Як розрахувати витрату води по діаметра труби – теорія й практика

Зміст:

Як нескладним шляхом вирахувати витрату води по діаметру труби? Адже звернення до комунальників з попередньо складеною схемою всіх водопровідних комунікацій у районі справа досить клопітка.

Навіщо потрібні подібні розрахунки

При складанні плану зі зведення великого котеджу, в якому є кілька ванних кімнат, приватного готелю, організації пожежної системи, важливо мати більш-менш точну інформацію про транспортні можливості наявної труби, беручи до уваги її діаметр і тиск в системі. Вся справа в коливаннях напору під час піку споживання води: такі явища досить серйозно впливають на якість надаваних послуг.

Крім того, якщо водопровід не оснащений водолічильником, то при оплаті за послуги комунальних служб в розрахунок береться «прохідність труби». У такому разі цілком логічно випливає питання про застосовувані при цьому тарифи.

При цьому важливо розуміти, що другий варіант не стосується приватних приміщень (квартир, котеджів), де при відсутності лічильників при нарахуванні оплати враховують санітарні норми: зазвичай це до 360 л/добу на одну людину.

Від чого залежить прохідність труби

Від чого ж залежить витрата води в трубі круглого перерізу? Складається враження, що пошук відповіді не має викликати складнощів: чим більший перетин має труба, тим більший об'єм води вона зможе пропустити через певний час (калькулятор об'єму води в трубі). А проста формула об'єму труби дозволить дізнатися і це значення. При цьому згадується також тиск, адже чим вище водяний стовп, тим з більшою швидкістю вода буде продавлюватися всередині комунікації. Однак практика показує, що це далеко не всі чинники, що впливають на витрату води.

Крім них, до уваги доводиться брати також наступні моменти:

1. Довжина труби. При збільшенні її протяжності вода сильніше треться об її стінки, що призводить до уповільнення потоку. Справді, в самому початку системи вода відчуває вплив виключно тиском, однак важливо й те, як швидко у наступних порцій з'явиться можливість увійти всередину комунікації. Гальмування ж всередині труби часто досягає великих значень.
2. Витрата води залежить від діаметра більше, ніж це здається на перший погляд. Коли розмір діаметра труби невеликий, стінки чинять опір водного потоку на порядок більше, ніж у товстіших трубах. Як результат, при зменшенні діаметра труби знижується її вихід в плані співвідношення швидкості водного потоку до показника внутрішньої площі на ділянці фіксованої довжини. Якщо сказати по-простому, товстий водопровід набагато швидше транспортує воду, ніж тонкий.
3. Матеріал виготовлення. Ще один важливий момент, який безпосередньо впливає на швидкість руху води по трубі. Приміром, гладкий пропілен сприяє ковзанню води в набагато більшій мірі, ніж жорсткі сталеві стінки.
4. Тривалість служби. З часом на сталевих водопроводах з'являється іржа. Крім цього для сталі, як і для чавуну, характерно поступово накопичувати вапняні відкладення. Опірність водного потоку труби з відкладеннями набагато вище, ніж нових сталевих виробів: ця різниця іноді доходить до 200 разів. Крім того, заростання труби призводить до зменшення її діаметра: навіть якщо не брати в розрахунок більше тертя, прохідність її явно падає. Важливо також зауважити, що вироби з пластику та металопластику подібних проблем не мають: навіть через десятиліття інтенсивної експлуатації рівень їх опірності водним потокам залишається на початковому рівні.
5. Наявність поворотів, фітингів, перехідників, вентилів сприяє додатковому гальмуванню водних потоків.

Всі перераховані вище фактори доводиться враховувати, адже мова йде не про якісь маленькі погрішності, а про серйозну різницю в кілька разів. В якості висновку можна сказати, що просте визначення діаметра труби по витраті води навряд чи можливо.

Нова можливість розрахунків витрат води

УВАГА!
Не робіть ПОМИЛОК у розрахунку!
Використовуйте будівельні калькулятори онлайн - розрахунок будівельних матеріалів та конструкцій для ремонту і будівництва швидко та точно.

Якщо використання води здійснюється за допомогою крана, це значно спрощує завдання. Головне в такому випадку, щоб розміри отвору виливу води були набагато менше діаметра водопроводу. В такому випадку застосовна формула розрахунку води по перерізу труби Торрічеллі v^2=2gh, де v — швидкість протікання крізь невеликий отвір, g — прискорення вільного падіння, а h — висота стовпа води над краном (отвір, що має переріз s, за одиницю часу пропускає водний об'єм s*v). При цьому важливо пам'ятати, що термін «перетин» застосовується для позначення не діаметра, а його площі. Для її розрахунку використовують формулу pi*r^2.

Якщо стовп води має висоту 10 метрів, а отвір – діаметр 0,01 м, витрата води через трубу при тиску в одну атмосферу обчислюється таким чином: v^2=2*9.78*10=195,6. Після витягання квадратного кореня виходить v=13,98570698963767. Після округлення, щоб отримати простіший показник швидкості, виходить 14 м/с. Перетин отвору, що має діаметр 0,01 м, обчислюється так: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 м2. У підсумку виходить, що максимальна витрата води через трубу відповідає 0,000314159265*14=0,00439822971 м3/с (трохи менше, ніж 4,5 літра води/секунду). Як можна побачити, в такому випадку розрахунок води по перерізу труби провести досить просто. Також у вільному доступі є спеціальні таблиці з зазначенням витрати води для найпопулярніших сантехнічних виробів, при мінімальному значенні діаметра водопровідної труби.

Як вже можна зрозуміти, універсального нескладного способу, щоб обчислити діаметр трубопроводу в залежності від витрати води, не існує. Однак певні показники для себе вивести все-таки можна. Особливо це стосується випадків, якщо система облаштована з пластикових або металопластикових труб, а споживання води здійснюється кранами з малим перерізом виходу. В окремих випадках такий метод розрахунку застосовується на сталевих системах, але мова йде насамперед про нові водопроводи, які не встигли покритися внутрішніми відкладеннями на стінках.