1. Для чого це потрібно?
2. Фактори, що впливають на прохідність труби
3. очевидна відповідь
4. Правильну відповідь
5. Промінь світла в темному царстві
6. висновок

Чи можливий скільки-небудь простий розрахунок витрати води по діаметру труби? Або єдиний спосіб - звертатися до фахівців, заздалегідь видавивши детальну карту всіх водопроводів в окрузі?

Адже гідродинамічні розрахунки вкрай складні ...

Наше завдання - з'ясувати, скільки води може пропустити ця труба

Для чого це потрібно?

1. При самостійному розрахунку водопровідних систем.
   Якщо планується будувати великий будинок з декількома гостьовими ваннами, міні - готель, продумувати систему пожежогасіння - бажано знати, яка кількість води може поставити труба заданого діаметра при певному тиску.

Адже значне падіння напору в піках споживання води чи порадує мешканців. Та й слабка цівка води з пожежного шланга швидше за все буде марна.

1. За відсутності водолічильників комунальні служби зазвичай виставляють рахунок організаціям «по прохідності труби».
   Як будь-які розумні люди, ми схильні вважати гроші. Якщо платимо - то хочемо знати, за що і за якими тарифами, чи не так?

Зверніть увагу: другий сценарій не зачіпає квартири і приватні будинки. Якщо немає водолічильників, комунальники беруть оплату за воду згідно санітарних норм. Для сучасних упорядкованих будинків це не більше ніж 360 літрів на людину на добу.

Потрібно визнати: водолічильник сильно спрощує відносини з комунальними службами

Фактори, що впливають на прохідність труби

Що впливає на максимальний витрата води в трубі круглого перетину?

очевидна відповідь

Здоровий глузд підказує, що відповідь має бути дуже простим. є труба для водопроводу . У ній отвір. Чим воно більше - чим більше води через нього пройде за одиницю часу. Ах, вибачте, ще тиск.

Очевидно, що стовп води в 10 сантиметрів буде продавлювати через сантиметрове отвір менше води, ніж водяний стовп заввишки з десятиповерховий будинок.

Значить, від внутрішнього перерізу труби і від тиску в водопроводі, так?

Невже потрібно щось ще?

Правильну відповідь

Ні. Ці фактори на витрату впливають, але вони - лише початок довгого списку. Розраховувати витрата води по діаметру труби і тиску в ній - це все одно, що розраховувати траєкторію летить на Місяць ракети, виходячи з відомого положення нашого супутника.

Якщо не врахувати обертання Землі, рух Місяця по своїй орбіті, опір атмосфери і гравітацію небесних тіл - чи наш космічний корабель потрапить хоч приблизно в потрібну точку простору.

На те, скільки води виллється з труби діаметром x при тиску в трасі y, впливають не тільки ці два фактори, але ще і:

• Протяжність труби. Чим вона довша - тим сильніше тертя води об стінки уповільнює потік води в ній. Так, на воду у самого торця труби впливає лише тиск в ній, але ж такі обсяги води повинні зайняти її місце. А водопровідна труба гальмує їх, і ще як.

Саме через втрату напору в довгій трубі на нафтопроводах стоять насосні станції

• Діаметр труби впливає на витрату води куди складніше, ніж підказує «здоровий глузд». Для труб малого діаметра опір стінок руху потоку куди більше, ніж для товстих труб.
  Причина - в тому, що тим менше труба, тим менш вигідно в ній з точки зору швидкості потоку води співвідношення внутрішнього обсягу і площі поверхні при фіксованій довжині.

Простіше кажучи, по товстої трубі воді легше рухатися, ніж по тонкій.

• Матеріал стінок - ще один найважливіший фактор, від якого залежить швидкість руху води. Якщо по гладкому поліпропілену вода ковзає, як частина філе незграбною дами по тротуару в ожеледь, то шорстка сталь створює куди більший опір потоку.
• Вік труби теж дуже сильно впливає на прохідність труби. Сталеві водопровідні труб и іржавіють, крім того, сталь і чавун з роками експлуатації заростають вапняними відкладеннями.

Заросла труба надає куди більший опір потоку (опір полірованої нової сталевої труби і іржавою відрізняються в 200 разів!). Мало того - ділянки всередині труби внаслідок заростання зменшують свій просвіт; навіть в ідеальних умовах через зарослу трубу пройде куди менше води.

Як ви думаєте, чи є сенс розраховувати прохідність по діаметру труби у фланця?

Зверніть увагу: стан поверхні пластикових і металополімерних труб з часом не погіршується. Через 20 років труба буде чинити такий же опір потоку води, як і в момент монтажу.

• Нарешті, будь-який поворот, перехід діаметра, різноманітна запірна арматура і фітинги - все це теж гальмує потік води.

Ах, якби наведеними вище факторами можна було знехтувати! Однак мова йде не про відхилення в межах похибки, а про різницю в рази.

Все це приводить нас до сумного висновку: простий розрахунок витрати води через трубу неможливий.

Промінь світла в темному царстві

У разі витрати води через кран, однак, завдання може бути різко спрощена. Основна умова простого розрахунку: отвір, через яке вода виливається, має бути дуже малий в порівнянні з діаметром підвідної воду труби.

Тоді діє закон Торрічеллі: v ^ 2 = 2gh, де v - швидкість витікання з малого отвору, g - прискорення вільного падіння, а h - висота водяного стовпа, який стоїть над отвором. При цьому через отвір з перетином s за одиницю часу буде проходити обсяг рідини s * v.

Метр залишив вам подарунок

Не забудьте: перетин отвору - це не діаметр, це площа, яка дорівнює pi * r ^ 2.

Для стовпа води 10 метрів (що відповідає надмірному тиску в одну атмосферу) і отвори діаметром 0,01 метр розрахунок буде таким:

v ^ 2 = 2 * 9.78 * 10 = 195,6

Витягуємо квадратний корінь і отримуємо v = +13,98570698963767. Для простоти розрахунків округлимо значення швидкості потоку до 14 м / с.

Перетин отвори діаметром 0,01 м одно 3,14159265 * 0,01 ^ 2 = 0,000314159265 м2.

Таким чином, витрата води через наше отвір буде рівним +0,000314159265 * 14 = +0,00439822971 м3 / с, або трохи менше чотирьох з половиною літрів в секунду.

Як бачите, в цьому варіанті розрахунок не дуже складний.

Крім того, в додатку до статті ви знайдете таблицю витрати води найбільш поширеними сантехнічними приладами з зазначенням мінімального діаметра підводки.

висновок

Ось коротко і все. Як бачите, універсального простого рішення ми не знайшли; проте, будемо сподіватися, стаття виявиться корисною вам. Успіхів!

Автор і сам в печалі від того, як складні гідродинамічні розрахунки

додаток