Содержание:
- Методы определения пропускной способности трубопровода
- Пропускная способность трубы в зависимости от диаметра для разных сред
- Расчет водопроводной трубы
- Пропускная способность трубы в зависимости от диаметра
- Пропускная способность трубы в зависимости от давления теплоносителя
- Расчет канализационной трубы под напором
- Расчет расхода сточных вод безнапорным способом
- Действующие нормативы 2025 года
- Ответы на популярные вопросы
Пропускная способность (ПС) определяет количество или объем жидкости, проходящее через внутреннее сечение трубопровода, и представляет собой одну из главных характеристик при проектировании трубопроводных систем. Занижение диаметров проектируемых труб ведет к снижению пропускной способности и увеличению рабочего давления, а слишком большой диаметр снижает скорость движения жидкости.
Диаметр трубопровода является основным, но не единственным параметром проектирования. Не менее важной характеристикой выступает рабочее давление, которое зависти от мощности и принципа работы насосной группы. Оптимальное соотношение диаметра трубопровода и его рабочего давления создают условия для длительной и безопасной эксплуатации, а также для обеспечения потребителя необходимым количеством воды или теплоносителя.
Методы определения пропускной способности трубопровода
Методы определения ПС трубопроводов основаны на анализе и учете ряда параметров, которые влияют на гидравлические параметры системы. Кроме давления и диаметра, к таким параметрам относятся следующие характеристики трубопровода:
- материал изготовления тесно связан с возможностью образования на стенках трубы различных отложений или ржавчины;
- большое количество колен, переходников или фитингов снижают пропускную способность трубопровода, расчет которого проводят по самому узкому участку;
- на ПС также влияет и количество точек водоразбора, увеличение которых снижает итоговый объем воды или теплоносителя;
- гидравлические параметры транспортируемой среды также оказывают прямое влияние на ПС трубопровода. Для канализационных стоков с включением твердых частиц понадобится большая мощность насосов, при одной и той же величине рабочего давления.
При выполнении расчетов, в качестве главной геометрической величины трубопровода принято использовать величину условного прохода (Ду или DN), которая указывает на усредненный внутренний диаметр трубы.
Четыре основных метода расчета ПС
На основе приведенных данных используют четыре основных метода расчета ПС, каждый из которых имеет свои особенности:
- самым трудоемким выступает способ вычисления ПС с помощью гидравлических формул, который основан на исследованиях итальянского ученого Торричелли;
- расчеты с помощью специальных таблиц менее трудоемки, но предполагают, как минимум, наличие этих таблиц;
- самым простым и надежным способом расчетов являются программные продукты, которые адаптированы к каждой конкретной области гидродинамики;
- метод расчетов с помощью онлайн-калькуляторов хорошо подходят для внутридомовых систем небольшого объема, параметры которых не являются критичными для частных домовладельцев.
Табличный способ является наиболее универсальным методом расчетов ПС, так как исключает ошибки программистов онлайн-калькуляторных систем и не требует профессионального образования в области гидравлики.
Пропускная способность трубы в зависимости от диаметра для разных сред
Табличные методы расчета ПС применяются не только для жидкостей, но и для газовых и парообразных сред. Пример такого подхода демонстрирует "Таблица определения ПС для воды, воздуха или пара при разных параметрах диаметра и давления".
Таблица пропускной способности
С помощью обобщенной таблицы легко вычисляется ПС практически любой системы, а для удобства расчетов результаты представлены в нм³/час, кг/час и м³/час для газа, пара и жидкости соответственно. Преимуществом данной таблички может служить предварительная оценка различных диаметров трубы и необходимых давлений для обеспечения пропускной способности одинаковой величины.
Расчет водопроводной трубы
Расчеты ПС для водопроводных систем базируются на постоянных и вполне определенных параметрах транспортируемой жидкости — воды. Такая особенность существенно упрощает расчеты с точки зрения гидравлических характеристик и качественно снижает сложность самих расчетов. В основу расчетов положены основные законы гидравлики, которые остаются неизменными со времени их открытия.
Пропускная способность трубы в зависимости от диаметра
Советский ученый и доктор технических наук Ф.А. Шевелев в 1973 году опубликовал пятое издание своего фундаментального труда по гидравлическим расчетам ПС стальных, чугунных, асбоцементных и полимерных труб, по отношению к их диаметрам и давлению. Отличительной особенностью таблиц Шевелева выступает учет не только диаметра и параметров давления труб, но и качества поверхности, степени износа и вязкости среды.
Таблица Шевелева для гидравлического расчета пластмассовых водопроводных труб
Таблица Шевелева не утратила своей актуальности и в настоящее время и послужили основой расчетов для множества программных продуктов и интерактивных онлайн-калькуляторов. Еще одной особенностью этих таблиц является возможность предварительной оценки потерь напора при конкретной длине и диаметре трубопровода, при заданном давлении насосной станции.
Пропускная способность трубы в зависимости от давления теплоносителя
Еще одной разновидностью методов определение ПС являются таблицы, которые позволяют оценить влияние давления насосной станции на пропускную способность трубопровода при одной и той же величине его диаметра.
Удобство таких таблиц состоит в том, что они позволяют наглядно анализировать влияние изменения давления на пропускную способность при уже выбранном диаметре трубы.
Расчет канализационной трубы под напором
Напорные системы канализации устанавливаются в случаях, если точки сбора канализационных стоков находятся ниже уровня самотечных коллекторов. Напорные системы с помощью насосов доставляют канализационные стоки в необходимое место, поднимая их на требуемую высоту. Методики расчетов таких систем приведены в СП 32.13330.2012, которое устанавливает нормы проектирования канализации, ее наружных сетей и сооружений. Данное СП является актуализированной редакцией СНиП 2.04.03 от 1985 года.
Главной особенностью проектирования напорных систем канализации является тот факт, что при расчетах пропускной способности таких систем используются те же самые таблицы Шевелева, которые применяются при расчетах водопроводов. Корректировка на канализационные стоки учитывается с помощью увеличения вязкости транспортируемой жидкости.
Расчет расхода сточных вод безнапорным способом
При безнапорном методе отведения канализационных стоков транспортируемая жидкость движется по искусственно созданному уклону под воздействием силы тяжести. Полного заполнения сечения трубопровода в таких системах не происходит. При расчетах ПС безнапорных систем используются таблицы других советских ученых — А.А. Лукиных и Н.А.
Таблицы для гидравлического расчета безнапорных пластиковых труб диаметром 40,50 и 110 мм Лукиных
Пропускная способность безнапорных систем канализации зависит от диаметра трубы, угла ее наклона и расчетного наполнения ее внутреннего пространства. Исходными данными для расчетов выступают объем (пропускная способность) в литрах в секунду и уклон — i. По данным значениям находят диаметр трубы, ее наполнение и скорость движения стоков.
Действующие нормативы 2025 года
|
Документ |
Область применения |
Статус на 2025 год |
Основные требования |
|---|---|---|---|
|
Внутренний водопровод и канализация зданий |
Действующий с 1 июля 2021 г. |
Скорость не более 1,5 м/с для обычных систем, 3 м/с для противопожарных |
|
|
Водоснабжение. Наружные сети и сооружения |
Действующий с 28 января 2022 г. |
Максимальная скорость 3-4 м/с в зависимости от условий |
|
|
Магистральные трубопроводы |
Действующий |
Классификация по давлению и диаметру |
|
|
Водопровод и канализация зданий |
Заменен на СП 30.13330.2020 |
Базовые принципы (исторический документ) |
Ответы на популярные вопросы
Какие есть программы для гидравлического расчета трубопроводов?
Для выполнения сложных инженерных вычислений применяют специализированное программное обеспечение, такое как AutoCAD MEP с гидравлическими модулями, Bentley WaterGEMS, EPANET, а также отечественные разработки "Поток" и "Гидросистема". В то же время, для решения несложных задач можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, в основе работы которых лежат таблицы Шевелева и актуальные методики, учитывающие характеристики материалов труб и локальные сопротивления.
Стоит ли увеличивать диаметр труб по сравнению с расчетным?
В большинстве случаев, да, рекомендуется закладывать запас пропускной способности в пределах 10-20%. Это позволит системе стабильно функционировать при максимальных нагрузках, компенсировать неточности в расчетах и предусмотреть возможность расширения системы в будущем. Важно помнить, что избыточное увеличение диаметра может негативно повлиять на экономичность проекта и даже вызвать проблемы с циркуляцией, особенно в системах отопления.
Целесообразно ли использовать трубы меньшего диаметра с целью экономии средств?
Нет, это нежелательно. Уменьшение диаметра трубопровода приведет к увеличению скорости потока, что повлечет за собой рост гидравлического сопротивления и, как следствие, потерю давления. Это может привести к снижению давления в точках водоразбора, возникновению шума в системе, ускоренному износу насосов и увеличению расходов на электроэнергию. Таким образом, экономия на материалах может обернуться значительными затратами в процессе эксплуатации системы.
Какие методы существуют для расчета потерь давления в трубопроводных системах?
Потери давления в трубопроводе можно определить с помощью формулы Дарси-Вейсбаха: ΔP = λ × (L/d) × (ρ×V²/2), где:
- λ – коэффициент гидравлического трения,
- L – протяженность трубопровода,
- d – диаметр трубы,
- ρ – плотность рабочей жидкости,
- V – скорость потока.
На практике часто используют упрощенные таблицы, в которых указаны ориентировочные значения потерь, составляющие от 80 до 250 Па на метр длины трубы, в зависимости от материала.
Действительно ли материал, из которого изготовлена труба, оказывает влияние на ее пропускную способность?
Безусловно, материал трубы оказывает значительное влияние на ее пропускную способность. Так, полипропиленовые и медные трубы, благодаря своей гладкой внутренней поверхности, характеризуются минимальным гидравлическим сопротивлением. В то же время, стальные трубы подвержены коррозии и образованию отложений, что со временем может приводить к снижению пропускной способности в 2-3 раза. Следует также отметить, что современные полимерные материалы, используемые в производстве труб, обеспечивают увеличение пропускной способности на 15-20% при сохранении того же диаметра.
Выбирайте современные гибкие трубы Изопрофлекс и Касафлекс для водоснабжения и отопления. Подземные полимерные трубы для теплотрасс служат до 50 лет, производятся в России.
Дата публикации: 31.08.2025