Расчет объема воды в трубе по формуле готовая таблица

Здесь вы узнаете:

• По какой формуле проводится расчет объема трубы
• Как вычислить площадь поперечного сечения трубы
• Внутренний объем
• Расчет объема воды в трубе
• Определение площади поверхности трубы
• Примеры проведения расчетов

Для определения объема трубы необходимо и достаточно знать всего два ее показателя: длину и внутренний (фактический) диаметр. Последний параметр важно не перепутать с внешним размером, который приводят для правильного подбора фитингов и соединительных элементов.

Если значение толщины стенки неизвестно, то вместо расчетного внутреннего диаметра можно использовать DN (диаметр внутреннего прохода). Они приблизительно равны, а величина DN, как правило, указана на маркировке, которую размещают на внешней стороне изделия.

Стандартная номенклатура полипропиленовых труб содержит внешний диаметр и толщину стенки в миллиметрах. По этим двум параметрам можно высчитать внутренний диаметр

Перед тем как попробовать рассчитать объем любой трубы, необходимо не допустить распространенную ошибку и привести все параметры к единой системе измерения. Дело в том, что длину обычно выражают в метрах, а диаметр – в миллиметрах. Отношение этих двух единиц следующее: 1 м = 1000 мм.

На самом деле, можно привести параметры и к промежуточным значениям – сантиметрам или дециметрам. Иногда это даже удобно, учитывая, что в этом случае количество знаков после запятой или, наоборот, нулей, будет не очень большое.

Взаимосвязь единиц измерения объема. При переводе от одной величины к другой необходимо не допустить ошибку в количестве нулей или, наоборот, знаков после запятой

Для произведенных не в России (и не для России) труб диаметр может быть выражен в дюймах. В этом случае необходимо выполнить пересчет, учитывая, что 1″ = 25.4 мм.

По какой формуле проводится расчет объема трубы

Чтобы получить точные данные, необходимо приготовить:

• Калькулятор;
• Штангенциркуль;
• Линейку.

Сначала измеряется радиус, обозначенный буквой R. Он может быть:

• Внутренним;
• Наружным.

Первый позволяет высчитать, какое количество жидкости, способно поместиться в цилиндре, то есть внутренний объем трубы, ее кубатура.

Внешний радиус необходим для определения размера места, которое она займет.

Для расчета необходимо знать данные диаметра трубы. Его обозначают буквой D и рассчитывают по формуле R x 2. Определяется также длина окружности. Обозначается буквой L.

Чтобы вычислить объем трубы, измеряемого кубическими метрами (м3), необходимо предварительно рассчитать ее площадь.

Для получения точного значения, требуется сначала рассчитать площадь сечения. Для этого применяют формулу:

• S = R x Пи.
• Искомая площадь — S;
• Радиус трубы – R;
• Число Пи — 3,14159265.

Полученное значение нужно перемножить на длину трубопровода.

Как найти объем трубы по формуле? Нужно знать всего 2 значения. Сама формула расчета, имеет следующий вид:

• V = S x L
• Объем трубы – V;
• Площадь сечения – S;
• Длина – L

К примеру, у нас есть металлическая труба диаметром 0,5 метра и длиной два метра. Для проведения расчета в формулу расчета площади круга, вставляется размер внешней поперечины нержавеющего металла. Трубная площадь будет равна;

S= (D/2) =3,14 х (0,5/2) = 0,0625 кв. метра.

Итоговая формула расчета, примет следующий вид:

V = HS = 2 х 0,0625=0,125 куб. метра.

По этой формуле рассчитывается объём совершенно любой трубы. Причем абсолютно не важно из какого она материала. Если трубопровод имеет много составных частей, применяя эту формулу, можно рассчитать по отдельности, объем каждого участка.

При выполнении расчета, очень важно чтобы размеры выражались в одинаковых единицах измерения. Проще всего проводить расчет, если все значения перевести в квадратные сантиметры.

Если использовать разные единицы измерения, можно получить весьма сомнительные результаты. Они будут очень далеки от настоящих значений. При выполнении постоянных ежедневных вычислений, можно использовать память калькулятора, установив постоянное значение. К примеру, число Пи, умноженное на два. Это поможет намного быстрее произвести расчет объема трубы разного диаметра.

Сегодня для расчета можно использовать готовые компьютерные программы, в которых, заранее указываются стандартные параметры. Для выполнения расчета, нужно будет только вписывать дополнительные переменные значения.

Уравнение Бернулли стационарного движения

Одно из важнейших уравнений гидромеханики было получено в 1738 г. швейцарским учёным Даниилом Бернулли (1700 — 1782). Ему впервые удалось описать движение идеальной жидкости, выраженной в формуле Бернулли.

Идеальная жидкость — жидкость, в которой отсутствуют силы трения между элементами идеальной жидкости, а также между идеальной жидкостью и стенками сосуда.

Уравнение стационарного движения, носящее его имя, имеет вид:

где P — давление жидкости, ρ − её плотность, v — скорость движения, g — ускорение свободного падения, h — высота, на которой находится элемент жидкости.

Смысл уравнения Бернулли в том, что внутри системы заполненной жидкостью (участка трубопровода) общая энергия каждой точками всегда неизменна.

В уравнении Бернулли есть три слагаемых:

• ρ⋅v2/2 — динамическое давление — кинетическая энергия единицы объёма движущей жидкости;
• ρ⋅g⋅h — весовое давление — потенциальная энергия единицы объёма жидкости;
• P — статическое давление, по своему происхождению является работой сил давления и не представляет собой запаса какого-либо специального вида энергии («энергии давления»).

Это уравнение объясняет почему в узких участках трубы растёт скорость потока и падает давление на стенки трубы. Максимальное давление в трубах устанавливается именно в месте, где труба имеет наибольшее сечение. Узкие части трубы в этом отношении безопасны, но в них давление может упасть настолько, что жидкость закипит, что может привести к кавитации и разрушению материала трубы.

Как вычислить площадь поперечного сечения трубы

Для круглой трубы площадь поперечного сечения рассчитывается с использованием площади круга по следующей формуле:

Sтр = ∏ х R2;

Где:

1. R – внутренние радиус трубы;
2. ∏ – постоянная величина 3,14.

Пример:

Sтр Ø = 90 мм, или R = 90 / 2 = 45 мм или 4,5 см. Согласно формуле, Sтр = 2 х 20,25 см2 = 40,5 см2, где 20,25 – это 4,5 см в квадрате.

Параметры трубопровода

Площадь сечения профилированной трубы Sпр нужно рассчитывать по формуле, применяемой для вычисления площади прямоугольной фигуры:

Sпр = a х b;

Где:

a и b – стороны прямоугольной профилированной трубы. При сечении трубопровода 40 х 60 мм параметр Sпр = 40 мм х 60 мм = 2400 мм2 (20 см2, или 0,002 м2).

Объём клина и обелиска

Клин в технике часто является пятигранником, в основании которого лежит прямоугольник, а боковые грани являются равнобедренными треугольниками или трапециями. Формула для расчёта объёма клина имеет вид:

• а – сторона основания подножия клина;
• а1 – ширина верхушки клина;
• b – толщина клина;
• h – высота клина.

Обелиск – это шестигранник, основанием которого являются прямоугольники, которые расположены в параллельных плоскостях. Противоположные грани при этом симметрично наклонены к основанию обелиска. Объём данного геометрического тела:

• а и b – размеры длины и ширины большего основания обелиска;
• а а1 и b1 – меньшего основания обелиска;
• h – высота обелиска.

Внутренний объем

Существенно облегчает расчет расчет объема воды в 1 метре трубы таблица, приведенная ниже. Она содержит параметры трубопроводов и объемы 1 и 10 погонных метров. Значения приведены именно в литрах, поскольку большинство проблем возникает именно на стадии перевода кубометров в литры. Вместо того, чтобы мучиться с калькулятором и считать количество воды в 1 погонном метре, таблица сразу выдает нужное значение, необходимо лишь измерить внутренний диаметр. Если это сделать невозможно, система собрана и уже функционирует, то можно вычесть из имеющегося диаметра 2 или 4 мм и найти необходимое значение.

Из таблицы можно получить данные о всех существующих типоразмерах труб с внутренним диаметром от 4 до 1000 мм. Это самые распространенные варианты, а другие вряд ли могут понадобиться. Данные достаточно точны, и могут обеспечить вполне качественный подсчет параметров системы или отдельной трубы.

Определение площади поверхности трубы

Помимо определения объема труб, требуется иногда рассчитать и площадь, например, для того, чтобы знать, сколько потребуется краски для окрашивания или покрытия каким-либо иным материалом. Расчет площади также производиться либо с помощью онлайн калькуляторов, либо с использованием формулы.

Таким образом, можно заранее вычислить, какой объем материала потребуется для:

• Покраски;
• Покрытия изоляцией;
• Обезжиривания поверхности трубы.

Формула для расчета площади используется не сложная. Сначала требуется измерить длину трубы, а также определить ее внешний радиус, все полученные сантиметры (если труба небольшого размера) переводятся в метры. Пи, равное 3,14, нужно умножить на 2, далее получившееся число умножается на длину и радиус трубы.

Для определения площади квадратной трубы, нужно сначала вычислить ее периметр, а уже получившееся число умножить на длину. Тоже самое касается и трубы в форме прямоугольника – расчет производится точно также. Но, так считать просто, если трубы имеют прямую форму, а если они изогнутые, то необходимо к полученным цифрам добавлять определенные допуски. Такую информацию можно отыскать в специальных строительных нормах.

Для самых разных целей требуется знать, какая площадь будет у какой-либо трубы. Посчитать ее можно с помощью онлайн-калькулятора или же с помощью простых формул. Для расчета площади трубы, например, стальной, необходимо воспользоваться алгоритмом.

Алгоритм:

1. Сначала следует определить диаметр трубы, полученный результат необходимо умножить на число Пи.
2. Полученную цифру следует умножить на длину трубы, в результате чего будет известна внешняя площадь.
3. Если требуется высчитать внутреннюю площадь трубы, формула несколько изменяется, сначала также определяется диаметр, после измеряется толщина ее стенок.
4. Из диаметра вычитают толщину стенок трубы, и полученный результат снова умножается на длину.

Расчет наружной площади необходим для того, чтобы знать, какое количество краски или укрывного материала понадобится для трубы. Также это знание поможет при проектировании систем теплоснабжения с тем, чтобы знать, какие теплопотери могут быть.

Помимо расчета площади труб, предназначенных для жидкости, есть воздуховодные варианты, для круглой расчет примерно такой же. А вот для расчета площади овала или овальной трубы, следует определить 2 радиуса, после чего их следует перемножить между собой, и получившийся результат умножить на число Пи.

Большинство вычислений для разных нужд в современном мире производится с помощью онлайн-расчетов. Зная необходимые параметры, их следует подставить в соответствующие поля с тем, чтобы узнать результат. Но не всегда есть возможность воспользоваться такими «помощниками». В этом случае считать, например, площадь сечения трубы, приходится вручную.

Расчет:

1. Труба чаще всего имеет форму круга и реже встречается в форме квадрата или овала.
2. Для расчета круглой трубы, необходимо определить ее диаметр, поучившееся значение следует умножить на число Пи.
3. Для определения внутреннего сечения трубы, из получившегося числа следует прибавить к стенке, для удобства все расчеты лучше всего производить в метрах.

Расчет площади сечения необходим для того, чтобы знать скорость движения жидкости или газов, и для этого необходимо выбрать наиболее оптимальный диаметр круглого трубопровода. Также при расчете следует учитывать температуру газа или жидкости, с которой они двигаются по трубам.

Но, если производится расчет сечения самотечных трубопроводов, следует принимать во внимание не полное сечение трубы, а так называемое живое или фактическое. Сечение живого потока обычно равно половине фактического сечения трубы.

Важно определять площадь поверхности, так как это позволяет рассчитать, какое количество грунта, краски или укрывного материала потребуется для той или иной трубы с учетом ее формы, материала и веса. Масса труб, изготовленных из ПВХ или пропилена, значительно меньше, чем стальных, хотя площадь их одинакова.

Для вычисления площади трубы, потребуется выполнить следующие действия:

• Определить радиус трубы сначала в сантиметрах;
• После перевести полученный результат в метры;
• После следует высчитать длину трубы также в метрах;
• Умножить полученный результат на известный радиус, в результате чего можно узнать внешнюю площадь трубы.

Можно вычислить площадь и прямоугольной трубы с учетом веса, достаточно знать, сколько весит погонный метр, тоннаж можно определить по специальным таблицам, применяемым в строительстве. Данную величину следует умножить на длину трубы в метрах. Такие расчеты позволяют определить количество краски, грунта и теплоизоляционного материала, а также потери тепла при передаче последнего от такого теплового узла, как котельная.

Как правило, описывая проведение вычислений объема трубопроката, по умолчанию ведут речь исключительно об изделиях круглого сечения. Однако в современный обиход все более активно включаются профильные трубы, обладающие различным по форме сечением:

• овальным;
• квадратным;
• прямоугольным;
• трапециевидным.

При прямоугольном сечении вычисление объема трубы ведется по формуле V = SH (в развернутом виде – abH), т. е. требуются данные о габаритах изделия – длине, ширине, высоте. При сечении 15х10 мм для пятиметрового отрезка получаем 0,015х0,010х5, что равняется 0,0075 м3 или семи с половиной литрам.

V = а2H.

При сечении 180х180 мм для пятиметрового отрезка получаем 0,182х5, что равняется 0,16 м3 или 160 литрам.

V = SL.

Вычисление площади овального сечения ведется с использованием формулы S = πав, где нужно подставить значения длины большой и малой полуосей эллипса (овала).

Проще всего рассчитать объем квадратной профильной трубы, так как все четыре ее стороны одинаковые

Трапециевидное сечение труб, все чаще используемое, наряду с прямоугольным, при обустройстве канализации или дымохода, для определения объема предполагает применение все той же формулы V = SL. Для вычисления площади трапеции берется формула S = 0,5 ав.

Появление все большего количества специальных компьютерных программ для проведения расчетов в отношении трубопроката различного профиля позволяет существенно упростить процесс. Достаточно воспользоваться услугами какого-либо онлайн-калькулятора и ввести имеющиеся в распоряжении данные, чтобы моментально получить необходимые результаты.

Скорость течения жидкости равна

где q > расчетный расход жидкости, м3/с;

– площадь живого сечения трубы, м2.

Коэффициент сопротивления трения λ определяется в соответствии с регламентами свода правил СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования»:

где b – некоторое число подобия режимов течения жидкости; при b > 2 принимается b = 2.

где Re – фактическое число Рейнольдса.

где ν – коэффициент кинематической вязкости жидкости, м²/с. При расчетах холодных водопроводов принимается равным 1,31 · 10-6 м²/с – вязкость воды при температуре +10 °С;

Reкв >- число Рейнольдса, соответствующее началу квадратичной области гидравлических сопротивлений.

где Кэ – гидравлическая шероховатость материала труб, м. Для труб из полимерных материалов принимается Кэ = 0,00002 м, если производитель труб не дает других значений шероховатости.

В тех случаях течения, когда Re ≥ Reкв, расчетное значение параметра b становится равным 2, и формула ( 4 ) существенно упрощается, обращаясь в известную формулу Прандтля:

При Кэ = 0,00002 м квадратичная область сопротивлений наступает при скорости течения воды (ν= 1,31 · 10-6 м²/с), равной 32,75 м/с, что практически недостижимо в коммунальных водопроводах.

Для повседневных расчетов рекомендуются номограммы, а для более точных расчетов – «Таблицы для гидравлических расчетов трубопроводов из полимерных материалов», том 1 «Напорные трубопроводы» (А.Я. Добромыслов, М., изд>во ВНИИМП, 2004 г.).

При расчетах по номограммам результат достигается одним наложением линейки – следует прямой линией соединить точку со значением расчетного диаметра на шкале dр с точкой со значением расчетного расхода на шкале q (л/с), продолжить эту прямую линию до пересечения со шкалами скорости V и удельных потерь напора 1000 i (мм/м). Точки пересечения прямой линии с этими шкалами дают значение V и 1000 i.

Как известно, затраты электроэнергии на перекачку жидкости находятся в прямой пропорциональной зависимости от величины Н (при прочих равных условиях). Подставив выражение ( 3 ) в формулу ( 2 ), нетрудно увидеть, что величина i (а, следовательно и Н) обратнопропорциональна расчетному диаметру dр в пятой степени.

Выше показано, что величина dр зависит от толщины стенки трубы e: чем тоньше стенка, тем выше dр и тем, соответственно, меньше потери напора на трение и затраты электроэнергии.

Если в дальнейшем по каким-либо причинам меняется значение MRS трубы, ее диаметр и толщина стенки (SDR) должны быть пересчитаны.

Следует иметь в виду, что в целом ряде случаев применение труб с MRS 10 взамен труб с MRS 8, тем более труб с MRS 6,3 позволяет на один размер уменьшить диаметр трубопровода. Поэтому в наше время применение полиэтилена РЕ 80 (MRS и PE 100 (MRS 10) взамен полиэтилена РЕ 63 (MRS 6,3) для изготовления труб позволяет не только уменьшить толщину стенки труб, их массу и материалоемкость, но и снизить затраты электроэнергии на перекачку жидкости (при прочих равных условиях).

В последние годы (после 2013) трубы изготовленные из полиэтилена ПЭ80 практически полностью вытеснены из производства трубами изготовленные из полиэтилена марки ПЭ100. Объясняется это тем, что сырье из которого производятся трубы поставляется из-за границы маркой ПЭ100. А еще тем, что полиэтилен 100 марки имеет более прочностные характеристики, благодаря чему, трубы выпускаются с теми же характеристиками, что трубы из ПЭ80, но с более тонкой стенкой, за счет чего увеличивается пропускная способность полиэтиленовых трубопроводов.

Номограмма для определения потерь напора в трубах диаметрами 6 , 100 мм.

Номограмма для определения потерь напора в трубах диаметрами 100 , 1200 мм.

Примеры проведения расчетов

Существенную помощь в разборе принципов вычислений и последовательности действий при выполнении расчетов окажут конкретные примеры, с которыми стоит ознакомиться заинтересованным посетителям.

Расчет объема требуемого теплоносителя

Для загородного дома временного проживания нужно рассчитать объем закупаемого пропиленгликоля – теплоносителя не застывающего при температурах до -30°C. Система отопления состоит из печи с рубашкой на 60 литров, четырех алюминиевых батарей по 8 секций каждая и 90 метров трубы PN25 (20 x 3.4).

Трубы стандарта PN25 20 х 3.4 наиболее часто применяют для организации небольшого отопительного контура с последовательным подключением радиаторов. Ее внутренний диаметр равен 13.2 мм

Объем жидкости в трубе нужно посчитать в литрах. Для этого в качестве единицы измерения надо взять дециметр. Формулы перехода от стандартных величин длины следующие: 1 м = 10 дм и 1 мм = 0.01 дм.

Объем рубашки котла известен. V1 = 60 л.

В паспорте алюминиевого радиатора Elegance EL 500 указано, что объем одной секции равен 0.36 л. Тогда V2 = 4 * 8 * 0.36 = 11.5 л.

Вычислим суммарный объем труб. Их внутренний диаметр d = 20 – 2 * 3.4 = 13.2 мм = 0.132 дм. Длина l = 90 м = 900 дм. Следовательно:

V3 = π * l * d2 / 4 = 3.1415926 * 900 * 0.132 * 0.132 / 4 = 12.3 дм3 = 12.3 л.

Таким образом, теперь можно найти общий объем:

V = V1 + V2 + V3 = 60 + 11.5 + 12.3 = 83.8 л.

Процентное отношение количества жидкости в трубах по отношению ко всей системе составляет всего 15%. Но если протяженность коммуникаций большая или используют система “водяной теплый пол”, то вклад труб в общий объем значительно увеличивается.

На промышленных и сельскохозяйственных объектах часто устанавливают самодельные радиаторы отопления, устроенные по типу регистров. Зная размеры труб, можно вычислить их объем

Расчет объема самодельного радиатора

Разберем, как рассчитать классический самодельный радиатор отопления из четырех горизонтальных труб длиной 2 м. Сначала необходимо найти площадь сечения. Измерить наружный диаметр можно с торца изделия.

Пусть он будет 114 мм. Используя таблицу стандартных параметров стальных труб, найдем толщину стенки, характерной для этого размера – 4.5 мм.

Вычислим внутренний диаметр:

d = 114 – 2 * 4.5 = 105 мм.

Определим площадь сечения:

S = π * d2 / 4 = 8659 мм2.

Суммарная длина всех фрагментов равна 8 м (8000 мм). Найдем объем:

V = l * S = 8000 * 8659 = 69272000 мм3.

Объем вертикальных соединительных трубок можно вычислить аналогичным образом. Но этой величиной можно и пренебречь, так как она будет составлять менее 0.1% от общего объема радиатора отопления.

Получившееся значение неинформативно, поэтому переведем его в литры. Так как 1 дм = 100 мм, то 1 дм3 = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 106 мм3.

Поэтому V = 69272000 / 106 = 69.3 дм3 = 69.3 л.

Большие батареи или системы отопления (которые устанавливают, например, на фермах) требуют значительные объемы теплоносителя.

Поэтому так как нужно будет посчитать объем труб в м3, то и все габариты перед подстановкой их в формулу надо будет сразу переводить в метры.