Розрахунок максимальної пропускної здатності труби. Пропускна здатність труби водопроводу

Приклад: СНиП 2.04.01-85 (2000) "Внутрішній водопровід і каналізація будівель", п. 18.2: " Розрахунок каналізаційних трубопроводів слід виробляти, призначаючи швидкість руху рідини V, м / с, і наповнення H / d таким чином, щоб була виконана умова:

V (H / d) 1/2 ≥ K,

де К = 0.5 - для трубопроводів з пластикових і скляних труб

К = 0.6 - для трубопроводів з інших матеріалів.

При цьому швидкість руху рідини повинна бути не менше 0,7 м / с, а наповнення трубопроводів - не менше 0,3..." і так далі.

Примітка: В даному випадку мова йде про розрахунок горизонтальних ділянок самопливних (безнапірних) каналізаційних мереж. Такі значення швидкості і наповнення трубопроводів необхідні для збереження самоочищає, каналізації.

Для людини, хоча б трохи знає основні закони фізики, таке формулювання звучить, як команда сержанта: "Літак, стій! Р-раз, два." Тому як призначити можна тільки Гюльчатай головною дружиною або там одного чиновника начальником над іншими чиновниками. А швидкість можна лише визначити, виходячи з наявних умов, або отримати необхідну, змінюючи вихідні умови або інші параметри потоку. Наприклад швидкість стічних вод, Що потрапляють в каналізаційну трубу з умивальника буде більше швидкості стічних вод, що потрапляють в каналізаційну трубу з ванни при рівних інших умовах (діаметр труб, ухил, сифони, решітки та ін.) Як мінімум тому, що будь-яке тіло, падаючи з висоти близько 50 см під дією сили тяжіння, в точці падіння має швидкість більше, ніж тіло, падаюче з висоти 15 см.

Я ні в якій мірі не ставлю під сумнів правильність, потрібність, а тим більше елегантну простоту наведеної формули, просто хочу пояснити, звідки ця та інші, які використовуються при розрахунку каналізаційних мереж, формули взялися і що вони означають.

У будь-якій квартирі або будинку все каналізаційні труби з вигляду їх розташування або призначенням можна розбити на 3 основних види:

1. Вертикальні

2. Горизонтальні.

3. Перехідні.

Крім труб в систему каналізації входять сифони і безпосередньо сантехприлади.

Малюнок 1. Найпростіша схема каналізації двоповерхового будинку.

До вертикальних трубопроводів відносять стояки, що проходять через всі поверхи.

На малюнку 1 стояк від другого до першого поверху показаний зеленим кольором, стояк від першого поверху до точки повороту в підвалі показаний темно-зеленим кольором, так як обсяг води, що проходить через цей стояк може бути в 2 рази більше. Труба, яка веде від стояка на дах, показана сірим кольором. Справа в тому, що по цій трубі стічні води не течуть, а призначена вона для вентиляції каналізації і для зниження перепадів тиску при змиві великої кількості води. А зниження перепадів тиску необхідно для того, щоб з сифонів сантехприборов вимиваються вода, висловлюючись науковою язиком - чи зривалися гідрозатвори.

На кожному поверсі до стояка приєднуються горизонтальні відводи від санітарно-технічних приладів.

На малюнку 1 такі труби показані блакитним кольором. Всі горизонтальні труби прокладаються з ухилом і тому є умовно горизонтальними. Більш того, завдання гідравлічного розрахунку часто полягає в тому щоб, підібрати необхідний ухил для труби заданого діаметра.

До горизонтальних відводів деякі санітарно-технічні прилади - наприклад, миття, умивальники - можуть приєднуватися з використанням вертикальних труб

які ніякого особливого назви не мають, але для наочності їх можна називати невентильованими міністоякамі, так як процеси, що відбуваються в таких вертикальних трубах, мало чим відрізняються від процесів, що відбуваються в стояках. На малюнку 1 такі труби показані світло-зеленим кольором. Справа в тому, що діаметр таких труб як правило приймається конструктивно - виходячи з міркувань зручності монтажу, а тому пропускна здатність таких труб значно більше необхідної і додаткового розрахунку такі труби не вимагають.

У підвалі або в підпіллі стояки приєднуються до випуску

до одного випуску може під'єднуватися кілька стояків. На малюнку 1 випуск - горизонтальна труба - показаний синім кольором. Випуск йде в прибудинкової каналізаційний колодязь, звідти труба йде в колодязь внутрішньодворової каналізації і далі, поки стічні води не доберуться до очисних споруд, але це вже не наша тема, хоча принцип розрахунку каналізаційних труб аж до очисних споруд такий же як і для внутрішньобудинкової каналізації.

У місцях зміни траєкторії руху стічних вод встановлюються різного роду перехідники

відводи прямі і косі, трійники прямі і косі, хрестовини прямі і косі, перехідники з одного діаметра труби на інший і т.п. На малюнку 1 показані перехідники з кутом переходу близько 90 о - це найбільш несприятливий кут переходу, проте все ще найпоширеніший при монтажі каналізації. Прямий відведення на переході з стояка в випуск показаний на малюнку 1 червоним кольором тому, що такий перехід в будівлях великої поверховості неприпустимий, проте такий перехід зустрічається. Пряма хрестовина, показана на малюнку 1 фіолетовим кольором, також не є оптимальним рішеннямз точки зору плавності потоку, проте з конструктивних міркувань такі хрестовини встановлюються дуже часто.

Як правило розрахунок внутрішньої каналізації зводиться до визначення діаметра стояка (темно-зелений колір) і випуску (синій колір). Для цього існують вельми зручні емпіричні формули таблиці і номограми.

Іноді розраховується горизонтальний відвід від унітазу, якщо унітаз встановлений на значній відстані від стояка. Розрахунок перехідників не виконується, зокрема тому, що процеси, що відбуваються в перехідниках, досить складні. Проте ми спробуємо хоча б приблизно уявити, що ж в цих місцях переходу відбувається. Отже:

1. Основою гідравлічного розрахунку є максимальна витрата води, який каналізаційна мережа повинна безперешкодно пропустити

Витрата води позначається літерою " q"І може вимірюватися в л / с, м 3 / с, см 3 / с і т.п.

Наприклад, коли ви натискаєте на кнопку зливного бачка, що містить близько 6 літрів води, вода починає виливатися з бачка. Якщо це відбувається протягом 4-6 секунд, то витрата води складе 1-1.5 л / с. Звичайно, процес зливу води з бачка нерівномірний, а нас цікавить максимальна витрата води. Для розрахунків довідники і будівельні норми рекомендують для унітазів із зливним бачком використовувати значення q = 1.6 л / с.

Якщо ваш сусід зверху натисне кнопку зливу трохи раніше, а така ймовірність, хоча і не дуже велика, існує, особливо якщо ви разом пили пиво перед тим, як відвідати санвузол, то розрахункова витрата води може скласти вже q = 1.6 · 2 = 3.2 л / с. Зате ймовірність того, що ви виллє в унітаз 10 літрів брудної води з відра після вологого прибирання, досить висока. Якщо це зробити за 3-4 секунди, то максимальна витрата води може скласти до 3.0-3.5 л / с. У зв'язку з цим навіть при розрахунку внутрішньої каналізації на одну квартиру розрахункова витрата води має становити не менше 3.2 л / с - втім це моя особиста думка.

При цьому також не виключена ймовірність того, що в каналізацію з двох квартир будуть надходити стічні води з ванн і тоді при витраті води від кожної ванни до 0.8 л / с загальна витрата води ще збільшиться до q tot = 3.2 + 0.8 · 2 = 4.8 л / с. Таким чином для двоповерхового будинку такий витрата води можна взяти за розрахунковий, хоча і дуже мало ймовірний. А от імовірність того, що в каналізацію можуть надходити стоки від двох унітазів і однієї ванни або від вилитого відра води і однієї ванни - існує. Інше питання - наскільки часто це може відбуватися, проте, якщо народу в квартирах багато, особливо дітей, то відбуватися це може досить часто і тоді каналізацію двоповерхового будинку (одного стояка) слід розраховувати на витрату:

q s = 3.2 +0.8 = 4.0 л / с або 0.004 м 3 / с.

Для багатоповерхових ж будинків з великою кількістю сантехприборов визначити максимальний розрахунковий витрата води на око не вийде. Якщо тупо скласти всі можливі витрати води від сантехприборов, то для пропуску таких обсягів води будуть потрібні труби дуже великого діаметра. Встановлювати такі труби не має сенсу, так як по теорії ймовірності подібний збіг обставин практично неможливо, до того ж це дорого, а розрахунок для того і проводиться, що мінімізувати витрати на пристрій і обслуговування каналізаційних мереж. Тому можливий максимальний розрахунковий витрата води для каналізації з великою кількістю сантехприборов визначається за формулами (тут не наводяться), складеним на основі теорії ймовірності, що враховує безліч різних чинників, зокрема години максимального водоспоживання і відповідно водовідведення. Формули ці не те, щоб дуже вже складні, проте вимагають уважного до себе ставлення. Бездумне ставлення до вказаних формулах іноді призводить до того, що для стояка 5-поверхового будинку розрахункова витрата води становить менше 1.6 л / с.

2. Коли відомий розрахункова витрата води можна визначити площу поперечного перерізу труби - ω, здатної пропустити даний обсяг води за певну кількість часу, проте для цього необхідно знати швидкість потоку - V:

ω = q / V (2.1.1)

V = q / ω (2.1.2)

Тут ми вперше стикаємося з поняттям швидкості і на основі формул (1.1.1) і (1.1.2) можемо зробити цілком логічний висновок:

чим більше швидкість потоку, тим більше пропускна здатність труби при тому ж діаметрі

Ось тільки як визначити цю саму швидкість? Адже не призначати ж її справді.

Тут доведеться пригадати основні закони динаміки і кінематики руху. У соматичних каналізаційних мережах рух стічних вод і що містяться в воді твердих часток відбувається під дією сили тяжіння F:

F = mg (2.2),

де m- маса тіла, g- прискорення вільного падіння g = 9.81 м / с 2.

швидкість тіла, що падає з прискоренням, залежить від часу руху t:

V = V o + gt (2.3.1)

а якщо початкова швидкість V o = 0, То формула (2.3.1) ще більш спрощується і тоді

V = gt (2.3.2)

3. Рух з прискоренням означає, що швидкість тіла на різних ділянках прямолінійної траєкторії руху різна, з чого випливає, що для різних ділянок каналізаційної мережіпотрібно різний діаметр труб при одному і тому ж витраті води. Але так як ділянки каналізаційної мережі для якогось розрахункової витрати води виконуються з труб постійного по довжині діаметра, то досить розрахунком визначити перетин труби в таких місцях, де швидкість потоку мінімальна і тому потрібна максимальна перетин труби.

4. При цьому не можна забувати, що

вода не є вільно падаючим тілом. При русі по трубах воді доводиться долати тертя об стінки труби, опір повітря, що знаходиться в трубі,

а іноді і повністю його видавлювати, якщо поперечний переріз труби заповнене водою повністю. Спрямовані ці сили в сторону, протилежну напрямку дії сили тяжіння, таким чином

сумарна сила, що діє на стічні води завжди менше сили тяжіння

При цьому на відміну від сили тяжіння, сила тертя і сила опору повітря не є постійними, а змінюються в залежності від швидкості.

Чим більше швидкість потоку, тим більше опір повітря і сила тертя.

Для стічних вод, що рухаються по вертикальних трубах максимально можлива швидкість досягається на висоті, приблизно рівної 90 діаметрам труби (згідно експериментальних даних). При цьому швидкість потоку при попаданні стічних вод в стояк - початкова швидкість - залежить від кута підключення горизонтальних труб. Найбільш несприятливий кут підключення, як уже говорилося, 90 о. При такому куті підключення стічні води спочатку рухаються майже по горизонтальній траєкторії і, потрапляючи в стояк, змінюють траєкторію руху, тому мають початкову швидкість V проблизьку до 0 м / с.

Це дуже зручно для розрахунків, але дуже погано для підтримки нормального режиму експлуатації каналізації.

По-перше, при використанні прямих хрестовин (показані на малюнку 1 фіолетовим кольором) частина стічних вод разом з вмістом при великій швидкості потоку в горизонтальній трубі може затікати в протилежну горизонтальну трубу. Там ця вода зупиниться і завдяки ухилу, стече в стояк, однак тверді частинки цілком ймовірно залишаться в протилежному трубі, що з часом може призвести до замулювання труби і як результат до частих засмічення каналізації.

По-друге, вода, що має початкову швидкість, близьку до 0 м / с, заповнює весь поперечний переріз труби (ймовірність цього найбільш висока при діаметрі відведення рівному діаметру стояка) або велику його частину. Таким чином створюється перешкода для вільного циркулювання повітря. Стічні води, спускаючись по стояку захоплюють за собою і повітря. Причому, навіть якщо перетин заповнене водою не повністю, цей ефект називається ежектірующее здатністю рідини. Все це може привести до зриву гідрозатворів, що захищають наше житло від проникнення газів з каналізаційних труб.

5. Таким чином головним критерієм розрахунку стояків є недопущення зриву гідрозатворів. Чим ближче кут підключення до 0 о, тим більше пропускна здатність стояка. Пропускна здатність вентильованого стояка більше, ніж невентильованої стояка при тому ж діаметрі.

5.а) Так як при влаштуванні каналізації використовуються стандартні труби, перехідники, сифони і сантехприлади, для яких максимально допустимі витрати води вже давно визначені, а дані зведені в відповідні таблиці, то розрахунок стояків зводиться до порівняння розрахункової витрати води з пропускною спроможністю стояка в залежно від діаметра і кута підключення. Наприклад, згідно з СНиП 2.04.01-85 (2000):

Таблиця 1.

Таблиця 2.

і ми відразу бачимо, що при підключенні унітазів прямими відводами до стояка діаметром 100 мм максимальна пропускна здатність стояка не перевищує 3.2 л / с.

5.б) Втім, для каналізації, виконаної повністю з пластикових труббільш правильно користуватися таблицями СП 40-107-2003 "Проектування, монтаж і експлуатація систем внутрішньої каналізації з поліпропіленових труб", Які враховують збільшення внутрішнього діаметратруб, при переході з чавунних труб на пластикові:

Таблиця 3.

ПриміткаПропускна здатність розрахована для стояків висотою L ст = 90 D ст і гідравлічних затворів висотою 60 мм. При L ст< 90 D ст табличные значения пропускной способности стояков следует увеличить в (90D ст /L ст) 0.5 раз; при высоте гидрозатворов 50 мм пропускная способность стояков уменьшается в 1,1 раза.

Тут D ст - внутрішній діаметр стояка, рівний 0,1046 м (104,6 мм), 0,0464 м (46,4 мм) і 0,0364 м (36,4 мм) для труб зовнішнім діаметром 110, 50 И40 мм відповідно.

Таблиця 4.

Примітка: При висоті гідравлічних затворів 70 мм значення витрат слід збільшити на 10%, при висоті 50 мм - зменшити на 10%.

Таким чином, якщо розглядається в нашому прикладі каналізація є пластиковою вентильованого, то пропускна здатність стояка при тих же початкових умовах становить:

q max (60) = 3.6 (90 · 0.1046 / 5) 0.5 = 4.94 л / с.

А якщо висота гідрозатворів буде 50 мм, то

q max (50) = 4.94 / 1.1 = 4.49 л / с.

Поки начебто все добре але не будемо поспішати з висновками.

6.

Якщо ми не будемо звертати уваги на таблицю 3, а будемо керуватися тільки даними таблиці 1, то для забезпечення витрати води 4 л / с слід перевірити величину розрідження в стояку при такому витраті води. СП 40-102-2000 "Проектування і монтаж трубопроводів систем водопостачання і каналізації з полімерних матеріалів. Загальні вимоги" пропонує використовувати для вентильованих стояків наступну емпіричну формулу:

(6.1)

де Δ p - величина розрідження в стояку, мм вод. ст .;

q s - розрахункова витрата стоків, м 3 / с;

α 0 - кут приєднання поверхового відводу до стояка, град .;

Dст- діаметр стояка (внутрішній), м;

dвідп- діаметр поверхового відводу (внутрішній), м;

Lст- робоча висота стояка, м.

Примітка: При 90 Dст> Lст слід приймати Lст = 90 Dст, так як швидкість потоку в стояку не може перевищувати максимального значення, що досягається на відстані, приблизно рівному 90 діаметрам.

Тоді для пластикової каналізації при робочій висоті стояка Lст = 5 м(Відстані від точки входу в стояк на 2 поверсі до точки переходу в випуск), внутрішньому діаметрі поверхового відводу і стояка Dст = dвідп = 0.1046 мі вугіллі під'єднання α 0 = 90 о, Розрідження в стояку складе:

Δ р= (366 (0.004 / 0.1046 2) 1.677) / (90 · 0.1046 / 5) 0.5 = 49.34 мм вод.ст.

Це означає, що використовувати в даному випадку сифони з висотою гідрозатвори h з = 50 мм - не можна, так як

Δp ≤ 0.9h з (6.2)

А потрібно використовувати сифони з висотою гідрозатвори 60, 70 мм. Також можна поміняти кут входу в стояк або збільшити діаметр стояка.

Якщо входи в стояк виконуються під різними кутами, або стічні води надходять в стояк по трубах різного діаметра, то можна окремо розрахувати розрідження в стояку для кожного розглянутого випадку, а потім отримані значення скласти. Втім результат розрахунків все одно залишиться дуже приблизними.

Примітка: Не дивлячись на те, що людина користується каналізацією в тому чи іншому вигляді вже кілька тисячоліть, точний розрахунок каналізаційних мереж і раніше неможливий. Теоретичне моделювання процесу руху стічних вод, та ще й по змінюється траєкторії - досить складне і трудомістке заняття саме по собі, при цьому потрібно врахувати вплив безлічі різних факторів, таких як діаметр труби, висоту наповнення труби, шорсткості труби, що змінюється швидкість окремо рухомих частинок води , що ми в цілому умовно розглядаємо як швидкість потоку, температуру води, яка впливає на в'язкість, процентний вміст і розміри твердих частинок - фекалій, туалетного паперу, піску та ін. - переносяться стічними водами, і багато чого ще. Як показує накопичений досвід і численні серії експериментів, набагато простіше проводити розрахунок по максимально спрощеним емпіричним або напівемпіричні формулами, підтвердженим результатами експериментів. Проте дослідження особливостей руху фекалій по трубах продовжують активно проводитися вченими Росії, США, Німеччини, Швейцарії та інших країн. На основі нових спостережень і досліджень в формули таблиці, номограми вносяться уточнюючі поправки. Наприклад, в одній з кращих на мій погляд книг, присвячених проблемам розрахунку каналізаційних мереж А.Я. Добромислова "Розрахунок і конструювання систем каналізації будівель", М. Стройиздат, 1978 р також наводяться таблиці для визначення пропускної здатності вентильованих і не вентильованих стояків, але з чітким зазначенням, що це пропускна здатність при висоті гідрозатворів 60 мм. Якщо висота гідрозатвори 50 мм, то значення пропускної здатності потрібно зменшити на 20%, а якщо висота гідрозатворів 70 мм - то збільшити на 20%. Так ось згідно із зазначеною книзі максимальна пропускна здатність вентильованого стояка діаметром 100 мм при підключенні відведення діаметром 100 мм під кутом 90 о становить 3.54 л / с, тобто на 10% більше, ніж за вимогами чинного Сніпа, в якому висота гідрозатворів зовсім не вказується. Це я до того, що не дивлячись на велику кількість зручних таблиць і номограм додатково прорахувати параметри за наявними формулами ніяк не завадить. А якщо результати, отримані за таблицями і за формулами, то для надійності розрахунків слід приймати найбільш несприятливий результат. В даному випадку визначальним буде вважатися розрахунок за формулами (6.1) і (6.2).

7. Величину розрідження в невентильованому каналізаційному стояку можна розрахувати за формулою:

Δ p= 0.31V см 4.3 (7.1)

де V см- швидкість повітряної суміші, яка в свою чергу визначається за формулою:

V см = (Q в + q s) / ω (7.2)

де q s- розрахункова витрата води, м3 / с,

ω - площа поперечного перерізу труби:

ω = ПDст 2/4 (7.3)

Q в- витрата повітря, увлекаемого стічними водами, м 3 / с, визначається за формулою:

(7.4)

Наприклад, якщо сусід зверху вирішить заглушити стояк, тобто обрізати трубу провідну на дах і поставити заглушку, то при тих же умовах, які розглядалися раніше, витрата повітря складе:

Q в = 13.8 · 4 0.333 0.1046 1.75 /(90·0.1046/5) 0.5 = 0.0308 м3 / с,

V см = (0.0308 + 0.004) 4 / (3.14 · 0.1046 2) = 4.046 м / с

Δ р= 0.31 · 4.046 4.3 = 126.4 мм вод. ст.

Як бачимо, при заглушеному стояку перепад тисків буде в 2.5 рази більше і витримати такий перепад можуть хіба що сифони з висотою гідрозатвори близько 100 мм, так що видаляти фанову вентиляцію навіть у двоповерховому будинку вкрай не бажано.

8. Останнім часом при влаштуванні нової або ремонті старої каналізації все частіше використовується зворотний повітряний клапан

Такий клапан відкривається, коли в стояку падає тиск і закривається, коли тиску в стояку і в приміщенні вирівнюються, таким чином гази з каналізації не потрапляють в квартиру. конструкція повітряних клапанівбуває різна, але як правило діаметр впускного отвору менше діаметра каналізаційного стояка. У зв'язку з цим пропускна здатність стояків, обладнаних повітряними клапанами менше, ніж стояків, вентильованих через труби такого ж діаметру. Виробники зворотних повітряних клапанів під торговою маркою HL стверджують, що за результатами випробувань саме їх продукції в СП 40-107-2003 "Проектування, монтаж і експлуатація систем каналізації з поліпропіленових труб" (діє з 01.05.2003) з'явилася наступна таблиця в додатку Б. 1:

Таблиця 5.

ПриміткаДана таблиця тільки для стояків діаметром 110 мм. Площа впускного отвору в таблиці позначена літерою А. Повітряний клапан може бути обладнаний вставкою або встановлюватися без неї і тоді пропускаючи здатність клапана вище.

Якщо ви збираєтеся використовувати повітряні клапани іншої конструкції, або іншого діаметра, то користуватися цією таблицею не варто. Проте особливості перебігу стічних вод по стояку такі, що використання повітряних клапанів будь-якої конструкції на всіх поверхах і навіть для кожного сантехпрібора дозволяє знижувати перепад тиску і тим стабілізує роботу гідрозатворів.

9. Для стічних вод, що рухаються по горизонтальних трубах, а точніше по трубах, прокладених з деяким ухилом, вертикальна складова сили тяжіння дуже мала

наприклад, при ухилі 1 см / м значення вертикальної складової сили тяжіння становитиме ~ 0.01 і тоді прискорення руху стічних вод становитиме а ≈ 0.0981 м / с 2.

При цьому сила тертя і опору повітря нікуди не діваються. Якщо сили тертя і опору повітря більше вертикальної складової сили тяжіння, то швидкість потоку буде зменшуватися до тих пір, поки значення сил не вирівняються. Якщо сили тертя і опору повітря менше вертикальної складової сили тяжіння, то швидкість потоку буде збільшуватися до тих пір, поки значення сил не вирівняються. Але і в тому і в іншому випадку швидкість через деякий проміжок часу стане постійною при досить великій довжині труби, прокладеної з незмінним ухилом

Таким чином поперечний переріз, в якому швидкість стає постійною, і є розрахунковим. Так як і в цьому і в усіх наступних перетинах при постійній швидкості параметри потоку мінятися не будуть, то пропускна здатність труб постійного по довжині діаметра буде незмінною. На підставі цього припущення, а також з урахуванням всіх можливих характеристик труби, параметрів потоку і властивостей стічних вод складаються різного роду таблиці і номограми

що дозволяють досить легко і швидко визначити, виходячи з розрахункової витрати стічних вод, і діаметр труби і ухил труби при відомому діаметрі. Наприклад, у згадуваному СП 40-107-2003, в додатку В даються такі

9.а) А ось щоб коректно користуватися такими таблицями, потрібно дотримуватися вимог п.18.2, з якого дана стаття і починається. І тільки тепер ми можемо сформулювати вимоги цього пункту більш розширено і точно:

Розрахунок досить довгих горизонтальних ділянок безнапірних каналізаційних трубопроводів досить виробляти для перетинів з усталеною швидкістю. Для того, щоб виконувалося самоочищення, швидкість потоку повинна бути не менше 0.7 м / с. З економічних міркувань (для здешевлення каналізаційної мережі) наповнення труби повинна становити H / d ≥ 0.3.

Максимальна пропускна здатність труб забезпечується при H / d ≈ 0.9. І теоретично цю величину можна приймати для розрахунків. Але.

Так як початкова швидкість потоку може бути дуже малою, що може привести до повного заповнення труби, що призведе до уповільнення досягнення необхідної швидкості, а значить і збільшить ризик засмічення каналізації, то:

При вугіллі переходу ~ 90 о розрахункове наповнення труби бажано приймати H / d ≤ 0.6.

При вугіллі переходу ~ 45 про розрахункове наповнення труби бажано приймати H / d ≤ 0.7.

При виконанні переходу декількома відводами розрахункове наповнення труби бажано приймати H / d ≤ 0.8.

А щоб збільшити значення початкової швидкості і тим самим зменшити ризик засмічення труби на ділянці труби, де швидкість буде збільшуватися, то краще використовувати плавні переходи (кілька відводів).

Примітка: Максимальне наповнення труби будівельними нормами не регламентується, і на наведені вище рекомендації щодо заповнення труби можете не звертати уваги.

Таким чином при влаштуванні випуску трубою діаметром 110 мм (а трубу меншого діаметру, ніж діаметр стояка, використовувати заборонено та й технічно зробити це досить складно), якщо прийняти ухил труби i = 0.02 , То при розрахунковій витраті води близько 4 л / с наповнення труби після (стабілізації швидкості потоку) складе близько h / D ≈ 0.47 , А стала швидкість потоку близько V ≈ 1 м / с. Більш точні значення визначаються інтерполяцією, але в даному випадку такої необхідності немає, так як вимоги по швидкості потоку і наповненню труби дотримані з хорошим запасом.

На цьому розрахунок можна і закінчити, але не слід забувати і про те, що ймовірність такого великого секундного витрати води для даного прикладу досить мала, тобто такий витрата може бути зафіксований далеко не кожен день, можливо навіть не кожного тижня. А для того щоб каналізаційна система самоочищається, розрахункова витрата повинен фіксуватися кілька разів в день. В даному випадку за мінімальний розрахунковий витрата води, що забезпечує самоочищення, слід приймати злив води від одного унітазу, тобто

q min = 1.6 л / с

Для такої витрати по таблиці при ухилі i = 0.02 навіть не можна коректно визначити наповнення труби і швидкість, так як наповнення буде менше рекомендованого 0.3. В цьому випадку напрошується зменшення ухилу, до i= 0.01 ÷ 0.015. Але я б не рекомендував зменшувати ухил з конструктивних міркувань.

Чим менше значення ухилу на кресленні, тим складніше його відтворити в реальності. Для цього потрібні більш точні вимірювальні інструменти, точніша техніка виконання, що не допускає просадок труб, фундаменту будівлі і багато чого ще. В індивідуальному будівництві найчастіше використовуються не дуже дорогі інструменти та прилади. Точні розрахунки несучої здатності основи і фундаменту - теж рідкість. В результаті ухил в 1 см може взагалі зникнути або навіть перетворитися на контр-уклону. Тому дотриманням умови щодо наповнюваності труби в таких випадках можна знехтувати, а ось швидкість потоку для самоочищення більш важливий показник і грубий аналіз таблиці для труби діаметром 110 мм при ухилі i = 0.02 і витраті 1.6 л дає нам наповнення труби h / D ≈ 0.28 ÷ 0.295 , швидкість потоку V ≈ 0.75 ÷ 0.8 м / с.

П.18.2 СНиП 2.04.01-85 (2000) при недотриманні умов по швидкості і наповненню через недостатнє витрати стічних вод рекомендує неощадно ділянки трубопроводів діаметром 40-50 мм прокладати з ухилом i = 0,03 , А діаметром 85 і 100 мм - з ухилом i = 0,02 . Згідно СП 40-107-2003 в таких випадках ухил повинен бути не менше 1 / D.

Максимальне значення ухилу не повинно перевищувати i ≤ 0.15, для ділянок, довжина яких перевищує 1.5 м. Вважається, що на ділянках меншої довжини вода не встигає набрати швидкість, потенційно небезпечну для роботи каналізації.

9.б) Для чавунних труб поки немає розрахункових таблиць, які пройшли перевірку СНіПами. Тому при розрахунках СНиП 2.04.01-85 (2000), п.18.1 пропонує скористатися номограмою додатка 9 або таблицями (взагалі вся ця стаття присвячена всього лише двома пунктами зазначеного Сніпа), де взяти ці таблиці СНиП не вказує. Для наближеного розрахунку можна скористатися довідником "Гідравлічний розрахунок систем водовідведення" під. ред. Ю.М. Константинова, 1987 г. Нижче наводяться ці таблиці в дещо зміненому вигляді:

Особисто у мене великий сумнів викликають значення швидкості і витрати води при h / D = 1, але в цілому цими таблицями можна користуватися. Однак, якщо враховувати, що з часом чавунні труби іржавіють і коефіцієнт шорсткості при цьому підвищується, то розрахункові значення витрати води і швидкості слід приймати ще менше. Наскільки менше сказати не можу і вказівок у технічній літературі не зустрічав, можу припустити, що за кожен рік роботи пропускну спроможність слід зменшувати на ~ 0.5%, а швидкості на ~ 0.2%, хоча залежність ця буде явно не лінійної.

Більш точними для гідравлічних розрахунків вважаються таблиці братів Лукіних, які витримали кілька видань. Одна біда - таблиці ці розраховані для бетонних і залізобетонних труб, що мають коефіцієнт шорсткості, відмінний від бетону. Проте для наближених розрахунків можна користуватися і цими таблицями:

Як бачимо для максимальної розрахункової витрати 4.0 л / с і для мінімального 1.6 л / с підходять чавунні труби діаметром 100 мм з ухилом i = 0.02 .

10. Як уже говорилося, розрахунок перехідників зазвичай не проводиться. Процеси, що відбуваються в перехідниках, тобто місцях зміни траєкторії руху рідини, досить складні і змоделювати їх важко. Але при проектуванні каналізації слід пам'ятати, що чим більш плавним є перехід, тим менше в підсумку буде втрата швидкості, гідроудар, завихрення потоку, осідання твердих частинок та інші неприємності. У гідродинаміці будь щодо різкі зміни параметрів потоку розглядаються, як результат дії місцевих опорів, в даному випадку перехідників. В Загалом виглядівплив місцевих опорів визначається за формулою Бернуллі, що враховує падіння напору, що для умовно безнапірного потоку означає падіння або збільшення швидкості до і після місцевого опору. Падіння напору в місцевих опорах визначається за формулою:

h м = ξV 2 / (2g) (10.1)

де ξ - коефіцієнт місцевого опору, віднесений до середньої швидкості до або після опору:

Як бачимо різниця для відводу 30 про і 90 про - дуже істотна. Тому в світі і розробляються все нові і нові моделі перехідників, наприклад:

Такі коротко теоретичні передумови для гідравлічного розрахунку внутрішньої каналізації.

Перш ніж говорити про те, яка пропускна здатність труби в залежності від діаметра і інших параметрів, давайте з'ясуємо, що означає взагалі це поняття. Говорячи сухою мовою визначень, це здатність пропускати певний обсяг рідини за фіксований відрізок часу. У нашому випадку це скільки літрів води може пройти через систему за 1 хвилину.

Як можна розрахувати

Але в будь-якому випадку вам знадобляться вихідні дані.

• Як мінімум вам потрібно хоча б приблизно знати протяжність лінії, чим довше траса, тим більший діаметр системи буде потрібно.
• Не менш важливим зараз є матеріал, з якого виготовляється система. Поширені в минулому сталеві водопроводи мають великий опір, плюс такі системи схильні до заростання, в результаті чого діаметр, з часом, буде зменшуватися. Полімерні матеріали більш прогресивні і практичні, на пластиці наліт не затримується і гладка поверхня не створює перешкод.
• Виконуючи розрахунок пропускної здатності труби, важливо знати кількість точок водоспоживання, причому потрібно враховувати яка кількість з них можуть теоретично бути включені одночасно. Адже мало кому може сподобатися ситуація коли при включенні води на кухні, вона автоматично зникає в інших місцях.
• До обов'язкового переліку даних також можна додати середній тиск в системі водопостачання.

Важливо: не менше важливим є дотримання норм монтажу системи. Адже при недотриманні кута нахилу або надмірній кількості поворотів і запірних механізмів, енергетичні витрати зростають і пропускна здатність зменшується.

Відразу скажемо, що розрахунок пропускної здатності водопровідної труби за допомогою математичних формул заняття досить складне. Для отримання точних значень необхідно володіти глибокими професійними знаннями, Крім того дані для виконання розрахунку в будь-якому випадку потрібно буде брати зі спеціальних таблиць. Для ясності, на фото нижче ми даємо приклад вирішення такого завдання.

Зараз розроблений цілий ряд таблиць, в яких вказані досить точні дані за обсягом рідини здатної пройти за одиницю часу, наприклад, таблиці Шевельова. У цих матеріалах можна знайти дані не тільки по сталевих систем, але також дані викладки по всім існуючим матеріалами, з яких можуть монтуватися водопроводи.

Перш за все, це всі види полімерів, кольорові метали, скло та навіть асбоцемент. На фото нижче дан приклад такої таблиці.

Але в наш прогресивний століття найдоступнішими можна сміливо вважати спеціальні програми в інтернеті, це так звані онлайн калькулятори. Складаються вони таким чином, щоб будь-яка людина зміг, не напружуючись швидко отримати потрібну йому інформацію. Інструкція вимагає лише своїми руками внести задані параметри і ви відразу отримаєте точний результат.

Порада: можна зробити ще простіше, зараз практично в будь-якому нормальному будівельному магазині, за умови закупівлі у них матеріалів, вам із задоволенням зроблять розрахунок пропускної здатності трубопроводу.

Як підібрати потрібний діаметр

Діаметр водопроводу вважається однією з головних характеристик, так як порахувати пропускну здатність труби, для забезпечення нормальної роботи системи без цих даних неможливо. Ви можете змонтувати систему з будь-якого матеріалу, але головним показником все одно буде діаметр.

Якщо ви в прагненні заощадити візьмете труби меншого діаметру, то при проходженні через них рідина буде викликати завихрення, на мові професіоналів турбулентність. Це явище характеризується дрібною вібрацією і підвищеним шумом. В результаті з'єднувальні елементи системи і самі труби будуть швидко виходити з ладу.

Середнє значення швидкості руху води в системі, яке прийнято враховувати при розрахунках, складає близько 2-х метрів в 1 секунду. Але крім цього, як згадувалося раніше, велике значення має протяжність водопровідної системи.

Залежність діаметра від протяжності

• За умови стабільного тиску в муніципальному водопроводі, для монтажу траси протяжність, якій знаходиться в районі 10м, цілком достатньо діаметру 20 мм. Більш того, в приватному будівництві, при розумній кількості точок водоспоживання, це перетин вважається оптимальним.
• Для траси, розмір якої може досягати двадцяти метрів, вже рекомендується використовувати перетин 25 мм.
• Системи протяжністю від 30, до 50м вимагають використання труб перетином 32 мм.
• Системи з внутрішнім перетином в 50 мм використовуються для водопроводів від 50, до 200м.
• Труби перетином в 100 мм використовуються для прокладки магістралей в приватному секторі або запітиванія розподільчої системи багатоповерхових будівель.

Також важливо врахувати кількість одночасно працюючих точок, прийнято вважати, що через один кран в будинку може проходити до 5 л води за хвилину. З цього значення слід розраховувати норми споживання на будинок або квартиру.

Точок водорозбору в будинку можна наставити як завгодно багато, але якщо кількість жителів невелика, то і розрахунок водоспоживання можна значно спростити.

Кілька слів про розмірності

Діаметр водопровідних конструкцій може позначатися різними значеннями. Люди далекі від сантехнічних термінів звикли все вимірювати традиційної метричної системою, в міліметрах, сантиметрах або в метрах. Але фахівці часто характеризують перетин труби в дюймах, тільки мідні і алюмінієві вироби завжди вимірюються в міліметрах.

Ми не будемо вдаватися в походження цієї класифікації, скажемо лише, що 1 дюйм прийнято вважати рівним 25,4 мм. У документації вони можуть позначатися лапками, так 1 "= 25,4 мм. Проміжні перетину традиційно позначаються дробом, наприклад 1/2 "- півдюйма (12,7 мм) або 3/4" - три чверті дюйма (19 мм).

На відео в цій статті показані приклади розрахунків.

висновок

Ціна на деякі види труб може бути досить високою, але зовсім не обов'язково економити на якості. Якщо правильно виконати розрахунок пропускної здатності трубопроводу, то можна змонтувати систему з допустимим перетином за прийнятні гроші ().

Сьогодні проблема заміни водопровідних трубдуже актуальна. Кожна людина в нашій країні хоча б раз в житті мав з нею справу або буде мати. При цьому потрібно представляти, як вибрати труби для водопроводу, які вони зараз випускаються, яка характеристика буде визначальною. В цьому випадку зробити правильний вибірв конкретній ситуації легше.

Якими бувають труби?

якісні параметриводопровідних труб всім зрозумілі: надійність, довговічність, якість матеріалу. Вибір труб на сьогоднішній день дуже різноманітний. Ділять їх умовно на металеві та неметалеві.

Металеві водопровідні труби:

• сталеві;
• чавунні;
• з нержавіючої сталі;
• оцинковані;
• мідні.

Полімерні (неметалеві) водопровідних труби:

Вибираємо водопровідні труби

Асортимент водопровідних труб на ринку в наш час надзвичайно різноманітний. Сьогодні металеві труби поступово поступаються своє місце полімерним. Цьому є ряд причин. Серед них чутливість металевих трубдо корозії, схильність до нашаруванню, технічна складність ремонту та монтажу.

У полімерних аналогів ці проблеми відсутні. При цьому термін служби їх набагато довше. До пріоритетамиполімерних труб відносяться низькі електро- і теплопровідність, малу вагу, простота установки, акустична ізоляція, менший опір потоку через гладкій поверхні.

При покупці також корисно пам'ятати про те, що весь сьогоднішній ринок ділиться між п'ятьма країнами-виробниками: Росією, Китаєм, Туреччиною, Німеччиною і Чехією. Все більшою популярністю користується турецька продукція, яка дуже прийнятна за ціною і порівнянна за якістю з німецької та чеської.

Однак головним параметром завжди є діаметрводопровідної труби . Це не єдиний важливий критерій, але саме його потрібно знати, прийшовши в магазин. Інший важливий технічний параметр - пропускна здатністьводопровідної труби. Але якщо друге хвилює не так часто простого обивателя, то питання - як визначити діаметр труб - набагато актуальніше.

Що треба врахувати при заміні водопровідних труб

Раніше в наших будинках монтували труби одного стандартногодіаметра, ніяких варіацій не було. Зараз, коли вибір виробів досить великий, зорієнтуватися в такому розмаїтті нелегко. Тому при ремонті слід пам'ятати, що призначення і назви по дюймам старих труб не відповідають справжнім метричних розмірах. Це буває важливо пам'ятати при їх стикування. У таких ситуаціях використовують перехідні елементи, Що враховують розміри труб з конкретних матеріалів. Ще важливо враховувати натиск води, кількість стиків і поворотів, довжину водопроводу.

Звичайно, є формули для розрахунку пропускної здатності. Однак вони дуже складні, і частіше користуються стандартними величинами:

• для холодної і гарячої води - діаметр 15 мм (½ дюйма);
• монтуючи стояк - внутрішній діаметр 25 мм (1 дюйм).

Реальні значення можуть відрізнятися на кілька міліметрів.

Визначаємо діаметр труби

Оскільки водопровідні труби сьогодні встановлюють з різних матеріалів , То і діаметри їх можуть трохи відрізнятися. Крім цього, системи позначень теж можуть бути різними.

Тому для визначення діаметра труб водопроводу з різних матеріалів використовуються таблиці, дані яких відповідають ГОСТ. З них можна дізнатися загальні відомостіпро діаметр труб для водопроводу. Кожному значенню внутрішнього діаметра відповідають свої зовнішні діаметри для різних матеріалів труб.

Разом з тим можна скористатися одним з доступних способів:

• Для вимірювання зовнішнього діаметра потрібен штангенциркуль.
• Для металевих і пластикових труб великого діаметра штангенциркуль не підійде. В цьому випадку потрібно обмірити трубу по обхвату(За допомогою шнура або рулетки). Отриману величину розділити на число Пі (приблизно 3,14). Результат буде шуканим діаметром труби.

Діаметр труб і їх пропускна здатність

Діаметр водопровідних труб тісно пов'язаний з їх пропускною спроможністю. Пропускна здатність - це співвідношення речовини, що транспортується (води) за певний проміжок часу.

Ця величина потрібна для розрахунку розмірів труб і тиску води в них. Чим більше поворотів, з'єднань, тобто вище складність системи водопостачання, Тим більший діаметр слід вибирати. Також важливим параметром є довжина системи. У звичайних квартирах величина не перевищує 10 метрів, і відповідний діаметр труб складає 20 мм.

1. За формулами.В цьому випадку використовуються усереднені значення. Наприклад, одне з них - шорсткість поверхні. Її беруть рівною 0,2 мм. Крім цього, потрібні різні виміри: величин діаметру, ухилу прокладки, напору води; коефіцієнти для матеріалу, з якого виготовлена ​​труба. Ці значення визначають за таблицями для відповідного виду матеріалу. Без праці розрахунки зможе виконати тільки сантехнік з великим досвідом таких робіт.
2. За таблицями.Ними користуються для розрахунку пропускної здатності труб з різних матеріалів. Наприклад, можна застосувати дані з таблиць Ф. А. Шевельова.
3. За допомогою спеціалізованих програмдля оптимізації водопровідних мереж. Такі програми особливо ефективні для монтажу складної водопровідної системи з безліччю водорозбірних точок.

При бажанні одним з цих способів можливо прорахувати необхідну пропускну здатність труб і навіть всієї системи будинку.

Таким чином, для заміни труб в квартирі, варто серйозно поставитися до визначення діаметрів і матеріалів труб. Від цього може залежати величина напору води і, як наслідок, комфорт користування водопроводом.