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*V

2/2gρ

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.

Расчет водоснабжения с примером

Система водоснабжения — это совокупность трубопроводов и устройств, которые обеспечивают бесперебойную подачу воды к различным санитарно-техническим приборам и другим устройствам, для работы которых она требуется. В свою очередь расчет водоснабжения — это комплекс мероприятий, в результате которого изначально определяется максимальный секундный, часовой и суточный расход воды. Причем, рассчитывается не только общий расход жидкости, но и расход холодной и горячей воды в отдельности. Остальные же параметры, описанные в СНиП 2.

04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» [1], а также диаметр трубопровода, находятся уже в зависимости от показателей расхода воды. Например, одним из таких параметров является диаметр условного прохода счетчика.

В настоящей статье представлен пример расчета водоснабжения на внутренний водопровод для частного 2-х этажного дома. В результате данного расчета найдены общий секундный расход воды и диаметры трубопроводов для сантехприборов, расположенных в ванной комнате, в туалете и на кухне. Также здесь определено минимальное сечение для входной трубы в дом. То есть имеется в виду труба, которая берет свое начало у источника водоснабжения и заканчивается в месте разветвления ее по потребителям.

Что касается других параметров, приведенных в упомянутом нормативном документе, то практика показывает, что их рассчитывать для частного дома не обязательно.

Пример расчета водоснабжения

Исходные данные

Количество проживающих людей в доме — 4 человека.

В доме имеются следующие санитарно-технические приборы.

Ванная комната:

Ванная со смесителем — 1 шт.

Сан. узел:

Унитаз со смывным бачком — 1 шт.

Кухня:

Умывальник со смесителем — 1 шт.

Расчет

Формула максимального секундного расхода воды:

q_с = 5·q₀^tot·α, л/с, 

Где: q₀^tot — общий расход жидкости, одного потребляемого прибора, определяемый согласно п. 3.2 [1]. Принимаем по прил. 2 [1] для ванной комнаты — 0,25 л/с, сан. узла — 0,1 л/с, кухни — 0,12 л/с.

α — коэффициент, определяемый согласно прил. 4 [1] в зависимости от вероятности Р и количества сантехприборов N.

Определение вероятности действия санитарно-технических приборов:

P = (U·q_hr,u^tot) / (q₀^tot·N·3600) = (4·10,5) / (0,25·3·3600) = 0,0155,

Где: U = 4 чел. — количество водопотребителей.

q_hr,u^tot = 10,5 л — общая норма расхода воды в литрах, потребителем в час наибольшего водопотребления. Принимаем согласно прил. 3 [1] для жилого дома квартирного типа с водопроводом, канализацией и ваннами с газовыми водонагревателями.

N = 3 шт. — количество сантехприборов.

Определение расхода воды для ванной комнаты:

α = 0,2035 — принимаем по табл. 2 прил. 4 [1] в зависимости от NP = 1·0,0155 = 0,0155.

q_с = 5·0,25·0,2035 = 0,254 л/с.

Определение расхода воды для сан. узла:

α = 0,2035 — ровно столько же, что и в предыдущем случае, так как количество приборов одинаково.

q_с = 5·0,1·0,2035 = 0,102 л/с.

 

Определение расхода воды для кухни:

α = 0,2035 — как и в предыдущем случае.

q_с = 5·0,12·0,2035 = 0,122 л/с.

Определение общего расхода воды на частный дом:

α = 0,267 — так как NP = 3·0,0155 = 0,0465.

q_с = 5·0,25·0,267 = 0,334 л/с.

Формула определения диаметра водопровода на расчетном участке:

d = √((4·q_с)/(π·V)) м,

Где: d — внутренний диаметр трубопровода на рассчитываемом участке, м.

V — скорость потока воды, м/с. Принимаем равной 2,5 м/с согласно п. 7.6 [1], в котором сказано, что скорость жидкости во внутреннем водопроводе не может превышать 3 м/с.

q_c — расход жидкости на участке, м³/с.

Определение внутреннего сечения трубы для ванной комнаты:

d = √((4·0,000254)/(3,14·2,5)) = 0,0114 м = 11,4 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для сан. узла:

d = √((4·0,000102)/(3,14·2,5)) = 0,0072 м = 7,2 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для кухни:

d = √((4·0,000122)/(3,14·2,5)) = 0,0079 м = 7,9 мм.

Определение внутреннего сечения входной трубы в дом:

d = √((4·0,000334)/(3,14·2,5)) = 0,0131 м = 13,1 мм.

Вывод: для снабжения водой ванну со смесителем требуется труба с внутренним диаметром не менее 11,4 мм, унитаза в сан. узле — 7,2 мм, умывальника на кухне — 7,9 мм. Что касается входного диаметра водопровода в дом (для снабжения 3-х приборов), то он должен составлять не менее 13,1 мм.

 

Поделиться статьей с друзьями:

Формулы расчета. Расход воды и сходных жидкостей через кран (клапан), падение давления, выбор размера крана (клапана, вентиля, затвора, задвижки и т.п.) Зависимость падения давления ΔP, объемного расхода G, и пропускной способности Kv. Расчет и подбор.

Таблицы DPVA.ru — Инженерный Справочник	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva. ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Оборудование / / Трубопроводная арматура. Краны, клапаны, задвижки…. Расчет клапана, подбор задвижки, выбор вентиля или крана.  / / Формулы расчета. Расход воды и сходных жидкостей через кран (клапан), падение давления, выбор размера крана (клапана, вентиля, затвора, задвижки и т.п.) Зависимость падения давления ΔP, объемного расхода G, и пропускной способности Kv. Расчет и подбор. Поделиться:    Формулы расчета. Расход воды и сходных жидкостей через кран (клапан), падение давления, выбор размера крана (клапана, вентиля, затвора, задвижки и т.п.) Зависимость падения давления ΔP, объемного расхода G, и пропускной способности K v . Расчет клапана, крана или вентиля, подбор клапана, крана или вентиля. Расход воды и сходных жидкостей через кран (клапан), падение давления, выбор размера крана (клапана, вентиля, затвора, задвижки и т.п.)»> Формулы расчета. Расход воды и сходных жидкостей через через кран (клапан), падение давления, выбор размера крана (клапана, вентиля, затвора, задвижки и т.п.) c Скорость ламинарного потока среды — м/с V Объемный расход через клапан — м3/час Vc Объемный расход через клапан — м3/с А Площадь сечения — м2 g Плотность — кг/м3 Kv Пропускная способность. Фактически это «сколько кубометров воды в час пропускает кран при падении давления 1 бар», но помним, что при таком перепаде на клапане — поток почти всегда уже не ламинарный! т.е. для запорного, например, крана разумный расход по воде во избежание существенной потери давления должен быть не более 1/3 от Kv. z Коэффициент сопротивления клапана ΔP Падение давления, перепад давления ! следите за размерностью ! Зависимость падения давления ΔP (бар, Па, кПа), объемного расхода G (м 3/ч, кг/ч) по воде, и пропускной способности Kv крана, клапана, задвижки, вентиля: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Расчёт расхода воды на промывку в гальваническом производстве

 1 ноября, 2016

Источник: Виноградов С. С. “Организация гальванического производства.
Оборудование, расчет производства, нормирование.”, 2005 г.

Основные положения расчета расхода воды при промывке

Одним из главных факторов, определяющих расход воды, является удельный вынос раствора q (л/м²) из ванны поверхностью деталей, который зависит от сложности профиля детали, состояния поверхности и времени стекания раствора. При расчётах принимают максимальные значения удельного выноса раствора, представленные в табл. 1.

Кроме того, расход воды на промывку зависит от требуемого качества промывки, которое определяется кратностью разбавления вынесенных с поверхностью деталей компонентов растворов:

К=с_o/с_n ,

где с_o – концентрация отмываемого компонента в технологической ванне, с_n – предельная концентрация отмываемого компонента в последней (по ходу движения деталей) ступени промывки (смотри табл. 4).

Таблица 1

Максимальная норма удельного выноса раствора

Вид обработки	Время стекания не менее, с	Норма удельного выноса, л/м2
		кислые растворы	щелочные и хромсодержащие растворы
На подвесках	6	0,2	0,3
В колоколах	15	0,4	0,6
В барабанах	15	0,4	0,6
В корзинах и сетках	15	0,5	0,75

В общем виде расход воды на промывку определяется по формуле:

 , (1)

где Q – расход воды на промывку, л/ч; n – количество промывных ванн с собственной подачей воды; q – удельный вынос (унос) раствора, л/м²; F – площадь обрабатываемой поверхности в единицу времени (производительность линии или технологической ванны), м²/ч; α – коэффициент, учитывающий наличие ванн улавливания: α=1 в отсутствии уловителей, α=0,4 при одной, α=0,15 при двух и α=0,06 при трёх ваннах улавливания; K – кратность разбавления; N – количество ступеней проточной промывки.

При расчёте по формуле (1) за одну ванну с собственной подачей воды принимается не только одинарная ванна промывки, но и каскадная ванна вне зависимости от количества каскадов (ступеней, ёмкостей и т.п.), так как в неё на все каскады имеется только один ввод воды.

Для конкретных, наиболее часто встречающихся схем промывки формула (1) приобретает более простой вид, представленный в табл. 2.

Расчётное значение расхода воды на промывку является минимальным значением, ниже которого не будет обеспечиваться необходимое качество промывки, поэтому на практике следует применять расходы воды, увеличенные на 10-20 % по сравнению с расчётными.

Таблица 2

Формулы расчёта расхода воды для часто встречающихся схем промывки

где: Т – технологическая ванна, У – ванна улавливания, П – одинарная ванна промывки, 2КП – двухкаскадная ванна промывки, 3КП – трехкаскадная ванна промывки, V_в – объем ванны промывки, Т_сб – время между сменой промывной воды. Движение деталей слева направо.

Можно определить три группы мероприятий, с помощью которых можно регулировать водопотребление: изменение количества ступеней (N), замена прямотока на противоток (n при N=const) и изменение режима промывки (α).

Чтобы лучше увидеть влияние каждой группы мероприятий в отдельности на расход воды на промывку погружным методом без барботажа в табл. 3 приведены расчётные значения расхода воды на промывку после конкретной операции: электрохимического никелирования с концентрацией ионов никеля в электролите 60 г/л, удельным уносом электролита 0,2 л/м², предельной концентрацией ионов никеля в последней ступени промывки 0,01 г/л, производительностью по никелированию 1 м²/ч.

Из данных, представленных в табл. 3, можно сделать следующие выводы:

• – чем больше ванн (ступеней) промывки, тем меньше требуемый расход воды;
• – при замене прямоточной промывки на противоточную расход воды сокращается пропорционально количеству ступеней промывки;
• – увеличение ступеней промывки приводит к неравномерному сокращению расхода воды: бόльшее сокращение расхода воды на промывку (в десятки раз) достигается при замене одноступенчатой ванны промывки (одинарной) на двухступенчатую (прямоточную или каскадную). Увеличение ступеней промывки ещё на одну приводит к менее значительному сокращению расхода воды – в 2-4 раза. При переходе же от трёхступенчатой к четырёхступенчатой промывке водопотребление сокращается лишь на 30-50 %. Дальнейшее увеличение ступеней промывки не имеет практического смысла, так как малая экономия воды достигается значительным увеличением занятой производственной площади цеха. Поэтому на практике больше трёх ступеней проточной промывки устанавливать не рекомендуется.

Таблица 3

Расход воды (л/ч) для различных схем промывки после электрохимического никелирования: F=1 м²/ч, q=0,2 л/м², сn=60 г/л, со=0,01 г/л

Режим промывки	Количество ступеней промывки
	1	2	3	4	5	6
Прямоточный	1200	31,0	10,9	7,0	5,7	5,1
Противоточный	1200	15,5	3,6	1,8	1,1	0,9
Периодически непроточный со сбросом воды только из первой ступени	1200	11,0	2,0	0,8	0,4	0,3

Периодически непроточный режим работы промывных ванн будет рассмотрен ниже.

Для выбора схем промывки рекомендуется руководствоваться нижеприведёнными основными положениями и порядком выбора схем промывок.

Основные положения и порядок выбора схем промывки для линии

1. Горячую промывку (60-90 °С) устанавливают: после обезжиривания и снятия травильного шлама в щелочных растворах, при значительном количестве на поверхности деталей масел или смазок; перед химическим обезжириванием, одновременным обезжириванием-травлением, нанесением покрытий в тёплых и горячих растворах, сушкой деталей (кроме деталей с хроматированными цинковым и кадмиевым покрытиями, химическим оксидным и химическим оксидным электропроводным покрытиями по алюминию и его сплавам).

2. Тёплую промывку (40-59 °С) устанавливают: после обезжиривания и травления лёгких сплавов, анодного оксидирования, перед и после химического оксидирования чёрных и цветных металлов, перед сушкой деталей с хроматированными цинковым и кадмиевым покрытиями, химическим оксидным и химическим оксидным электропроводным покрытиями по алюминию и его сплавам.

3. Холодную промывку устанавливают перед активацией и перед адсорбционным окрашиванием анодно-окисных покрытий, а также во всех остальных случаях.

4. Более трёх ступеней проточной промывки после технологических ванн не устанавливают, так как дальнейшее увеличение количества ступеней промывки не имеет практического смысла.

5. Одну ванну улавливания рекомендуется устанавливать после ванн, содержащих ионы тяжёлых металлов, две ванны улавливания – после ванн, содержащих ионы серебра, а также особо токсичные компоненты, три ванны улавливания – после ванн, содержащих ионы драгоценных металлов.

6. Расчёт кратности разбавления (К=с_о/с_n) ведут по отмываемому веществу, указанному в таблице 4: концентрация солей тяжёлого металла пересчитывается в концентрацию ионов тяжёлого металла по   формуле   и суммируется; концентрация щелочных солей пересчитывается в концентрацию NaOH по формуле  и суммируется; концентрация кислот пересчитывается в концентрацию той кислоты, которая указана в табл. 9.4 по формулам ,  и суммируется (Aμ – атомная масса, Mμ – молекулярная масса).

7. Для каждой промывной операции одной гальванической линии рассчитывают расход воды по следующим схемам промывки (с учётом пунктов 1-5):

   8. Из минимальных значений расхода воды для промывных ванн выбирают максимальное и округляют его в большую сторону до величины, кратной 10 л/ч.

9. Для каждой технологической операции выбирают схему промывки с расходом воды, близким (но не бóльшим) к полученному округлённому значению, и для всех промывных ванн с собственной подачей воды (чтобы одинаково отнормировать с помощью штуцеров с калиброванными отверстиями водопотребление для всех ванн и использовать только один водопроводный кран на всю линию) устанавливают одинаковый расход воды, равный полученному округлённому значению (см. п.8).

Вычисление расхода воды водотока при помощи вертушки

Расход воды по скоростям, установленным при помощи вертушки, можно определить аналитическим и графомеханическим способами.

Аналитический способ

Аналитический способ прост, но недостаточно точен. Сначала для каждой вертикали подсчитывается средняя скорость по формуле:

гдеv_пов,v_0,2h, и т.д.— скорости воды у поверхности и на определенной глубине.

Затем вычисляют расстояния между вертикалями b_i = b₁, b₂ и т.д., причем b₁ — расстояние от уреза воды до первой вертикали, b₂ — расстояние между первой и второй вертикалями и т.д.

Частные расходы воды между отдельными вертикалями подсчитывают по формулам:

Для береговых участков

Для остальных участков

Где:

• v₁ и h₁ — средняя скорость и глубина воды по первой (последней) вертикали;
• v_i и h_i — средние скорости и глубины воды на остальных вертикалях.

Расход воды в реке при данном уровне воды равен:

Графомеханический способ

Графомеханический способ более точен, но он сложнее. Расчет ведется на чертеже, показанном на рис. 79.:

Чертеж

На чертеже строится сетка из пяти граф, в которую записывают числовые данные, полученные промерами или в процессе расчета.

Задаваясь масштабами глубин (обычно в 10 раз крупнее масштаба расстояний), строят над сеткой живое сечение реки.

Под сеткой строят эпюры скоростей по каждой вертикали. Для этого отрезком прямой изображают глубину на вертикали в том же масштабе, что и для живого сечения, и перпендикулярно к ней на глубинах, соответствующих промерам, откладывают отрезками прямых скорости течения, задавшись их масштабом.

Концы отложенных в масштабе скоростей отрезков соединяют плавной линией.

Сверху проводят линию горизонта воды, а снизу — дна.

По левую сторону у каждой точки определения скоростей указывают глубину погружения вертушки, а справа — величину скорости в м/сек.

Средняя скорость по вертикали получится от деления площади эпюры на глубину. Эти средние скорости выписываются в соответствующую графу сетки чертежа и по ним над живым сечением реки от горизонта воды строится кривая средних скоростей.

После этого подсчитывают элементарные расходы на каждой вертикали и по ним строят кривую элементарных расходовq.

Площадь, ограниченная кривой элементарных расходов и линией горизонта воды, дает нам величину расхода. Вследствие широкого использования планиметра при описанном расчете расхода этот способ получил название графомеханического.

Если для данного створа реки найдено несколько расходов, определенных при различных уровнях воды, то можно построить кривые изменения расходов и средних скоростей воды в зависимости от уровней.

Кривая расходов

С помощью кривой расходов можно установить наибольший ожидаемый расход воды в реке в данном сечении, если известен наивысший исторический горизонт воды.

Этот горизонт устанавливается перед проектированием моста и обычно для существующего моста известен, так же как известен исторически наинизший горизонт. Эти горизонты — наивысший и наинизший — могут повторяться через 50—300 лет.

Чтобы определить расход для исторически наивысшего горизонта воды, необходимо, чтобы кривая расходов была построена по точкам натурных наблюдений и охватывала около 70—75% возможных колебаний уровней.

В этом случае можно кривую расходов экстраполировать, т.е. продолжить за точки натурных наблюдений.

Графическая экстраполяция непосредственно кривой расхода дает недостаточно точные результаты. Лучше эту экстраполяцию делать, пользуясь кривыми средних скоростей v_cp и живых сечений ω (рис. 80):

Кривую живых сечений для любых уровней можно получить, сняв поперечное сечение русла реки по обоим берегам данного створа до уровня исторически наивысшего горизонта и выше.

Кривую средних скоростей легче экстраполировать, так как при высоких горизонтах воды она почти прямолинейна.

Расход для наивысшего горизонта (так же как и для любого другого) определяется по формуле:

§

Расчет потребления воды: рассчитываем водоснабжение правильно

Включили оросительную установку на газоне, а из крана в доме перестала течь вода? — Cхема водоснабжения дома явно была рассчитана неправильно. Как следовало проводить расчет потребления воды?

Расчет водоснабжения выполнить просто, если вы знаете количество постоянно проживающих в доме людей, точное число предполагаемых точек водоразбора и их назначение, наличие оросительных систем на приусадебном участке. Не забывайте также про «дебет» (потенциальную емкость) водного источника — колодца, скважины.

На фото:

Количество воды, потребляемого одним человеком значительно отличается от потребностей большой семьи.

Сколько человек?

Расчет водоснабжения — это, фактически, суммарный расход воды за сутки. Вопреки существующему заблуждению, расчет потребления воды делают не «по санузлам», а по усредненным данным на одного человека ( ведь воду расходует не санузел, а люди, которые им пользуются).

Учитывайте не только количество постоянных жильцов, но и обслуживающий персонал (даже приходящий). Подумайте, часто ли у вас будут останавливаться гости.

На фото:

Пользоваться душем гораздо экономичнее, чем набирать полную ванну.

Унитаз про запас Если вы заботитесь об экономии средств, то лучше воздержаться от внесения в проект расчета водоснабжения «будущих трат». Например, запланированных на отдаленное будущее дополнительных санузлов или установку биде. Особенно если вы не уверены, что вообще будете их оборудовать.

На фото: унитаз 821971 от фабрики Laufen, дизайн Giovannoni Stefano.

Количество точек водоразбора

Это понятие подразумевает абсолютно все устройства, подключаемые к водопроводу. В их число входят ванны, душевые кабины, рукомойники, стиральные и посудомоечные машины, унитазы и биде. Кроме того, расчет потребления воды учитывает все приспособления для мойки машин, трубы для систем полива, фонтанов и т.д.

При составлении списка на расчет водоснабжения помните: чем больше точек водоразбора будет внесено в проект, тем более мощное и дорогое оборудование потребуется для организации водопровода. Да и трубы понадобятся большего диаметра, что усложнит монтаж, и в результате увеличится конечная стоимость работ.

 

Назначение точки водоразбора

Совершенно очевидно, что для унитаза воды потребуется гораздо меньше, чем, например, для точки водозабора в ванной (см. таблицу).

Расход воды за одну процедуру (в литрах)
вид расхода	общее количество воды	количество горячей воды (при температуре 60°С)
Принятие ванны	150–180	70–85
Пользование душевой кабиной	30-50	13-22
Мытье рук	3-5	1,3-2,5
Смыв воды в унитазе	12-15	—
Пользование биде	15-17	7-8
мытье посуды для семьи из 2 человек	15-16	12-13
для семьи из 3 человек	20-22	17-20
для семьи из 4 человек	24-26	21-24

 

Оросительная система

на приусадебном участке может потреблять различное количество воды — его сложно спрогнозировать. Расчет водоснабжения во многом зависит от площади посадок, сезонности, частоты осадков и т.д.

На фото:

Для полива растений можно использовать воду, например, из дренажного колодца или ливневой канализации. И тогда наличие системы полива никак не повлияет на общий расход чистой воды.

Возможности источника воды

являются единственным фактором, который никоим образом неподвластен ни владельцу дома, ни проектировщику инженерных коммуникаций. Если дебет скважины или колодца невысок, то именно от него будет зависеть суммарный суточный расход воды в доме. Ведь жильцы смогут израсходовать только то ее количество, которое способен обеспечить источник. Бессмысленно устанавливать более мощную систему и ориентироваться на «желаемый» расчет водоснабжения: придется смириться и научиться экономить воду.

---

В статье использованы изображения paduiblog.com, migrelief.wordpress. 2 + 0.4983 * P + 0.1065, где

ρ — плотность насыщенного пара, кг/м3

P — абсолютное давление, бар

Точность у этой аппроксимации очень хорошая

Собственно, вот..

Заметьте, что температура нигде не фигурирует. Это объясняется первым допущением, что в котле пар насыщен и соответственно нам известна его плотность. Но меня терзают сомнения на счет второго допущения о том, что пар расширяется по адиабате.

Вычисления будут производиться в ПЛК в реальном времени (10 раз в секунду). Когда доберусь до объекта — не знаю… Потестируйте пжлст, если у кого есть возможность..

Каков типичный расход воды в домашнем хозяйстве?

Вы, вероятно, не знали, что у вас есть номер скорости потока, не беспокойтесь больше всего. Только когда он падает, кто-нибудь понимает, что у него не хватает того, что у него было. Расход воды в вашем доме — это показатель (в галлонах) того, насколько быстро очищенная вода может выходить из ваших кранов в минуту.

В этом блоге мы дадим вам лучшее понимание того, почему важна скорость потока, основы расчета скорости потока в фильтре для воды и что такое нормальная скорость потока.

Важность расхода воды

Не могу выразить, насколько важно знать желаемый расход. Это ключ к выбору надлежащей фильтрации воды для всего дома. Также важно выбрать картридж фильтра для воды с показателем галлонов в минуту, который в 2 раза больше желаемой скорости потока. Это приведет к тому, что срок службы картриджа приблизится к рекомендованному сроку замены шести месяцев или приблизится к нему, что обеспечит максимальную экономическую эффективность.

Калькулятор расхода воды

Давайте начнем с того, что нам нужно для определения расхода.

Диаметр трубы определяется двумя способами: I.D. что является внутренним измерением и внешним диаметром. как вы догадываетесь, внешнее измерение. В данном случае скорость потока, о которой идет речь, — это внутренний диаметр. Учтите, что чем больше диаметр трубы, тем больше расход воды.

Скорость — это объем воды, который проходит через заданную поверхность за единицу времени.

Скорость потока — это скорость, с которой объем жидкости протекает через закрытый контейнер, например трубу.Он измеряется в галлонов в минуту, (галлонов в минуту) — единица объемного расхода. Обратите внимание, что более низкая скорость потока лучше для большей очистки.

Взгляд со стороны не поможет, просто скажу. У каждой проблемы есть решение, все, что вам нужно сделать, это сделать шаг назад и начать с того, что вы знаете.

ИЗВЕСТНО

Диаметр трубы: внутренний диаметр в дюймах.

Объемный расход: скорость, с которой объем жидкости протекает через закрытый контейнер (т.е.е. труба).

Чем больше диаметр трубы, тем больше расход воды.

Скорость: мера того, насколько быстро что-то движется в определенном направлении. Скорость = фут / сек.

Для максимальной точности измерьте расход 3 или 4 раза и усредните их вместе. Формула для определения галлонов в минуту: 60, разделенные на секунды, необходимые для наполнения емкости объемом один галлон (60 / секунда = галлонов в минуту). Пример: контейнер на один галлон заполняется за 5 секунд, разбивка: 60, разделенное на 5, равняется 12 галлонам в минуту.

Примечание: 16 чашек в галлоне.

НЕИЗВЕСТНО

Расход: объем воды, проходящей через него в любой момент времени.

Расход = скорость x площадь (0,785xD2)

галлонов в минуту (галлонов в минуту): количество воды, поступающей из устройства.

фунтов на квадратный дюйм (PSI): количество давления, которое устройство может создать с чистым фильтром.

ИЛИ для этого, вероятно, есть приложение.

Загрузите «Полное руководство по фильтрации воды для начинающих».

Сколько галлонов в минуту вам нужно для дома?

Это сложный вопрос, который на самом деле сводится к предпочтениям и количеству людей, которые находятся в доме. В среднем домашнему хозяйству требуется от 100 до 120 галлонов на человека в день, а скорость потока составляет от 6 до 12 галлонов в минуту.

В туалете обычно используется от 2,2 до 5,0 галлона в минуту, в душе — от 2,5 до 5,0 галлона в минуту, в ванне — от 4,0 до 8,0 галлона в минуту, в смесителе для ванной или кухни — от 2,5 до 3,0 галлона в минуту, в посудомоечной машине — от 2. От 0 до 3,0 галлонов в минуту, а стиральная машина — от 4,0 до 5,0 галлонов в минуту.

Просто имейте в виду, что фактическая скорость потока и падение давления в каждом доме будут определяться на основе выбора картриджа и вязкости жидкости.

Теперь, когда вы лучше понимаете, как рассчитать скорость потока фильтра для воды и что такое нормальная скорость потока, я хотел бы оставить вас с Pro Совет: выберите картридж фильтра для воды с рейтингом галлонов в минуту, который вдвое больше желаемой скорости потока.Это приведет к тому, что срок службы картриджа приблизится к рекомендованному сроку замены шести месяцев или приблизится к нему, что обеспечит максимальную экономическую эффективность.

Как найти расход

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно или больше ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту. Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам Varsity найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему утверждению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Расход жидкости из контейнеров — время опорожнения

Отверстия в основании

Можно рассчитать скорость жидкости на выходе при опорожнении бака или контейнера

v = C _v (2 г H) ^{1 / 2} (1a)

где

v = скорость на выходе (м / с)

C _v = коэффициент скорости (вода 0. 97)

g = ускорение свободного падения (9,81 м / с ² )

H = высота (м)

Объемный расход жидкости можно рассчитать

V = C _d A (2 г H) ^1/2 (1b)

где

V = объемный расход (м ³ / с)

A = площадь отверстия — выходное отверстие (м ² )

C _d = коэффициент расхода

где

C _d = C _c C _v

26

26

901 = коэффициент сжатия (остроконечная апертура 0.62, хорошо закругленное отверстие 0,97)

A = площадь отверстия (м ² )

Пример — объемный расход при опорожнении контейнера

Высота от поверхности до выходного отверстия в резервуаре, заполненном водой, составляет 3 м . Проем с острой кромкой диаметром 0,1 м . Коэффициент расхода можно рассчитать как

C _d = 0,62 0,97

= 0,6

Площадь отверстия можно рассчитать как

A = π ((0. 1 м) / 2) ²

= 0,008 м ²

Объемный расход через отверстие можно рассчитать как

V = 0,6 _{(0,008 м ² ) (2 (9,81 м / с ² ) (3 м)) ^1/2}

= 0,037 м ³ / с

Для высоты 1,5 м объемный расход 0,026 м ³ / с . Для высоты 0,5 м объемный расход 0.015 м ³ / с .

Калькулятор сливного бака

Этот калькулятор основан на ур. (1b) и может использоваться для оценки объемного расхода и времени , используемого для опорожнения контейнера или резервуара через отверстие.

Калькулятор делит контейнер на «фрагменты» и выполняет итеративное вычисление среднего значения для каждого фрагмента. Точность расчета можно повысить, увеличив количество срезов.

Площадь дна резервуара или контейнера (м ² )

H — высота между поверхностью и проемом (м)

A — площадь проема (м ² )

C _d — коэффициент расхода

no. «срезов» или сегментов (для итеративного расчета)

— результаты в таблице ниже!

Примечание! — расход уменьшается, а время увеличивается при уменьшении высоты.

Малые боковые отверстия

Скорость на выходе может быть выражена как

v = C _v (2 г H) ^1/2 (2a)

Расстояние s может быть выражается как

с = 2 (H h) ^1/2 (2b)

Объемный расход может быть выражен как

V = C _d A (2 г H) ^1/2 (2c)

Сила реакции может быть выражена как

F = ρ V v (2d)

, где

ρ = плотность (кг / м ³ ) (вода 1000 кг / м ³ )

Большие боковые отверстия

Объемный расход можно выразить как

V = 2/3 C _d b (2 г) 90 128 1/2 (H ₂ ^3/2 — H ₁ ^3/2 ) (3a)

, где

b = ширина проема (м)

Избыточное давление в контейнере

Скорость на выходе может быть выражена как

v = C _v (2 (г H + p / ρ)) ^1/2 (4a)

где

p = избыточное давление в контейнере или резервуаре (Н / м ² , Па)

Объемный расход можно выразить как

V = C _d A (2 (g H + p / ρ)) ^1/2 (4b)

5.

1 Stream Flow | Мониторинг и оценка

Что такое сток и почему он важен?

Поток или расход воды — это объем воды, который движется над заданной точкой за фиксированный период времени. Часто выражается в кубических футах в секунду (фут ³ / сек).

Расход ручья напрямую зависит от количества воды, уходящей с водораздела в русло ручья. Он зависит от погоды, увеличивается во время ливней и уменьшается в засушливые периоды.Он также меняется в разные сезоны года, снижаясь в летние месяцы, когда интенсивность испарения высока, а прибрежная растительность активно растет и удаляет воду с земли. Август и сентябрь — обычно месяцы самого низкого стока для большинства ручьев и рек на большей части страны.

Забор воды для целей орошения может серьезно истощить сток воды, как и промышленный забор воды. Плотины, используемые для выработки электроэнергии, особенно сооружения, предназначенные для выработки электроэнергии в периоды пиковой потребности, часто блокируют течение ручья, а позже выбрасывают его в виде скачка.

Расход — это функция объема и скорости воды. Это важно из-за своего воздействия на качество воды, а также на живые организмы и среду обитания в ручье. Большие реки с быстрым течением могут получать сбросы загрязняющих веществ и быть мало затронутыми, в то время как небольшие реки обладают меньшей способностью разбавлять и разлагать отходы.

Скорость потока, которая увеличивается по мере увеличения объема воды в ручье, определяет виды организмов, которые могут жить в ручье (некоторым нужны участки с быстрым течением, другим нужны тихие бассейны).Это также влияет на количество ила и наносов, переносимых ручьем. Осадок, внесенный в тихие, медленно текущие ручьи, быстро оседает на дно ручья. Быстро движущиеся потоки дольше удерживают осадок во взвешенном состоянии в толще воды. Наконец, в быстро движущихся потоках обычно больше растворенного кислорода, чем в медленных потоках, потому что они лучше аэрируются.

В этом разделе описывается один метод оценки потока в определенной области или на участке реки. Он адаптирован из методов, используемых несколькими программами мониторинга добровольцев, и использует поплавок (такой объект, как апельсин, мяч для пинг-понга, сосновая шишка и т. Д.) для измерения скорости потока. Расчет расхода включает решение уравнения, которое исследует взаимосвязь между несколькими переменными, включая площадь поперечного сечения потока, длину потока и скорость воды. Один из способов измерения расхода — решить следующее уравнение:

Расход = ALC / T
Где:
А	=	Средняя площадь поперечного сечения ручья (ширина ручья, умноженная на среднюю глубину воды).
л	=	Измеренная длина участка реки (обычно 20 футов)
С	=	Коэффициент или поправочный коэффициент (0,8 для ручьев с каменистым дном или 0,9 для потоков с илистым дном). Это позволяет вам скорректировать тот факт, что вода у поверхности движется быстрее, чем у дна ручья, из-за сопротивления гравия, булыжника и т. Д. Умножение скорости поверхности на поправочный коэффициент уменьшает значение и дает более точную оценку общей протяженности потока. скорость.
т	=	Время в секундах, за которое поплавок проходит длину L

Как измерить и рассчитать поток воды

Задача 1 Подготовиться перед выездом на место отбора проб

См. Раздел 2.3 — Меры безопасности для получения подробной информации о подтверждении даты и времени отбора проб, соображениях безопасности, проверке расходных материалов, а также проверке погоды и направления. В дополнение к стандартному оборудованию для отбора проб и одежде, при измерении и вычислении потока необходимо включать следующее оборудование:

• Шар из прочной струны, четыре колья и молоток для забивания кольев в землю. Трос будет натянут по ширине ручья перпендикулярно берегу в двух местах. Ставки заключаются в том, чтобы закрепить веревку на каждом берегу, чтобы сформировать линию разреза.
• Рулетка (минимум 20 футов)
• Водонепроницаемая линейка или другой прибор для измерения глубины воды
• Хомуты (для обозначения интервалов на нити линии разреза)
• Апельсин и рыболовная сеть (чтобы вычерпать апельсин из ручья)
• Секундомер (или часы с секундной стрелкой)
• Калькулятор (необязательно)

Задача 2 Выберите участок потока

Рисунок 5.4 Схема трансекты 20 футов

Участок ручья, выбранный для измерения расхода, должен быть прямым (без изгибов), глубиной не менее 6 дюймов и не должен содержать участков с медленной водой, таких как бассейн. Идеально подходят беспрепятственные перекаты или бега. Выбранная длина будет равна L при решении уравнения потока. Двадцать футов — стандартная длина, используемая во многих программах. Измерьте свою длину и отметьте верхний и нижний конец, проведя линию разреза поперек ручья перпендикулярно берегу, используя веревку и колья (рис.5.4). Трос должен быть натянут и находиться у поверхности воды. Трансект выше по течению — это разрез №1, а нижний по течению — разрез №2.

Задача 3 Рассчитать среднюю площадь поперечного сечения

Площадь поперечного сечения (A в формуле) — произведение ширины ручья на среднюю глубину воды. Чтобы рассчитать среднюю площадь поперечного сечения для охвата исследуемого ручья, добровольцы должны определить площадь поперечного сечения для каждой трансекты, сложить результаты вместе, а затем разделить на 2, чтобы определить среднюю площадь поперечного сечения для участка протока.

Для измерения площади поперечного сечения:

1. 5″ textalign=»top» align=»left» cellpadding=»5″ cellspacing=»5″>

   Рисунок 5.5 Поперечный разрез для измерения ширины и глубины потока

2. Определите среднюю глубину разреза, отметив равные интервалы вдоль струны с помощью скрученных лент. Интервалы могут составлять одну четвертую, половину или три четверти расстояния через ручей.Измерьте глубину воды в каждой точке интервала (рис. 5.5). Чтобы вычислить среднюю глубину для каждого разреза, разделите сумму трех измерений глубины на 4. (Вы делите на 4 вместо 3, потому что вам нужно учитывать нулевые глубины, которые встречаются на берегу). В примере, показанном на Рисунке 5.6. , средняя глубина трансекты № 1 составляет 0,575 футов, а средняя глубина трансекты № 2 составляет 0,625 футов.
3. Определите ширину каждого разреза, измерив расстояние от береговой линии до береговой линии. Просто сложите ширину всех интервалов для каждого разреза, чтобы определить его ширину. В примере на Рисунке 5.6 ширина трансекты № 1 составляет 8 футов, а ширина трансекты № 2 — 10 футов.
4. Рассчитайте площадь поперечного сечения каждого разреза, умножив ширину на среднюю глубину. Пример, приведенный на Рисунке 5.6, показывает, что средняя площадь поперечного сечения трансекты № 1 составляет 4,60 квадратных футов, а средняя площадь поперечного сечения трансекты № 2 составляет 6,25 квадратных футов.
5. Чтобы определить среднюю площадь поперечного сечения всего участка ручья (A в формуле), сложите среднюю площадь поперечного сечения каждой трансекты и затем разделите на 2.Средняя площадь поперечного сечения ручья на Рисунке 5.6 составляет 5,42 квадратных футов.

Задача 4 Измерение времени в пути

Добровольцы должны отсчитывать с помощью секундомера, сколько времени требуется апельсину (или другому объекту), чтобы проплыть от верхнего к нижележащему разрезу. Апельсин — хороший объект для использования, потому что он обладает достаточной плавучестью, чтобы плавать чуть ниже поверхности воды. Именно в этом положении обычно возникает максимальная скорость.

Доброволец, который пропускает апельсин на разрезе выше по течению, должен расположить его так, чтобы он протекал по самому быстрому течению.Часы останавливаются, когда оранжевый полностью проходит под линией разреза вниз по течению. Оказавшись под линией трансекты, апельсин можно вычерпать из воды с помощью рыболовной сети. Это измерение «времени в пути» должно быть проведено не менее трех раз, а результаты усреднены — чем больше испытаний вы проведете, тем точнее будут ваши результаты. Усредненные результаты равны T в формуле. Хорошая идея — держать апельсин на разном расстоянии от берега, чтобы получить различные оценки скорости.Вам следует отказаться от любых попыток поплавка, если объект застрял в потоке (булыжниками, корнями, обломками и т. Д.).

Задача 5 Рассчитать расход

Напомним, что расход можно рассчитать по формуле:

Продолжая пример на рис. 5.6. скажем, среднее время путешествия апельсина между трансектом №1 и №2 составляет 15 секунд, а дно ручья было каменистым. Расчет расхода:

Где:
А	=	5.42 фут2
л	=	20 футов
С	=	0,8 (коэффициент для каменистого течения)
т	=	15 секунд

Расход = 15 секунд (5,42 футов 2 ) (20 футов) (0,8) / 15 секунд.

Расход = 86,72 фута 3 /15 сек.

Расход = 5,78 фут3 / сек.

Задача 6 Записать поток в форме данных

На следующей странице волонтеры могут использовать форму для расчета расхода ручья.

Список литературы

Фонд Adopt-A-Stream. Полевой справочник: Методы инвентаризации и мониторинга водосборов, Том Мердок и Марта Чео. 1996. Эверетт, Вашингтон.

Mitchell, M.K., and W. Stapp. Полевое руководство по мониторингу качества воды. 5 ^{-е издание} . Принтеры Thompson Shore.

Команды потока Миссури. Добровольный мониторинг качества воды. Департамент природных ресурсов штата Миссури, P.O. Box 176, Джефферсон-Сити, Миссури 65102.

Форма данных для расчета расхода (PDF, 82,8 КБ)

Вам понадобится Adobe Acrobat Reader для просмотра файлов Adobe PDF на этой странице. См. Страницу EPA в формате PDF для получения дополнительной информации о получении и использовании бесплатного Acrobat Reader.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСХОДА

И Н С Т Р У К Ц И Я Этот калькулятор ultra отличается тем, что позволяет выбирать между большое разнообразие единиц (6 для диаметра и 24 каждого для скорости и расхода). В отличие от других калькуляторов, вы НЕ ограничен вводом диаметра в дюймах, скорости в милях в час и т. д., что делает этот калькулятор довольно универсален. 1) Вода течет со скоростью 36 дюймов в секунду и со скоростью 1,0472 кубических футов в секунду. Какой диаметр трубы? Самый важный шаг при использовании этого калькулятора: ВЫБЕРИТЕ СНАЧАЛА, ЧТО ВЫ РЕШАЕТЕ ДЛЯ В этом случае мы решаем ДИАМЕТР ТРУБЫ, поэтому нажмите эту кнопку. Введите 36 в поле скорости и выберите в соответствующем меню дюймы в секунду. Введите 1,0472 в поле скорости потока и выберите в соответствующем меню кубические футы в секунду. Нажмите кнопку РАССЧИТАТЬ, и вы увидите, что это равно 8 дюймам. И вы увидите ответ в 5 других единицах !! 2) Вода течет по трубе диаметром 10 см со скоростью 9 литров в секунду. Какая скорость воды? ПЕРВЫЙ НАЖМИТЕ НА ТО, ЧТО ВЫ РЕШАЕТЕ — СКОРОСТЬ Введите 10 в поле диаметра трубы и выберите сантиметры в его меню. Введите 9 в поле расхода и выберите в его меню литры в секунду. Нажмите кнопку РАССЧИТАТЬ, и ответ будет 114,59 сантиметров в секунду И ответ будет в 23 других единицах измерения !! 3) Вода течет по трубе диаметром 2 фута со скоростью 20 дюймов в секунду. Какая скорость потока? ПЕРВЫЙ ЩЕЛКНИТЕ НА ТО, ЧТО ВЫ РЕШАЕТЕ — СКОРОСТЬ ПОТОКА Введите 2 в поле диаметра трубы и выберите футы в соответствующем меню. Введите 20 в поле скорости и выберите в соответствующем меню дюймы в секунду. Нажмите кнопку РАССЧИТАТЬ, и ответ будет 5.236 кубических футов в секунду И ответ — в 23 других единицах !! Для удобства чтения числа отображаются в формате «значащих цифр», поэтому вы можете , а не , см. Такие ответы, как 77.3333333333333333. Числа больше более 1000 будет отображаться в экспоненциальном представлении и с таким же количеством указаны значащие цифры. Вы можете изменить значащие цифры, отображаемые изменив номер в поле выше. Internet Explorer и большинство других браузеров будут отображать ответы правильно, но есть несколько браузеров, которые вообще не выводят без вывода . Если да, введите ноль в поле выше. Это устраняет все форматирование, но это лучше, чем не видеть вывод вообще.

Расход воды для размеров труб с формулами Excel с использованием формулы Хазена Вильямса

Ограничения формулы Хазена Вильямса для расчетов расхода воды

Формула Хейзена Вильямса представляет собой эмпирическое уравнение, которое можно использовать для турбулентного потока воды при типичные температуры окружающей среды. Требование турбулентного потока не очень ограничивает.Большинство практических применений водного транспорта по трубам — это режим турбулентного потока. Для обзора этой темы см. Статью «Число Рейнольдса и ламинарный и турбулентный поток». Строго говоря, формула Хейзена Вильямса применима к воде при температуре 60 ° F, но она работает достаточно хорошо для разумного диапазона температур воды выше или ниже 60 ° F. Для жидкостей с вязкостью, отличной от воды, или для температуры воды намного выше или ниже 60 ° F, уравнение Дарси Вайсбаха работает лучше, чем формула Хазена Вильямса. Щелкните следующую ссылку, чтобы получить дополнительные сведения об уравнении Дарси Вайсбаха.

После представления и обсуждения нескольких форм уравнения Хазена Вильямса в следующих парах разделов будет представлен и обсужден загружаемый шаблон электронной таблицы Excel для расчета расхода воды Хейзена Вильямса с использованием формул Excel.

Формы формулы Хазена Вильямса

Существует несколько различных форм формулы Хазена Вильямса, используемых для расчета расхода воды.Его можно записать в терминах скорости или расхода воды, в терминах падения давления или потери напора, а также для нескольких различных наборов единиц. Традиционная форма формулы Хазена Вильямса:

единиц США: V = 1,318 C R0,633 S0,54, где:

• V = скорость потока воды в футах / сек
• C = коэффициент Хейзена Вильямса, в зависимости от материал трубы и возраст трубы
• R = гидравлический радиус, футы (R = площадь поперечного сечения / смоченный периметр)
• S = наклон линии энергетического класса = потеря напора / длина трубы = гл / л, безразмерная

С. I. единицы: V = 0,85 C R0,633 S0,54, где:

• V — в м / с, а R — в метрах

Формула Хейзена Вильямса используется в основном для напорного потока в трубах, для которых гидравлический радиус составляет одну четвертую диаметра трубы (R = D / 4). Используя это соотношение и Q = V (πD2 / 4), для потока в круглой трубе формулу Хейзена Вильямса можно переписать, как показано в следующем разделе.

Расход воды для размеров труб в диапазоне диаметров с помощью формулы Хазена Вильямса

Для потока воды под давлением в круглой трубе формулу Хазена Вильямса, показанную выше, можно переписать в следующей удобной форме:

в единицах U .S. единицы: Q = 193,7 C D2,63 S0,54, где:

• Q = расход воды в галлонах / мин (галлонов в минуту)
• D = диаметр трубы в футах
• C и S такие же, как указано выше

в единицах СИ: Q = 0,278 C D2,63 S0,54, где

• Q — в м3 / с, а D — в метрах

Формула Хейзена Вильямса также может быть выражена через разницу давлений (ΔP) вместо потери напора (hL) по длине трубы L, используя ΔP = ρghL:

В единицах СИ удобная форма уравнения: Q = (3. 763 x 10-6) C D2,63 (ΔP / L) 0,54, где

• Q — расход воды в м3 / час,
• D — диаметр трубы в мм
• L — длина трубы в м,
• ΔP — перепад давления по длине трубы, L, в кН / м2

В единицах США: Q = 0,442 C D2,63 (ΔP / L) 0,54, где

• Q — расход воды в галлонах в минуту,
• D — диаметр трубы в дюймах
• L — длина трубы в футах,
• ΔP — перепад давления по длине трубы, L, в фунтах на кв. Дюйм

Это форма формулы Хазена Вильямса, которую удобно использовать для оценки воды расход для труб размером и длиной в U.S. единицы, как показано в разделе после следующего на второй странице.

На второй странице этой статьи есть таблица со значениями коэффициента Хазена Вильямса, таблица с примерами расчетов расхода воды для нескольких длин и диаметров труб из ПВХ, а также ссылка на скачивание шаблона электронной таблицы с формулами Excel для получения воды. расчеты расхода.

Значения коэффициента Хейзена Вильямса

Чтобы использовать формулу Хейзена Вильямса для расчета расхода воды, необходимы значения коэффициента Хазена Вильямса C для используемого материала трубы. Значения C доступны во многих справочниках, учебниках и на интернет-сайтах. Значения C, обычно используемые для некоторых распространенных материалов труб, показаны в таблице слева.

Источник: Toro Ag Irrigation (PDF)

Пример расчета расхода воды для размеров и длин труб

Приведенная ниже таблица была подготовлена ​​с использованием уравнения: Q = 0,442 C D2,63 (ΔP / L) 0,54, с единицами измерения как указано выше, для расчета расхода воды для трубы из ПВХ с диаметром от 1/2 дюйма до 6 дюймов и длиной от 5 футов до 100 футов, все для разницы давлений 20 фунтов на квадратный дюйм на определенной длине трубы.Коэффициент Хазена Вильямса был принят равным 150 для таблицы в предыдущем разделе.

…………………………………… .. РАСХОД ВОДЫ, ГАЛЛ / МИН …………………………………………

………………… . ……………………………. Диаметр трубы в дюймах ………………………………………

Длина

, фут …… .. 0,5 ……. 0,75 …… .. 1 ……… 1,5 ……… 2 ……… 2,5 ……… 3 ………. 4 ………. 5 ………… 6

…. 5 …………… .23 ……..66 …… ..140 …… .407 …… .868… ..1560 …… 2520… .5371… ..9659 …… 15,601

… 10 …………… 16 …… ..45… …… 96 …… ..280 …… .597… ..1073 …… 1733… .3694… ..6643 …… 10,730

… 15 …………… 13 …… ..36 ……… 77 …… ..225 …… .479 …… 862 …… .1393… .2968… ..5337 …… ..8620

… 20 …………… 11 …… ..31 ……… 66… … ..193 …… .410 …… 738 …… .1192… .2541… ..4569 …… ..7380

… 40 …………… .7 ……… 21 ……… 46 …… ..132 …… .282 …… 508 …… ..820… ..1747… ..3142 …… ..5076

.. 100 …………… 4 ……… 13 ……… 28… …… 81 …… ..172 …… 309 ……..500… ..1065… ..1916 …… ..3096

В таблице показана закономерность, которую вы должны интуитивно ожидать. При заданной разнице давлений, управляющей потоком, расход воды увеличивается по мере увеличения диаметра для данной длины трубы, а скорость потока воды уменьшается по мере увеличения длины трубы для данного диаметра трубы. Приведенное выше уравнение можно использовать для расчета расхода воды для труб разных размеров и длины с различными материалами труб и движущими силами давления, используя уравнение Хазена Вильямса, как показано в таблице выше.

Шаблон Excel для расчета расхода воды для размеров и длины труб.

В шаблон электронной таблицы слева встроены формулы Excel для расчета расхода воды для труб различных размеров, как показано в предыдущем разделе. Этот шаблон электронной таблицы Excel, который можно загрузить ниже, позволяет вводить значение коэффициента Хазена Вильямса и падение давления по всей длине рассматриваемой трубы. Кроме того, диаметры и длина трубы могут быть изменены по сравнению с теми, которые в настоящее время указаны в электронной таблице, поэтому расход может быть рассчитан для любой комбинации диаметра и длины трубы, если известен коэффициент Хазена-Вильямса и известно падение давления в трубе.

В таблице-примере указаны единицы измерения в США, но для загрузки доступны версия для США и версия для США.

Щелкните здесь, чтобы загрузить этот шаблон электронной таблицы в единицах измерения США.

Щелкните здесь, чтобы загрузить этот шаблон электронной таблицы в единицах S.I.

Ссылки

Ссылки для получения дополнительной информации:

1. Bengtson, H., Основы потока жидкости, Онлайн-курс повышения квалификации для получения кредита PDH.

2. Мансон, Б. Р., Янг, Д. Ф., & Окииси, TH, Основы механики жидкости, 4-е изд., Нью-Йорк: John Wiley and Sons, Inc, 2002.

3. Лиу, К.П., «Ограничения и правильное использование уравнения Хазена-Вильямса. , ” Журнал гидротехники, Vol. 124, № 9, сентябрь 1998 г., стр. 951-954.

Этот пост является частью серии: Расчеты расхода в трубе

Расчеты расхода в трубе включают использование числа Рейнольдса, чтобы определить, является ли поток ламинарным или турбулентным. Потери напора на трение можно найти с помощью уравнения Дарси Вейсбаха и коэффициента трения.Длина входа для полностью развитого потока может быть найдена для турбулентного потока и для ламинарного потока.

1. Расчет потока в трубе 1: длина входа для полностью развитого потока
2. Расчет потока в трубе 2: Число Рейнольдса и ламинарный и турбулентный поток
3. Расчет потока в трубе 3: Фактор трения и потеря напора на трение
4. Формулы Excel для расчета воды Расходы для труб разного диаметра
5. Расчет расхода в трубе / потери напора / коэффициента трения с помощью шаблонов электронных таблиц Excel

Расход в трубе

Средняя скорость потока жидкости и диаметр трубы для известного расхода

Скорость жидкости в трубе неравномерна по площади сечения.Поэтому используется средняя скорость, которая рассчитывается по методу уравнение неразрывности для установившегося потока в виде:

Калькулятор диаметра трубы

Рассчитайте диаметр трубы для известного расхода и скорости. Рассчитайте скорость потока для известного диаметра трубы и расхода. Преобразование объемного расхода в массовый. Рассчитайте объемный расход идеального газа при различных условиях давления и температуры.

Диаметр трубы можно рассчитать, если объемный расход и скорость известны как:

где: D — внутренний диаметр трубы; q — объемный расход; v — скорость; А — площадь поперечного сечения трубы.

Если известен массовый расход, то диаметр можно рассчитать как:

где: D — внутренний диаметр трубы; w — массовый расход; ρ — плотность жидкости; v — скорость.

Простой расчет диаметра трубы

Взгляните на эти три простых примера и узнайте, как с помощью калькулятора рассчитать диаметр трубы для известного расхода жидкости и желаемого расхода жидкости.

Ламинарный и турбулентный режим течения жидкости в трубе, критическая скорость

Если скорость жидкости внутри трубы мала, линии тока будут прямыми параллельными линиями.Поскольку скорость жидкости внутри труба постепенно увеличивается, линии тока будут оставаться прямыми и параллельными стенке трубы до тех пор, пока не будет достигнута скорость когда линии тока колеблются и внезапно превращаются в размытые узоры. Скорость, с которой это происходит, называется «критическая скорость». При скоростях выше, чем «критическая», линии тока случайным образом рассеиваются по трубе.

Режим обтекания, когда скорость ниже «критической», называется ламинарным потоком (вязким или обтекаемым потоком).В ламинарном режиме потока скорость наибольшая на оси трубы, а на стенке скорость равна нулю.

Когда скорость больше «критической», режим течения является турбулентным. В турбулентном режиме обтекания наблюдаются нерегулярные случайное движение частиц жидкости в направлениях, поперечных направлению основного потока. Изменение скорости турбулентного потока составляет более равномерный, чем в ламинарном.

В турбулентном режиме потока всегда имеется тонкий слой жидкости у стенки трубы, который движется ламинарным потоком. Этот слой известен как пограничный слой или ламинарный подслой. Для определения режима потока используйте калькулятор числа Рейнольдса.

Число Рейнольдса, турбулентный и ламинарный поток, скорость и вязкость потока в трубе

Характер потока в трубе, согласно работе Осборна Рейнольдса, зависит от диаметра трубы, плотности и вязкости. текущей жидкости и скорости потока.Используется безразмерное число Рейнольдса, которое является комбинацией этих четырех переменные и могут рассматриваться как отношение динамических сил массового потока к напряжению сдвига из-за вязкости. Число Рейнольдса:

где: D — внутренний диаметр трубы; v — скорость; ρ — плотность; ν — кинематическая вязкость; μ — динамическая вязкость;

Калькулятор числа Рейнольдса

Рассчитайте число Рейнольдса с помощью этого простого в использовании калькулятора.Определите, является ли поток ламинарным или турбулентный. Применимо для жидкостей и газов.

Это уравнение можно решить с помощью и калькулятор режима течения жидкости.

Течение в трубах считается ламинарным, если число Рейнольдса меньше 2320, и турбулентным, если число Рейнольдса больше 4000.Между этими двумя значениями находится «критическая» зона, где поток может быть ламинарным, турбулентным или в процесс изменений и в основном непредсказуем.

При расчете числа Рейнольдса для эквивалентного диаметра некруглого поперечного сечения (четырехкратный гидравлический радиус d = 4xRh) используется, а гидравлический радиус можно рассчитать как:

Rh = площадь проходного сечения / периметр смачивания

Это относится к квадратным, прямоугольным, овальным или круглым трубопроводам, если они не имеют полного сечения.Из-за большого разнообразия жидкостей, используемых в современных промышленных процессах, одно уравнение который может использоваться для потока любой жидкости в трубе, дает большие преимущества. Это уравнение — формула Дарси, но один фактор — коэффициент трения нужно определять экспериментально. Эта формула имеет широкое применение в области механики жидкости и широко используется на этом веб-сайте.

Уравнение Бернулли — сохранение напора жидкости

Если потери на трение не учитываются и энергия не добавляется или не берется из системы трубопроводов, общий напор H, который является суммой подъемного напора, напора и скоростного напора, будет постоянным для любой точки. линии тока жидкости.

Это выражение закона сохранения напора для потока жидкости в трубопроводе или линии тока, известное как Уравнение Бернулли:

где: Z _1,2 — отметка над отметкой; p _1,2 — абсолютное давление; v _1,2 — скорость; ρ _1,2 — плотность; г — ускорение свободного падения

Уравнение Бернулли используется в нескольких калькуляторах на этом сайте, например калькулятор перепада давления и расхода, Измеритель расхода трубки Вентури и вычислитель эффекта Вентури и Калькулятор размеров диафрагмы и расхода.

Поток трубы и падение давления на трение, потери энергии напора | Формула Дарси

Все другие практические формулы выводятся из уравнения Бернулли с изменениями, связанными с потерями и выигрышем энергии.

Как и в реальной системе трубопроводов, существуют потери энергии, и энергия добавляется или забирается из жидкости. (с использованием насосов и турбин) они должны быть включены в уравнение Бернулли.

Для двух точек одной линии тока в потоке жидкости уравнение можно записать следующим образом:

где: Z _1,2 — отметка над отметкой; p _1,2 — абсолютное давление; v _1,2 — скорость; ρ _1,2 — плотность; ч _L — потеря напора из-за трения в трубе; H _p — головка насоса; H _T — головка турбины; г — ускорение свободного падения;

Поток в трубе всегда вызывает потерю энергии из-за трения. Потери энергии можно измерить как падение статического давления. по направлению потока жидкости двумя манометрами. Общее уравнение падения давления, известное как формула Дарси, выражается в метрах жидкости составляет:

где: ч _L — потеря напора из-за трения в трубе; ф — коэффициент трения; L — длина трубы; v — скорость; D — внутренний диаметр трубы; г — ускорение свободного падения;

Чтобы выразить это уравнение как падение давления в ньютонах на квадратный метр (Паскали), замена соответствующих единиц приводит к:

Калькулятор падения давления

Калькулятор на основе уравнения Дарси. Рассчитайте падение давления для известного расхода или рассчитать расход при известном падении давления. Включен расчет коэффициента трения. Применяется для ламинарных и турбулентных потоков, круглых или прямоугольных труб.

где: Δ p — падение давления из-за трения в трубе; ρ — плотность; ф — коэффициент трения; L — длина трубы; v — скорость; D — внутренний диаметр трубы; Q — объемный расход;

Уравнение Дарси можно использовать как для ламинарного, так и для турбулентного режима течения и для любой жидкости в трубе.С некоторыми ограничениями, Уравнение Дарси можно использовать для газов и паров. Формула Дарси применяется, когда диаметр трубы и плотность жидкости постоянны и труба относительно прямая.

Коэффициент трения для шероховатости трубы и число Рейнольдса в ламинарном и турбулентном потоках

Физические значения в формуле Дарси очень очевидны и могут быть легко получены, если известны такие свойства трубы, как D — внутренняя часть трубы. диаметр, L — длина трубы, а когда известен расход, скорость легко вычисляется с помощью уравнения неразрывности.Единственная ценность что необходимо определить экспериментально, так это коэффициент трения. Для режима ламинарного течения Re <2000 коэффициент трения можно рассчитать: но для турбулентного режима течения, где Re> 4000, используются экспериментально полученные результаты. В критической зоне, где находится Рейнольдс число от 2000 до 4000, может иметь место как ламинарный, так и турбулентный режим потока, поэтому коэффициент трения неопределен и имеет более низкий пределы для ламинарного потока и верхние пределы, основанные на условиях турбулентного потока.

Если поток ламинарный и число Рейнольдса меньше 2000, коэффициент трения можно определить из уравнения:

где: ф — коэффициент трения; Re — число Рейнольдса;

Когда поток турбулентный и число Рейнольдса превышает 4000, коэффициент трения зависит от относительной шероховатости трубы. а также от числа Рейнольдса.Относительная шероховатость трубы — это шероховатость стенки трубы по сравнению с диаметром трубы e / D . Поскольку внутренняя шероховатость трубы фактически не зависит от диаметра трубы, трубы с меньшим диаметром трубы будут иметь более высокую относительная шероховатость, чем у труб большего диаметра, поэтому трубы меньшего диаметра будут иметь более высокий коэффициент трения чем трубы большего диаметра из того же материала.

Наиболее широко принятыми и используемыми данными для коэффициента трения в формуле Дарси является диаграмма Муди.На диаграмме Муди коэффициент трения можно определить исходя из значения числа Рейнольдса и относительной шероховатости.

Падение давления является функцией внутреннего диаметра в пятой степени. Со временем в эксплуатации внутренняя часть трубы покрывается коркой грязи и окалины, и часто бывает целесообразно сделать поправку на ожидаемые изменения диаметра. Также можно ожидать увеличения шероховатости по мере использования из-за коррозии или накипи со скоростью, определяемой материалом трубы. и природа жидкости.

Когда толщина ламинарного подслоя (ламинарный пограничный слой δ ) больше, чем шероховатость трубы e , поток называется потоком в гидравлически гладкой трубе, и можно использовать уравнение Блазиуса:

где: ф — коэффициент трения; Re — число Рейнольдса;

Толщина пограничного слоя может быть рассчитана на основе уравнения Прандтля как:

где: δ — толщина пограничного слоя; D — внутренний диаметр трубы; Re — число Рейнольдса;

Для турбулентного течения с Re <100 000 (уравнение Прандтля) можно использовать:

Для турбулентного течения с Re> 100 000 (уравнение Кармана) можно использовать:

Наиболее распространенным уравнением, используемым для расчета коэффициента трения, является формула Колебрука-Уайта и он используется для турбулентного потока в калькуляторе падения давления:

где: ф — коэффициент трения; Re — число Рейнольдса; D — внутренний диаметр трубы; к _r — шероховатость трубы;

Статическое, динамическое и полное давление, скорость потока и число Маха

Статическое давление — это давление жидкости в потоке. Общее давление — это давление жидкости, когда она находится в состоянии покоя, т.е. скорость снижается до 0.

Общее давление можно рассчитать с помощью теоремы Бернулли. Представьте себе, что поток остановлен в одной точке линии потока. без потери энергии теорему Бернулли можно записать как:

Если скорость в точке 2 v ₂ = 0, давление в точке 2 больше, чем общее p ₂ = p _t :

где: р — напор; p _t — полное давление; v — скорость; ρ — плотность;

Разница между общим и статическим давлением представляет собой кинетическую энергию жидкости и называется динамическим давлением.

Динамическое давление для жидкостей и несжимаемой жидкости при постоянной плотности можно рассчитать как:

где: р — напор; p _t — полное давление; p _d — напор динамический; v — скорость; ρ — плотность;

Если динамическое давление измеряется с помощью таких инструментов, как зонд Прандтля или трубка Пито, скорость может быть рассчитана в одна точка линии потока как:

где: р — напор; p _t — полное давление; p _d — напор динамический; v — скорость; ρ — плотность;

Для газов и чисел Маха больше 0. 1 эффектами сжимаемости нельзя пренебречь.

Для расчета сжимаемого потока можно использовать уравнение состояния газа. Для идеальных газов скорость при числе Маха M <1 рассчитывается по следующему уравнению:

где: M — число Маха M = v / c — соотношение между локальной скоростью жидкости и локальной скоростью звука; γ — коэффициент изоэнтропии;

Следует сказать, что при M> 0.7 данное уравнение не совсем точное.

Если число Маха M> 1, возникнет нормальная ударная волна. Уравнение для скорости перед волной приведено ниже:

где: р — напор; p _ti — полное давление; v — скорость; M — число Маха; γ — коэффициент изоэнтропии;

Приведенные выше уравнения используются для Зонд Прандтля и калькулятор скорости потока трубки Пито.

Примечание: вы можете скачать полный вывод данных уравнений.

Расход жидкости для теплопередачи, мощность и температура котла

Счетчик тепловой энергии

Рассчитайте тепловую энергию и тепловую мощность для известного расхода.Рассчитайте расход для известной тепловой энергии или тепловой мощности. Применяется для котлов, теплообменников, радиаторов, чиллеров, воздухонагревателей.

Расход жидкости, необходимый для передачи тепловой энергии и тепловой энергии, можно рассчитать как:

где: q — расход [м ³ / ч]; ρ — плотность жидкости [кг / м ³ ]; c — удельная теплоемкость жидкости [кДж / кг · К]; Δ T — разность температур [К]; P — мощность [кВт];

Это соотношение можно использовать для расчета необходимого расхода, например, воды, нагреваемой в котле, если мощность бойлер известен.