Что такое площадь живого сечения. Гидравлические элементы потока площадь живого сеченияПОТОК ЖИДКОСТИ И ЕГО ПАРАМЕТРЫ

Как рассчитать площадь сечения трубы – простые и проверенные способы

Произвести расчет сечения трубы довольно просто, ведь для этого есть ряд стандартных формул, а также многочисленные калькуляторы и сервисы в интернете, которые могут выполнить ряд простых действий. В данном материале мы расскажем о том, как рассчитать площадь сечения трубы самостоятельно, ведь в некоторых случаях нужно учитывать ряд конструкционных особенностей трубопровода.

Формулы вычислений

При проведении вычислений нужно учитывать, что по существу трубы имеют форму цилиндра. Поэтому для нахождения площади их сечения можно воспользоваться геометрической формулой площади окружности. Зная внешний диаметр трубы и значение толщины его стенок, можно найти показатель внутреннего диаметра, который понадобится для вычислений.

Стандартная формула площади окружности такова:

π – постоянное число, равное 3,14;

S – площадь сечения трубы, вычисленная для внутреннего диаметра.

Лезем в стандарты

Признаться, есть способ избежать сколь-нибудь сложных расчетов в принципе. Дело в том, что масса погонного метра трубы прописана в таблице сортамента, которая, в свою очередь, является частью стандарта на каждый из видов труб.

Так, стальные прямоугольные трубы производятся по ГОСТ 8645-68. Заветная труба размерами 180х145х20 миллиметров находится в самом конце таблицы (она в приложении к статье), в разделе «специальные размеры». И что мы там видим?

Погонный метр трубы весит 84,1 кг. Соответственно, 18 километров трубы будут иметь массу 18000*84,1=1513800 кг, или 1513,8 тонны.

Налицо расхождение с обоими результатами. Рвем волосы на организме и бьемся головой об стену в отчаянии.

Он тоже посчитал массу трубы разными способами

Порядок расчета

Поскольку главная задача – это найти площадь проходного сечения трубы, основная формула будет несколько видоизменена.

В результате вычисления производятся так:

D – значение внешнего сечения трубы;

Примите к сведению, что, чем больше знаков в числе π вы подставите в расчеты, тем точнее они будут.

Приведем числовой пример нахождения поперечного сечения трубы, с наружным диаметром в 1 метр (N). При этом стенки имеют толщину в 10 мм (D). Не вдаваясь в тонкости, примем число π равным 3,14.

Итак, расчеты выглядят следующим образом:

S=π×(D/2-N) 2 =3,14×(1/2-0,01) 2 =0,754 м 2 .

Выводы

Их, собственно, несколько.

• Разные методики расчета дают довольно заметный разброс результатов. Если при расчете прочности металлоконструкций запас прочности в любом случае покроет с избытком отклонения от расчетного веса, то при закупке большого количества труб реальны шансы ошибиться в большую или меньшую сторону, что приведет к повторной закупке или перерасходу бюджета;
• При закупке труб разумнее опираться на цифры из ГОСТ. Исключительно потому, что в спорной ситуации ваша позиция будет более аргументированной: если согласно ГОСТ в тонне трубы должно быть 100 метров, а там оказалось 110 — значит, производитель трубы ради экономии отступил от стандартов.
• Если докупить трубу не будет большой проблемой — лучше ориентироваться на минимальное из рассчитанных значений. Просто из соображений экономии.

Удачи!

Приложение

Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен

Гидродинамика. Гидравлический радиус и диаметр.

Гидравлическим радиусом (R) принято обозначать соотношение площади живого сечения к смоченному периметру. Так, к примеру, для круглой трубы, работающей полным сечением, гидравлический радиус равен одной четвертой ее диаметра. Формула принимает вид:

Живым сечение (w) принято обозначать поперечное сечение потока, перпендикулярное ко всем без исключения линиям тока.

К примеру, при рассмотрении круглой трубки с диаметром d, причем все поперечное сечение заполнено жидкостью, живое сечение представлено площадью круга:

Смоченный периметр (χ) – та часть периметра живого сечения, которая граничит с твердыми стенками, формируя смоченную поверхность. К примеру, для русла вся боковая поверхность потока, без свободной плоскости, там, где жидкость граничит с газообразной средой.

Для круглой трубы, работающей полным сечением, смоченный периметр будет равняться длине окружности, значит формула примет вид:

Для круглой незаполненной трубы формула принимает вид:

Гидравлическим диаметром (D) принято обозначать соотношение учетверенной площади живого сечения к смоченному периметру:

Источник

Виды сечений труб.

Для прокладки водопровода или канализации в строительстве применяют трубы различных форм и сечений. Для классического водопровода могут использоваться круглые, квадратные, прямоугольные, треугольные, эллипсовидные и прочие трубы. Для канализации используют трубы круглой, полукруглой, эллиптической, полуэллиптической, яйцевидной, прямоугольной, трапецеидальной и прочих форм и сечений.

Наибольшей популярностью пользуются трубы с круглой формой поперечного сечения. Изготовление таких труб малозатратно, они обладают хорошими техническими характеристиками, а также рядом отличных технических и эксплуатационных качеств.

Для расчета веса трубы, либо длины трубы вы можете воспользоваться трубным калькулятором.

Виды сечений трубопровода могут быть различными:

• а) — Круглые;
• б) — Квадратные;
• в) — Прямоугольные;
• г) — Треугольные;
• д) — Эллипсовыидные;
• е) — Кольчатые;
• а,b — Линейные размеры.

Далее представлены формы поперечных сечений самотечных труб и каналов, такие как:

• а) — Круглое,
• б) — Полукруглое,
• в) — Шатровое,
• г) — Банкетное,
• д) — Яйце­видное (овондальное),
• е) — Эллиптическое,
• ж) — Полукруглое с прямыми вставками;
• э) — Яйцевидное перевернутое,
• и) — Лотковое,
• к) — Пятиуголь­ное,
• л) — Прямоугольное,
• м) — Трапецеидальное

Расчет сечения трубопровода.

Формула площади поперечного сечения трубы будет зависеть от того, какова форма этого сечения. Для расчета сечения трубопровода необходимо вычислить площадь круга с диаметром, который равен наружному диаметру трубы, после чего вычесть толщину ее стенок.

Площадь круга рассчитывается по формуле: S = Pi*(R^2) или S=Pi*(D/2-N)^2,

• R — радиус круга, равный половине ее внутреннего диаметра;
• S — искомое значение;
• Pi — число «пи», которое обычно округляют до 3,14.
• D и N- наружный диаметр и толщина стенки трубы.

В качестве примера производим расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, в 100 мм.

Радиус, данной трубы, будет составлять 50 мм, или 0,05 м.

Площадь трубы будет равна 3,14 х 0,05^2 = 0,00785 м2.

Внимание: рассчитывая проходимость самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) принимайте в расчет не полное, а так называемое живое сечение потока, которое ограничено средним уровнем воды.

Живое сечение — решетка

Авторами были изучены условия образования газовой подушки под секционирующей решеткой и влияние живого сечения перераспределительных решеток на равномерность псевдоожижения.  

Для снижения потери с провалом при большом количестве мелочи в торфе требуется уменьшение живого сечения решетки и соответственное повышение давления дутья.  

Рассмотрение данных табл. 5 показывает, что глубина деструкции практически не зависит от живого сечения решетки, однако степень насыщения водородом при этом повышается, что позволяет увеличить выход дизельного топлива с заданным йодным числом.  

Сумма площадей отверстий в колосниковой решетке для прохода воздуха к слою топлива называется живым сечением решетки. В колосниках, предназначенных для сжигания крупнокускового топлива, живое сечение составляет 25 — 30 % площади решетки.  

Отношение суммарной площади воздушных щелей или отверстий в решетке к ее по иной площади носит название живого сечения решетки. Различают решетки с малым ( 5 — 15 %) и большим ( 15 — 40 %) живым сечением. Необходимая величина живого сечения определяется свойствами сжигаемого тбплива.  

С уменьшением числа отверстий в решетке с 223 до 61 при одной и той же площади живого сечения решетки высота подушки остается практически постоянной. Она также не изменяется с увеличением высоты неподвижного слоя на перераспределительной решетке с 270 до 350 мм.  

Потери с провалом Q p относятся к колосниковым решеткам и зависят в основном от конструкции и живого сечения решетки.  

Скорость газа в сечении аппарата принимают обычно в пределах 1 — 3 м / с, а живое сечение решетки выбирают так, чтобы скорость газа в отверстиях составляла 6 — 13 м / с. Уменьшение скорости приводит к нарушению цельности слоя пены, повышение скорости выше указанных пределов резко увеличивает потери из-за брызг.  

Диаметр отверстии верхней решетки составляет 3 мм, расстояние между отверстиями и их число определяются из расчета обеспечения живого сечения решетки в пределах 5 — 7 % от ее общей площади. Таким образом, скорость прохождения воздуха в отверстиях решетки составляет около.  

Изделие устанавливают на такой высоте над решеткой, чтобы скорость подтекания воздуха была не более скорости его движения в живом сечении решетки. Приточный воздух подают сверху равномерно по всей площади потолка камеры. Следует использовать подшивной потолок, оборудованный фильтрующими кассетами.  

Отношение площади всех зазоров R в колосниковой решетке, через которые поступает в слой воздух, ко всей площади решетки называют живым сечением решетки и обычно выражают в процентах. Необходимый размер живого сечения решетки зависит от рода сжигаемого топлива и крупности кусков. Так, при сжигании кускового торфа и дров применяют балочные колосники.  

Анализируя опытные данные, можно видеть, что существуют определенные закономерности снижения сопротивления слоя с увеличением скорости псевдоожижающего агента и при уменьшении живого сечения решетки.  

Особенности труб с различными сечениями.

Трубы круглого сечения очень просто очищаются от образовавшегося осадка гидравлическим способом с использованием шаров и цилиндров

По мере того увеличения диаметра трубы круглого сечения, давление грунта и временной внешней нагрузки стремительно увеличиваются. Для уменьшения усилия в стенках труб, своду придают полуэллиптическое сечение.

Иногда может использоваться яйцевидная форма сечения, труба такого сечения способна высокие статические и динамические нагрузки, но такая трубы имеет и недостатки: для монтажа труб с таким сечением необходима большая высота канала и глубина заложения, чем для труб круглого сечения при одинаковой пропускной способности.

Кроме этого, в трубах эллиптического сечения намного быстрее образуется осадок, который отлаживается на стенках. В тех местах, где присутствуют плывуны и грунт очень влажный, могут использоваться трубы лотковой формы. Это позволяет прокладывать канализационные сети на меньшей глубине.

Источник

Как рассчитать площадь сечения трубы по диаметру

Труба – это длинное пустотелое промышленное изделие на основе полого профиля постоянного сечения, предназначенная для транспортировки жидкостей или газов.

Сечение трубы – это изображение фигуры, образованной рассечением трубы плоскостью в поперечном направлении.

Формула для расчета площади поперечного сечения трубы:

Dн – наружный диаметр трубы; Dв – внутренний диаметр трубы.

Быстро выполнить эту математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.

На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета площади поперечного сечения трубы, если известны наружный и внутренний диаметр трубы. С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете рассчитать площадь поперечного сечения трубы.

В наше время объединение стран в одно мировое сообщество значительно усиливает взаимозависимость экономики разных стран друг от друга. Это ведет к глобальному перемещению во времени и в пространстве людей, услуг, товаров, сырья. Отсюда и значительное повышение роли транспорта в разных его формах и видах.

Одним из узкоспециализированных видов транспорта являются трубопроводы, преимущества которых бесспорны и очевидны. Например, если посчитать пропускную способность, то стоимость трубопровода в два с лишним раза меньше железной или автомобильной дороги. При транспортировке жидкостей или газов потери в трубопроводах меньше в 2-3 раза по сравнению с другими видами транспорта. А уж в системах отопления, канализации, водоснабжения и вентиляции трубопроводам принадлежит главенствующая роль. Вот почему правильно рассчитать площадь трубы и всего трубопровода в целом становится актуальной задачей и для экономии материала и средств, и для максимального использования всех функциональных возможностей трубопроводной сети. Тем более что промышленная индустрия через торговую сеть и онлайн-магазины предоставляет широчайший ассортимент всего необходимого для этого вида транспорта.

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Возьмем любую точку в потоке жидкости. Через эту точку протекает жидкость, имеющая определенное направление и скорость движения. Если во всех точках потока направление и скорость движения жидкости не изменяются в течение времени – движение установившееся

.

Если это условие не выполняется – движение неустановившееся

.

Рассмотрим движущуюся в потоке жидкость. Возьмем любую произвольную точку и отложим вектор скорости. На небольшом расстоянии от нее, на векторе скорости, отложим следующую точку (строго говоря, это расстояние должно быть бесконечно малым

). Но в этой точке и направление движения и скорость будут иными, по сравнению с первой точкой. Если мы попытаемся повторить процедуру, аналогичную получению первого отрезка, то мы увидим, что второй отрезок не будет продолжением первого. Это построение можно продолжать, в результате чего мы получим нарисованную выше кривую. Эта кривая будет называться
линией тока
.

Линия тока

– линия, касательные к которой совпадают с векторами скорости.

Следует отличать линию тока от траектории

частицы жидкости. Линия тока является мгновенной фотографией потока. Если движение установившееся, то частица в точности пройдет по линии тока. А если нет? В следующий момент времени, когда частица подойдет к очередной точке, вектор скорости в ней будет уже другим и частица продолжит путь в другом направлении и с другой скоростью.

Живое сечение

– сечение, проведенное перпендикулярно вектору скорости и лежащее внутри потока. В общем случае живое сечение в потоке является криволинейной поверхностью, однако в практических расчетах, если поток изменяется плавно, сечение считают плоским.

Выше приведены примеры живых сечений, где стрелками отмечены векторы скорости, а пунктирными линями – живые сечения.

Представим себе поток жидкости, проведем живое сечение, в котором выделим элементарную площадку dw. Через все точки площадки проведем линии тока.

Живое

сечение

Элементарная струйка

Элементарная

площадка dw

Поток жидкости состоит из совокупности элементарных струек.

Понятие элементарной струйки позволяет получить основные зависимостидля расчета параметров движущейся жидкости. Упростить задачу оказалось возможным благодаря следующим свойствам элементарной струйки

:

1.Так как площадка dw является элементарной, то величины скорости и давления для всех точек элементарного поперечного сечения струйки можно считать одинаковыми. Это свойство позволяет не учитывать в пределах живого сечения элементарной струйки сложного характера изменения скорости и давления

.

2.Так как боковая поверхность струйки образована линиями тока, вдоль которых скользят другие частицы, то проникновение через боковую поверхность других частиц жидкости невозможно. Элементарная струйка как бы заключена в водонепроницаемые стенки, не имеющие толщины. Это свойство позволяет легко реализовать в расчетах законы сохранения массы и энергии не усложняя решение учетом массообменных процессов

.

Расход.

Расходом жидкости называется объем жидкости, проходящий в единицу времени через живое сечение.

Q= L3t, [м3/с]

Так как скорости в различных точках потока различны, расход в общем случае находят как:

Как отмечалось выше, скорости по живому сечению потока различны и их определение является достаточно сложной задачей. Практические расчеты, как правило, выполняются по интегральным показателям и производятся для всего объекта (в данном случае потока жидкости) в целом без уточнения микроструктуры. Среди таких показателей в курсе гидравлики наиболее часто используется средняя скорость.

Средняя скорость

– это средняя для данного живого сечения скорость течения и находится как:

V = Qw

В упрощенном понимании это график изменения скорости по сечению. Ниже представлен пример подобной эпюры.

vҐ

v4

v3

v2

v1

v

Характеристики трубопроводов

Правильный расчет характеристик трубопроводов поможет вам сэкономить и получить максимум возможностей при проведении как магистрального, так и обычного водопроводного или теплового трубопровода.

На чем же можно сэкономить или получить максимум возможностей, если грамотно рассчитать трубу, как магистральную, так и обычную домашнюю, водопроводную или тепловую? Знание таких выигрышных возможностей и их использование — формула успеха! Остановимся на них поподробнее:

1. Проходимость трубопровода — этот показатель влияет и на расход транспортируемого материала, и на стоимость самого сооружения. Здесь главный показатель — площадь поперечного сечения. Чтобы посчитать ее, необходимо знать наружный диаметр и толщину стенки трубы.
2. Потери тепла — важный параметр трубопровода при транспортировке теплоносителя (воды) от теплового пункта к отопительным приборам. В формулу расчета теплопотерь, наряду со многими физическими величинами, входит диаметр и длина трубы.
3. Количество теплоизолирующего материала — требуется точный расчет площади поверхности трубопровода для максимальной экономии материала и средств.
4. Антикоррозийное покрытие трубопровода — правильный расчет покрываемой площади ведет к экономии краски или битумного лака.
5. Шероховатость внутренней поверхности — показатель, влияющий на скорость потока в трубе. Чем ниже шероховатость, тем меньше сопротивление стенок трубопровода и выше скорость потока. Переменный показатель, зависящий и от геометрических размеров трубы, и от процесса зарастания ее поперечного просвета ржавчиной и минеральными отложениями.

Потенциальный поток — идеальная жидкость

Потенциальный поток идеальной жидкости, плавно обтекающий какое-либо тело, обусловливает такое распределение местных нормальных давлений по поверхности тела, что результирующая этих давлений не дает составляющей в направлении вектора скорости Кос. Парадокс Эйлера противоречит повседневному опыту, указывая одновременно, что гипотеза о потенциальности и безотрывности обтекания не учитывает важных явлений при течениях реальной жидкости.  

Рассмотрим потенциальный поток идеальной жидкости в колене, показанном на рис. XIV.6. Частицы жидкости, движущиеся по криволинейным траекториям, находятся под влиянием центробежных сил инерции.  

Итак, если потенциальный поток идеальной жидкости, имеющий скорость на бесконечности, равную Vw, плавно обтекает некоторый контур, причем циркуляция скорости вокруг этого контура равна Г, то подъемная сила контура равна по величине произведению плотности жидкости на циркуляцию и на скорость потока в бесконечности. Чтобы определить направление подъемной силы, достаточно повернуть вектор скорости потока в бесконечнсти на 90 против направления течения, обусловленного присоединенным вихрем.  

В этом случае потенциальный поток идеальной жидкости вне пограничного слоя не может моделироваться как картина плавного обтекания и должен быть заменен какой-либо другой схемой, отвечающей той или иной задаче.  

Заметим, что сила сопротивления при потенциальном потоке идеальной жидкости равна нулю не только при обтекании круглого цилиндра, но и для любого другого тела, независимо от его формы.  

Отсутствие силы сопротивления для тел, обтекаемых потенциальным потоком идеальной жидкости, в гидродинамике называется паоадоксом Эйлера-Даламбера.  

Отсутствие силы сопротивления для тел, обтекаемых потенциальным потоком идеальной жидкости, в гидродинамике называется парадоксом Эйлера — Даламбгра.  

Это распределение можно найти, решив задачу обтекания тела потенциальным потоком идеальной жидкости. Ввиду того, что пограничный слой очень тонок, найденное распределение скорости можно отнести к внешней границе слоя.  

Рассмотрим обтекание цилиндра радиуса г1 с двумя симметрично расположенными вихрями потенциальным потоком идеальной жидкости. Центры симметрично расположенных вихрей возьмем в том положении, когда небольшое изменение циркуляции ведет к отрыву одного из вихрей.  

Пусть имеется бесконечно глубокий потенциальный поток идеальной жидкости, движущийся над дном ( осью х) со скоростью V в — оо; пусть в этот поток со дна ( у точки х 0) втекает струя со скоростью Vz, направленная под углом а к дну, и требуется определить, как эта струя будет двигаться.  

Итак, для случая сходящегося течения в диффузоре течение при больших числах Рейнольдса очень мало отличается от потенциального течения идеальной жидкости. Только вблизи стенок происходит очень быстрое изменение скорости от значений, соответствующих потенциальному потоку идеальной жидкости, до нулевых значений, требуемых условиями прилипания вязкой жидкости к стенкам

Обратим внимание на то, что сходящееся течение в диффузоре происходит в направлении падения давления. В то время, как при малых числах Рейнольдса сходящееся и расходящееся течения в диффузоре имеют одинаковый характер, при больших числах Рейнольдса течения носят совершенно различный характер, а именно, сходящееся течение всюду, кроме непосредственной близости стенок, мало отличается от потенциального течения, расходящееся же течение резко отличается от потенциального течения.  

Первая попытка построить вихревую теорию сопротивления давления принадлежит Th. Набегающий потенциальный поток идеальной жидкости плавно обтекает переднюю ( лобовую) часть контура ( на фиг.  

Первый — непосредственно прилегает к обтекаемому телу и обычно называется пограничным слоем. Это очень тонкий слой, в котором сосредоточено все влияние вязкости. Второй участок — след за обтекаемым телом, третий — вся остальная область, в которой влияние вязкости не сказывается, и, следовательно, ее можно рассматривать как область потенциального потока идеальной жидкости.  

Первый — непосредственно прилегает к обтекаемому телу и обычно называется пограничным слоем. Это очень тонкий слой, в котором сосредоточено все влияние вязкости. Второй участок — след за обтекаемым телом, третий — вся остальная область, — в которой влияние вязкости не сказывается, и, следовательно, ее можно рассматривать как область потенциального потока идеальной жидкости.  

Для чего это необходимо знать

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

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

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

Когда это может пригодиться

Тестеры качества тормозной жидкости

Начать следует с определения случаев, когда подобные расчеты могут пригодиться:

Они могут быть полезны при необходимости рассчитать теплоотдачу через трубопровод. Всё это считается на основе площади поверхности, которая отдает окружающей среде тепловую энергию от теплоносителя. Часто необходимо определить потери тепловой энергии по пути к прибору отопления. Все это позволит определить необходимые число и габариты радиаторов. Для этого необходимо знать, сколько калорий находится в нашем распоряжении. Расчет производится также на основе площади соответствующей поверхности трубопровода, по которому теплоноситель транспортируется от узла элеватора.

С целью определить требуемый объем теплоизоляционного материала, следует также определить площадь внешней поверхности. В таком случае, чем точнее расчет, тем выше экономия средств на приобретение материала. Так как длина теплотрассы может быть равна нескольким километрам, то такая экономия может составить большую сумму.

Также расчет будет полезен при определении затрат, связанных с приобретением окрашивающего материала. Определение площади трубопровода под покраску наряду с расчётом расходования краски на один кв. м. позволяют точно получить величину суммарных затрат. Интересное предложение для новичков. У нас вы можете получить самый выгодный на сегодня промокод 1xbet абсолютно бесплатно при регистрации в компании. Просто перейдите с нашего портала на 1xbet и заведите новый аккаунт. Вам дадут действующий на сегодня промокод 1хбет при регистрации которому на ваш базовый счет начислят до 6500 рублей. Размер бонуса равняется 100% внесенной на первый депозит суммы. Если вы положили на счет 100 рублей, то по коду вам дадут столько же. Промокод 1xBet ‒ удачная возможность сделать бесплатную ставку. Узнайте как получить промокод и использовать его по назначению делая ставки в зеркале 1хБет!

Определение площади внутренней поверхности трубопровода окажется полезным при расчете её максимальной проходимости. Это позволит избежать превышения произведенных затрат на приобретение труб над требуемыми. При проектировании больших сетей коммуникаций это позволит снизить сумму затрачиваемых средств.

Расчет параметров трубы

Как видим, при различных используемых параметрах трубопровода общими является расчет поперечного сечения, внешней и внутренней площадей поверхности трубы.

Остановимся на методиках вычисления этих величин (самостоятельный расчет требует знаний в рамках средней школы). Отметим, что все параметры можно рассчитать как с помощью обычного калькулятора, так и применяя специальные онлайн-программы.

Расчет сечения

Задача из геометрии средних классов. Необходимо вычислить площадь круга с диаметром, равным наружному диаметру трубы, вычитая толщину ее стенок.

Площадь круга рассчитывается по формуле S = Pi*(R^2) (или Pi*R*R), где R — радиус круга, равный половине диаметра.

Все параметры можно рассчитать как с помощью обычного калькулятора, так и применяя специальные онлайн-программы.

Таким образом, площадь сечения трубы выглядит так: S=Pi*(D/2-N)^2, где S — площадь поперечного сечения, Pi — число “пи”(=3,14159…), D и N- наружный диаметр и толщина стенки трубы. Точность результата зависит от количества десятичных знаков в числе “пи”.

Приведем пример расчета внутреннего сечения с внешним диаметром 1 м и со стенками толщиной 10 мм (0,01м). Если мы возьмем для упрощения вычислений в числе “пи” 2 десятичных знака, то формула будет выглядеть так:

Площадь внешней поверхности трубы

Поверхность цилиндра — это прямоугольник, одна сторона которого является длиной окружности цилиндра, а вторая сторона есть длина самого цилиндра. А чтобы узнать площадь прямоугольника, надо рассчитать произведение двух его сторон (т.е. произведение длины на ширину).

Задача сугубо геометрическая. Площадь поверхности снаружи есть не что иное, как площадь поверхности цилиндра. А поверхность цилиндра — это прямоугольник, одна сторона которого является длиной окружности цилиндра, а вторая сторона есть длина самого цилиндра. А чтобы узнать площадь прямоугольника, надо рассчитать произведение двух его сторон (т.е. произведение длины на ширину).

Как произвести расчет

Рассчитываем сечение
Определение сечения трубы является несложной геометрической задачей. Для этого следует для начала воспользоваться формулой площади круга:

Sн= π•Rн^2, (1)

где Rн – наружный радиус трубы, равен половине наружного диаметра.

Таким образом, мы определим площадь круга, образованного наружным диаметром.

Теперь определим площадь круга, образованного внутренним диаметром трубы. Для этого необходимо определить внутренний радиус, который определяется по следующей формуле:

Rвн=Rн-?, (2)

где ? – толщина стенки трубы.

Определив площадь внутреннего круга Sве аналогично формуле (1), рассчитаем площадь сечения по формуле:

Sсеч=Sн ?-S?вн.

Все действия можно свести в упрощенную формулу определения площади сечения:

Sсеч=?•(?D_н/2?^2- ??/2?^2 ).

В качестве примера определим площадь сечения, внешний диаметр которого равен 1 метру, а толщина стенки – 10 мм.

Sсеч=3,14•(?1/2?^2- ?0,01/2?^2 )=0,75 м^2.

Производим расчет площади внешней поверхности

Такой расчет также является геометрической задаче. Если развернуть трубу, то получится прямоугольник. Его ширина равна длине окружности внешней стенки трубы, а длина – длине.

Рассчитать длину окружности можно по следующей формуле:

L=?•D_н.

Тогда площадь развертки трубы будет вычисляться по формуле:

S=?•D_н•L_тр,

где Lтр – длина трубы.

В качестве примера рассчитаем площадь поверхности под окраску теплотрассы, длина которой составляет 10 км, а внешний диаметр – 1 метр.

S=3,13•1•10000=31416 м^2.

Если говорить о количестве теплоизоляционного материала, то при подсчете следует учесть толщину слоя минеральной ваты.

Тогда формула примет вид:

S=?•?(D?_н+?2•??_(в))•L_тр,

где ?_в-толщина слоя минеральной ваты.

В действительности материала для теплоизоляции будет потрачено меньше, так как он накладывается в внахлест.

Производим расчет площади внутренней поверхности

Для начала необходимо определиться, для чего такой расчет следует проводить. Чаще всего он нужен при расчете гидродинамики движения теплоносителя в трубе. Внутренняя поверхность трубы является местом, где вода при её движении соприкасается с трубой. Таким образом, возникает гидравлическое сопротивление, которое необходимо учитывать при расчете сети коммуникации.

Необходимо помнить ряд следующих нюансов:

• При увеличении диаметра трубопровода снижается гидравлическое трение теплоносителя о стенки труб. Поэтому при большом диаметре и длине водопровода гидравлическое сопротивление трубы потоку воды можно не учитывать.
• Качество поверхности, её шероховатость, оказывает большое значение на величину гидравлического сопротивления. При этом такое влияние сильнее, чем зависимость сопротивления от площади поверхности внутренней стенки трубопровода. Так, полиэтиленовая труба обладает меньшей шероховатостью нежели ржавая металлическая. Поэтому величина гидравлического сопротивления в пластиковой трубе будет меньшей.
• Если в качестве материала для изготовления трубы применяется неоцинкованная сталь, то площадь поверхности внутренней стенки меняется во времени. На стенках такого трубопровода постепенно откладываются ржавчина и минеральные отложения. Как результат – происходит уменьшение внутреннего диаметра трубы и увеличение величины гидравлического сопротивления. Такой эффект необходимо учитывать при проектировании водопровода из стали.

Итак, для того чтобы рассчитать площадь поверхности внутренней стенки трубопровода следует воспользоваться следующей формулой:

S=?•?(D?_н-2•?)•L_тр.

В качестве примера рассчитаем трубу, диаметр которой равен одному метру, а толщина стенки – 10 мм.

S=3,14•(1-2•0,01)•10000=30788 м^2.

Заключение

Итак, приведенные в статье расчеты не являются сложными и доступны любому человеку. Они пригодятся при проектировании собственного трубопровода. Чтобы возведенная коммуникация соответствовала ожиданиям о её работоспособности, предложенные расчеты следует производить в обязательном порядке.

Как делаются вычисления?

Как известно, труба – это цилиндр. Следовательно, площадь её сечения рассчитывается по простым формулам, известным нам из курса геометрии. Основная задача – вычислить площадь круга, диаметр которого равен наружному диаметру изделия. При этом толщина стенок вычитается для получения истинного значения.

Как мы знаем из курса общеобразовательной школы, площадь круга равна произведению числа π на квадрат радиуса:

• R – радиус вычисляемой окружности. Он равен половине её диаметра;
• Π – постоянная равная 3,14;
• S – вычисляемая площадь поперечного сечения трубы.

Приступаем к расчёту

Так как задача – найти истинную площадь, то из полученного значения необходимо вычесть величину толщины стенки. Следовательно, формула приобретает вид:

Чтобы вычисления были максимально точными, следует вписать больше знаков после запятой в числе π (пи).

К примеру, требуется рассчитать сечение трубы, внешний диаметр которой 1 метр. Толщина её стенок 10 мм. (или 0,01 м.). Следовательно, нам известно:

Для упрощения возьмём π = 3,14. Подставляем значения в формулу:

S = π • (D/2 – N) 2 = 3,14 • (1/2 – 0,01) 2 = 0,754 м 2 .

Зачем это нужно?

Расчет металлоконструкций

Прежде, чем начать изготавливать какую-либо металлоконструкцию — нужно выполнить расчет прочности.

• Если речь идет о трубопроводе — необходимо знать, с какой частотой нужно ставить опоры, чтобы труба не провисала. Причем масса трубопровода — это не только вес транспортируемой жидкости, но и масса стальных труб, из которых он состоит.

Расчет прочности металлоконструкции должен учитывать и ее собственный вес

• Когда мы говорим о несущем каркасе офисного зданий, спортивного комплекса или выставочного зала — нам опять-таки необходим расчет веса конструкции. Ведь на фундамент и опоры будут давить своим весом не только находящиеся в здании люди. Фактически, вес стального каркаса здания из сэнвич-панелей составляет большую часть полной массы здания вместе со всем содержимым.

Обратите внимание: в качестве основы для перекрытий куда чаще трубы (чаще всего квадратной или профильной) применяется швеллер или двутавровая балка. Они обеспечивают большую прочность при том же удельном весе.

Расчет количества труб при закупке

Предположим, вы составили проект трубопровода или металлоконструкции и рассчитали, что вам необходимо закупить 1200 метров трубы с толщиной стенок 4 миллиметра и с внешним диаметром 100 миллиметров.

Однако на металлобазе вас будет ожидать сюрприз: оптовые партии труб продаются не метрами, а тоннажем. Раз так, единственный выход — пересчитать необходимое вам количество труб из метров в тонны.

Это устройство поштучно взвешивает трубы большого диаметра

Площадь внутренней поверхности

Данная математическая величина позволяет с точностью вычислить гидродинамические значения поставляемых веществ, основываясь на физических свойствах конструкции, неровностях и шероховатостях каналов.

Следует понимать, что при подсчёте значений наблюдаются следующие закономерности:

• Увеличение внутреннего диаметра ведёт к ослаблению влияния неровностей и шероховатостей на проходимость поставляемого вещества.
• Если материал, из которого состоит труба, имеет свойство накапливания отходов, либо склонно к коррозии, то необходимо регулярно проводить перерасчёт внутреннего и внешнего диаметра. Смена материала нужна спустя несколько лет, так как за это время происходит сильное засорение, из-за чего пропускная способность труб резко снижается.

Формула для вычисления внутренней поверхности выглядит следующим образом:

S=2П(D/2-I)*L, где:

1. П — число Пифагора;
2. D — наружный диаметр трубы;
3. I — толщина стенок конструкции;
4. L — длина трубы.

Объём воды

Объём воды в трубе Одна из главных прикладных величин при вычислении площади внутренней поверхности — объём воды, поступающей по трубе во время транспортировки. Единственная причина, по которой она не включена в общую форму вычисления — недостаточный круг применения, так как данный физический термин применим только к использующим воду магистралям, например, канализации, водонапорные трубы.
Наиболее широкое применение величина объёма воды получила при измерениях отопительных способностей труб. Чтобы точно знать сколько воды нужно пустить, необходимо воспользоваться 2 видами формул:

1. S0 — площадь основания трубы;
2. H — высота конструкции.

Восходящий поток — жидкость

Восходящий поток жидкости из скважины поднимается по промывочным трубам, проходит через отводную головку, шланги далее попадает в приемный чан.  

Восходящий поток жидкости проходит по специальному каналу, расположенному в переходнике параллельно шламо-проводящей трубе и в непосредственной близости от нее.  

Восходящий поток жидкости из скважины поднимается по промывочным трубам, проходит через отвод, шланг и попадает в приемный чан.  

Восходящим потоком жидкости шарик 1 поднимается в верхнее положение. В момент касания шарика с верхней ограничивающей сеткой 6 насос отключается, а шарик свободно падает в неподвижной сроде.  

Скорость восходящего потока жидкости в кольцевом пространстве должна быть меньше скорости оседания песка в этой же жидкости.  

В восходящем потоке жидкости от забоя до устья скважины объемная доля песка по высоте имеет различное значение, как и доля мелких частиц песка и глины. Можно предположить, что плотность песчаной пробки при появлении воды будет наибольшей в той части ствола скважины, где в момент прекращения притока жидкости и, следовательно, при скорости вертикального потока, равной нулю, содержалась наиболее высокая концентрация мелких частиц глины и песка.  

В этом случае восходящий поток жидкости поддерживает твердые частицы во взвешенном состоянии, препятствуя их осаждению.  

В этом случае восходящий поток жидкости поддерживает твердые частицы во взвешенном состояния, препятствуя их осаждению.  

В этом случае восходящий поток жидкости поддерживает твердые частицы во взвешенном состоянии, препятствуя их осаждению.  

Клапаны поддерживаются открытыми восходящим потоком жидкости, движущейся относительно труб; закрытие клапанов, очевидно, должно произойти в тот момент (), когда относительная скорость w станет равной нулю.  

В фильтрах с восходящим потоком жидкости крупность загрузки рекомендуется та же, что и при нисходящем потоке жидкости, а промывка может быть водяной или во-довоздушной.  

Твердая частица в восходящем потоке жидкости двигается вверх, если скорость восходящего потока жидкости больше скорости оседания твердой частицы относительно, жидкости в восходящем потоке.  

Некоторые физические особенности

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

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

Источник