Розрахунок витрати води по діаметру труби необхідно виконати ще на етапі планування конструкції водопроводу. Адже від результатів таких обчислень залежать ключові параметри домашніх або промислових водоводів. Тому в даній статті ми познайомимо наших читачів з методиками, що дозволяють зробити самостійний розрахунок водопровідних систем.
З деякими параметрами витрата води пов'язаний самим прямим чином.
Наприклад, від передбачуваного витрати залежить такі параметри, як:
- діаметр труб, який визначається виходячи з передбачуваної пропускної здатності;
- товщина стінки труб, яка визначається виходячи з передбачуваного внутрішнього тиску.
Можна навіть сказати, що з усієї «трубної геометрії» від розходу води не залежить тільки довжина водогону. Крім того, на деякі параметри трубопроводу передбачуваний витрата води впливає не прямим, а непрямим чином.
Так, розрахунок витрати води через трубу відомого діаметра допоможе визначитися з такими характеристиками, як:
- Тип конструкційний матеріал, що використовується для будівництва трубопроводу;
- Вид технології використовуваної в процесі складання водоводу.
Адже ці характеристики пов'язані з максимально допустимим тиском усередині трубопроводу, яке, в свою чергу, залежить від витрати води.
↑Як і інші конструкторські розрахунки, витрата води визначається двома способами: або за допомогою формули, або за довідковими та табличних даних, виходячи з норми споживання.
↑При обчисленні розрахунку споживання води використовується наступна формула:
-
Для добового розрахунку - Q = ΣQ × N / 100 - Для годинного розрахунку - q = Q × K / 24
Причому, в першому випадку, під ΣQ розуміють сумарний (річне) добове споживання води за нормою на одного жителя, а під N - число жителів в будинку. Сумарне споживання є фіксованою величиною, значення якої можна знайти в спеціальному нормативному документі СНиП 2.04.02-84. У другому випадку під Q розуміють вже певний добовий розрахунок, а під K - коефіцієнт нерівномірності споживання, рівний 1,1-1,3 (СНиП 2.04.02-84).
Ці формули дозволяють виконати розрахунок норми витрати води питної та господарського призначення. Однак зазначена методика розрахунку дозволяє отримати узагальнений результат, до якого увійде і витрата питної води, і потреби в рідині для систем пожежогасіння, і потреби в технічній воді. Тому, для більш тонких розрахунків слід скористатися табличними даними, що дозволяють обчислити потреби саме в питній, або тільки в технічної рідини.
↑Обчислення за нормою споживання передбачає планування типу і кількості джерел витрати рідини. Простіше кажучи, звертаючись до таблиць потрібно знати не тільки кількість кранів в будинку, але і число ванн і водонагрівачів.
Знаючи ці відомості, ми зможемо використовувати їх при виборі конкретних величин споживання, зазначених у таблицях СНиП 2.04.02-84.
Так, згідно зі згаданими нормами і правилами, добове споживання рідини в будинку, не обладнаному водопроводом, не перевищує 60 літрів на одну людину. Ну а в більш цивілізованому будинку споживання рідини може зрости до 160 літрів (тільки водопровід), 230 літрів (водопровід + ванна) або 350 літрів (водопровід + ванна + туалет) на добу.
↑Дані про середньодобовому і годинному витраті, безумовно, цікаві, але більшість домовласників ця інформація не зацікавить. Та й фахівцям по трубопроводах потрібні зовсім інші відомості, а саме - діаметр труби і внутрішній тиск в трубопроводі.
Однак, підібратися до діаметру і тиску допомагає саме загальний розрахунок витрати води в трубопроводі.
Оскільки ці величини фігурують в такою формулою:
Причому під розуміють внутрішній діаметр труби, а під - швидкість течії рідини. Причому швидкість в системі може бути або природна (при русі рідини самопливом) або штучно створена. Величина природної швидкості в безнапірних системах коливається між 0,7 м / с і 1,9 м / с. Ну а надану зовнішнім джерелом швидкість можна визначити по паспорту нагнітача.
З формули видно, що знаючи діаметр і витрата ми, можемо обчислити швидкість руху рідини в трубі. Або по відомій швидкості і витраті - обчислити діаметр трубопроводу. Крім цього, дану формулу можна використовувати для аудиту системи - розрахувавши швидкість руху рідини в трубі, і знаючи її діаметр, ми можемо зробити висновок про відповідність трубопроводу заявленої пропускної здатності.
↑Розраховуючи витрата води, необхідно взяти до уваги і можливе падіння напору (тиску) в трубопроводі, яке розраховується за формулою Дарсі:
Де L - довжина труби, λ - коефіцієнт втрат на тертя, а ρ - в'язкість. З формули видно, що втрати тиску в системі будуть пов'язані зі збільшенням довжини трубопроводу і зростанням коефіцієнта тертя - λ, який засвистить від наступних причин:
- шорсткості внутрішньої поверхні,
- наявності перешкод на ділянках з запірною арматурою
- турбулентності течії рідини
- прямолінійності трубопроводу
Подібний розрахунок потрібно зробити з урахуванням втрат на самій крайній точці трубопроводу. Тільки в цьому випадку ми можемо гарантувати стабільно достатній тиск в системі.
↑Оперуючи передбачуваними втратами тиску, швидкістю течії рідини в трубопроводі і обсягами витрати ми можемо визначити всі геометричні параметри трубопроводу. Хоча подібне нагромадження формул буде зрозуміло далеко не кожному сантехніку, тому складний гідродинамічний розрахунок витрати води, в більшості випадків замінюється особливої таблицею.
Наприклад, такий:
Де під D розуміють номінальний діаметр, під q - витрата води, під V - швидкість течії рідини, а під i - ухил. Користуватися таким графіком дуже просто - ми знаходь на ньому два вихідних значення, наприклад, діаметр 150 мм і витрата в 10 л / с, і з'єднуємо ці точки прямою лінією. Значення швидкості (V) і ухилу (i) буде відображено на перетині вертикальних прямих з нашої похилою лінією. Аналогічним способом можна обчислити діаметр або витрата - по нахилу і швидкості.
Причому зазначені графіки, а точніше номограми, викреслюють виходячи з конструкційного матеріалу труб. Приклади номограмм можна знайти в зводі правил і норм СП 40-109-2006. У підсумку, найпростішим способом ув'язки «геометрії» трубопроводу з напором і витратою води є саме симбіоз таблиці і графіка.
