Расчет пропускной способности

Как рассчитать пропускную способность трубы

Расчет пропускной способности – одна из самых сложных задач при прокладке трубопровода. В этой статье мы попробуем разобраться с тем, как именно это делается для разных видов трубопроводов и материалов труб.

Трубы с высокой пропускной способностью

Пропускная способность – важный параметр для любых труб, каналов и прочих наследников римского акведука. Однако, далеко не всегда на упаковке трубы (или на самом изделии) указана пропускная способность. Кроме того, от схемы трубопровода тоже зависит, сколько жидкости пропускает труба через сечение. Как правильно рассчитать пропускную способность трубопроводов?

Методы расчета пропускной способности трубопроводов

Существует несколько методик расчета данного параметра, каждая из которых является подходящей для отдельного случая. Некоторые обозначения, важные при определении пропускной способности трубы:

Наружный диаметр – физический размер сечения трубы от одного края внешней стенки до другого. При расчетах обозначается как Дн или Dн. Этот параметр указывают в маркировке.

Диаметр условного прохода – приблизительное значение диаметра внутреннего сечения трубы, округленное до целого числа. При расчетах обозначается как Ду или Dу.

Физические методы расчета пропускной способности труб

Значения пропускной способности труб определяют по специальным формулам. Для каждого типа изделий – для газо-, водопровода, канализации – способы расчета свои.

Табличные методы расчета

Существует таблица приближенных значений, созданная для облегчения определения пропускной способности труб внутриквартирной разводки. В большинстве случаев высокая точность не требуется, поэтому значения можно применять без проведения сложных вычислений. Но в этой таблице не учтено уменьшение пропускной способности за счет появления осадочных наростов внутри трубы, что характерно для старых магистралей.

Существует точная таблица расчета пропускной способности, называемая таблицей Шевелева, которая учитывает материал трубы и множество других факторов. Данные таблицы редко используются при прокладке водопровода по квартире, но вот в частном доме с несколькими нестандартными стояками могут пригодиться.

Расчет с помощью программ

В распоряжении современных сантехнических фирм имеются специальные компьютерные программы для расчета пропускной способности труб, а также множества других схожих параметров. Кроме того, разработаны онлайн-калькуляторы, которые хоть и менее точны, но зато бесплатны и не требуют установки на ПК. Одна из стационарных программ «TAScope» – творение западных инженеров, которое является условно-бесплатным. В крупных компаниях используют «Гидросистема» – это отечественная программа, рассчитывающая трубы по критериям, влияющим на их эксплуатацию в регионах РФ. Помимо гидравлического расчета, позволяет считать другие параметры трубопроводов. Средняя цена 150 000 рублей.

Как рассчитать пропускную способность газовой трубы

Газ – это один из самых сложных материалов для транспортировки, в частности потому, что имеет свойство сжиматься и потому способен утекать через мельчайшие зазоры в трубах. К расчету пропускной способности газовых труб (как и к проектированию газовой системы в целом) предъявляют особые требования.

Формула расчета пропускной способности газовой трубы

Максимальная пропускная способность газопроводов определяется по формуле:

Qmax = 0.67 Ду2 * p

где p – равно рабочему давлению в системе газопровода + 0,10 мПа или абсолютному давлению газа;

Ду – условный проход трубы.

Существует сложная формула для расчета пропускной способности газовой трубы. При проведении предварительных расчетов, а также при расчетах бытового газопровода обычно не используется.

Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T

где z – коэффициент сжимаемости;

Т- температура перемещаемого газа, К;

Согласно этой формуле определяется прямая зависимость температуры перемещаемой среды от давления. Чем выше значение Т, тем больше газ расширяется и давит на стенки. Поэтому инженеры при расчетах крупных магистралей учитывают возможные погодные условия в местности, где проходит трубопровод. Если номинальное значение трубы DN будет меньше давления газа, образующегося при высоких температурах летом (например, при +38…+45 градусов Цельсия), тогда вероятно повреждение магистрали. Это влечет утечку ценного сырья, и создает вероятность взрыва участка трубы.

Таблица пропускных способностей газовых труб в зависимости от давления

Существует таблица расчетов пропускных способностей газопровода для часто применяемых диаметров и номинального рабочего давления труб. Для определения характеристики газовой магистрали нестандартных размеров и давления потребуются инженерные расчеты. Также на давление, скорость движения и объем газа влияет температура наружного воздуха.

Максимальная скорость (W) газа в таблице – 25 м/с, а z (коэффициент сжимаемости) равен 1. Температура (Т) равна 20 градусов по шкале Цельсия или 293 по шкале Кельвина.

Пропускная способность трубопровода.

Такая характеристика как пропускная способность трубопровода зависит от нескольких факторов. Прежде всего, это диаметр трубы, а также тип жидкости, и другие показатели.

Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода.

При расчете любых систем, основанных на циркуляции жидкости по трубам, возникает необходимость точного определения пропускной способности труб. Это метрическая величина, которая характеризует количество жидкости, протекающее по трубам за определенный промежуток времени. Данный показатель напрямую связан с материалом, из которого изготовлены трубы.

Если взять, к примеру, трубы из пластика, то они отличаются практически одинаковой пропускной способностью на протяжении всего срока эксплуатации. Пластик, в отличие от металла, не склонен к возникновению коррозии, поэтому постепенного нарастания отложений в нем не наблюдается.

Что касается труб из металла, то их пропускная способность уменьшается год за годом. Из-за появления ржавчины происходит отслойка материала внутри труб. Это приводит к шероховатости поверхности и образованию еще большего налета. Особенно быстро этот процесс происходит в трубах с горячей водой.

Далее приведена таблица приближенных значений которая создана для облегчения определения пропускной способности труб внутриквартирной разводки. В данной таблице не учтено уменьшение пропускной способности за счет появления осадочных наростов внутри трубы.

Таблица пропускной способности труб для жидкостей, газа, водяного пара.

Вода городского водопровода

Вода трубопроводной магистрали

Вода системы центрального отопления

Вода напорной системы в линии трубопровода

Масло линии трубопровода

Масло в напорной системе линии трубопровода

Пар в отопительной системе

Пар системы центрального трубопровода

Пар в отопительной системе с высокой температурой

Воздух и газ в центральной системе трубопровода

Чаще всего, в качестве теплоносителя используется обычная вода. От ее качества зависит скорость уменьшения пропускной способности в трубах. Чем выше качество теплоносителя, тем дольше прослужит трубопровод из любого материала (сталь чугун, медь или пластик).

Расчет пропускной способности труб.

Для точных и профессиональных расчетов необходимо использовать следующие показатели:

• Материал, из которого изготовлены трубы и другие элементы системы;
• Длина трубопровода
• Количество точек водопотребления (для системы подачи воды)

Наиболее популярные способы расчета:

1. Формула. Достаточно сложная формула, которая понятна лишь профессионалам, учитывает сразу несколько значений. Основные параметры, которые принимаются во внимание – материал труб (шероховатость поверхности) и их уклон.

2. Таблица. Это более простой способ, по которому каждый желающий может определить пропускную способность трубопровода. Примером может послужить инженерная таблица Ф. Шевелева, по которой можно узнать пропускную способность, исходя из материала трубы.

3. Компьютерная программа. Одну из таких программ легко можно найти и скачать в сети Интернет. Она разработана специально для того, чтоб определить пропускную способность для труб любого контура. Для того что узнать значение, необходимо ввести в программу исходные данные, такие как материал, длина труб, качество теплоносителя и т.д.

Следует сказать, что последний способ, хоть и является самым точным, не подходит для расчетов простых бытовых систем. Он достаточно сложен, и требует знания значений самых различных показателей. Для расчета простой системы в частном доме лучше воспользоваться таблицами.

Пример расчета пропускной способности трубопровода.

Длина трубопровода – важный показатель при расчете пропускной способности Протяженность магистрали оказывает существенное влияние на показатели пропускной способности. Чем большее расстояние проходит вода, тем меньшее давление она создает в трубах, а значит, скорость потока уменьшается.

Приводим несколько примеров. Опираясь на таблицы, разработанные инженерами для этих целей.

Пропускная способность труб:

• 0,182 т/ч при диаметре 15 мм
• 0,65 т/ч с диаметром трубы 25 мм
• 4 т/ч при диаметре 50 мм

Как можно увидеть из приведенных примеров, больший диаметр увеличивает скорость потока. Если диаметр увеличить в 2 раза, то пропускная способность тоже возрастет. Эту зависимость обязательно учитывают при монтаже любой жидкостной системы, будь то водопровод, водоотведение или теплоснабжение. Особенно это касается отопительных систем, так как в большинстве случаев они являются замкнутыми, и от равномерной циркуляции жидкости зависит теплоснабжение в здании.

Калькулятор коэффициента пропускной способности Cv

Калькулятор коэффициента пропускной способности – это двухсторонний online инструмент, который поможет рассчитать коэффициент пропускной способности Cv исходя из заданных параметров, либо рассчитать значение пропускной способности, зная коэффициент Cv. Коэффициент пропускной способности Cv был введен в расчеты для облегчения работы проектировщиков гидравлических и пневматических систем. С его помощью можно без труда определить расход рабочей среды, проходящей через элемент трубопроводной арматуры.

1.1. Расчёт расхода

– давление на входе P1 [бар]

– давление на выходе P2 [бар]

– относительная плотность газа Sг (относительно воздуха)

– коэффициентом пропускной способности Cv

Если P2+1>0.5*(P1+1) тогда [норм. литр/мин]

Если P2+1<0.5*(P1+1) тогда [норм. литр/мин]

1.2. Расчёт требуемого минимального коэффициента Cv

– давление на входе P1 [бар]

– давление на выходе P2 [бар]

– расход Q [норм. литр/мин]

– относительная плотность газа Sг (относительно воздуха)

Если P2+1>0.5*(P1+1) тогда

Если P2+1<0.5*(P1+1) тогда

2.1. Расчёт расхода

– давление на входе P1 [бар]

– давление на выходе P2 [бар]

– относительная плотность жидкости Sж (относительно воды)

– коэффициентом пропускной способности Cv

[литр/мин]

1.2. Расчёт требуемого минимального коэффициента Cv

– давление на входе P1 [бар]

– давление на выходе P2 [бар]

– расход Q [литр/мин]

– относительная плотность жидкости Sж (относительно воды)

Пропускная способность ж/д линий. Расчет пропускной способности.

Пропускная способность железнодорожной линии (участка) N –max кол-во поездов или пар поездов, которые может пропустить данная ж/д линия (участок) за ед. времени при определенной технической оснащенности.

Техническая оснащенность линии – количество главных путей на перегонах, мощность верхнего строения пути, система средств связи и сигнализация, род тяги, серия локомотивов, количество приемоотправочных путей и их длины, способ управления стрелками и сигналами, мощность устройств энергоснабжения и мощность экипировочных и ремонтных деповских устройств.

Пропускная способность в значительной степени характеризует мощность железнодорожной линии. Однако фактическая суточная интенсивность поездопотока ниже ПС, а их разность представляет некоторый резерв ПС для обеспечения надежного, беспрепятственного пропуска поездов.

ПС ж/д линии (участка) определяется ПС её основных элементов: перегон, станция, локомотивное депо, устройства электроснабжения и т.д. Результативную пропускную способность будет определять элемент с наименьшей ПС.

Виды пропускной способности:

Наличная ПС – та ПС, которая может быть реализована при имеющихся технических средствах.

Потребная ПС – должна удовлетворять заданным размерам грузового и пассажирского движения (с резервом). Величина резерва должна обеспечивать запас перевозимой мощности.

ПС рассчитывается аналитически, а в отдельных случаях проверяется графически, т.е. строится график движения поездов с максимальной ПС.

В общем виде пропускная способность (пар поездов) перегона выражается зависимостью:

где t_техн– время на технологические окна; 1440– количество минут в сутках; Т_пер-время занятия перегона парой поездов, а_н – коэффициент надежности работы технических устройств.

Для пригородных участков в связи со значительной неравномерностью движения в течение суток пропускную способность чаще всего рассчитывают за часовой период. Часовая наличная пропускная способность по перегонам определяется без учета технологических окон и коэффициента надежности работы технических устройств. В этом случае t_техн=0, α_н=1.

Когда время занятия элементов ж/д. линий всеми поездами одинаково, то макс. ПС за сутки может быть рассчитана по формуле:

Если время занятия элементов разное, то результат сразу получить нельзя. В начале находят степень загрузки элемента поездами различной категории, а затем через коэффициент использования ПС определяют макс. кол-во поездов различной категории, кот. может быть пропущено по данному элементу.

Понятие о технологическом процессе работы станции и принцип его разработки*

Система организации работы станциипредусматривает определенныепорядокипоследовательностьобработки поездов и вагонов, наилучшее использование технических средств и штата станции и представляет собойтехнологический процесс работы станции.

Технологический процесс работы станции – это рациональная система выполнения операций с грузами, обслуживания пассажиров, обработки вагонов и локомотивов, основанная на передовых технологиях и наилучшем использовании технических средств.

Технологический процесс работы станции предусматривает операции по обработке составов и вагонов, расформированию, формированию поездов, маневровой и местной работе в минимальные сроки на основе научной организации и применения передовых методов труда при полном использовании технических средств станции.

В технологическом процессе излагается система оперативного руководства движением поездов и маневровой работой, порядок обработки местных вагонов, обслуживания подъездных путей, а также особенности работы в зимних условиях.

Технологический процесс крупных пассажирских, сортировочных и грузовых станций утверждается начальником дороги,остальных (II и III классов) —начальником отделения дороги. Для промежуточных станций, обгонных пунктов и разъездов (IV и V классов)технологические процессы не разрабатывают.

Технологический процесс работы станции разрабатывается на основе графика движения и плана формирования поездов, с учетом объема и характера вагонопотоков и маршрута их следования по станции.

Технологический процесс разрабатывается с учетом следующих принципов:

параллельное выполнение максимального числа операций по всем элементам обработки поездов и переработки вагонопотоков;

непрерывность последовательно выполняемых операций с минимальными межоперационными интервалами;

взаимодействие между прилегающими перегонами и парками станции на основе соответствия пропускной и перерабатывающей способности взаимодействующих элементов;

научная организация производства, обеспечивающая повышение производительности труда, снижение себестоимости перевозок и улучшение условий труда работников станции;

технически обоснованные нормы времени нахождения вагонов на станции и нормативы на выполнение производственных операций.

Пропускная способность трубы: методика расчета

Пропускная способность трубы для воды – один из базовых параметров для расчета и проектирования трубопроводных систем, предназначенных для транспортировки горячей или холодной воды в системе водоснабжения, отопления и водоотведения. Она представляет собой метрическую величину, показывающую, сколько воды может протечь по трубе за заданный промежуток времени.

Основным показателем, от которого зависит пропускная способность трубы, является ее диаметр: чем он больше, тем соответственно больше воды может пройти через нее за секунду, минуту или час. Вторым по значимости параметром, влияющим на количество и скорость прохождения воды – это давление рабочей среды: оно также прямо пропорционально пропускной способности трубопровода.

Какие еще показатели определяют пропускную способность трубопровода?

Два эти базовые параметры – основные, но не единственные величины, от которых зависит пропускная способность. Учитываются и другие прямые и косвенные условия, которые влияют или могут потенциально влиять на скорость прохождения рабочей среды по трубе. Например, материал, из которого изготовлена труба, а также характер, температура и качество рабочей среды также влияют на то, сколько воды может пройти по трубе за определенный промежуток времени.

Некоторые из них являются устойчивыми показателями, а другие учитываются в зависимости от срока и продолжительности эксплуатации трубопровода. Например, если речь идет о пластиковом трубопроводе, то скорость и количество прохождения воды остается постоянной в течение всего срока эксплуатации. Но для металлических труб, по которым протекает вода, этот показатель со временем снижается по ряду объективных причин.

Как материал трубы влияет на ее пропускную способность?

Во-первых, коррозийные процессы, которые всегда происходят в металлических трубопроводах, способствуют образованию стойкого налета ржавчины, который уменьшает диаметр трубы. Во-вторых, плохое качество воды, особенно в системе отопления, также существенно влияет на поток воды, его скорость и объем.

В горячей воде в центральных системах отопления содержится большое количество нерастворимых примесей, которые имеют свойства оседать на поверхности трубы. Со временем это приводит к появлению твердого осадка солей жесткости, которые быстро уменьшают просвет трубопровода и уменьшают пропускную способность труб (примеры быстрого зарастания труб вы могли часто видеть на фото в Интернете).

Длина контура и другие показатели, которые нужно учитывать при расчете

Еще один важный пункт, который следует учитывать при расчете пропускной способности трубы – длина контура и количество фасонных изделий (муфт, запорных кранов, фланцевых деталей) и других препятствий на пути у рабочей среды. В зависимости от количества углов и изгибов, которые преодолевает вода на пути к выходу, пропускная способность трубопровода также имеет свойство увеличиваться или уменьшаться. Непосредственно длина трубопровода также оказывает влияние на этот базовый параметр: чем дольше рабочая среда движется по трубам, тем ниже давление воды и, соответственно, ниже пропускная способность.

Как рассчитывается пропускная способность труб сегодня?

Все эти значения могут быть правильно использованы во время расчетов с помощью специальной формулы, которую применяют только опытные инженеры, учитывающие несколько параметров, включая вышеперечисленные, а также некоторые другие. Назовем все:

• шероховатость внутренних стенок трубопровода;
• диаметр трубы;
• коэффициент сопротивления при прохождении через препятствия на пути воды;
• уклон трубопровода;
• степень зарастания трубопровода.

По старой инженерной формуле диаметр трубы и пропускная способность являются основными параметрами для расчета, к которым добавляется шероховатость. Но неспециалисту сложно выполнить расчеты, исходя только из этих данных. Раньше для упрощения задачи при проектировании системы водоснабжения и отопления использовались специальные таблицы, в которых были приведены готовые расчеты требуемого показателя. Сегодня их также можно использовать для проектирования трубопроводов.

Старые таблицы расчета – надежное пособие для современного инженера

Старые советские книги по ремонту, а также журналы и строительству часто публиковали таблицы с расчетами, которые обладают большой точностью, т.к. были выведены путем лабораторных испытаний. Например, в таблице пропускной способности труб указывается значение для трубы диаметром 50 мм – 4 т/ч, для трубы 100 мм – 20 т/ч, для трубы 150 мм – 72,8 т/ч, а для Т.е. можно понять, что пропускная способность трубы в зависимости от диаметра меняется не по арифметической прогрессии, а по другой формуле, в которую входят различные показатели.

Онлайн калькуляторы для расчета также в помощь

Сегодня кроме сложной формы и готовых таблиц, расчет пропускной способности трубопровода можно сделать и с помощью специальных компьютерных программ, которые также используют указанные выше параметры, которые нужно ввести в компьютер.

Специальный калькулятор для расчета можно скачать в интернете, а также воспользоваться различными онлайн ресурсами, которых в Сети сегодня великое множество. Ими можно пользоваться как на платной, а так и на бесплатной основе, но многие из них могут иметь неточности в формулах для расчетов и сложности в использовании.

Например, некоторые калькуляторы предлагает в качестве базовых параметров использовать на выбор либо соотношение диаметр/длина, либо шероховатость/материал. Чтобы знать показатель шероховатости, нужно также обладать специальными знаниями из области инженерии. То же самое можно сказать и о падении напора, который используется онлайн калькулятором при расчетах.

Если вы не знаете, где узнать или как вычислить эти параметры, то лучше для вас обратиться за помощью к специалистам, или воспользоваться онлайн калькулятором для расчета пропускной способности трубы.