Багатьох власників квартир і заміських будинків в процесі ремонту комунікацій цікавить питання, як швидше і простіше розрахувати витрати рідини по діаметру системи. Звичайно ж, можна скористатися послугами досвідчених майстрів, але найчастіше ремонт і будівництво віднімають море коштів, і кожен з нас намагається економити на будь-які речі. Потрібно розуміти, що гідродинамічні розрахунки дуже складні, хоча і тут є певна лазівка. Розберемося докладніше.
Для чого це потрібно?
Уважно прочитайте статтю, адже розрахунок води необхідний в будь-якому приміщенні. Наприклад, якщо Ви зробите сауну в квартирі своїми руками. необхідно буде знати, скільки води вона споживає.
Якщо ви вирішили побудувати великий будинок і число ванн там перевищує одиницю, то необхідно знати, скільки води зможе поставити труба певного діаметра при конкретному тиску. Істотне падіння напору на пікових точках споживання води однозначно не порадує ні вас, ні інших мешканців (якщо об'єкт згодом повинен використовуватися в якості міні-готелі). Сюди ж відносять і необхідність організації якісної системи пожежогасіння - слабка струмінь води буде марна при раптово утворився пожежі.
Цікаво, що комунальні служби за відсутності лічильників на воду виставляють зазвичай рахунок по так званій «прохідності труби».
Кожна розумна людина звикла вважати свою заробітну плату і підбивати витрати. І якщо гроші витрачати, то бажано хоча б знати за що, і за яким тарифом. Цей пункт не актуальний власникам приватних будинків або квартир. Якщо немає спеціальних лічильників, то комунальники будуть брати оплату за конкретними санітарними нормами. На сьогоднішній день цей показник не перевищує 360 літрів води на одну людину (на добу).
Фактори, що впливають на прохідність труби
Вам також необхідно буде знати, яка кількість води споживається, якщо Ви, наприклад, будете встановлювати будинку водонагрівач.
Так що ж впливає на витрату рідини в трубопроводах круглого перетину?
Розібратися тут нескладно: маємо трубу для водопровідної системи, в якій є отвір певного діаметра. Чим більше цей отвір, тим більше рідини пройде через нього за одиницю часу. Додамо до цього фактору тиск і отримаємо всі необхідні дані.
Десятиметровий стовп води буде продавлювати через отвір в 1 см значно менше рідини, ніж водяний стовп заввишки з 10-поверховий будинок.
Здавалося б, на цьому все, тиск і внутрішній перетин. Але чи так це?
Не все так просто. Перераховані вище параметри, звичайно ж, впливають на витрату води через трубу. але вони - тільки вершина айсберга. Розраховувати витрата рідини тільки за цими двома пунктами, рівносильно розрахунку траєкторії ракети, що летить на Місяць, виходячи з її видимого положення.
Якщо не враховувати рух супутника по своїй орбіті, обертання Землі, гравітацію небесних тіл і опір атмосфери, то зі стовідсотковою ймовірністю наш космічний корабель прилетить аж ніяк не в потрібну нам точку.
Отже, на кількість води, здатне пройти в трубу діаметром в трасі у при тиску z впливають такі чинники:
- Протяжність трубопроводу. Чим довше труба, тим сильніше тертя рідини об стінки буде сповільнювати потік. Відзначимо також, що на воду у торця трубопроводу впливає тільки внутрішній тиск, проте все наступні обсяги будуть займати її місце, а труба, в свою чергу, стане пригальмовувати потоки;
- Вік труби. Цей момент також дуже важливий при розрахунку прохідності. Водопровідні вироби зі сталі з часом іржавіють, крім того, чавун і сталь з роками заростають різними відкладеннями (вапно, пісок, іржа і т.д.). Таким чином, зарослі труби надають величезне опір потоку (різниця між новою полірованої трубою зі сталі і постарілої від іржі неймовірна - перший варіант в двісті разів краще). Додамо також, що через заростання окремі зони всередині труби зменшують свій просвіт, в результаті навіть за ідеальних умов через такий виріб пройде набагато менше води;
- Матеріал стінок. Від даного параметра залежить, перш за все, швидкість руху рідини. Поліпропілен відрізняється гладкістю, тому вода всередині поліпропіленової труби буде ковзати і швидко проходити до користувача. Сталь володіє певною шорсткістю, через що буде створювати сильний опір потоку;
- Діаметр труби. Цей фактор набагато складніше впливає на витрату води, ніж всі звикли думати. Опір стінок руху потоку для труб малого діаметра набагато більше, ніж для товстих труб. Причиною тому є наступний факт: чим менше труба, тим менш вигідно співвідношення обсягу всередині і площі поверхні при заданій довжині. Простіше кажучи, вода буде швидше транспортуватися по товстої трубі, ніж по тонкій.
Важливий момент: стан поверхні металопластикових і пластикових труб з часом не погіршиться. Навіть через двадцять років труба буде чинити такий же опір, як і в день установки.
Підсумок простий: щоб правильно провести всі розрахунки, необхідно ретельно підготуватися, вибравши матеріал, діаметр, вимірявши довжину передбачуваної системи і т.д.
Воду також будуть гальмувати будь-які повороти, фітинги, перехід діаметра, запірна арматура різного типу. Все це дасть не дрібні похибки, а істотну різницю в кінцевому результаті. Як бачимо, зробити розрахунок витрати рідини через трубу простими методами вкрай складно.
Якщо розбиратися з витратою рідини через кран, завдання можна набагато спростити. Тут головною умовою вважається правильне співвідношення отвори крана і діаметра труби, що підводить воду. При цьому значення отвори повинно бути дуже малим. В таких умовах буде діяти закон Торрічеллі: v ^ 2 = 2gh, де g - прискорення вільного падіння, v - швидкість витікання з крана, і h - висота стовпа води, що стоїть над отвором. За одиницю часу через отвір з перетином s буде проходити s * v рідини (мається на увазі обсяг).
Таким чином, для десятиметрового стовпа води (дорівнює надлишковому тиску в 1 атм) і отвори діаметром 1 сантиметр розрахунок буде наступним: 2 * 10 * 9,78 = 195,6.
Залишилося витягти квадратний корінь і вийде
14 метрів за секунду.
Що стосується перетину отвору діаметром 1 см, то він дорівнюватиме 3,14 * 0,01 ^ 2 = 0,00031 квадратних метрів.
Витрата води через трубу в результаті складе 0,0031 * 14 = 0,0043 кубічних метрів за секунду або трохи менше 4,5 л / с.
У такому варіанті провести розрахунки можна навіть самостійно.
висновок
На жаль, ми не змогли знайти просте і універсальне рішення, але вихід все-таки є. Сподіваємося, представлений матеріал допоможе вам вирішити всі проблеми, пов'язані з облаштуванням водопроводу в будинку.