Содержание
1.1. Введение
Улучшение обеспечения населения питьевой водой высокого качества и рациональное использование водных ресурсов – приоритетные задачи жилищно-коммунальной реформы. Для решения этих задач необходима разработка и реализация мер, обеспечивающих повышение эффективности и надежности работы систем водоснабжения, совершенствование систем подачи и распределения воды, развитие нормативно-правовой базы и хозяйственного механизма водопользования, стимулирующего экономию питьевой воды.
Дефицит питьевой воды во многом связан со значительными объемами ее потерь и утечек, вызванных высокой степенью износа сетей и оборудования, нерациональным расходованием водопроводной воды. Значительное количество питьевой воды нерационально расходуется на технические цели промышленными предприятиями, в то время как во многих случаях без ущерба для производства можно использовать воду технического качества, себестоимость которой в несколько раз ниже.
В настоящее время остро стоит проблема рационального использования воды в жилом секторе. По данным НИИ КВОВ, утечки в жилищном фонде в среднем по стране оцениваются в размере 20-30% от суммарного отпуска воды населению. Ликвидация утечек, ремонт внутренних водопроводных сетей и применение более совершенной арматуры, установка средств измерений, снижение избыточных напоров у потребителей позволяет, как показывает практика, снизить объемы водопотребления в жилищном фонде на 15-25%.
Внедрение мероприятий по водосбережению позволит устранить потери воды, сократить объемы водопотребления и водоотведения, существенно ослабить, а в отдельных регионах и ликвидировать дефицит воды питьевого качества, снизить нагрузку на водопроводные и канализационные станции, повысив качество их работы, и таким образом увеличить зону обслуживания населения действующими системами водоснабжения без их расширения и нового строительства.
Ликвидация потерь и утечек в жилищном фонде позволит увеличить полезную мощность внутреннего водопровода и канализации, исключить отрицательное воздействие утечек воды на фундаменты и другие строительные конструкции зданий.
Для контроля за водопотреблением большое значение имеет правильный учет воды, выполняемый с помощью средств измерений, которые должны применяться на всех стадиях подачи и реализации воды.
Для сокращения и устранения непроизводительных затрат и потерь воды необходимо произвести анализ структуры, определить величины потерь воды в системах коммунального водоснабжения, отдельно оценить объемы полезного водопотребления, допустимую и неустранимую величину потерь воды.
Выявление потерь питьевой воды и разработку мероприятий по их сокращению необходимо осуществлять на основе единого методического подхода, апробированного в регионах Российской Федерации и оформленного соответствующим документом.
Таким документом является Методика определения неучтенных расходов и потерь воды в системах коммунального водоснабжения (далее – Методика).
Методика составлена на основании анализа и обобщения данных эксплуатационных служб систем водоснабжения и канализации ряда городов России, экспериментальных данных, полученных при исследовании неучтенных расходов и потерь воды в системах подачи и распределения воды Санкт-Петербурга и других городов.
1.2. Основные понятия, применяемые в Методике*
* – Основные понятия приняты в соответствии со следующей законодательной и нормативно-технической документацией: Водным кодексом РФ, Правилами пользования системами коммунального водоснабжения и канализации в Российской Федерации, постановлением Правительства РФ от 12.11.02 № 814 “О порядке утверждения норм естественной убыли при хранении и транспортировке товарно-материальных ценностей”.
Водоснабжение – технологический процесс, обеспечивающий забор, подготовку, транспортировку и передачу абонентам питьевой воды;
централизованная система коммунального водоснабжения – комплекс инженерных сооружений населенных пунктов для забора, подготовки, транспортировки и передачи абонентам питьевой воды;
водопроводная сеть – система трубопроводов и сооружений на них, предназначенных для транспортировки и передачи абонентам воды в системе водоснабжения;
абонент – юридическое лицо, а также предприниматели без образования юридического лица, имеющие в собственности, хозяйственном ведении или оперативном управлении объекты, системы водоснабжения и (или) канализации, которые непосредственно присоединены к системам коммунального водоснабжения и (или) канализации, заключившие с организацией водопроводно-канализационного хозяйства в установленном порядке договор на отпуск (получение) воды и (или) прием (сброс) сточных вод;
водопотребление – использование воды абонентом (субабонентом) на удовлетворение своих нужд;
авария в системе коммунального водоснабжения – повреждение или выход из строя систем коммунального водоснабжения или отдельных сооружений, оборудования, устройств, повлекшее прекращение либо существенное снижение объемов водопотребления, качества питьевой воды или причинение ущерба окружающей среде, имуществу юридических или физических лиц и здоровью населения;
предприятие (организация) водопроводно-канализационного хозяйства – предприятие (организация), осуществляющее отпуск воды из системы водоснабжения и (или) прием сточных вод в систему канализации и эксплуатирующее эти системы;
питьевая вода – вода после подготовки или в естественном состоянии, отвечающая установленным санитарными нормами требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд населения и (или) производства пищевой продукции;
самовольное присоединение к системам водоснабжения – присоединение, произведенное без разрешительной документации либо с нарушением технических условий;
самовольное пользование – пользование системой водоснабжения при отсутствии договора на отпуск (получение) воды, а также в случае нарушения условий договора абонентом;
средство измерений (прибор) – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение определенного интервала времени, и разрешенное к использованию для коммерческого учета;
неучтенные расходы и потери воды – разность между объемами подаваемой воды в водопроводную сеть и потребляемой (получаемой) абонентами;
утечки воды – самопроизвольное истечение воды из емкостных сооружений и различных элементов водопроводной сети при нарушении их герметичности и авариях;
скрытые утечки воды – часть утечек воды, не обнаруживаемых при внешнем осмотре водопроводной сети;
естественная убыль воды – потеря (уменьшение массы воды при сохранении ее качества в пределах требований (норм), устанавливаемых нормативными правовыми актами), являющаяся следствием естественного изменения биологических и (или) физико-химических свойств воды;
подача воды – объем воды, поданный в водопроводную сеть зоны обслуживания от всех источников за расчетный период;
реализация воды – объем реализованной абонентам воды по выставленным счетам за водоснабжение за расчетный период;
потери воды из водопроводной сети – совокупность всех видов технологических потерь, естественной убыли, утечек и хищений воды при ее транспортировании, хранении и распределении.
1.3. Цель разработки и назначение
1.3.1. Методика определяет:
– порядок расчета и форму отчетности при определении неучтенных расходов и потерь воды в коммунальных системах подачи и распределения воды;
– порядок определения естественной убыли воды при транспортировке и передаче ее абонентам;
– порядок определения мест повреждений и утечек на водопроводной сети;
– порядок определения объемов скрытых утечек воды на водопроводной сети.
1.3.2. Целью Методики является разработка эффективных способов и приемов определения неучтенных расходов и потерь воды при ее транспортировании, распределении и хранении в системах коммунального водоснабжения.
1.3.3. Результатом применения Методики на предприятиях водопроводно-канализационного хозяйства должны являться мероприятия, направленные на сокращение потерь и утечек воды, снижение отказов в системе подачи и распределения воды, сокращение объемов водопотребления и себестоимости водопроводной воды.
1.3.4. Методика предназначена для предприятий (организаций) водопроводно-канализационного хозяйства и собственников систем коммунального водоснабжения и канализации независимо от их форм собственности.
1.3.5. Методика не распространяется на нецентрализованные системы водоснабжения, а также на системы коммунального водоснабжения, эксплуатирующиеся в Северной строительно-климатической зоне.
1.3.6. Методика регламентирует структуру и порядок определения величины неучтенных расходов и потерь воды в системах подачи и распределения, в которых учет воды ведется на основе средств измерений в соответствии с гражданским законодательством и Правилами пользования системами коммунального водоснабжения и канализации в Российской Федерации.
2. Структура неучтенных расходов и потерь воды
2.1. Неучтенные расходы и потери вода разделяются на следующие группы (рис. 1):
– полезные расходы воды;
– потери воды из водопроводной сети и емкостных сооружений.
2.2. Неучтенные полезные расходы воды делятся на:
2.3. Потери воды из водопроводной сети и емкостных сооружений включают:
– утечки воды из водопроводной сети и емкостных сооружений;
– потери воды за счет естественной убыли.
Структура неучтенных расходов и потерь воды
* В случае если самовольное пользование было направлено на удовлетворение нужд потребителя, его следует относить к полезным расходам, несмотря на неправомерный характер использования воды. В случае если самовольное пользование представляло собой сброс воды через самовольную врезку, его следует относить к потерям воды.
2.4. Технологические расходы воды
2.4.1. Расходы воды на собственные нужды организации водопроводно-канализационного хозяйства:
– промывка и дезинфекция водопроводных сетей;
– собственные нужды насосных станций (охлаждение подшипников и т.д.);
– чистка резервуаров (опорожнение, промывка, дезинфекция и т.д.);
– технологические нужды эксплуатации сети водоотведения (промывка и прочистка сетей).
2.4.2. Расходы воды на противопожарные нужды:
– проверка пожарных гидрантов.
2.4.3. Расходы воды на нужды городского хозяйства, не предъявляемые к оплате потребителям по решению местных органов власти,
2.5. Организационно-учетные неучтенные расходы воды
2.5.1. Расходы воды, не зарегистрированные средствами измерений вследствие недостаточной чувствительности, наличия погрешности приборов и неодновременности снятия показаний приборов:
– погрешность средств измерения (приборов) в узлах учета подачи воды на водопроводных станциях;
– погрешность средств измерения (приборов) в узлах учета потребляемой воды у абонентов;
– погрешность измерения расходов воды вследствие неодновременности снятия показаний приборов, установленных в узлах учета подачи и потребления воды.
2.6. Потери и утечки воды из водопроводной сети и емкостных сооружений
2.6.1. Утечки воды из водопроводной сети и емкостных сооружений:
– скрытые утечки воды из водопроводной сети и емкостных сооружений;
– видимые утечки воды при авариях и повреждениях трубопроводов, арматуры и сооружений;
– утечки воды через водоразборные колонки;
– утечки через уплотнения сетевой арматуры;
– потери воды при ремонте трубопроводов, арматуры и сооружений.
2.6.2. Самовольное пользование.
2.6.3. Потери воды за счет естественной убыли:
– потери от просачивания воды при ее подаче по напорным трубопроводам;
– испарение воды из открытых резервуаров;
– потери от просачивания воды при ее хранении в РЧВ, размещенных на водопроводной сети, при их исправном техническом состоянии;
– потери на брызгоунос (ветровой и капельный унос) и испарение воды при эксплуатации фонтанов, установленных на водопроводной сети в случае, если фонтанные системы имеют балансовую принадлежность организации ВКХ.
2.7. Формирование структуры и оценку размера неучтенных расходов и потерь воды следует систематизировать и обрабатывать в табличной форме по прилагаемому образцу (приложение 1). Результаты рекомендуется накапливать в базе данных.
Примечание . Все виды расходов, упоминаемые в Методике, представляют собой расходы (объемы) воды в м 3 за определенный период (сутки, месяц, год).
3. Порядок определения неучтенных расходов и потерь воды
3.1. Объем неучтенных расходов и потерь воды надлежит устанавливать способами, объективность и достоверность которых может быть проверена на любом этапе их определения.
3.2. Порядок расчета, расчетные формулы и форма представления результатов приведены в приложении 1.
3.3. Технологические расходы воды.
3.3.1. Оценка расходов воды на собственные нужды организации водопроводно-канализационного хозяйства.
а) Расходы воды на обслуживание производственных фондов систем водоснабжения определяются по показаниям средств измерений, установленных на трубопроводах, подводящих воду к обслуживаемым фондам. При невозможности применения средств измерений, расходы воды на обслуживание производственных фондов (на промывку, дезинфекцию, очистку трубопроводов и резервуаров) оцениваются в соответствии с п. 1.1-1.3 приложения 1.
б) Технологические нужды эксплуатации сети водоотведения (промывка и прочистка сетей) принимаются согласно п.1.4 приложения 1.
3.3.2. Оценка расходов на противопожарные нужды.
а) Расходы воды на цели пожаротушения (из пожарных гидрантов, внутренних пожарных кранов, спринклерных и дренчерных систем, автоцистерн), потребляемой без средств измерений, определяются в соответствии с п. 1.5.1 приложения 1.
б) Расходы воды на проверку действия пожарных гидрантов, в том числе на проверку пропускной способности участков водопроводной сети при работе гидрантов на водоотдачу определяются в соответствии с п. 1.5.2 приложения 1.
3.3.3. Оценка расходов воды на нужды городского хозяйства, не предъявляемых к оплате потребителям по решению местных органов власти.
а) Отпуск воды на нужды городского хозяйства обуславливается в договорах между предприятием (организацией) водопроводно-канализационного хозяйства и соответствующими службами городского хозяйства. Учет объемов воды, расходуемых специализированными предприятиями (организациями) на поливку территорий и зеленых насаждений, заливку катков и т.д., производится в соответствии с п. 52 Правил [1]. Перечисленные расходы воды на нужды городского хозяйства включаются в реализацию воды.
б) В качестве неучтенных расходов принимаются потери специализированных организаций при заборе воды на поливку территорий автотранспортом, которые не учитываются нормами на поливку территорий и зеленых насаждений и возникают вследствие неправильного пользования водоразборными устройствами пунктов заправки (работа на проток, несвоевременное информирование работников предприятия водопроводно-канализационного хозяйства о повреждениях и др.). Расчет этих потерь выполняется в соответствии с п. 1.6 приложения 1.
в) Расходы воды на восполнение потерь воды при эксплуатации фонтанов (потери на брызгоунос (ветровой и капельный унос) и испарение воды) относятся к категории естественная убыль и определяются по нормам естественной убыли воды при транспортировке и передаче абонентам (приложение 2).
3.3.4. Самовольное пользование.
Расходы воды, не зарегистрированные организацией водопроводно-канализационного хозяйства и не оплаченные потребителями при самовольном пользовании, допускается учитывать на основании данных о выявленном пользовании водой за предыдущий отчетный период.
Расчеты оформляются в соответствии с п. 4, приложения 1.
3.4. Организационно-учетные расходы воды.
3.4.1. Расходы воды, не зарегистрированные средствами измерений вследствие недостаточной чувствительности приборов (расходы ниже порога чувствительности), определяются по п. 2.1 приложения 1.
3.4.2. Объем воды, неучтенный вследствие погрешности средства измерения, определяется в соответствии с п. 2.2 приложения 1.
3.4.3. При суммировании расходов воды, измеренных разными средствами измерения, погрешность принимается равной сумме погрешностей использованных средств измерения.
3.5. Потери воды из водопроводной сети и емкостных сооружений.
3.5.1. Потери воды из водопроводной сети и емкостных сооружений (при повреждениях и авариях, расходы на опорожнение при устранении переломов и трещин с заменой трубы, утечки из емкостных сооружений и через уплотнения сетевой арматуры, в т.ч. водоразборные колонки) определяются в соответствии с п.п. 3.1-3.5 приложения 1.
3.5.2. Потери на естественную убыль воды (п. 5 приложения 1).
Естественная убыль воды определяется в соответствии с приложением 2. В нее включаются:
а) потери от просачивания воды при ее подаче по напорным трубопроводам;
б) потери от просачивания воды при ее хранении в РЧВ, размещенных на водопроводной сети, при их исправном техническом состоянии;
в) потери на брызгоунос (ветровой и капельный унос) и испарение воды при эксплуатации фонтанов, установленных на водопроводной сети в случае, если фонтанные системы имеют балансовую принадлежность организации ВКХ.
3.6. Скрытые утечки воды определяются любыми из методов, перечисленных в приложении 4, в зависимости от оснащения предприятий ВКХ измерительными приборами. Расчет объема скрытых утечек воды дается в п. 7 приложения 1.
3.7. Неучтенные потери и утечки воды по невыясненным причинам (не выявленное самовольное пользование, погрешность измерения расходов воды вследствие неодновременности снятия показаний приборов, установленных в узлах учета подачи и потребления воды, погрешность определения скрытых утечек и др.) определяются согласно п. 9 и 10 приложения 1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 .
Порядок расчета и отчетная форма для определения неучтенных расходов и потерь воды в коммунальных системах подачи и распределения воды
Расчет утечки воды по сечению трубы
Как рассчитать расход воды по диаметру трубы – теория и практика
Как несложным путем высчитать расход воды по диаметру трубы? Ведь обращение к коммунальщикам с предварительно составленной схемой всех водопроводных коммуникаций в районе дело довольно хлопотное.
Зачем нужны подобные расчеты
При составлении плана по возведению большого коттеджа, имеющего несколько ванных комнат, частной гостиницы, организации пожарной системы, очень важно обладать более-менее точной информацией о транспортирующих возможностях имеющейся трубы, беря в учет ее диаметр и давление в системе. Все дело в колебаниях напора во время пика потребления воды: такие явления довольно серьезно влияют на качество предоставляемых услуг.
Кроме того, если водопровод не оснащен водосчетчиками, то при оплате за услуги коммунальных служб в расчет берется т.н. «проходимость трубы». В таком случае вполне логично выплывает вопрос о применяемых при этом тарифах.
При этом важно понимать, что второй вариант не касается частных помещений (квартир и коттеджей), где при отсутствии счетчиков при начислении оплаты учитывают санитарные нормы: обычно это до 360 л/сутки на одного человека.
От чего зависит проходимость трубы
От чего же зависит расход воды в трубе круглого сечения? Складывается впечатление, что поиск ответа не должен вызывать сложностей: чем большим сечением обладает труба, тем больший объем воды она сможет пропустить за определенное время. При этом вспоминается также давление, ведь чем выше водяной столб, тем с большей скоростью вода будет продавливаться внутри коммуникации. Однако практика показывает, что это далеко не все факторы, влияющие на расход воды.
Кроме них, в учет приходится брать также следующие моменты:
- Длина трубы. При увеличении ее протяженности вода сильнее трется об ее стенки, что приводит к замедлению потока. Действительно, в самом начале системы вода испытывает воздействие исключительно давлением, однако важно и то, как быстро у следующих порций появится возможность войти внутрь коммуникации. Торможение же внутри трубы зачастую достигает больших значений.
- Расход воды зависит от диаметра в куда более сложной степени, чем это кажется на первый взгляд. Когда размер диаметра трубы небольшой, стенки сопротивляются водному потоку на порядок больше, чем в более толстых системах. Как результат, при уменьшении диаметра трубы снижается ее выгода в плане соотношения скорости водного потока к показателю внутренней площади на участке фиксированной длины. Если сказать по-простому, толстый водопровод гораздо быстрее транспортирует воду, чем тонкий.
- Материал изготовления. Еще один важный момент, напрямую влияющий на быстроту движения воды по трубе. К примеру, гладкий пропилен способствует скольжению воды в гораздо больше мере, чем шероховатые стальные стенки.
- Продолжительность службы. Со временем на стальных водопроводах появляется ржавчина. Кроме этого для стали, как и для чугуна, характерно постепенно накапливать известковые отложения. Сопротивляемость водному потоку трубы с отложениями гораздо выше, чем новых стальных изделий: эта разница иногда доходит до 200 раз. Кроме того, зарастание трубы приводит к уменьшению ее диаметра: даже если не брать в расчет возросшее трение, проходимость ее явно падает. Важно также заметить, что изделия из пластика и металлопластика подобных проблем не имеют: даже спустя десятилетия интенсивной эксплуатации уровень их сопротивляемости водным потокам остается на первоначальном уровне.
- Наличие поворотов, фитингов, переходников, вентилей способствует дополнительному торможению водных потоков.
Все вышеперечисленные факторы приходится учитывать, ведь речь идет не о каких-то маленьких погрешностях, а о серьезной разнице в несколько раз. В качестве вывода можно сказать, что простое определение диаметра трубы по расходу воды едва ли возможно.
Новая возможность расчетов расхода воды
Если использование воды осуществляется посредством крана, это значительно упрощает задачу. Главное в таком случае, чтобы размеры отверстия излияния воды были намного меньше диаметра водопровода. В таком случае применима формула расчета воды по сечению трубы Торричелли v^2=2gh, где v — быстрота протекания сквозь небольшое отверстие, g — ускорение свободного падения, а h — высота столба воды над краном (отверстие, имеющее сечение s, за единицу времени пропускает водный объем s*v). При этом важно помнить, что термин «сечение» применяется не для обозначения диаметра, а его площади. Для ее расчета используют формулу pi*r^2.
Если столб воды имеет высоту в 10 метров, а отверстие – диаметр 0,01 м, расход воды через трубу при давлении в одну атмосферу вычисляется таким образом: v^2=2*9.78*10=195,6. После извлечения квадратного корня выходит v=13,98570698963767. После округления, чтобы получить более простой показатель скорости, получается 14м/с. Сечение отверстия, имеющее диаметр 0,01 м, вычисляется так: 3,14159265*0,01^2=0,000314159265 м2. В итоге выходит, что максимальный расход воды через трубу соответствует 0,000314159265*14=0,00439822971 м3/с (немного меньше, чем 4,5 литра воды/секунду). Как можно увидеть, в данном случае расчет воды по сечению трубы провести довольно просто. Также в свободном доступе имеются специальные таблицы с указанием расходы воды для самых популярных сантехнических изделий, при минимальном значении диаметра водопроводной трубы.
Как уже можно понять, универсального несложного способа, чтобы вычислить диаметр трубопровода в зависимости от расхода воды, не существует. Однако определенные показатели для себя вывести все-же можно. Особенно это касается случаев, если система обустроена из пластиковых или металлопластиковых труб, а потребление воды осуществляется кранами с малым сечением выхода. В отдельных случаях такой метод расчета применим на стальных системах, но речь идет прежде всего о новых водопроводах, которые не успели покрыться внутренними отложениями на стенках.
Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению по таблице и СНИПу 2.04.01-85 + онлайн калькулятор
Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход.
Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.
Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.
Выполнять расчет пропускной способности трубы в зависимости от ее диаметра рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода. Полученные данные определяют ключевые параметры не только домашней, но и промышленной магистрали. Обо всем этом и пойдет далее речь.
Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора
ВНИМАНИЕ! Чтобы правильно посчитать, необходимо обратить внимание, что 1кгс/см2 = 1 атмосфере; 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм; 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д. Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)
Введите параметры для расчёта:
Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод
Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.
- Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
- Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
- Материал, взятый для производства трубного сортамента.
Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.
Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.
Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.
Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.
Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера. Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.
Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.
Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85
Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.
Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.
Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:
Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.
Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.
Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:
Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V
В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами. d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.
Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.
Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.
В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.
По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.
Определение потери напора
Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления. Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.
Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.
А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.
Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться после тщательной подготовки и измерений.
Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.
Определение расчетных потерь водопровода
При расчете внутренней водопроводной сети определяют ее диаметр и потери напора, для чего необходимо знать максимальный расход воды через водоразборную арматуру за единицу времени.
Расчет расхода воды в хозяйственно-бытовом водопроводе выполняют по количеству санитарных приборов, установленных в доме, и количеству воды, которая через них протекает.
Практикой установлено, что расход воды через разные санитарные приборы неодинаков и зависит от режима водопотребления.
Для простоты расчетов при определении расхода за расчетную единицу расхода воды принимают эквивалент (N=1), который в числовом выражении представляет собой расход воды 0,2 л/сек.
Он соответствует расходу в водоразборном кране диаметром 15 мм. К этому эквиваленту приводят расход воды во всех остальных санитарных приборах (таблица 1).
Таблица 1. Расход воды водоразборными кранами
После того как выполнена трассировка внутренней водопроводной сети, ее делят на участки и по расходу воды на этих участках определяют расчетный расход воды, диаметры труб на участках и потери напора всей системы.
При определении диаметров труб расчетная скорость движения воды принимается в соответствующих трубопроводах не более 1,5-1,75 м/сек, а в пожарных водопроводах — до 2,5 м/сек.
Хозяйственно-противопожарную сеть рассчитывают для двух случаев:
1) определяют расход в сети при хозяйственно-питьевом водоразборе;
2) определяют дополнительный расход на нужды внутреннего пожаротушения.
Ориентировочно диаметры труб можно назначать в зависимости от числа приборов потребления (таблица 2).
Таблица 2. Ориентировочные диаметры трубопроводов в зависимости от числа эквивалентных приборов
Потери напора на трение в трубах внутренних водопроводных сетей рекомендуется определять по таблицам гидравлического расчета стальных труб, а также по формуле I = Ад2, где I — потери напора на трение на 1 пог.м в минуту; А — сопротивление трубы данного диаметра, которое определяется по таблице 3 при скорости движения воды в трубах 1,2 м/сек и более.
Таблица 3. Величина сопротивления в трубах А (л/сек)
При расчете внутренних водопроводных сетей по таблицам Водгео, величину потерь напора на местные сопротивления принимают в процентах от величины потерь напора на трение по длине трубопровода:
— сети хозяйственно-питьевого водопровода — 30,
— в сети объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода — 20,
— в сети противопожарного водопровода — 10.
Расчет ведут на участке от места присоединения к внешней водопроводной сети до наиболее отдаленной и высоко расположенной точки водоразбора во внутренних сетях. Водопроводные сети, которые питаются от нескольких водопроводных вводов, рассчитывают исходя из предположения, что один из вводов выключен на ремонт.
Если расчетом установлено, что необходимый напор во внутренней водопроводной сети больше свободного напора в точке присоединения, то проектируют насосную установку с напорным резервуаром.
Расчет пропускной способности трубопровода по диаметру и давлению
Пропускная способность трубы в гидравлике — объем или масса проходящего за единицу времени вещества через ее сечение. Этот показатель является важнейшим при расчете и проектировании трубопроводов, транспортирующих различные жидкости и газы. Правильно подобранные параметры позволяют системе функционировать без перегрузок, а также снизить расходы, связанные с ее устройством или модернизацией.
Для чего определяется пропускная способность?
При расчете водопровода стоит задача определить оптимальный диаметр трубы для обеспечения нормативного потребления воды.
Если сечение слишком мало, это приводит к недостаточному напору в трубах даже при большом давлении, в результате:
- насосное оборудование быстрее изнашивается,
- чаще происходят аварии на линии,
- увеличивается расход энергии.
Для ремонта систем требуются дополнительные траты, что повышает стоимость эксплуатации.
В гидравлике пропускная способность всей системы рассчитывается по самому узкому месту. Часто трубопроводы сравнивают с электропроводкой, только по трубам бежит вода, а по проводам — электрический ток.
С чего начать?
Отправная точка для расчета системы — определение нормативного расхода воды в зависимости от количества приборов и одновременно включаемых водоразборных точек. Базовые данные указаны в СНиП 2.04.01-85*, для потребляющего воду оборудования технические характеристики можно узнать из паспорта и суммировать с нормативными.
Зная, сколько потребуется воды на различные нужды, подбираются все элементы системы:
Методы определения пропускной способности
Расчеты ведутся различными методами:
- По формулам гидравлики. Это достаточно сложный способ, требующий теоретических знаний.
- По готовым таблицам. Необходимые параметры уже просчитаны и занесены в удобную для пользователей форму.
- С помощью онлайн калькулятора. Доступный и быстрый способ найти нужные характеристики. Достаточно записать свои данные в окнах программы, и результат будет готов почти мгновенно.
В гидравлике пропускная способность всей системы рассчитывается по самому узкому месту.
Закон Торричелли
В формуле итальянского математика и физика Торричелли используется закон сохранения энергии для идеальных жидкостей и газов.
Ученый получил соотношение, связывающее скорость молекулы и высоту столба жидкости (напор):
U=√2gH, где U— скорость движения молекулы вещества, g— ускорение свободного падения, H — напор.
Зная скорость жидкости и нормативный расход, можно определить необходимую площадь S сечения трубы:
S=Q /V, где Q — расход, определенный по СНиП 2.04.01-85*.
Площадь круга связана с диаметром соотношениемS=pD²/4, откуда:
D=2√(S/p)=2√(Q/(Up)), где p — 3,14.
Таблица пропускной способности труб для жидкостей, газа, водяного пара
Гораздо проще и быстрее использовать таблицы определения пропускной способности трубы в зависимости от диаметра и давления воды, газа, водяного пара. Они содержат уже готовую информацию в очень доступном виде:
Например, нужно определить пропускную способность трубы Æ20 мм при давлении 3 бар (0,3 МПа или 3 атм.). В левом столбце находим 3 бар, на самой верхней строчке указаны диаметры. При пересечении своих данных получаем значение искомого параметра для воды — 9,93 м³/ч.
Если по расчетам нормативного расхода этого достаточно, труба сечением 20 мм полностью удовлетворяет условиям. Если требуется большая проходимость, нужно найти значение для диаметра 32 мм и т.д., пока не будет найден наиболее близкий показатель.
Таблица пропускной способности трубы в зависимости от диаметра (по Шевелеву)
Таблицы Шевелева — советского ученого в области гидравлики — были разработаны для стальных, чугунных (новых и неновых), асбестоцементных, железобетонных, пластиковых и стеклянных труб. В расчетах учитывались шероховатость различных материалов, вязкость жидкости, трение и даже возраст труб, поскольку через несколько лет эксплуатации коммуникаций наблюдается выпадение осадка и уменьшение внутреннего диаметра.
Таблица пропускной способности труб в зависимости от давления теплоносителя
С увеличением давления растет и пропускная способность системы, но по нелинейному закону. По данной таблице можно найти показатели для различных значений напора труб самых востребованных диаметров:
В левой колонке указано давление, в строках — пропускная способность для разных сечений. Например, при диаметре трубы 20 мм и напоре 120 Па/1,2 бар максимальный расход воды через трубу по таблице составляет 472 кг (литра) в час. При этом скорость жидкости менее 15 м/с.
Таблица пропускной способности труб при разной температуре теплоносителя
При расчете тепловых системпропускная способность определяется в т/час или Гкал/час при различных температурных графиках с учетом удельной потери на трение. Для расчета используются рекомендации СП 60.13330.2012, СНиП 41-01-2003.
Например, труба с условным диаметром 50 мм при потере давления 5 кгс/м² обеспечивает проходимость 2,45 т/ч и 0,06 Гкал при температурах 95-70°С. Для температурных графиков 130-70 и 150-70 эти значения 0,15 Гкал и 0,2 Гкал соответственно.
При неизменном расходе теплоносителя с ростом температуры увеличивается количество выделяемой теплоты.
Таблицы пропускной способности напорных канализационных систем
Напорные сети организуются, если приборы расположены ниже уровня колодцев или коллекторов и требуется перекачка стоков на определенную высоту. Гидравлический расчет проводится по СП 31.13330.2012.
В отличие от безнапорных систем жидкость транспортируется полным сечением. В расчетах используются таблицы Шевелева для напорных трубопроводов и аналогичная методика. Объем стоков берется равным потреблению воды на водоснабжение.
Таблицы пропускной способности безнапорных труб канализации
В самотечных трубопроводах, устроенных с уклоном, стоки движутся благодаря силе тяжести. Сечение полностью не заполняется. При гидравлическом расчете используют таблицы Лукиных для безнапорной канализации.
Диаметр трубы определяется исходя из расчетного объема сточных вод, угла уклона и нормативного наполнения. Учитывается также материал для изготовления элементов.
Пример таблицы для пластиковой трубы сечением 40, 50 и 110 мм:
Для определения необходимого минимального диаметра задается расход стоков q, уклон i, наполнение h/D от 0,3 до 0,8 (в ливневой канализации допускается h/D=1). Например, нормативный расход 1,9 л/с, уклон 0,03, заполнение 0,3. Данным условиям удовлетворяет пластиковая труба Æ110 мм, скорость стекания 0,884 м/с, что соответствует нормативу.
Таблица пропускных способностей газовых труб в зависимости от давления
При выборе нужного оборудования для ГРС руководствуются прежде всего производительностью, зависящей от пропускной способности входных и выходных трубопроводов. Нормативы ограничивают скорость потока газа величиной 25м/с.
Для расчета применяется методика, описанная в Справочнике по проектированию магистральных водопроводов (ред. А.К. Дерцакян), а также таблица:
Пропускная способность определяется при заданном давлении (в левой колонке) и диаметре в вертикальных столбцах.
Методы расчета пропускной способности трубопроводов
Гидравлические расчеты проводятся с целью подбора элементов системы с оптимальными характеристиками для обеспечения бесперебойной работы, уменьшения эксплуатационных расходов и снижения износа оборудования.
Гидравлический расчет трубопровода
Расчеты ведутся с помощью таблиц Шевелева по следующему алгоритму:
- Задается нужный расход Q и оптимальная скорость среды на каждом участке.
- Подбирается диаметр трубы, определяются потери напора по длине.
- Процедура повторяется для всех участков.
- Находится удельное значение потери давления на 1 пог. м.
- Суммируются все остальные потери от всасывания, местного сопротивления и т.д. Полученное значение должно быть меньше или равно мощности насоса.
- Исходя из технических характеристик оборудования определяется расход Qнасоса.
- Сравниваются Q и Qнасоса. При приблизительном равенстве значений насос подобран правильно. Если нет, нужно задать новые параметры и посчитать заново.
Расчет пропускной способности канализационных труб
Задается диаметр и угол наклона, при котором сточные воды стекают произвольно, а система постоянно самоочищается (от 0,005 до 0,035 в зависимости от сечения):
Степень наполнения трубы по нормативу 0,6-0,8 и также зависит от диаметра:
По таблицам Лукиных уточняется, соответствует ли выбранный диаметр заданным параметрам. Если есть отклонения, сечение нужно изменить в большую/меньшую сторону. Для более точных расчетов используются графики, формулы и поправочные коэффициенты.
Расчет пропускной способности газопроводов
В соответствии с параметрами проектируемой сети задаются диаметры труб на входе и выходе в ГРС. Затем, сравнивая значения по таблицам, находят такое соотношение, при котором условия максимально соблюдены.
Как рассчитать параметры дымохода
Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.
При проектировании используются нормативы СП 7.13130.2013 и СНиП III-Г.11-62. Хотя последний регламент считается недействующим, там содержатся рекомендации, касающиеся именно дымоходов.
Сложные промышленные устройства рассчитываются в профессиональных бюро, для домашних печей применяется более простая методика.
- Задается скорость движения дыма U=2 м/с.
- За час в топке сгорает примерно В=6 кг дров влажностью 20-25%.
- Температура разогретого дыма T=140°.
Объем исходящего дыма определяется по формуле:
Vгаз = (В х Vтоплx (1+Т/273))/3600, м3/с , где Vтопл — объем воздуха, требуемый для сжигания 1 кг дров. В данном случае это 10 м³, для бурого угла 12 м³, для каменного 17 м³.
Зная объем исходящего газа и его скорость, можно найти площадь сечения трубы дымохода:
Диаметр определяется по геометрической формуле:
D=2√(S/p)=2√(0,0126/3,14)=0,126 м = 126 мм.
Ближайший диаметр трубы с округлением в большую сторону — 150 мм.
Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.
Длина дымохода для обеспечения нормальной тяги подбирается по СП 7.13130.2013, где нормируются высота от оголовка до колосниковой решетки печи, конька крыши, а также расстояние до окружающих крупных объектов.
Онлайн калькуляторы
Программы, помогающие определить параметры трубопровода, — большое подспорье для тех, кто мало знаком с гидравликой. Они созданы на базе действующих нормативов и теоретических формул.
Крупные объекты проектируются специализированными организациями, но для расчетов домашних сетей онлайн-калькуляторы могут применяться вполне уверенно. Если есть какие-либо сомнения, за консультацией лучше обратиться к профессионалам.
Заключение
Пропускная способность трубы — важнейшая характеристика, от которой зависит работа всего трубопровода. Для расчетов применяются различные методики с использованием формул, таблиц или программ. Если нет уверенности в собственных силах, обратитесь к специалистам.
Дополнительная информация по теме:
Как узнать потерю в объеме проходящей воды после врезки?
В этой статье мы решим задачку на потерю напора в трубопроводе. Данная статья поможет вам понять, как идет сопротивление движению потока. На реальных цифрах, опишу алгоритм как это делать. Используем основные формулы.
Разберем простой пример с трубой, как видно на изображении в начале трубы насос потом идет манометр, который позволяет измерить давление жидкости в начале трубы. Через определенную длину установлен второй манометр, который позволяет измерить давление в конце трубы. Ну и в самом конце стоит кран. Эта схема достаточно проста, и я попытаюсь привести примеры. И так начнем.
Вообще существует не один способ как узнать потерю напора: Способ, когда известно давление вначале и в конце трубы, можно вычислить потерю напора по формуле: М1-М2=Давление, то есть эта разница между двумя манометрами. Допустим у нас получилось, грубо говоря 0,1 МПа, что составляет одну атмосферу. Это значит у нас потеря напора по длине составляет 0,1 МПа. Обратите внимание, мы можем указывать потерю напора по двум величинам, это по гидростатическому давлению, что составляет 0,1 МПа и по высоте напора водного столба в метрах, что составляет 10 метров. Как я не однократно говорил каждые 10 метров это одна атмосфера давления.
Существует ряд методов, как рассчитать потерю напора не имея манометров на трубах. Ученые исследователи приготовили для нашего пользования замечательные формулы и цифры, которые нам пригодятся.
Существует хорошая формула которая позволяет вычислить потерю напора по длине трубопровода.
| h-потеря напора здесь она измеряется в метрах. λ-коеффициент гидравлического трения, находится дополнительными формулами о которых опишу ниже. L-длина трубопровода измеряется в метрах. D-внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости. Должен быть вставлен в формулу в метрах. V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда]. g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с 2 |
А теперь поговорим о коэффициенте гидравлического трения.
Формулы нахождения этого коэффициента зависит от числа Рейнольдса и эквивалента шероховатости труб.
Напомню эту формулу (она применима только к круглым трубам):
| V-Скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда]. D-Внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости. Должен быть вставлен в формулу в метрах. ν-Кинематическая вязкость. Это обычно для нас готовая цифра, находится в специальных таблицах. |
Далее находим формулу для нахождения коэффициента гидравлического трения по таблице:
Здесь Δэ – Эквивалент шероховатости труб. Эта величина в таблицах указывается в милиметрах, но вы когда будете вставлять в формулу обязательно переводите в метры. Вообще не забывайте соблюдать пропорциональность единиц измерения и не смешивайте в формулах разных типа [мм] с [м].
d-внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости.
Также хочу подметить, что подобные величины по шероховатости бывают абсолютными и относительными или даже есть относительные коэффициенты. Поэтому когда если будете искать таблицы с величинами, то величина эта должа называться “эквивалентом шероховатости труб” и не как иначе, а то результат будет ошибочный. Эквивалент означает – средняя высота шероховатости.
В некоторых ячейках таблицы указаны две формулы, вы можете считать на любой выбранной, они почти дают одинаковый результат.
Таблица: (Эквивалент шероховатости)
Таблица: (Кинематическая вязкость воды)
А теперь давайте решим задачу:
Найти потерю напора по длине при движении воды по чугунной новой трубе D=500мм при расходе Q=2 м 3 /с, длина трубы L=900м, температура t=16°С.
| Дано: D=500мм=0.5м Q=2 м 3 /с L=900м t=16°С Жидкость: H2O Найти: h-? |
Решение: Для начала найдем скорость потока в трубе по формуле:
Сдесь ω – площадь сечения потока. Находится по формуле:
ω=πR 2 =π(D 2 /4)=3.14*(0,5 2 /4)=0,19625 м 2
Далее находим число Рейнольдса по формуле:
Re=(V*D)/ν=(10,19*0.5)/0,00000116=4 392 241
ν=1,16*10 -6 =0,00000116. Взято из таблицы. Для воды при температуре 16°С.
Δэ=0,25мм=0,00025м. Взято из таблицы, для новой чугунной трубы.
Далее сверяемся по таблице где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.
Далее завершаем формулой:
h=λ*(L*V 2 )/(D*2*g)=0,01645*(900*10,19 2 )/(0,5*2*9,81)=156,7 м.
Ответ: 156,7 м. = 1,567 МПа.
Давайте рассмотрим пример, когда труба идет вверх под определенным углом.
В этом случае нам к обычной задаче нужно прибавить высоту(в метрах) к потери напора. Если труба будет идти на спуск в низ, то тут необходимо вичитать высоту.
Чтобы в ручную не считать всю математику я приготовил специальную программу:
Загрузка...