Su borularının çap, kapasite ve hidrolik parametrelerinin hesaplanması
Su borusu hesaplayıcısı, boru hattı sistemlerinin temel hidrolik parametrelerini hesaplamak için tasarlanmıştır. Araç, sıhhi tesisat sistemlerinin tasarımı için en uygun boru çapını, verimi, basınç kaybını ve diğer önemli özellikleri belirlemenizi sağlar.
Hesaplayıcı, tüm sistem parametrelerini dikkate alan kanıtlanmış hidrolik formülleri ve hesaplama yöntemlerini kullanır: boru çapı, su akışı, akış hızı, boru malzemesi, yüzey pürüzlülüğü, sıvı viskozitesi ve akış rejimi. Bu, herhangi bir karmaşıklıktaki sıhhi tesisat sistemlerinin tasarımı için doğru sonuçlar elde etmenizi sağlar.
Çeşitli kullanım durumları için su borularının parametrelerinin hesaplanmasına ilişkin pratik örneklere bakalım:
Özel bir ev için 50 l/s akış hızına sahip su temini
Входные данные:
Akış: 0,05 m³/s (50 l/s)
Hız: 2 m/s
Malzeme: PPR
Uzunluk: 50 mРасчёт:
D = √(4×0,05/π×2) = √(0,2/6,28) = √0,032 = 0,18 m = 180 mm
Standarda yuvarlama: 200 mm
Hız kontrolü: V = 4Q/(πD²) = 1,59 m/s (normal)Результат:
Çap: 200 mm, Hız: 1,59 m/s
Тип:
Özel ev
Konut binaları için standart çap 15-25 mm'dir ancak otoyol için 200 mm kullanıyoruz
150 mm'lik bir borunun kapasitesinin kontrol edilmesi
Входные данные:
Çap: 150 mm (0,15 m)
Hız: 1,5 m/s
Malzeme: Çelik
Uzunluk: 100 mРасчёт:
Kesit alanı: A = π×0,15²/4 = 0,0177 m²
Akış: Q = A×V = 0,0177×1,5 = 0,0265 m³/s
Q = 26,5 l/s = 95,4 m³/saatРезультат:
Akış: 26,5 l/s (95,4 m³/sa)
Тип:
Mevcut boru
Küçük bir binaya su sağlamaya yetecek kadar
200 m su temin sisteminde basınç kaybının hesaplanması
Входные данные:
Uzunluk: 200 m
Çap: 100 mm
Akış: 0,02 m³/s (20 l/s)
Malzeme: Plastik (pürüzlülük 0,0015 mm)Расчёт:
Hız: V = 4×0,02/(π×0,1²) = 2,55 m/s
Yeniden = 1000×2,55×0,1/0,001 = 255.000
Sürtünme katsayısı: λ = 0,016
Kayıplar: ΔP = 0,016×(200/0,1)×(1000×2,55²/2) = 0,104 barРезультат:
Basınç kaybı: 0,104 bar
Тип:
Uzun boru hattı
Plastik borular için kabul edilebilir limitlerdeki kayıplar
Çelik ve plastik boruların karşılaştırılması
Входные данные:
Çap: 100 mm
Uzunluk: 100 m
Akış: 0,01 m³/s
Çelik: pürüzlülük 0,045 mm
Plastik: pürüzlülük 0,0015 mmРасчёт:
Skor: V = 1,27 m/s
Sabit: Re = 127.000, λ = 0,025, ΔP = 0,2
Plastik: Re = 127.000, λ = 0,018, ΔP = 0,14Результат:
Çelik: 0,2 bar, Plastik: 0,14 bar
Тип:
Malzemelerin karşılaştırılması
Plastik borunun kayıpları %30 daha azdır
10 katlı binanın sıhhi tesisatı
Входные данные:
Akış: 0,3 m³/s (300 l/s)
Hız: 2,5 m/s
Malzeme: Çelik
Uzunluk: 500 m
Kat sayısı: 10 katРасчёт:
D = √(4×0,3/π×2,5) = √(1,2/7,85) = √0,153 = 0,39 m = 390 mm
Koşu: 400 mm
Kontrol: V = 4×0,3/(π×0,42) = 2,39 m/sРезультат:
Çap: 400 mm, Hız: 2,39 m/s
Тип:
Çok katlı bina
Yüksek akış için büyük çap gerekir
Isıtma sistemi için boru hattı
Входные данные:
Akış: 0,08 m³/s (80 l/s)
Hız: 1,8 m/s
Malzeme: Bakır
Uzunluk: 150 m
Sıcaklık: 80°CРасчёт:
D = √(4×0,08/π×1,8) = √(0,32/5,65) = √0,057 = 0,24 m = 240 mm
Yuvarlama: 250 mm
80°C'de: %15 daha az kayıpРезультат:
Çap: 250 mm, Hız: 1,63 m/s
Тип:
Isıtma sistemi
Yüksek sıcaklık viskoziteyi ve kaybı azaltır
Hesaplama hidrolik yasalarına dayanmaktadır ve şunları içerir:
Nargile hesaplayıcımız birçok avantaj sağlar:
Hesaplayıcı kanıtlanmış hidrolik formüller kullanır ve en doğru sonuçlar için tüm faktörleri hesaba katar: çap, akış, hız, malzeme, pürüzlülük ve akış koşulları.
Çapın doğru hesaplanması, en uygun borunun seçilmesine ve malzeme israfının önlenmesine yardımcı olur, bu da projenin maliyetini önemli ölçüde azaltır.
Gerekli çapı ve basınç kaybını önceden bilerek sistemi doğru şekilde tasarlayabilir ve kurulum hatalarını önleyebilirsiniz.
Basit bir arayüz ve hızlı hesaplamalar, karmaşık hesaplamalar ve formüller olmadan gerekli tüm verileri birkaç saniye içinde almanızı sağlar.
Su borularını doğru seçmek ve hesaplamak için sistemin çalışmasını etkileyen birçok faktörün dikkate alınması önemlidir.
Boru çapı gerekli su akışına, izin verilen akış hızına ve basınç kaybına göre seçilir. Konut binaları için, endüstriyel tesisler için genellikle 15-25 mm çapında borular kullanılır - 200 mm veya daha fazla. D = √(4Q/πV) formülünü kullanın; burada Q akış (m³/s), V hızdır (m/s).
Çıkış kapasitesi boru çapına, malzemesine, iç yüzey pürüzlülüğüne, akışkan viskozitesine, sıcaklığa ve akış rejimine (laminer veya türbülanslı) bağlıdır. Çap ne kadar büyükse ve pürüzlülük ne kadar düşükse, verim de o kadar yüksek olur.
Basınç kaybı Darcy-Weisbach formülü kullanılarak hesaplanır: ΔP = λ × (L/D) × (ρV²/2), burada λ sürtünme katsayısı, L boru uzunluğu, D çap, ρ yoğunluk, V hızdır. Kayıpları% 20-30 oranında artıran yerel dirençler (bağlantı parçaları, bağlantı parçaları) da dikkate alınır.
Laminer mod (Re < 2300), düşük enerji kaybıyla düzgün sıvı akışıyla karakterize edilir. Türbülanslı mod (Re > 4000) yüksek hızlarda meydana gelir ve artan basınç kayıplarına sahip girdap hareketi, ancak daha kararlı bir akışla karakterize edilir.
Malzeme seçimi çalışma koşullarına bağlıdır. Plastik borular (PVC, PPR) soğuk suya uygun olup basınç kayıpları düşüktür. Metal-plastik - sıcak su için, bakır borular - ısıtma sistemleri için, çelik - yüksek basınç ve endüstriyel sistemler için.
Akış hızı şu formül kullanılarak hesaplanır: Q = A × V = πD²V/4, burada A kesit alanıdır, V akış hızıdır, D boru çapıdır. Örneğin 2 m/s hızda 100 mm çapında bir boru için: Q = π×0,1²×2/4 = 0,0157 m³/s = 15,7 l/s.
Su temini için optimum akış hızı 1,5-2,5 m/s'dir. 1 m/s'nin altındaki hızlar durgunluğa ve çökelmeye neden olabilir; 3 m/s'nin üzerindeki hızlar sistemdeki basınç kaybını ve gürültüyü artırır.
Borunun iç yüzeyinin pürüzlülüğü sürtünme katsayısını ve basınç kaybını doğrudan etkiler. Plastik boruların pürüzlülüğü 0,0015-0,007 mm, çelik - 0,03-0,05 mm, dökme demir - 0,1-0,3 mm'dir. Pürüzlülük ne kadar yüksek olursa basınç kaybı da o kadar fazla olur.
Reynolds sayısı şu formülle hesaplanır: Re = ρVD/μ, burada ρ sıvının yoğunluğudur (su için 1000 kg/m³), V akış hızıdır (m/s), D boru çapıdır (m), μ dinamik viskozitedir (su için 0,001 Pa·s). Re < 2300 - laminer mod, Re > 4000 - türbülanslı.
Sistemin normal çalışması için su besleme sistemindeki izin verilen basınç kaybı, 100 m uzunluk başına 0,2-0,3 bar'ı geçmemelidir. Pompalı sistemlerde kayıplar daha yüksek olabilir ancak 100 m'de 0,5 bar'ı aşmamalıdır.
Çok katlı bir bina için çap, tüm dairelerin toplam tüketimine göre seçilir. Tipik olarak yükseltici için 50-100 mm çapında, ana hat için ise 100-200 mm çapında borular kullanılır. Hesaplama, tepe akışı ve 2-2,5 m/s'lik akış hızı dikkate alınarak yapılır.
Evet, su sıcaklığı sıvının viskozitesini ve yoğunluğunu etkiler. Sıcak su (80-90°C), soğuk suya (20°C) kıyasla daha düşük bir viskoziteye (0,0003 Pa·s) ve %15-20 daha düşük basınç kaybına sahiptir. Isıtma sistemleri için bunun dikkate alınması önemlidir.
Sürtünme katsayısı akış rejimine bağlıdır. Laminer akış için: λ = 64/Re. Türbülanslı akış için Blasius formülü kullanılır: λ = 0,316/Re^0,25 veya pürüzlülüğü hesaba katan Colebrook-White formülü: 1/√λ = -2log(ε/(3,7D) + 2,51/(Re√λ)).
Yerel dirençler arasında bağlantı parçaları (dirsekler, tees), vanalar, musluklar, sürgülü vanalar, filtreler bulunur. Her eleman basınç kaybını dinamik basıncın %5-15'i kadar artırır. Doğru hesaplamalar için yerel direnç katsayıları ξ kullanılır.
Bir ısıtma sistemi için çap, termal yük ve sıcaklık farkına göre seçilir. Tipik olarak, özel bir ev için 20-40 mm çapında, çok katlı bir ev için ise 50-150 mm çapında borular kullanılır. Sıcak suyun daha düşük viskozitesini hesaba katmak önemlidir.
Gerekli pompa basıncı, geometrik kaldırma yüksekliği, boru hattındaki basınç kaybı ve yerel direncin toplamı artı %10-15'lik bir marj olarak hesaplanır. H = Hgeom + ΔP/ρg + Nyerel + Nreserve. Bir konut binası için genellikle 30-50 m'lik bir yükseklik gereklidir.
Evet, ancak doğru plastik türünü seçmek önemlidir. Takviyeli polipropilen borular (PPR), 95°C'ye kadar sıcak su için uygundur. Polietilen (PE) ve PVC borular sıcak su için uygun değildir; 60°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda deforme olurlar.
Özel bir ev için çap, su noktalarının sayısına ve tepe akışına göre hesaplanır. Tipik olarak dallar için 15-25 mm çapında, ana için ise 25-32 mm çapında borular kullanılır. 0,05 m³/s (50 l/s) debi ve 2 m/s hızda hat için yaklaşık 180 mm çap gerekmektedir.
Temel formüller: süreklilik denklemi Q = A×V, basınç kaybı için Darcy-Weisbach formülü, Reynolds sayısı Re = ρVD/μ, hızlı hesaplamalar için Hazen-Williams formülü: V = 0,849C×R^0,63×S^0,54, burada C pürüzlülük katsayısıdır.
Hesaplanan değerin %10-15'i kadar marjlı bir çap seçilmesi tavsiye edilir. Bu, bağlantılardaki kayıpları, olası tıkanmaları, gelecekteki yük artışlarını telafi eder ve sistemin standart dışı çalışma koşullarında kararlı çalışmasını sağlar.
İç çap (Din), hidrolik hesaplamalar için kullanılan boru akış bölümünün çapıdır. Dış çap (Dout) - borunun dış boyutu, duvar kalınlığını dikkate alır. Hesaplamalar için her zaman iç çap kullanılır: Din = Dout - 2×S, burada S duvar kalınlığıdır.
Paralel branşmanlı bir sistemde her branştaki basınç kaybı aynıdır ancak akış dirençle orantılı olarak dağıtılır. Ardışık bölümler için kayıplar toplanır. Eşdeğer uzunluk ilkesini veya maliyet dengeleme yöntemini kullanın.
Su borularının standart çapları: 15, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75, 90, 110, 125, 140, 160, 200, 250, 315, 400 mm. Çelik borular için: 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200 mm. Çap, akış hızına ve akış hızına bağlı olarak seçilir.
Darcy-Weisbach formülüne göre basınç kaybı boru hattının uzunluğuyla orantılıdır. Standart şartlarda her 100 m uzunluk için 0,1-0,3 bar kayıp eklenir. Bu nedenle boru hattının uzunluğunu en aza indirmek ve kıvrımsız düz bölümler kullanmak önemlidir.
Debi, eşzamanlılık faktörü dikkate alınarak tüm su çekme noktalarının debilerinin toplamı olarak hesaplanır. Konut binaları için eşzamanlılık katsayısı 0,6-0,8'dir. Tek noktanın tüketimi: musluk - 0,2 l/s, tuvalet - 0,1 l/s, duş - 0,15 l/s, çamaşır makinesi - 0,3 l/s.
Çelik borular, daha fazla pürüzlülük nedeniyle (0,045 mm'ye karşı 0,0015 mm) plastik borulara göre %30-50 daha yüksek basınç kayıplarına sahiptir. Aynı koşullar altında, 100 mm çapındaki bir plastik borunun kaybı 0,14 bar, çelik borunun kaybı ise 100 m uzunluk başına 0,2 bardır.
Bir kuyu için çap, kuyunun akış hızına ve gerekli akış hızına göre seçilir. Tipik olarak özel kuyular için 25-50 mm çapında, endüstriyel kuyular için ise 100-200 mm çapında borular kullanılır. Emme borusundaki kayıpların ve gerekli pompa basıncının dikkate alınması önemlidir.
Hidrolik eğim, basınç kaybının boru hattının uzunluğuna oranı olarak hesaplanır: i = ΔH/L = (λ×V²)/(2g×D), burada ΔH - basınç kaybı (m), L - uzunluk (m), λ - sürtünme katsayısı, V - hız (m/s), g - yer çekimi ivmesi (9,81 m/s²), D - çap (m).
Çap seçimi şunlardan etkilenir: gerekli su akışı, izin verilen akış hızı (1,5-2,5 m/s), izin verilen basınç kaybı (100 m'de 0,2-0,3 bar), boru malzemesi, boru hattı uzunluğu, su noktalarının sayısı, tepe akışı, bir pompanın varlığı ve özellikleri.
Hesaplamanın doğruluğu kontrol edilir: akış hızı 1,5-2,5 m/s aralığında olmalı, basınç kaybı 100 m'de 0,2-0,3 bar'ı geçmemelidir, Reynolds sayısı akış rejimine uygun olmalı, çap standart aralıkta olmalı, akış hızı gerekene uygun olmalıdır.
Bir yangın söndürme sisteminde çap, yangını söndürmek için gereken su akışına (genellikle nokta başına 5-10 l/s) ve aynı anda nokta sayısına göre hesaplanır. Ana hat için 65-150 mm, branşmanlar için 50-80 mm çapında borular kullanın. Yeterli basıncın sağlanması önemlidir.
Çapı hesaplamak için temel formül: D = √(4Q/πV), burada Q akış hızıdır (m³/s), V hızdır (m/s). Kontrol etmek için akış formülünü kullanın: Q = πD²V/4. Basınç kaybı için: ΔP = λ×(L/D)×(ρV²/2). Çap, en yakın standart değere yuvarlanır.