Пропускная способность стальных труб

Обзор

В этом справочнике приведены максимальные расходные характеристики воды для стальных труб Schedule 40 по наиболее распространённым номинальным диаметрам. Значения представляют собой общие рекомендации по подбору размеров водопроводных систем и основаны на предельных потерях на трение, обычно применяемых на практике.

Engineering ToolBox — ресурсы, инструменты и базовая информация для инженерного проектирования технических приложений!

Не существует универсальной рекомендации, подходящей для каждого случая, но приведённые ниже данные помогают инженерам найти баланс между диаметром трубы, скоростью потока и потерями напора на этапе предварительного проектирования.

Основные формулы

Уравнение Дарси–Вейсбаха

$\Delta h = f \frac{L}{D} \frac{v^2}{2g}$

Определяет потерю напора на трение на участке трубы длиной $L$. Коэффициент трения $f$ зависит от числа Рейнольдса и относительной шероховатости трубы.

Уравнение неразрывности

$Q = A \cdot v$

Связывает объёмный расход $Q$ с площадью поперечного сечения $A$ и средней скоростью потока $v$.

Переменные

Данные по пропускной способности труб

В таблице ниже приведены рекомендуемые максимальные расходы для стальных труб Schedule 40 при транспортировке воды, рассчитанные примерно на потерю напора 4 ftH₂O на 100 футов трубы.

Максимальная пропускная способность воды в стальных трубах — диаметры от 2 до 24 дюймов

Закономерности изменения скорости и потери напора

На графике ниже показано, как скорость и потеря напора изменяются в зависимости от расхода. Для труб малого диаметра скорость возрастает с увеличением расхода, а потеря напора остаётся вблизи целевого значения 4 ftH₂O на 100 футов. Для наиболее крупных труб (16 дюймов и более) скорость выходит на плато около 14 ft/s, а потеря напора снижается по мере уменьшения коэффициента трения при более высоких числах Рейнольдса.

Конвертер единиц

Проектные замечания

• Целевое значение потерь на трение. В приведенных данных в качестве практического предела для водопроводных труб используется примерно 4 фута вод. ст./100 футов. Это общее руководство, но его следует корректировать с учетом конкретных ограничений проекта.

• Компромисс между установкой и эксплуатацией. Более высокие потери на трение (меньшая труба, более высокая скорость) снижают затраты на материалы и монтаж, но увеличивают энергопотребление насосов и эксплуатационные расходы. Низкие потери на трение (большая труба, более низкая скорость) дают обратный эффект. Оптимальный баланс зависит от длины трубы, режима работы, стоимости энергии и срока службы проекта.

• Ограничения скорости. Скорости в таблице варьируются от примерно 4 до 15 фут/с. Для систем питьевого водоснабжения многие проектировщики ограничивают скорость на уровне 5–8 фут/с для ограничения шума, эрозии и гидроудара. Промышленные и коммунальные системы могут выдерживать более высокие значения.

• Расписание и шероховатость трубы. Значения применимы к стальной трубе Schedule 40 с типичной коммерческой шероховатостью. Фактическая пропускная способность будет отличаться для других расписаний, материалов (ПВХ, медь, ПНД) или корродированных/закальцинированных труб.

• Температура и жидкость. Исходные данные предполагают холодную или окружающей температуры воду. Горячая вода, смеси с гликолем или другие жидкости будут иметь другую вязкость и плотность, что влияет на потери на трение и требуемый размер трубы.

Восстановленные исходные таблицы

Следующие таблицы восстановлены с исходной страницы для сохранения полных справочных данных.

Стальные трубы — Максимальная пропускная способность по воде в зависимости от размера

Источники

• Стальные трубы — Пропускная способность — Engineering Toolbox