Dòng nước chảy qua đường ống ở áp suất mong muốn
Nội dung của bài báo
Nhiệm vụ chính của việc tính toán lượng nước tiêu thụ trong đường ống theo tiết diện (đường kính) của nó là chọn đường ống sao cho lượng nước tiêu thụ không quá lớn và áp lực vẫn tốt. Cần phải tính đến:
- đường kính (phần bên trong DN),
- tổn thất đầu trong khu vực được tính toán,
- tốc độ dòng chảy thủy lực,
- áp suất tối đa,
- ảnh hưởng của các lối rẽ và cửa trong hệ thống,
- vật liệu (đặc điểm của thành ống) và chiều dài, v.v.
Việc lựa chọn đường kính ống theo lưu lượng nước sử dụng bảng được coi là cách đơn giản hơn, nhưng kém chính xác hơn so với việc đo và tính toán áp suất, vận tốc nước và các thông số khác trong đường ống, được thực hiện tại địa phương.
Chu vi ống
Việc xác định đường kính của đường ống theo tốc độ dòng chảy bắt đầu từ đâu? Nếu bạn chưa quen với việc đặt mạng, thì quá trình này bắt đầu với việc hiểu đường kính là gì.
Vì vậy, đường kính là đoạn nối hai điểm cực trị trên một đường tròn nằm ở hai phía đối diện của kết cấu. Đường kính của đường ống được tính toán tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy, nó là một trong những kích thước tổng thể quan trọng của hệ thống.
Sự khôn ngoan của tính toán
Tại thời điểm tính toán cần tính đến những thông số nào, cần tính đến những thông số nào?
- Độ dày của bức tường của cấu trúc.
- Kích thước bên trong của đường dây.
- Kích thước ngoài của các phần tử lưới.
- Đường kính danh nghĩa của kết cấu, thường được gọi là DN trong công thức.
- Một chỉ số đặc trưng cho đoạn có điều kiện, được gọi là Du. Được đo bằng milimét.
Ngoài ra, người ta nên tính đến những gì sẽ di chuyển trong hệ thống, dưới áp lực nào và độ dài của tuyến đường. Cũng cần phải tính đến loại đường ống mà các tính toán dành cho. Các thông số cho hệ thống sưởi và cấp nước khác nhau.
Trước đây, kích thước của các cấu trúc được tính toán và chỉ định bằng inch, nhưng trong vài năm qua, người ta ngày càng thực hiện các phép tính theo cm, mm. Nhưng ngay cả khi bạn tính toán mọi thứ bằng inch, điều đó cũng không thành vấn đề - chỉ cần sử dụng một trong các bảng chuyển đổi đo lường được đăng trên Web một cách hào phóng.
Tiêu chuẩn để xác định tốc độ dòng chảy
Sự tiêu thụ nước
Một điểm quan trọng là xác định chính xác lưu lượng nước trong đường ống.
Hãy lấy một ngôi nhà nông thôn. Để xác định kích thước của các kết cấu được sử dụng để cấp nước cho kết cấu, phải tính toán mức tiêu thụ lớn nhất. Điểm này không chỉ quan trọng để hiểu được những yếu tố nào cần thiết cho tuyến đường mà còn đối với các quy trình khoan chính xác, khi kích thước của ống vách là quan trọng.
Hãy xem xét tình huống với một ví dụ. Nhà riêng có diện tích trung bình. Điều này có nghĩa là nó có một nhà bếp để cung cấp nước, một phòng tắm (nhà vệ sinh, phòng tắm, cũng sẽ có một chậu rửa). Ngoài ra, máy giặt hiện nay đã qua sử dụng cũng cần được kết nối với hệ thống. Vào mùa hè, bạn sẽ cần tưới các luống và bồn hoa. Dựa trên các dữ liệu đầu vào đó, có thể kết luận rằng để cung cấp nước cho nền kinh tế này, cần một hệ thống cấp nước với thông số xấp xỉ 3 mét khối / giờ.
Đối với tải trọng như vậy, máy bơm ba inch là phù hợp. Bản thân thiết bị có đường kính 75 cm, khi lắp đặt máy bơm, điều quan trọng cần nhớ là thiết bị không được tiếp xúc với thành của vỏ, có nghĩa là bạn phải chú ý rằng có không gian trống giữa các phần tử. - bên trong đường ống.
Theo quy định, một máy bơm ba inch là đủ để cung cấp nước cho một ngôi nhà riêng.
Giảm áp suất và tính toán lực cản thủy lực
Để xác định đầu bên trong các đường ống và lựa chọn chính xác thiết bị giúp bơm môi chất lỏng hoặc khí, cần phải tính toán độ sụt áp. Trong trường hợp không có quyền truy cập vào mạng Internet, các phép tính được thực hiện theo công thức:
Δp=λ·(l/d1)·(ρ/2)·v²
Δp - sụt áp trong đoạn ống, Pa l - chiều dài đoạn ống, m λ - hệ số điện trở d1 - tiết diện ống, m ρ - mức khối lượng riêng của phương tiện được vận chuyển, kg / m3 v - tốc độ chuyển động, m / s
Lực cản thủy lực được hình thành dưới tác động của 2 yếu tố chính:
- lực cản ma sát;
- địa phương kháng chiến.
Tùy chọn đầu tiên được cung cấp cho việc hình thành các bất thường và gồ ghề cản trở chuyển động của phương tiện được bơm. Để khắc phục hiệu ứng ức chế, cần phải tiêu thụ thêm năng lượng. Với dòng chảy tầng và số mũ Reynolds thấp tương ứng (Re), được đặc trưng bởi tính đồng nhất và loại trừ khả năng trộn lẫn các lớp môi trường lỏng hoặc khí liền kề, ảnh hưởng của độ nhám là tối thiểu. Điều này là do sự gia tăng thông số của lớp phụ cực kỳ nhớt của phương tiện được bơm, so với các điểm lồi lõm và bất thường hình thành trên bề mặt của đường ống. Những điều kiện này cho phép các đường ống được coi là trơn tru về mặt thủy lực.
Với sự gia tăng giá trị Reynolds, lớp phụ nhớt có độ dày nhỏ hơn, đảm bảo sự chồng chéo của các điểm bất thường và ảnh hưởng của độ nhám, mức độ cản thủy lực không phụ thuộc vào số mũ Reynolds và chiều cao trung bình của các phần nhô ra trên lớp phủ đường ống. Giá trị Reynolds tăng lên sau đó làm cho nó có thể chuyển môi trường được bơm sang chế độ dòng chảy hỗn loạn, nơi hình thành sự phá hủy lớp phụ nhớt và ma sát hình thành được xác định bởi giá trị của độ nhám.
Mất mát ma sát được tính bằng cách thay thế dữ liệu:
HT = [(λ · l) / de] · [w2 / (2g)]
- HT - tổn thất đầu do lực cản ma sát, m
- [w2 / (2g)] - vận tốc đầu, m
- λ - hệ số điện trở
- l - chiều dài đoạn ống dẫn, m
- dЭ - giá trị tương đương của mặt cắt ngang của đường ống, m
- w - tốc độ chuyển động của phương tiện, m / s
- g - gia tốc do trọng lực, m / s2
Phương pháp tính toán sự phụ thuộc của tốc độ dòng nước và đường kính đường ống
Sử dụng các công thức dưới đây, bạn có thể vừa tính được lưu lượng nước trong ống vừa xác định được sự phụ thuộc của đường kính ống vào lưu lượng nước.
Trong công thức tiêu thụ nước này:
- q là tốc độ dòng chảy tính bằng l / s,
- V - xác định tốc độ của dòng thủy lực tính bằng m / s,
- d - tiết diện bên trong (đường kính tính bằng cm).
Khi biết tốc độ dòng chảy và d của mặt cắt, có thể sử dụng các phép tính nghịch đảo để thiết lập tốc độ hoặc biết tốc độ dòng chảy và tốc độ để xác định đường kính. Trong trường hợp có thêm một bộ tăng áp (ví dụ, trong các tòa nhà cao tầng), áp suất do nó tạo ra và tốc độ dòng thủy lực được chỉ ra trong hộ chiếu của thiết bị. Nếu không tiêm bổ sung, tốc độ dòng chảy thường thay đổi trong khoảng 0,8-1,5 m / s.
Để tính toán chính xác hơn, tổn thất đầu người được tính theo công thức của Darcy:
Để tính toán, bạn phải cài đặt thêm:
- chiều dài đường ống (L),
- hệ số tổn thất, phụ thuộc vào độ gồ ghề của thành ống, độ nhiễu loạn, độ cong và các phần có van chặn (λ),
- độ nhớt chất lỏng (ρ).
Mối quan hệ giữa giá trị D của đường ống, tốc độ dòng chảy thủy lực (V) và tốc độ dòng nước (q), có tính đến góc dốc (i), có thể được biểu thị trong bảng trong đó hai đại lượng đã biết được nối với nhau bằng a đường thẳng, và giá trị của đại lượng mong muốn sẽ được nhìn thấy tại giao điểm của tỷ lệ và đường thẳng.
Để biện minh về mặt kỹ thuật, đồ thị về sự phụ thuộc của chi phí hoạt động và vốn cũng được xây dựng với việc xác định giá trị tối ưu của D, được đặt tại giao điểm của đường cong chi phí hoạt động và vốn.
Việc tính toán lưu lượng nước qua đường ống có tính đến áp suất giảm có thể được thực hiện bằng máy tính trực tuyến (ví dụ: https://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy- raschet-truboprovoda.html). Đối với tính toán thủy lực, như trong công thức, bạn cần tính đến hệ số tổn thất, nghĩa là lựa chọn:
- phương pháp tính toán điện trở,
- vật liệu và loại hệ thống đường ống (thép, gang, amiăng, bê tông cốt thép, nhựa), ví dụ, bề mặt nhựa ít gồ ghề hơn thép và không bị ăn mòn,
- đường kính bên trong,
- chiều dài phần,
- giảm áp cho từng mét đường ống.
Một số máy tính có tính đến các đặc điểm bổ sung của hệ thống đường ống, ví dụ:
- mới hoặc không mới với lớp phủ bitum hoặc không có lớp phủ bảo vệ bên trong,
- với nhựa bên ngoài hoặc lớp phủ xi măng polyme,
- với lớp phủ xi măng-cát bên ngoài, được áp dụng bằng các phương pháp khác nhau, v.v.
Cách tính đường kính ống dẫn khí
Đường ống gas được tính khác một chút so với đường ống nước. Các giá trị cơ bản ở đây là:
- vận tốc và áp suất khí;
- chiều dài đường ống với tổn thất áp suất trên phụ kiện;
- giảm áp suất trong giới hạn chấp nhận được.
Việc tính toán đường kính của ống dẫn khí có thể được thực hiện theo công thức:
trong đó di là đường kính trong của đường ống, m;
V - thể tích tiêu thụ của khí nén, m³ / s;
L là chiều dài của đường ống, được điều chỉnh cho các phụ kiện, m;
Δp - độ sụt áp cho phép, bar;
pmax - áp suất trên của máy nén, bar.
Do đó, khi chọn đường kính ống, một thông số quan trọng là thông lượng, thông số này phụ thuộc vào tiết diện và kích thước bên trong của đường ống. Do đó, bắt buộc phải đo các dữ liệu như áp suất cho phép, độ dày thành ống, đường kính trong của ống, đặc tính của chất mang nhiệt hoặc chất khí.
Làm thế nào để bạn kích thước đường ống? Hãy cho chúng tôi biết, bạn đã tính toán đường ống cho ngôi nhà của chính mình bằng những thông số nào?
Khi đặt đường ống dẫn nước, việc khó nhất là tính toán thông lượng của các đoạn ống. Tính toán đúng sẽ đảm bảo rằng tốc độ dòng nước không quá lớn và áp lực của nó không giảm.
