Давление и напор воды в трубе

Расчет необходимого давления воды в трубопроводе: для чего это нужно и как производится

Комфорт в доме трудно представить без водопровода. А появление новой техники в виде стиральной, посудомоечной машин, бойлера и прочих агрегатов ещё больше повысило его роль в жилье образца 21 века. Но эти агрегаты требуют, чтобы вода поступала из водопровода с определённым напором. Поэтому человек, решивший обустроить свой дом системой водоснабжения, должен знать, как произвести расчёт требуемого давления воды в трубопроводе, чтобы все устройства работали нормально.

Для нормального функционирования водопровода давление в нем должно соответствовать нормам

Определение показателя

Давление в трубопроводе принято подразделять на следующие виды: рабочее, условное, пробное и расчётное. Без знания их отличий произвести расчёт перепада давления транспортируемой по инженерной коммуникации жидкости будет сложно. Соответственно, при подборе подходящих элементов водопровода хозяин столкнётся с трудностями, не позволяющими обеспечить комфортное пребывание в жилом помещении.

Рабочее. Это наружное или внутреннее, обязательно максимальное избыточное давление, фиксируемое при стандартных составляющих протекания процесса транспортировки воды в нормальных условиях.
Условное. Используют этот показатель при расчёте прочности трубопроводов (и сосудов), которые функционируют под определённым давлением при температуре воды 20˚С.
Пробное. Этот простой показатель измеряется во время испытания конструкции. На его основе отслеживается поведение элементов системы при изменении давления в водопроводе. Такой подход служит своего рода генеральной страховкой перед прокладыванием сети.
Расчётное. Под таковым подразумевается максимальное избыточное давление в полости трубопровода, продуцируемое транспортируемым по нему веществом. Следует учитывать, что воздействию подвергаются не только трубы, но и все элементы, входящие в состав инженерной коммуникации. Именно на основе расчётного давления определяется толщина стенки водопроводной трубы. От этого зависит функциональность, а также длительность эксплуатации системы и, конечно же, безопасность обитателей дома.

Напор воды в кране зависит от давления в водопроводной системе

Простой пример расчета давления в трубе

Как известно, не так давно водопровод подключался к водонапорной башне. Благодаря именно этому сооружению в сети водопровода создаётся давление. Единица измерения данной характеристики – атмосфера. Причём, размер расположенной вверху башни ёмкости не влияет на значение этого параметра, он зависит только лишь от высоты башни.

Полезно знать! На практике давление измеряется в метрах водяного столба. При заливании воды в трубу высотой 10 метров, в нижней точке будет фиксироваться давление, равное одной атмосфере.

Рассмотрим пример с домом в 5 этажей. Его высота – 15 метров. То есть на один этаж приходится 3 метра. Башня высотой 15 метров создаст на первом этаже давление 1,5 атмосферы. Значение этого показателя в трубе на втором этаже будет уже 1,2 атмосферы. Получается это вычитанием из числа 15 высоты одного этажа – 3 метра, и делением результата на 10. Проделав дальнейший расчёт, нам станет понятно, что на 5-м этаже давление будет отсутствовать. Логика подсказывает, что для обеспечения водой людей, проживающих на последнем этаже потребуется соорудить более высокую башню. А если речь идёт, например, о 25-этажном доме? Возводить такие большие сооружения никто не будет. С этой целью современные системы водоснабжения оборудуются глубинными насосами.

Давление на выходе подобного агрегата высчитывается очень просто. Например, если глубинный насос, мощности которого хватает поднять воду до отметки 50 метров водяного столба, погрузить в скважину на 15 метров, на уровне поверхности земли он создаст давление 3,5 атмосферы (50-15/10 = 3,5).

Обеспечить необходимый показатель давления в системе можно при помощи насоса

Как рассчитывается толщина трубы от действия давления

Когда вода движется по трубе, возникает сопротивление от трения её о стенки, а также о различные преграды. Это явление получило название гидравлическое сопротивление трубопровода. Его численное значение находится в прямой пропорциональной зависимости от скорости потока. Из предыдущего примера мы уже знаем, что на разных высотах давление воды различно, и эту особенность следует учитывать при расчёте внутреннего диаметра трубы, то есть её толщины. Упрощённая формула для вычисления данного параметра по заданной потере напора (давления) выглядит так:

Д_вн = КГСопр×Дл. тр./ПД×(Уд.вес×Ск/2g),

где: Двн. – внутренний диаметр трубопровода; КГСопр. – коэффициент гидравлического сопротивления; Дл.тр — длина трубопровода; ПД – заданная или допускаемая потеря давления между конечным и начальным участками магистрали; Уд.вес. – удельный вес воды — 1000 кг/ (9815 м/; Ск. – скорость потока м/сек.; g – 9,81 м/сек2. Всем известная константа — ускорение силы тяжести.

Потеря давления в арматуре и фасонных частях трубопровода с достаточной точностью определяется по потерям в прямой трубе эквивалентной длины и с таким же условным проходом.

Как рассчитать стенки трубы по давлению

Точный расчёт данного показателя стальных труб, которые работают под воздействием избыточного внутреннего давления, включает два этапа. Сначала вычисляется так называемая расчётная толщина стенки. Затем к полученному числу прибавляется толщина износа от коррозии.

Расчет давления необходим для подбора толщины стенок трубы

Совет! Изготавливая и монтируя трубопровод, не устанавливайте отдельные случайные вставки. Чтобы не спровоцировать аварию, работайте только с теми, размеры которых совпадают с расчётными.

Таким образом, обобщённая формула для расчёта толщины стенок выглядит следующим образом:

где: Т – искомый параметр – толщина стенок; РТС – расчётная толщина стенок; ПК — прибавка на коррозионный износ.

Читать еще: Диета при ацидозе

Расчётную толщину стенки в зависимости от давления вычисляем по следующей формуле:

где: ВИД – внутреннее избыточное давление; Днар. – наружный диаметр трубы; ДР — допустимое напряжение на разрыв; КПШ – коэффициент прочности шва. Его значение зависит от технологии изготовления труб. На завершающем этапе расчета стенки трубы по давлению прибавляем к РТС значение параметра ПК. Берётся оно из справочника.

Давление и диаметр трубы

Правильное определение сечения труб не менее важно, чем их выбор по материалу изготовления. При некорректном расчёте диаметра и давления, в трубе возникнет турбулентность воздуха, в ней присутствующем, и в потоке воды. Из-за этого движение жидкости по трубе будет сопровождаться повышенным шумом, а на внутренней поверхности ветки водоснабжения сформируется большое количество известковых отложений. Кроме того, следует помнить, что существование зависимости давления от диаметра трубы может негативно отразиться на пропускной способности водопровода. На практике, многие обитатели квартир и домов сталкивались с ситуацией, когда при одновременном включении нескольких кранов напор воды резко падал. Возникает эта неприятность по двум причинам: когда давление упало во всей системе и при заниженном диаметре подключённых труб.

От диаметра трубы зависит пропускная способность водопроводной сети

Ниже приведена таблица для максимального расчётного расхода воды через трубопроводы наиболее распространённых диаметров при различном значении давления.

Как вычислить давление в трубе

В каждом современном доме одним из основных условий комфорта есть водопровод. А с возникновением новой техники, требующей подключения к водопроводу, его роль в доме стала крайне важной. Многие люди уже не воображают, как возможно обойтись без стиральной машины, бойлера, посудомоечной машины и т.д. Но любой из этих аппаратов для верной работы требует определенного давления воды, поступающей из водопровода. И вот человек, решивший установить новый водопровод у себя дома, вспоминает о том, как вычислить давление в трубе, дабы все сантехнические устройства прекрасно работали.

Требования современного водопровода

Современный водопровод обязан отвечать всем характеристикам и требованиям. На выходе из крана вода обязана литься плавно, без рывков. Следовательно, в системе не должно быть перепадов давления при разборе воды. Идущая по трубам вода не должна создавать шума, иметь примеси воздуха и других посторонних накоплений, каковые пагубно воздействуют на керамические краны и другую сантехнику. Дабы не было этих неприятных казусов, давление воды в трубе не должно падать ниже своего минимума при разборе воды.

Совет! Минимальное давление водопровода должно составлять 1,5 атмосферы. Для того чтобы давления достаточно для работы посудомоечной и стиральной машины.

Нужно учитывать еще одну ответственную чёрта водопровода, связанную с расходом воды. В любом жилом помещении находится не одна точка разбора воды. Исходя из этого расчет водопровода обязан всецело снабжать потребность воды всех сантехнических устройств при одновременном включении. Данный параметр достигается не только давлением, но и объемом поступающей воды, которую может пропустить труба определенного сечения. Говоря несложным языком, перед монтажом требуется выполнить некоторый гидравлический расчет водопровода, с учетом давления и расхода воды.

Перед расчетом давайте поближе ознакомимся с двумя такими понятиями, как расход и давление, чтобы выяснить их сущность.

Как мы знаем, центральный водопровод в прошлом подключали к водонапорной башне. Эта башня формирует в сети водопровода давление. Единицей измерения давления есть атмосфера. Причем, давление не зависит от размера емкости, расположенной наверху башни, а лишь от высоты.

Совет! В случае если залить воду в трубу десятиметровой высоты, то она в нижней точке создаст давление – 1 атмосферу.

Давление приравнивается к метрам. Одна атмосфера равняется 10 м водяного столба. Рассмотрим пример с пятиэтажным домом. Высота дома – 15 м. Следовательно, высота одного этажа – 3 метра. Пятнадцатиметровая башня создаст давление на первом этаже 1,5 атмосферы. Вычислим давление на втором этаже: 15-3=12 метров водяного столба либо 1.2 атмосферы. Проделав предстоящий расчет, мы заметим, что на 5 этаже давления воды не будет. Значит, дабы обеспечить водой пятый этаж, нужно выстроить башню больше 15 метров. А вдруг это, к примеру – 25 этажный дом? Никто такие башни строить не будет. В современных водопроводах применяют насосы.

Давайте высчитаем давление на выходе глубинного насоса. Имеется глубинный насос, поднимающий воду на 30 метров водяного столба. Значит, он формирует давление – 3 атмосферы на своем выходе. По окончании погружения насоса в скважину на 10 метров, он создаст давление на уровне земли – 2 атмосферы, либо 20 метров водяного столба.

Рассмотрим следующий фактор – расход воды. Он зависит от давления, и чем оно больше, тем стремительнее вода будет двигаться по трубам. Другими словами будет больший расход. Но все дело в том, что на скорость воды воздействует сечение трубы, по которой она двигается. И в случае если уменьшать сечение трубы, то будет расти сопротивление воды. Следовательно, уменьшится ее количество на выходе из трубы за тот же временной отрезок.

На производстве, при постройке водопроводов составляются проекты, в которых высчитывается гидравлический расчет водопровода по уравнению Бернулли:

Где h_1-2 – показывает утрату напора на выходе, по окончании преодоления сопротивления на всем участке водопровода.

Читать еще: Болит затылок падает давление что это

Рассчитываем домашний водопровод

Но это, как говорится, сложные вычисления. Для домашнего водопровода используем вычисления несложнее.

Исходя из паспортных данных автомобилей потребляемых воду в доме, суммируем неспециализированный расход. Добавляем к данной цифре расход всех водоразборных кранов находящихся в доме. Один водоразборный кран пропускает через себя около 5–6 литров воды в 60 секунд. Суммируем все цифры и приобретаем неспециализированный расход воды в доме. Вот сейчас руководствуясь неспециализированным расходом, покупаем трубу с таким сечением, которое обеспечит давлением и нужным количеством воды все в один момент работающие водоразборные устройства.

В то время, когда домашний водопровод будет подключаться к муниципальный сети, то станете пользоваться тем, что дадут. Ну, а вдруг у вас дома скважина, берите насос, который всецело обеспечит вашу сеть нужным давлением, соответствующим расходам. При покупке руководствуйтесь паспортными данными насоса.

Для выбора сечения трубы, руководствуемся этими таблицами:

Как решить проблему падения давления воды в водопроводе

Отправим материал на почту

Почему давление воды в водопроводе – один из важных показателей, на который человек моментально реагирует. Особенно, когда оно вдруг падает. Потому что от него зависит комфортное проживание. К примеру, многие бытовые приборы отказываются работать, невозможно будет нормально принять хотя бы душ. Поэтому в этой статье рассмотрим один вопрос – как увеличить напор воды в частном доме.

Причины падения давления воды

Начнем с того, что рассматривать придется два варианта:

Частный дом подключен к централизованному водопроводу.
Подача воды организована по принципу автономной водопроводной системы.

Центральный водопровод

Это самый идеальный вариант водоснабжения частного дома. То есть недалеко от дома проходит водопроводная сеть, в которую врезана труба домашнего водопровода. Рядом с местом врезки устанавливается водомер, который учитывает количество потребляемой воды в кубометрах. Здесь же устанавливается вентиль или задвижка, которую используют лишь в том случае, если появилась необходимость провести ремонт домашней водопроводной сети с подключенными к ней сантехническими приборами.

Каковые же причины падения давления в водопроводе. Во-первых, сразу паниковать нет смысла. Первое, что надо сделать, это обратиться к соседям и узнать, у них давление воды тоже упало или нет. Если «ДА», то причина одна – давление упало во всей централизованной сети. И в этом виноват поставщик воды. К нему и надо обращаться. Самое главное – никаких самостоятельных вмешательств в водопровод. Это компетенция водоснабжающей организации. Просто придется дождаться ответа, а вдруг где-то проводятся ремонтные работы, которые в скором времени закончатся.

Если давление воды у соседей нормальное, то причина не в магистральном трубопроводе. Их надо искать в домашней сети. Вот несколько основных причин:

Если от места врезки до дома проложена стальная труба, то велика вероятность, что под действием солей в воде, коррозийных процессов диаметр этой трубы стал меньше. Прочистить ее невозможно, поэтому рекомендуется прокладывать пластиковые трубы.
Сегодня, чтобы увеличить чистоту подаваемой в дом жидкости, внутри дома в водопровод устанавливают фильтры. У них определенный эксплуатационный ресурс. И если он закончился, то фильтрующий элемент забивается грязью. То есть вода через него не проходит в необходимом объеме. Решается проблема просто – заменой фильтрующего элемента или самого фильтра.
Нередко причиной падения давления воды становятся сами сантехнические приборы. Они со временем изнутри обрастают солевыми налетами, уменьшая при этом выходное отверстие. Часто забивается ситечко на смесителях и кранах. И то, и другое надо просто почистить.

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услуги по разработке, монтажу и ремонту водоснабжения и канализации. Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Есть ещё одна причина. Но она возникает лишь в тех частных домах, в которых располагается большое количество сантехнических приборов. То есть, используя их одновременно или несколько сразу, количество подаваемой воды их просто обеспечить не может. К примеру, если вы принимаете душ, а в этом время начали мыть посуду, плюс кто-то стал поливать огород, то велика вероятность, что напор в душе резко снизится.

Как увеличить давление воды в частном доме из водопровода в этом случае. Выход один – установить в домашнюю сеть дополнительно водяной насос. Благо таких сегодня на рынке представлено в огромном ассортименте. Различаются приборы и по конструкции, и по техническим характеристикам, где принимают во внимание два важных: напор и производительность. В чем измеряется давление воды – в метрах. Производительность в м³/ч или л/ч.

Чтобы правильно выбрать насос, необходимо подсчитать количество потребляемой воды сантехническими приборами, установленными в доме. Здесь все просто:

в паспорте каждого бытового прибора его производительность указана;
что касается сантехники, то у каждого из них также есть стандартные показатели производительности, они указаны в таблице ниже.

Падение напора в трубопроводе.

Расчёт потерь напора воды в трубопроводе выполняется очень просто, далее мы подробно рассмотрим варианты расчёта.

Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода.

Вам посчастливилось пробурить скважину прямо около дома? Замечательно! Теперь вы сможете обеспечить себя и свой дом или дачу чистой водой, которая не будет зависеть от центрального водоснабжения. А это значит никакого сезонного отключения воды и бегания с вёдрами и тазиками. Нужно только установить насос и готово! В настоящей статье мы поможем вам рассчитать потери напора воды в трубопроводе, и уже с этими данными можно смело покупать насос и наслаждать, наконец, своей водой из скважины.

Читать еще: Инсульт геморрагический правая сторона последствия прогноз

Из школьных уроков физики понятно, что вода, текущая по трубам, в любом случае испытывает сопротивление. Величина этого сопротивления зависит от скорости потока, диаметра трубы и гладкости её внутренней поверхности. Сопротивление тем меньше, чем меньше скорость потока и больше диаметр и гладкость трубы. Гладкость трубы зависит от материала, из которого она изготовлена. Трубы из полимеров более гладкие, чем стальные трубы, а также они не ржавеют и, что немаловажно, дешевле других материалов, не уступая при этом в качестве. Вода будет испытывать сопротивление, двигаясь даже по полностью горизонтальной трубе. Однако чем длиннее сама труба, тем менее значительны будут потери напора. Что ж, приступим к расчету.

Потери напора на прямых участках трубы.

Чтобы подсчитать потери напора воды на прямых участках труб использует уже готовую таблицу, представленную ниже. Значения в этой таблице указаны для труб, изготовленных их полипропилена, полиэтилена и других слов, начинающихся с «поли» (полимеров). Если же вы собираетесь установить стальные трубы, то необходимо умножить приведённые в таблице значения на коэффициент 1,5.

Данные приведены на 100 метров трубопровода, потери указаны в метрах водного столба.

Как увеличить напор воды из трубы?

Имеется входная труба 1 1/2 дюйма(полтора дюйма), и выходная труба 1/2 дюйма (полдюйма) — т.е. в три раза меньше.

Давление воды 4атм.

В колонке(1 1/2 дюйма) ведро 15л набирается за 1.5минуты

В доме (1/2 дюйма) ведро воды 15л набирается за 3минуты

Вопрос — как увеличить напор(расход, количество литров в секунду)?

Или даже так: можно ли увеличить выход воды не меняя всю трубу от колонки до дома.

Во, даже картинку нарисовал, чтобы разобраться.

Вопрос два: Сильно ли изменится расход (вроде бы так в гидравлике называется кол-во л/с) в случаях 1-4?

Вопрос три: Имеет ли смысл после узкой трубы ставить 1-5м широкой трубы (случай 3 и 4) для увеличения расхода?

P.s. Я понимаю что изгибы трубы тоже влияют на расход (читал где-то), но мне бы по-проще как-то объяснить, чтобы понять. Потому что я долгое время считал давление основным показателем влияющим на количество воды в единицу времени, а оно оказывается у меня постоянное (4атм) и на входе и на выходе. ((((

P.p.s. Ещё есть подозрение что труба от колонки до дома сильно заросла ржавчиной и имеет диаметр куда меньше заявленных выше 1/2 дюйма.

Коммент для минусов добавил.

ну для начала не стоит путать понятия расхода и напора, расход это объем жидкости в ед. времени ( л/с, м3/час), а напор это давление ( м вод.ст.).

Расход зависит от диаметра трубопровода и скорости движения.

Напор зависит от источника давления (насоса) и чем больше сопротивлений в трубопроводе (отводов, сужений трубопровода) тем он становится меньше по ходу движения жидкости.

и собственно ответ на вопрос:

Если твой насос (источник давления) достаточно мощный и дает хороший напор, то все четыре варианта картинки пофигу, количество литров в секунду будет выдавать труба одинаково, только с узкой трубой скорость потока будет больше, а с большой трубой скорость меньше.

И равен этот расход будет производительности насоса.

во первых вы путаете давление и напор, у этих понятий хоть и одинаковая величина но смысл разный. напор можно применить только к движущейся воде.

второе вы путает мощность с типом насоса. можно поставить дохера мощный насос но создаваемое им давление можно заткнуть пальцем с другой стороны игрушечный насос может создавать давление в сотни бар.

опятьже производительность насоса это вообще не расход.

во первых вы путаете давление и напор, у этих понятий хоть и одинаковая величина но смысл разный. напор можно применить только к движущейся воде. задача человеку объяснить в чем разница напора и расхода, и сделать это проще употребляя понятие давления, т.к. человек в этом плохо разбирается а слово «давление» уже сводит в нужное направление его мысли. Для обывателя разницы между напором и давлением нет абсолютно никакой, кроме может единиц измерения. Для людей занимающихся насосами, безусловно ДА. Если речь обо мне, то я прекрасно понимаю разницу в этих понятиях.

В примере под понятием «мощный насоса» имелось ввиду источник давления, другими словами насос с большим напором (или давлением если о насосах объемного типа говорить). И опять же, производительность насоса в закрытой системе насос — труба — потребитель, это есть не что иное как расход жидкости в этой трубе (мы говорим о номинальном режиме работы насоса, не усложняя частотными регулированиями, перепусками на насосе, выходах на номинальный режим работы центробежного насоса и т.д.)