Гидравлический расчёт
Что же такое гидравлический расчет? Многие ломают голову в поисках этих самых гидравлических расчетов, я сам, когда первый раз услышал, пытался понять, что же это такое. Но так и не понял, пока не познакомился с интересной книжкой по гидравлике. Что за волшебные приемы там делают? Какие законы там протекают?
А специалисты нам не рассказывают, да и в интернете ищешь и не понимаешь, как это все понять. Одни фирменные специалисты пользуются этим термином: Гидравлический расчет. Типа они там считают, делают гидравлические расчеты.
Вообще наука эта сложная. Мне пришлось ее изучить вдоль и поперек от корки до корки. Но даже сейчас на практических приемах до сих пор получаю бесценный золотой опыт в этом направлении.
У меня уже имеются готовые разработанные алгоритмы гидравлических расчетов. И я делюсь этими знаниями и возможностями с вами абсолютно бесплатно! Хочу лишь одного, чтобы Вы полюбили эту науку, так как люблю ее я. И очень хочу, чтобы отзывы и комментарии приходили намного чаще. Чтобы Вы входили в какой-нибудь диалог со мной, и поправляли меня. Только так я смогу развиваться для Вас еще больше.
Гидравлический расчет – это расчет, при котором производятся все вычислительные формулы из науки “Гидравлики”. Эти расчеты обычно необходимы в каких-то определенных областях, где происходят такие процессы как:
Нахождения жидкости или газов под давлением
Распределение жидкости или газов в пространстве
Гидравлика — наука, изучающая равновесие и движение жидкости, а также ее взаимодействие с твердыми телами, погруженными в нее, и твердыми поверхностями, граничащими с жидкостью.
В каких случаях необходим гидравлический расчет?:
-Когда необходимо вычислить расход жидкости
-В системах отопления рассчитывают благоприятные течения жидкости
-В водяных потоках вычисляют потери напора
-Подбор длины трубопровода
-Когда необходимо понять суть давления жидкости и как давление использовать в свою пользу.
-При разработке гидравлического пресса
-Также существуют гидро-усилители руля, в которых тоже используется закон гидравлики
И многое много другое, что касается гидравлики.
Так что теперь Вы в курсе, что такое гидравлический расчет и сами сможете гордо сказать себе:
“Я произвожу гидравлический расчет. “
Но после того как познакомитесь с моими бесплатными статьями и сами попытаетесь, что-нибудь посчитать.
Вы наверно услышите еще такие сочетания слов:
Гидравлический расчет трубопроводов
Гидравлический расчет сети
Гидравлический расчет отопления
Гидравлический расчет тепловых сетей
Что касается выше описанных сочетаний слов, то в какой-то степени эти слова пустышки (какие-то абстрактные сочетания слов). Необходимо знать конкретно, что нужно для Вас:
Потери напора в трубе
Вот примерно такие вопросы Вы должны себе задавать, а не завуалированными словами типа гидравлических расчетов.
Мои разработанные статьи универсальные, в моих статьях Вы найдете множество полезных расчетов.
Гидравлический расчёт Что же такое гидравлический расчет? Многие ломают голову в поисках этих самых гидравлических расчетов, я сам, когда первый раз услышал, пытался понять, что же это такое.
Источник: infobos.ru
Гидравлический расчет трубопроводов можно сделать самому
Трубопровод как способ транспортировки жидких и газообразных сред является самым экономичным способом во всех отраслях народного хозяйства. А значит он всегда будет пользоваться повышенным вниманием у специалистов.
Гидравлический расчет при проектировании трубопроводной системы позволяет определить внутренний диаметр труб и падение напора в случае максимальной пропускной способности трубы. При этом обязательным является наличие следующих параметров: материал, из которого изготовлены трубы, вид трубы, производительность, физико-химические свойства перекачиваемых сред.
Производя вычисления по формулам, часть заданных величин можно взять из справочной литературы. Ф.А.Шевелев, профессор, доктор технических наук разработал таблицы для точного расчета пропускной способности. Таблицы содержат значения внутреннего диаметра, удельного сопротивления и др параметры. Помимо этого, существует таблица приближенных значений скоростей для жидкостей, газа, водяного пара для упрощения работы с определением пропускной способности труб. Используется в коммунальной сфере, где точные данные не столь необходимы.
Способ установки гидравлических трубопроводов
Расчетная часть
Расчет диаметра начинается с использования формулы равномерного движения жидкости (уравнение неразрывности):
где q — расчетный расход
v — экономическая скорость течения.
ω — площадь поперечного сечения круглой трубы с диаметром d.
Рассчитывается по формуле:
где d — внутренний диаметр
отсюда d = √4*q/ v*π
Скорость движения жидкости в трубопроводе принимается равной 1,5-2,5 м/с. Это то значение, которое соответствует оптимальной работе линейной системы.
Потери напора (давления) в напорном трубопроводе находят по формуле Дарси:
Как проводится гидравлический расчет
где g — ускорение свободного падения,
L — длина участка трубы,
v2/2g — параметр, обозначающий скоростной (динамический) напор,
λ — коэффициент гидравлического сопротивления, зависит от режима движения жидкости и степени шероховатости стенок трубы. Шероховатость подразумевает неровность, дефект внутренней поверхности трубопровода и подразделяется на абсолютную и относительную. Абсолютная шероховатость — это высота неровностей. Относительную шероховатость можно рассчитать по формуле:
Шероховатость различна по форме и неравномерна по длине трубы. В связи с этим в расчетах принимается усредненная шероховатость k1 — поправочный коэффициент. Данная величина зависит от целого ряда моментов: материал труб, длительность эксплуатации системы, различные дефекты в виде коррозии и др. При стальном исполнении трубопровода значение применяется равным 0,1-0,2 мм. В то же время, в иных ситуациях параметр k1 можно взять из таблиц Ф.А.Шевелькова.
В том случае, если длина магистрали невысока, то местные потери напора (давления) в оборудовании насосных станций примерно одинаковы потерям напора по длине труб. Общие потери определяются по формуле:
ρ — плотность среды
Случаются ситуации, когда трубопровод пересекает какое-либо препятствие, например, водные объекты, дороги и др. Тогда используются дюкеры — сооружения, представляющие собой короткие трубы, прокладываемые под преградой. Здесь тоже наблюдается напор жидкости. Диаметр дюкеров находится по формуле (с учетом, что скорость течения жидкости составляет более 1 м/сек):
ζ — коэффициент местного сопротивления
Разность отметок лотков труб в начале и конце дюкера принимается равной потерям напора.
Материал для гидравлических трубопроводов
Местные сопротивления рассчитываются по формуле:
Движения жидкости бывают ламинарные и турбулентные. Коэффициент hм зависит от турбулентности потока (число Рейнольдса Re). С увеличением турбулентности создаются дополнительные завихрения жидкости, за счет чего величина коэффициента гидравлического сопротивления увеличивается. При Re › 3000 всегда наблюдается турбулентный режим.
Коэффициент гидравлического сопротивления при ламинарном режиме, когда Re ‹ 2300, рассчитывается по формуле:
В случае квадратичности турбулентного потока ζ будет зависеть от архитектуры линейного объекта: угла изгиба колена, степенью открытия задвижки, наличием обратного клапана. Для выхода из трубы ζ равна 1. Длинные трубопроводы имеют местные сопротивления порядка 10-15% на трение hтр. Тогда полные потери:
Н = hтр + Σ hтр ≈ 1,15 hтр
Производя расчеты, выбирается насос, исходя из параметров подачи, напора, действительной производительности.
Заключение
Гидравлический расчет трубопровода вполне возможно произвести в онлайн-ресурсе, где калькулятор выдаст искомую величину. Для этого достаточно ввести в качестве исходных величин состав труб, их длину и машина выдаст искомые данные (внутренний диаметр, потери напора, расход).
Помимо этого, существует онлайн версия программа «Таблицы Шевелева» ver 2.0. Она проста и удобна в освоении, является имитатором книжного варианта таблиц и также содержит калькулятор подсчета.
Компании, занимающиеся прокладкой линейных систем, имеют в своем арсенале специальные программы для расчетов пропускной способности труб. Одна из таких «Гидросистема» разработана российскими программистами, популярна в российской же промышленности.
Гидравлический расчет напорных трубопроводов – попробуй сам. У тебя все получится!
Источник: prokommunikacii.ru
Гидравлический расчет трубопроводов
Опубликовано 08 Апр 2014
Системы отопления зданий, теплотрассы, водопроводы, системы водоотведения, гидравлические схемы станков, машин – все это примеры систем, состоящих из трубопроводов. Гидравлический расчет трубопроводов — особенно сложных, разветвленных.
. — является очень непростой и громоздкой задачей. Сегодня в век компьютеров решать ее стало существенно легче при использовании специального программного обеспечения. Но хорошие специальные программы дорого стоят и есть они, как правило, только у специалистов-гидравликов.
В этой статье мы рассмотрим гидравлический расчет трубопроводов на примере расчета в Excel горизонтального участка трубопровода постоянного диаметра по двум методикам и сравним полученные результаты. Для «неспециалистов» применение представленной ниже программы позволит решить несложные «житейские» и производственные задачи. Для специалистов применение этих расчетов возможно в качестве проверочных или для выполнения быстрых простых оценок.
Как правило, гидравлический расчет трубопроводов включает в себя решение двух задач:
1. При проектировочном расчете требуется по известному расходу жидкости найти потери давления на рассматриваемом участке трубопровода. (Потери давления – это разность давлений между точкой входа и точкой выхода.)
2. При проверочном расчете (при аудите действующих систем) требуется по известному перепаду давления (разность показаний манометров на входе в трубопровод и на выходе) рассчитать расход жидкости, проходящей через трубопровод.
Приступаем к решению первой задачи. Решить вторую задачу вы сможете легко сами, используя сервис программы MS Excel «Подбор параметра». О том, как использовать этот сервис, подробно описано во второй половине статьи «Трансцендентные уравнения? «Подбор параметра» в Excel!».
Предложенные далее расчеты в Excel, можно выполнить также в программе OOo Calc из свободно распространяемого пакета Open Office.
Правила цветового форматирования ячеек листа Excel, которые применены в статьях этого блога, детально описаны на странице « О блоге » .
Расчет в Excel трубопроводов по формулам теоретической гидравлики.
Рассмотрим порядок и формулы расчета в Excel на примере прямого горизонтального трубопровода длиной 100 метров из трубы ø108 мм с толщиной стенки 4 мм.
Исходные данные:
1. Расход воды через трубопровод G в т/час вводим
в ячейку D4: 45,000
2. Температуру воды на входе в расчетный участок трубопровода tвх в °C заносим
3. Температуру воды на выходе из расчетного участка трубопровода tвых в °C записываем
4. Внутренний диаметр трубопровода d в мм вписываем
в ячейку D7: 100,0
5. Длину трубопровода L в м записываем
в ячейку D8: 100,000
6. Эквивалентную шероховатость внутренних поверхностей труб ∆ в мм вносим
в ячейку D9: 1,000
Выбранное значение эквивалентной шероховатости соответствует стальным старым заржавевшим трубам, находящимся в эксплуатации много лет.
Эквивалентные шероховатости для других типов и состояний труб приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls», ссылка на скачивание которого дана в конце статьи.
7. Сумму коэффициентов местных сопротивлений Σ(ξ) вписываем
Мы рассматриваем пример, в котором местные сопротивления присутствуют в виде стыковых сварных швов (9 труб, 8 стыков).
Для ряда основных типов местных сопротивлений данные и формулы расчета представлены на листах «Расчет коэффициентов» и «Справка» файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».
Результаты расчетов:
8. Среднюю температуру воды tср в °C вычисляем
в ячейке D12: =(D5+D6)/2 =82,5
9. Кинематический коэффициент вязкости воды n в cм 2 /с при температуре tср рассчитываем
в ячейке D13: =0,0178/(1+0,0337*D12+0,000221*D12^2) =0,003368
10. Среднюю плотность воды ρ в т/м 3 при температуре tср вычисляем
в ячейке D14: =(-0,003*D12^2-0,1511*D12+1003,1)/1000 =0,970
11. Расход воды через трубопровод G’ в л/мин пересчитываем
в ячейке D15: =D4/D14/60*1000 =773,024
Этот параметр пересчитан нами в других единицах измерения для облегчения восприятия величины расхода.
12. Скорость воды в трубопроводе v в м/с вычисляем
в ячейке D16: =4*D4/D14/ПИ()/(D7/1000)^2/3600 =1,640
К ячейке D16 применено условное форматирование. Если значение скорости не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки становится красным, а шрифт белым.
Предельные скорости движения воды приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».
13. Число Рейнольдса Re определяем
в ячейке D17: =D16*D7/D13*10 =487001,4
14. Коэффициент гидравлического трения λ рассчитываем
в ячейке D18: =ЕСЛИ(D17<=2320;64/D17;ЕСЛИ(D17<=4000; 0,0000147*D17;0,11* (68/D17+D9/D7)^0,25)) =0,035
15. Удельные потери давления на трение R в кг/(см 2 *м) вычисляем
в ячейке D19: =D18*D16^2*D14/2/9,81/D7*100 =0,004645
16. Потери давления на трение dPтр в кг/см 2 и Па находим соответственно
в ячейке D20: =D19*D8 =0,464485
и в ячейке D21: =D20*9,81*10000 =45565,9
17. Потери давления в местных сопротивлениях dPмс в кг/см 2 и Па находим соответственно
в ячейке D22: =D10*D16^2*D14*1000/2/9,81/10000 =0,025150
и в ячейке D23: =D22*9,81*10000 =2467,2
18. Расчетные потери давления в трубопроводе dP в кг/см 2 и Па находим соответственно
в ячейке D24: =D20+D22 =0,489634
и в ячейке D25: =D24*9,81*10000 =48033,1
19. Характеристику гидравлического сопротивления трубопровода S в Па/(т/ч) 2 вычисляем
в ячейке D26: =D25/D4^2 =23,720
Гидравлический расчет в Excel трубопровода по формулам теоретической гидравлики выполнен!
Гидравлический расчет трубопроводов в Excel по формулам СНиП 2.04.02-84.
Этот расчет определяет потери на трение в трубопроводах по эмпирическим формулам без учета коэффициентов местных сопротивлений, но с учетом сопротивлений, вносимых стыками.
На длинных трубопроводах, каковыми являются водопроводы и теплотрассы, влияние местных сопротивлений мало по сравнению с шероховатостью стенок труб и перепадами высот, и часто коэффициентами местных сопротивлений можно пренебречь при оценочных расчетах.
Исходные данные:
Этот расчет использует ранее введенные в предыдущем расчете значения внутреннего диаметра трубопровода d и длины трубопровода L , а также рассчитанное значение скорости движения воды v .
1. Выбираем из выпадающего списка, расположенного над ячейками A30…E30 вид трубы:
Неновые стальные и неновые чугунные без внутр. защитного покр. или с битумным защитным покр., v > 1,2м/c
Результаты расчетов:
По выбранному виду трубы Excel автоматически извлекает из таблицы базы данных значения эмпирических коэффициентов. Таблица базы данных, взятая из СНиП 2.04.02–84, расположена на этом же рабочем листе «РАСЧЕТ».
2. Коэффициент m извлекается
в ячейку D32: =ИНДЕКС(p1:p2;h39) =0,300
в ячейку D33: =ИНДЕКС(I31:I42;I29) =1,000
в ячейку D34: =ИНДЕКС(J31:J42;J29) =21,000
в ячейку D35: =ИНДЕКС(K31:K42;K29) =1,070
6. Коэффициент С извлекается
в ячейку D36: =ИНДЕКС(L31:L42;L29) =0,000
7. Коэффициент гидравлического сопротивления i в м.вод.ст./м рассчитываем
в ячейке D37: =D35/1000*((D33+D36/D16)^D32)/((D7/1000)^(D32+1))*D16^2 =0,057
i =( ( 1000A1/(2g) )/1000)*((( A0 + C / v ) m )/(( d /1000) ( m +1) ))* v 2
8. Расчетные потери давления в трубопроводе dP в кг/см 2 и Па находим соответственно
в ячейке D38: =D39/9,81/10000 =0,574497
и в ячейке D39: =D37*9,81*1000*D8 =56358,1
Гидравлический расчет трубопровода по формулам Приложения 10 СНиП 2.04.02–84 в Excel завершен!
Полученные значения потерь давления в трубопроводе, рассчитанные по двум методикам отличаются в нашем примере на 15…17%! Рассмотрев другие примеры, вы можете увидеть, что отличие иногда достигает и 50%! При этом значения, полученные по формулам теоретической гидравлики всегда меньше, чем результаты по СНиП 2.04.02–84. Я склонен считать, что точнее первый расчет, а СНиП 2.04.02–84 «подстраховывается». Возможно, я ошибаюсь в выводах. Следует отметить, что гидравлические расчеты трубопроводов тяжело поддаются точному математическому моделированию и базируются в основном на зависимостях, полученных из опытов.
В любом случае, имея два результата, легче принять нужное правильное решение.
При гидравлическом расчете трубопроводов с перепадом высот входа и выхода не забывайте добавлять (или отнимать) к результатам статическое давление. Для воды – перепад высот в 10 метров ≈ 1 кг/см 2 .
Уважаемые читатели, Ваши мысли, замечания и предложения всегда интересны коллегам и автору. Пишите их внизу, в комментариях к статье!
Не забывайте подтвердить подписку кликом по ссылке в письме, которое придет к вам на указанную почту (может прийти в папку «Спам»).
Важное и, думаю, интересное продолжение темы читайте здесь.
Статьи с близкой тематикой
39 комментариев на «Гидравлический расчет трубопроводов»
- Алексей 28 Авг 2014 00:28
Хочу выразить огромную благодарность автору за составление Гидравлического расчета!
Это на много упростило мою работу!
Хотел уточнить, данный файл подходит только лишь для расчета трубопроводов горизонтального положения? Как перейти на вертикальный?
Ответ на ваш вопрос в конце статьи:
«При гидравлическом расчете трубопроводов с перепадом высот входа и выхода не забывайте добавлять (или отнимать) к результатам статическое давление. Для воды – перепад высот в 10 метров ≈ 1 кг/см2.»
Расчет учитывает трение жидкости о стенки трубы и потери давления в местных сопротивлениях, а эти виды потерь не зависит от расположения трубопровода относительно горизонта. При выборе насоса, конечно, статическое давление следует учесть обязательно!
Спасибо за отзыв.
Пользуюсь простенькой программкой, написал для себя
По мотивам приложения 10 к СНиП 2.04.02-84
гидравлический расчет трубопровода онлайн
Все понятно, спасибо.
спасибо за вашу программу. Одно понять не могу, со скоростью все понятно, если превышает будет красная ячейка, а каковы нормы по потери давления? какие они должны быть ? спасибо за ответ
Елена, Ваш вопрос относится больше к экономике чем к гидравлике.
Заузите трубопровод — меньше денег на трубы, опоры, арматуру, насос (не всегда), монтаж, но эксплуатационные расходы (электроэнергия) будут больше, чем при трубопроводе большего сечения.
Это типичная задача на оптимизацию и при различных исходных данных (трубопровод на даче / магистральная теплотрасса; длина 50м / длина 15000м; срок эксплуатации 3года / 15лет; рабочее давление 2кг/см2 / 50кг/см2; и т.д.) имеет совершенно н
Гидравлический расчет трубопроводов по формулам теоретической гидравлики и по методике СНиП 2.04.02-84. Расчет в Excel потери давления по заданному расходу.
Источник: al-vo.ru
Гидравлический расчет системы водяного отопления
Самый быстрый и простой способ сделать гидравлический расчет системы отопления – это онлайн калькулятор. Не имея узкопрофильного образования, даже не стоит пытаться выполнить расчет в таблице Excel. Покупать специальную программу за большие деньги, естественно, тоже бессмысленно. Совет таков: если хотите избежать проблем, то сразу обратитесь к хорошему специалисту, которых на самом деле не так уж и много, так что будьте внимательны.
Что такое гидравлический расчет
Гидравлический расчет делают только для крупных контуров обогрева.
Принцип работы водяной системы отопления заключается в том, что по трубам и батареям циркулирует теплоноситель. Это жидкость (вода или антифриз) которая нагревается в котле и потом прогоняется по всему контуру циркуляционным насосом или благодаря силе гравитации.
Теплоноситель во время циркуляции встречает гидравлическое сопротивление. Кроме этого, жидкость немного останавливается из-за трения об стенки труб. Гидравлический расчет систем отопления выполняется для того, чтобы вычислить оптимальное значение сопротивления контура, при котором скорость теплоносителя будет в пределах нормы (2-3 м/с для герметичного контура). По заключению вычислений мы узнаем следующие ключевые параметры:
Независимо от того где выполнялся гидравлический расчет системы отопления, на онлайн калькуляторе или в Excel, его пользу сложно переоценить. Так как одним выстрелом мы убиваем двух зайцев: контур работает, как часы и нет перерасхода средств, ведь мы точно будем знать оптимальные параметры элементов системы.
Гидравлический расчет нужно делать только для больших систем отопления, которые обогревают дома с площадью от 200 м. кв. Для маленьких контуров это необязательно.
Специалисты делают гидравлический расчет системы отопления в Excel таблице. Это очень сложный процесс, который под силу далеко не всем людям с профильным образованием, не говоря уже о дилетантах. Нужно разбираться в теплотехнике, гидравлике, знать основы монтажа и многое другое. Получить эти знания можно только в высшем учебном заведении. Есть специализированные программы для гидравлического расчета системы отопления. Но опять же работать с ними могут только люди, имеющие профильное образование.
Зачем нужна аксонометрическая схема
Аксонометрическая схема – это трехмерный чертеж системы отопления. Сделать гидравлический расчет отопления без нее просто нереально. В чертеже указывается:
- разводка труб;
- места уменьшения диаметра труб;
- размещение теплообменников и другого оборудования;
- места установки трубопроводной арматуры;
- объем батарей.
Для утепления часто используется Пенофол. Технические характеристики позволяют использовать его даже при высоких температурах, например, в парной.
О том, как правильно утеплить крышу гаража мы писали в этой статье.
От размера батарей зависит их тепловая мощность, которой должно хватить на обогрев каждого помещения. Чтобы подобрать радиаторы нужно знать теплопотери. Чем они больше, тем мощнее нужны теплообменники. Аксонометрия выполняется с соблюдением масштаба.
Методы гидравлического расчета
Как мы уже сказали, гидравлический расчет можно сделать на онлайн-калькуляторе, при помощи специальной программы или же в таблице Excel. Первый вариант подойдет даже для тех, кто ничего не понимает в теплотехнике и гидравлике. Естественно, что таким методом можно получить только приблизительные значения, использовать которые в больших и сложных проектах нельзя.
Пример аксонометрической схемы.
Программное обеспечение стоит очень дорого и покупать его на один раз смысла нет, а вот сделать таблицу в Excel можно без вложений. Выполнить расчет, можно используя разные формулы:
Но также может отличаться и метод вычислений: удельных потерь давления или характеристик сопротивления. Последний не может применяться для гравитационных систем с естественной циркуляцией теплоносителя. При монтаже маленьких двухтрубных контуров обогрева с принудительной циркуляцией достаточно придерживаться нескольких простых правил. Основные магистрали делаются из полипропиленовых труб с наружным диаметром 25 мм. Отводы к радиаторам выполняется из труб 20 мм. А о том, как подобрать насос мы писали здесь.
Пример гидравлического расчета в Excel
Сразу отметим, что ниже будет описан самый простой гидравлический расчет системы отопления. Пример расчета выполнен с использованием формул теоретической гидравлики для прямого трубопровода в горизонтальной плоскости длиною 100 м. Используется труба с наружным диаметром 108 мм, толщина стенки 4 мм.
Гидравлический расчет в Excel.
Для вычислений нам потребуются следующие исходные данные:
- расход воды;
- температура подачи и обратки;
- условный проход трубы;
- длина контура;
- шероховатость трубы;
- общий коэффициент сопротивления.
На примере гидравлического расчета системы отопления нам надо определить три основных критерия – это потери давления на трение (ПДТр), потери давления на местных сопротивлениях (ПДМС) и потери давления в трубопроводе (ПДТп). Все значения должны быть в Паскалях (Па). Ниже представленные формулы будут рассчитываться в кг/см. кв. Чтобы перевести кг/см. кв в Паскали умножаем на 9,18 и на 10 тыс.
Перед утеплением погреба в гараже нужно сделать качественную гидроизоляцию от грунтовых вод.
Если нет возможности утеплиться снаружи, теплоизоляция гаража укладывается изнутри. Далее тут.
Для вычисления ПДТр нам нужно характеристику гидравлического сопротивления умножить на дельту температур теплоносителя. Для расчета ПДМС нужно среднюю плотность воды умножить на ПДТр, коэффициент гидравлического трения и на 1 тыс. Затем полученное значение делим на 2, потом на 9,18 и на 10 тыс. Потери давления в трубопроводе вычисляются суммированием ПДТр и ПДТп.
Чтобы сделать гидравлический расчет системы отопления используют программу, онлайн-калькулятор или таблицу Excel. На примере мы показали, что для человека без профильного образования сделать правильные вычисления невозможно. Поэтому лучший вариант – это заказать его у специалиста. Если дом маленьких, то расчет не нужен.
Гидравлический расчет систем отопления можно выполнить посредством онлайн-калькулятора, специальной программы или таблицы Excel. В любом случае нужны знания
Источник: utepleniedoma.com
Методы гидравлического расчета системы отопления.
Доброго всем времени суток! Сегодня я опишу как нужно делать гидравлический расчет системы отопления и что это вообще такое. Начнем с последнего вопроса.
Что такое гидравлический расчет и зачем он нужен?
Гидравлический расчет (далее ГР) — это математический алгоритм, в результате выполнения которого мы получим необходимый диаметр труб в данной системе (имеется ввиду внутренний диаметр). Кроме того, будет понятно какой нам необходимо использовать циркуляционный насос — определяется напор и расход насоса. Все это даст возможность сделать систему отопления экономически оптимальной. Производится он на основании законов гидравлики — специального раздела физики, посвященного движению и равновесию в жидкостях.
Теория гидравлического расчета системы отопления.
Теоретически ГР отопления основан на следующем уравнении:
Данное равенство справедливо для конкретного участка. Расшифровывается это уравнение следующим образом:
Из формулы видно, что потери давления тем больше, чем она длиннее и чем больше в ней отводов или других элементов, уменьшающих проход или меняющих направление потока жидкости. Давайте выведем чему равны R и z. Для этого рассмотрим еще одно уравнение, показывающее потери давления от трения об стенки труб:
Это уравнение Дарси — Вейсбаха. Давайте расшифруем его:
- λ — коэффициент, зависящий от характера движения трубы.
- d — внутренний диаметр трубы.
- v — скорость движения жидкости.
- ρ — плотность жидкости.
Из этого уравнения устанавливается важная зависимость — потери давления на трение тем меньше, чем больше внутренний диаметр труб и меньше скорость движения жидкости. Причем, зависимость от скорости здесь квадратичная. Потери в отводах, тройниках и запорной арматуре определяются по другой формуле:
- ξ — коэффициент местного сопротивления (далее КМС).
- v — скорость движения жидкости.
- ρ — плотность жидкости.
Из данного уравнения также видно, что падение давления возрастает с увеличением скорости жидкости. Также, стоит сказать, что в случае применения низкозамерзающего теплоносителя также будет играть важную роль его плотность — чем она выше тем тяжелее циркуляционному насосу. Поэтому при переходе на «незамерзайку» возможно придется заменить циркуляционный насос.
Из всего вышеизложенного выведем следующее равенство:
Отсюда получаем следующие равенства для R и z:
Теперь давайте разберемся в том, как используя эти формулы рассчитать гидравлическое сопротивление.
Как на практике считают гидравлическое сопротивление системы отопления.
Часто инженерам приходится рассчитывать системы отопления на больших объектах. В них большое количество приборов отопления и много сотен метров труб, но считать все равно нужно. Ведь без ГР не получится правильно подобрать циркуляционный насос. К тому же ГР позволяет установить еще до монтажа будет ли работать все это.
Для упрощения жизни проектировщикам разработаны различные численные и программные методы определения гидравлического сопротивления. Начнем от ручного к автоматическому.
Приближенные формулы расчета гидравлического сопротивления.
Для определения удельных потерь на трение в трубопроводе используется следующая приближенная формула:
R = 510 4 v 1.9 /d 1,32 Па/м;
Здесь сохраняется практически квадратичная зависимость от скорости движения жидкости в трубопроводе. Данная формула справедлива для скоростей 0,1-1,25 м/с.
Если у вас известен расход теплоносителя, то есть приближенная формула для определения внутреннего диаметра труб:
Получив результат необходимо воспользоваться следующей таблицей для получения диаметра условного прохода:
Наиболее трудоемким будет расчет местных сопротивлений в фитингах, запорной арматуре и приборах отопления. Ранее я упоминал коэффициенты местного сопротивления ξ, их выбор делается по справочным таблицам. Если с углами и запорной арматурой все ясно, то вот выбор КМС для тройников превращается в целое приключение. Чтобы стало понятно о чем я говорю, посмотрим на следующую картинку:
По картинке видно, что у нас имеется целых 4 вида тройников, для каждого из которых будут свои КМС местного сопротивления. Трудность тут будет состоять в правильном выборе направления тока теплоносителя. Для тех кому очень нужно, приведу здесь таблицу с формулами из книги О.Д. Самарина «Гидравлические расчеты инженерных систем»:
Эти формулы можно перенести в MathCAD или любую другую программу и рассчитать КМС с погрешностью до 10 %. Формулы применимы для скоростей движения теплоносителя от 0,1 до 1,25 м/с и для труб с диаметром условного прохода до 50 мм. Такие формулы вполне подойдут для отопления коттеджей и частных домов. Теперь рассмотрим некоторые программные решения.
Программы для расчета гидравлического сопротивления в системах отопления.
Сейчас в интернете можно найти много различных программ для расчета отопления платных и бесплатных. Понятное дело, что платные программы обладают более мощным функционалом, чем бесплатные и позволяют решать более широкий круг задач. Такие программы имеет смыл приобретать профессиональным инженерам-проектировщикам. Обывателю, который хочет самостоятельно посчитать систему отопления в своем доме будет вполне достаточно бесплатных программ. Ниже приведу список наиболее распространенных программных продуктов:
- Valtec.PRG — бесплатная программа для расчета отопления и водоснабжения. Есть возможности расчета теплых полов и даже теплых стен
- HERZ — целое семейство программ. С их помощью можно рассчитывать как однотрубные так и двухтрубные системы отопления. Программа имеет удобное графическое представление и возможность разбивки на поэтажные схемы. Имеется возможность расчета тепловых потерь
- Поток — отечественная разработка, представляющая из себя комплексную САПР, которая может проектировать инженерные сети любой сложности. В отличии от предыдущих, Поток — платная программа. Поэтому простой обыватель вряд ли станет ей пользоваться. Она предназначена для профессионалов.
Есть еще несколько других решений. В основном от производителей труб и фитингов. Производители затачивают программы для расчета под свои материалы и тем самым в какой-то степени вынуждают покупать их материалы. Это такой маркетинговый ход и в нем нет ничего плохого.
Итоги статьи.
Расчет гидравлического сопротивления системы отопления дело прямо-таки не самое простое и требующее опыта. Ошибки здесь могут стоить очень дорого. Отдельные ветки и стояки могут не работать. По ним просто не будет циркуляции. По этой причине лучше чтобы этим занимались люди с образованием и опытом таких работ. Сами монтажники практически никогда не занимаются расчетами. Они везде стремятся делать одни и те же решения, которые работали у них ранее. Но то, что работало у другого человека не обязательно будет работать у вас. По этому настоятельно рекомендую обратиться к инженеру и сделать полноценный проект. На этом пока все, жду ваших вопросов в комментариях.
Методы гидравлического расчета системы отопления.Что такое гидравлический расчет и зачем он нужен? Теория гидравлического расчета системы отопления.Как на практике считают гидравлическое сопротивление системы отопления. Приближенные формулы расчета гидравлического сопротивления.Программы для расчета гидравлического сопротивления в системах отопления.
Источник: znayteplo.ru
Станьте первым!