Расчёт объёма трубы - порядок и примеры расчёта

Зачем может понадобиться расчет воды в трубе

Правильный расчет объема воды в трубе важен при проектировании системы отопления

В водопроводной системе частного дома находятся магистраль из труб, радиаторы, запасник для жидкости – мембранный бак, а также бойлеры, котел и другие приборы. Теплый пол представляет собой систему из выложенной металлопластиковой магистрали, содержащей теплоноситель в определенном объеме. Чтобы полностью заполнить систему и знать, сколько купить дистиллированной воды, нужно заранее посчитать ее общий объем.

При заполнении отопительной системы антифризом или другой незамерзающей жидкостью в целях экономии необходимо знать объем трубы. При покупке концентрированного антифриза его нужно будет разбавить наполовину, поэтому большее количество жидкости обойдется дороже, да и концентрация будет рассчитана неправильно.

При расчете объема используется:

• внутренний диаметр стенок труб;
• длина участка или всей магистрали.

Для канализации

Зависимость диаметра канализационных труб от области использования

Важно посчитать объем воды в трубе и потенциальные возможности магистрали при обустройстве септика, так как недостаток диаметра может привести к плохому оттоку жидкости из дома и засорению канализации. Если количество бытовых приборов в доме по расходу воды превышает возможности канализационных труб, жидкость будет заполнять магистраль полностью. Если они при этом не утеплены, зимой возможно замерзание стоков внутри и блокировка магистрали. Ледяная пробка также может спровоцировать разрыв трубы в слабом месте, например, на стыках или резких поворотах. Объем чугунных канализационных труб должен быть больше, так как чугунная поверхность шершавая изнутри и постепенно в ней накапливается ил – слой органики, который сужает просвет и влияет на пропускную способность магистрали. Пластиковые трубы в этом отношении лучше – они идеально гладкие внутри, органические частицы не могут прикрепиться к стенкам, поэтому расчетный объем можно дополнительно не увеличивать.

Объем внутренних канализационных труб не должен быть больше, чем наружная магистраль. Это приводит к возникновению засоров на участке, где стыкуются внутренняя и внешняя канализационная труба. Тот же принцип применяется для внутренней разводки – объем жидкости от бытовых приборов не должен превышать объем, который способен вместить главный стояк в доме.

Для скважины

Важно рассчитать объем жидкости в скважине, так как ее дебит (производительность) должен обеспечивать нужный объем за единицу времени, иначе бытовые приборы будут работать плохо. Нужно учитывать количество кранов в доме — каждый из них за час способен выдать половину кубометра жидкости. Объем скважины учитывается при подборе мощности насоса – если дебит меньше производительности насосной станции, она будет выкачивать воду полностью. Так можно привести оборудование в негодность. По правилам мощность насоса не должна превышать дебит скважины.

Дебит способен меняться в зависимости от времени года: летом жидкости меньше, если скважина питается от верховодки; меньше меняется, если труба заложена в грунтовые воды и практически не меняется, если бурение проводилось на известняк — скважина глубокая артезианская.

Для чего это необходимо знать

Ниже рассмотрим обстановке, в то время, когда данные параметры в большинстве случаев неизменно нужно учитывать в работе:

1. Знание формулы площади будет нужным, в то время, когда рассчитывается теплоотдача теплого пола либо регистра отопления.Данные возможно взять, исходя из неспециализированной площади, которая отдает воздуху в помещении тепло от рабочей жидкости определенной температуры.
2. Второй вариант — обратная обстановка, которая видится кроме этого довольно часто. Особенно, в случае если нужно подсчитать теплопотери по всей протяженности трубопровода к отопительному прибору. При расчете количества и размеров конвекторов, радиаторов и других устройств инструкция требует знать точно, какое количество калорий они смогут выдавать. Данные определяются с учетом площади поверхности трубопровода, транспортирующего воду.

1. Если вы станете знать, как посчитать площадь поверхности трубы, вы сможете закупить верное количество теплоизоляции. Частенько протяженность теплотрассы образовывает десятки километров, исходя из этого правильные данные окажут помощь компаниям сохранить внушительные средства.

1. Еще один момент – затраты на покраску либо антикоррозионное покрытие, цена которых время от времени внушительна. В этом случае знания разрешат точно вычислить нужный количество материала. Помимо этого, так возможно косвенными способами выяснить нерадивость исполнителей работ, в случае если затраты на 1 м2 поверхности будут значительно возрастать.
2. Расчет площади трубы (сечение) разрешит определить большую проходимость изделия. Само собой разумеется, возможно сходу заведомо больший диаметр, но при громадных капиталовложениях в строительные объекты данный показатель играется значительную роль в перерасходе средств.

Совет: не забывайте, не смотря на то, что в частном доме перерасход бюджета при установке трубы на ход больше будет маленьким, но вы утратите на теплопотерях, поскольку чем больше поверхность предмета, тем больше тепла он отдает в единицу времени.

Не следует кроме этого забывать, что в то время, когда раскрывается кран тёплого водоснабжения, количество жидкости в водопроводе бесцельно остывает. Громадный диаметр трубы аккумулирует много воды, которая в ней будет стоять, исходя из этого вы израсходуете больше тепла на нагрев помещения.

Как вычислить сечение

1. Нужно высчитать площадь круга и отнять толщину стенок.
2. Формула следующая: S = ?(D/2-N)2.D – диаметр, N – толщина стенок.

Совет: помните, что в напорных водопроводах рабочая жидкость заполняет целый их количество. В самотечной системе канализации — поток по большей части смачивает лишь часть стенок, исходя из этого труба оказывает меньшее сопротивление, чем в всецело заполненной.

Для гидравлических расчетов последней и ввели понятие — живое сечение.

Расчет поверхности

Геометрическая задача, с которой вы неоднократно виделись на уроках, в то время, когда необходимо было определить площадь поверхности цилиндра, а, труба — это он и имеется. Дабы определить нужную цифру нужно знать длину окружности и высоту цилиндра (в нашем случае длину трубопровода).

Формула длины окружности – Lокр = ?D, поверхности – S = ?DL, где L–протяженность трубопровода, а D–его диаметр.

Для окрашивания возможно применять данную формулу напрямую, в случае если же нужно проводить теплоизоляционные работы, материала пригодиться больше, поскольку он имеет толщину. К тому же на протяжении процесса минеральная вата укладывается с некоторым перехлестом полотен.

Рассчитываем внутреннюю поверхность

Не эксперты в обязательном порядке зададут вопрос – для чего необходимо знать данный параметр? Эксперты же ответят – для гидродинамических расчетов, дабы знать, какая площадь имеет контакт с водой на ходу по трубам.

С этим параметром имеется пара связанных нюансов:

Совет: не требуется забывать, что стальной водопровод для подачи холодной воды уменьшит свою проходимость в течение 10 лет практически в 2 раза.

Формула расчета наряду с этим будет таковой – S=?(D-2N)L, где N–толщина стены, L–протяженность трубопровода, D–его диаметр.

Как произвести расчет без калькулятора

Трубопроводный транспорт в условиях России играет очень важную роль. По нему перекачиваются огромные количества жидких продуктов. Кроме воды транспортируется сжиженный газ, нефть и продукты её переработки и другие жидкости, в ряде случаев агрессивные.

Вместимость такого изделия определяется диаметром внутреннего пространства, например для размера 820 х 10 миллиметров рабочий диаметр мы можем определить соотношением Д = 820 – 10 х 2 = 800 мм. Однако, лучше сразу перейти к общепринятой единице – метру. При внутреннем диаметре изделия 0,8 метра соотношение для расчёта выглядит следующим образом:

V = П*r2l

• V – объем;
• П – число пи, равное 3,14;
• r – радиус;
• l – её длина.

Однако высчитывать объем одиночного изделия не имеет смысла. Лучше сразу применить это соотношение для определения объёма всего трубопровода.

Этот показатель важен для того чтобы знать количества перекачиваемого продукта, которое останется в трубопроводе по окончании транспортировки нужного объема. Однако трубопроводы не используются в режиме разовой перекачки. Они предназначены для постоянной эксплуатации.

По такой же методике рассчитываются объёмы емкостей цилиндрической формы – цистерн, бочек и прочих подобных.

В трубопроводном транспорте для магистралей используются в основной массе электро сварные одно или двух шовные трубы с различной толщиной стенок. Для повышения производительности трубопровода продукты по нему перекачиваются под большим давлением – до 130 атмосфер.

Поэтому для производства используется листовой металл толщиной до 36 миллиметров. Основной способ соединения в трубопроводах – электросварка, поэтому в качестве материала изготовления используются  стали с низким содержанием углерода, такие, как 09Г2С, 09Г2ФБ и другие подобные.

Основным регламентирующим документом для производства электро сварных прямо шовных труб являются ГОСТы 10804 и 10805, однако применяются также множество технических параметров, предусматривающих определенные условия изготовления труб которые будут эксплуатироваться в агрессивной среде.

Важным направлением применения труб являются вентиляционные системы промышленного и бытового назначения. Для обеспечения прочностных показателей в них чаще всего используются прямоугольные короба, рассчитывать вместимость которых гораздо проще.

Коробчатые трубопроводы для вентиляции производятся, как правило, из оцинкованной стали, имеющей длительный срок эксплуатации. Но в последнее время наметилась тенденция применение для вентиляционных систем из пластиковых материалов, срок службы которых может превышать этот показатель для металлических аналогов.

Это же относится к использованию пластиков для водопроводных напорных и самотёчных систем.

Точное определение объёма труб и трубопроводов из них доступно всем пользователям сети Интернет и это позволяет избежать серьёзных ошибок при проектировании самых различных объектов народного хозяйства.

Как правильно рассчитать объем воды в трубе

При расчетах рекомендуется самостоятельно проверять размеры внутреннего сечения труб с помощью штангенциркуля. Если измерительное устройство не предназначено для измерения внутреннего диаметра, тогда меряют отдельно внешний и толщину стенки, а затем из большего вычитают меньшее – это и будет искомое число. Его и нужно использовать в расчетной формуле. Объем жидкости вычисляют с помощью следующих чисел:

• r – радиус внутренней окружности, диаметр делят на 2;
• число π (пи) – постоянная математическая величина, которая является отношением длины окружности к ее диаметру и равняется 3,14;
• 100 см – длина участка трубы, по которому проводится расчет, можно взять другое значение.
  
  Формула определения площади сечения неполностью заполненных труб

Объем вычисляют в метрах кубических по формуле: V=100 x πr2. По такой же формуле можно высчитать внутренний объем септика цилиндрической формы или мембранного бака.

Чтобы перевести длину участка водопроводной трубы в литры, нужно объем умножить на 1000, так как в 1 кубометре 1000 литров воды. Вес воды в трубе объемом 1 кубический метр равняется 1 тонне.

При расчетах фактических показателей нужно иметь ввиду, что пропускная способность трубы зависит также от материала, из которого она изготовлена. Например, пластиковые изделия имеют большую пропускную способность, а стальные на порядок меньше из-за наличия шероховатостей внутри. Поэтому вычисления делаются на каждый участок отдельно, если они изготовлены из разных материалов.

Еще один важный показатель – единица измерения. В трубопрокате используются две: в миллиметрах и дюймах. Дюйм – это 25,4 мм или 2,54 см.

Таблица размеров труб в дюймах/миллиметрах:

Если планируется только строить водопровод, расчеты проводят заранее, чтобы соизмерить их с мощностью насоса и дебитом скважины, а также объемом канализационных труб.

Когда водопроводная система уже находится в эксплуатации и есть потребность, к примеру, увеличить септик, можно воспользоваться таблицей, которая без калькулятора дает точное значение объема. При этом измерить можно будет только внешний диаметр, хотя для подсчета количества жидкости в трубах нужен именно внутренний. Для этого берут среднюю толщину стенки пластиковой или металлической трубы, исходя из ее диаметра и вычитают из размера внешнего диаметра. Можно получить значение объема на 1 погонный метр. Если магистраль длинная, на 10 или 100м. Эти расчеты актуальны для подпольного отопления, где металлопластиковые или медные трубы укладываются близко друг к другу.

Таблица соотношения внутреннего диаметра и объема жидкости в литрах:

Трубы с диаметром больше 110 мм редко применяются при подводе и отводе воды из частного дома, поэтому значения их объема не указаны. Такие трубы используются в городских канализациях и для отвода стоков из многоквартирного дома. При этом объем жидкости рассчитывается с учетом дополнительных параметров, например, сопротивления труб из стали или чугуна.

Рекомендуется при подсчете объема воды для частного дома округлять величины в сторону увеличения на случай, если придется устанавливать дополнительные точки водозабора.

По какой формуле проводится расчет

Чтобы получить точные данные, необходимо приготовить:

• Калькулятор;
• Штангенциркуль;
• Линейку.

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

• Внутренним;
• Наружным.

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

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

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

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

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

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

Полученное значение нужно перемножить на длину трубопровода.

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

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

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

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

Итоговая формула расчета, примет следующий вид:

V = HS = 2 х 0,0625=0,125 куб. метра.

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

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

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

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

Для правильного вычисления объема труб необходимо подставить в простую формулу два параметра: длину и внутренний диаметр. Насколько точно они будут измерены или рассчитаны, настолько точным будет полученный результат.

Расчет объема воды, находящейся во всей системе

Для определения такого параметра, необходимо в формулу подставить значение внутреннего радиуса. Однако сразу появляется проблема. А как рассчитать полный объем воды в трубе всей отопительной системы, в которую входят:

• Радиаторы;
• Расширительный бачок;
• Котел отопления.

Сначала рассчитывается объём радиатора. Для этого открывается его технический паспорт и выписывается значения объема одной секции. Этот параметр умножается на число секций в конкретной батарее. Например, одна секция чугунного радиатора равен 1,5 литрам.

Когда установлен биметаллический радиатор, это значение намного меньше. Количество воды в котле можно узнать из паспорта устройства.

Для определения объема расширительного бака, его заполняют измеренным заранее, количеством жидкости.

Очень просто определяется объём труб. Имеющиеся данные для одного метра, определенного диаметра, нужно просто умножить на длину всего трубопровода.

Заметим что в глобальной сети и справочной литературе, можно увидеть специальные таблицы. Они показывают ориентировочные данные изделия. Погрешность приведенных данных достаточно мала, поэтому приведенные в таблице значения, можно смело использовать для вычисления объема воды.

Надо сказать, что при расчете значений, нужно учитывать некоторые характерные отличия. Металлические трубы, имеющие большой диаметр, пропускают количество воды, значительно меньше, чем такие же полипропиленовые трубы.

Причина кроется в гладкости поверхности труб. У стальных изделий она выполнена с большой шероховатостью. ППР трубы не имеют шероховатости на внутренних стенках. Однако при этом стальные изделия имеют больший объем воды, чем в других трубах, одинакового сечения. Поэтому чтобы убедиться, что расчет объема воды в трубах произведен верно, нужно несколько раз перепроверить все данные и подкрепить результат онлайн-калькулятором.

Формула определения площади сечения неполностью заполненных труб:

Внутренний объем погонного метра трубы в литрах — таблица

Таблица показывает внутренний объем погонного метра трубы в литрах. То есть сколько потребуется воды, антифриза или другой жидкости (теплоносителя), чтобы заполнить трубопровод. Взят внутренний диаметр труб от 4 до 1000 мм.

Как высчитать площадь поперечного сечения

Если труба круглая, площадь сечения считать надо по формуле площади круга: S = π*R2. Где R — радиус (внутренний), π — 3,14. Итого, надо возвести радиус в квадрат и умножить его на 3,14.
Например, площадь сечения трубы диаметром 90 мм. Находим радиус — 90 мм / 2 = 45 мм. В сантиметрах это 4,5 см. Возводим в квадрат: 4,5 * 4,5 = 2,025 см2, подставляем в формулу S = 2 * 20,25 см2 = 40,5 см2.

Площадь сечения профилированного изделия считается по формуле площади прямоугольника: S = a * b, где a и b — длины сторон прямоугольника. Если считать сечение профиля 40 х 50 мм, получим S = 40 мм * 50 мм = 2000 мм2 или 20 см2 или 0,002 м2.

Важность правильных расчетов

При проектировке коттеджа с двумя и более санузлами либо небольшой гостиницы надо принимать во внимание, сколько воды смогут поставлять трубы выбранного сечения. Ведь если упадет давление в трубопроводе при большом потреблении, это приведет к тому, что нормально принять душ или ванну будет невозможно

Если проблема возникнет при пожаре, можно и вовсе лишиться дома. Поэтому расчет проходимости магистралей проводят еще перед началом строительства.

Владельцам небольших предприятий также важно знать пропускные показатели. Ведь при отсутствии приборов учета коммунальные службы, как правило, предъявляют счет на водопотребление организациям по пропускаемому трубой объему

Знание данных по своему водопроводу позволит контролировать расход воды и не платить лишнего.

Получение результата экспериментальным методом

На практике возникают проблемные ситуации, когда гидравлическая система имеет сложную структуру или некоторые ее фрагменты проложены скрытным способом. В этом случае определить геометрию ее частей и рассчитать общий объем становится невозможно. Тогда единственным выходом становится проведение эксперимента.

Использование коллектора и укладка труб под стяжку – передовой способ скрытного подведения горячей воды к радиаторам отопления. Точно рассчитать длину коммуникаций при отсутствии плана невозможно

Необходимо слить всю жидкость, взять какую-либо мерную емкость (например, ведро) и наполнить систему до нужного уровня. Заливка происходит через самую верхнюю точку: расширительный бак открытого типа или верхний спусковой клапан. При этом все остальные клапаны должны быть открыты во избежание образования воздушных пробок.

Если движение воды по контуру осуществляет насос, то нужно дать ему час или два поработать без подогрева теплоносителя. Это поможет выгнать остаточные воздушные скопления. После этого нужно еще раз долить жидкость в контур.

Такой метод можно использовать и для отдельных частей отопительного контура, например, теплого пола. Для этого нужно его отсоединить от системы и таким же образом “пролить”.

Физические характеристики труб

Стоит знать, что показатели площади поперечного сечения трубы напрямую влияют на скорость транспортировки газообразных и жидких веществ. Поэтому крайне важно заложить в проект трубы с правильным сечением. Кроме того, на выбор диаметра трубы будет влиять еще и рабочее давление в трубопроводе. Читайте также: "Как посчитать площадь трубы – способы и формулы расчета".

Также в процессе проектирования трубопроводов стоит учитывать химические свойства рабочей среды, а также ее температурные показатели. Даже если вы знакомы с формулами, как найти площадь сечения трубы, стоит изучить дополнительный теоретический материал. Так, информация относительно требований к диаметрам трубопроводов под горячее и холодное водоснабжение, отопительные коммуникации или транспортировку газов, содержатся в специальной справочной литературе. Значение имеет также сам материал, из которого произведены трубы.

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:

1. Определяем радиус — 90 / 2 = 45 мм, в пересчёте на сантиметры 4,5.
2. Возводим 4,5 в квадрат, получается 2,025 см2.
3. 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.

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

Таблица размеров стальных труб – какой бывает диаметр у таких труб

Согласно одной из размерных характеристик, стальные трубы отличаются диаметром, то есть, сечением. Классифицирование их по этому показателю и толщине стенок позволяет создавать проекты и расчеты для транспортировки по трубопроводам какой-либо жидкости. В этой статье попробуем разобраться, какие можно встретить диаметры и размеры металлических труб.

Стандартные диаметры труб и системы их измерения

Применение стандартных сечений труб при создании различных типов трубопроводов в значительной степени упрощает разработку специалистами самих проектов.

До того, как разобраться с тем, какими бывают основные размеры труб, и в каких системах они могут быть использованы, следует подробнее разобраться в ведущих размерных характеристиках.

Стоит отметить, что конкретно по вышеуказанным параметрам определяют диаметры труб согласно ТУ и ГОСТам.

Данные значения предельно важны, ведь для определенного диаметра трубы по ГОСТу можно узнать о соответствующей толщине их стенок.

Классификация диаметров

Рассмотрим разновидности диаметров стальных труб:

1. Условный (Ду, Dy) – является внутренним диаметром трубы (мм), или округленной величиной (в дюймах).
2. Номинальный (Дн, Dn).
3. Внешний диаметр. Определение, как правило, проводится по этому параметру: 5-102 мм – трубы небольшого сечения; 102-426 мм – трубы среднего сечения; 426 мм и более – трубы большого сечения.
4. Внутренний диаметр – также считается важным параметром, который применим и к соединительным фитингам.

Кроме огромнейшего количества предлагаемых стальных труб, которые можно найти в продаже, практически во всех сферах строительства в данное время применяются трубы из различных разновидностей пластика. В связи с этим была подготовлена нормативная документация, среди которой присутствует таблица с диаметрами стальных труб и их соответствия аналогам из полимеров.

Поперечное сечение трубы и ее внутренний объем: методы расчета

Сегодня нам предстоит небольшой экскурс в школьные программы геометрии и физики. Мы вспомним, как вычисляется площадь поперечного сечения трубы и ее внутренний объем. Кроме того, нам предстоит выяснить, как изменения диаметра трубопровода действуют на давление в потоке жидкости. Итак, в путь.

Вычисляем площадь сечения

Очевидно, формула площади поперечного сечения трубы будет зависеть от того, какова форма этого сечения. Какие варианты возможны?

Площадь круга имеет вид S = Pi R2, где:

• S — искомое значение;
• Pi — число «пи», которое обычно округляют до 3,14;
• R — радиус круга (применительно к трубе — половина ее внутреннего диаметра).

В качестве примера давайте выполним расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, равным 100 миллиметрам.

1. Радиус, очевидно, будет равным 50 мм, или 0,05 метра.
2. Площадь будет равна 3,14 х 0,052 = 0,00785 м2.

Обратите внимание: при расчете проходимости самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) актуально не полное, а так называемое живое сечение потока, ограниченное средним уровнем воды.

А — полное сечение, б — живое сечение потока в частично заполненной трубе, в — живое сечение потока в лотке.

Где взять данные о внутреннем диаметре ВГП труб, использующихся при монтаже внутренних коммуникаций зданий? Продавцами обычно указывается лишь ДУ (условный проход) и тип — легкая, обыкновенная или усиленная.

Вся нужная информация найдется в ГОСТ 3262-75, по которому эти изделия производятся.

Как на основе этой таблицы своими руками вычислить фактический внутренний диаметр?

Инструкция проста и, в общем-то, очевидна.

1. Выбираем соответствующие интересующей вас продукции ДУ и тип.
2. Вычитаем из наружного диаметра удвоенную толщину стенок.

Круглая

Площадь круга имеет вид S = Pi R2, где:

• S — искомое значение;
• Pi — число «пи», которое обычно округляют до 3,14;
• R — радиус круга (применительно к трубе — половина ее внутреннего диаметра).

В качестве примера давайте выполним расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, равным 100 миллиметрам.

1. Радиус, очевидно, будет равным 50 мм, или 0,05 метра.
2. Площадь будет равна 3,14 х 0,052 = 0,00785 м2.

Обратите внимание: при расчете проходимости самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) актуально не полное, а так называемое живое сечение потока, ограниченное средним уровнем воды.

А — полное сечение, б — живое сечение потока в частично заполненной трубе, в — живое сечение потока в лотке.

Где взять данные о внутреннем диаметре ВГП труб, использующихся при монтаже внутренних коммуникаций зданий? Продавцами обычно указывается лишь ДУ (условный проход) и тип — легкая, обыкновенная или усиленная.

Вся нужная информация найдется в ГОСТ 3262-75, по которому эти изделия производятся.

Как на основе этой таблицы своими руками вычислить фактический внутренний диаметр?

Инструкция проста и, в общем-то, очевидна.

1. Выбираем соответствующие интересующей вас продукции ДУ и тип.
2. Вычитаем из наружного диаметра удвоенную толщину стенок.

Подсказка: онлайн-калькулятор площади поперечного сечения трубы любого типа зачастую можно найти на сайте производителя или дилеров.

Квадратная

Профильные трубы сравнительно редко используются для транспортировки жидкостей: это области приоритетного применения трубопроводов круглого сечения.

Почему?

• Круг обладает минимальной длиной стенок при максимальной площади из всех геометрических фигур. Отсюда — практическое следствие: при постоянной толщине стенок именно круглая труба будет обладать максимальной пропускной способностью. Или, иначе говоря, при фиксированной пропускной способности цена погонного метра круглой трубы будет минимальной.
• В силу этой же особенности круглая труба имеет максимальную прочность на разрыв. Давление недаром измеряется в килограммах на квадратный сантиметр: чем больше площадь стенок трубы — тем большее усилие воздействует на них при фиксированном давлении внутри трубопровода.

Тем не менее, в ряде случаев приходится рассчитывать и внутреннее сечение профтруб. В случае квадратной трубы оно равно квадрату разности наружного размера трубы и удвоенной толщины ее стенок. Так, для изделия размером 100х100 мм со стенками толщиной 4 мм расчет приобретет вид (100 — (4 х 2)) 2 = 8464 мм2.

Прямоугольная

Схема расчетов практически идентична описанной для квадратных профтруб. Разница лишь в том, что стенки неодинаковы; соответственно, мы перемножаем их размеры за вычетом… да-да, опять-таки удвоенной толщины стенок.

Так, для прямоугольной профтрубы размером 150х180 мм при толщине стенки 6 мм искомое значение будет равным (150 — (6 х 2)) х (180 — (6 х 2)) = 23184 мм2, или 0,023184 м2.

Для расчета нужны три параметра: оба размера и толщина стенки.

Сечение и давление

Жил да был в славном 18 веке швейцарец Даниил Бернулли. Жил он, жил да и сформулировал между делом закон, который впоследствии положил начало современной гидродинамике и был назван его именем.

Если перевести сухой язык формул на привычный нам русский, то его можно сформулировать так: скорость потока обратно пропорциональна статическому давлению жидкости или газа в нем.

С практической стороны это означает, что на переходах диаметра трубопровода поток ведет себя вопреки здравому смыслу: увеличение сечения вызывает увеличение давления, а уменьшение и связанное с ним ускорение движения жидкости или газа — рост.

Взаимосвязь между сечением трубы, скоростью потока и давлением в нем.

В наше время этот эффект широко используется в механизмах самого разного назначения.

Приведем пару самых очевидных примеров, с которыми сталкивался любой из нас.

• Главный элемент теплового узла дома – элеватор.Он представляет собой сопло, в котором струя воды с более высокими температурой и давлением из подающего трубопровода впрыскивается в объем, заполненный более холодной водой с низким давлением из обратки. Благодаря падению статического давления в струе она вовлекает часть воды из обратного трубопровода через предназначенный для этой цели подсос в повторную циркуляцию. (См. также статью Как согнуть профильную трубу: особенности.)

Принципиальная схема работы элеватора — главного элемента теплового узла дома.

• Краскопульт и аэрограф используют тот же эффект: быстрый воздушный поток за счет создающегося в нем разрежения вытягивает из бачка краситель, дробит его, превращая в аэрозоль, и осаждает на окрашиваемой поверхности.

Прикладные примеры проведения расчетов

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

Задача #1 – расчет объема требуемого теплоносителя

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

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

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

Объем рубашки котла известен. V1 = 60 л.

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

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

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

Таким образом, теперь можно найти общий объем:

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

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

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

Задача #2 – расчет объема самодельного радиатора

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

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

Вычислим внутренний диаметр:

d = 114 – 2 * 4.5 = 105 мм.

Определим площадь сечения:

S = π * d2 / 4 = 8659 мм2.

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

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

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

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

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

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

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

Нюансы расчета площади по внутренней стороне трубы

Что касается внутренней поверхности трубы, то чаще всего ее площадь вычисляют для дальнейшего расчета гидродинамики транспортировки теплоносителя по всему отопительному, водоснабжающему или водоотводящему трубопроводу.

Суть такого расчета заключается в том, чтобы определить сопротивление, которое будет оказываться теплоносителю при движении по трубе. Сопротивление возникает в любом случае, т.к. между теплоносителем и внутренней стенкой трубы возникает трение.

Чтобы рассчитать площадь трубы по диаметру внутреннему, нужно использовать формулу: S = π* (D(вн)-2(толщины стенки))*L(тр).

В статье подробно описаны формулы для вычисления всевозможных линейных параметров трубопровода. Все формулы очень просты: достаточно в них подставить лишь конкретные значения. Полученные значения площадей помогут не только сэкономить на различных материалах (утеплитель, краска), но и высчитать различные особенности всей системы отопления, водоснабжения или водоотведения.

Лучше всего, используя данную статью, определить основные параметры трубопровода, прежде чем обращаться к специалистам для проведения работ различного характера.

Некоторые физические особенности

От площади сечения трубы зависит скорость движения жидкостей и газов, которые по ней транспортируются. Надо выбрать оптимальный диаметр. Не менее важным является и внутреннее давление. Именно от его величины зависит целесообразность выбора сечения.

При расчёте учитывается не только давление, но и температура среды, её характер и свойства. Знание формул не освобождает от необходимости изучения теории. Расчёт труб канализации, водоснабжения, газоснабжения и отопления опирается на информацию справочников. Важно, чтобы выполнялись все необходимые условия при выборе сечения. Его величина также зависит и от характеристик используемого материала.

[spoiler title="Источники"]

• https://StrojDvor.ru/vodosnabzhenie/kak-pravilno-vyschitat-obem-vody-v-trube/
• https://sakhkor.ru/materialy/sechenie-trubki.html
• https://odstroy.ru/kak-rasscitat-obem-vody-v-trube/
• https://VseProTruby.ru/vodoprovodnye/raschet-obema-vody-v-trube.html
• https://pipe-s.ru/kak-vychislit-ob-yem-truby-v-litrakh-tablitsa/
• https://trubaspec.com/montazh-i-remont/kak-rasschitat-ploshchad-secheniya-truby-prostye-i-proverennye-sposoby.html
• https://TechnoRama.ru/vidy-stali/ploshchad-poperechnogo-secheniya-truby-formula.html
• https://evroterm32.com/kak-nayti-ploschad-poperechnogo-secheniya-truby/
• https://sled-udmproc.ru/kak-vyschitat-po-formule-obyom-truby-m3-kakie-razmery-neobhodimo-znat-pri-raschyote-na-kalkulyatore/

[/spoiler]