Быстрая навигация
Таблица 1. Удельные потери давления в стальных водопроводных трубах
| Диаметр условный, Dу (мм) | Диаметр внутренний, d (мм) | Удельные потери давления R (Па/м) при расходе Q (м³/ч) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Q = 1,0 | Q = 2,0 | Q = 5,0 | Q = 10,0 | Q = 20,0 | Q = 50,0 | ||
| 25 | 27,1 | 485 | 1680 | 8950 | - | - | - |
| 32 | 35,9 | 125 | 432 | 2300 | 8200 | - | - |
| 40 | 41,0 | 68 | 235 | 1250 | 4450 | 15400 | - |
| 50 | 53,0 | 25 | 85 | 455 | 1620 | 5600 | - |
| 65 | 68,7 | 8,5 | 29 | 156 | 555 | 1920 | 10200 |
| 80 | 80,7 | 4,5 | 15,5 | 83 | 295 | 1020 | 5450 |
| 100 | 105,7 | 1,5 | 5,2 | 28 | 99 | 342 | 1825 |
| 125 | 130,7 | 0,65 | 2,2 | 11,8 | 42 | 145 | 775 |
| 150 | 155,7 | 0,32 | 1,1 | 5,9 | 21 | 72,5 | 387 |
| 200 | 206,5 | 0,11 | 0,37 | 2,0 | 7,1 | 24,5 | 131 |
Таблица 2. Коэффициенты местных сопротивлений (ζ)
| Тип местного сопротивления | Условия применения | Коэффициент ζ |
|---|---|---|
| Колено гладкое 90° | R/d = 1,0 | 0,90 |
| Колено гладкое 90° | R/d = 1,5 | 0,40 |
| Колено гладкое 90° | R/d = 2,0 | 0,30 |
| Колено сварное 90° | Стандартное | 1,30 |
| Колено 45° | Гладкое | 0,35 |
| Тройник на проход | Разделение потока | 0,30-0,40 |
| Тройник на ответвление | Ответвление 90° | 1,50 |
| Внезапное расширение | d₁/d₂ = 0,5 | 0,56 |
| Внезапное сужение | d₂/d₁ = 0,5 | 0,38 |
| Задвижка | Полное открытие | 0,10-0,15 |
| Задвижка | Открытие 3/4 | 0,90 |
| Задвижка | Открытие 1/2 | 5,50 |
| Шаровой кран | Полное открытие | 0,05-0,10 |
| Вентиль прямой | Dу 15-50 мм | 5,0-7,0 |
| Обратный клапан | Поворотный | 2,0-3,5 |
| Фильтр сетчатый | Чистый | 1,0-2,0 |
Таблица 3. Удельные потери давления в полимерных трубах (ПНД, ПП)
| Наружный диаметр × толщина стенки (мм) | Внутренний диаметр (мм) | Удельные потери давления R (Па/м) при скорости v (м/с) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| v = 0,5 | v = 1,0 | v = 1,5 | v = 2,0 | v = 2,5 | ||
| 32 × 3,0 | 26,0 | 235 | 850 | 1810 | 3080 | 4650 |
| 40 × 3,7 | 32,6 | 135 | 485 | 1030 | 1750 | 2640 |
| 50 × 4,6 | 40,8 | 78 | 280 | 595 | 1010 | 1530 |
| 63 × 5,8 | 51,4 | 44 | 158 | 336 | 571 | 863 |
| 75 × 6,8 | 61,4 | 28 | 101 | 215 | 365 | 552 |
| 90 × 8,2 | 73,6 | 18 | 64 | 136 | 232 | 350 |
| 110 × 10,0 | 90,0 | 11 | 39 | 83 | 141 | 213 |
| 125 × 11,4 | 102,2 | 8 | 28 | 60 | 102 | 154 |
| 160 × 14,6 | 130,8 | 4 | 15 | 31 | 53 | 80 |
| 200 × 18,2 | 163,6 | 2,5 | 8,9 | 19 | 32 | 49 |
Таблица 4. Эквивалентная шероховатость труб (k) для различных материалов
| Материал и состояние трубы | Эквивалентная шероховатость k (мм) | Примечания |
|---|---|---|
| Стекло, пластмасса | 0,001-0,005 | Гидравлически гладкие |
| Полиэтилен (ПНД) | 0,007-0,01 | Новые трубы |
| Полипропилен (ПП) | 0,007-0,01 | Новые трубы |
| ПВХ | 0,01-0,02 | Новые трубы |
| Сталь новая бесшовная | 0,02-0,05 | После изготовления |
| Сталь новая сварная | 0,04-0,10 | С продольным швом |
| Сталь оцинкованная | 0,10-0,15 | Новая |
| Чугун новый | 0,25-0,30 | С битумным покрытием |
| Сталь после эксплуатации | 0,15-0,30 | Незначительная коррозия |
| Сталь с коррозией | 0,50-2,00 | После многолетней эксплуатации |
| Чугун старый | 1,00-3,00 | С отложениями |
| Бетон гладкий | 0,30-0,80 | Качественная поверхность |
| Бетон грубый | 1,00-3,00 | Обычное исполнение |
| Асбестоцемент | 0,05-0,10 | Новые трубы |
| Медь, латунь | 0,002-0,005 | Технически гладкие |
Полное оглавление статьи
- Введение
- Теоретические основы расчета потерь давления
- Линейные потери давления
- Местные потери давления
- Методика расчета
- Нормативная база
- Заключение
1. Введение
Гидравлический расчет трубопроводов является фундаментальной задачей при проектировании систем водоснабжения, отопления, вентиляции и технологических трубопроводов. Точное определение потерь давления позволяет правильно подобрать насосное оборудование, оптимизировать диаметры трубопроводов и обеспечить надежную работу всей системы.
Данная статья предоставляет актуальные на май 2025 года справочные данные и методики расчета, основанные на действующих нормативных документах и современной инженерной практике.
2. Теоретические основы расчета потерь давления
2.1. Формула Дарси-Вейсбаха
Основной формулой для расчета потерь давления на трение по длине трубопровода является формула Дарси-Вейсбаха:
Для практических расчетов часто используется понятие удельных потерь давления:
2.2. Число Рейнольдса и режимы течения
Характер течения жидкости определяется числом Рейнольдса:
Режимы течения:
- Ламинарный режим: Re < 2300
- Переходный режим: 2300 ≤ Re ≤ 4000
- Турбулентный режим: Re > 4000
2.3. Коэффициент гидравлического трения
Для ламинарного режима:
Для турбулентного режима в технических трубах применяется формула Альтшуля:
3. Линейные потери давления
3.1. Потери в стальных трубах
Стальные трубы остаются наиболее распространенным материалом для промышленных трубопроводов. При расчете необходимо учитывать:
- Увеличение шероховатости со временем из-за коррозии
- Различие между бесшовными и сварными трубами
- Влияние качества монтажа сварных соединений
Для новых стальных труб рекомендуется принимать k = 0,05-0,1 мм, для труб после эксплуатации - k = 0,2-0,5 мм.
3.2. Потери в полимерных трубах
Полимерные трубы (ПНД, ПП, ПВХ) имеют существенные преимущества:
- Низкая шероховатость (k = 0,007-0,02 мм)
- Сохранение гидравлических характеристик во времени
- Отсутствие коррозии и отложений
4. Местные потери давления
Местные потери давления возникают в местах изменения направления или сечения потока и рассчитываются по формуле:
4.1. Коэффициенты сопротивления фитингов
Основные типы фитингов и их коэффициенты:
- Колена и отводы: зависят от радиуса изгиба и угла поворота
- Тройники: различаются для прохода и ответвления
- Переходы: зависят от соотношения диаметров
4.2. Коэффициенты сопротивления арматуры
Запорная и регулирующая арматура вносит значительный вклад в общие потери:
- Шаровые краны: минимальное сопротивление при полном открытии (ζ = 0,05-0,1)
- Задвижки: низкое сопротивление в открытом состоянии (ζ = 0,1-0,15)
- Вентили: высокое сопротивление из-за изменения направления потока (ζ = 5-7)
5. Методика расчета
5.1. Пример расчета
Задача:
Рассчитать потери давления в стальном трубопроводе Dу = 100 мм, длиной 150 м, при расходе воды Q = 50 м³/ч. На трубопроводе установлены: 2 колена 90°, 1 задвижка, 1 обратный клапан.
Решение:
1. Определяем скорость потока:
v = 4Q/(πd²) = 4 × 50/(3,14 × 0,1057² × 3600) = 1,58 м/с
2. Находим число Рейнольдса (при t = 20°C, ν = 1,01×10⁻⁶ м²/с):
Re = 1,58 × 0,1057 / 1,01×10⁻⁶ = 165 300 (турбулентный режим)
3. Определяем коэффициент трения (k = 0,1 мм):
λ = 0,11 × (0,1/105,7 + 68/165300)^0,25 = 0,0198
4. Линейные потери:
ΔPл = λ × (L/d) × (ρv²/2) = 0,0198 × (150/0,1057) × (1000 × 1,58²/2) = 35 200 Па
5. Местные потери:
Σζ = 2×0,9 + 0,15 + 2,5 = 4,45
ΔPм = 4,45 × (1000 × 1,58²/2) = 5 550 Па
6. Общие потери:
ΔP = ΔPл + ΔPм = 35 200 + 5 550 = 40 750 Па ≈ 4,1 м вод.ст.
5.2. Практические рекомендации
- Оптимальные скорости:
- Всасывающие трубопроводы: 0,5-1,0 м/с
- Напорные трубопроводы: 1,0-2,5 м/с
- Магистральные трубопроводы: 1,5-3,0 м/с
- Запас на неучтенные потери: 10-20% от расчетных
- Учет старения труб: увеличение потерь на 1-2% в год для стальных труб
6. Нормативная база
Актуальные нормативные документы на май 2025 года:
- ГОСТ 32569-2013 - Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации
- ГОСТ 32388-2013 - Трубопроводы технологические. Нормы и методы расчета на прочность
- ГОСТ Р 55990-2014 - Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы
- СП 42-101-2003 - Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем
- СП 30.13330.2020 - Внутренний водопровод и канализация зданий
7. Заключение
Представленные таблицы и методики позволяют выполнить точный гидравлический расчет трубопроводов различного назначения. Использование актуальных данных по коэффициентам местных сопротивлений и учет реальной шероховатости труб обеспечивают надежность проектных решений.
Для сложных систем рекомендуется применение специализированного программного обеспечения, однако понимание основ гидравлического расчета остается необходимым условием грамотного проектирования.
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для использования квалифицированными специалистами. Автор не несет ответственности за возможные ошибки, неточности или последствия использования представленной информации.
При выполнении реальных проектов необходимо руководствоваться действующими нормативными документами и проводить поверочные расчеты. Рекомендуется консультация с опытными инженерами-проектировщиками.
Источники информации
- ГОСТ 32569-2013 "Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах"
- ГОСТ 32388-2013 "Трубопроводы технологические. Нормы и методы расчета на прочность, вибрацию и сейсмические воздействия"
- ГОСТ Р 55990-2014 "Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования"
- Идельчик И.Е. "Справочник по гидравлическим сопротивлениям" / Под ред. М.О. Штейнберга. - М.: Машиностроение, 1992
- Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. "Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб" - М.: Стройиздат, 2008
- СП 30.13330.2020 "Внутренний водопровод и канализация зданий"
- Альтшуль А.Д. "Гидравлические сопротивления" - М.: Недра, 1982
