Расчет трубы: как рассчитать вес, массу и объем трубы

Для чего нужны расчеты параметров труб

В современном строительстве используются не только стальные или оцинкованные трубы. Выбор уже довольно широк — ПВХ, полиэтилен (ПНД и ПВД), полипропилен, металлопластк, гофрированная нержавейка.

Они хороши тем, что имеют не такую большую массу, как стальные аналоги. Тем не менее, при транспортировке полимерных изделий в больших объемах знать их массу желательно — чтобы понять, какая машина нужна.

Вес металлических труб еще важнее — доставку считают по тоннажу. Так что этот параметр желательно контролировать.

То, что нельзя измерить, можно рассчитать

Знать площадь наружной поверхности трубы надо для закупки краски и теплоизоляционных материалов. Красят только стальные изделия, ведь они подвержены коррозии в отличие от полимерных. Вот и приходится защищать поверхность от воздействия агрессивных сред.

Используют их чаще для строительства заборов, каркасов для хозпостроек (гаражей, сараев, беседок, бытовок), так что условия эксплуатации — тяжелы, защита необходима, потому все каркасы требуют окраски.

Вот тут и потребуется площадь окрашиваемой поверхности — наружная площадь трубы.

При сооружении системы водоснабжения частного дома или дачи, трубы прокладывают от источника воды (колодца или скважины) до дома — под землей.

И все равно, чтобы они не замерзли, требуется утепление. Рассчитать количество утеплителя можно зная площадь наружной поверхности трубопровода.

Только в этом случае надо брать материал с солидным запасом — стыки должны перекрываться с солидным запасом.

Сечение трубы необходимо для определения пропускной способности — сможет ли данное изделие провести требуемое количество жидкости или газа. Этот же параметр часто нужен при выборе диаметра труб для отопления и водопровода, расчета производительности насоса и т.д.

Внутренний и наружный диаметр, толщина стенки, радиус

Трубы — специфический продукт. Они имеют внутренний и наружный диаметр, так как стенка у них толстая, ее толщина зависит от типа трубы и материала из которого она изготовлена. В технических характеристиках чаще указывают наружный диаметр и толщину стенки.

Внутренний и наружный диаметр трубы, толщина стенки

Имея эти два значения, легко высчитать внутренний диаметр — от наружного отнять удвоенную толщину стенки: d = D — 2*S. Если у вас наружный диаметр 32 мм, толщина стенки 3 мм, то внутренний диаметр будет: 32 мм — 2 * 3 мм = 26 мм.

Если же наоборот, имеется внутренний диаметр и толщина стенки, а нужен наружный — к имеющемуся значению добавляем удвоенную толщину стеки.

С радиусами (обозначаются буквой R) еще проще — это половина от диаметра: R = 1/2 D. Например, найдем радиус трубы диаметром 32 мм. Просто 32 делим на два, получаем 16 мм.

Измерения штангенциркулем более точные

Что делать, если технических данных трубы нет? Измерять. Если особая точность не нужна, подойдет и обычная линейка, для более точных измерений лучше использовать штангенциркуль.

Расчет площади поверхности трубы

Труба представляет собой очень длинный цилиндр, и площадь поверхность трубы рассчитывается как площадь цилиндра. Для вычислений потребуется радиус (внутренний или наружный — зависит от того, какую поверхность вам надо рассчитать) и длина отрезка, который вам необходим.

Формула расчета боковой поверхности трубы

Чтобы найти боковую площадь цилиндра, перемножаем радиус и длину, полученное значение умножаем на два, а потом — на число «Пи», получаем искомую величину. При желании можно рассчитать поверхность одного метра, ее потом можно умножать на нужную длину.

Для примера рассчитаем наружную поверхность куска трубы длиной 5 метров, с диаметром 12 см. Для начала высчитаем диаметр: делим диаметр на 2, получаем 6 см.

Теперь все величины надо привести к одним единицам измерения. Так как площадь считается в квадратных метрах, то сантиметры переводим в метры. 6 см = 0,06 м.

Дальше подставляем все в формулу: S = 2 * 3,14 * 0,06 * 5 = 1,884 м2. Если округлить, получится 1,9 м2.

Расчет веса

С расчетом веса трубы все просто: надо знать, сколько весит погонный метр, затем эту величину умножить на длину в метрах.

Вес круглых стальных труб есть в справочниках, так как этот вид металлопроката стандартизован. Масса одного погонного метра зависит от диаметра и толщины стенки.

Один момент: стандартный вес дан для стали плотностью 7,85 г/см2 — это тот вид, который рекомендован ГОСТом.

Таблица веса круглых стальных труб

В таблице Д — наружный диаметр, условный проход — внутренний диаметр, И еще один важный момент: указана масса обычных стального проката, оцинкованные на 3% тяжелее.

Таблица веса профилированной трубы квадратного сечения

Как высчитать площадь поперечного сечения

Формула нахождения площади сечения круглой трубы

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 профилированной трубы 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.

Как рассчитать объем воды в трубопроводе

При организации системы отопления бывает нужен такой параметр, как объем воды, которая поместится в трубе. Это необходимо при расчете количества теплоносителя в системе. Для данного случая нужна формула объема цилиндра.

Формула расчета объема воды в трубе

Тут есть два пути: сначала высчитать площадь сечения (описано выше) и ее умножить на длину трубопровода. Если считать все по формуле, нужен будет внутренний радиус и общая длинна трубопровода. Рассчитаем сколько воды поместится в системе из 32 миллиметровых труб длиной 30 метров.

Сначала переведем миллиметры в метры: 32 мм = 0,032 м, находим радиус (делим пополам) — 0,016 м. Подставляем в формулу V = 3,14 * 0,0162 * 30 м = 0,0241 м3. Получилось = чуть больше двух сотых кубометра. Но мы привыкли объем системы измерять литрами. Чтобы кубометры перевести в литры, надо умножить полученную цифру на 1000. Получается 24,1 литра.

Диаметр наружный и внутренний, толщина стенки, радиус

Главной характеристикой водопроводной трубы является его диаметр. При этом он подразделяется на наружный и внутренний. Разница между этими величинами, поделенная пополам, составляет толщину стенки трубы.

Именно от диаметра зависит, с каким напором вода будет литься из кранов. Если диаметр слишком маленький, то при большом напоре вода будет «гудеть» в трубах. Кроме того, повышается риск разрушения трубы.

Подбор диаметра в зависимости от длины для водопровода коттеджа дает следующие результаты:

• На расстояниях меньше 10 м можно брать трубы, чей просвет составляет 10 мм.
• Для длины от 1 до 30 м берут внутренний диаметр в 20 мм.
• Если же трубы имеют длину более 30 м, диаметр должен быть в 32 мм и более.

Замерить диаметр можно с помощью штангенциркуля. Это расстояние между двумя точками, которые соединяются прямой, идущей через центр и расположенной по окружности трубы. Если точки на окружности, составляющей наружный край трубы – это внешний диаметр, на внутренней окружности – внутренний диаметр (или просвет трубы).

Диаметр может обозначаться в метрической системе (мм) или британской (в дюймах). Первая система используется для труб из меди, вторая – для стальных и полимерных изделий. Перевести их друг в друга легко: 1 дм составляет 2,54 мм. Увидеть соотношение наиболее распространенных значений в метрической и в британской системе вы можете в предлагаемой таблице:

Стоит указать, что диаметр в дюймах для полимерной трубы не будет точно соответствовать этим значениям. Дело в том, что толщина стенок у полимерной и стальной трубы отличается. А при создании водопровода наибольшее значение имеет совпадение внутренних радиусов. Вот почему внутренний радиус у полимерной трубы совпадает с таким же параметром металлической трубы, а наружный – отличается.

Расчет параметров трубы: как правильно рассчитать вес, массу и объем трубы

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.

Как высчитать площадь поперечного сечения

Формула нахождения площади сечения круглой трубы

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 профилированной трубы 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.

Расчет веса, массы, объема трубы (и других параметров): формулы и примеры

Водопроводные, отопительные, канализационные, дымоходные, обсадные, медные, стальные, пластиковые, металлопластиковые, узкие, широкие — трубы разного назначения из различных материалов окружают нас повсюду. Необходимость проложить новые коммуникации или заменить старые возникает и во время строительства дома, и при текущем ремонте. Составляя проект предстоящих работ, не помешает вооружиться калькулятором, чтобы провести расчет веса трубы, ее массы, объема и прочих параметров.

Зачем нужно рассчитывать параметры труб?

Предварительный расчет параметров труб необходим во многих случаях. Например, для правильной коммуникации трубопровода с другими элементами системы. Проектировщики и монтажники при работе с трубами используют такие показатели, как:

• проходимость трубопровода;
• потери тепла;
• количество утеплителя;
• количество материала для защиты от коррозии;
• шероховатость внутренней поверхности трубы и т. п.

В результате можно определить точное количество труб, необходимых для конкретной системы, а также их оптимальные характеристики. Правильные расчеты избавляют от избыточных расходов на приобретение и транспортировку материала, позволяют веществам, которые находятся в трубопроводе, перемещаться с заданной скоростью для максимально эффективного использования системы.

В этой таблице приведены некоторые полезные сведения о характеристиках труб разного вида, которые помогут выбрать подходящие конструкции, необходимые для создания трубопровода

В отопительных системах диаметр труб существенно зависит от допустимой скорости. Пример такого рода расчетов представлен на видео:

Расчеты различных параметров трубы

Для того, чтобы правильно рассчитать основные параметры труб, следует определить следующие показатели:

• материал, из которого изготовлена труба;
• тип сечения трубы;
• внутренний и внешний диаметр;
• толщина стенок;
• длина трубы и т. п.

Часть данных можно получить, просто измерив конструкцию. Множество полезных сведений содержится в сертификационных документах, а также в различных справочниках и ГОСТах.

Как узнать диаметр и объем трубы?

Некоторые формулы расчетов знакомы каждому школьнику. Например, если нужно уточнить диаметр конкретной трубы, следует измерить ее окружность. Для этого можно воспользоваться сантиметровой лентой, которой пользуются швеи. Или же следует обернуть трубу другой подходящей лентой, а затем измерить полученный отрезок с помощью линейки.

Далее используем формулу длины окружности:

Варианты укладки

Первое, что необходимо предпринять при расчетах – раздел общей площади помещения на равные квадраты. Контур (одна ветка) трубы не может составлять более 120 м. Поэтому определение квадратуры позволит выбрать оптимальный способ размещения водяного пола. На практике существует несколько вариантов укладки трубопровода:

Способы укладки часто сочетают. Зависит это от величины и функциональности помещения, его формы, имеющихся альтернативных вариантов отопления, количества внешних стен и прочего.

Виды монтажа

Теплые водяные полы монтируются либо на бетонную стяжку, либо на готовые специализированные материалы.

В первом случае потребуется отложить укладку финишного напольного покрытия на 28 дней (время для высыхания бетонной стяжки). Во второй ситуации прохождение всех этапов расположения пола не займет много времени.

Теплоизоляционные профильные плиты

Наиболее простой и доступный способ монтажа теплого пола. Не требует привлечения мастера-специалиста, вполне возможно произвести все работы самостоятельно.

Плиты представляют собой особые маты-утеплители размерами 3х30х100 см. В пазы укладывают трубы, а на выпуклости напольное покрытие. Плиты не впитывают влагу, а соответственно не изменяют своих характеристик. При нагреве элементов пола в атмосферу не выделяется вредных веществ.

Стяжка из бетона не требуется. Применяют дополнительный настил под линолеум или напольную плитку из гипсоволокнистых листов. Их толщина не менее 2 см.

Реечные или модульные панели

Модульные панели из ДСП или реечные используют как основу под теплый пол в деревянных строениях. Толщина листов 2,2 см с алюминиевыми каналами для проводки трубопровода.

Применяются панели длиной от 15 до 30 см и шириной 13, 18, 28 см. Пластины оснащены специальными защелками для точной фиксации труб. Если в качестве напольного покрытия выбран линолеум, то на трубы дополнительно укладывают слой гипсоволокнистых плит. Это уменьшит ненужные теплопотери.

Установка реечных панелей идентична укладки модульного ДСП. Ширина рейки составляет 2,8 см. Рейки набивают на лаги (расстояние между ними от 40 до 60 см) с соблюдением шага до 2 см. Для дополнительной теплоизоляции выбирают минеральную волокнистую вату или в некоторых случаях пенополистирол.

Именно отверстия между ДСП-плитами или рейками, выложенные алюминиевыми пластинами с пазами, предназначены для укладки в низ теплопроводящих труб. При монтаже такого вида системы самую большую сложность представляет установка лаг, плит или реек на них. Для этого требуются элементарные навыки и опыт.

Стяжка из бетонной смеси

Бетонная стяжка как основа для укладки элементов теплого пола — наиболее надежная конструкция для защиты всей системы от повреждений. Но нужный эффект и долговечность достигаются, если процесс проведен поэтапно, по всем правилам:

1. С помощью перфоратора устраняют все неровности на «черновом» полу.
2. Выбирается гидроизоляционный, нарезанный полосами материал, стелется «внахлест», заходя на 30 см. На стены гидроизоляция заходит на 15 см. Стыки проклеивают строительным скотчем.
3. Укладывают термоизоляционный слой.
4. Место стыка предполагаемой стяжки и стены проклеивают демпферной лентой. При нагревании элементов стяжка будет расширяться, и лента компенсирует изменяющееся расстояние.
5. Для повышения прочности укладывают армирующую сетку.
6. Выбирают способ укладки трубы и крепят ее на арматуру. Закрепление производят пластиковыми зажимами.
7. Проводят опрессовку водой для контроля работы системы.
8. Устанавливают для направления специальные маячки.
9. Заливают цемент.

В случаях, когда систему устанавливают не на первом этаже и под полом присутствует отапливаемое помещение, теплоизоляционный слой должен быть из пенополистирола с контурными разъемами и толщиной менее 50 мм.