Строй своими руками

Скважина

Расчет потерь напора воды в трубопроводе

Чтобы выбрать насос для скважины, необходимо сделать расчёт потребного напора, а одна из частей определения потребного напора – это расчёт потерь напора в трубопроводе. Именно этой части вопроса посвящена данная статья.

Потеря напора в трубопроводе связана с тем, что поток воды, протекающий внутри трубы, испытывает сопротивление. Его величина зависит от:

  1. диаметра трубы – чем меньше диаметр, тем больше сопротивление
  2. скорости потока – чем больше скорость потока, тем больше сопротивление
  3. гладкости внутренней поверхности трубы.

Даже двигаясь по прямой, горизонтальной трубе, поток воды испытывает сопротивление, пусть и небольшое. При большой протяженности трубопровода суммарное сопротивление может оказаться значительным.

Расчёт потерь напора на прямых участках трубопровода

Чтобы не вдаваться в глубокие теоретические расчеты, можно воспользоваться уже готовыми таблицами с вычисленными данными для всех основных диаметров труб и расходов воды. Сейчас повсеместно используются полимерные трубопроводы – из полипропилена, полиэтилена низкого или высокого давления и других полимеров. Такие трубы имеют массу преимуществ перед стальными трубами: они легче, проще в монтаже, не подвержены коррозии, дешевле, более гладкие, и как следствие в них меньше потери напора.

В этой таблице приведены значения потери напора на 100 м трубопровода. Потеря напора указана в метрах водного столба.

Расход Внутренний диаметр трубы, мм
м3 л/мин л/с 14 19 25 32 38 50 63 75 89
0,5 8,33 0,14 8,9 2,1 0,6            
0,8 13,33 0,22 20,2 4,7 1,3 0,4          
1 16,67 0,28 29,8 7 1,9 0,6          
1,5 25 0,42   14,2 3,9 1,2 0,5        
2 33,33 0,56   23,5 6,4 2 0,9        
2,5 41,67 0,69     9,4 2,9 1,3 0,4      
30 500 8,33     13 4 1,8 0,5 0,2    
3,5 58,33 0,97     17 5,3 2,3 0,6 0,2    
4 66,67 1,11     21,5 6,6 2,9 0,8 0,3 0,1  
4,5 75 1,25       8,2 3,6 1 0,3 0,1  
5 83,33 1,39       9,8 4,3 1,2 0,4 0,2  
5,5 91,67 1,53       11,6 5,1 1,4 0,5 0,2  
6 100 1,67       13,5 6 1,6 0,5 0,2  
6,5 108,3 1,81       15,5 6,9 1,9 0,6 0,3  
7 116,7 1,94       17,7 7,8 2,1 0,7 0,3  
8 133,3 2,22       22,4 9,9 2,7 0,9 0,4 0,2

Для стальных труб можно использовать эти же значения, умножив их на коэффициент 1,5.

Например, при расходе воды 0,5 м3/ч в трубопроводе с внутренним диаметром 19 мм и длиной 100 м потеря напора составляет 2,1 м.

Расчёт потери напора на местных сопротивлениях

Кроме того, потеря напора происходит в местных сопротивлениях: поворотах, изгибах, вентилях, заслонках, в разветвлениях трубопровода и в местах его сужения или расширения. Потери напора воды в них зависят от скорости потока и формы местного сопротивления.

Ниже в таблице приведены потери напора в основных местных сопротивлениях:

Потеря местного сопротивления указана в сантиметрах водного столба.

Скорость
потока, м/с
Колено 90 градусов

Скругленное колено

Клапан

0,4 1,2 0,11 31
0,5 1,9 0,18 32
0,6 2,8 0,25 32
0,7 3,9 0,34 32
0,8 4,8 0,45 33
0,9 6,2 0,57 34
1 7,6 0,7 35
1,5 17 1,6 40
2 31 2,8 48
2,5 48 4,4 58
3 70 6,3 71
3,5 93 8,5 85
4 120 11 100
4,5 160 14 120
5 190 18 140

Расход воды соотносится со скоростью потока так:

Q = v*S

где Q – это расход воды (в м3/с), S – площадь поперечного сечения (в м2), v – скорость потока (в м/с). Площадь поперечного сечения для трубы S = π*D2/4, где D – внутренний диаметр трубы.

Например, при расходе воды 0,5 м3/ч (0,000138889 м3/с) в трубопроводе с внутренним диаметром 19 мм (S = 0,000283385 м2), скорость потока составит

v = Q / S = 0,000138889 / 0,000283385 = 0,49 м/с

Местное сопротивление колена при этом будет 1,9 см, а клапана 32 см.

Как видно, потери напора на местных сопротивлениях – это самая малая часть потерь во всём трубопроводе. Они могут быть значительными только при больших скоростях потока, т.е. когда через тонкую трубу проходит большой объем воды. Использования более толстых труб, диаметр, которых, соответствует расходу воды, практически снимает проблему местных сопротивлений. При расчете потерь напора воды (и дальнейшем выборе насоса для скважины) достаточно заложить на местные сопротивления несколько метров напора, с небольшим запасом для верности – от 2 до 4 м.

Вместе с потерями напора воды в прямых участках трубопровода, эта цифра для небольшого загородного дома может уложиться в 5 м.

    Читайте так же:

  • Расчёт потребного напора насоса для скважины

    Для того, чтобы правильно выбрать насос для своей скважины, необходимо знать, потребный напор – т.е. напор, который необходим для водопроводной системы дома. В этой статье речь пойдёт о расчете потребного напора и расчете потерь напора в трубах водопровода на примере небольшого загородного дома.
  • Как правильно выбрать насос для скважины?

    В этой статье речь пойдет о характеристиках насосов и скважин, и о том, как правильно выбрать для своей скважины насос, исходя из имеющихся нужд.

Дата публикации: 07.06.2013 15:10:12

© 2009-2016 «Строй своими руками»
Использование материалов сайта «Строй своими руками» разрешено только при условии размещения активной гипертекстовой ссылки на источник.