Гідравлічний розрахунок водопроводу: прості методи

Для чого виконується гідравлічний розрахунок водопровідної мережі? Які саме параметри потребують розрахунку? Чи існують якісь прості схеми розрахунків, доступні для новачка? Відразу обмовимося: цей матеріал орієнтований насамперед на власників невеликих приватних будинків; відповідно, такі параметри, як ймовірність одночасного використання всіх сантехнічних приладів у будинку, нам визначати не потрібно.

що розраховується

Гідравлічний розрахунок внутрішнього водопроводу зводиться до визначення наступних параметрів:

1. Розрахункової витрати води на окремих ділянках водопроводу.
2. Швидкості потоку води в трубах.

Підказка: для внутрішніх водопроводів нормою вважаються швидкості від 0,7 до 1,5 м / с. Для пожежного водопроводу допустима швидкість до 3 м / с.

1. Оптимального діаметра водопроводу, що забезпечує прийнятну падіння напору. Як варіант - може визначатися втрата напору при відомому діаметрі кожної ділянки. Якщо з урахуванням втрат натиск на сантехнічних приладах буде менше нормованого, локальна мережа водопостачання потребує встановлення підкачки.

Витрати води

Нормативи витрати води окремими сантехнічними приладами можна виявити в одному з додатків до СНиП 2.04.01-85, що регламентує спорудження внутрішніх водопроводів і каналізаційних мереж. Наведемо лише деякі з відповідної таблиці.

У разі передбачуваного одночасного використання декількох сантехнічних приладів витрата підсумовується. Так, якщо одночасно з використанням туалету на першому поверсі передбачається робота душової кабінки на другому - буде цілком логічним скласти витрата води через обидва сантехнічних приладу: 0,10 + 0,12 = 0,22 л / с.

Особливий випадок

Для пожежних водопроводів діє норма витрати в 2,5 л / сну одну струмінь. При цьому розрахункова кількість струменів на один пожежний гідрант при пожежогасінні цілком передбачувано визначається типом будівлі і його площею.

Швидкість потоку

Припустимо, що наше завдання - гідравлічний розрахунок тупикової водопровідної мережі з відомим піковим витратою через неї. Нам потрібно визначити діаметр, який забезпечить прийнятну швидкість руху потоку через трубопровід (нагадаємо, 0,7-1,5 м / с).

формули

Витрата води, швидкість її потоку і розмір трубопроводу погоджуються один з одним такою послідовністю формул:

S =? r ^ 2, де:

• S - площа перетину труби в квадратних метрах;
• ? - число пі, прийнятої рівним 3,1415;
• r - радіус внутрішнього перетину в метрах.

Корисно: для сталевих і чавунних труб радіус зазвичай приймається рівним половині їх ДУ (умовного проходу). У більшості пластикових труб внутрішній діаметр на крок менше номінального зовнішнього: так, у поліпропіленової труби зовнішнім діаметром 40 мм внутрішній приблизно дорівнює 32 мм.

Q = VS, де:

• Q - витрата води (м3);
• V - швидкість водяного потоку (м / с);
• S - площа перетину в квадратних метрах.

приклад

Давайте виконаємо гідравлічний розрахунок пожежного водопроводу для однієї струменя з витратою 2,5 л / с.

Як ми вже з'ясували, в цьому випадку швидкість водяного потоку обмежена м / с.

1. Перераховуємо витрата в одиниці СІ: 2,5 л / с = 0,0025 м3 / с.
2. Обчислюємо по другій формулі мінімальну площу перетину. При швидкості в 3 м / с вона дорівнює 0,0025 / 3 = 0,00083 м3.
3. Розраховуємо радіус внутрішнього перерізу труби: r ^ 2 = 0,00083 / 3,1415 = 0,000264; r = 0,016 м.
4. Внутрішній діаметр трубопроводу, таким чином, має дорівнювати як мінімум 0,016 х 2 = 0,032 м, або 32 міліметра. Це відповідає параметрам сталевої труби Ду32.

Зверніть увагу: при отриманні проміжних значень між стандартними розмірами труб округлення виконується в більшу сторону. Ціна труб з діаметром, що відрізняється на крок, розрізняється не надто сильно; тим часом зменшення діаметра на 20% тягне за собою майже півтораразове падіння пропускної здатності водопроводу.

Простий розрахунок діаметра

Для швидкого розрахунку може використовуватися наступна таблиця, безпосередньо погоджує витрата через трубопровід з його розміром.

втрата напору

формули

Інструкція з розрахунку втрати напору на ділянці зазвичай задовгі досить проста, але має на увазі знання неабиякої кількості змінних. На щастя, при бажанні їх можна знайти в довідниках.

Формула має вигляд H = iL (1 + K).

У ній:

• H - шукане значення втрати напору в метрах.

Довідка: надлишковий тиск в 1 атмосферу (1 кгс / см2) при атмосферному тиску відповідає водяному стовпу в 10 метрів. Для компенсації падіння напору в 10 метрів, таким чином, тиск на вході в водорозподільчу мережу потрібно підняти на 1 кгс / см2.

• i - гідравлічний ухил трубопроводу.
• L - його довжина в метрах.
• K - коефіцієнт, що залежить від призначення мережі.

Деякі елементи формули явно потребують коментарів.

Найпростіше з коефіцієнтом К. Його значення закладені в уже згадуваний нами СНиП за номером 2.04.01-85:

А ось з поняттям гідравлічного ухилу куди складніше. Він відображає той опір, який труба надає руху води.

Гідравлічний ухил залежить від трьох параметрів:

1. Швидкості потоку. Чим вона вища, тим більше гідравлічний опір трубопроводу.
2. Діаметра труби. Тут залежність зворотна: зменшення перетину призводить до зростання гідравлічного опору.
3. Шорсткості стінок. Вона, в свою чергу, залежить від матеріалу труби (сталь володіє менш гладкою поверхнею в порівнянні з поліпропіленом або ПНД) і, в деяких випадках, від віку труби (іржа і вапняні відкладення збільшують шорсткість).

На щастя, проблему визначення гідравлічного ухилу повністю вирішує таблиця гідравлічного розрахунку водопровідних труб (таблиця Шевельова). У ній наводяться значення для різних матеріалів, діаметрів і швидкостей потоку; крім того, таблиця містить коефіцієнти поправок для старих труб.

Уточнимо: поправки на вік не потрібні всім типам полімерних трубопроводів. Металопластик, поліпропілен, звичайний і зшитий поліетилен не змінюють структуру поверхні весь період експлуатації.

Розмір таблиць Шевельова унеможливлює їх публікацію цілком; однак для ознайомлення ми наведемо невелику цитату з них.

Ось довідкові дані для пластикової труби діаметром 16 мм.

При розрахунку падіння напору потрібно враховувати, що велика частина сантехнічних приладів для нормальної роботи вимагає певного надлишкового тиску. В СНиП тридцятирічної давності наводяться дані для застарілої сантехніки; більш сучасні зразки побутової та санітарної техніки вимагають для нормальної роботи надлишкового тиску, рівного як мінімум 0,3 кгс / см (3 метра напору).

Однак: на практиці краще закладати в розрахунок трохи більше надлишковий тиск - 0,5 кгс / см2. Запас потрібен для компенсації неврахованих втрат на підводках до приладів і їх власного гідравлічного опору.

приклади

Давайте наведемо приклад гідравлічного розрахунку водопроводу, виконаного своїми руками.

Припустимо, що нам потрібно обчислити втрату напору в домашньому пластиковому водопроводі діаметром 15 мм при його довжині в 28 метрів і максимально допустимої швидкості потоку води, що дорівнює 1,5 м / с.

1. Гідравлічний ухил для довжини в 1000 метрів буде рівним 319,8. Оскільки у формулі розрахунку падіння напору використовується i, а не 1000i, це значення слід розділити на 1000: 319,8 / 1000 = 0,3198.
2. Коефіцієнт К для господарсько-питного водопроводу буде рівним 0,3.
3. Формула в цілому набуде вигляду H = 0,3198 х 28 х (1 + 0,3) = 11,64 метра.

Таким чином, надлишковий тиск в 0,5 атмосфери на кінцевій сантехническом приладі ми будемо мати при тиску в магістральному водопроводі в 0,5 + 1,164 = 1,6 кгс / см2. Умова цілком реально: тиск в магістралі зазвичай не нижче 2,5 - 3 атмосфер.

До слова: випробування водопроводу при здачі в експлуатацію проводяться тиском, як мінімум дорівнює робочому з коефіцієнтом 1,3. Акт гідравлічних випробувань водопроводу повинен включати позначки як про їх тривалості, так і про випробувальному тиску.

А тепер давайте виконаємо зворотний розрахунок: визначимо мінімальний діаметр пластикового трубопроводу, що забезпечує прийнятне тиск на кінцевій змішувачі для наступних умов:

• Тиск в трасі складає 2,5 атмосфери.
• Протяжність водопроводу до кінцевого змішувача дорівнює 144 метрам.
• Переходи діаметра відсутні: весь внутрішній водопровід буде монтуватися одним розміром.
• Піковий витрата води становить 0,2 літра в секунду.

Отже, приступимо.

1. Допустима втрата тиску складає 2,5-0,5 = 2 атмосфери, що відповідає напору в 20 метрів.
2. Коефіцієнт К і в цьому випадку дорівнює 0,3.
3. Формула, таким чином, буде мати вигляд 20 = iх144х (1 + 0,3). Нескладний розрахунок дасть значення i в 0,106. 1000i, відповідно, буде рівним 106.
4. Наступний етап - пошук в таблиці Шевельова діаметра, відповідного 1000i = 106 при шуканому витраті. Найближче значення - 108,1 - відповідає діаметру полімерної труби в 20 мм.

висновок

Сподіваємося, що ні перевтомився шановного читача надлишком цифр і формул. Як уже згадувалося, нами наведені гранично прості схеми розрахунків; професіонали змушені використовувати куди більш складні рішення. Як завжди, додаткова тематична інформація знайдеться у відео в цій статті. Успіхів!