.82 lgRe — 1.64)² для турбулентного (здесь lg — десятичный логарифм). И берете то значение, которое выше. После того, как найдете расход жидкости и скорость, надо будет повторить весь расчет заново с новым коэффициентом трения. И такой перерасчет повторяете до тех пор, пока задаваемое для определения коэффициента трения значение скорости не совпадет до некоторой погрешности с тем значением, что вы найдете из расчета.

    Похожие статьи:

    Формула расхода воды — пример расчета бытового водопотребления

    Потребление воды в водотоке – объем жидкости, проходящей через поперечное сечение. Расходная единица — м3/с.

    Вычисление потребляемой воды должно осуществляться еще на этапе планирования водопровода, поскольку от этого зависят главные параметры водоводов.

    Расход воды в трубопроводе: факторы

    Для того, чтобы самостоятельно выполнить вычисление расхода воды в трубопроводе, необходимо знать те факторы, которые обеспечивают проходимость воды в трубопроводе.

    Главные из них — это степень давления в водоводе и диаметр сечения трубы. Но, зная лишь эти величины, не получится с точностью вычислить расход воды, поскольку он зависит также от таких показателей, как:

    1. Длина трубы. С этим все понятно: чем больше ее длина, тем выше степень трения воды о ее стенки, поэтому поток жидкости замедляется.
    2. Материал стенок труб также немаловажный фактор, от которого зависит скорость потока. Так, гладкие стенки трубы из полипропилена дают наименьшее сопротивление, нежели сталь.
    3. Диаметр трубопровода – чем он меньше, тем выше будет сопротивление стенок движению жидкости. Чем уже диаметр, тем более невыгодным является соответствие площади наружной поверхности внутреннему объему.
    4. Срок эксплуатации водопровода. Мы знаем, что с годами трубы из стали подвергаются воздействию коррозии, а на чугунных образуются известковые отложения. Сила трения о стенки такой трубы будет существенно выше. К примеру, сопротивление поверхности ржавой трубы выше новой из стали в 200 раз./li>
    5. Изменение диаметра на разных участках водовода, повороты, запорные фитинги или арматура значительно снижают скорость водного потока.

    Какие величины используются для расчета расхода воды?

    В формулах используются следующие величины:

    • Q – суммарное (годовое) потребление воды на одного человека.
    • N – число жильцов дома.
    • Q – суточная величина расхода.
    • K — коэффициент неравномерности потребления, равный 1,1-1,3 (СНиП 2.04.02-84).
    • D – диаметр трубы.
    • V – скорость течения воды.

    Формула расчета потребления воды

    Итак, зная величины, мы получаем следующую формулу потребления воды:

    1. Для суточного расчета – Q=Q×N/100
    2. Для часового расчета – q=Q×K/24.
    3. Расчет по диаметру — q= ×d2/4 ×V.

    Пример расчета расхода воды для бытового потребителя

    В доме установлены: унитаз, умывальник, ванна, кухонная мойка.

    1. По приложению А принимаем расход за секунду:
      • Унитаз — 0,1 л/сек.
      • Умывальник со смесителем — 0,12 л/сек.
      • Ванна — 0,25 л/сек.
      • Кухонная мойка — 0,12 л/сек.
    2. Сумма потребляемой от всех точек подачи воды составит:
      • 0,1+0,12+0,25+0,12 = 0,59 л/сек
    3. По суммарному расходу (приложение Б) 0,59 л/сек соответствует расчетный расход 0,4 л/сек.

    Можно перевести в м.куб/час, умножив его на 3,6. Таким образом получается: 0,4 х 3,6 = 1,44 м.куб/час

    Порядок расчета расхода воды

    Весь порядок расчета указан в своде правил 30. 13330. 2012 СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация» актуализированной редакции.

    Если вы планируете начать строительство дома, перепланировку квартиры или установку водопроводных конструкций, то информация о том, как рассчитать расход воды будет как нельзя кстати.. Расчет расхода воды поможет не только определить необходимый объем воды для конкретного помещения, но и позволит своевременно выявить снижение давления в трубопроводе. К тому же, благодаря нехитрым формулам все это можно сделать самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов.

    Расход и его отношение к скорости

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Рассчитайте расход.
    • Определите единицы объема.
    • Описывать несжимаемые жидкости.
    • Объясните последствия уравнения неразрывности.

    Скорость потока Q определяется как объем жидкости, проходящей через определенное место через область в течение периода времени, как показано на рисунке 1.В символах это можно записать как

    .

    [латекс] Q = \ frac {V} {t} \\ [/ latex],

    , где V — объем, а t — прошедшее время. Единицей измерения расхода в системе СИ является 3 / с, но обычно используются другие единицы измерения для Q . Например, сердце взрослого человека в состоянии покоя перекачивает кровь со скоростью 5 литров в минуту (л / мин). Обратите внимание, что литровый (L) составляет 1/1000 кубического метра или 1000 кубических сантиметров (10 -3 м 3 или 10 3 см 3 ).В этом тексте мы будем использовать любые метрические единицы, наиболее удобные для данной ситуации.

    Рис. 1. Скорость потока — это объем жидкости в единицу времени, проходящий мимо точки через область A . Здесь заштрихованный цилиндр жидкости проходит через точку P по единой трубе за время t . Объем цилиндра составляет Ad , а средняя скорость составляет [латекс] \ overline {v} = d / t \\ [/ latex], так что расход составляет [латекс] Q = \ text {Ad} / t = A \ overline {v} \\ [/ latex].

    Пример 1.Расчет объема по скорости потока: сердце накачивает много крови за всю жизнь

    Сколько кубических метров крови перекачивает сердце за 75 лет жизни, если средняя скорость потока составляет 5,00 л / мин?

    Стратегия

    Приведены время и расход Q , поэтому объем V можно рассчитать из определения расхода.

    Решение

    Решение Q = V / т для объема дает

    В = Qt.{3} \ end {array} \\ [/ latex].

    Обсуждение

    Это количество около 200 000 тонн крови. Для сравнения, это значение примерно в 200 раз превышает объем воды, содержащейся в 6-полосном 50-метровом бассейне с дорожками.

    Расход и скорость связаны, но совершенно разными физическими величинами. Чтобы сделать различие ясным, подумайте о скорости течения реки. Чем больше скорость воды, тем больше скорость течения реки. Но скорость потока также зависит от размера реки.Стремительный горный ручей несет гораздо меньше воды, чем, например, река Амазонка в Бразилии. Точное соотношение между расходом Q и скоростью [латекс] \ bar {v} \\ [/ latex] составляет

    [латекс] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex],

    , где A — площадь поперечного сечения, а [latex] \ bar {v} \\ [/ latex] — средняя скорость. Это уравнение кажется достаточно логичным. Это соотношение говорит нам, что скорость потока прямо пропорциональна величине средней скорости (далее называемой скоростью) и размеру реки, трубы или другого водовода.Чем больше размер трубы, тем больше площадь его поперечного сечения. На рисунке 1 показано, как получается это соотношение. Заштрихованный цилиндр имеет объем

    V = Ad,

    , который проходит через точку P за время t . Разделив обе стороны этого отношения на т , получим

    [латекс] \ frac {V} {t} = \ frac {Ad} {t} \\ [/ latex].

    Отметим, что Q = V / t и средняя скорость [латекс] \ overline {v} = d / t \\ [/ latex].Таким образом, уравнение принимает вид [латекс] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex]. На рис. 2 показана несжимаемая жидкость, текущая по трубе с уменьшающимся радиусом. Поскольку жидкость несжимаема, одно и то же количество жидкости должно пройти через любую точку трубы за заданное время, чтобы обеспечить непрерывность потока. В этом случае, поскольку площадь поперечного сечения трубы уменьшается, скорость обязательно должна увеличиваться. Эту логику можно расширить, чтобы сказать, что скорость потока должна быть одинаковой во всех точках трубы. В частности, для точек 1 и 2,

    [латекс] \ begin {case} Q_ {1} & = & Q_ {2} \\ A_ {1} v_ {1} & = & A_ {2} v_ {2} \ end {cases} \\ [/ latex ]

    Это называется уравнением неразрывности и справедливо для любой несжимаемой жидкости.Следствия уравнения неразрывности можно наблюдать, когда вода течет из шланга в узкую форсунку: она выходит с большой скоростью — это и есть назначение форсунки. И наоборот, когда река впадает в один конец водохранилища, вода значительно замедляется, возможно, снова набирая скорость, когда она покидает другой конец водохранилища. Другими словами, скорость увеличивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается, и скорость уменьшается, когда увеличивается площадь поперечного сечения.

    Рисунок 2.Когда трубка сужается, тот же объем занимает большую длину. Для того, чтобы тот же объем проходил через точки 1 и 2 за заданное время, скорость должна быть больше в точке 2. Процесс в точности обратим. Если жидкость течет в обратном направлении, ее скорость будет уменьшаться при расширении трубки. (Обратите внимание, что относительные объемы двух цилиндров и соответствующие стрелки вектора скорости не масштабированы.)

    Поскольку жидкости по существу несжимаемы, уравнение неразрывности справедливо для всех жидкостей.Однако газы сжимаемы, поэтому уравнение следует применять с осторожностью к газам, если они подвергаются сжатию или расширению.

    Пример 2. Расчет скорости жидкости: скорость увеличивается, когда труба сужается

    Насадка радиусом 0,250 см присоединяется к садовому шлангу радиусом 0,900 см. Расход через шланг и насадку составляет 0,500 л / с. Рассчитайте скорость воды (а) в шланге и (б) в форсунке.

    Стратегия

    Мы можем использовать соотношение между расходом и скоростью, чтобы найти обе скорости. {2}} \ bar {v} _ {1} \\ [/ latex].{2}} 1,96 \ text {m / s} = 25,5 \ text {m / s} \\ [/ latex].

    Обсуждение

    Скорость 1,96 м / с примерно подходит для воды, выходящей из шланга без сопла. Сопло создает значительно более быстрый поток, просто сужая поток до более узкой трубки.

    Решение последней части примера показывает, что скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса трубы, что дает большие эффекты при изменении радиуса. Мы можем задуть свечу на большом расстоянии, например, поджав губы, тогда как задувание свечи с широко открытым ртом совершенно неэффективно.Во многих ситуациях, в том числе в сердечно-сосудистой системе, происходит разветвление потока. Кровь перекачивается из сердца в артерии, которые подразделяются на более мелкие артерии (артериолы), которые разветвляются на очень тонкие сосуды, называемые капиллярами. В этой ситуации непрерывность потока сохраняется, но сохраняется сумма , скоростей потока в каждом из ответвлений в любой части вдоль трубы. Уравнение неразрывности в более общем виде принимает вид

    [латекс] {n} _ {1} {A} _ {1} {\ overline {v}} _ {1} = {n} _ {2} {A} _ {2} {\ overline {v} } _ {2} \\ [/ latex],

    , где n 1 и n 2 — количество ответвлений в каждой из секций вдоль трубы.

    Пример 3. Расчет скорости потока и диаметра сосуда: ветвление в сердечно-сосудистой системе

    Аорта — это главный кровеносный сосуд, по которому кровь покидает сердце и циркулирует по всему телу. (а) Рассчитайте среднюю скорость кровотока в аорте, если скорость потока составляет 5,0 л / мин. Аорта имеет радиус 10 мм. (б) Кровь также течет через более мелкие кровеносные сосуды, известные как капилляры. Когда скорость кровотока в аорте составляет 5,0 л / мин, скорость кровотока в капиллярах составляет около 0.33 мм / с. Учитывая, что средний диаметр капилляра составляет 8,0 мкм м, рассчитайте количество капилляров в системе кровообращения.

    Стратегия

    Мы можем использовать [latex] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex] для расчета скорости потока в аорте, а затем использовать общую форму уравнения непрерывности для расчета количества капилляров как всех другие переменные известны. {2} \ left (0.{9} \ text {capillaries} \\ [/ latex].

    Обсуждение

    Обратите внимание, что скорость потока в капиллярах значительно снижена по сравнению со скоростью в аорте из-за значительного увеличения общей площади поперечного сечения капилляров. Эта низкая скорость предназначена для того, чтобы дать достаточно времени для эффективного обмена, хотя не менее важно, чтобы поток не становился стационарным, чтобы избежать возможности свертывания. Кажется ли разумным такое большое количество капилляров в организме? В активной мышце можно найти около 200 капилляров на мм 3 , или около 200 × 10 6 на 1 кг мышцы.На 20 кг мышц это составляет примерно 4 × 10 9 капилляров.

    Сводка раздела

    • Расход Q определяется как объем V , протекающий через момент времени t , или [латекс] Q = \ frac {V} {t} \\ [/ latex], где V объем и т время.
    • Единица объема в системе СИ — м 3 .
    • Другой распространенной единицей измерения является литр (л), который составляет 10 -3 м 3 .
    • Расход и скорость связаны соотношением [латекс] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex], где A — площадь поперечного сечения потока, а [латекс] \ overline {v} \\ [ / латекс] — его средняя скорость.
    • Для несжимаемых жидкостей скорость потока в различных точках постоянна. То есть

    [латекс] \ begin {case} Q_ {1} & = & Q_ {2} \\ A_ {1} v_ {1} & = & A_ {2} v_ {2} \\ n_ {1} A_ {1 } \ bar {v} _ {1} & = & n_ {2} A_ {2} \ bar {v} _ {2} \ end {case} \\ [/ latex].

    Концептуальные вопросы

    1. В чем разница между расходом и скоростью жидкости? Как они связаны?

    2. На многих рисунках в тексте показаны линии тока. Объясните, почему скорость жидкости максимальна там, где линии тока находятся ближе всего друг к другу.(Подсказка: рассмотрите связь между скоростью жидкости и площадью поперечного сечения, через которую она течет.)

    3. Определите некоторые вещества, которые являются несжимаемыми, а некоторые — нет.

    Задачи и упражнения

    1. Каков средний расход бензина в см. 3 / с на двигатель автомобиля, движущегося со скоростью 100 км / ч, если он составляет в среднем 10,0 км / л?

    2. Сердце взрослого человека в состоянии покоя перекачивает кровь со скоростью 5,00 л / мин. (a) Преобразуйте это в см 3 / с.(b) Какова эта скорость в м 3 / с?

    3. Кровь перекачивается из сердца со скоростью 5,0 л / мин в аорту (радиусом 1,0 см). Определите скорость кровотока по аорте.

    4. Кровь течет по артерии радиусом 2 мм со скоростью 40 см / с. Определите скорость потока и объем, который проходит через артерию за 30 с.

    5. Водопад Хука на реке Вайкато — одна из самых посещаемых природных достопримечательностей Новой Зеландии (см. Рис. 3).В среднем река имеет скорость потока около 300 000 л / с. В ущелье река сужается до 20 м в ширину и в среднем 20 м в глубину. а) Какова средняя скорость реки в ущелье? b) Какова средняя скорость воды в реке ниже водопада, когда она расширяется до 60 м, а глубина увеличивается в среднем до 40 м?

    Рис. 3. Водопад Хука в Таупо, Новая Зеландия, демонстрирует скорость потока. (Источник: RaviGogna, Flickr)

    6. Основная артерия с площадью поперечного сечения 1.00 см 2 разветвляется на 18 артерий меньшего размера, каждая со средней площадью поперечного сечения 0,400 см 2 . Во сколько раз снижается средняя скорость крови при переходе в эти ветви?

    7. (a) Когда кровь проходит через капиллярное русло в органе, капилляры соединяются, образуя венулы (маленькие вены). Если скорость кровотока увеличивается в 4 раза, а общая площадь поперечного сечения венул составляет 10,0 см 2 , какова общая площадь поперечного сечения капилляров, питающих эти венулы? (б) Сколько вовлечено капилляров, если их средний диаметр равен 10.0 мкм м?

    8. В системе кровообращения человека примерно 1 × 10 9 капиллярных сосудов. Каждый сосуд имеет диаметр около 8 мкм м. Предполагая, что сердечный выброс составляет 5 л / мин, определите среднюю скорость кровотока через каждый капиллярный сосуд.

    9. (a) Оцените время, которое потребуется для наполнения частного бассейна емкостью 80 000 л с использованием садового шланга со скоростью 60 л / мин. (b) Сколько времени потребуется для заполнения, если вы сможете перенаправить в него реку среднего размера, текущую на высоте 5000 м 3 / с?

    10.Скорость потока крови через капилляр с радиусом 2,00 × 10 -6 составляет 3,80 × 10 9 . а) Какова скорость кровотока? (Эта малая скорость дает время для диффузии материалов в кровь и из нее.) (B) Если предположить, что вся кровь в организме проходит через капилляры, сколько их должно быть, чтобы нести общий поток 90,0 см 3 / с? (Полученное большое количество является завышенной оценкой, но все же разумно.)

    11. (a) Какова скорость жидкости в пожарном шланге с 9.Диаметр 00 см, пропускающий 80,0 л воды в секунду? б) Какая скорость потока в кубических метрах в секунду? (c) Вы бы ответили иначе, если бы соленая вода заменила пресную воду в пожарном шланге?

    12. Диаметр главного всасывающего воздуховода воздухонагревателя составляет 0,300 м. Какова средняя скорость воздуха в воздуховоде, если его объем равен объему внутри дома каждые 15 минут? Внутренний объем дома эквивалентен прямоугольному массиву шириной 13,0 м на 20.0 м в длину на 2,75 м в высоту.

    13. Вода движется со скоростью 2,00 м / с по шлангу с внутренним диаметром 1,60 см. а) Какая скорость потока в литрах в секунду? (b) Скорость жидкости в сопле этого шланга составляет 15,0 м / с. Каков внутренний диаметр сопла?

    14. Докажите, что скорость несжимаемой жидкости через сужение, например, в трубке Вентури, увеличивается на коэффициент, равный квадрату коэффициента уменьшения диаметра. (Обратное применимо к потоку из сужения в область большего диаметра.)

    15. Вода выходит прямо из крана диаметром 1,80 см со скоростью 0,500 м / с. (Из-за конструкции крана скорость потока не меняется.) (A) Какова скорость потока в см 3 / с? (б) Каков диаметр ручья на 0,200 м ниже крана? Пренебрегайте эффектами поверхностного натяжения.

    16. Необоснованные результаты Горный ручей имеет ширину 10,0 м и среднюю глубину 2,00 м. Во время весеннего стока сток в ручье достигает 100 000 м 3 / с.а) Какова средняя скорость потока в этих условиях? б) Что неразумного в этой скорости? (c) Что является необоснованным или непоследовательным в помещениях?

    Глоссарий

    расход:
    сокращенно Q , это объем V , который проходит мимо определенной точки в течение времени t , или Q = V / t
    литр:
    единица объема, равная 10 −3 м 3

    Избранные решения проблем и упражнения

    1.2,78 см 3 / с

    3. 27 см / с

    5. (а) 0,75 м / с (б) 0,13 м / с

    7. (а) 40.0 см 2 (б) 5.09 × 10 7

    9. (а) 22 ч (б) 0,016 с

    11. (а) 12,6 м / с (б) 0,0800 м 3 / с (в) Нет, не зависит от плотности.

    13. (а) 0,402 л / с (б) 0,584 см

    15. (а) 128 см 3 / с (б) 0,890 см

    жидкостей в движении | Безграничная физика

    Расход и уравнение непрерывности

    Расход жидкости — это то, сколько жидкости проходит через область за заданное время.

    Цели обучения

    Определение расхода на основе скорости и площади или прошедшего времени и обоснование использования непрерывности при выражении свойств жидкости и ее движения

    Ключевые выводы

    Ключевые моменты
    • Расход можно выразить либо через площадь поперечного сечения и скорость, либо через объем и время.
    • Поскольку жидкости несжимаемы, скорость потока в область должна равняться скорости потока из области.Это известно как уравнение неразрывности.
    • Уравнение неразрывности может показать, насколько увеличивается скорость жидкости, если она вынуждена течь через меньшую площадь. Например, если площадь трубы уменьшить вдвое, скорость жидкости увеличится вдвое.
    • Хотя газы часто ведут себя как жидкости, они не несжимаемы, как жидкости, и поэтому уравнение неразрывности не применяется.
    Ключевые термины
    • несжимаемый : Невозможно сжимать или конденсировать.
    • непрерывность : отсутствие прерывания или отключения; качество непрерывности в пространстве или времени.

    Расход жидкости — это объем жидкости, который проходит через поверхность в заданную единицу времени. Обычно обозначается символом Q.

    .

    Уравнение непрерывности для жидкостей : Краткое введение в уравнение непрерывности для жидкостей.

    Расход

    Объемный расход определяется как

    [латекс] \ text {Q} = \ text {v} * \ text {a} [/ latex],

    , где Q — скорость потока, v — скорость жидкости, а a — площадь поперечного сечения пространства, в котором движется жидкость.Объемный расход также можно найти с помощью

    .

    [латекс] \ text {Q} = \ frac {\ text {V}} {\ text {t}} [/ latex]

    где Q — расход, V — объем жидкости, а t — прошедшее время.

    Непрерывность

    Уравнение неразрывности работает в предположении, что входящий поток равен выходному. Это может быть полезно для решения многих свойств жидкости и ее движения:

    Входящий поток = Выходящий : Используя известные свойства жидкости при одном условии, мы можем использовать уравнение неразрывности для определения свойств той же жидкости при других условиях.

    [латекс] \ text {Q} _1 = \ text {Q} _2 [/ латекс]

    Это может быть выражено разными способами, например: [латекс] \ text {A} _1 * \ text {v} _1 = \ text {A} _2 * \ text {v} _2 [/ latex]. Уравнение неразрывности применимо к любой несжимаемой жидкости. Поскольку жидкость не может быть сжата, количество жидкости, которая втекает на поверхность, должно равняться количеству, вытекающему с поверхности.

    Применение уравнения непрерывности

    Вы можете наблюдать действие уравнения неразрывности в садовом шланге.Вода течет по шлангу, и когда она достигает более узкого сопла, скорость воды увеличивается. Скорость увеличивается при уменьшении площади поперечного сечения и скорость уменьшается при увеличении площади поперечного сечения. Это следствие уравнения неразрывности. Если поток Q остается постоянным, когда площадь A уменьшается, скорость v должна увеличиваться пропорционально. Например, если сопло шланга составляет половину площади шланга, скорость должна удвоиться, чтобы поддерживать непрерывный поток.

    Расход в трубе

    Средняя скорость потока жидкости и диаметр трубы для известного расхода

    Скорость жидкости в трубе неравномерна по площади сечения. Поэтому используется средняя скорость, которая рассчитывается по методу
    уравнение неразрывности для установившегося потока в виде:

    Калькулятор диаметра трубы

    Рассчитайте диаметр трубы для известного расхода и скорости.Рассчитайте скорость потока для известного диаметра трубы и расхода.
    Преобразование объемного расхода в массовый.
    Рассчитайте объемный расход идеального газа при различных условиях давления и температуры.

    Диаметр трубы можно рассчитать, если объемный расход и скорость известны как:

    где: D — внутренний диаметр трубы; q — объемный расход;
    v — скорость; А — площадь поперечного сечения трубы.

    Если известен массовый расход, то диаметр можно рассчитать как:

    где: D — внутренний диаметр трубы; w — массовый расход; ρ — плотность жидкости; v — скорость.

    Простой расчет диаметра трубы

    Взгляните на эти

    три простых примера

    и узнайте, как с помощью калькулятора
    рассчитать диаметр трубы для известного расхода жидкости и желаемого расхода жидкости.

    Ламинарный и турбулентный режим течения жидкости в трубе, критическая скорость

    Если скорость жидкости внутри трубы мала, линии тока будут прямыми параллельными линиями. Поскольку скорость жидкости внутри
    труба постепенно увеличивается, линии тока будут оставаться прямыми и параллельными стенке трубы, пока не будет достигнута скорость
    когда линии тока колеблются и внезапно превращаются в размытые узоры.Скорость, с которой это происходит, называется
    «критическая скорость». При скоростях выше «критической» линии тока случайным образом рассредоточиваются по трубе.

    Режим обтекания, когда скорость ниже «критической», называется ламинарным потоком (вязким или обтекаемым потоком). В ламинарном режиме
    потока скорость наибольшая на оси трубы, а на стенке скорость равна нулю.

    Когда скорость больше «критической», режим течения является турбулентным. В турбулентном режиме обтекания наблюдаются нерегулярные
    случайное движение частиц жидкости в направлениях, поперечных направлению основного потока. Изменение скорости турбулентного потока составляет
    более однородный, чем в ламинарном.

    В турбулентном режиме потока у стенки трубы всегда имеется тонкий слой жидкости, который движется ламинарным потоком.Этот слой
    известен как пограничный слой или ламинарный подслой. Для определения режима потока используйте калькулятор числа Рейнольдса.

    Число Рейнольдса, турбулентный и ламинарный поток, скорость потока в трубе и вязкость

    Характер потока в трубе, согласно работе Осборна Рейнольдса, зависит от диаметра трубы, плотности и вязкости.
    текущей жидкости и скорости потока.Используется безразмерное число Рейнольдса, которое представляет собой комбинацию этих четырех
    переменные и могут рассматриваться как отношение динамических сил массового потока к напряжению сдвига из-за вязкости.
    Число Рейнольдса:

    где: D — внутренний диаметр трубы; v — скорость; ρ — плотность;
    ν — кинематическая вязкость; μ — динамическая вязкость;

    Калькулятор числа Рейнольдса

    Рассчитайте число Рейнольдса с помощью этого простого в использовании калькулятора.Определите, является ли поток ламинарным
    или турбулентный. Применимо для жидкостей и газов.

    Это уравнение можно решить с помощью
    и калькулятор режима течения жидкости.

    Течение в трубах считается ламинарным, если число Рейнольдса меньше 2320, и турбулентным, если число Рейнольдса
    больше 4000.Между этими двумя значениями находится «критическая» зона, где поток может быть ламинарным или турбулентным, или в
    процесс изменений и в основном непредсказуем.

    При расчете числа Рейнольдса для эквивалентного диаметра некруглого поперечного сечения (четырехкратный гидравлический радиус d = 4xRh)
    используется, а гидравлический радиус можно рассчитать как:

    Rh = площадь проходного сечения / периметр смачивания

    Это относится к квадратному, прямоугольному, овальному или круглому каналу, если поток не имеет полного сечения.Из-за большого разнообразия жидкостей, используемых в современных промышленных процессах, одно уравнение
    который может использоваться для потока любой жидкости в трубе, дает большие преимущества. Это уравнение — формула Дарси,
    но один фактор — коэффициент трения нужно определять экспериментально. Эта формула имеет широкое применение
    в области механики жидкости и широко используется на этом веб-сайте.

    Уравнение Бернулли — сохранение напора жидкости

    Если потерями на трение пренебречь и энергия не добавляется или не берется из системы трубопроводов, общий напор H,
    который является суммой подъемного напора, напора и скоростного напора, будет постоянным для любой точки.
    линии тока жидкости.

    Это выражение закона сохранения напора для потока жидкости в трубопроводе или линии тока, известное как
    Уравнение Бернулли:

    где: Z 1,2 — отметка над отметкой; p 1,2 — абсолютное давление;
    v 1,2 — скорость; ρ 1,2 — плотность; г — ускорение свободного падения

    Уравнение Бернулли используется в нескольких калькуляторах на этом сайте, например
    калькулятор перепада давления и расхода,
    Измеритель расхода трубки Вентури и вычислитель эффекта Вентури и
    Калькулятор размеров диафрагмы и расхода.

    Поток трубы и падение давления на трение, потеря энергии напора | Формула Дарси

    Все другие практические формулы выводятся из уравнения Бернулли с изменениями, связанными с потерями и выигрышем энергии.

    Как и в реальной системе трубопроводов, существуют потери энергии, и энергия добавляется или забирается из жидкости.
    (с использованием насосов и турбин) они должны быть включены в уравнение Бернулли.

    Для двух точек одной линии тока в потоке жидкости уравнение можно записать следующим образом:

    где: Z 1,2 — отметка над отметкой;
    p 1,2 — абсолютное давление;
    v 1,2 — скорость;
    ρ 1,2 — плотность;
    ч L — потеря напора из-за трения в трубе;
    H p — головка насоса;
    H T — головка турбины;
    г — ускорение свободного падения;

    Поток в трубе всегда вызывает потерю энергии из-за трения.Потери энергии можно измерить как падение статического давления.
    по направлению потока жидкости двумя манометрами. Общее уравнение для перепада давления, известное как формула Дарси, выражается
    в метрах жидкости составляет:

    где:
    ч L — потеря напора из-за трения в трубе;
    ф — коэффициент трения;
    L — длина трубы;
    v — скорость;
    D — внутренний диаметр трубы;
    г — ускорение свободного падения;

    Чтобы выразить это уравнение как падение давления в ньютонах на квадратный метр (Паскали), замена соответствующих единиц приводит к:

    Калькулятор падения давления

    Калькулятор на основе уравнения Дарси.Рассчитайте падение давления для известного расхода
    или рассчитать расход при известном падении давления. Включен расчет коэффициента трения.
    Применяется для ламинарных и турбулентных потоков, круглых или прямоугольных труб.

    где:
    Δ p — падение давления из-за трения в трубе;
    ρ — плотность;
    ф — коэффициент трения;
    L — длина трубы;
    v — скорость;
    D — внутренний диаметр трубы;
    Q — объемный расход;

    Уравнение Дарси можно использовать как для ламинарного, так и для турбулентного режима течения и для любой жидкости в трубе.С некоторыми ограничениями,
    Уравнение Дарси можно использовать для газов и паров. Формула Дарси применяется, когда диаметр трубы и плотность жидкости постоянны и
    труба относительно прямая.

    Коэффициент трения для шероховатости трубы и число Рейнольдса в ламинарном и турбулентном потоках

    Физические значения в формуле Дарси очень очевидны и могут быть легко получены, если известны такие свойства трубы, как D — внутренняя часть трубы.
    диаметр, L — длина трубы, а когда известен расход, скорость легко вычисляется с помощью уравнения неразрывности.Единственная ценность
    что необходимо определить экспериментально, так это коэффициент трения. Для режима ламинарного течения Re <2000 коэффициент трения можно рассчитать: но для турбулентного режима течения, где Re> 4000, используются экспериментально полученные результаты. В критической зоне, где находится Рейнольдс
    число от 2000 до 4000, может иметь место как ламинарный, так и турбулентный режим потока, поэтому коэффициент трения неопределен и имеет более низкий
    пределы для ламинарного потока и верхние пределы, основанные на условиях турбулентного потока.

    Если поток ламинарный и число Рейнольдса меньше 2000, коэффициент трения можно определить из уравнения:

    где:
    ф — коэффициент трения;
    Re — число Рейнольдса;

    Когда поток турбулентный и число Рейнольдса превышает 4000, коэффициент трения зависит от относительной шероховатости трубы.
    а также от числа Рейнольдса.Относительная шероховатость трубы — это шероховатость стенки трубы по сравнению с диаметром трубы e / D .
    Поскольку внутренняя шероховатость трубы фактически не зависит от диаметра трубы, трубы с меньшим диаметром трубы будут иметь более высокую
    относительная шероховатость, чем у труб большего диаметра, поэтому трубы меньшего диаметра будут иметь более высокий коэффициент трения
    чем трубы большего диаметра из того же материала.

    Наиболее широко принятыми и используемыми данными для коэффициента трения в формуле Дарси является диаграмма Муди.На диаграмме Муди коэффициент трения
    можно определить исходя из значения числа Рейнольдса и относительной шероховатости.

    Падение давления является функцией внутреннего диаметра в пятой степени. Со временем в эксплуатации внутренняя часть трубы
    покрывается коркой грязи и окалины, и часто бывает целесообразно сделать поправку на ожидаемые изменения диаметра.
    Также можно ожидать увеличения шероховатости по мере использования из-за коррозии или накипи со скоростью, определяемой материалом трубы.
    и природа жидкости.

    Когда толщина ламинарного подслоя (ламинарный пограничный слой δ ) больше, чем шероховатость трубы e ,
    поток называется потоком в гидравлически гладкой трубе, и можно использовать уравнение Блазиуса:

    где:
    ф — коэффициент трения;
    Re — число Рейнольдса;

    Толщина пограничного слоя может быть рассчитана на основе уравнения Прандтля как:

    где:
    δ — толщина пограничного слоя;
    D — внутренний диаметр трубы;
    Re — число Рейнольдса;

    Для турбулентного течения с Re <100 000 (уравнение Прандтля) можно использовать:

    Для турбулентного течения с Re> 100 000 (уравнение Кармана) можно использовать:

    Наиболее распространенным уравнением, используемым для расчета коэффициента трения, является формула Колебрука-Уайта и
    он используется для турбулентного потока в калькуляторе падения давления:

    где:
    ф — коэффициент трения;
    Re — число Рейнольдса;
    D — внутренний диаметр трубы;
    к r — шероховатость трубы;

    Статическое, динамическое и полное давление, скорость потока и число Маха

    Статическое давление — это давление жидкости в потоке.Общее давление — это давление жидкости, когда она находится в состоянии покоя,
    т.е. скорость снижается до 0.

    Общее давление можно рассчитать с помощью теоремы Бернулли. Представьте себе, что поток остановлен в одной точке линии потока.
    без потери энергии теорему Бернулли можно записать как:

    Если скорость в точке 2 v 2 = 0, давление в точке 2 больше, чем общее p 2 = p t :

    где:
    р — напор;
    р т — полное давление;
    v — скорость;
    ρ — плотность;

    Разница между общим и статическим давлением представляет собой кинетическую энергию жидкости и называется динамическим давлением.

    Динамическое давление для жидкостей и несжимаемого потока при постоянной плотности можно рассчитать как:

    где:
    р — напор;
    р т — полное давление;
    p d — динамическое давление;
    v — скорость;
    ρ — плотность;

    Если динамическое давление измеряется с помощью таких инструментов, как зонд Прандтля или трубка Пито, скорость можно рассчитать в
    одна точка линии потока как:

    где:
    р — напор;
    р т — полное давление;
    p d — динамическое давление;
    v — скорость;
    ρ — плотность;

    Для газов и чисел Маха больше 0.1 эффектами сжимаемости нельзя пренебречь.

    Для расчета сжимаемого потока можно использовать уравнение состояния газа. Для идеальных газов скорость при числе Маха M <1 рассчитывается по следующему уравнению:

    где:
    M — число Маха M = v / c — соотношение между локальной скоростью жидкости и локальной скоростью звука;
    γ — коэффициент изоэнтропии;

    Следует сказать, что при M> 0.7 данное уравнение не совсем точное.

    Если число Маха M> 1, возникнет нормальная ударная волна. Уравнение скорости перед волной приведено ниже:

    где:
    р — напор;
    p ti — полное давление;
    v — скорость;
    M — число Маха;
    γ — коэффициент изоэнтропии;

    Приведенные выше уравнения используются для
    Зонд Прандтля и калькулятор скорости потока трубки Пито.

    Примечание: вы можете скачать полный вывод данных уравнений.

    Расход жидкости для теплопередачи, мощность и температура котла

    Калькулятор тепловой энергии

    Рассчитайте тепловую энергию и тепловую мощность для известного расхода.Рассчитайте расход для известной тепловой энергии или тепловой мощности.
    Применяется для котлов, теплообменников, радиаторов, чиллеров, воздухонагревателей.

    Расход жидкости, необходимый для передачи тепловой энергии и тепловой энергии, можно рассчитать как:

    где:
    q — расход [м 3 / час];
    ρ — плотность жидкости [кг / м 3 ];
    c — удельная теплоемкость жидкости [кДж / кг · К];
    Δ T — разность температур [К];
    P — мощность [кВт];

    Это соотношение можно использовать для расчета необходимого расхода, например, воды, нагреваемой в котле, если мощность
    бойлер известен.В этом случае разница температур в приведенном выше уравнении представляет собой изменение температуры жидкости впереди и
    после котла. Следует сказать, что коэффициент полезного действия должен быть включен в приведенное выше уравнение для точного расчета.

    Формула расхода

    Расход жидкости — это мера объема жидкости, которая движется за определенный промежуток времени. Скорость потока зависит от площади трубы или канала, по которому движется жидкость, и скорости жидкости.Если жидкость течет по трубе, площадь равна A = πr 2 , где r — радиус трубы. Для прямоугольника площадь равна A = wh , где w — ширина, а h — высота. Расход может быть измерен в метрах в кубе в секунду ( м 3 / с ) или в литрах в секунду ( л / с ). Литры чаще используются для измерения объема жидкости, и 1 м 3 / с = 1000 л / с .

    расход жидкости = площадь трубы или канала × скорость жидкости

    Q = Av

    Q = расход жидкости ( м 3 / с или л / с )

    A = площадь трубы или канала ( м 2 )

    v = скорость жидкости ( м / с )

    Формула расхода Вопросы:

    1) Вода течет по круглой трубе с радиусом 0.0800 м . Скорость воды 3,30 м / с . Какой расход воды в литрах в секунду ( л / с, )?

    Ответ: Расход зависит от площади круглой трубы:

    A = πr 2

    A = π (0,0800 м) 2

    A = π (0,00640 м 2 )

    A = 0,0201 м 2

    Площадь трубы 0,0201 м 2 .Расход можно найти в м 3 / с по формуле:

    Q = Av

    Q = (0,0201 м 2 ) (3,30 м / с)

    Q = 0,0663 м 3 / с

    Расход может быть преобразован в литры в секунду с помощью: 1 м 3 / с = 1000 л / с.

    Q = 66,3 л / с

    Расход воды по круглой трубе 66,3 л / с.

    2) Вода стекает по открытому прямоугольному желобу. Желоб 1,20 м шириной , глубина протекающей по нему воды 0,200 м . Скорость воды идет по круглой трубе с радиусом 0,0800 м . Скорость воды 5,00 м / с . Какой расход воды через желоб в литрах в секунду ( л / с) ?

    Ответ: Скорость потока зависит от площади желоба, через которую протекает вода:

    A = wh

    А = (1.20 м) (0,200 м )

    A = 0,240 м 2

    Площадь воды, протекающей по желобу, составляет 0,240 м 2 . Расход можно найти в м 3 / с по формуле:

    Q = Av

    Q = (0,240 м 2 ) (5,00 м / с)

    Q = 1,20 м 3 / с

    Расход можно преобразовать в литры в секунду с помощью:
    1 м 3 / с = 1000 л / с.

    Q = 1200 л / с

    Расход воды в желобе 1200 л / с .

    Калькулятор расхода — Давление и диаметр

    Калькулятор расхода — Давление и диаметр | Copely

    Результаты

    Пожалуйста, нажмите на вкладки ниже, чтобы просмотреть результаты.

    Зависимость расхода жидкости от длины шланга
    Количество потока жидкости в зависимости от давления
    Зависимость расхода жидкости от диаметра ствола

    Зависимость расхода жидкости от длины шланга
    Длина 20.000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000 180.000 200,000
    Количество Расход жидкости (литры в минуту) 95,273 68,458 56.202 48,807 43.727 39,961 37.026 34,656 32,689 31.023
    Диаметр отверстия (мм) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
    Давление (бар) 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
    Диаметр отверстия (дюймы) 0.984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984
    Давление (фунт / кв. Дюйм) 102,900 102,900 102,900 102,900 102,900 102,900 102.900 102,900 102,900 102,900
    Длина (фут) 65,667 131,333 197.000 262,667 328.333 394,000 459,667 525,333 591,000 656,667
    Количество Расход жидкости (галлонов в минуту) 20.960 15.061 12,364 10,738 9,620 8,791 8,146 7,624 7,192 6,825
    Коэффициент C 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105
    Скорость V (фут / сек) 10.602 7,618 6,254 5,431 4,866 4,447 4,120 3,856 3,638 3,452
    Диаметр отверстия (фут) D 0.082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021
    Эквивалентная напорная жидкость, ч (фут) 237,644 237,644 237,644 237,644 237.644 237,644 237,644 237,644 237,644 237,644
    Данные о зависимости расхода жидкости от давления
    Давление 1,400 2,800 4.200 5,600 7.000 8.400 9.800 11.200 12.600 14,000
    Расход жидкости (л / мин) 19,555 27,655 33,871 39,110 43,727 47.900 51,738 55,310 58.666 61,839
    Диаметр отверстия (мм) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
    Длина 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
    Диаметр отверстия (дюйм) 0.984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984 0,984
    Давление (фунт / кв. Дюйм) 20,580 41.160 61.740 82,320 102,900 123.480 144.060 164.640 185,220 205,800
    Длина (фут) 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333
    Расход жидкости (галлон / мин) 4.302 6.084 7,452 8,604 9,620 10,538 11,382 12,168 12,906 13.605
    Коэффициент C 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105 20.105
    Скорость V (фут / сек) 2,176 3,077 3,769 4,352 4,866 5,330 5,757 6,155 6.528 6,881
    Диаметр отверстия (фут) D 0.082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021 0,082021
    Эквивалентная напорная жидкость, ч (фут) 47,529 95.058 142,587 190.115 237.644 285,173 332,702 380.231 427,760 475,289
    Количество потока жидкости в зависимости от диаметра отверстия
    Диаметр отверстия 5.000 10.000 15 000 20.000 25.000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000
    Расход жидкости (л / мин) 0,091 2.204 8,792 21,989 43,727 75,790 119,849 177,478 250,177 339.374
    Давление (бар) 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
    Длина 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
    Диаметр отверстия (дюйм) 0.197 0,394 0,591 0,787 0,984 1,181 1,378 1,575 1,772 1,969
    Давление (фунт / кв. Дюйм) 102,900 102,900 102,900 102,900 102,900 102,900 102.900 102,900 102,900 102,900
    Длина (фут) 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333 328.333
    Расход жидкости (галлон / мин) 0.020 0,485 1,934 4,838 9,620 16,674 26,367 39.045 55.039 74.662
    Коэффициент C 2,314 9,976 14,458 17,638 20.105 22.120 23.824 25,300 26.602 27,767
    Скорость V (фут / сек) 0,252 1,533 2,718 3,823 4,866 5,857 6.804 7,715 8,592 9,441
    Диаметр отверстия (фут) D 0.016 0,033 0,049 0,066 0,082 0,098 0,115 0,131 0,148 0,164
    Эквивалентная напорная жидкость, ч (фут) 237,644 237,644 237,644 237,644 237,644 237.644 237,644 237,644 237,644 237,644

    Расход жидкости в трубах

    Количество жидкости, которое будет выпущено через шланг, зависит от давления, приложенного на подающем конце, длины шланга и диаметра отверстия. Характер поверхности отверстия, количество и форма изгибов на участке шланга также влияют на скорость потока.

    Давление иногда указывается как «напор». Если напор указан в метрах водяного столба, каждый 1-метровый напор (3,28 фута) создает давление 0,1 бара (1,47 фунта на квадратный дюйм).

    Все формулы для определения количества жидкости, которая будет протекать через шланг в данный момент времени, являются приблизительными. Приведенные выше графики построены на основе расчетов, предполагающих, что шланг находится в хорошем состоянии и проложен по прямой линии. В этом случае они будут точными с точностью до 10% от реальных полученных результатов.

    Если набор условий, введенных в модель, дает отрицательные ответы, то очевидно, что необходимо соответствующим образом скорректировать переменные, пока не будет получен реалистичный результат.

    Необходимо рассчитать падение давления жидкости, движущейся по трубе или трубе? Воспользуйтесь нашим калькулятором падения давления.

    Вставить этот инструмент на свой веб-сайт

    Скопируйте приведенный ниже код, чтобы встроить калькулятор скорости потока на свой веб-сайт.

    Не пропустите последние новости

    Подпишитесь на нашу эксклюзивную рассылку по электронной почте, чтобы получать последние новости и предложения от Copely.

    Copely Developments Ltd будет использовать информацию, которую вы предоставляете в этой форме, чтобы время от времени связываться с вами
    для обсуждения интересных историй, новых продуктов и предстоящих событий. Вы можете отписаться в любое время.

    © 2021 Copely Developments Ltd — Турмастон-лейн, Лестер, LE4 9HU. — Входит в группу компаний COBA.

    машиностроение — Как рассчитать расход воды по трубе?

    Ламинарный поток:

    Если поток в трубе ламинарный, для расчета расхода можно использовать уравнение Пуазейля:

    $
    Q = \ frac {\ pi D ^ 4 \ Delta P} {128 \ mu \ Delta x}

    $

    Где $ Q $ — расход, $ D $ — диаметр трубы, $ \ Delta P $ — разница давлений между двумя концами трубы, $ \ mu $ — динамическая вязкость, а $ \ Delta x $ — длина трубы.5 $. Подставляем уравнение нагрева трением в уравнение Бернулли и решаем для скорости:

    $
    V = \ sqrt {\ frac {2 \ Delta P} {\ rho \ left (4f \ frac {\ Delta x} {D} +1 \ right)}}

    $

    Если ваша труба сделана из другого материала с более шероховатой поверхностью, то этот анализ даст завышенный прогноз скорости потока. Я бы посоветовал поискать таблицы коэффициентов трения для вашего конкретного материала, если вам нужна более высокая точность.

    Калькулятор расхода трубы

    | Уравнение Хазена – Вильямса

    Используйте этот калькулятор расхода в трубе для анализа свойств воды , текущей в системе с гравитационной подачей.Вам нужно знать только диаметр трубы, материал, из которого она сделана, ее длину и перепад высоты. Затем мы применяем для вас уравнение Хазена-Вильямса , которое вычисляет результирующую скорость и расход. Заинтересованы? Прочтите, чтобы узнать, какие формулы мы используем, и увидеть простой пример расчета.

    Что такое гравитационный поток?

    Самотечный поток воды — это когда поток воды в трубе вызван силой тяжести. Течение будет происходить до тех пор, пока существует разница высот между источником воды (выше по течению) и точкой сброса.Также не должно быть никакой внешней энергии (например, от насоса), используемой для перемещения воды вперед.

    Наш калькулятор расхода воды учитывает частный случай гравитационного потока, когда вода течет в закрытой трубе. На его скорость влияют не только наклон и размер трубы, но и материал, из которого сделана труба — его шероховатость вызывает трение между сторонами трубы и водой, уменьшая скорость воды.

    Уравнение Хазена-Вильямса

    Уравнение Хейзена-Вильямса — это эмпирически выведенная формула, описывающая скорость воды в гравитационном потоке.Помните, что уравнение Хазена-Вильямса справедливо только для воды — его применение для любой другой жидкости даст вам неточные результаты. Он также не учитывает температуру воды и является точным только для диапазона 40–75 ° F (4–25 ° C).

    Вы можете записать эту формулу как:

    v = k * C * R 0,63 * S 0,54

    где:

    • v обозначает скорость воды, текущей в трубе (в м / с для метрической системы и фут / с для британской системы мер)
    • C — коэффициент шероховатости
    • R означает гидравлический радиус (в метрах или футах в зависимости от системы единиц)
    • S — наклон энергетической линии (потеря напора на трение на длину трубы).Он безразмерный, но иногда выражается в м / м.
    • k — коэффициент преобразования, зависящий от системы единиц (k = 0,849 для метрической системы и k = 1,318 для британской системы мер)

    Вам не нужно знать значения C , R или S , чтобы использовать наш калькулятор расхода трубы — мы рассчитаем их для вас!

    Коэффициент шероховатости C зависит от материала трубы. Вы можете выбрать материал из раскрывающегося списка или ввести значение C вручную, если вам известен коэффициент шероховатости вашей проточной системы.Мы используем следующие значения:

    Материал Коэффициент шероховатости
    Чугун 100
    Бетон 110
    Медь 140
    Пластик 150
    Сталь 120

    Гидравлический радиус , R, — это пропорция между площадью и периметром вашей трубы.Если труба круглая, вы найдете ее в соответствии со следующим уравнением:

    R = A / P = πr² / 2πr = r / 2 = d / 4

    , где r — радиус трубы, а d — диаметр трубы. Вы можете просматривать и изменять все эти параметры (площадь, периметр, гидравлический радиус) в расширенном режиме этого калькулятора расхода трубы.

    Чтобы рассчитать уклон , S, , необходимо разделить длину трубы на перепад (разница высот между начальной и конечной точками).Помните, что если наклон трубы непостоянен, а постоянно меняется, реальная скорость потока воды будет отличаться от полученного результата.

    Если вы знаете скорость гравитационного потока, вы также можете найти расход , Q, , умножив площадь поперечного сечения трубы на скорость потока:

    Q = A * v

    Обязательно используйте наш калькулятор расхода для преобразования расхода (объемного расхода) и массового расхода.

    Скорость потока воды в трубе: пример

    Давайте воспользуемся калькулятором расхода в трубе, чтобы определить скорость и расход пластиковой трубы диаметром 0,5 фута. Длина трубы составляет 12 футов, а разница в высоте между начальной и конечной точками трубы равна 3 футам.

    1. Разделите диаметр на 2, чтобы найти радиус трубы.

      r = d / 2 = 0,5 / 2 = 0,25 фута

    2. Найдите площадь поперечного сечения трубы.

      A = πr² = π * 0,25² ≈ 0,1963 фут²

    3. Определите периметр трубы.

      P = 2πr = 2π * 0,25 ≈ 1,57 фута

    4. Разделите площадь на периметр, чтобы найти гидравлический радиус трубы.

      R = A / P = 0,1963 / 1,57 ≈ 0,125 фута

    5. Выберите «пластик» из выпадающего списка и запишите его коэффициент шероховатости.

      С = 150

    6. Разделите падение на длину трубы, чтобы рассчитать уклон.

      S = y / L = 3/12 = 0,25

    7. Используйте уравнение Хазена-Вильямса, чтобы найти скорость гравитационного потока.

    v = 1,318 * C * R 0,63 * S 0,54 = 1,318 * 150 * 0,125 0,63 * 0,25 0,54 = 25,23 фут / с

    1. Умножьте это значение на площадь поперечного сечения трубы, чтобы найти напор:

      Q = A * v = 0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *