ระบบประปาคือชุดของท่อและอุปกรณ์ที่จ่ายน้ำอย่างต่อเนื่องให้กับเครื่องสุขภัณฑ์และอุปกรณ์อื่น ๆ สำหรับการทำงานที่จำเป็น ในทางกลับกัน การคำนวณน้ำประปาเป็นชุดของมาตรการซึ่งเป็นผลมาจากการกำหนดปริมาณการใช้น้ำสูงสุดวินาที ชั่วโมง และรายวันในขั้นต้น ยิ่งไปกว่านั้น ไม่เพียงแต่คำนวณปริมาณการใช้ของเหลวทั้งหมดเท่านั้น แต่ยังคำนวณปริมาณการใช้น้ำเย็นและน้ำร้อนแยกจากกัน พารามิเตอร์ที่เหลือที่อธิบายไว้ใน SNiP 2.04.01-85 * "การประปาภายในและการระบายน้ำทิ้งของอาคาร" เช่นเดียวกับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อขึ้นอยู่กับตัวชี้วัดการใช้น้ำ ตัวอย่างเช่น หนึ่งในพารามิเตอร์เหล่านี้คือเส้นผ่านศูนย์กลางรูเจาะระบุตัวนับ
บทความนี้นำเสนอ ตัวอย่างการคำนวณน้ำประปาสำหรับน้ำประปาภายในสำหรับอาคารส่วนตัว 2 ชั้น จากการคำนวณนี้พบว่าปริมาณการใช้น้ำที่สองทั้งหมดและขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อสำหรับติดตั้งระบบประปาในห้องน้ำในห้องน้ำและในห้องครัว นอกจากนี้ยังกำหนดหน้าตัดขั้นต่ำสำหรับท่อทางเข้าบ้าน นั่นคือเราหมายถึงท่อที่มาจากแหล่งน้ำประปาและสิ้นสุดที่จุดที่แตกแขนงตามผู้บริโภค
สำหรับพารามิเตอร์อื่น ๆ ที่ระบุในเอกสารกำกับดูแลดังกล่าว การปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าไม่จำเป็นต้องคำนวณสำหรับบ้านส่วนตัว
ตัวอย่างการคำนวณน้ำประปา
ข้อมูลเบื้องต้น
จำนวนคนที่อาศัยอยู่ในบ้านคือ 4 คน
บ้านมีสุขภัณฑ์ดังต่อไปนี้
ห้องน้ำ:
ห้องน้ำพร้อมเครื่องผสม - 1 ชิ้น
ซาน. โหนด:
โถชักโครกพร้อมโถชักโครก - 1 ชิ้น
ครัว:
อ่างล้างหน้าพร้อมเครื่องผสม - 1 ชิ้น
การชำระเงิน
สูตรสำหรับปริมาณการใช้น้ำสูงสุดที่สอง:
q c = 5 q 0 tot α, l / s,
โดยที่: q 0 tot - อัตราการไหลรวมของอุปกรณ์ที่ใช้ไปหนึ่งเครื่องซึ่งกำหนดตามข้อ 3.2 เรายอมรับโดย adj. 2 สำหรับห้องน้ำ - 0.25 l / s, san โหนด - 0.1 l / s, ครัว - 0.12 l / s
α - สัมประสิทธิ์กำหนดตามแอพ 4 ขึ้นอยู่กับความน่าจะเป็น P และจำนวนของอุปกรณ์ประปา N
การกำหนดแนวโน้มที่จะเกิดการกระทำของอุปกรณ์สุขภัณฑ์:
P = (U q hr, u tot) / (q 0 tot N 3600) = (4 10.5) / (0.25 3 3600) = 0.0155,
ที่ไหน: U = 4 คน - จำนวนผู้ใช้น้ำ
q hr, u tot = 10.5 l คืออัตราการใช้น้ำรวมเป็นลิตรโดยผู้บริโภคในชั่วโมงที่มีการใช้น้ำมากที่สุด เรายอมรับตามคำวิเศษณ์ 3 สำหรับอาคารที่อยู่อาศัยประเภทอพาร์ทเมนต์ที่มีน้ำประปา ท่อน้ำทิ้ง และห้องอาบน้ำพร้อมเครื่องทำน้ำอุ่นแก๊ส
N = 3 ชิ้น - จำนวนอุปกรณ์ประปา
การกำหนดปริมาณการใช้น้ำสำหรับห้องน้ำ:
α = 0.22035 - เราใช้ตามตาราง 2 แอพ 4 ขึ้นอยู่กับ NP = 1 · 0.0155 = 0.0155
NS s = 5 0.25 0.22035 = 0.254 l / s
การกำหนดการใช้น้ำอย่างมีศักดิ์ศรี โหนด:
α = 0.22035 - เหมือนกันทุกประการกับในกรณีก่อนหน้า เนื่องจากจำนวนอุปกรณ์เท่ากัน
NS s = 5 0.1 0.22035 = 0.102 l / s
การกำหนดปริมาณการใช้น้ำสำหรับห้องครัว:
α = 0.22035 - เช่นเดียวกับในกรณีก่อนหน้า
NS s = 5 0.12 0.22035 = 0.122 l / s
การกำหนดปริมาณการใช้น้ำทั้งหมดสำหรับบ้านส่วนตัว:
α = 0.267 - เนื่องจาก NP = 3 0.0155 = 0.0465
NS s = 5 0.25 0.267 = 0.334 l / s
สูตรสำหรับกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของระบบจ่ายน้ำในพื้นที่ที่คำนวณได้:
NS = √ ((4 NS ส) / (π V)) NS,
โดยที่: d คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของไปป์ไลน์ในส่วนที่คำนวณได้ m
V - อัตราการไหลของน้ำ m / s เราเอามันเท่ากับ 2.5 m / s ตามข้อ 7.6 ซึ่งบอกว่าความเร็วของของเหลวในการประปาภายในต้องไม่เกิน 3 m / s
q c - อัตราการไหลของของเหลวที่ไซต์ m 3 / s
การกำหนดส่วนภายในของท่อห้องน้ำ:
NS = √ ((4 0, 000254)/ (3.14 2.5)) = 0.0114 ม. = 11.4 มม.
การกำหนดส่วนภายในของท่อเพื่อศักดิ์ศรี โหนด:
NS = √ ((4 0, 000102)/ (3.14 2.5)) = 0.0072 ม. = 7.2 มม.
การกำหนดส่วนภายในของท่อสำหรับห้องครัว:
NS = √ ((4 0, 000122)/ (3.14 2.5)) = 0.0079 ม. = 7.9 มม.
การกำหนดส่วนภายในของท่อทางเข้าบ้าน:
NS = √ ((4 0, 000334)/ (3.14 2.5)) = 0.0131 ม. = 13.1 มม.
เอาท์พุท:ในการจ่ายน้ำให้กับอ่างด้วยเครื่องผสมต้องใช้ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในอย่างน้อย 11.4 มม. โถชักโครกอย่างมีศักดิ์ศรี โหนด - 7.2 มม. อ่างล้างจานในห้องครัว - 7.9 มม. สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางขาเข้าของระบบจ่ายน้ำเข้าบ้าน (สำหรับการจ่าย 3 อุปกรณ์) จะต้องมีอย่างน้อย 13.1 มม.
มีการบริโภคน้ำจำนวนมากในสถานประกอบการเช่นเดียวกับในอพาร์ตเมนต์และบ้านเรือน ตัวเลขมีขนาดใหญ่มาก แต่พวกเขาสามารถพูดอะไรมากกว่าความเป็นจริงของค่าใช้จ่ายบางอย่างได้หรือไม่? ใช่พวกเขาสามารถ กล่าวคืออัตราการไหลของน้ำสามารถช่วยคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อได้ พารามิเตอร์เหล่านี้ดูเหมือนจะไม่เกี่ยวข้องกัน แต่ในความเป็นจริง ความสัมพันธ์นั้นชัดเจน
ท้ายที่สุดแล้วปริมาณงานของระบบจ่ายน้ำขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย สถานที่สำคัญในรายการนี้ถูกครอบครองโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อรวมถึงแรงดันในระบบ ลองมาดูประเด็นนี้ให้ลึกยิ่งขึ้น
ปัจจัยที่มีผลต่อการซึมผ่านของน้ำผ่านท่อ
อัตราการไหลของน้ำผ่านท่อกลมที่มีรูขึ้นอยู่กับขนาดของรูนี้ ดังนั้นยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใดน้ำก็จะไหลผ่านท่อมากขึ้นในช่วงระยะเวลาหนึ่ง อย่างไรก็ตามอย่าลืมเกี่ยวกับความกดดัน สามารถยกตัวอย่างได้ เสาเมตรจะดันน้ำผ่านรูเซนติเมตรต่อหน่วยเวลาน้อยกว่าเสาที่มีความสูงหลายสิบเมตร มันชัดเจน ดังนั้นปริมาณการใช้น้ำจะถึงระดับสูงสุดที่ส่วนภายในสูงสุดของผลิตภัณฑ์รวมถึงที่แรงดันสูงสุด
การคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลาง
หากคุณต้องการอัตราการไหลของน้ำที่ทางออกของระบบจ่ายน้ำคุณไม่สามารถทำได้โดยไม่คำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ท้ายที่สุด ตัวบ่งชี้นี้ ร่วมกับตัวบ่งชี้อื่นๆ มีผลกระทบต่อตัวบ่งชี้ปริมาณงาน
แน่นอนว่ามีตารางพิเศษอยู่บนเว็บและในเอกสารเฉพาะที่ให้คุณเลี่ยงการคำนวณโดยเน้นที่พารามิเตอร์บางอย่าง อย่างไรก็ตาม ไม่ควรคาดหวังความแม่นยำสูงจากข้อมูลดังกล่าว ข้อผิดพลาดจะยังคงมีอยู่ แม้ว่าจะพิจารณาปัจจัยทั้งหมดแล้วก็ตาม ดังนั้นวิธีที่ดีที่สุดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำคือการคำนวณด้วยตัวเอง
ในการดำเนินการนี้ คุณต้องมีข้อมูลต่อไปนี้:
- ปริมาณการใช้น้ำ.
- การสูญเสียหัวจากจุดเริ่มต้นถึงจุดบริโภค
ไม่จำเป็นต้องคำนวณปริมาณการใช้น้ำ - มีมาตรฐานดิจิทัล คุณสามารถใช้ข้อมูลบนเครื่องผสมซึ่งบอกว่าใช้ประมาณ 0.25 ลิตรต่อวินาที ตัวเลขนี้สามารถใช้ในการคำนวณได้
พารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับการได้ข้อมูลที่ถูกต้องคือการสูญเสียหัวที่ไซต์ ดังที่คุณทราบ ความดันส่วนหัวของตัวยกการจ่ายน้ำมาตรฐานอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1 ถึง 0.6 บรรยากาศ ตัวบ่งชี้เฉลี่ยคือ 1.5-3 atm พารามิเตอร์ขึ้นอยู่กับจำนวนชั้นในบ้าน แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าบ้านยิ่งสูงความดันในระบบยิ่งสูงขึ้น ในอาคารที่สูงมาก (สูงกว่า 16 ชั้น) บางครั้งการแบ่งชั้นจะใช้เพื่อทำให้ความดันเป็นปกติ
สำหรับการสูญเสียส่วนหัว ตัวเลขนี้สามารถคำนวณได้โดยใช้เกจวัดแรงดันที่จุดเริ่มต้นและก่อนจุดการบริโภค
อย่างไรก็ตาม หากความรู้และความอดทนสำหรับการคำนวณด้วยตนเองไม่เพียงพอ คุณสามารถใช้ข้อมูลแบบตารางได้ และแม้ว่าจะมีข้อผิดพลาดบางอย่าง แต่ข้อมูลจะแม่นยำเพียงพอสำหรับเงื่อนไขบางประการ จากนั้นตามอัตราการไหลของน้ำจะได้เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่ง่ายและรวดเร็ว ซึ่งหมายความว่าระบบน้ำประปาจะถูกคำนวณอย่างถูกต้องซึ่งจะช่วยให้คุณได้รับของเหลวในปริมาณมากที่จะตอบสนองความต้องการของคุณ
เพื่อที่จะติดตั้งโครงสร้างการจ่ายน้ำอย่างเหมาะสม การเริ่มต้นการพัฒนาและการวางแผนระบบ จำเป็นต้องคำนวณการไหลของน้ำผ่านท่อ
พารามิเตอร์หลักของน้ำประปาในประเทศขึ้นอยู่กับข้อมูลที่ได้รับ
ในบทความนี้ ผู้อ่านจะสามารถทำความคุ้นเคยกับเทคนิคพื้นฐานที่จะช่วยให้พวกเขาคำนวณระบบประปาได้อย่างอิสระ
วัตถุประสงค์ในการคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อโดยอัตราการไหล: การหาขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและหน้าตัดของท่อตามข้อมูลอัตราการไหลและอัตราการเคลื่อนที่ตามยาวของน้ำ
การคำนวณดังกล่าวค่อนข้างยาก มีจุดข้อมูลทางเทคนิคและเศรษฐกิจมากมายที่ต้องพิจารณา พารามิเตอร์เหล่านี้สัมพันธ์กัน เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลวที่จะสูบผ่าน
หากคุณเพิ่มอัตราการไหล คุณสามารถลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อได้ ปริมาณการใช้วัสดุจะลดลงโดยอัตโนมัติ การติดตั้งระบบดังกล่าวจะง่ายกว่ามากและค่าใช้จ่ายในการทำงานจะลดลง
อย่างไรก็ตาม การไหลที่เพิ่มขึ้นจะทำให้สูญเสียส่วนหัวซึ่งต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมในการสูบ หากคุณลดมันลงมาก ผลที่ไม่พึงประสงค์อาจปรากฏขึ้น
เมื่อออกแบบท่อส่ง ในกรณีส่วนใหญ่ ปริมาณน้ำจะถูกกำหนดทันที ไม่ทราบปริมาณสองปริมาณ:
- เส้นผ่าศูนย์กลางท่อ;
- อัตราการไหล.
เป็นเรื่องยากมากที่จะทำการคำนวณทางเทคนิคและเศรษฐกิจอย่างสมบูรณ์ ต้องใช้ความรู้ด้านวิศวกรรมที่เหมาะสมและใช้เวลามาก เพื่ออำนวยความสะดวกในงานนี้ เมื่อคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่ต้องการ จะใช้วัสดุอ้างอิง พวกเขาให้ค่าของอัตราการไหลที่ดีที่สุดที่ได้รับจากการสังเกต
สูตรการออกแบบขั้นสุดท้ายสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางของไปป์ไลน์ที่เหมาะสมมีดังนี้:
d = √ (4Q / Πw)
Q - อัตราการไหลของของเหลวที่สูบไป m3 / s
d - เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ m
w - ความเร็วในการไหล m / s
ความเร็วของของไหลที่เหมาะสม ขึ้นอยู่กับประเภทของไปป์ไลน์
ประการแรกคำนึงถึงต้นทุนขั้นต่ำโดยที่ไม่สามารถสูบของเหลวได้ นอกจากนี้ต้องพิจารณาต้นทุนของไปป์ไลน์ด้วย
เมื่อทำการคำนวณ เราควรจำไว้เสมอเกี่ยวกับขีดจำกัดความเร็วของตัวกลางที่กำลังเคลื่อนที่ ในบางกรณี ขนาดของไปป์ไลน์หลักต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่กำหนดไว้ในกระบวนการทางเทคโนโลยี
แรงดันที่อาจเกิดขึ้นยังส่งผลต่อขนาดของท่อ
เมื่อทำการคำนวณเบื้องต้น การเปลี่ยนแปลงความดันจะไม่นำมาพิจารณา การออกแบบไปป์ไลน์กระบวนการขึ้นอยู่กับความเร็วที่อนุญาต
เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อนที่ในไปป์ไลน์ที่ออกแบบไว้ พื้นผิวของท่อจะเริ่มสัมผัสกับแรงกดจำนวนมากในแนวตั้งฉากกับการไหล
การเพิ่มขึ้นนี้เกี่ยวข้องกับตัวชี้วัดหลายประการ:
- ความเร็วของไหล
- ความหนาแน่น;
- แรงดันเริ่มต้น (หัว)
นอกจากนี้ ความเร็วยังเป็นสัดส่วนผกผันกับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อเสมอ นั่นคือเหตุผลที่ของเหลวความเร็วสูงต้องการตัวเลือกการกำหนดค่าที่ถูกต้อง การเลือกขนาดไปป์ไลน์ที่มีความสามารถ
ตัวอย่างเช่น หากมีการสูบกรดซัลฟิวริก ความเร็วจะถูกจำกัดไว้ที่ค่าที่ไม่ทำให้เกิดการกัดเซาะบนผนังของท่อโค้งงอ เป็นผลให้โครงสร้างของท่อจะไม่ถูกรบกวน
สูตรความเร็วน้ำในท่อ
อัตราการไหลของปริมาตร V (60m³ / h หรือ 60 / 3600m³ / s) คำนวณเป็นผลคูณของความเร็วการไหล w และส่วนตัดขวางของท่อ S (และส่วนตัดขวางจะถือเป็น S = 3.14 d² / 4): V = 3.14 w d² / 4. จากนี้เราได้รับ w = 4V / (3.14 d²) อย่าลืมแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางจากมิลลิเมตรเป็นเมตรนั่นคือเส้นผ่านศูนย์กลางจะเท่ากับ 0.159 ม.
สูตรการใช้น้ำ
โดยทั่วไป วิธีการวัดการไหลของน้ำในแม่น้ำและท่อส่งน้ำจะขึ้นอยู่กับรูปแบบอย่างง่ายของสมการความต่อเนื่องสำหรับของเหลวที่ไม่สามารถบีบอัดได้:
น้ำไหลผ่านโต๊ะวางท่อ
การไหลเทียบกับความดัน
ไม่มีการพึ่งพาอัตราการไหลของของเหลวกับความดัน แต่มี - บนแรงดันตก สูตรนี้ง่ายต่อการอนุมาน มีสมการที่ยอมรับโดยทั่วไปสำหรับแรงดันตกคร่อมระหว่างการไหลของของไหลในท่อ Δp = (λL / d) ρw² / 2, λ คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน (ค้นหาตามความเร็วและเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อตามกราฟหรือที่สอดคล้องกัน สูตร) L คือความยาวของท่อ d คือเส้นผ่านศูนย์กลาง ρ คือความหนาแน่นของของเหลว w คือความเร็ว ในทางกลับกัน มีคำจำกัดความของอัตราการไหล G = ρwπd² / 4 เราแสดงความเร็วจากสูตรนี้ แทนที่ลงในสมการแรกและค้นหาอัตราการไหลที่ขึ้นต่อกัน G = π SQRT (Δp d ^ 5 / λ / L) / 4, SQRT คือรากที่สอง
การหาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจากการเลือก ขั้นแรก ตั้งค่าความเร็วของของเหลวจากไฟฉายและกำหนดจำนวน Reynolds Re = ρwd / μ โดยที่ μ คือความหนืดไดนามิกของของไหล (อย่าสับสนกับความหนืดจลนศาสตร์ สิ่งเหล่านี้ต่างกัน) จากข้อมูลของ Reynolds คุณกำลังมองหาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน λ = 64 / Re สำหรับระบบลามิเนตและ λ = 1 / (1.82 lgRe - 1.64) ² สำหรับค่าแบบปั่นป่วน (ที่นี่ lg คือลอการิทึมทศนิยม) และรับค่าที่สูงกว่า หลังจากพบอัตราการไหลของของไหลและความเร็วแล้ว จะต้องคำนวณซ้ำทั้งหมดอีกครั้งด้วยค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานใหม่ และการคำนวณใหม่นี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ จนกว่าค่าของความเร็วที่ระบุในการกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานจะตรงกันในระดับหนึ่ง กับค่าที่คุณจะพบได้จากการคำนวณ
ในบางกรณีคุณต้องจัดการกับความจำเป็นในการคำนวณการไหลของน้ำผ่านท่อ ตัวบ่งชี้นี้ระบุปริมาณน้ำที่ท่อสามารถผ่านได้ โดยวัดเป็น m³ / s
- สำหรับองค์กรที่ไม่ได้จัดหามาตรวัดน้ำ ค่าใช้จ่ายจะขึ้นอยู่กับการบัญชีสำหรับแจ้งชัดของท่อ สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าข้อมูลเหล่านี้คำนวณได้อย่างแม่นยำเพียงใด สำหรับสิ่งที่คุณต้องจ่ายและอัตราเท่าใด สิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับบุคคลสำหรับพวกเขาหากไม่มีมิเตอร์จำนวนผู้ที่ลงทะเบียนจะถูกคูณด้วยการใช้น้ำ 1 คนตามมาตรฐานสุขาภิบาล นี่เป็นปริมาณที่ค่อนข้างใหญ่และด้วยอัตราภาษีศุลกากรที่ทันสมัยทำให้การจัดหามิเตอร์มีกำไรมากขึ้น ในทำนองเดียวกัน ในยุคของเรา การทำน้ำร้อนด้วยตัวเองด้วยเสามักจะทำกำไรได้มากกว่าการจ่ายค่าสาธารณูปโภคสำหรับน้ำร้อน
- การคำนวณการซึมผ่านของท่อมีบทบาทอย่างมาก เมื่อออกแบบบ้านเมื่อเชื่อมต่อการสื่อสารกับบ้าน .
สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าแต่ละสาขาของระบบจ่ายน้ำจะสามารถรับส่วนแบ่งของท่อหลักได้แม้ในช่วงเวลาที่มีการไหลสูงสุด ระบบน้ำประปาได้รับการออกแบบเพื่อความสะดวกสบายและความสะดวกในการใช้แรงงานของบุคคล
หากทุกเย็นผู้อยู่อาศัยในชั้นบนแทบจะไม่ถึงน้ำเราจะพูดถึงความสะดวกสบายแบบไหน? ดื่มชา ล้างจาน ว่ายน้ำ ได้อย่างไร? และทุกคนก็ดื่มชาและอาบน้ำ ดังนั้นปริมาณน้ำที่ท่อสามารถจัดหาได้จึงถูกกระจายไปทั่วชั้นล่าง ปัญหานี้อาจมีบทบาทสำคัญในการดับเพลิง หากนักผจญเพลิงเชื่อมต่อกับท่อกลางและไม่มีแรงดัน
บางครั้งการคำนวณการไหลของน้ำผ่านท่ออาจสะดวก ถ้าหลังจากซ่อมระบบจ่ายน้ำโดยผู้เชี่ยวชาญ การเปลี่ยนส่วนหนึ่งของท่อ ความดันลดลงอย่างมาก
การคำนวณอุทกพลศาสตร์ไม่ใช่เรื่องง่าย และมักจะดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่มีคุณสมบัติเหมาะสม แต่สมมติว่าคุณทำงานก่อสร้างส่วนตัว ออกแบบบ้านกว้างขวางแสนสบายของคุณ
วิธีการคำนวณการไหลของน้ำผ่านท่อด้วยตัวเอง?
ดูเหมือนว่าจะเพียงพอแล้วที่จะรู้เส้นผ่านศูนย์กลางของรูท่อเพื่อให้ได้ตัวเลขที่โค้งมน แต่โดยทั่วไปแล้วจะยุติธรรม อนิจจานี้น้อยมาก ปัจจัยอื่นๆ สามารถเปลี่ยนแปลงผลการคำนวณได้ในบางครั้ง อะไรที่ส่งผลต่อการไหลของน้ำสูงสุดผ่านท่อ?
- ส่วนท่อ... ปัจจัยที่ชัดเจน จุดเริ่มต้นสำหรับการคำนวณไดนามิกของไหล
- แรงดันท่อ... ด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้น น้ำจะไหลผ่านท่อที่มีหน้าตัดเดียวกันมากขึ้น
- โค้ง, เลี้ยว, เส้นผ่านศูนย์กลาง, แฉกยับยั้งการเคลื่อนที่ของน้ำผ่านท่อ ตัวเลือกที่แตกต่างกันไปในระดับที่แตกต่างกัน
- ความยาวท่อ... ท่อที่ยาวกว่าจะบรรทุกน้ำต่อหน่วยเวลาน้อยกว่าท่อที่สั้นกว่า ความลับคือแรงเสียดทาน เช่นเดียวกับที่มันชะลอการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เราคุ้นเคย (รถยนต์ จักรยาน เลื่อน ฯลฯ) แรงเสียดทานขัดขวางการไหลของน้ำ
- ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าจะมีพื้นที่สัมผัสกับน้ำกับพื้นผิวของท่อมากขึ้นเมื่อเทียบกับปริมาณน้ำที่ไหล และจากจุดสัมผัสแต่ละจุด แรงเสียดทานจะปรากฏขึ้น เช่นเดียวกับท่อที่ยาวกว่า ในท่อที่แคบกว่า ความเร็วของการเคลื่อนที่ของน้ำจะช้าลง
- วัสดุท่อ... เห็นได้ชัดว่าระดับความหยาบของวัสดุส่งผลต่อขนาดของแรงเสียดทาน วัสดุพลาสติกสมัยใหม่ (โพลีโพรพีลีน พีวีซี โลหะ-พลาสติก ฯลฯ) มีความลื่นมากเมื่อเทียบกับเหล็กทั่วไป และทำให้น้ำไหลเร็วขึ้น
- ระยะเวลาการทำงานของท่อ... คราบมะนาว สนิม บั่นทอนความสามารถในการไหลของระบบจ่ายน้ำอย่างมาก นี่เป็นปัจจัยที่ยุ่งยากที่สุด เนื่องจากระดับการอุดตันของท่อ การบรรเทาภายในแบบใหม่ และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานนั้นยากต่อการคำนวณด้วยความแม่นยำทางคณิตศาสตร์ โชคดีที่การคำนวณการไหลของน้ำมักจำเป็นสำหรับการก่อสร้างใหม่และวัสดุที่สดและไม่ได้ใช้ ในทางกลับกัน ระบบนี้จะเชื่อมต่อกับการสื่อสารที่มีอยู่เดิมเป็นเวลาหลายปี และเธอจะประพฤติตนอย่างไรใน 10, 20, 50 ปี? เทคโนโลยีล่าสุดได้ปรับปรุงสถานการณ์นี้อย่างมาก ท่อพลาสติกไม่เป็นสนิมพื้นผิวไม่เสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป
การคำนวณการไหลของน้ำผ่านก๊อก
ปริมาตรของของเหลวที่ไหลออกนั้นหาได้จากการคูณส่วนของการเปิดท่อ S ด้วยความเร็วของการไหลออก V ส่วนนี้คือพื้นที่ของส่วนหนึ่งของตัวเลขปริมาตรในกรณีนี้คือพื้นที่ของวงกลม . พบโดยสูตร S = πR2... R จะเป็นรัศมีของรูท่อเพื่อไม่ให้สับสนกับรัศมีของท่อ π เป็นค่าคงที่ ซึ่งเป็นอัตราส่วนของเส้นรอบวงของวงกลมต่อเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3.14
อัตราการไหลออกหาได้จากสูตร Torricelli: โดยที่ g คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง บนดาวเคราะห์โลกจะอยู่ที่ประมาณ 9.8 m / s h คือความสูงของเสาน้ำเหนือหลุม
ตัวอย่าง
ลองคำนวณการไหลของน้ำผ่าน faucet ที่มีช่องเปิดที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.01 ม. และความสูงของเสา 10 ม.
ส่วนของรู = πR2 = 3.14 x 0.012 = 3.14 x 0.0001 = 0.000314 m2
ความเร็วไหลออก = √2gh = √2 x 9.8 x 10 = √196 = 14 m / s
การไหลของน้ำ = SV = 0.000314 x 14 = 0.004396 m³ / s
เมื่อแปลเป็นลิตรแล้ว ปรากฎว่า 4.396 ลิตรต่อวินาทีสามารถไหลออกจากท่อที่กำหนดได้
การคำนวณการใช้น้ำจะดำเนินการก่อนการก่อสร้างท่อส่งและเป็นส่วนสำคัญของการคำนวณทางอุทกพลศาสตร์ ในระหว่างการก่อสร้างท่อหลักและท่ออุตสาหกรรม การคำนวณเหล่านี้ดำเนินการโดยใช้โปรแกรมพิเศษ เมื่อสร้างท่อในประเทศด้วยมือของคุณเองคุณสามารถคำนวณได้ด้วยตัวเอง แต่ควรระลึกไว้เสมอว่าผลลัพธ์ที่ได้จะไม่แม่นยำที่สุด วิธีคำนวณพารามิเตอร์การใช้น้ำอ่านต่อ
ปัจจัยที่มีผลต่อปริมาณงาน
ปัจจัยหลักในการคำนวณระบบไปป์ไลน์คือปริมาณงาน ตัวบ่งชี้นี้ได้รับอิทธิพลจากพารามิเตอร์ต่างๆ มากมาย ซึ่งที่สำคัญที่สุดคือ:
- แรงดันในท่อที่มีอยู่ (ในเครือข่ายหลักหากท่อที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างจะเชื่อมต่อกับแหล่งภายนอก) วิธีการคำนวณโดยคำนึงถึงความดันนั้นซับซ้อนกว่า แต่ก็แม่นยำกว่าด้วย เนื่องจากเป็นแรงดันที่ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้เช่นปริมาณงาน นั่นคือความสามารถในการส่งน้ำปริมาณหนึ่งในหน่วยเวลาหนึ่งๆ ;
- ความยาวท่อทั้งหมด ยิ่งพารามิเตอร์นี้มีขนาดใหญ่เท่าใด ความสูญเสียก็จะปรากฏมากขึ้นในระหว่างการใช้งาน และเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้แรงดันตกคร่อม จึงจำเป็นต้องใช้ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า ดังนั้นปัจจัยนี้จึงถูกนำมาพิจารณาโดยผู้เชี่ยวชาญด้วย
- วัสดุที่ใช้ทำท่อ หากใช้ท่อโลหะสำหรับโครงสร้างหรือไปป์ไลน์อื่น พื้นผิวด้านในที่ไม่สม่ำเสมอและความเป็นไปได้ของการอุดตันทีละน้อยจากตะกอนที่มีอยู่ในน้ำจะทำให้ปริมาณงานลดลงและทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้นเล็กน้อย เมื่อใช้ท่อพลาสติก (PVC) ท่อโพลีโพรพิลีน และอื่นๆ แทบไม่รวมถึงการอุดตันของคราบสะสม นอกจากนี้พื้นผิวด้านในของท่อพลาสติกยังเรียบขึ้น
- ส่วนของท่อ ตามส่วนด้านในของท่อคุณสามารถทำการคำนวณเบื้องต้นได้อย่างอิสระ
มีปัจจัยอื่น ๆ ที่ผู้เชี่ยวชาญนำมาพิจารณา แต่สำหรับบทความนี้ไม่จำเป็น
วิธีการคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางขึ้นอยู่กับหน้าตัดของท่อ
หากเมื่อคำนวณไปป์ไลน์จำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยข้างต้นทั้งหมด ขอแนะนำให้ทำการคำนวณโดยใช้โปรแกรมพิเศษ หากการคำนวณเบื้องต้นเพียงพอสำหรับการสร้างระบบ ให้ทำตามลำดับต่อไปนี้:
- การกำหนดปริมาณการใช้น้ำเบื้องต้นของสมาชิกทุกคนในครอบครัว
- การคำนวณขนาดที่เหมาะสมของเส้นผ่านศูนย์กลาง
วิธีคำนวนการใช้น้ำในบ้าน
คุณสามารถกำหนดปริมาณน้ำเย็นหรือน้ำร้อนที่ใช้ในบ้านได้หลายวิธี:
- ตามการอ่านมิเตอร์ หากมีการติดตั้งมิเตอร์เมื่อวางท่อเข้าไปในบ้านก็จะไม่มีปัญหาในการกำหนดปริมาณการใช้น้ำต่อวันต่อคน ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อสังเกตเป็นเวลาหลายวัน คุณจะได้ค่าพารามิเตอร์ที่ค่อนข้างแม่นยำ
- ตามมาตรฐานที่กำหนดโดยผู้เชี่ยวชาญ อัตราการใช้น้ำต่อคนกำหนดไว้สำหรับสถานที่บางประเภทโดยมี / ไม่มีเงื่อนไขบางประการ
- ตามสูตร
ในการกำหนดปริมาณน้ำที่สูบทั้งหมดในห้อง จำเป็นต้องคำนวณสำหรับหน่วยประปาแต่ละหน่วย (อ่างอาบน้ำ ฝักบัว เครื่องผสมอาหาร และอื่นๆ) แยกกัน สูตรการคำนวณ:
Qs = 5 x q0 x Р,ที่ไหน
Qs เป็นตัวบ่งชี้ที่กำหนดอัตราการไหล
q0 คืออัตราที่กำหนด
P คือสัมประสิทธิ์ที่คำนึงถึงความเป็นไปได้ของการใช้อุปกรณ์ประปาหลายประเภทพร้อมกัน
ดัชนี q0 ถูกกำหนดขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์ประปาตามตารางต่อไปนี้:
ความน่าจะเป็น P ถูกกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้:
P = ยาว x N1 / q0 x 3600 x N2, ที่ไหน
L - ปริมาณการใช้น้ำสูงสุดเป็นเวลา 1 ชั่วโมง
N1 คือจำนวนผู้ใช้อุปกรณ์ประปา
q0 - มาตรฐานที่กำหนดไว้สำหรับหน่วยสุขาภิบาลแยกต่างหาก
N2 คือจำนวนอุปกรณ์ประปาที่ติดตั้ง
เป็นที่ยอมรับไม่ได้ในการพิจารณาปริมาณการใช้น้ำโดยไม่คำนึงถึงความน่าจะเป็น เนื่องจากการใช้อุปกรณ์ประปาพร้อมกันทำให้อัตราการไหลเพิ่มขึ้น
ลองคำนวณน้ำโดยใช้ตัวอย่างเฉพาะ จำเป็นต้องกำหนดปริมาณการใช้น้ำตามพารามิเตอร์ต่อไปนี้:
- บ้านเป็นบ้าน 5 คน;
- ติดตั้งอุปกรณ์ประปา 6 หน่วย: อ่างอาบน้ำ, ส้วม, อ่างล้างจานในห้องครัว, เครื่องซักผ้าและเครื่องล้างจานที่ติดตั้งในห้องครัว, ห้องอาบน้ำ;
- ปริมาณการใช้น้ำสูงสุด 1 ชั่วโมงตาม SNiP กำหนดไว้ที่ 5.6 l / s
กำหนดขนาดของความน่าจะเป็น:
P = 5.6 x 4 / 0.25 x 3600 x 6 = 0.00415
เรากำหนดปริมาณการใช้วัวสำหรับห้องอาบน้ำห้องครัวและห้องส้วม:
Qs (อาบน้ำ) = 4 x 0.25 x 0.00518 = 0.00415 (l / s)
Qs (ครัว) = 4 x 0.12 x 0.00518 = 0.002 (l / s)
Qs (ห้องน้ำ) = 4 x 0.4 x 0.00518 = 0.00664 (l / s)
การคำนวณหน้าตัดที่เหมาะสมที่สุด
ในการกำหนดส่วนตัดขวางจะใช้สูตรต่อไปนี้:
Q = (πd² / 4) xW, ที่ไหน
Q คือปริมาณน้ำที่คำนวณได้
d คือเส้นผ่านศูนย์กลางที่ต้องการ
W คือความเร็วของการเคลื่อนที่ของน้ำในระบบ
โดยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ง่ายที่สุด เราสามารถอนุมานได้ว่า
d = √ (4Q / πW)
ตัวบ่งชี้ W สามารถหาได้จากตาราง:
ตัวเลขที่แสดงในตารางใช้สำหรับการคำนวณโดยประมาณ เพื่อให้ได้พารามิเตอร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น จะใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน
ลองกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อสำหรับอ่างอาบน้ำ ห้องครัว และห้องสุขาตามพารามิเตอร์ที่แสดงในตัวอย่างนี้:
d (ห้องน้ำ) = √ (4 x 0.00415 / (3.14 x 3)) = 0.042 (ม.)
d (สำหรับห้องครัว) = √ (4 x 0.002 / (3.14 x 3)) = 0.03 (ม.)
d (สำหรับห้องน้ำ) = √ (4 x 0.00664 / (3.14 x 3)) = 0.053 (ม.)
ในการกำหนดส่วนตัดขวางของท่อให้ใช้ตัวบ่งชี้ที่คำนวณได้มากที่สุด โดยคำนึงถึงระยะขอบเล็กน้อยในตัวอย่างนี้ เป็นไปได้ที่จะดำเนินการเดินสายไฟของการจ่ายน้ำด้วยท่อที่มีหน้าตัดขนาด 55 มม.
วิธีคำนวณโดยใช้โปรแกรมกึ่งอาชีพพิเศษ ดูวิดีโอ