Меню

Как вычислить объем трубы в трубе

Расчет объема трубы: принципы вычислений и правила производства расчетов в литрах и кубических метрах

При нахождении количества необходимой жидкости в отопительной системе часто нужно решить отдельную задачу – выполнить расчет объема трубы с заданными параметрами. Сама вычислительная формула проста. Однако на практике для получения точного результата применять ее нужно аккуратно.

Мы расскажем о том, как рассчитать внутренний объем важной коммуникационной системы. В представленной нами статье детально разобраны варианты проведения вычислений для трубопровода и приборов отопления. С учетом наших советов вы оперативно решите задачу.

Геометрические параметры труб

Для определения объема трубы необходимо и достаточно знать всего два ее показателя: длину и внутренний (фактический) диаметр. Последний параметр важно не перепутать с внешним размером, который приводят для правильного подбора фитингов и соединительных элементов.

Если значение толщины стенки неизвестно, то вместо расчетного внутреннего диаметра можно использовать DN (диаметр внутреннего прохода). Они приблизительно равны, а величина DN, как правило, указана на маркировке, которую размещают на внешней стороне изделия.

Перед тем как попробовать рассчитать объем любой трубы, необходимо не допустить распространенную ошибку и привести все параметры к единой системе измерения. Дело в том, что длину обычно выражают в метрах, а диаметр – в миллиметрах. Отношение этих двух единиц следующее: 1 м = 1000 мм.

На самом деле, можно привести параметры и к промежуточным значениям – сантиметрам или дециметрам. Иногда это даже удобно, учитывая, что в этом случае количество знаков после запятой или, наоборот, нулей, будет не очень большое.

Для произведенных не в России (и не для России) труб диаметр может быть выражен в дюймах. В этом случае необходимо выполнить пересчет, учитывая, что 1″ = 25.4 мм.

Формула для отдельно взятой трубы

С позиции геометрии, труба представляет собой прямой круговой цилиндр.

Объем такого объекта равен площади сечения умноженной на длину:

Площадь сечения трубы, имеющей форму круга с известным диаметром, вычисляют по формуле:

S = π * d 2 / 4

Итоговая формула объема трубы с известными внутренним диаметром и длиной будет иметь следующий вид:

V = π * l * d 2 / 4

Если единицей измерения длины и диаметра трубы будет другая величина (дм, см или мм), то объем будет выражен в дм 3 , см 3 или мм 3 соответственно.

Также, хотелось показать вам нехитрый способ измерения внешнего диаметра трубы (D) без штангенциркуля. D = L / π, где L – длина окружности:

Для правильного вычисления объема труб необходимо подставить в простую формулу два параметра: длину и внутренний диаметр. Насколько точно они будут измерены или рассчитаны, настолько точным будет полученный результат.

Прикладные примеры проведения расчетов

Существенную помощь в разборе принципов вычислений и последовательности действий при выполнении расчетов окажут конкретные примеры, с которыми стоит ознакомиться заинтересованным посетителям.

Задача #1 – расчет объема требуемого теплоносителя

Для загородного дома временного проживания нужно рассчитать объем закупаемого пропиленгликоля – теплоносителя не застывающего при температурах до -30°C. Система отопления состоит из печи с рубашкой на 60 литров, четырех алюминиевых батарей по 8 секций каждая и 90 метров трубы PN25 (20 x 3.4).

Объем жидкости в трубе нужно посчитать в литрах. Для этого в качестве единицы измерения надо взять дециметр. Формулы перехода от стандартных величин длины следующие: 1 м = 10 дм и 1 мм = 0.01 дм.

Объем рубашки котла известен. V1 = 60 л.

В паспорте алюминиевого радиатора Elegance EL 500 указано, что объем одной секции равен 0.36 л. Тогда V2 = 4 * 8 * 0.36 = 11.5 л.

Вычислим суммарный объем труб. Их внутренний диаметр d = 20 – 2 * 3.4 = 13.2 мм = 0.132 дм. Длина l = 90 м = 900 дм. Следовательно:

V3 = π * l * d 2 / 4 = 3.1415926 * 900 * 0.132 * 0.132 / 4 = 12.3 дм 3 = 12.3 л.

Таким образом, теперь можно найти общий объем:

Процентное отношение количества жидкости в трубах по отношению ко всей системе составляет всего 15%. Но если протяженность коммуникаций большая или используют система “водяной теплый пол”, то вклад труб в общий объем значительно увеличивается.

Задача #2 – расчет объема самодельного радиатора

Разберем, как рассчитать классический самодельный радиатор отопления из четырех горизонтальных труб длиной 2 м. Сначала необходимо найти площадь сечения. Измерить наружный диаметр можно с торца изделия.

Пусть он будет 114 мм. Используя таблицу стандартных параметров стальных труб, найдем толщину стенки, характерной для этого размера – 4.5 мм.

Читайте также:  Труба цилиндрическая для оркестра

Вычислим внутренний диаметр:

Определим площадь сечения:

Суммарная длина всех фрагментов равна 8 м (8000 мм). Найдем объем:

V = l * S = 8000 * 8659 = 69272000 мм 3 .

Объем вертикальных соединительных трубок можно вычислить аналогичным образом. Но этой величиной можно и пренебречь, так как она будет составлять менее 0.1% от общего объема радиатора отопления.

Получившееся значение неинформативно, поэтому переведем его в литры. Так как 1 дм = 100 мм, то 1 дм 3 = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 10 6 мм 3 .

Поэтому V = 69272000 / 10 6 = 69.3 дм 3 = 69.3 л.

Большие батареи или системы отопления (которые устанавливают, например, на фермах) требуют значительные объемы теплоносителя.

Поэтому так как нужно будет посчитать объем труб в м 3 , то и все габариты перед подстановкой их в формулу надо будет сразу переводить в метры.

Задача #3 – расчет необходимой длины ПП труб

Получить значение длины фрагмента можно с использованием обыкновенной линейки или рулетки. Незначительными изгибами и провисаниями полимерных труб можно пренебречь, так как они не приведут к серьезной итоговой ошибке.

Для соблюдения точности гораздо важнее правильно определить начало и конец фрагмента:

  • При присоединении трубы к стояку измерять длину нужно от начала горизонтального фрагмента. Не нужно захватывать примыкающую часть стояка, так как это приведет к двойному подсчету одного и того же объема.
  • На входе в батарею измерять длину нужно до ее трубок захватывая краны. Они не учитываются при определении объема радиатора по его паспортным данным.
  • На входе в котел измерять нужно от рубашки учитывая длину выходящих трубок.

Закругления можно измерять упрощенно – считать, что они проходят под прямым углом. Такой метод допустим, так как общий их вклад в длину труб незначителен.

Объем теплого пола считают по метражу установленных труб.

Если данные по длине или схема отсутствуют, но известен шаг между трубками, то расчет можно провести по следующей приблизительной формуле (вне зависимости от способа укладки):

l = (n – k) * (m – k)/k

  • n – длина участка теплого пола;
  • m – ширина участка теплого пола;
  • k – шаг между трубками;
  • l – итоговая длина трубок.

Несмотря на малое сечение труб, которые применяют для водяного теплого пола, их общая протяженность приводит к значительному объему вмещаемого теплоносителя.

Так, для обеспечения системы, аналогичной на приведенном выше рисунке (длина – 160 м, внешний диаметр – 20 мм), необходимо будет 26 литров жидкости.

Получение результата экспериментальным методом

На практике возникают проблемные ситуации, когда гидравлическая система имеет сложную структуру или некоторые ее фрагменты проложены скрытным способом. В этом случае определить геометрию ее частей и рассчитать общий объем становится невозможно. Тогда единственным выходом становится проведение эксперимента.

Необходимо слить всю жидкость, взять какую-либо мерную емкость (например, ведро) и наполнить систему до нужного уровня. Заливка происходит через самую верхнюю точку: расширительный бак открытого типа или верхний спусковой клапан. При этом все остальные клапаны должны быть открыты во избежание образования воздушных пробок.

Если движение воды по контуру осуществляет насос, то нужно дать ему час или два поработать без подогрева теплоносителя. Это поможет выгнать остаточные воздушные скопления. После этого нужно еще раз долить жидкость в контур.

Такой метод можно использовать и для отдельных частей отопительного контура, например, теплого пола. Для этого нужно его отсоединить от системы и таким же образом “пролить”.

Выводы

Несмотря на то, что в сети нам предложен огромный выбор программных продуктов для производства вычислений по литражу теплоносителя, есть гостовские таблицы для определения внутреннего объема труб, знать принципы «ручных» расчетов нужно.

Они необходимы тем, кто самостоятельно занимается сооружением и ремонтом коммуникаций, и тем, кто пользуется услугами проектных и строительных организаций. Полезные сведения помогут определиться с расходом материала перед устройством системы, точно подсчитать смету и получить представление о предстоящих эксплуатационных выплатах.

Хотите рассказать о том, как рассчитывали объем теплоносителя для автономной системы отопления на даче или в загородном доме? Располагаете информацией, которая может пригодиться посетителям сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии, публикуйте фото по теме статьи, задавайте вопросы в расположенном ниже блоке.

Источник

Как произвести расчёт объёма трубы?

Введение

Часто возникает вопрос о количестве жидкости, находящейся в какой-либо системе. Как пример — во время подбора расширительного бака, который во многом влияет на качество всей отопительной системы, необходимо знать количество всей жидкости-теплоносителя в ней. Для этого, прежде всего, потребуется найти объём конкретных труб с индивидуальными размерами. Это довольно сложная задача, требующая наличия некоторых знаний и навыков.

Читайте также:  Что делать если по трубе течет конденсат

Трубы разного диаметра

Определение объёма трубы

Определить объём трубы под силу каждому, ведь для этого не понадобится наличие какого-либо специального оборудования или приспособлений. Главное знать, что труба является простой геометрической фигурой, точнее цилиндром и объём его легко можно определить математически.

Для начала потребуется узнать точные размеры трубы, необходимые для вычисления ее объёма – длина трубы и внутренний диаметральный размер. Начнем с вычисления диаметра.

При подсчете, не перепутать и не взять для расчета наружный диаметральный размер, вместо внутреннего, так как его зачастую указывают в документах при выборе вспомогательных соединительных элементов.

Чаще всего необходимое нам значение размера трубы указано в паспортных характеристиках, если же таких данных нет, то используя обычную линейку, можно произвести замер наружного диаметра самостоятельно на срезе трубы.

Если нет возможности произвести замер наружного диаметрального размера трубы на срезе, можно применить следующий способ: с помощью портняжного метра, рулетки или обычной веревки производится замер длины окружности трубы, получившиеся данные делятся на 2π = 6,28. Из получившегося результата вычитается толщина стенки, умноженная на два. В итоге получаем величину внутреннего диаметрального размера:

I — длина окружности трубы, мм

Здесь могут возникнуть проблемы с отсутствием данных о размерах толщины стенки трубы. В такой ситуации можно воспользоваться справочниками или взять данные из маркировки на трубах. Например, стандартные значения размеров труб из полипропилена включают в себя внешний диаметр и толщину стенки.

Стандартные значения параметров труб PN25

Номенклатура Наружн. диаметр (мм) Толщина стенки (мм) Внутр. диаметр (мм)
20 х 3,4 20 3,4 13,2
25 х 4,2 25 4,2 16,6
32 х 5,4 32 5,4 21,2
40 х 6,7 40 6,7 26,6
50 х 8,4 50 8.4 33,2
63 х 10,5 63 10,5 42,0
75 х 12,5 75 12,5 50,0

Также, когда толщина стенки неизвестна, и взять ее неоткуда, есть возможность вместо расчетного значения внутреннего диаметра применить стандартное значение внутреннего прохода Dn, обычно указывается в маркировке. Но применение данного значение не рекомендуется, особенно при вычислении большого объема труб.

Определить длину трубы элементарно — она указана в маркировке или ее можно измерить с помощью простой рулетки.

Перед началом расчетов привести все данные к одной единице измерения (миллиметры, метры, дециметры).

Для труб, у которых диаметральные размеры выражаются в дюймах, нужно привести их к миллиметрам, сделав перерасчет 1 дюйм = 25,4мм.

Расчёт объёма отдельной трубы с использованием формул

Зная точные параметры конкретной трубы, прибегнув к простым математическим формулам, можно с легкостью вычислить ее объём.

Формула объема цилиндрической фигуры:

S — площадь сечения трубы, мм² .

Рассчитываем площадь сечения при помощи формулы:

d = значение внутреннего диаметра трубы, мм.

Если за единицу измерения принимаются дециметры или метры, то остальные значения (объем, площадь) рассчитываются в кубических метрах и дециметрах соответственно.

Подставляя имеющиеся значения с легкостью можно высчитать значение объема трубы. Точность результата зависит от точности тех параметров трубы, что мы определили ранее.

Определение объёма системы

Итак, объем жидкости внутри трубы соответствует объему этой трубы, за исключением некоторых незначительных погрешностей. Но при подходе к вычислению объема отопительной системы целиком, важно учесть тот факт, что в ее состав входят трубы различного диаметра, переходники, котел, отопительный и расширительный бак, радиатор и прочие элементы конструкции.

Система отопления для частного дома

Итоговым общим результатом вычисления объема системы считается сумма объемов жидкостей, находящихся в каждом отдельном элементе. Поэтапно рассмотрим процесс расчета объема всей системы отопления:

  1. Начинать рекомендуется с элементов системы, данные об объеме которых известны и указаны в документах от производителя (паспорт, сертификат). Например, без труда рассчитывается объем жидкости из радиатора. Для этого необходимо перемножить объем жидкости в одной секции (он указан в паспорте) и общее количество секций. Пример: имеется биметаллический радиатор на 7 секций, в документах указан объем одной 0,25 литра (составляет 0,0002м³), путем перемножения получаем общий объем радиатора 1,4л или 0,0014м³.
  2. Определение объема расширительного бачка. Самым простейший метод произвести данный замер, просто залить его полностью жидкостью. Слить, а получившийся объем жидкости и является объемом конкретного расширительного бачка.
  3. Расчет всех труб системы. В случае, когда в системе все трубы одного диаметра, необходимо просто умножить полученный результат площади сечения на суммарную длину всех труб. Если же все трубы разного диаметра, то необходимо вычислить аналогичным, приведенным выше, способом объем каждой трубы и суммировать результаты.
Читайте также:  Кому назначают рентген труб

Выше был рассмотрен простейший способ вычисления объема жидкости в трубах. В других более подробных источниках можно найти иные способы и формулы вычисления, где учитываются многие дополнительные факторы, такие как материал трубы, шероховатость и прочее.

Примеры практического применения расчета объёма труб

Попробуем на нескольких конкретных ситуациях разобрать последовательность действий при выполнении расчетов, связанных с объемом труб.

Пример №1

В загородном доме планируется замена воды в системе отопления на не застывающий на морозе аналог — пропиленгликоль. Необходимо рассчитать объем требуемого теплоносителя.

Система отопления состоит из печи с рубашкой на 70 литров, трех биметаллических радиаторов по 7 секций каждая, а также 85 метров полипропиленовых труб PN25 (25 x 4,2).

  • Стандартные трубы PN25 (25 x 4,2), чаще всего применяемые при организации отопительного контура, имеют внутренний диаметр 16,6мм. Так как объем жидкости необходимо рассчитывать в литрах, то в качестве единицы измерения будем использовать дециметры. Соотношения следующее: 1м = 10 дм и 1мм = 0,01 дм. Следовательно, d = 0,166 дм и L = 850 дм.

Далее рассчитываем общий объем труб. Для этого воспользуемся формулой:

  • Объем рубашки котла мы знаем, он равен V2 = 70л.
  • Также в паспорте биметаллического радиатора находим данные от том, что объем одной секции данного изделия равен 0,28л. Выходит общий объем всех трех радиаторов:

  • Итак, зная все показатели, высчитываем общий объем отопительной системы:

Теперь, зная общий объем жидкости, необходимой для заполнения данной системы отопления, можно смело, используя запас в размере 15%, заказывать 110 литров пропиленгликоля.

Пример №2

Зачастую на производственных и фермерских объектах вместо стандартных батарей устанавливают радиаторы собственного производства, работающих по принципу регистра. Требуется выполнить расчет объема такого радиатора, состоящего из 5 труб и трех пар перемычек.

  • Производим замер длины каждой трубы. В нашем случае они равны и составляют 2,2 метра, а длина каждой перемычки равна 0,15м.
  • При возможности измеряем с торцевой стороны наружный диаметр, он равен 114мм. Используя таблицы стандартных значений, вычисляем, что толщина стенки для такой трубы равна 4,5мм. С помощью гибкой линейки измеряем длину окружности трубы-перемычки, пусть она равняется 200мм, отсюда находим наружный диаметр, он равняется 32мм, далее аналогично по справочнику определяем толщину стенки, для данного диаметра она равна 3мм.
  • Определяем внутренний диаметр труб:

  • Далее определяем площадь сечения обоих труб:

  • Определяем объём каждого вида, используя суммарную длину труб:

  • Вычисляем общий объём самодельного радиатора:

Для большей информативности переводим кубические миллиметры в литры, получаем V = 96 литров.

Советы при определении объёма труб

Во время проведения замера длины труб важно учитывать:

  1. При сильном изгибании и провисании пластиковых труб, окончательную длину можно смело увеличивать на 12-15%. При незначительном провисании этим правилом можно пренебречь.
  2. Если определение объема математическим путем затруднительно, можно воспользоваться экспериментальным. Для этого необходимо поэлементно слить жидкость и вычислить ее фактический объем. После суммировать полученные данные.
  3. Колени и закругления на трубах измеряются по упрощенному варианту — считаем, что они расположены перпендикулярно друг другу, так как общая потеря будет ничтожна мала.
  4. При измерении трубы, входящую в батарею, измерение производится до трубок радиатора, с учетом кранов, так как объем их в паспортные данные не входит.
  5. На входе в котел измерение необходимо производить от рубашки с учетом выходящих трубок.

Заключение

В современных условиях, при наличии интернета, различных калькуляторов и прочих программных сервисов для определения объема необходимого теплоносителя, знать принципы подсчетов вручную все-таки необходимо. Это может понадобиться при выполнении ремонта и строительства нового дома, для правильного подсчета смен, контроля за выполнением работ и прочее.

Источник

Adblock
detector