Fluxo de água através do tubo na pressão desejada
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A principal tarefa de calcular o volume de consumo de água em um tubo por sua seção transversal (diâmetro) é selecionar os tubos de forma que o consumo de água não seja muito grande e a pressão continue boa. Neste caso, é necessário levar em consideração:
- diâmetros (seção interna DN),
- perda de carga na área calculada,
- taxa de fluxo hidráulico,
- pressão máxima,
- influência das curvas e portões no sistema,
- material (características das paredes da tubulação) e comprimento, etc.
A seleção do diâmetro do tubo de acordo com a vazão de água usando a tabela é considerada uma forma mais simples, mas menos precisa do que medir e calcular a pressão, velocidade da água e outros parâmetros na tubulação, feito localmente.
Circunferência do tubo
Onde começa a determinação do diâmetro da tubulação pela vazão? Se você é novo no assentamento de redes, este processo começa com a compreensão do que é o diâmetro.
Portanto, o diâmetro é um segmento que conecta dois pontos extremos em um círculo localizado em lados opostos da estrutura. O diâmetro da tubulação é calculado em função da vazão, é uma das dimensões gerais significativas do sistema.
A sabedoria do cálculo
O que é levado em consideração no momento dos cálculos, quais parâmetros devem ser considerados?
- A espessura da parede da estrutura.
- Dimensão interna da linha.
- Dimensão externa dos elementos da malha.
- O diâmetro nominal da estrutura, muitas vezes referido como DN nas fórmulas.
- Um indicador que caracteriza a passagem condicional, referido nos cálculos como Du. Medido em milímetros.
Além disso, deve-se levar em consideração o que se moverá no sistema, sob que pressão e a extensão do percurso. Também é necessário levar em consideração para que tipo de duto se destinam os cálculos. Os parâmetros para o sistema de aquecimento e abastecimento de água são diferentes.
Anteriormente, o tamanho das estruturas era calculado e indicado em polegadas, mas nos últimos anos tem sido cada vez mais praticado fazer cálculos em centímetros, milímetros. Mas mesmo que você tenha calculado tudo em polegadas, não importa - apenas use uma das tabelas de conversão de medidas generosamente postadas na web.
Padrões para determinar a taxa de fluxo
Consumo de água
Um ponto importante é determinar corretamente o fluxo de água na tubulação.
Vamos pegar uma casa de campo. Para determinar o tamanho das estruturas usadas para fornecer água à estrutura, o consumo máximo deve ser calculado. Este ponto é importante não apenas para entender quais elementos são necessários para a rota, mas também para os processos de perfuração corretos, quando o tamanho do revestimento é importante.
Vamos considerar a situação com um exemplo. Casa privada de tamanho médio. Isto significa que tem uma cozinha onde deve ser fornecida água, uma casa de banho (sanita, casa de banho, que também vai abrigar um lavatório). Além disso, agora são utilizadas máquinas de lavar, que também precisam ser conectadas ao sistema. No verão, você precisará de irrigação dos canteiros e canteiros de flores. Com base nesses dados de entrada, pode-se concluir que para abastecer essa economia será necessário um sistema de abastecimento de água com parâmetros aproximados de 3 metros cúbicos por hora.
Para tal carga, bombas de três polegadas são adequadas. A unidade em si tem um diâmetro de 75 cm. Ao instalar a bomba, é importante lembrar que o dispositivo não deve entrar em contato com as paredes da carcaça, o que significa que você deve cuidar para que haja espaço livre entre os elementos - dentro do pipeline.
Via de regra, uma bomba de três polegadas é suficiente para fornecer água a uma residência particular.
Reduzindo a pressão e calculando a resistência hidráulica
Para determinar a altura manométrica dentro dos tubos e a correta seleção dos equipamentos que auxiliam no bombeamento de meios líquidos ou gasosos, é necessário calcular a queda de pressão. Na ausência de acesso à rede Internet, os cálculos são feitos de acordo com a fórmula:
Δp=λ·(eu/d1)·(ρ/2)·v²
Δp - quedas de tensão na seção do oleoduto, Pa l - comprimento da seção do oleoduto, m λ - coeficiente de resistência d1 - seção transversal do tubo, m ρ - nível de densidade do meio transportado, kg / m3 v - velocidade de movimento, m / s
A resistência hidráulica é formada sob a influência de 2 fatores principais:
- resistência ao atrito;
- resistência local.
A primeira opção é prevista para a formação de irregularidades e rugosidade que impeçam a movimentação do meio bombeado. Para superar o efeito inibitório, é necessário um consumo adicional de energia. Com um fluxo laminar e o correspondente expoente de Reynolds (Re) baixo, caracterizado pela uniformidade e pela exclusão da possibilidade de misturar camadas adjacentes de meios líquidos ou gasosos, o efeito da rugosidade é mínimo. Isso se deve a um aumento no parâmetro da subcamada extremamente viscosa do meio bombeado, em relação às irregularidades formadas e saliências na superfície dos tubos. Essas condições permitem que os tubos sejam considerados hidraulicamente lisos.
Com o aumento do valor de Reynolds, a subcamada viscosa passa a ter uma espessura menor, o que garante a sobreposição das irregularidades e o efeito da rugosidade, o nível de resistência hidráulica independe do expoente de Reynolds e a altura média das saliências no revestimento de tubos. Um aumento subsequente no valor de Reynolds torna possível a transferência do meio bombeado para um modo de fluxo turbulento, onde a destruição da subcamada viscosa é formada e o atrito formado é determinado pelo valor da rugosidade.
A perda de fricção é calculada por substituição de dados:
HT = [(λ · l) / de] · [w2 / (2g)]
- HT - perda de carga com resistência ao atrito, m
- [w2 / (2g)] - cabeça de velocidade, m
- λ - coeficiente de resistência
- l - comprimento da seção do duto, m
- dЭ - valor equivalente da seção transversal da linha do gasoduto, m
- w - velocidade de movimento da mídia, m / s
- g - aceleração devido à gravidade, m / s2
Métodos para calcular as dependências da taxa de fluxo de água e diâmetro da tubulação
Usando as fórmulas abaixo, você pode calcular o fluxo de água no tubo e determinar a dependência do diâmetro do tubo em relação ao fluxo de água.
Nesta fórmula de consumo de água:
- q é a taxa de fluxo em l / s,
- V - determina a velocidade do fluxo hidráulico em m / s,
- d - seção interna (diâmetro em cm).
Conhecendo a vazão ed da seção, é possível, por meio de cálculos inversos, definir a velocidade, ou, conhecendo a vazão e a velocidade, determinar o diâmetro. No caso de um compressor adicional (por exemplo, em edifícios altos), a pressão gerada por ele e a vazão hidráulica são indicadas no passaporte do instrumento. Sem injeção adicional, a taxa de fluxo na maioria das vezes varia na faixa de 0,8-1,5 m / s.
Para cálculos mais precisos, as perdas de carga são levadas em consideração usando a fórmula de Darcy:
Para calcular, você deve instalar adicionalmente:
- comprimento do oleoduto (L),
- fator de perda, que depende da rugosidade das paredes da tubulação, turbulência, curvatura e seções com válvulas de bloqueio (λ),
- viscosidade do fluido (ρ).
A relação entre o valor D da tubulação, a vazão hidráulica (V) e a vazão de água (q), levando em consideração o ângulo de inclinação (i), pode ser expressa em uma tabela onde duas quantidades conhecidas são conectadas por um linha reta, e o valor da quantidade desejada será visto na interseção da escala e da linha reta.
Para justificativa técnica, gráficos de dependência dos custos operacionais e de capital também são construídos com a determinação do valor ótimo de D, que é definido na intersecção das curvas dos custos operacionais e de capital.
O cálculo do fluxo de água através da tubulação levando em consideração a queda de pressão pode ser realizado usando calculadoras online (por exemplo: https://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy- raschet-truboprovoda.html). Para o cálculo hidráulico, como na fórmula, é necessário levar em consideração o fator de perda, o que implica na escolha:
- método de cálculo de resistência,
- o material e o tipo de sistemas de tubulação (aço, ferro fundido, amianto, concreto armado, plástico), onde é levado em consideração que, por exemplo, as superfícies de plástico são menos ásperas que o aço e não corroem,
- diâmetros internos,
- comprimento da seção,
- queda de pressão para cada metro da tubulação.
Algumas calculadoras levam em consideração características adicionais dos sistemas de tubulação, por exemplo:
- novo ou não novo com revestimento betuminoso ou sem revestimento protetor interno,
- com revestimento externo de plástico ou cimento-polímero,
- com revestimento externo de cimento-areia, aplicado por diferentes métodos, etc.
Como calcular o diâmetro de um tubo de gás
O tubo de gás é calculado de forma ligeiramente diferente do tubo de água. Aqui, os valores fundamentais são:
- velocidade e pressão do gás;
- comprimento do tubo com perda de pressão nas conexões;
- queda de pressão dentro dos limites aceitáveis.
O cálculo do diâmetro do tubo de gás pode ser realizado de acordo com a fórmula:
onde di é o diâmetro interno da tubulação, m;
V´ - consumo volumétrico de ar comprimido, m³ / s;
L é o comprimento da tubulação, ajustado para acessórios, m;
Δp - queda de pressão admissível, bar;
pmax - pressão superior do compressor, bar.
Assim, ao escolher o diâmetro do tubo, um parâmetro importante é a vazão, que depende da seção transversal e do tamanho interno da linha. Portanto, é imperativo medir dados como pressão permitida, espessura da parede, diâmetro interno do tubo, propriedades do transportador de calor ou gás.
Como você dimensiona o pipeline? Diga-nos, por meio de quais parâmetros você calculou os tubos para sua própria casa?
Ao colocar adutoras de água, o mais difícil é calcular a vazão das seções de tubo. Cálculos corretos garantirão que a taxa de fluxo de água não seja muito grande e sua pressão não diminua.
