Объем трубы

Геометрия трубопроводов и емкостей цилиндрической формы зачастую ставит в тупик даже самых опытных строителей при попытке «на глаз» посчитать, сколько воды или любой другой жидкости находится внутри. Кроме того, расчет объема трубы нередко приходится выполнять в связи с вопросами заполнения систем отопления, канализации и водопроводных труб, где остаточное количество жидкости влияет на работоспособность систем.

Как можно посчитать объем воды внутри трубы

Вычислить объем воды в трубе можно несколькими способами:

• Использовать онлайн калькулятор или простейшую программку, набранную в Exele;
• Рассчитать значение вручную, используя тригонометрическую формулу из курса школьных задачек;
• Применить табличный вариант значений из справочника машиностроителя.

Чем проще метод расчета, тем меньше шансов допустить ошибку, даже если абсолютно уверены в правильности используемой методики. Важно! Если полистать учебник тригонометрии, можно убедиться, что задачу, как рассчитать объем трубы, решают школьники уже не один десяток лет. Поэтому не стоит пытаться найти свое оригинальное решение и изобретать велосипед заново, просто воспользуйтесь методикой упрощенного расчета, составленной умным человеком. Главное, перед тем как посчитать объем трубы, проверьте методику расчета на практике простейшим способом. Например, можно использовать небольшую цилиндрическую емкость или бак. Хорошим помощником может стать мерный стакан или цилиндрическая градуированная колба. Сравните рассчитанный и реальный объёмы воды в емкости.

Простейшие способы расчета объема заполнения трубы

Прежде всего, стоит определиться с исходными данными или параметрами трубы. Если речь идет об обычной цилиндрической трубе, то полный объем можно рассчитать простым арифметическим действием — умножить площадь сечения на длину трубы, V=S*L. На практике вариантов расчета объема трубы в литрах или кубах может быть два:

1. Полный внутренний объем трубопровода. Чаще всего такой случай возникает при проливке системы тепло или водоснабжения, когда необходимо рассчитать потребное количество реактива, исходя из объема воды, полностью заполняющего трубы;
2. Более сложный случай – частичное заполнение цилиндрического объема. Например, в случаях, когда имеется цилиндрическая цистерна или пластиковая емкость, установленная горизонтально, и вода заполняет лишь небольшую часть бака.

Измерения внутреннего объема трубопровода

Чтобы определить количество воды в трубе, измерим или возьмем из справочника внутренний диаметр трубопровода. Если искать справочные данные нет времени, можно измерить наружный диаметр и толщину стенки в миллиметрах. Далее вычитаем из наружного диаметра D удвоенную толщину стенки и получаем d— внутренний диаметр. По формуле S=(3.14*d ²)/4 рассчитываем площадь сечения внутреннего объема и умножаем на длину трубопровода V= S*L. Далее, чтобы получить объем в литрах, вычисленное значение необходимо разделить на 1000000. Если расчет выполнялся для химической обработки или промывки трубопровода или теплообменника значительной длины, например, в несколько сот метров, то специалисты рекомендуют делать поправку на температуру. При высокой температуре металл расширяется, а значит, и увеличивается внутренний объем трубы.

Расчет для частичного заполнения трубы

Этот случай сложнее, и требует определенного понимания процесса. Первоначально необходимо определиться с тем, какой параметр реально можно измерить. Можно измерять высоту столба жидкости с помощью мерного шеста, или используя поплавковый уровнемер, определить расстояние от верхней стенки трубы до зеркала воды. Первый метод проще. Чаще всего проблема нахождения объема воды, заполняющего емкость или трубу на относительно небольшом уровне, решается с помощью программного модуля. Его можно выбрать на сайте или сделать самому по приведенной ниже формуле и схеме. Чтобы не возникало сомнений в правильности вычисления, один разочек посчитать объем можно вручную, для типового случая с мерным стаканом. Если внимательно проанализировать приведенную методику, то можно увидеть, что в формуле используется тригонометрическая функция, но нет никаких других опорных данных, кроме высоты или уровня жидкости h и радиуса R. Чтобы не попасть впросак, следует понимать, что это радиус внутреннего пространства трубы. Поэтому величину R необходимо определить так: измерить по наружному диаметру, вычесть удвоенную толщину стенки и поделить на 2. С помощью программки или сайта можно составить целую таблицу значений объема для различных уровней жидкости. Это будет полезным, если подобную задачу приходится решать довольно часто. Для наиболее ленивых и смекалистых все подобные вычисления были неоднократно проделаны высококлассными инженерами и специалистами. Результаты расчетов сведены в таблицу и даже пересчитаны в относительные величины, чтобы сделать методику более универсальной. Остается измерить высоту жидкости в трубе и подставить свое значение внутреннего диаметра.

Заключение

Разумеется, пользование тригонометрическими формулами или даже табличными методиками может показаться сложным. В этом случае придется слепо довериться сайту или онлайн-калькулятору. Подобные схемы упрощают жизнь, но за достоверность полученных результатов поручиться очень сложно.

bouw.ru

Как посчитать объем трубы в м3 и литрах?

Расчет объема трубы – задача, необходимая в строительстве, ремонте, замене трубопровода и не только. Существует несколько вариантов такого вычисления.

Онлайн

Онлайн-расчет включает в себя несколько доступных способов посчитать объем цилиндра – трубы любого типа из любого материала. Самый простой – воспользоваться сайтом с уже готовым калькулятором – в него нужно внести только диаметр (внутренний и внешний) и общую длину трубопровода. Все указывается в миллиметрах. Остальное программа подставляет и вычитает самостоятельно. Есть программы для расчета – их удобнее использовать, когда нужно узнать объем жидкости (не обязательно воды). В них к результату объема радиаторов (отопительного котла), указанного в паспортах изделий, прибавляется рассчитанный объем системы отопления. Результат – точный общий объем труб, площади поверхности, объема трубы на погонный метр. Данные можно использовать и для того, чтобы точно вычислить количество краски, необходимой для отделки трубопровода. Также в Интернете есть таблицы, составленные на основе конкретного диаметра труб и внутреннего объема погонного метра трубы в литрах. Таблицы можно найти для любых видов трубопровода и материалов, всяческой жидкости (воды, антифриза или теплоносителя для изоляции).

Расчет по формуле объема трубы

Второй способ включает в себя использование формулы, применяемой многими инженерами. Для расчетов понадобятся:

• калькулятор;
• штангенциркуль;
• линейка.

В первую очередь нужно определить радиус трубы (обозначается буквой R). Есть радиус внутренний и внешний – для внутреннего и внешнего объема. Внутренний – позволяет рассчитать количество жидкости, которое может вместить цилиндр. Внешний – чтобы определить, сколько места будет занимать труба. Кроме радиуса может также понадобится диаметр (обозначается как D, и равен R × 2) и длина окружности (L). Посчитать объем можно только после вычисления площади сечения. Вычисляется она по формуле S = R × Пи, где S – это искомая площадь, R – радиус, Пи = 3,14159265. Получив параметры сечения, умножим их на длину трубы и получим объем. Формула выглядит так: V = S × L, где V – это объем трубы, S – площадь сечения, L – длина. Читайте также: Как с металлическими соединить полипропиленовые трубы Таким образом рассчитывается объем любой трубы (не важно, из какого материала), и если трубопровод составлен из разных составных частей (в том числе – коленей, разъемов, заглушек и т. д.) – по формуле можно рассчитать и параметры каждой из этих частей. Важный момент – обязательно нужно убедиться в том, что все параметры (длина, радиус) выражены в одних и тех же единицах измерения. Легче всего рассчитывать по сантиметрам квадратным. Если упустить несовпадение, то можно получить очень далекие от реальных значения. В результате это выльется в траты, многочисленные проблемы и задержки в произведении ремонта или строительства. Если приходится часто производить вычисления – в память калькулятора можно сразу вбить постоянный параметр. Например, удвоенное значение Пи. Так получится в два раза быстрее вычислять объем для труб различного диаметра. Внести в память можно и готовые формулы или даже скачать на компьютер или мобильное устройство программу, в которой заранее прописывается стандартная часть параметров. И при каждом новом расчете можно будет дописывать только переменные значения.

Расчет по объему жидкости

Труба имеет форму цилиндра, и при расчетах полезного объема упор делается на емкости – вместимости жидкости. Объем цилиндра рассчитывается по формуле V = Пи × R × R × H (H или L высота либо длина трубы). Полученный объем одного погонного метра умножаем на непосредственный метраж трубы. Можно пользоваться справочными материалами – например, в НТС 62-91-6 приводится столбик с точным объемом воды в одном погоном метре трубы с указанием массы воды. Массу также несложно вычислить самостоятельно – объем воды (получившиеся при расчетах метры кубические) умножаем на 1000. Также стоит учитывать, что отдельно рассчитывается полезная вместимость, учитывающая толщину стенки трубы. Если нет возможности узнать толщину из паспорта изделия (или у производителя) – ее можно рассчитать самостоятельно. Самый простой, но немного неточный способ – померить стенки штангенциркулем. Можно также воспользоваться формулой: внутренний радиус = наружный диаметр – двойная толщина стенок обечайки. То есть, соответственно, толщина стенок будет считаться так: Толщина = (наружный – внутренний радиусы) / 2 Но лучше все же ориентироваться на более точные производственные параметры, указываемые в паспорте, на сайте производителя. Можно даже позвонить производителю, чтобы уточнить совершенно точно. Всего пару миллиметров расхождения в результате могут обернуться очень большой погрешностью в расчетах. monobit.ru

Расчет потребления воды по сечению трубы. Упрощенные расчеты

Расчет потребления воды по сечению водопроводной трубы выступает в качестве отправного пункта в сложной системе гидродинамических вычислений. При постройке или реконструкции здания, при обустройстве системы пожаротушения крайне необходимо просчитать, сколько воды будет поступать на объект при известной величине давления в системе, если установить трубы определенного сечения. При расчете расхода воды принимаются во внимание несколько факторов, одни из важнейших — это сечение подающей трубы и давление в системе

Какие факторы принимают в расчет, проводя вычисление расхода воды

Определение расхода воды по диаметру трубы позволяет получить данные, весьма приближенные к реальным, но далеко не всегда. На реальном расходе, помимо диаметра трубы, сказывается целый ряд факторов:

• уровень давления. При более высоком давлении в системе трубопровода потребители будут получать больший объем воды. Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению позволяет получить более точные данные, чем при использовании только одного параметра. Опираясь на эти величины, определяется необходимая толщина стенки трубы;
• напор воды в системе зависит от изменения диаметра труб, изгибов и поворотов, разветвлений, наличия запорной арматуры. Чем сложнее конфигурация водопровода, тем сложнее определить реальные показатели расхода воды через трубу при давлении, указанном согласно СНиП;
• силой трения, препятствующей движению водного потока, при большей протяженности системы расход воды через трубу существенно снижается, так как падает скорость движения жидкости;
• шероховатость внутренних стенок водопровода. Современные полимерные конструкции обладают примерно на десять процентов более высокой пропускной способностью, чем самые новые изделия из традиционных материалов – бетона, чугуна и стали;
• при длительной эксплуатации внутреннюю поверхность трубопровода засоряют различные отложения. Изменение внутреннего рельефа вследствие засоренности вряд ли возможно просчитать с помощью математических формул. Так что, точно определить количество проходящей через трубу воды окажется невозможно. Новые полимерные материалы позволяют не принимать фактор постепенной закупорки системы в расчет, так как образование наростов на их внутренней поверхности практически исключается.

Расход воды будет зависеть конфигурации водопровода, а также типа труб, из которых смонтирована сеть Так что, проводя расчеты давления воды в зависимости от диаметра трубы, не принимая во внимание другие факторы, сказывающиеся на реальном расходе жидкости, можно допустить существенные ошибки.

Методы расчета количества воды по сечению трубы

Пропускную способность трубопровода можно просчитать, используя несколько различных методик. Можно воспользоваться:

• физическими методами расчета по специальным формулам, отличным при проведении вычислений для водопровода и канализации;
• табличными методами расчета, приводящими приближенные значения, чего в большинстве случаев достаточно для принятия последующих решений. Для получения точных значений пользуются таблицами Шевелевых. В этих таблицах помимо внутреннего сечения учтен целый ряд других параметров, влияние которых сказывается на пропускной способности трубопровода;
• специальными бесплатными онлайн-калькуляторами;
• специальными компьютерными программами для расчета различных параметров, связанных с эксплуатацией трубопроводной системы. Крупные российские компании используют платную отечественную программу «Гидросистема». В интернете можно найти ссылки, позволяющие воспользоваться программой «TAScope», получившей широкое распространение во многих странах.

Расчет расхода воды по диаметру и другим параметрам

Получение расчетных данных расхода воды позволяет определиться:

• с подбором труб нужного диаметра, который увязывается с предполагаемой пропускной способностью;
• с толщиной их стенок, связанной с предполагаемым внутренним давлением;
• с материалами, которые будут использованы при прокладке трубопровода;
• с технологией монтажа магистрали.

Расчет потребления воды позволяет правильно выбрать тип труб и их диаметр Рассчитать объем потребляемой воды возможно по несложной формуле: q= π×d2/4 ×V В приведенной формуле использованы параметры: d – внутреннего диаметра трубы; V – скорости течения водного потока; q – величина расхода воды.

Обратите внимание! Для расчета не имеют значения особенности скорости водного потока, которая может быть как естественной, при самотечном движении, так и созданной искусственно при помощи нагнетающего внешнего источника.

В безнапорной системе, где вода движется самотеком от водонапорной башни, скорость водного потока находится в пределах от 0,7 м/с до 1,9 м/с (в системе городского водопровода водный поток обычно перемещается со скоростью полтора метра в секунду). При использовании внешнего источника для нагнетания придаваемую им скорость определяют по паспортным данным нагнетателя. Приведенная формула включает три параметра и позволяет, зная два из них, определить третий.

Определение расхода воды при возможном падении напора

Рассмотренная формула для определения расхода воды по внутреннему диаметру трубы и скорости водного потока, считается упрощенной. Ею не учитывается изменение напора под воздействием обстоятельств, которые могут привести к более низкому или высокому давлению в трубопроводной системе. Формула Дарси позволяет произвести расчет, учитывающий потери на крайних точках трубопровода. Выглядит она так: ΔΡ = λL/D*V²/2gρ В формуле Дарси учтены такие параметры: P – вязкость; λ – коэффициент трения, величина которого определяется:

• конфигурацией трубопровода, прямолинейного или имеющего сложные повороты и изгибы;
• турбулентностью течения водного потока;
• шероховатостью внутренней поверхности труб;
• наличием препятствий в виде участков с применением запорной арматуры.

На коэффициент трения влияет наличие запорных элементов и их количество L – длина труб; D  — величина внутреннего сечения; V – скорость перемещения водного потока; g – ускорение свободного падения.

Упрощенные расчеты

Формулу Дарси применяют при проведении сложных гидродинамических расчетов. В большинстве случаев вполне достаточно использования обычной формулы для определения расхода воды. Сложных расчетов можно избежать, прибегнув к использованию таблиц, построенных на сочетании четырех параметров:

• величины внутреннего сечения — D;
• расхода жидкости — q;
• скорости течения — V;
• уклона труб – i.

Частным случаем гидродинамических расчетов является определение расхода воды через отверстие крана. Используется формула q = SV, в которой помимо величин расхода воды и скорости водного потока введено значение площади сечения отверстия крана. Она определяется так: S = πr2 Если скорость водного потока неизвестна, ее определяют по формуле Торичелли V = 2gh. В формуле Торичелли: g – величина ускорения свободного падения; h – высота столба воды над отверстием крана. Рассчитать потребление воды, опираясь на известную величину внутреннего сечения трубы вполне возможно. Точность этого расчета будет зависеть от воздействия некоторых других факторов. В ряде случаев, когда не требуется получения идеально точных значений, ими вполне позволительно пренебречь. Естественно, что для сложных гидродинамических расчетов упрощенные формулы использовать нежелательно. trubamaster.ru