Потери давления в медных трубах
Справочные данные о потерях давления в медных трубах в зависимости от диаметра и расхода.
Обзор
Engineering ToolBox - Ресурсы, инструменты и основная информация для инженерного проектирования и проектирования технических приложений!
Потери давления в медных водяных трубах являются первостепенным соображением при проектировании систем водоснабжения. Этот справочник охватывает бесшовные медные трубы, изготовленные по ASTM B88 в типах K, L и M, которые различаются по толщине стенок и номинальному давлению. Тип K имеет самые толстые стенки и предназначен для высокого давления и подземных применений; тип L является стандартным выбором для большинства бытовых систем водоснабжения; тип M имеет самые тонкие стенки и ограничен для жилых помещений и низкого давления.
Потери на трение (основные) в этих трубах обычно оцениваются с использованием уравнения Хазен-Уильямса с коэффициентом шероховатости C = 145, что отражает гладкую внутреннюю поверхность новой меди.
Основные формулы
Потери давления по Хазен-Уильямсу (имперские единицы)
Это дает потери давления на трение на 100 футов прямой трубы в psi, где Q в gpm, а D — внутренний диаметр в дюймах.
Скорость потока от расхода
Скорость критична для контроля эрозии и предотвращения шума в медных трубопроводах.
Переменные
| Символ | Описание | Единица |
|---|---|---|
| ΔP | Pressure loss per 100 ft | psi |
| Q | Volumetric flow rate | gpm |
| C | Hazen-Williams roughness coefficient | — |
| D | Inside diameter | in |
| v | Скорость потока | ft/s |
| A | Cross-sectional area | in² |
Калькулятор: Скорость потока
Скорость потока в медной трубе
Преобразователь единиц
Исходный источник включал раздел преобразователя единиц. Этот перенесенный преобразователь объединяет единицы потери давления, расхода воды, размера трубы и скорости для выбора размера медных труб.
Преобразователь единиц потери давления в медных трубах
Размеры медных труб — ASTM B88
Номинальный размер | Наружный диаметр (in) | Type K ID (in) | Type L ID (in) | Type M ID (in) |
|---|---|---|---|---|
| 3/8 | 0.5 | 0.402 | 0.43 | 0.45 |
| 1/2 | 0.625 | 0.527 | 0.545 | 0.569 |
| 3/4 | 0.875 | 0.745 | 0.785 | 0.811 |
| 1 | 1.125 | 0.995 | 1.025 | 1.055 |
| 1-1/4 | 1.375 | 1.245 | 1.265 | 1.291 |
| 1-1/2 | 1.625 | 1.481 | 1.505 | 1.541 |
| 2 | 2.125 | 1.959 | 2.009 | 2.049 |
| 2-1/2 | 2.625 | 2.435 | 2.495 | 2.527 |
| 3 | 3.125 | 2.907 | 2.981 | 3.017 |
| 4 | 4.125 | 3.859 | 3.933 | 3.981 |
Источник: ASTM B88
Ссылка на потери давления — Type L Copper (psi на 100 футов)
Расход (gpm) | 1/2" (ID 0.545 in) (psi/100ft) | 3/4" (ID 0.785 in) (psi/100ft) | 1" (ID 1.025 in) (psi/100ft) | 1-1/4" (ID 1.265 in) (psi/100ft) | 1-1/2" (ID 1.505 in) (psi/100ft) | 2" (ID 2.009 in) (psi/100ft) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 3 | 0.7 | 0.2 | — | — | — |
| 2 | 10.1 | 2.4 | 0.8 | 0.3 | — | — |
| 3 | 20.7 | 5 | 1.5 | 0.6 | 0.3 | — |
| 4 | 34.3 | 8.4 | 2.6 | 1 | 0.5 | — |
| 5 | 51 | 12.6 | 3.8 | 1.5 | 0.8 | 0.2 |
| 8 | — | 29.3 | 8.9 | 3.5 | 1.8 | 0.5 |
| 10 | — | 44 | 13.4 | 5.3 | 2.7 | 0.8 |
| 15 | — | — | 27.8 | 11 | 5.6 | 1.6 |
| 20 | — | — | 46.5 | 18.4 | 9.3 | 2.7 |
| 25 | — | — | — | 27.6 | 14 | 4.1 |
| 30 | — | — | — | 38.6 | 19.5 | 5.7 |
Источник: engineeringtoolbox.com
Ссылка на потери давления — Types K, L и M
В оригинальном источнике данные о потерях давления для медных труб Types K, L и M представлены в виде изображений таблиц. Интерактивная таблица ниже отражает то же сравнение, используя формулу Хейзена-Уильямса с C = 145 и внутренними диаметрами ASTM B88, указанными выше. Type K имеет самый маленький внутренний диаметр и, следовательно, самые высокие потери давления; Type M имеет самый большой внутренний диаметр и самые низкие потери давления для того же номинального размера и расхода.
Номинальный размер | Flow (gpm) | Type K (psi/100 ft) | Type L (psi/100 ft) | Type M (psi/100 ft) |
|---|---|---|---|---|
| 1/2 | 1 | 3.57 | 3.04 | 2.45 |
| 1/2 | 2 | 12.86 | 10.95 | 8.84 |
| 1/2 | 3 | 27.2 | 23.17 | 18.7 |
| 3/4 | 3 | 6.35 | 4.91 | 4.19 |
| 3/4 | 5 | 16.32 | 12.61 | 10.77 |
| 3/4 | 8 | 39.04 | 30.18 | 25.79 |
| 1 | 5 | 4.41 | 3.81 | 3.32 |
| 1 | 10 | 15.88 | 13.72 | 11.94 |
| 1 | 20 | 57.2 | 49.41 | 43 |
| 1-1/2 | 20 | 10.08 | 9.31 | 8.29 |
| 1-1/2 | 30 | 21.32 | 19.69 | 17.54 |
| 2 | 30 | 6.5 | 5.74 | 5.21 |
| 2 | 50 | 16.72 | 14.77 | 13.4 |
| 3 | 100 | 8.2 | 7.25 | 6.84 |
| 4 | 200 | 6.55 | 5.97 | 5.62 |
Источник: engineeringtoolbox.com
Потери давления в медных трубах Type K, L и M
Справочник по потерям давления — Медь типа L — Сравнение скоростей
Потери на трение в зависимости от расхода для меди типа L
Рекомендации по скорости
Ограничение скорости воды защищает от эрозионной коррозии, снижает шум и продлевает срок службы трубы.
| Service | Maximum Velocity |
|---|---|
| Cold water | 8 ft/s (2.4 m/s) |
| Hot water up to 140°F (60°C) | 5 ft/s (1.5 m/s) |
| Hot water above 140°F (60°C) | 2–3 ft/s (0.6–0.9 m/s) |
Превышение этих пределов ускоряет образование питтинга в меди, особенно при повышенных температурах, когда агрессивность растворённого кислорода возрастает.
Фитинги и клапаны
В оригинальном источнике отмечается, что потери давления в фитингах и клапанах медных труб могут быть выражены как эквивалентная длина трубы. При практическом подборе размеров добавьте эквивалентную длину для колен, тройников, переходников, клапанов, фильтров и счётчиков к измеренной длине прямой трубы перед применением таблиц потерь давления или калькулятора.
Скачайте диаграмму в формате pdf: Потери давления в медных трубах ASTM B88 — Тип K.
Скачайте и распечатайте исходную диаграмму: Потери давления в медных трубах ASTM B88 — Тип K. Также сверьте с сопутствующим справочным источником Медные трубы — Потери давления в фитингах и клапанах, выраженные как эквивалентная длина трубы, когда система включает множество фитингов.
Восстановленные таблицы из оригинального источника
Следующие таблицы восстановлены со страницы оригинального источника для сохранения полных справочных данных.
Изображения из оригинального источника
Следующие изображения из оригинального источника сохранены, чтобы не потерять визуальный справочный материал. Когда изображение содержит диаграмму или табличные данные, его извлечённые значения представлены в таблицах, калькуляторах или интерактивных диаграммах страницы; остальные изображения сохранены как визуальные справочные источники.
Инженерные заметки
- Ограничения формулы Хейзена-Уильямса. Уравнение является эмпирической корреляцией, действительной для воды при нормальных температурах окружающей среды и турбулентном потоке. Оно не подходит для вязких жидкостей, газов или экстремальных температур за пределами типичного диапазона бытового водоснабжения.
- Коэффициент шероховатости C = 145 применяется к новой, чистой меди. Со временем минеральные отложения или обесцинкование в агрессивной воде могут снизить C, увеличивая потери. Некоторые проектировщики используют C = 130–140 как консервативное долгосрочное значение.
- Фитинги и клапаны добавляют значительные местные потери. Стандартным является метод эквивалентной длины: каждому фитингу присваивается эквивалентная длина прямой трубы. Типичные значения варьируются от 0,5 фута для колена 90° до 10+ футов для задвижки, в зависимости от размера.
- Выбор типа имеет значение. Типы K, L и M имеют разные внутренние диаметры (ID) для одного номинального размера. Тип L имеет примерно на 3% больший ID, чем тип K; тип M — примерно на 5% больше, чем тип K. Эти различия смещают значения потерь давления на несколько процентов при одинаковом расходе.
- Поправки на высоту и температуру. Плотность и вязкость воды изменяются в зависимости от температуры и высоты над уровнем моря. Для точных расчётов на высоте более 5000 футов или при температурах, существенно отличающихся от 60°F, применяйте поправочные коэффициенты к базовому результату Хейзена-Уильямса.
Источники
- Исходный источник — Engineering ToolBox: Потери давления в медных трубах
- ASTM B88 — Бесшовные медные водопроводные трубы
- Уравнение Хейзена-Уильямса с C = 145 для медных труб