Дефектность изделий – как рассчитать диаметр трубы без ошибок?
При монтаже канализации, водо- или газопровода стоит учесть, что все трубы имеют допустимую норму отклонения. Такие параметры, как длина, внешний диаметр и толщина стенок могут быть не точными. Все допустимые отклонения регламентируются ГОСТ и, при необходимости, производители должны предоставлять сертификаты и документы. Мы не будем подробно останавливаться на том, как подобрать диаметр трубы, учитывая всевозможные дефекты. Отметим только допустимые ГОСТом отклонения от нормы.
Вся трубная продукция на крупных строительных объектах проходит обязательные контрольные процедуры. Проверяются сертификаты, которые должны содержать ряд параметров, таких как химический анализ материала и результаты испытаний. Также контролируется наличие маркировки на трубах, на которой должны быть указаны основные характеристики, дата изготовления и производитель. Зачастую маркировка наносится на поверхность одного из концов изделия.
Допустимые отклонения в диаметрах больших труб составляют примерно 0,7 %, а точные замеры проводят с помощью специальных ультразвуковых установок. Длина изделия – это тот показатель, который может отклоняться от нормы больше всех остальных. Согласно ГОСТ, трубная продукция второго класса точности может иметь отклонение ± 100 мм. Допустимая норма для труб первого класса составляет ± 15 мм. Толщина стенок также может отличаться от заявленной: отклонения могут составлять до ± 5 %.
Кроме этого, различают такой дефект, как кривизна изделия: ее допустимое значение не более 0,15 % от показателя длины. Например, для трубы длиной 1 м допустимое отклонение 1,5 мм. Для труб с овальным сечением также допустимы неточности в размерах. Согласно ГОСТ допустимое отклонение параметра овальности не должно превышать 1 % от заявленного производителем. Для проверки этого отклонения необходимо знать, как измеряется диаметр трубы с овальным сечением: это среднее арифметическое между наибольшей и наименьшей шириной сечения. Сам показатель овальности можно определить следующим образом:
- измерить наибольшую и наименьшую ширину сечения;
- вычесть разницу между ними;
- поделить полученное значение на номинальный диаметр;
Для точного определения параметра овальности используют специальный прибор – нутромер.
https://youtube.com/watch?v=bniTCMEsT6I
Провести расчет трубы своими руками возможно. Для этого нужно знать некоторые формулы. Без расчета невозможно выполнить водопровод в доме. Как рассчитать диаметр, толщину, уклон – разбираем вместе.
Система водопровода – важная составляющая комфорта в современной жизни
Большинство людей обращают внимание на водопроводные трубы, только когда они начинают течь
Чтобы избежать этого, важно еще на этапе создания системы подачи воды правильно рассчитать все параметры труб. Сделать это самому можно с помощью определенных формул
Выясним, какие величины трубы нужно знать, и по каким правилам ведут вычисления
Сделать это самому можно с помощью определенных формул. Выясним, какие величины трубы нужно знать, и по каким правилам ведут вычисления.
А если сечение трубы не круглое?
Все формулы и расчеты, описанные ранее, рассматривают исключительно трубы с круглым сечением. Действительно, в современном строительстве чаще всего используются именно такие конструкции. Однако существуют трубопроводы с:
- прямоугольным;
- овальным;
- трапециевидным сечением и т. п.
Для расчета таких нестандартных труб рекомендуется использовать ряд простых формул. Так, площадь квадратного или прямоугольного сечения определяется как произведение длины и ширины. Умножив площадь на длину отрезка трубы, можно вычислить объем трубы. Чтобы найти площадь поверхности трубы прямоугольного сечения, следует перемножить длину отрезка трубы и периметр сечения. Периметр, как известно, это сумма всех сторон прямоугольника.
Трубы с прямоугольным или трапециевидным сечением чаще всего применяются при создании дымоходов и канализационных систем. Для расчета основных параметров таких труб используют несколько простых формул
Периметр трапеции также вычисляется как сумма всех ее сторон. Умножаем эти данные на длину отрезка трубы и получаем площадь поверхности трубы. Чтобы рассчитать объем трубы с трапециевидным сечением, нужно сначала найти площадь трапеции. Она рассчитывается как произведение полусуммы ее оснований и высоты:
- А и В — длина оснований трапеции, т. е. ее параллельных сторон;
- Н — высота трапеции, т. е. перпендикуляр, проведенный от одного основания к другому.
Умножив площадь трапециевидного сечения на длину отрезка трубы, получаем ее объем.
Чтобы рассчитать параметры трубы с овальным сечением, действуют примерно так же. Вычисляют длину окружности овала, а также его площадь. Умножив длину окружности на длину отрезка трубы, получим поверхности трубы. Произведение площади овального сечения и длины отрезка трубы даст значение объема трубы.
Овал имеет две оси: большую и малую. Длина окружности овала (или эллипса) рассчитывается как произведение числа «пи» на сумму длин его полуосей:
- ∏ — постоянное число «пи», равное 3,14;
- А и В — длина полуосей овала.
Площадь овала рассчитывается как произведение его полуосей и числа «пи»:
Чтобы избежать сложных расчетов, можно воспользоваться многочисленными он-лайн калькуляторами, которые позволяют рассчитать параметры труб самых разных конфигураций.
Источник
Преимущества и недостатки стального трубопроката
Стальные изделия имеют множество преимуществ, на которые рекомендуется обратить внимание. В первую очередь стоит отметить, что детали из данного сплава отличаются высокими прочностными характеристиками
Именно этот факт обуславливает их широкое распространение в строительной сфере, где прочность изделий является одним из главных показателей. Широкий ассортимент деталей также считается важным достоинством, так как позволяет расширить их эксплуатационную сферу. На строительном рынке можно без труда выбрать подходящие по форме и техническим характеристикам детали.
Металлические трубы отличаются высокими прочностными характеристиками
Все стальные трубы можно разделить на три категории:
- круглые;
- профилированные (квадратные и прямоугольные);
- нестандартные (многогранные).
Серьезное преимущество, присущее данным изделиям, заключается в том, что они имеют высокую сопротивляемость к механическим воздействиям. Стальные трубы отлично переносят давление и удары. Стоит отметить, что они имеют приемлемую стоимость и относятся к среднему ценовому сегменту.
Широкое разнообразие типов деталей позволяет использовать их в различных сферах: строительной, хозяйственной и т. д. Стальные изделия имеют небольшой показатель линейного расширения
Это очень важное преимущество, так как многие трубы при нагреве расширяются, а если их размещают в стяжке, то это может привести к возникновению трещин
Для того чтобы ответить на вопрос о том, как рассчитать вес трубы, необходимо познакомиться ближе со всеми методами, позволяющими произвести это вычисление. Знание массы стальных изделий требуется на всех этапах, начиная от их приобретения и заканчивая монтажом.
Большое разнообразие стальных труб позволяет применять их в различных сферах жизнедеятельности
Рассмотрим отличия канализационных труб из пластика.
Сегодня на смену обыкновенным металлическим канализационным трубам пришли трубы из полипропилена, ПВХ, чугуна металлопластика и других материалов. Существуют значительные преимущества пластиковых труб перед другими трубами:
— долгий срок эксплуатации
— легкость по весу, в отличии от трубы из металлопроката которые имеют очень тяжелый вес
— морозостойкость, данная характеристика позволяет осуществлять монтаж в любое время года
— устойчивость к внешним нагрузкам
— легкость сборки и как следствия экономия времени на монтаж все системы
— гибкость
Нельзя не отметить трубы из поливинилхлорида, из-за их устойчивости к различным химическим элементам, данные трубы применяют даже в специализированных канализационных системах на различных производствах. Минусом в эксплуатации канализационных труб из полимерных материалов является значительное снижение прочности при их монтаже под покатом. На сегодня существуют различные способы решения данного вопроса: это трубы с двойными стенками, гофротрубы и т.п.
Чугунные трубы: характеристики
Наиболее известная область применения – системы водоснабжения и канализация. Требования к последней довольно специфичны, а аварии на такого рода коммуникациях, представляют собой настоящее бедствие. Чугунный трубопровод считается наиболее надежным, благодаря определенным качествам.
- Коррозийная устойчивость – сплав не подвержен ржавлению и не создает условий к образованию и накоплению осадка на внутренней поверхности. В канализационных системах это качестве трудно переоценить. На фото – образец продукции.
- Чугунные трубы производятся методом литья – центробежного, непрерывного и так далее, и, соответственно, не содержат швов или свищей, что обеспечивает высокую стойкость к ударным нагрузкам.
- Высокая инертность – не взаимодействуют с химически агрессивными веществами даже при высокой температуре.
- Материал нечувствителен к низким температурам. Обладает минимальным коэффициентом удлинения, поэтому при монтаже отопительных систем или поставки горячей воды не требуется мер по компенсации.
- Возможная глубина укладки составляет 10 м.
- Срок службы изделий – до 100 лет. При этом в обслуживании трубопровод не нуждается.
- После окончания срока эксплуатации чугунные изделия полностью утилизируются без применения специальных процедур.
Подробности
Определяя расход воды по диаметру, необходимо обязательно учитывать давление внутри труб.
К примеру, сквозь трубу в один метр, имеющую сечение один сантиметр, транспортируется намного меньше воды за такое же время, как через трубопрокат с диаметром в 20 метров. Самый большой показатель воды будет у труб с самым большим диаметром и с самым большим давлением внутри них.
Расход воды у трубы при оптимальном давлении. Расчет пропускной способности по диаметру трубопровода нужен, чтобы определить средний показатель водного расхода при хорошем напоре.
Если подбирать диаметр трубы по объему расходуемой воды, учитывая данные таблицы, то сделать это просто, но данные будут неточными. Если учитывать давление и скорость жидкости в трубах, имеющихся на практике, произвести расчеты на месте, то показатели будут более верными.
Таблица приводит данные расчетов расхода жидкости по трубам с часто применяемым сечением и разных значениях давления.
Средний показатель давления в стандартном стояке считается равен от полутора до двух с половиной атмосфер.
Уровень давления зависит от многоэтажности здания, зависимость регулируют, разделяя систему водопровода на сегменты. Работа насосов для подачи воды изменяет скорость жидкости.
Обращаясь к данным таблицы, расчет потребления жидкости производят, учитывая количество кранов, водонагревательных приборов и ванн и т.д.
Изменяя характеристики проходимости труб посредством установки приборов, контролирующих и экономящих водорасход, типа WaterSave, изменяются данные, не соответствующие табличным значениям.
Как определить диаметр согласно СНиП 2.0.4.01 – 85.
Процесс расчета диаметра трубы относится к сложным, требующим инженерных знаний работам. Часто проектируя трубопроводную систему частного дома, все расчеты выполняют своими руками.
Данные расчета для определения водопропускного объема конструкции можно взять из таблицы, при этом надо точно знать сколько сантехнических приборов и кранов подключено к системе.
СНиП 2.04.01 – 85 предоставляет данные, которыми можно воспользоваться, имея вышеуказанные сведения. С помощью этих показателей устанавливают объем жидкости по сечению труб.
Размер диаметра трубопровода влияет на расчет расхода воды. Не профессионалы могут воспользоваться формулой для получения данных, зная давление с диаметром труб.
Как вычислить расход жидкости, зная давление и диаметр.
Для расчетов применяют формулу q=π × d²/4 × V, в которой:
-q расход воды в литрах.
-d внутренний диаметр трубы в сантиметрах.
-V скорость транспортировки жидкости, измеряется м/с.
Если напор воды обеспечивает водонапорная башня, без нагнетающих насосов, значит, скорость жидкости равна 0.7 до 1.9 метров в секунду. При наличии работы насоса прикладывается паспорт с указанием коэффициента имеющегося напора и скоростью движения жидкости.
Внимание! Данная формула для расчетов считается наиболее доступной, но не единственной. Формула не учитывает качество внутренней поверхности трубы, к примеру, изделия из пластика внутри гладкие, не изменяют напор воды
Совсем иначе себя ведет внутренняя поверхность изделий из стали
Формула не учитывает качество внутренней поверхности трубы, к примеру, изделия из пластика внутри гладкие, не изменяют напор воды. Совсем иначе себя ведет внутренняя поверхность изделий из стали.
Показатель коэффициента сопротивления пластиковых труб меньше, продукция устойчива к образованию коррозии, и увеличивает качество пропускной способности системы.
Проведение расчетов
Следовательно, объем рассчитывается путем умножения площади внутреннего сечения трубы на ее длину.
Сечение трубопроводов чаще всего имеет форму круга, площадь которого равна произведению квадрата радиуса на число π = 3,14. Или, как вариант, произведению π на квадрат диаметра, поделенный на 4. Формула объема цилиндра (в нашем случае — воды) выглядит так:
Таким образом, объем воды в трубе равен произведению площади сечения на длину трубы в метрах. Полученная величина покажет количество воды в м3.
Рассмотрим, как рассчитать объем трубы не в кубометрах, а в литрах. Для расчета надо умножить ее объем на 1000, именно столько литров вмещает один кубометр. Можно сразу считать объем трубопровода в литрах, но для этого надо все измерения длины производить в дециметрах, площадь трубы также надо считать в квадратных дециметрах. Это неудобно и наверняка внесет путаницу, поэтому проще найти кубометры и умножить их на 1000. Посчитать объём трубы в м3 поможет рассмотренная формула или онлайн-калькулятор, которых много в сети Интернет. Все они действуют по единому принципу — в пустые графы надо внести свои данные, нажать кнопку, и система мгновенно выдаст правильный результат.
Площадь поперечного сечения
S = 0,785 × D2
При этом ситуация будет выглядеть несколько сложнее, чем это представляется поначалу. Дело в том, что для расчета нужен внутренний диаметр, который измеряется обычным штангенциркулем. Как найти объем жидкости, если неизвестна толщина стенок трубы, а доступен только наружный диаметр.
Если возможности измерить внутренний диаметр нет, то приходится либо использовать предполагаемое значение, либо делать два (или более) расчета, из которых выбирать наиболее подходящее значение.
Толщина стенок может составлять один или два миллиметра, для изделий большого диаметра толщина может быть до 5 мм. При большой длине объем трубопровода с толстыми стенками значительно отличается от объема тонкостенных труб. В некоторых ситуациях важно найти точное значение, например, рассчитывая количество теплоносителя в системе теплого пола, отопительном контуре дома
Для тех, кто затрудняется, как посчитать площадь трубы, создан онлайн-калькулятор (и не один). Его легко отыскать в сети Интернет и, подставляя в окошечки программы собственные данные, легко и быстро получить необходимые значения.
Сколько жидкости в системе
Рассмотрим, как посчитать количество воды или иной жидкости во всей системе. Самый простой вариант — вычислить площадь сечения и умножить ее на суммарную длину трубопровода. Однако систем, состоящих из одних только труб, не бывает. Кроме того, трубопроводы тоже разные, что способно изменить искомое значение в большую или меньшую сторону.
- трубопроводы;
- радиаторы, конвекторы или иные нагревательные приборы;
- задвижки, шаровые краны, прочая запорная аппаратура.
Если речь идет о системе частного дома, то в расчет придется принимать дополнительные элементы:
- котел отопления;
- расширительный бак;
- система теплого пола (если она есть);
- коллектор отопления, регулировочный узел;
- фитинги, переходники и прочие дополнительные элементы.
Таким образом рассчитывается вместимость всех участков трубопроводов. Внутреннюю емкость фитингов можно найти в сети или вычислить самостоятельно.
Для узлов регулировки, коллекторов и прочих приборов данные указываются в документации: техническом паспорте, руководстве пользователя или иных сопроводительных документах. Объем всей системы является суммой габаритов всех ее элементов.
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 потерь давления в трубах
Сопротивление потерь давления в контуре, по которому циркулирует теплоноситель, определяется как их суммарное значение для всех отдельных составляющих. К последним относят:
- потери в первичном контуре, обозначаемые как ∆Plk;
- местные издержки теплоносителя (∆Plм);
- падение давления в особых зонах, называемых “генераторами тепла” под обозначением ∆Pтг;
- потери внутри встроенной теплообменной системы ∆Pто.
После суммирования этих величин получается искомый показатель, характеризующий полное гидравлическое сопротивление системы ∆Pсо.
Помимо этого обобщенного метода существуют другие способы, позволяющие определить потери напора в трубах из полипропилена. Один из них основан на сравнении двух показателей, привязанных к началу и концу трубопровода. В этом случае вычислить потерю давления можно простым вычитанием начального и конечного его значений, определяемых по двум манометрам.
Еще один вариант вычисления искомого показателя основан на применении более сложной формулы, учитывающей все факторы, которые влияют на характеристики теплового потока. Приводимое ниже соотношение в первую очередь учитывает потерю напора жидкости из-за большой длины трубопровода.
- h – потери напора жидкости, в исследуемом случае измеряемые в метрах.
- λ – коэффициент гидравлического сопротивления (или трения), определяемый по другим расчетным методикам.
- L – общая длина обслуживаемого трубопровода, которая измеряется в погонных метрах.
- D –внутренний типоразмер трубы, определяющий объем потока теплоносителя.
- V – скорость тока жидкости, измеряемая в стандартных единицах (метр за секунду).
- Символ g – это ускорение свободного падения, равное 9,81 м/сек2.
Потери давления происходят из-за трения жидкости о внутреннюю поверхность труб
Большой интерес представляют потери, вызванные высоким коэффициентом гидравлического трения. Он зависит от шероховатости внутренних поверхностей труб. Используемые в этом случае соотношения справедливы лишь для трубных заготовок стандартной круглой формы. Окончательная формула для их нахождения выглядит так:
- V – скорость перемещения водных масс, измеряемая в метрах/секунду.
- D – внутренний диаметр, определяющий свободное пространство для перемещения теплоносителя.
- Стоящий в знаменателе коэффициент указывает на кинематическую вязкость жидкости.
Последний показатель относится к постоянным величинам и находится по специальным таблицам, в больших количествах опубликованным в Интернете.
Расчёт объёма трубы
Для расчёта объёма трубы нужно воспользоваться школьными знаниями по геометрии. Есть несколько способов: 1. Умножив площадь поперечного сечения фигуры на её длину в метрах, полученный результат будет метры в кубе. 2. Возможно, узнать величину водопровода и в литрах. Для этого объём умножается на 1000 — это количество литров воды в 1 кубометре. 3. Третий вариант — сразу считать в литрах. Понадобится измерения делать в дециметрах — длину и площадь фигуры. Этот более сложный и неудобный способ.
Чтобы вычислить в ручную – без калькулятора, потребуется штангенциркуль, линейка и калькулятор. Для облегчения процесса по определению размера объёма трубы можно воспользоваться онлайн-калькулятором.
Определим площадь сечения трубы
Чтобы узнать точное значение, необходимо сначала рассчитать площадь поперечного сечения. Для этого, следует воспользоваться формулой:
S = R2 х Пи
Где R является радиусом трубы, а число Пи равно 3,14. Так как ёмкости для жидкости,как правило, имеют круглую форму, то R возводится в квадрат.
Рассмотрим, как можно сделать вычисления, имея диаметр изделия 90 мм:
- Определяем радиус — 90 / 2 = 45 мм, в пересчёте на сантиметры 4,5.
- Возводим 4,5 в квадрат, получается 2,025 см2.
- Подставляем данные в формулу — S = 2 х 20,25 = 40, 5 см2.
Если изделие профилированное, то нужно считать по формуле прямоугольника — S = а х b, где а и b — размер сторон (длина). При определении размера сечения профиля с длиной сторон 40 и 50, необходимо 40 мм х 50 мм = 2000 мм2 или 20 см2.
Для вычисления сечения, необходимо знать внутренний диаметр трубы, который измеряется штангенциркулем, но это не всегда возможно. Если известен только наружный диаметр, и не знаем толщину стен, то потребуются более сложные вычисления. Стандартная толщина бывает 1 или 2 мм, у изделий большого диаметра может достигать 5 мм.
Важно! Приступать к расчёту лучше при наличии точных показателей о толщине стен и внутреннем радиусе
Формула расчёта объёма трубы
Рассчитать объём трубы в м3, можно воспользовавшись формулой:
V = S х L
То есть, требуется знать всего два значения: площадь сечения (которая была определена заранее) (S) и длина (L).
К примеру, длина трубопровода 2 метра, а площадь сечения пол метра. Для вычисления необходимо взять формулу, по которой определяется площадь круга, и вставить внешний размер поперечины металла:
S = 3,14 х (0,5 / 2) = 0,0625 кв.м.
Итоговый результат будет следующим:
V = HS = 2 х 0,0625 = 0,125 метра куб.
H — толщина стенки
Производя расчёт, важно чтобы во всех показателях была одна единица измерения, иначе результат получится неправильным. Проще брать данные в см2
Объём водопровода в литрах
Легко посчитать объём жидкости в трубе без калькулятора, если знать внутренний её диаметр, но это не всегда можно сделать, когда радиаторы или отопительные котлы для воды имеют сложную форму. Сегодня такие изделия не редко применяются в строительной сфере, при обустройстве тёплых полов. Поэтому, следует изначально выяснить параметры конструкции, эту информацию можно найти в техпаспорте или сопроводительной документации. Чтобы посчитать размер не стандартной емкости, необходимо залить в неё воду, которая заранее измерена.
Кроме того, кубатура воды будут зависеть и от материала, из которого изготовлен водопровод. К примеру, изделие из стали пропустит на порядок меньше воды, чем равное по размеру полипропиленовое или пластиковое. На это влияет поверхность изнутри, железная более шероховатая, что сказывается на проходимости.
Поэтому, необходимо делать вычисления на каждую ёмкость, если она изготовлена из другого материала, и затем сложить все показатели. Можно воспользоваться специальными сервис-программами или калькуляторами, сегодня их много в интернете, они существенно облегчат процесс установления количества воды в системе.
