Каким диаметром трубы сделать отопление


какие трубы выбрать, как произвести их прокладку и оптимальная схема разводки труб

На чтение 7 мин. Обновлено

Еще перед строительством дома важно определиться с видом отопления и смонтировать его так, чтобы не допускать ошибок. Иначе не серьезный подход может в будущем негативно отразиться на его функционировании.

Чтобы исключить деформацию материала, порывы и протечки нужно выбрать оптимальный диаметр трубы для отопления частного дома. Такой параметр выбирается или рассчитывается, при учете целого ряда факторов.

Чтобы выбрать подходящие элементы для монтажа отопительной системы необходимо решить, как будет циркулировать теплоноситель. При отдельном отоплении нужно учесть ее вид, схему конструкции и прокладку.

Выбор составляющих

Сегодня строительный рынок предлагает широкий выбор образцов из различных материалов:

Выбрать необходимые элементы не сложно, если изучить маркировку, где отмечено допустимое давление и температура теплоносителя.

Важность грамотного подбора трубы

Основывать выбор нужно не только на свойствах материала, а также определить правильный диаметр труб для отопительной системы в частном доме. От этого будет зависеть гидродинамика отопления, ее экономичность и эффективное функционирование.

Частые ошибки. Если сечение образцов больше чем нужно это вернее всего приведет к снижению давления, вода перестает нормально циркулировать и обогрев помещения на порядок снизится. Используя составляющие меньшего сечения, чем требуется, система начнет издавать неприятные шумы.

Выбрать все составляющие для прокладки отопления частного дома будет проще, если учесть тот факт, что разные материалы предполагают разный замер сечения.

Образцы из чугуна и стали измеряются по внутреннему диаметру, а пластиковые и медные по наружному. Этот момент является очень важным, если планируется монтировать комбинированное отопление.

Видео

При использовании составляющих из разных материалов, чтобы избежать ошибок, самым лучшим и правильным решением станет воспользоваться данными из таблицы соответствия диаметров, которая представлена на нашем сайте.

Смотрите как провести отопление своими руками.

Основные параметры и расчет диаметра

Есть три основных диаметра, которые нужно учитывать. А именно:

  • внутренний. Учитывается как показатель пропускной способности теплоносителя;
  • внешний. Важный показатель, влияющий на качество монтажа отопительной схемы;
  • условный. Стандартное значение, которое округляется и отображается в дюймах.

При вычислении диаметра трубы отопления стоит помнить о шкале измерения данной величины.

В основном этот показатель указывается в дюймах и обозначается в целых числах или долях.

Чтоб не ошибиться при расчете, нужно знать, что дюйм приравнивается к 2,54 см.

Расчет подходящего диаметра

При определении диаметра сечения обязательно нужно знать о тепловой нагрузке. Считается, что для обогрева «одного квадрата» стандартного помещения потребуется использовать 100 Вт тепловой энергии. Учитывая это, проводим следующие расчеты:

25х100 = 2500 Вт = 2,5 кВт

Таким образом для создания тепла в помещении 25 квадратов потребуется использовать 2,5 кВт. После этого по таблице определяется, какой диаметр трубы для отопления частного дома станет оптимальным.

По нашим расчетам самый подходящий размер составляет ½ дюйма и выбрать рекомендуется именно такой диаметр.

Оптимальная температура и давление воды

При выборе автономного отопления придется самостоятельно подбирать подходящую температуру и давление теплоносителя. Это зависит не только от пожеланий, но и от показателя теплопередачи встроенных батарей.

Смотреть видео – прокладка отопления, разводка труб

[sociallocker]

[/sociallocker]

Запомните, что самый низкий коэффициент теплопередачи у чугунных радиаторов, а самый высокий у моделей из алюминия. Подсчет количества батарей и их секций проводиться, учитывая такую величину, как паспортная тепловая мощность.

Такой параметр устанавливается при учете, что температура жидкости не превысит 75 градусов. Такой показатель считается самым оптимальным.

Однако если температура на улице постоянно колеблется в разные стороны, подогрев теплоносителя в автономной системе частного дома необходимо регулировать так, чтобы постоянно поддерживать комфортную температуру и не расходовать лишнее.

Для качественной работы помимо температуры нужно следить за давлением в трубах и выбрать оптимальный диаметр. Нормальным считается давление, что находится в промежутке 1,5-2 атмосферы.

Если этот показатель поднимается до 3, то возможен сбой работы всей схемы и даже протечки и порывы.

Чтобы регулярно проверять давление, при монтаже следует в цепи оставлять место для манометров. Уменьшить напор можно, используя расширительные баки.

Виды отопления

Установка отопительной автономной системы в малоэтажном доме может осуществляться одно и двухтрубными схемами.

Оптимальный вариант должен выбрать заказчик еще на этапе создания проекта, чтобы обеспечить комфортное проживание в своем доме.

Стоит остановиться на методе, когда прокладка труб отопления в частном доме будет менее затратной.

Финансово самой оптимальной будет однотрубная разводка, но если цена не так важна, как эффективность работы, то стоит остановить свой выбор на прокладке двухтрубной схемы.

Ниже рассмотрим более детально каждый вид разводки.

Однотрубная система

Прокладка магистрали такой схемы изготавливается из отопительных приборов подсоединенных один за другим. Жидкость проходит поочередно все элементы системы, отдавая понемногу свою тепловую энергию, поэтому в последнюю секцию он поступает с заниженной температурой.

На микроклимат внутри дома это не повлияет, если последнюю батарею в схеме оснастить большим количеством секций.

Видео

На сегодняшний день есть технологии, которые помогают улучшить работу однотрубной схемы отопления. К ним относится наличие:

  1. регуляторов на батареях;
  2. вентилей для баланса поступающего теплоносителя;
  3. термостатических или шаровых клапанов.

Использование такого оборудования помогает поддерживать определенную температуру в помещении частного дома.

Зачастую в малоэтажном доме устанавливают отдельное отопление, которое монтируется по:

  • горизонтальной схеме с насосом, что обеспечивает перегонку горячей воды методом нагнетания;
  • вертикальной схеме, где жидкость перетекает естественным путем;
  • вертикальной схеме с естественной, нагнетающей или комбинированной перегонкой.

Прокладка отопительной разводки может осуществляться над полом или под напольным покрытием. Еще одним важным моментом является теплоизоляция, чтобы сохранить больше тепла.

Горизонтальную магистраль монтируют под небольшим наклоном, чтобы теплоноситель перемещался своим ходом. Батареи наоборот устанавливаются на одном уровне. Для спуска воздуха радиаторы оснащаются специальными кранами.

Данную систему можно не оснащать насосом, так как движение жидкости осуществляется естественным способом.

Недостаток же заключается в использовании составляющих с сечением большого размера и обязательной прокладке системы под уклоном.

Поэтому такой вид разводки не станет украшением интерьера.

Двухтрубная система

Второй вид схемы отопления частного дома – разводка труб двухтрубного вида потребует при монтаже большего количества составляющих. Параллельно с этим увеличится объем монтажных работ и финансовые растраты на оплату.

Такая конструкция способна обеспечить равномерное распределение теплоносителя и облегчит настройку и регулировку работы всей системы.

Смотреть видео
[sociallocker]

[/sociallocker]

Использование котлов современного типа от зарубежных производителей желательно для двухтрубной разводки. Нагревается жидкость при помощи двухконтурного котла с использованием газовой энергии.

Очень важно при установке двухтрубной разводки на верхних позициях установить автостравливающие клапаны. Если дом одноэтажный, то такие клапаны необходимы на последней батарее и на «полотенцесушителе».

От того какую схему вы решите выбрать зависит количество составляющих элементов, что потребуются для ее установки. Дома с большой площадью желательно снабжать двухтрубной разводкой и циркуляционным насосом.

Видео

Температурный режим при этом можно поддерживать, используя терморегуляторы. Если «квадратура» дома не превышает сотни, то однотрубная конструкция с естественным потоком теплоносителя вполне справится с обогревом всех комнат.

Если подытожить всю вышеизложенную информацию можно уверенно сказать, что во время проектирования отопительной системы и ее монтажа необходимо учитывать каждую мелочь.

Даже минимальная ошибка может отразиться на эффективности работы конструкции.

Чтобы исключить всевозможные неточности лучше доверить проектирование и разводку любой отопительной системы профессионалам, которые правильно подберут диаметр трубы для отопления частного дома, а так же проведут все необходимые расчеты.

Веб-страница не найдена на InspectApedia.com

.

Что делать, если ссылка на веб-страницу на InspectApedia.com приводит к ошибке страницы 404

Это так же просто, как ... ну, выбирая из 1, 2 или 3

  1. Воспользуйтесь окном поиска InspectAPedia в правом верхнем углу нашей веб-страницы, найдите нужный текст или информацию, а затем просмотрите ссылки, которые возвращает наша пользовательская поисковая система Google
  2. Отправьте нам электронное письмо напрямую с просьбой помочь в поиске информации, которую вы искали - просто воспользуйтесь ссылкой СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ на любой из наших веб-страниц, включая эту, и мы ответим как можно скорее.
  3. Используйте кнопку НАЗАД вашего веб-браузера или стрелку (обычно в верхнем левом углу экрана браузера рядом с окном, показывающим URL-адрес страницы, на которой вы находитесь), чтобы вернуться к предыдущей статье, которую вы просматривали. Если вы хотите, вы также можете отправить нам электронное письмо с этим именем или URL-адресом веб-страницы и сообщить нам, что не сработало и какая информация вам нужна.

    Если вы действительно хотите нам помочь, используйте в браузере кнопку НАЗАД, затем скопируйте URL-адрес веб-страницы, которую вы пытались загрузить, и используйте нашу ссылку КОНТАКТЫ (находится как вверху, так и внизу страницы), чтобы отправьте нам эту информацию по электронной почте, чтобы мы могли решить проблему.- Спасибо.

Приносим свои извинения за этот SNAFU и обещаем сделать все возможное, чтобы быстро ответить вам и исправить ошибку.

- Редактор, InspectApedia.com

Задайте вопрос или введите условия поиска в поле поиска InspectApedia чуть ниже.

Мы также предоставляем МАСТЕР-ИНДЕКС по этой теме, или вы можете попробовать верхнюю или нижнюю панель ПОИСКА как быстрый способ найти необходимую информацию.

Зеленые ссылки показывают, где вы находитесь. © Copyright 2017 InspectApedia.com, Все права защищены.

Издатель InspectApedia.com - Дэниел Фридман .

Как определить размер трубы

Когда дело доходит до определения размера трубы, есть несколько соображений относительно того, как это сделать и почему это важно & col;

  • Насколько велико отверстие, через которое будет проходить материал & quest;
  • Как далеко продвигаются материалы & quest;
  • Какой толщины должна быть стенка трубы & quest;
  • Какие факторы влияют на систему & lpar; трение, возможность эрозии и т. Д. & Rpar; & quest;

Трубка должна быть подходящего размера, чтобы выдерживать то, что она несет - воду, газ, воздух, канализацию и т. Д.& rpar ;, но он также не может быть слишком маленьким, иначе объем может перемещаться слишком быстро. И это может вызвать серьезные проблемы, такие как гидравлический удар, гидравлический удар или скачок давления, которые, в свою очередь, могут повредить систему трубопроводов и крепления, прикрепленные к трубопроводу.

дней в прошлом

Определение размеров труб может быть несколько запутанным, в первую очередь из-за исторического метода определения размеров и того факта, что некоторые текущие размеры все еще относятся к этим устаревшим системам.Возьмем этот пример & col;

Много лет назад труба в полдюйма имела внутренний диаметр 1⁄2 дюйма. У него также были толстые стены, что было стандартом производства в то время.

За прошедшие годы усовершенствованная технология позволила сделать стены тоньше, сохранив при этом те же характеристики. Однако, чтобы соответствовать существующим & lpar; большим & дефисным стенкам & rpar; трубы, внутренний диаметр новой трубы должен был быть больше.

Это означает, что длина трубы не составляла 1–2 дюйма, независимо от того, в каком направлении вы измеряли.

Когда началось массовое производство труб, возникла необходимость в стандартизации. В 1927 году Американская ассоциация стандартов, которая с тех пор превратилась в Американский национальный институт стандартов & lpar; ANSI & rpar; - созвал комитет по стандартизации размеров труб из кованой стали и кованого железа. В то время использовались стенки небольшой толщины & col; стандартный вес & lpar; STD & rpar;, экстра & дефис; сильный & lpar; XS & rpar; и двойной экстра & дефисный & lpar; XXS & rpar; в зависимости от размера железной трубы & lpar; IPS & rpar; система дня.

К 1939 году номера расписаний начали использоваться, но исходные термины прижились и часто используются до сих пор, хотя XS и XXS были немного изменены на дополнительные & дефисные & lpar; XH & rpar; и двойной лишний & дефис; тяжелый & lpar; XXH & rpar; соответственно.

К 1950-м годам нержавеющая сталь стала использоваться все чаще, что позволяло использовать более тонкие трубы, например 5S и 10S, которые основывались на требованиях к давлению. & lpar; Стоит отметить, что из-за их тонких стенок меньшие размеры "S" не могут иметь резьбу, а должны быть сварены плавлением.& rpar;

Алфавитный набор показателей труб и двоеточия; IPS, DIPS, NPS, CTS

Если наследие калибровки не вызывает достаточной путаницы, учтите, что размеры труб менялись на протяжении многих лет в зависимости от конкретной системы определения размеров & col;

  • Размер железной трубы & lpar; IPS & rpar; - размеры по внутренним диаметрам и полу; стандарт с начала 19 века до окончания Второй мировой войны & полу; до сих пор используется в производстве ПВХ и стальных газо- и водопроводных труб
  • Размер трубы из высокопрочного чугуна & lpar; DIPS & rpar; - аналогичен NPS, но используется для труб большего диаметра
  • Размеры медных труб & lpar; CTS & rpar; - в 1920-х годах это было объединено со стандартом IPS & semi; внутренний диаметр измеряется в «типах» & lpar; M, L и K для самого тонкого, более толстого и самого толстого, соответственно, & rpar;
  • Номинальный размер трубы & lpar; NPS & rpar; - внешний диаметр фиксируется для данного размера трубы, а внутренний диаметр изменяется в зависимости от толщины стенки & lpar ;, называемой «графиками» & rpar;
  • Пластиковая оросительная трубка & lpar; PIP & rpar; - используется в сельском хозяйстве и полу; имеет номинальное давление & lpar; psi & rpar; и доступен в диаметрах от 6 дюймов до 24 дюймов

NPS - это сегодня стандарт Северной Америки.В настоящее время размер трубы определяется с помощью двух чисел и двоеточия; 1 & rpar; отверстие трубы & lpar; или диаметр & rpar; и 2 & rpar; спецификацию труб & lpar; или толщину стенки & rpar; - хотя эти два числа могут быть настроены немного по-разному в зависимости от конкретного используемого канала.

Размеры

NPS задокументированы рядом стандартов, включая API & lpar; American Petroleum Institute & rpar; и ANSI & sol; ASME & lpar; Американское общество инженеров-механиков & rpar ;.

Наиболее распространенными трубками, используемыми сегодня, являются & двоеточие;

  • Чугун - в основном использовался до 1960 г. и полугодия; используется для слива и солей; отходов и растворителей; вентиляции & lpar; DWV & rpar; линии
  • Труба стальная и оцинкованная; - часто встречается в старых домах и полу; длится всего около 50 лет
  • Пластик - используется с середины и дефиса; 1970-х и полугодия; два типа & двоеточие;
    • ABS & lpar; акрилонитрил & дефис; бутадиен & дефис; стирол & rpar; - черный цвет & полутор; в первую очередь будут использоваться в жилых домах, хотя некоторые районы ограничивают их использование в новом строительстве
    • ПВХ и поливинилхлорид; - белый или кремовый цвет и полутуши; номинал и диаметр выбиты на трубе & semi; несколько заметок о ПВХ и толстой кишке;
      • ПВХ Schedule 40 достаточно прочен для дренажных линий и линий холодной воды, но применимость определяется местными правилами.При использовании для трубопроводов холодной воды, как правило, не разрешается использовать внутри здания
      • ПВХ Schedule 80 часто используется для трубопроводов холодной воды, но в некоторых местах его нельзя использовать внутри здания, поскольку он не подходит для горячей воды
      • ХПВХ & lpar; хлорированный поливинилхлорид & rpar; такой же прочный, как и ПВХ, но устойчивый к нагреванию и дефисам, что делает его приемлемым в большинстве областей для внутренних линий электропередач и полу; это обычно измеряется в соответствии со стандартами CTS & lpar ;, что важно при рассмотрении фитингов для существующих труб & semi; например, 2-дюймовый фитинг не всегда подходит для 2-дюймовой трубы CTS, но он всегда подходит для 2-дюймовой трубы из ПВХ с номинальным размером & rpar ;.Трубы из ХПВХ сортамента 40 и 80 и фитинги из ХПВХ сортамента 80 доступны и обычно используются в промышленности
  • Медь - обычно используется в линиях водоснабжения и некоторых дренажных линиях и полу; противостоит коррозии, служит долго
    • Жесткая распределительная труба - бывает трех толщин и двоеточия; тип M & lpar; самый тонкий & rpar;, тип L & lpar; более толстый & rpar;, тип K & lpar; самый толстый & rpar;
    • Жесткая дренажная труба - имеет одну толщину с маркировкой DWV и имеет более тонкие стенки, чем тип M
    • Гибкий & lpar; soft & rpar; - часто используется с приборами линий & lpar; e.г., посудомоечная машина, холодильник, ледогенератор & rpar; и выкатывается для установки под плиту
  • PEX & lpar; поперечно-сшитый полиэтилен & rpar; - новейшие трубы для бытового использования и полу; прост в установке & lpar; легко режется, гибкий & rpar; & semi; он может использовать обжимные фитинги или вставные фитинги, для более постоянных соединений требуются обжимные фитинги и обжимной инструмент

Расчет диаметра трубы

Знание предыстории того, как и почему определяется размер, имеет решающее значение, хотя вам не обязательно прибегать к продвинутой математике, чтобы выяснить это.К счастью, есть таблицы для каждого типа трубопроводов, утвержденных для водоснабжения и водоснабжения. Эти диаграммы используются для определения размера трубы, по которой будет подаваться количество воды, и при давлении, необходимом для работы водопроводной системы, в которой используется множество обычных бытовых приборов и приборов.

.

Строительство тепловых трубок своими руками

Когда-то секретный инструмент проектирования для аэрокосмических дизайнеров, тепловая трубка теперь стала обычным приспособлением благодаря требованиям охлаждения ЦП ПК. Тепловые трубки могут передавать много энергии с горячей стороны на холодную и полезны, когда вам нужно что-то охладить, когда по какой-то причине невозможно установить вентилятор рядом с горячей частью. В отличие от активного охлаждения, тепловая трубка также не требует внешнего питания или насосов.

[Джеймс Биггар] строит свои собственные тепловые трубы из медных труб.Вы можете посмотреть видео, как создается один из них, ниже. В этом нет ничего особенного, просто медная труба с небольшим количеством воды. Однако [Джеймс] доводит воду до кипения, чтобы снизить давление в трубке, прежде чем запечатать ее, что является интересным трюком.

Одно из ограничений его техники - отсутствие внутреннего фитиля. Это означает, что трубку можно устанавливать только вертикально. Если вы раньше не смотрели на тепловые трубки, у большинства из них есть фитиль. По идее, в трубе находится какая-то рабочая жидкость. Вы выбираете эту жидкость так, чтобы она кипела при температуре, с которой вы хотите работать, или ниже.Горячий пар устремляется к прохладной стороне трубы (переносящей тепло), где у вас есть большой радиатор, который может иметь вентилятор или активную систему охлаждения. Пар конденсируется и - в этом случае - падает обратно на дно трубки. Однако, если есть фитиль, капиллярное действие вернет жидкость к горячему концу трубки.

Вы можете подумать, что использование воды в качестве рабочей жидкости ограничит вас до 100 ° C, но помните, что техника [Джеймса] снижает давление в трубке. При более низком давлении вода закипит при более низкой температуре.

Мы уже видели тепловые трубки и охладители вина, используемые для охлаждения ПК. Фактически, мы даже видели их в сборках ПК без вентилятора.

.

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 уравнение неразрывности для установившегося потока как:

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, чем «критическая», линии тока случайным образом рассеиваются по трубе.

Режим течения, 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 течения наблюдается нерегулярный 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, которая 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 скорость 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 бурный. 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, 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 = проходное сечение / 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 потери на трение не учитываются 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 - высота над референтным уровнем; 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

Из уравнения Бернулли выводятся все другие практические формулы 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 - высота над референтным уровнем; p 1,2 - абсолютное давление; v 1,2 - скорость; ρ 1,2 - плотность; ч L - потеря напора из-за трения в трубе; H p - напор 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 падения давления, известное как формула Дарси, выражается в метрах жидкости составляет:

где: ч L - потеря напора из-за трения в трубе; f - 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 для известного падения давления. Включен расчет коэффициента трения. Применимо для ламинарных и турбулентных потоков, круглых или прямоугольных труб.

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

Уравнение Дарси может использоваться 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 по уравнению:

где: f - коэффициент трения; Re - число Рейнольдса;

Когда поток турбулентный и число Рейнольдса выше 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 может быть определена на основании 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 при использовании 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: f - 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: f - коэффициент трения; Re - число Рейнольдса; D - внутренний диаметр трубы; k 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; p 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 несжимаемой жидкости при постоянной плотности можно рассчитать как:

где: р - напор; p 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:

.

Смотрите также