Формулы для расчета объема воды в трубе

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.


  1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера. Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Расчет объема воды в колодце

Как же рассчитать сколько воды в колодце? Да и для чего это нужно? Отвечаем — даже если вы не жалуетесь на уровень жидкости, рано или поздно вам придется ее дезинфицировать. Делается это при помощи раствора марганцовки, который добавляется в определенной пропорции. Без знания о том, каков объем жидкости в колодце, вы не сможете правильно рассчитать необходимое количество марганца.

Так вот, вернемся к расчетам. Для этого нам придется вспомнить школьный курс. Если колодец круглый, то нужно измерить его диаметр, и разделить на 2 — так мы получим радиус. Эту цифру умножаем на 3,14 и на высоту заполнения шахты. Если вы не можете ее измерить, не беда — помните, что высота одного кольца примерно равна одному метру. Искомое число и будет количеством воды.

Откуда пошли названия

Если окунуться глубоко в историю, нужно понять, что для каждого отдельного города, не говоря уже о странах, были свои понятия веса, длины, времени. Мера веса в каждом уголке планеты была своя, его измеряли унциями, фунтами, мерами, пудами и другими единицами, и даже одинаковые названия не гарантировали совпадение веса. То же самое было и с длиной, начиная от мелких измерений и заканчивая расстояниями между городами. Но до конца восемнадцатого века никто бы не понял вопроса «сколько килограмм в 1 литре?», ведь таких названий даже не существовало.

Со временем, когда государства приходили к единоначалию, а международная торговля стала активно развиваться, возникла потребность в универсальной стандартизации. И если внутри каждой отдельно взятой страны унификация измерений произошла практически одновременно с образованием этой самой страны, то к единым международным стандартам мировая общественность подошла во второй половине девятнадцатого века.

Сами названия «метр» и «килограмм» появились во Франции в 1795 году. После победы Французской революции новые власти решили избавиться от всего, что напоминало монархию. Измененные названия месяцев года, дней недели просуществовали совсем недолго, а вот корни новых единиц измерения всего мирового сообщества берут начало именно во Франции. Именно там впервые ответили на вопрос «сколько килограмм в 1 литре воды?».

Примеры проведения расчетов

Существенную помощь в разборе принципов вычислений и последовательности действий при выполнении расчетов окажут конкретные примеры, с которыми стоит ознакомиться заинтересованным посетителям.

Расчет объема требуемого теплоносителя

Для загородного дома временного проживания нужно рассчитать объем закупаемого пропиленгликоля – теплоносителя не застывающего при температурах до -30°C. Система отопления состоит из печи с рубашкой на 60 литров, четырех алюминиевых батарей по 8 секций каждая и 90 метров трубы PN25 (20 x 3.4).

Трубы стандарта PN25 20 х 3.4 наиболее часто применяют для организации небольшого отопительного контура с последовательным подключением радиаторов. Ее внутренний диаметр равен 13.2 мм

Объем жидкости в трубе нужно посчитать в литрах. Для этого в качестве единицы измерения надо взять дециметр. Формулы перехода от стандартных величин длины следующие: 1 м = 10 дм и 1 мм = 0.01 дм.

Объем рубашки котла известен. V1 = 60 л.

В паспорте алюминиевого радиатора Elegance EL 500 указано, что объем одной секции равен 0.36 л. Тогда V2 = 4 * 8 * 0.36 = 11.5 л.

Вычислим суммарный объем труб. Их внутренний диаметр d = 20 – 2 * 3.4 = 13.2 мм = 0.132 дм. Длина l = 90 м = 900 дм. Следовательно:

V3 = π * l * d2 / 4 = 3.1415926 * 900 * 0.132 * 0.132 / 4 = 12.3 дм3 = 12.3 л.

Таким образом, теперь можно найти общий объем:

V = V1 + V2 + V3 = 60 + 11.5 + 12.3 = 83.8 л.

На промышленных и сельскохозяйственных объектах часто устанавливают самодельные радиаторы отопления, устроенные по типу регистров. Зная размеры труб, можно вычислить их объем

Расчет объема самодельного радиатора

Разберем, как рассчитать классический самодельный радиатор отопления из четырех горизонтальных труб длиной 2 м. Сначала необходимо найти площадь сечения. Измерить наружный диаметр можно с торца изделия.

Пусть он будет 114 мм. Используя таблицу стандартных параметров стальных труб, найдем толщину стенки, характерной для этого размера – 4.5 мм.

Вычислим внутренний диаметр:

d = 114 – 2 * 4.5 = 105 мм.

Определим площадь сечения:

S = π * d2 / 4 = 8659 мм2.

Суммарная длина всех фрагментов равна 8 м (8000 мм). Найдем объем:


V = l * S = 8000 * 8659 = 69272000 мм3.

Объем вертикальных соединительных трубок можно вычислить аналогичным образом. Но этой величиной можно и пренебречь, так как она будет составлять менее 0.1% от общего объема радиатора отопления.

Получившееся значение неинформативно, поэтому переведем его в литры. Так как 1 дм = 100 мм, то 1 дм3 = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 106 мм3.

Поэтому V = 69272000 / 106 = 69.3 дм3 = 69.3 л.

Поэтому так как нужно будет посчитать объем труб в м3, то и все габариты перед подстановкой их в формулу надо будет сразу переводить в метры.

Расчет необходимой длины ПП труб

Получить значение длины фрагмента можно с использованием обыкновенной линейки или рулетки. Незначительными изгибами и провисаниями полимерных труб можно пренебречь, так как они не приведут к серьезной итоговой ошибке.

При таком искривлении полимерных труб, их длина будет значительно больше (на 10-15%), чем протяженность участка, по которому они проложены

Для соблюдения точности гораздо важнее правильно определить начало и конец фрагмента:

  • При присоединении трубы к стояку измерять длину нужно от начала горизонтального фрагмента. Не нужно захватывать примыкающую часть стояка, так как это приведет к двойному подсчету одного и того же объема.
  • На входе в батарею измерять длину нужно до ее трубок захватывая краны. Они не учитываются при определении объема радиатора по его паспортным данным.
  • На входе в котел измерять нужно от рубашки учитывая длину выходящих трубок.

Закругления можно измерять упрощенно – считать, что они проходят под прямым углом. Такой метод допустим, так как общий их вклад в длину труб незначителен.

При наличии схемы расположения теплого пола, рассчитать длину трубок с теплоносителем можно по плану с нанесением на него масштабной сетки

Объем теплого пола считают по метражу установленных труб.

Если данные по длине или схема отсутствуют, но известен шаг между трубками, то расчет можно провести по следующей приблизительной формуле (вне зависимости от способа укладки):

l = (n – k) * (m – k)/k

Здесь:

  • n – длина участка теплого пола;
  • m – ширина участка теплого пола;
  • k – шаг между трубками;
  • l – итоговая длина трубок.

Несмотря на малое сечение труб, которые применяют для водяного теплого пола, их общая протяженность приводит к значительному объему вмещаемого теплоносителя.

Подсчет объема

На практике расчеты производятся гораздо проще, чем в теории, но для этого потребуется некоторый опыт (не стоит надеяться одолеть с разбегу, но процесс не затянется).

Первоначально нужно произвести расчеты диаметра сечения трубы. Именно на данном этапе происходит разделение на внутреннюю окружность и внешнюю, а потом все способы расчетов будут идентичными. В накладных на товар производитель (поставщик) чаще всего указывают именно внешний объем, т.к

специфика их работы заставляет обращать на это первостепенное внимание.При расчетах диаметра удобнее всего воспользоваться измерительными приборами, а потом из одного диаметра получить другой, что существенно упрощает жизнь. Для получения внутреннего диаметра нужно от внешнего отнять 2 толщины стенки

Если же прямые замеры невозможны, то придется использовать мягкую рулетку, а полученный результат делится на число Пи с 8 знаками после запятой, дабы добиться максимальной точности (3.14159265). Вычисляется радиус трубы. Для его получения потребуется просто диаметр поделить на 2. При поисках площади сечения трубы нужно учитывать тот момент, что все единицы вычисления должны быть переведены в нужные, ибо полученный результат будет в них же (см перейдут в см², а м в м²). Формула используется из тригонометрии – S=Пи*R² (площадь = Пи*радиус в квадрате). И только сейчас уже можно вычислить объем. Для вычисления объема трубы нужно площадь сечения перемножить на ее длину V=S*L, где L – это протяженность трубы. Замеряется он только на участках с равным сечением.

Если идет переход, то объем просчитывается отдельно до перехода, во время него и после такового. Переходы никогда не делаются сложными, поэтому их просчитать не составит труда – сечение на входе + сечение на выходе, а полученный результат поделить на 2. В итоге получается средний объем на длине, который и принимается за постоянный.

Ответственный этап: расчёт ёмкости расширительного бака

Для того, чтобы иметь чёткое представление о водоизмещении всей тепло системы, нужно знать, сколько воды помещается в теплообменник котла.

Можно взять средние показатели. Так, в настенный отопительный котёл в среднем входит 3-6 литров воды, в напольный или парапетный — 10-30 л.

Теперь можно рассчитывать ёмкость расширительного бачка, который выполняет важную функцию. Он компенсирует избыточное давление, которое возникает при расширении теплоносителя при нагреве.

В зависимости от типа отопительной системы, бачки бывают:

  • закрытые;
  • открытые.

Для небольших помещений подходит открытый тип, в вот в больших двухэтажных коттеджах всё чаще ставят закрытые компенсаторы (мембранные).

Если ёмкость бачка меньшая, чем это требуется, то клапан будет сбрасывать давление слишком часто. В таком случае приходится менять его, либо ставить параллельно дополнительный бачок.

Для формулы расчёта ёмкости расширительного бачка нужны следующие показатели:

  • V(c) — объём теплоносителя в системе;
  • К — коэффициент расширения воды (берётся значение 1,04, по показателю расширения воды в 4%);
  • D — эффективность расширения бачка, которая вычисляется по формуле: (Pmax – Pb)/(Pmax+1)=D, где Pmax — максимально допустимое давление в системе, а Pb — давление предварительной накачки воздушной камеры компенсатора (параметры указаны в документации к бачку);
  • V(б) — ёмкость расширительного бачка.

Итак, (V(c) х К)/D = V(б)

Получение результата экспериментальным методом

На практике возникают проблемные ситуации, когда гидравлическая система имеет сложную структуру или некоторые ее фрагменты проложены скрытным способом. В этом случае определить геометрию ее частей и рассчитать общий объем становится невозможно. Тогда единственным выходом становится проведение эксперимента.

Использование коллектора и укладка труб под стяжку – передовой способ скрытного подведения горячей воды к радиаторам отопления. Точно рассчитать длину коммуникаций при отсутствии плана невозможно

Необходимо слить всю жидкость, взять какую-либо мерную емкость (например, ведро) и наполнить систему до нужного уровня. Заливка происходит через самую верхнюю точку: расширительный бак открытого типа или верхний спусковой клапан. При этом все остальные клапаны должны быть открыты во избежание образования воздушных пробок.

Если движение воды по контуру осуществляет насос, то нужно дать ему час или два поработать без подогрева теплоносителя. Это поможет выгнать остаточные воздушные скопления. После этого нужно еще раз долить жидкость в контур.

Такой метод можно использовать и для отдельных частей отопительного контура, например, теплого пола. Для этого нужно его отсоединить от системы и таким же образом “пролить”.

Это интересно: Фундамент из асбестовых труб

Расчет тепловой мощности системы отопления

Тепловая мощность системы отопления — это количество теплоты, которое необходимо выработать в доме для комфортной жизнедеятельности в холодное время года.

Теплотехнический расчет дома

Существует зависимость между общей площадью обогрева и мощностью котла. При этом, мощность котла должна быть больше или равняться мощности всех отопительных приборов (радиаторов). Стандартный теплотехнический расчет для жилых помещений следующий: 100 Вт мощности на 1 м² отапливаемой площади плюс 15 — 20 % запаса.

Расчет количества и мощности приборов отопления (радиаторов) необходимо проводить индивидуально для каждого помещения. Каждый радиатор имеет определенную тепловую мощность. В секционных радиаторах общая мощность складывается из мощности всех используемых секций.

В несложных отопительных системах приведенных способов расчета мощности бывает достаточно. Исключение — здания с нестандартной архитектурой, имеющие большие площади остекления, высокие потолки и другие источники дополнительных теплопотерь. В этом случае потребуется более детальный анализ и расчет с использованием повышающих коэффициентов.

Теплотехнический расчет с учетом тепловых потерь дома


Расчет тепловых потерь дома необходимо выполнять для каждого помещения в отдельности, с учетом окон, дверей и внешних стен.

Более детально для данных теплопотерь используют следующие данные:

  • Толщину и материал стен, покрытий.
  • Конструкцию и материал кровельного покрытия.
  • Тип и материал фундамента.
  • Тип остекления.
  • Тип стяжек пола.

Для определения минимально необходимой мощности отопительной системы с учетом тепловых потерь можно воспользоваться следующей формулой:

Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860, где:

Qт — тепловая нагрузка на помещение.

V — объем обогреваемого помещения (ширина × длина × высота), м³.

ΔT — разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения, °C.

K — коэффициент тепловых потерь строения.

860 — перевод коэффициента в кВт×ч.

Коэффициент тепловых потерь строения K зависит от типа конструкции и изоляции помещения:

K Тип конструкции
3 — 4 Дом без теплоизоляции — упрощенная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.
2 — 2,9 Дом с низкой теплоизоляцией — упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши.
1 — 1,9 Средняя теплоизоляция — стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей.
0,6 — 0,9 Высокая теплоизоляция — улучшенная конструкция, кирпичные стены с теплоизоляцией, небольшое число окон, утепленный пол, кровельный пирог с высококачественной теплоизоляцией.

Разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения ΔT определяется исходя из конкретных погодных условий и требуемого уровня комфорта в доме. Например, если температура снаружи -20 °C, а внутри планируется +20 °C, то ΔT = 40 °C.

Расчёт объёма всей системы

Объём жидкости в трубе будет равен объёму самой трубы с небольшими погрешностями, однако рассчитать необходимое количество воды для всей, например, отопительной системы будет достаточно сложно, ведь она также состоит из других частей, например, труб другого диаметра, радиатора и котла.

Лучше всего начинать делать расчёты с более простых частей отопительной системы, объём которых указывается в паспорте. Так вы сможете без труда высчитать объём радиатора: умножьте объём одной секции, указанный в документации, на количество этих секций. Например, в чугунных радиаторах объём секции зачастую равен 1,5 л, а у биметаллических обогревателей этот показатель составляет примерно 0,2 литра, однако у всех изделий эти параметры отличаются, поэтому обязательно уточняйте их в паспорте.

Отдельно стоит поговорить о вычислении объёма расширительного бака. Его замеры можно произвести простой водой: залейте в него измеренное количество воды, объём которой и будет равен объёму бака.

Далее можно приступать к расчёту объёма всех труб в системе. Если вы используете трубы одинакового диаметра, что встречается крайне редко, то просто умножьте полученный ранее результат на метраж трубопровода. Используя трубы разного диаметра, вычисляйте объём каждого типа отдельно, как и с примером выше.

Заключение

В заключение необходимо сказать, что лучше всегда смотреть на паспорт изделий, где производитель указывает точные данные. Также помните, что объём пропускаемой воды меняется в зависимости от материала, из которого изготовлена труба, например, стальная труба определённого диаметра будет пропускать меньше воды, чем полипропиленовая труба аналогичного диаметра. Это зависит от гладкости материала.

Добавить в закладки

Расчет этой величины осуществляется при помощи специальных таблиц. Не будем вникать в эти тонкости. Для стыковки стальных материалов, параметры которых указаны в дюймах, с пластиковыми, медными, алюминиевыми аналогами, параметры которых указаны в миллиметрах, существуют специальные переходники.

На практике такой расчет трубопровода может потребоваться для определения размеров расширительного бака. Количество воды в системе обогрева помещения посчитать можно, но особой необходимости в этом нет, а вот расчет необходимого антифриза в системе обогрева необходимо посчитать хотя бы для того, чтобы не приобретать его больше, чем требуется. Вот для определения соответствующих объемов и придется самостоятельно измерять внутренний и внешний диаметр.

Как высчитать площадь поперечного сечения

Поскольку трубы, применяемые для отопительных систем, круглые, площадь их поперечного сечения высчитывается умножением числа «пи» на радиус трубы, возведенный в квадрат:

Так как радиус равен половине диаметра, обозначаемого латинской буквой D, эта формула приобретает такой вид:

S=π ×D²/4

Результат получается в квадратных единицах используемого измерения. Взяв данные из ранее сделанных записей, высчитывают объем трубопровода.

Если внутренний размер составляет 20 мм, а протяженность труб 10 м, то расчет площади сечения выполняется так:

S=3,14×20²/4=3,14×400/4=3,14×100=314мм²


Значение сечения умножаем на длину:

V= 314 × 10 000 = 3 140 000 мм²

Для конвертирования кубических миллиметров в кубические метры надо разделить этот результат на 1 млрд:

V= 3 140 000 : 1 000 000 000 = 0,00 314 м³

Умножив количество кубических метров на 1000, получим количество жидкости в литрах:

V= 0,00 314 × 1 000 = 3,14 л

Кроме труб объем теплоносителя надо считать в радиаторах, бойлерах, котлах.

Формула расчета объема трубы

Чтобы приступить к расчетам, следует узнать исходные данные. Например, понадобится радиус трубы. Отсюда можно получить показатель того, сколько занимает труба или сколько она вмещает в себя. Для нашего случая (определения вместительности воды) подойдет второй вариант.

Как узнать радиус? Достаточно знать диаметр трубы, который необходимо разделить на два. В нашем случае речь идет о внутреннем диаметре. Если по каким-то причинам этот параметр неизвестен, тогда можно ориентироваться по длине окружности. Для этого при помощи гибкого метра замеряем этот показатель, а затем делим его на 2Пи, что приблизительно равняется 6,28.

Также потребуется определить и площадь сечения изделия. Для этого снова используем число Пи, которое нужно умножить на квадрат радиуса. При этом данный параметр мы получим в той же единице измерения, в которой был взят радиус. Это значит, что если радиус был представлен в метрах, то и площадь сечения мы получим в квадратных метрах.

В итоге остается подставить полученные значения в основную формулу, умножив площадь сечения трубы на длину.

Расчет объема воды в трубе и системе

Чтобы определить этот параметр, в указанную выше формулу нужно подставить данные внутреннего радиуса трубы. Но как быть, если нужно подсчитать весь объем системы отопления, которая состоит еще и из радиаторов, и из котла отопления, и из расширительного бака?

Нужно вычислить объем радиатора. Сделать это достаточно просто. Нужно узнать из технического паспорта, каков объем одной секции, а затем умножить это число на количество секций в определенной батарее. Так, зачастую в чугунных радиаторах эта цифра для одной секции составляет порядка 1,5 литра. Если радиатор биметаллический, тогда эта цифра может быть в десять раз меньше.

Расчет трубы — веса, массы, диаметра

Что касается объема воды в котле, то эти данные также имеются в паспорте.

Чтобы измерить вместительность расширительного бака, нужно заполнить его измеренным количеством воды.

С трубами, как уже говорилось, также просто. Полученные значения для каждого метра определенного диаметра необходимо лишь умножить на метраж этого диаметра труб. Нужно отметить, что в соответствующей литературе, а также в Сети имеются специальные таблицы, которые позволяют определить данные, исходя из других параметров, учитывая материал и особенности изделий. Только необходимо понимать, что эти цифры ориентировочные. Однако погрешность будет незначительной, если принять их для расчета объема воды.

Нельзя не отметить в этом вопросе одну характерную особенность. Стальные трубы большего диаметра пропускают воды меньше, чем полипропиленовые трубы аналогичного диаметра. Это связано с тем, что последние имеют более гладкую внутреннюю поверхность, а стальные – шероховатую. Однако при этом стальные изделия имеют больший объем воды, чем в аналогичных по пропускному сечению остальных видах труб.

Добавить в закладки

Расчет этой величины осуществляется при помощи специальных таблиц. Не будем вникать в эти тонкости. Для стыковки стальных материалов, параметры которых указаны в дюймах, с пластиковыми, медными, алюминиевыми аналогами, параметры которых указаны в миллиметрах, существуют специальные переходники.

На практике такой расчет трубопровода может потребоваться для определения размеров расширительного бака. Количество воды в системе обогрева помещения посчитать можно, но особой необходимости в этом нет, а вот расчет необходимого антифриза в системе обогрева необходимо посчитать хотя бы для того, чтобы не приобретать его больше, чем требуется. Вот для определения соответствующих объемов и придется самостоятельно измерять внутренний и внешний диаметр.

Способы экономии

Как только человек начнет применять все доступные методы экономии, водяной счетчик сразу порадует новыми показателями.

Наиболее опасны утечки. Они могут не только привести к превышению показаний счетчика, но и нанести материальный ущерб дому или квартире. Старые трубы могут дать течь в любой момент, за этим необходимо следить. Плохо спаянные контакты на вновь установленных металлопластиковых трубах тоже могут протекать первое время после ремонта.

Если в квартире проживают одинокие пожилые люди, они часто забывают закрывать краны в ванной просто по состоянию здоровья.

Основные способы экономии:

  • правильный выбор труб нужного сечения при монтаже или замене трубопровода;
  • применение электрических бойлеров необходимого размера;
  • использование посудомоечной машины (современные модели гораздо экономичнее первых появившихся на рынке);
  • замачивание посуды перед ее мытьем;
  • использование кранов, экономящих расход воды при открытии и закрытии;
  • применение режимов быстрой стирки для мало загрязненного белья;
  • закрытие крана при чистке зубов.

Если же вы живете в частном секторе, то учету расхода воды необходимо уделять еще большее внимание. Хорошо подумайте о повторном использовании отработанных за день кубометров, рассмотрите возможность установки систем очистки и фильтрации больших объемов отработанной воды для использования в хозяйственных нуждах, собирайте дождевую воду для полива цветов и сельскохозяйственных культур


С этим читают