Гидравлический расчет трубопровода выполняется для системы водоснабжения, отопления и газоснабжения. Целью такого расчета является определение характеристик потока во всей системе для выбора диаметра трубы и расчета размера удельных потерь, которые возникают по мере движения потока. Гидравлический расчет базируется на нескольких принципах, которые позволяют определить искомые величины. Воспользуйтесь приведенным калькулятором для простого и быстрого гидравлического расчета трубопровода.
Калькулятор гидравлического расчета трубопровода
Для проведения гидравлического расчета в калькуляторе:
- Выберите методику расчета.
- Задайте материал и дополнительные параметры труб.
- Отметьте любой из четырех параметров (внутренний диаметр, длина участка, расход, падение напора), который необходимо рассчитать.
- Введите данные трех известных параметров и нажмите кнопку «Рассчитать».
Гидравлический расчет напорных трубопроводов при изотермическом режиме течения
Гидравлический расчет трубопроводов при движении по ним однофазных жидкостей сводится обычно к определению или диаметра D, или начального давления р1, или пропускной способности Q по известным формулам общей гидравлики. Основой гидравлических расчетов трубопроводов является уравнение Бернулли:
(z1+p1/ρg+v²1/2g)-(z2+p2/ρg+v²2/2g) = hтр+hм.с.
Каждый член уравнения в скобках имеет размерность высоты:
- z — геометрические отметки различных точек линии тока над плоскостью сравнения (геометрический напор).
- p/ρg — пьезометрический напор.
- v²/2g — скоростной напор.
Сумма z+p/(ρg) называется потенциальным напором. Сумма всех трех слагаемых называется полным напором жидкости в данном живом сечении. С энергетической точки зрения, слагаемые уравнения Бернулли представляют собой удельную (приходящуюся на единицу веса жидкости) энергию:
- z+p/ρg — удельная потенциальная энергия.
- v²/2g — удельная кинетическая энергия.
При движении жидкостей по трубам энергия расходуется в основном на преодоление сил трения hтр и местных сопротивлений hм.с в трубопроводах (задвижки, вентили, колена).
Потери напора на преодоление сил трения hтр по длине трубопровода круглого сечения определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
hтр = λ·(l/D)·(v²/2g) = λ·(l/D)·(16Q²/2gπ²D4) = λ·(8lQ²/π²D5g) или
Δр = λ·(l/D)·(ρv²/2), где:
- hтр — потери напора на преодоление сил трения, м.
- Δр — потери давления, Па.
- l — длина трубопровода, м.
- D — диаметр трубопровода, м.
- ρ — плотность жидкости, кг/м³.
- v — средняя скорость течения жидкости, м/с.
- Q — расход жидкости, м³/с.
- g — ускорение свободного падения, м/с².
- λ — коэффициент гидравлического сопротивления (безразмерный), в общем случае зависящий от числа Рейнольдса (Re) и относительной шероховатости. λ = Δf (Re,Δ), где Δ = 2e/D — абсолютная шероховатость трубы, см; D — диаметр трубопровода, см.
Если течение в трубе ламинарное (Re<2300), то коэффициент гидравлического сопротивления не зависит от шероховатости трубы и равен λ = 64/Re. Здесь Re = vD/ν = QD/Fν = 4Qρ/πDμ, где:
- Q — расход жидкости, м³/с.
- F = πD²/4 — площадь сечения трубы, м².
- ν — кинематическая вязкость жидкости, м²/с.
- D — внутренний диаметр трубопровода, м.
- μ — динамическая вязкость жидкости, Па·с.
При турбулентном течении жидкости (Re>2800) для определения λ, принимается несколько экспериментальных формул:
- Переходный режим (от ламинарного к турбулентному).
- Смешанный режим.
- Квадратичный режим.
Для переходного и смешанного режима (числа Рейнольдса от 2800 до 105) λ определяется по формуле Блазиуса: λ = 0,3164/Re0,25.
Для квадратичного режима движения λ определяется по формуле Б. Л. Шифринсона: λ = 0,11·(2e/D)0,25.
Гидравлический уклон характеризует потерю напора на единицу длины трубопровода i = hтр/l = λ·(v²/2gD) = λ·(8Q²/gπ²D5).
Гидравлический уклон для ламинарного режима i = a·(Qν/D4). Отсюда можно вывести Q = iD4/aν и D = √(a(Qν/i)).
Гидравлический уклон для ламинарного режима i = b·(Q1,75ν0,25/D4,75). Отсюда можно вывести Q = (iD4,75/bν0,25)1/1,75 и D = b·(Q1,75ν0,25/i)1/1,75.
Значения коэффициентов а и b в зависимости от расхода Q:
| Q | л/с | м³/ч | м³/cyт |
| a | 41,53 | 11,54 | 0,480 |
| b | 43,76 | 4,65 | 0,018 |