Calcolo idraulico dell'impianto idraulico: metodi semplici

Qual è il calcolo idraulico del sistema di approvvigionamento idrico? Quali parametri devono essere calcolati? Esistono schemi di calcolo semplici disponibili per un principiante? Effettua immediatamente una prenotazione: questo materiale è rivolto principalmente ai proprietari di piccole case private; di conseguenza, tali parametri come la probabilità di uso simultaneo di tutti gli apparecchi sanitari nell'edificio, non abbiamo bisogno di determinare.

Cosa è calcolato

Il calcolo idraulico dell'approvvigionamento idrico domestico è ridotto alla definizione dei seguenti parametri:

1. Consumo d'acqua stimato in alcune sezioni dell'approvvigionamento idrico.
2. Portate d'acqua nei tubi.

Suggerimento: per le tubature domestiche, le velocità da 0,7 a 1,5 m / s sono considerate la norma. Per l'alimentazione idrica antincendio sono consentite velocità fino a 3 m / s.

1. Il diametro ottimale della fornitura d'acqua, garantendo una caduta di pressione accettabile. In alternativa, la perdita di pressione può essere determinata con un diametro noto di ciascuna sezione. Se, tenendo conto della perdita di pressione sui dispositivi idraulici sarà inferiore al normalizzato, la rete di approvvigionamento idrico locale deve installare il cercapersone.

Flusso d'acqua

Le norme per il consumo di acqua dei singoli dispositivi idraulici si trovano in uno degli allegati a SNiP 2.04.01-85, che regola la costruzione di reti interne di approvvigionamento idrico e fognario. Diamo una parte della tabella corrispondente.

Nel caso del presunto uso simultaneo di diversi impianti idraulici, il consumo viene riassunto. Quindi, se contemporaneamente con l'uso di un bagno al primo piano, si prevede che il box doccia funzionerà al secondo piano - sarà logico aggiungere acqua attraverso entrambi i dispositivi sanitari: 0,10 + 0,12 = 0,22 l / s.

Caso speciale

Per i tubi di acqua del fuoco è valida una portata di 2,5 l / sonno per getto. In questo caso, il numero stimato di getti per idrante durante l'estinzione è determinato in modo prevedibile dal tipo di edificio e dalla sua area.

Portata

Supponiamo che il nostro compito sia il calcolo idraulico di una rete di rifornimento idrico con un flusso di picco noto attraverso di esso. Abbiamo bisogno di determinare il diametro che fornirà una velocità accettabile di flusso attraverso la pipeline (richiamo, 0,7-1,5 m / s).

formula

Il flusso di acqua, la velocità del suo flusso e le dimensioni del gasdotto sono collegati tra loro dalla seguente sequenza di formule:

S =? r ^ 2, dove:

• S è l'area della sezione tubi in metri quadrati;
• ? - il numero di pi preso pari a 3,1415;
• r è il raggio della sezione interna in metri.

Utile: per i tubi in acciaio e ghisa, il raggio di solito è considerato pari alla metà del loro DN (passaggio condizionale). Per la maggior parte dei tubi di plastica, il diametro interno è un gradino più piccolo del diametro esterno nominale: ad esempio, per un tubo in polipropilene con un diametro esterno di 40 mm, il diametro interno è di circa 32 mm.

Q = VS, dove:

• Q - consumo di acqua (m3);
• V - portata d'acqua (m / s);
• S è l'area della sezione trasversale in metri quadrati.

esempio

Eseguiamo il calcolo idraulico di una condotta antincendio a getto singolo con una portata di 2,5 l / s.

Come abbiamo già scoperto, in questo caso la velocità del flusso d'acqua è limitata a m / s.

1. Ricalcolo la portata in unità SI: 2,5 l / s = 0,0025 m3 / s.
2. Calcoliamo con la seconda formula l'area della sezione trasversale minima. Ad una velocità di 3 m / s, è pari a 0,0025 / 3 = 0,00083 m3.
3. Calcola il raggio della sezione interna del tubo: r ^ 2 = 0.00083 / 3.1415 = 0.000264; r = 0,016 m
4. Il diametro interno della tubazione, pertanto, deve essere almeno 0,016 x 2 = 0,032 m, o 32 millimetri. Questo corrisponde ai parametri del tubo d'acciaio DU32.

Nota: quando si ottengono valori intermedi tra le dimensioni standard dei tubi, l'arrotondamento viene eseguito verso l'alto. Il prezzo dei tubi con un diametro diverso per passo non differisce troppo; Nel frattempo, una riduzione del diametro del 20% comporta una caduta di quasi un punto e mezzo della capacità dell'acquedotto.

Calcolo del diametro semplice

Per un rapido calcolo, è possibile utilizzare la seguente tabella, che collega direttamente il flusso attraverso la pipeline alle sue dimensioni.

Perdita di testa

formula

Le istruzioni per calcolare la perdita di pressione in una sezione di lunghezza nota sono abbastanza semplici, ma implicano la conoscenza di un buon numero di variabili. Fortunatamente, se lo si desidera, possono essere trovati nei libri di riferimento.

La formula ha la forma H = iL (1 + K).

In esso:

• H è il valore desiderato della perdita di carico in metri.

Riferimento: una sovrapressione di 1 atmosfera (1 kgf / cm2) a pressione atmosferica corrisponde a una colonna d'acqua di 10 metri. Per compensare una caduta di pressione di 10 metri, quindi, la pressione all'ingresso della rete di distribuzione dell'acqua deve essere aumentata di 1 kgf / cm2.

• i - pendenza idraulica della condotta.
• L è la sua lunghezza in metri.
• K - coefficiente dipendente dallo scopo della rete.

Alcuni elementi della formula richiedono chiaramente commenti.

Il modo più semplice è con il coefficiente K. I suoi valori sono stabiliti nel numero SNiP già menzionato 2.04.01-85:

Ma il concetto di pendenza idraulica è molto più complicato. Riflette la resistenza che il tubo ha al movimento dell'acqua.

La pendenza idraulica dipende da tre parametri:

1. Portate Più è alto, maggiore è la resistenza idraulica della condotta.
2. Il diametro del tubo. Qui, la relazione è inversa: una riduzione della sezione trasversale porta ad un aumento della resistenza idraulica.
3. La ruvidità delle pareti. A sua volta, dipende dal materiale del tubo (l'acciaio ha una superficie meno liscia rispetto al polipropilene o all'HDPE) e, in alcuni casi, dall'età del tubo (i depositi di ruggine e calcare aumentano la ruvidità).

Fortunatamente, il problema di determinare la pendenza idraulica è completamente risolto dalla tabella di calcolo idraulico dei tubi dell'acqua (tabella Shevelev). Fornisce valori per diversi materiali, diametri e portate; inoltre, la tabella contiene fattori di correzione per i vecchi tubi.

Per chiarire: le correzioni di età non sono richieste per tutti i tipi di condutture polimeriche. Il polietilene plastico, polipropilene, unito e reticolato non modifica la struttura della superficie durante l'intero periodo di funzionamento.

La dimensione delle tabelle di Shevelev rende impossibile pubblicarle interamente; tuttavia, per informazione, vi presentiamo un breve estratto da loro.

Ecco i dati di riferimento per un tubo di plastica con un diametro di 16 mm.

Quando si calcola la perdita di carico, è necessario tenere conto del fatto che la maggior parte dei dispositivi idraulici per il normale funzionamento richiede una certa sovrapressione. Trent'anni fa SNiP fornisce dati per tubature obsolete; i modelli più moderni di apparecchiature domestiche e sanitarie richiedono una sovrapressione di almeno 0,3 kgf / cm (3 metri di prevalenza) per il normale funzionamento.

Tuttavia: in pratica, è meglio includere nel calcolo una sovrapressione leggermente più alta - 0,5 kgf / cm2. La riserva è necessaria per compensare le perdite non rilevate sulle linee di alimentazione degli strumenti e la loro resistenza idraulica.

esempi

Facciamo un esempio del calcolo idraulico del sistema di approvvigionamento idrico, fatto a mano.

Supponiamo di dover calcolare la perdita di pressione in una fornitura di acqua di plastica domestica con un diametro di 15 mm con una lunghezza di 28 metri e una portata d'acqua massima consentita di 1,5 m / s.

1. La pendenza idraulica per una lunghezza di 1000 metri sarà 319,8. Poiché nella formula per il calcolo della caduta di pressione i viene utilizzato, non 1000i, questo valore deve essere diviso per 1000: 319,8 / 1000 = 0,3198.
2. Il coefficiente K per l'approvvigionamento di acqua potabile sarà pari a 0,3.
3. La formula nel suo insieme assumerà la forma H = 0,3198 x 28 x (1 + 0,3) = 11,64 metri.

Pertanto, avremo una sovrapressione di 0,5 atmosfere alla fine dell'attrezzatura idraulica a una pressione nella conduttura idrica principale di 0,5 + 1,184 = 1,6 kgf / cm2. La condizione è abbastanza fattibile: la pressione nella linea di solito non è inferiore a 2,5 - 3 atmosfere.

A proposito: il collaudo del gasdotto durante la messa in servizio viene effettuato a pressione, almeno uguale al lavoratore con un coefficiente di 1,3. L'atto di prova idraulica di un sistema di approvvigionamento idrico deve comprendere sia la durata sia la pressione di prova.

E ora facciamo il calcolo inverso: determiniamo il diametro minimo del tubo di plastica che fornisce una pressione accettabile al miscelatore finale per le seguenti condizioni:

• La pressione in autostrada è di 2,5 atmosfere.
• La lunghezza della pipeline fino alla fine del mixer è di 144 metri.
• Le transizioni del diametro sono assenti: l'intera fornitura di acqua domestica sarà montata nella stessa misura.
• Il consumo massimo di acqua è di 0,2 litri al secondo.

Quindi iniziamo.

1. La perdita di pressione ammessa è 2,5-0,5 = 2 atmosfere, che corrisponde a una pressione di 20 metri.
2. Il coefficiente K in questo caso è uguale a 0,3.
3. La formula, quindi, avrà la forma 20 = ix144x (1 + 0,3). Un semplice calcolo darà il valore di i a 0.106. 1000i, rispettivamente, sarà uguale a 106.
4. La fase successiva è una ricerca nella tabella del diametro di Shevelev, corrispondente a 1000i = 106 alla portata richiesta. Il valore più vicino - 108,1 - corrisponde al diametro del tubo del polimero di 20 mm.

conclusione

Speriamo di non aver superato il lettore rispettato con un eccesso di numeri e formule. Come già accennato, abbiamo fornito schemi di calcolo estremamente semplici; i professionisti sono costretti a utilizzare soluzioni molto più complesse. Come al solito, ulteriori informazioni tematiche possono essere trovate nel video in questo articolo. Buona fortuna!