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Calcul hydraulique du pipeline


La tâche principale du calcul est de déterminer la tête. Il est nécessaire de surmonter la résistance, ces données vous permettent de choisir la bonne machine pour un pompage efficace du fluide liquide et gazeux. Pour calculer, vous pouvez utiliser la calculatrice. L'auto-calcul est également possible, pour lequel plus de temps et l'utilisation de formules seront nécessaires.

La formule suivante permet de calculer la perte de charge: Δp = λ • (l / d1) • (ρ / 2) • v²


Δp est la chute de pression;
l est la longueur de la section;
λ est le coefficient de frottement;
d1 est le diamètre;
ρ est la densité du milieu qui appartient au transfert;
v est le débit.

Comment se fait le calcul hydraulique du pipeline

Le calcul hydraulique des canalisations vous permet de calculer le débit d'eau (débit), la longueur de la section, sa section interne et la perte de charge, en les comparant aux paramètres recommandés:

  • La perte par mètre de surface, en fonction du matériau, est de 80 à 250 Pa / m ou de 8 à 25 mm de colonne d’eau.
  • La vitesse d’eau maximale pour les diamètres internes varie: 1,5 cm - 0,3 m / s, 2 cm - 0,65 m / s, 2,5 cm - 0,8 m / s, 3,2 cm - 1 m / c, pour d'autres paramètres, il est limité à 1,5 m / s.
  • Dans les canalisations d'incendie, la vitesse maximale de l'eau est de 5 m / s.

DN de passabilité conditionnelle

Le paramètre de perméabilité conditionnelle DN (diamètre nominal) est une quantité sans dimension, sa valeur numérique correspond approximativement à la section transversale interne des tuyaux (par exemple, DN 125). Les valeurs numériques de la transition conditionnelle sont sélectionnées pour augmenter la capacité du réseau de gazoducs de l'ordre de 60 à 100% lors du passage d'une perméabilité conventionnelle à la suivante.

Selon GOST 28338-89, les paramètres de terrain conditionnel (Du dans le passé) sont sélectionnés dans la plage de taille:

Les valeurs sont sélectionnées en tenant compte de l'élimination des problèmes, en ce qui concerne l'ajustement des pièces les unes aux autres. Le diamètre nominal sur la base des paramètres de la section interne est sélectionné sur la base du diamètre de la conduite à la lumière.

Paramètre de pression nominale PN

La valeur de la pression nominale PN (la valeur correspondant au niveau de pression limite du fluide pompé à 20 ° C) est calculée pour déterminer le fonctionnement à long terme d'un réseau de canalisations ayant des paramètres spécifiés. Le paramètre de pression nominale est une quantité sans dimension graduée en fonction des pratiques d'exploitation.

Le paramètre de la pression nominale pour des systèmes de canalisation spécifiques est sélectionné en fonction de la tension réelle en déterminant la valeur maximale. Les données obtenues correspondent aux installations. Pour assurer le fonctionnement normal des systèmes, l'épaisseur de paroi des tuyaux est calculée à partir de la pression nominale.

Paramètres admissibles de l'excès de pression de travail pe,zul

Les paramètres de pression nominale sont utilisés pour les environnements de travail avec une température de 20 ° C. Lorsque le niveau de chauffage augmente, la capacité à supporter des charges diminue, ce qui affecte la réduction de la surpression admissible. Indicateur pe,zul détermine le niveau maximum de surtension autorisé lorsque la température augmente.

Choix des matériaux

Le choix du matériau est basé sur les caractéristiques du fluide transporté dans le pipeline et sur la pression de travail fournie pour ce système. Il convient de rappeler l’effet corrosif du fluide pompé par rapport au matériau des parois du réseau de canalisations. Généralement, les tuyaux et les systèmes chimiques sont en acier. En l'absence d'effets mécaniques et corrosifs élevés, de la fonte grise ou de l'acier de construction non allié est utilisée dans le développement des tuyaux.

En cas de pression de travail élevée et d’absence de charge corrosive, utilisez des tuyaux en acier inoxydable ou sa technologie de moulage. Avec une action corrosive élevée ou une présentation à la pureté de produits de hautes exigences, les tuyaux sont développés en acier inoxydable.

Pour augmenter la résistance à l'action de l'eau de mer, on a utilisé une composition de cuivre-nickel. L'utilisation d'alliages d'aluminium, de tantale ou de zirconium est autorisée. Les revêtements plastiques résistant aux formations corrosives sont bien répartis. Ils sont légers et faciles à manipuler, ce qui est la solution idéale pour aménager les systèmes d'égout.

Types de raccords

Lors du développement de tuyaux en matériaux plastiques appropriés pour le soudage, ils sont assemblés sur le site d'installation. Ceux-ci incluent des structures en acier, en aluminium, en plastique et en cuivre. La connexion des sections droites est réalisée à l'aide d'éléments profilés (coudes, coudes, fermetures).

Types de connexion

Pour l'installation d'éléments individuels d'éléments de canalisation et de raccords, de vannes et d'équipements, des raccords spéciaux sont utilisés, sélectionnés sur la base de nombreux paramètres:

  1. matériel pour le développement du pipeline et des raccords (le critère principal de leur choix est la possibilité de soudure);
  2. conditions de fonctionnement: à basse ou haute pression, conditions de température;
  3. recommandations du fabricant;
  4. l'inclusion de pièces de connexion détachables ou monoblocs.

Expansion linéaire

Le changement de la forme géométrique des produits se fait sous l'action de la force ou de la température.

Les charges physiques qui entraînent une dilatation ou une contraction linéaire ont un effet négatif sur les performances. S'il est impossible de compenser la dilatation, les tuyaux se déforment, ce qui endommage les joints de bride et les sections de jonction des tuyaux.

Lors de la composition des conduites, il faut être guidé par un éventuel changement de longueur avec une augmentation de la température ou une dilatation thermique linéaire (ΔL). Ce paramètre est déterminé par la longueur du tuyau, notée Lo et différence de température Δ режимов = ϑ2-ϑ1.

Dans la formule ci-dessus, le coefficient de dilatation thermique linéaire pour une conduite d'une longueur de 1 m avec une température croissante est de 1 ° C.

Compensateurs d'expansion pour les réseaux de canalisations

Robinets

Des robinets spéciaux soudés dans le réseau de conduites compensent l'exposant naturel de l'expansion linéaire des produits. Ceci est facilité par le choix de compenser les courbures en forme de U, en forme de Z et en angle, de compensateurs de lirnye.

Ils sont conçus pour supporter une dilatation linéaire des tuyaux en raison de la déformation, mais pour cette technologie, il existe un certain nombre de limitations. Dans les conduites où la pression est élevée, les genoux placés sous différents angles servent à compenser la dilatation. La tension fournie dans les coudes contribue à renforcer l'action corrosive.

Compensateurs ondulés

Les produits sont représentés par des tuyaux en métal ondulé à paroi mince, appelés soufflets, étirables dans la direction du pipeline. Ils sont montés dans un réseau de pipeline, la précharge est utilisée pour compenser l'expansion.

Le choix des joints de dilatation axiaux permet une dilatation transversale. Les anneaux de guidage internes empêchent les mouvements latéraux et la contamination interne. Pour protéger les tuyaux de l'exposition externe est une doublure spéciale. Les compensateurs qui n'incluent pas la bague de guidage interne dans la conception contribuent à l'absorption des déplacements latéraux et des vibrations émanant des systèmes de pompage.

Protection d'isolation

Pour les pipelines conçus pour déplacer des environnements à haute température, le choix de l'isolation est fourni:

  1. on utilise de la mousse rigide (polystyrène ou polyuréthane) jusqu'à 100 ° C;
  2. jusqu'à 600 ° C, l'utilisation de coquilles profilées ou de fibres minérales (laine de roche ou feutre de verre);
  3. jusqu'à 1200 ° C - fibres à base de céramique ou d'alumine.

Les tuyauteries ayant une passabilité conditionnelle inférieure à DN 80 et une épaisseur de protection isolante inférieure à 5 s sont traitées avec des raccords isolants. Ceci est facilité par 2 coquilles placées autour des tuyaux et reliées par un ruban métallique recouvert d'un boîtier en étain.

Tuyaux à croisement conditionnel DN 80 équipés de matériau isolant avec cadre inférieur. Il comprend des bagues de serrage, des entretoises et un revêtement métallique en acier doux galvanisé ou en tôle d'acier inoxydable. Un matériau isolant est placé entre les tuyaux et le boîtier métallique.

La couche isolante est une gamme de tailles allant de 5 à 25 cm.Elle est appliquée sur toute la longueur des tuyaux, sur les coudes et les coudes. Il est important d'exclure la présence de zones non protégées affectant la formation de pertes de chaleur. L'isolation en forme sert à protéger les joints de bride et les raccords. Cela facilite l'accès sans entrave aux stations d'accueil sans retirer l'isolant le long du pipeline en violation des propriétés hermétiques.

Réduction de pression et calcul d'hydrorésistance

Pour déterminer la pression à l'intérieur des tuyaux et choisir correctement l'équipement facilitant le pompage des fluides liquides ou gazeux, il est nécessaire de calculer la perte de charge. Faute d’accès au réseau Internet, les calculs sont effectués selon la formule suivante:

Δp = λ · (l / d1) · (Ρ / 2) · v²

Δp - chute de tension sur le tronçon de pipeline, Pa
l - longueur de la section de pipeline, m
λ - coefficient de résistance
d1 - section transversale des tuyaux, m
ρ - le niveau de densité des fluides transportés, kg / m 3
v - vitesse de déplacement, m / s

La résistance hydraulique se forme sous l’influence de 2 facteurs principaux:

  • résistance au frottement;
  • résistance locale.

La première option est fournie pour la formation d'irrégularités et de rugosités gênant le mouvement des fluides pompés. Pour surmonter l'effet de freinage nécessite une consommation d'énergie supplémentaire. Lorsque le canal laminaire et le nombre de Reynolds bas (Re) correspondant, caractérisés par l'uniformité et l'exclusion de la possibilité de mélanger des couches adjacentes de milieux liquides ou gazeux, l'influence de la rugosité est minimale. Ceci est dû à l'augmentation du paramètre de la sous-couche extrêmement visqueuse du fluide pompé par rapport aux irrégularités et aux saillies formées à la surface des tuyaux. Ces conditions permettent de considérer des tuyaux lisses hydrauliquement.

Lorsque la valeur de Reynolds augmente, la sous-couche visqueuse a une épaisseur plus petite, ce qui permet un chevauchement des irrégularités et de la rugosité, le niveau de résistance hydraulique ne dépend pas de l'indice de Reynolds et de la hauteur moyenne des saillies à la surface du tuyau. L'augmentation ultérieure de la valeur de Reynolds permet de transférer le milieu pompé dans le régime d'écoulement turbulent dans lequel se produit la destruction de la sous-couche visqueuse et où le frottement formé est déterminé par la valeur de la rugosité.

Les pertes dues au frottement sont calculées en substituant des données:

  • HT - perte de charge avec résistance au frottement, m
  • [w2/ (2g)] - tête de vitesse, m
  • λ - coefficient de résistance
  • l - longueur de la section de pipeline, m
  • dEuh - valeur équivalente de la section transversale du pipeline, m
  • w - vitesse de déplacement moyenne, m / s
  • g - accélération gravitationnelle, m / s 2

Diamètre équivalent

Utilisé dans les calculs de systèmes de tuyauterie non cylindriques (section ovale ou rectangulaire). La valeur de diamètre équivalent correspond aux paramètres d'un réseau de canalisations de section transversale circulaire, à condition que leur longueur soit identique. Pour les calculs utilisant la formule:

deuh = 4F / P

Pour les tubes de forme cylindrique, les sections équivalente et interne sont les mêmes. Pour les canaux ouverts, le diamètre équivalent est calculé en substituant les données:

deuh = 4F / Pavec

Le périmètre mouillé est la longueur de la ligne d'interface du support transporté avec les parois du pipeline, ce qui affecte la restriction de débit. Vous trouverez ci-dessous les formes de périmètre pour différents tuyaux.

La résistance locale est formée d'éléments de pipeline, où les fluides transportés sont soumis à une formation abrupte de déformations avec changement de direction, de vitesse ou de turbulence. Ce processus peut être provoqué par l'action de vannes, vannes, tournants et fourches.

La perte de pression lors du frottement local est calculée à l'aide de la formule:

Le niveau de perte de pression lors du frottement local est déterminé par la vitesse et le coefficient de résistance locale (indiqués dans les données tabulaires).

En résumant les formules ci-dessus, nous obtenons l'équation générale qui nous permet de déterminer la tête de pompe:

Diamètre des réseaux de canalisations

Lors du calcul de la section transversale des tuyaux, il convient de noter que la vitesse élevée du fluide pompé réduit la consommation de matériaux des produits et réduit le coût d'installation des systèmes. Mais l'augmentation de la vitesse entraîne des pertes de charge, nécessitant une consommation d'énergie supplémentaire pour le pompage des fluides. Une réduction excessive peut avoir des conséquences négatives. Pour calculer les paramètres optimaux de la section transversale des tuyaux, la formule est utilisée (pour les produits à section transversale circulaire):

Q = (Πd² / 4) · w

Pour calculer les paramètres optimaux de la section, vous devez connaître la vitesse du produit pompé, en vous basant sur les tableaux récapitulatifs:

La dernière équation pour déterminer la section optimale est la suivante:

d = √ (4Q / Πw)

Calcul hydraulique de réseaux simples à écoulement libre

Un tel calcul avec leur remplissage partiel (0,5-0,8) consiste à calculer le diamètre, l’angle d’inclinaison et la vitesse de transport du fluide, affectant le débit d’un fluide. Pour sa détermination, la formule suivante est utilisée:

; - zone du secteur vivant;

v - vitesse;

С - coefficient de Chezy;

i = hl / L - la pente du plateau;

hl - longueur du plateau


Pour calculer le coefficient Chezi, l’équation N. N. Pavlovsky est utilisée (avec 0,1
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Services de la société "IVEA"

Nomogrammes

Pour aider le concepteur, l’ingénieur, le client, nous avons développé des nomogrammes interactifs permettant de calculer les stations de traitement des eaux usées.

En raison de la présentation visuelle des informations, il n’est pas nécessaire de faire des calculs arithmétiques à l’aide de formules, il suffit de déplacer les marqueurs et d’obtenir les résultats requis. Dans le même temps, la précision des calculs correspond parfaitement à celle du calcul effectué sur la calculatrice.

Grâce à l'interactivité des nomogrammes, vous pouvez effectuer des calculs directs et inverses avec facilité et sans temps.

Nomogrammes de calculs d'écoulement d'eau de pluie

Pluie calculée

Le volume de pluie calculé est une valeur, exprimée en m 3, qui détermine le volume de pluie qui est complètement dirigé vers la station d'épuration et dépend de trois paramètres:

  • Précipitations journalières maximales, mm
  • Le coefficient moyen de ruissellement, qui est déterminé par le rapport des surfaces de revêtements perméables et imperméables
  • Zone de chalandise, ha

Selon le nomogramme, vous pouvez trouver simultanément la capacité de la station d'épuration, calculée en fonction des précipitations, pour deux valeurs de la période de traitement du volume de pluie calculé - 2 et 3 jours.

Le nomogramme a été construit dans le laboratoire IVEA à l’aide des formules 26 et 32 ​​«Recommandations pour le calcul des systèmes de collecte, le rejet et la purification des eaux de ruissellement des zones résidentielles, des sites d’entreprise et la détermination des conditions de rejet dans les plans d’eau. - OJSC “NII VODGEO”, 2014.

Consommation de pluie de conception

Le nomogramme "Consommation de pluie calculée" vous permet de déterminer plusieurs valeurs à la fois:

  • débit d'eau de pluie dans les égouts pluviaux, Qr - l / s
  • débit d'eau de pluie pour le calcul hydraulique des réseaux de pluie Qcal - l / s
  • débit maximum d'eau de pluie rejeté de la chambre de séparation vers le collecteur commun Qlim - l / s
  • débit estimé d'eau de pluie du toit Q - l / s

Attention: le nomogramme est construit pour la période d'excès ponctuel de l'intensité de pluie calculée P = 1 an.

Le nomogramme a été construit dans le laboratoire IVEA selon les formules 4 (Qr), 6 (Qcal) et 19 (Qlim) «Recommandations pour le calcul de systèmes de collecte, de dérivation et de nettoyage des eaux de ruissellement provenant de zones résidentielles, des sites d’entreprise et définissant les conditions de son rejet dans les masses d’eau. - OJSC “NII VODGEO”, 2014; formules 4 et 5 (Q) du code de procédure SP 30.13330.2012 "SNiP 2.04.01-85 *. Alimentation en eau interne et assainissement des bâtiments" Version mise à jour du SNiP 2.04.01-85 *

Nomogrammes pour les calculs de pipeline

Calcul hydraulique des canalisations

Le nomogramme pour le calcul hydraulique des canalisations d’égout sous pression et par gravité permet de calculer divers paramètres hydrauliques:

  • Débit d'eau
  • Biais
  • Débit d'eau
  • Diamètre
  • Perte de longueur de tête

Le nomogramme a été compilé dans IVEA Lab pour le calcul des tubes ronds selon la formule de N. N. Pavlovsky avec n = 0,0137. Selon le nomogramme, il est possible de faire un calcul hydraulique des réseaux d’égouts sous pression ou non. En déplaçant les repères sur les échelles, trouvez les valeurs correspondantes à l'intersection de la clé du nomogramme et de l'échelle correspondante.

Pour le calcul des conduites pour le remplissage partiel, il existe deux graphiques auxiliaires curvilignes - l'un montre l'évolution de la vitesse et l'autre l'évolution du débit pendant le remplissage de 0 à 1d à tout intervalle. Le remplissage est défini sur le graphe en pipeline.

Pour la mise en œuvre de calculs directs et inverses, la recherche de la solution optimale pour diverses données source, le nomogramme permet de bloquer les valeurs d'échelle. Le verrouillage permet de déterminer de manière dynamique la plage de valeurs possibles avec un ou plusieurs paramètres codés en dur.

Sur les échelles v et i, les marqueurs sont montrés et montrent des pentes de vitesse non nulle et minimales, respectivement. Le graphique du pipeline avec une ligne en pointillé indique le remplissage calculé pour le diamètre correspondant du pipeline.

Le nomogramme peut être utilisé à la place des tableaux de Shevelev et de Lukins, car a plusieurs avantages:

  • aucune interpolation des valeurs intermédiaires requise
  • large gamme de diamètres de tuyaux et de pentes
  • présentation visuelle des données
  • la possibilité d'examiner visuellement les conditions hydrauliques dans le pipeline à différents remplissages

Le nomogramme a été construit dans le laboratoire IVEA pour le calcul des tubes ronds en utilisant la formule N. N. Pavlovsky avec n = 0,0137. Selon le nomogramme, il est possible de faire un calcul hydraulique des réseaux d’égouts sous pression ou non.

Nomogrammes pour le calcul des installations de traitement biologique

Calculs technologiques de structures oxydantes avec des boues activées

Le nomogramme des calculs de structures oxydantes vous permet d'effectuer des calculs d'ingénierie pour toutes les structures avec boues activées, fonctionnant à la fois pour les processus d'oxydation incomplète et avec la nitri-dénitrification.

Le nomogramme est conçu pour calculer des valeurs ultra basses (de 10 à 100 m 3 / jour), petites (de 100 à 1 000 m 3 / jour), petites (de 1 000 à 4 000 m 3 / jour) et moyennes (de 4 000 à 10 000 m 3 / jour).

Le principe de calcul repose sur l'utilisation de paramètres de charge des boues activées par pollution organique et de l'âge des boues activées (aérobies et anaérobies).

Calcul hydraulique d'un gazoduc: méthodes et méthodes de calcul + un exemple de calcul

Pour un fonctionnement sûr et sans problème de l’alimentation en gaz, celle-ci doit être conçue et calculée. Il est important que les tuyaux soient parfaitement adaptés à tous les types de conduites sous pression, afin de garantir une alimentation en gaz stable pour les instruments. Pour que le choix des tuyaux, raccords et équipements soit aussi précis que possible, effectuez un calcul hydraulique du pipeline. Comment le faire? Admettez-le, vous n'êtes pas très versé dans ce domaine, comprenons.

Nous suggérons de vous familiariser avec les informations soigneusement sélectionnées et traitées de manière approfondie sur les options pour la production de calculs hydrauliques pour les systèmes de gazoducs. L’utilisation des données que nous avons présentées assurera l’approvisionnement en carburant bleu des instruments avec les paramètres de pression requis. Les données soigneusement vérifiées sont basées sur des documents réglementaires.

L'auteur de l'article parle très en détail des principes et des schémas pour la production de calculs. Donne un exemple de calcul. Des applications graphiques et des instructions vidéo ont été utilisées comme complément d’information utile.

Spécificité du calcul hydraulique

Tout calcul hydraulique effectué est la détermination des paramètres d'un futur gazoduc. Cette procédure est obligatoire, de même que l’une des étapes les plus importantes de la préparation à la construction. Cela dépend de l'exactitude du calcul pour déterminer si le gazoduc fonctionnera de manière optimale.

Dans la mise en œuvre de chaque calcul hydraulique est la définition:

  • le diamètre requis des tuyaux qui garantira un transport efficace et stable de la quantité de gaz requise;
  • si les pertes de charge seront acceptables lors du déplacement du volume requis de carburant bleu dans des tuyaux d'un diamètre donné.

Les pertes de pression sont dues à la résistance hydraulique de tout gazoduc. Si le calcul est incorrect, cela peut entraîner le fait que les consommateurs ne disposeront pas de suffisamment de gaz pour un fonctionnement normal dans tous les modes ou au moment de sa consommation maximale.

Une telle opération est une procédure standardisée à l’état qui est effectuée conformément aux formules, aux exigences énoncées dans le SP 42-101–2003.

Des calculs sont nécessaires pour mener à bien le développeur. La base est constituée des données des spécifications techniques du pipeline, que vous pouvez obtenir dans la prise de gaz de votre ville.

Pipelines nécessitant un règlement

L’état exige que des calculs hydrauliques soient effectués pour tous les types de pipelines liés au système d’alimentation en gaz. Étant donné que les processus se produisant pendant le mouvement du gaz sont toujours les mêmes.

Ces pipelines comprennent les types suivants:

  • basse pression;
  • moyenne haute pression.

Les premiers sont conçus pour transporter du carburant vers des installations résidentielles, des bâtiments publics de toutes sortes et des entreprises familiales. De plus, dans les immeubles à appartements privés, les cottages, la pression du gaz ne doit pas dépasser 3 kPa, dans les entreprises du ménage (hors production), cet indicateur est plus élevé et atteint 5 kPa.

Le second type de gazoduc est conçu pour alimenter des réseaux avec divers points de contrôle du gaz via des pressions basses et moyennes, ainsi que pour fournir du gaz à des consommateurs individuels.

Il peut s'agir de services publics industriels, agricoles, divers et même isolés, ou rattachés à des bâtiments industriels. Mais dans les deux derniers cas, il y aura des limitations de pression significatives.

Les types de gazoducs ci-dessus sont classiquement classés dans les catégories suivantes:

  • intra-maison, intra-atelier, c'est-à-dire transporter du carburant bleu à l'intérieur de tout bâtiment et le livrer à des unités individuelles, des appareils;
  • les succursales d'abonnés utilisées pour fournir du gaz à partir d'un réseau de distribution à tous les clients existants;
  • distribution, utilisée pour fournir du gaz à certains territoires, par exemple les villes, leurs zones, les entreprises industrielles. Leur configuration est différente et dépend des caractéristiques de la mise en page. La pression à l'intérieur du réseau peut être n'importe laquelle fournie - basse, moyenne, haute.

De plus, le calcul hydraulique est effectué pour des réseaux de gaz avec différents nombres de niveaux de pression, dont il existe de nombreuses variétés.

Ainsi, pour répondre aux besoins, on peut utiliser des réseaux à deux étages fonctionnant avec du gaz transporté à basse, haute pression ou basse, moyenne. Et également trouvé l'utilisation de réseaux à trois étages et divers multi-étages. Tout dépend de la disponibilité des consommateurs.

Malgré la grande variété d'options de gazoducs, le calcul hydraulique est similaire dans tous les cas. En ce qui concerne la fabrication, des éléments structurels avec des matériaux similaires sont utilisés et les mêmes processus ont lieu à l'intérieur des tuyaux.

La résistance hydraulique et son rôle

Comme mentionné ci-dessus, la base de calcul est la présence dans chaque gazoduc de résistance hydraulique.

Il agit sur l'ensemble de la construction du pipeline, ainsi que sur ses parties individuelles, ses nœuds, ses emplacements, ses zones de réduction significative du diamètre des tuyaux, des vannes et diverses vannes. Cela entraîne une perte de pression du gaz transporté.

La résistance hydraulique est toujours la somme de:

  • résistance linéaire, c'est-à-dire agissant sur toute la longueur de la structure;
  • résistance locale agissant sur chaque composant de la structure, lorsque la vitesse de transport du gaz change.

Les paramètres énumérés affectent constamment et de manière significative les performances de chaque pipeline. Par conséquent, à la suite d'un calcul incorrect, il y aura des pertes financières supplémentaires importantes, du fait que le projet devra être refait.

Règles de calcul

Il a été indiqué ci-dessus que la procédure pour tout calcul hydraulique est régie par le code de pratiques du profil portant le numéro 42-101–2003.

Le document atteste que la principale méthode de calcul consiste à utiliser un ordinateur doté de programmes spéciaux à cet effet, permettant de calculer la perte de charge prévue entre les sections d’un futur gazoduc ou le diamètre requis de tuyaux.

S'il n'existe aucun programme de ce type ou si une personne estime que son utilisation est irréalisable, d'autres méthodes autorisées par le code de pratique peuvent être appliquées. Qui comprennent:

  • Le calcul à l'aide des formules données dans l'entreprise commune est la méthode de calcul la plus compliquée.
  • le calcul des soi-disant nomogrammes est une option plus simple que l'utilisation de formules, car vous n'avez pas besoin de faire de calcul, car les données nécessaires sont répertoriées dans un tableau spécial et répertoriées dans les règles, il vous suffit de les récupérer.

N'importe laquelle des méthodes de calcul conduit aux mêmes résultats. Et par conséquent, le gazoduc nouvellement construit sera en mesure de fournir en temps voulu et sans interruption la quantité de carburant prévue, même pendant les heures de son utilisation maximale.

Variante de l'informatique utilisant un PC

Effectuer un calcul à l'aide d'un ordinateur prend le moins de temps possible - il suffit à une personne d'insérer les données nécessaires dans les colonnes correspondantes.

Par conséquent, le calcul hydraulique est effectué en quelques minutes et cette opération ne nécessitera pas un stock important de connaissances, ce qui est nécessaire lors de l'utilisation de formules.

Pour sa mise en œuvre correcte, il est nécessaire de prendre les données suivantes des conditions techniques:

  • densité de gaz;
  • coefficient de viscosité cinétique;
  • température du gaz dans votre région.

Les conditions techniques nécessaires sont obtenues à la sortie de gaz de la colonie dans laquelle le gazoduc sera construit. En réalité, la conception de tout pipeline commence avec la réception de ce document, car il contient toutes les exigences de base pour sa conception.

Ensuite, le développeur doit connaître le débit de gaz de chaque appareil devant être connecté au gazoduc. Par exemple, si le combustible doit être transporté dans une maison privée, il y a souvent des poêles utilisés pour la cuisine, toutes sortes de chaudières de chauffage et leurs passeports toujours numérotés correctement.

De plus, vous aurez besoin de connaître le nombre de brûleurs pour chaque plaque qui sera connectée au tuyau.

À l'étape suivante de la collecte des données nécessaires, des informations sont recueillies sur la perte de charge sur les sites d'installation de tout équipement (par exemple, un compteur, une vanne, une vanne d'arrêt, une vanne d'arrêt thermique, un filtre et d'autres éléments).

Dans ce cas, les numéros requis sont faciles à trouver - ils figurent dans un tableau spécial joint au passeport de chaque produit. Le concepteur doit faire attention au fait que la perte de charge doit être indiquée à la consommation de gaz maximale.

Dans l'étape suivante, il est recommandé de déterminer la pression du carburant bleu au point de raccordement. Ces informations peuvent contenir les conditions techniques de son Gorgaz, un schéma précédemment tracé du futur gazoduc.

Si le réseau est composé de plusieurs sections, celles-ci doivent être numérotées et indiquer la longueur réelle. De plus, pour chacun, vous devez enregistrer tous les indicateurs de variable séparément - il s’agit de la consommation totale de tout appareil utilisé, de la perte de charge, des autres valeurs.

Sans faute, un facteur de simultanéité est requis. Il prend en compte la possibilité d'un fonctionnement en commun de tous les consommateurs de gaz connectés au réseau. Par exemple, tous les équipements de chauffage situés dans une maison individuelle ou à plusieurs logements.

Ces données sont utilisées par le programme qui effectue le calcul hydraulique pour déterminer la charge maximale sur toute section ou dans l’ensemble du gazoduc.

Pour chaque appartement ou maison, ce coefficient ne doit pas être calculé car ses valeurs sont connues et figurent dans le tableau ci-dessous:

Si, pour un objet quelconque, vous envisagez d'utiliser plus de deux chaudières, chaudières et chauffe-eau capacitifs, l'indicateur de simultanéité sera toujours égal à 0,85. Comme il sera nécessaire de spécifier dans la colonne appropriée utilisée pour le calcul, le programme.

Ensuite, vous devez spécifier le diamètre des tuyaux, et toujours besoin de la rugosité de leurs coefficients, qui sera utilisée dans la construction du pipeline. Ces valeurs sont standard et peuvent être facilement trouvées dans le code de pratiques.

L'effet du matériau du tuyau sur le calcul

Pour la construction de gazoducs, on peut utiliser des tuyaux composés uniquement de certains matériaux: acier, polyéthylène. Dans certains cas, des produits en cuivre sont utilisés. Les constructions métalliques seront bientôt utilisées massivement.

Aujourd'hui, les informations nécessaires ne peuvent être obtenues que pour les tubes en acier et en polyéthylène. En conséquence, la conception et les calculs hydrauliques ne peuvent être effectués qu’en tenant compte de leurs caractéristiques, requises par le code de pratiques du profil. Le document contient également les données nécessaires au calcul.

Le coefficient de rugosité est toujours égal aux valeurs suivantes:

  • pour tous les tuyaux en polyéthylène, qu’ils soient neufs ou non, - 0,007 cm;
  • pour les produits en acier déjà utilisés - 0,1 cm;
  • pour les nouvelles structures en acier - 0,01 cm.

Pour tous les autres types de tuyaux, cet indicateur n'est pas spécifié dans le code. Par conséquent, ils ne doivent pas être utilisés pour la construction d'un nouveau gazoduc, car les spécialistes de la société Gorgas peuvent exiger des modifications. Et c'est encore un coût supplémentaire.

Calcul de la consommation dans une zone limitée

Si le gazoduc est constitué de sections distinctes, le calcul du débit total de chacune d’elles devra alors être effectué séparément. Mais ce n’est pas difficile, car des chiffres déjà connus seront nécessaires pour les calculs.

Définition des données à l'aide du programme

Connaissant les indicateurs initiaux, ayant accès au tableau de simultanéité et aux fiches techniques de poêles et chaudières, on peut procéder au calcul. Pour ce faire, les actions suivantes sont effectuées (un exemple est donné pour un gazoduc interne à basse pression):

  1. Le nombre de chaudières est multiplié par la performance de chacune.
  2. La valeur obtenue est multipliée par le coefficient de simultanéité pour ce type de consommateurs mis à jour à l'aide d'une table spéciale.
  3. Le nombre de plaques de cuisson multiplié par la performance de chacun.
  4. La valeur obtenue après l'opération précédente est multipliée par le coefficient de simultanéité, tiré d'une table spéciale.
  5. Les montants reçus pour les chaudières et les poêles sont résumés.

Ces manipulations sont effectuées pour toutes les sections du pipeline. Les données obtenues sont entrées dans les colonnes correspondantes du programme avec lesquelles le calcul est effectué. L'électronique fait tout le reste lui-même.

Calcul à l'aide de formules

Ce type de calcul hydraulique est similaire à celui décrit ci-dessus, c'est-à-dire que les mêmes données seront requises, mais que la procédure sera longue. Etant donné que tout devra être fait manuellement, le concepteur devra en outre effectuer un certain nombre d'opérations intermédiaires afin d'utiliser les valeurs obtenues pour le calcul final.

Vous devrez également passer beaucoup de temps à comprendre de nombreux concepts, des questions qu’une personne ne se pose pas lorsqu’elle utilise un programme spécial. Dans l’équité de ce qui précède, vous pouvez être sûr d’avoir lu les formules à utiliser.

Dans l'application de formules, comme dans le cas d'un calcul hydraulique utilisant un programme spécial, il existe des fonctionnalités pour les gazoducs à haute, moyenne et basse pression. Et cela doit être rappelé, car l'erreur est lourde et toujours, avec des coûts financiers impressionnants.

Calculs à l'aide de nomogrammes

Tout nomogramme spécial est un tableau dans lequel sont indiquées un certain nombre de valeurs, après étude desquelles vous pouvez obtenir les indicateurs nécessaires sans effectuer de calcul. Dans le cas d'un calcul hydraulique - le diamètre du tuyau et l'épaisseur de ses parois.

Il existe des nomogrammes distincts pour les produits en polyéthylène et en acier. Lors du calcul, des données standard ont été utilisées, par exemple la rugosité des parois internes. Par conséquent, l'exactitude de l'information ne peut pas vous inquiéter.

Exemple de calcul

Un exemple de calcul hydraulique utilisant le programme pour les gazoducs à basse pression est donné. Dans le tableau proposé, toutes les données que le concepteur doit saisir lui-même sont surlignées en jaune.

Ils sont énumérés dans le paragraphe sur le calcul hydraulique informatisé ci-dessus. C'est la température du gaz, le coefficient de viscosité cinétique, la densité.

Dans ce cas, le calcul est effectué pour les chaudières et les poêles, en vue desquels il est nécessaire de prescrire le nombre exact de brûleurs, qui peut être 2 ou 4. La précision est importante car le programme sélectionnera automatiquement le facteur de simultanéité.

Il convient de prêter attention à la numérotation des parcelles - elle n’est pas inventée de manière indépendante, mais est tirée d’un schéma déjà tracé, dans lequel des chiffres similaires sont indiqués.

Ensuite, la longueur réelle du pipeline et la soi-disant longueur estimée, qui est plus longue, sont prescrites. Cela est dû au fait que dans toutes les zones où il existe une résistance locale, il est nécessaire d’augmenter la longueur de 5 à 10%. Ceci est fait afin d'éliminer une pression de gaz insuffisante chez les consommateurs. Le programme effectue le calcul indépendamment.

La consommation totale en mètres cubes, pour laquelle une colonne distincte est fournie, est calculée à l’avance sur chaque site. S'il s'agit d'une maison multifamiliale, vous devez spécifier le nombre de logements et commencer par la valeur maximale, comme indiqué dans la colonne correspondante.

Il est obligatoire d'inclure tous les éléments du pipeline dans le tableau, avec le passage duquel la pression est perdue. Dans l'exemple, la vanne est thermodurcissable, à fermeture et à compteur. La valeur de la perte dans chaque cas a été prise dans le passeport du produit.

Le diamètre interne de la conduite est indiqué en fonction de la tâche technique, si le gorgas a des exigences, ou à partir d’un schéma précédemment établi. Dans ce cas, il est enregistré dans la plupart des sections à une taille de 5 cm, étant donné que la majeure partie du gazoduc passe le long de la façade et que le gaz de ville local exige que le diamètre ne soit pas inférieur.

S'il est même superficiel de se familiariser avec l'exemple donné de calcul hydraulique, il est aisé de remarquer qu'en plus des valeurs entrées par l'homme, il en existe un grand nombre. C'est tout le résultat du programme, car après avoir entré les nombres dans des colonnes spécifiques surlignées en jaune, le travail de calcul est terminé pour la personne.

En d'autres termes, le calcul lui-même est effectué assez rapidement, après quoi les données reçues peuvent être envoyées pour approbation au service du gaz de la ville.

Vidéo utile sur le sujet

Cette vidéo permet de comprendre comment débute le calcul hydraulique, à partir duquel les concepteurs prennent les données nécessaires:

La vidéo suivante montre un exemple de l'un des types de calcul informatique:

Ensuite, vous pouvez voir un exemple de calcul utilisant un programme informatique:

Pour effectuer un calcul hydraulique à l'aide d'un ordinateur, comme le permet le code des règles de profil, il suffit de passer un peu de temps à connaître le programme et à collecter les données nécessaires. Mais tout cela n'a pas de signification pratique, car la rédaction d'un projet est une procédure beaucoup plus volumineuse et comprend de nombreuses autres questions. Pour cette raison, la plupart des citoyens devront demander l'aide de spécialistes.

Tableaux et nomogrammes pour le calcul des gazoducs

Pour faciliter les calculs basés sur les formules (V I.19) - (V I.22), des tableaux et des nomogrammes ont été développés [4]. Pour eux avec une précision suffisante pour des raisons pratiques, déterminez:

pour un débit et une perte de pression donnés - le diamètre requis de la conduite;

pour un diamètre et une perte donnés - la capacité du pipeline;

pour un diamètre et un débit donnés - perte de charge;

selon les résistances locales connues - longueurs équivalentes.

Chaque tableau et nomogramme est constitué pour un gaz de densité et de viscosité spécifiques et séparément pour une pression faible, moyenne et élevée. Pour le calcul des gazoducs à basse pression, on utilise le plus souvent des tableaux dont la structure est bien illustrée par le tableau V I.2. La jauge de tuyau en eux est caractérisée par le diamètre extérieur d n, épaisseur de la paroi s et diamètre interne d. Chaque diamètre correspond à la perte de charge spécifique p et à la longueur équivalente l eq, en fonction du débit de gaz spécifique v. Les nomogrammes (Fig. V I. 3 - V I.7) sont l'équivalent graphique des données fournies dans les tableaux.

Tableau V I.2: aucune pression p et longueurs équivalentes l eq pour le gaz naturel (ρ = 0,73 kg / m 3, v = 14, 3 ∙ 10 -6 m 2 / s, conduites en acier eau-gaz selon GOST 3262-62)

Note Le numérateur indique la perte de pression, kgf / m 2 pour 1 v, au dénominateur - e est la longueur équivalente, m.

Fig. V i. 3: n homogramme pour la détermination des pertes de charge spécifiques dans les gazoducs à basse pression (gaz naturel, ρ = 0,73 kg / m 3, ν = 14,3 × 10 -6 m 2 / s)

Fig. V I.4: nomogramme pour la détermination des pertes spécifiques, pression dans les gazoducs à basse pression (phase gaz propane, ρ = 2 kg / m 3; ν = 3,7 × 10 -6 m 2 / s)

Fig. V I.5: nomogramme pour la détermination des pertes de charge dans les gazoducs D à = 15 ÷ 100 mm moyenne et haute pression (gaz naturel, ρ = 0,73 kg / m 3, ν = 14,3 10 -6 m 2 / s)

Fig. V I.6: nomogrammes permettant de déterminer des longueurs équivalentes (a)

Fig. V I.6: nomogrammes permettant de déterminer des longueurs équivalentes

a - gaz naturel, ρ = 0,73 kg / m 3, ν = 14,3 10 -6 m 2 / s;

b - phase gazeuse de propane, ρ = 2 kg / m 3, ν = 3,7 10 -6 m 2 / s

Fig. V i. 7: nomogramme pour la détermination des pertes de charge dans les gazoducs Dà = 100 ÷ 600 mm de pressions moyennes et élevées (gaz naturel, ρ = 0,73 kg / m 3, ν = 14,3 10 -6 m 2 / s)

Calcul hydraulique du système de chauffage: composants, recommandations et calculs

Le calcul hydraulique du système de chauffage est effectué pour trouver les paramètres nécessaires à la construction du chauffage du bâtiment:

  • Diamètres des conduites;
  • Puissance de la pompe.

Sans ces calculs, il est impossible de construire un apport de chaleur de haute qualité. Dans cet article, nous allons parler de la manière dont de tels travaux sont réalisés et de la manière de les réaliser vous-même. Pour vous permettre de mieux comprendre, des vidéos et des photos vous seront fournies.

Calculs hydrauliques

Pour effectuer les calculs nécessaires, nous devons utiliser les principaux indicateurs hydrauliques:

  • La vitesse du fluide dans les canalisations;
  • Résistance d'éléments tels que tuyaux et raccords;
  • La quantité d'eau.

Tous ces paramètres, interdépendants et modifiant l’un d’eux, entraîneront des changements dans l’autre.

C'est important!
Si vous réduisez le diamètre de la canalisation, cela augmentera non seulement la vitesse du liquide de refroidissement, mais également la résistance hydraulique.
Et en conséquence, si le diamètre augmente, la vitesse et la résistance diminuent.
Le fait de connaître cette dépendance peut facilement réduire le coût des matériaux, améliorer la qualité du chauffage et sa fiabilité.

Le système de chauffage est composé de quatre éléments principaux:

  • Régulation (vannes thermiques, thermo-vannes) et vannes (vannes à bille, vannes);
  • Les pipelines;
  • Radiateurs;
  • La source de chaleur

Ces éléments ont des paramètres individuels et ils doivent être pris en compte lors de la construction du chauffage. Tous les fabricants de leurs équipements fournissent des informations sur les caractéristiques, qu’il s’agisse de radiateurs ordinaires ou de matériaux.

Les calculs peuvent être simplifiés grâce aux tableaux et graphiques existants. Par exemple, la sélection de canalisations en polypropylène est facilitée par le fait qu’un nomogramme est fixé aux canalisations pour le calcul hydraulique des systèmes de chauffage.

Nous vous le présentons ci-dessous et si vous l’analysez, vous remarquerez que certaines caractéristiques ont une séquence claire.

Débit de liquide de refroidissement

Vous devez avoir remarqué la relation entre le débit et la quantité d'eau chauffée dans la chaudière. Le premier dépendra de la charge thermique sur la chaudière. Et la charge dépendra de la perte de chaleur des locaux, qui doit être compensée par le chauffage.

Le calcul de l'hydraulique détermine lui-même le débit de liquide de refroidissement sur chaque site. Chaque section a un diamètre et un débit constants.

Exemple

Au début des calculs, formez deux anneaux chauffants. On sera un peu plus et sera appelé en premier. Chaque anneau est divisé en sections, la numérotation commence à partir de la canalisation principale, dans laquelle le débit maximal (immédiatement après la chaudière).

La première section après le générateur de chaleur continuera jusqu’au débit du liquide de refroidissement, par exemple, jusqu’à la prochaine colonne montante ou appareil de chauffage. Et ainsi de suite jusqu'au dernier lève.

C'est important!
Le calcul hydraulique du chauffage est effectué à la fois pour le débit d'alimentation et le débit de retour, afin de ne pas perturber la circulation.

Un des calculs nécessaires est le calcul de la consommation, il est calculé comme suit:,

  • QLuch - charge thermique d'une section séparée, unité de mesure de watts;
  • C est la capacité calorifique de l'eau, est constante et égale à 4,2 kJ / (kg • ° С);
  • tg est la température du liquide de refroidissement d'alimentation dans le système de chauffage;
  • to est la température du caloporteur de retour dans le système.

Supposons que nous ayons 1000 watts dans la zone de chargement:

Avec des données sur les coûts, grâce à des tableaux spéciaux, vous pouvez choisir le diamètre des conduites pour le chauffage. Dans ces tableaux, en plus du diamètre, le débit et la perte de charge sont indiqués.

Il faut faire attention au fait que les diamètres commencent à partir d'un grand et diminuent progressivement jusqu'à la dernière colonne montante. Par exemple, le tube principal mesure 32 millimètres, la parcelle est distante de 24, 16. Les sauts de diamètres tels que 32, 45, 16 sont inacceptables.

Tube en polypropylène

Débit

La vitesse minimale du liquide de refroidissement ne doit pas être inférieure à 0,2 - 0,3 mètre par seconde. À un taux inférieur, l'air sera libéré de l'eau et des bouchons d'air se produiront, ce qui peut entraîner la défaillance de tout le chauffage.

Le seuil de vitesse supérieur est compris entre 0,7 et 1,5. Si la vitesse est supérieure, il y aura du bruit dans les pipelines. La vitesse optimale est comprise entre 0,5 et 0,7 mètre par seconde.

Perte de la tête

Des pertes de charge se produisent dans toutes les parties du système dans les deux anneaux du circuit. C'est la somme des pertes de friction dans les tuyaux, les raccords et les radiateurs.

A la dimension de Pa et est calculé par la formule:

  • ν - vitesse;
  • ρ est la densité;
  • R –la perte de pression dans la canalisation;
  • l –la longueur du pipeline dans cette section;
  • Σζ est la somme des résistances.

La résistance totale est la somme des résistances dans tous les domaines.

Système de chauffage à deux tuyaux: le choix de la branche principale du système

L'instruction d'effectuer les calculs indique que si le schéma a un mouvement de caloporteur en mouvement, alors dans un chauffage à deux tuyaux, un anneau d'une colonne montante plus chargée passe à travers le radiateur inférieur. Dans le système de chauffage monotube, il s'agit d'un anneau passant par la colonne montante la plus occupée.

En cas de mouvement sans issue d'eau chaude, dans le circuit à deux tuyaux, l'anneau de la batterie inférieure est reçu dans la colonne montante la plus chargée et la plus distante. Pour le schéma à un tuyau, l'anneau de la colonne montante la plus chargée et la plus distante est pris.

Dans le schéma horizontal, l'anneau de la branche la plus fréquentée de l'étage inférieur est accepté. A ce stade, vous devez être extrêmement prudent, car le coût d'une erreur peut être très élevé.

Conclusion

Le calcul de la résistance hydraulique du système de chauffage est une étape importante vers le bon fonctionnement de votre chauffage. Si vous ne vous sentez pas confiant dans l'exécution indépendante des calculs, il est préférable de contacter les experts.

Mais si vous souhaitez effectuer des calculs de vos propres mains, vous aurez besoin d'un exemple de calcul hydraulique du système de chauffage et du temps libre.

Résistance hydraulique des tuyaux

Calculateur en ligne pour calculer la résistance hydraulique du frottement de différents types de tuyaux.

Comment utiliser la calculatrice

Remplissez tous les champs obligatoires, sélectionnez le type de pipeline requis pour le calcul. Cliquez sur le bouton rouge "Calculer".

La théorie

Le tuyau est un cylindre creux en métal ou en un autre matériau. Appliquez des tuyaux pour transporter les fluides liquides, gazeux et en vrac.

La résistance hydraulique est la perte d'énergie spécifique, qui est convertie en chaleur dans les zones des systèmes hydrauliques en raison du frottement visqueux.

Les pertes hydrauliques sont:

  • friction en longueur - apparaissent avec un écoulement uniforme, dans sa forme pure. Dans les conduites droites de section constante, elles sont proportionnelles à la longueur de la conduite;
  • Hydraulique locale - se produit lorsque vous modifiez la forme et la taille du canal, ce qui modifie le débit. Exemple: dilatation, contraction, rotation, vanne.

Formule

Critère de Reynolds - la nature de l'écoulement d'un fluide visqueux:

  • ρ est la densité du fluide
  • L est la longueur de l'élément d'écoulement,
  • v est le débit
  • µ est le coefficient dynamique de viscosité.
  • λ est le coefficient de frottement,
  • k - coefficient de rugosité du tuyau.

La perte de pression est calculée à l'aide de la formule de Hazen-Williams:

  • ΔH - perte de charge,
  • C - coefficient de rugosité Hazen-Williams,
  • L est la longueur de la section de tuyau,
  • D est le diamètre du tuyau
  • Q - consommation.

Perte de friction, équation de Darcy-Weisbach:

  • ΔH - perte de charge,
  • L est la longueur de la section de tuyau,
  • d est le diamètre du tuyau
  • λ est le coefficient de frottement,
  • g - accélération gravitationnelle,
  • v est le débit.

Calcul de la perte de charge:

P = λ. L / d · ρ / 2 · v²

  • Δp est la chute de pression dans la section de conduite,
  • λ est le coefficient de frottement,
  • L est la longueur de la section de tuyau,
  • ρ est la densité du milieu pompé,
  • d est le diamètre du tuyau
  • v est le débit.

Calcul hydraulique des canalisations

Les systèmes de chauffage de bâtiments, les lignes de chauffage, les conduites d'eau, les systèmes de drainage, les circuits hydrauliques de machines, les machines - sont tous des exemples de systèmes constitués de conduites. Calcul hydraulique des canalisations - particulièrement complexes, ramifiées.

. - est une tâche très difficile et lourde. Aujourd'hui, à l'ère des ordinateurs, il est devenu beaucoup plus facile de le résoudre avec un logiciel spécial. Mais les bons programmes spéciaux coûtent cher et ne concernent généralement que les spécialistes de l'hydraulique.

Dans cet article, nous examinerons le calcul hydraulique de canalisations sur l'exemple du calcul sous Excel d'une section horizontale d'un pipeline de diamètre constant à l'aide de deux méthodes et comparerons les résultats obtenus. Pour les "non spécialistes", l'application du programme présenté ci-dessous permettra de résoudre des problèmes simples "de tous les jours" et de production. Pour les spécialistes, l'utilisation de ces calculs est possible à titre d'essai ou pour effectuer des évaluations simples et rapides.

En règle générale, le calcul hydraulique des canalisations implique la résolution de deux problèmes:

1. Dans le calcul de conception, il est nécessaire de trouver la perte de charge dans la section considérée de la canalisation en utilisant un débit connu. (La perte de pression est la différence de pression entre le point d'entrée et le point de sortie.)

2. Dans un calcul d'essai (lors de l'audit de systèmes existants), il est nécessaire de calculer le débit du fluide traversant la canalisation à partir de la pression différentielle connue (la différence entre les lectures des manomètres à l'entrée et à la sortie).

Nous commençons la solution de la première tâche. Vous pouvez facilement résoudre la seconde tâche vous-même en utilisant le programme MS Excel «Parameter Selection». Comment utiliser ce service est décrit en détail dans la seconde partie de l’article «Equations transcendantales? "Sélection des paramètres" dans Excel! ".

Les calculs suivants dans Excel peuvent également être effectués dans OOo Calc à partir du package Open Office distribué gratuitement.

Les règles de mise en forme des cellules couleur d'une feuille Excel, qui sont utilisées dans les articles de ce blog, sont décrites en détail sur la page À propos du blog.

Calcul en Excel des conduites selon les formules de l'hydraulique théorique.

Considérez la procédure et les formules de calcul dans Excel en prenant l'exemple d'un pipeline droit horizontal de 100 mètres de long à partir d'un tuyau de ø108 mm avec une épaisseur de paroi de 4 mm.

Niveau de référence:

1. Débit d’eau traversant le pipeline G en t / h entrer

dans la cellule D4: 45 000

2. La température de l’eau à l’entrée de la section estimée du pipeline tdans en ° C nous apportons

dans la cellule D5: 95,0

3. Température de l’eau à la sortie de la section de conception du pipeline tout en ° C on écrit

dans la cellule D6: 70,0

4. Le diamètre interne de la canalisation d en mm

dans la cellule D7: 100.0

5. La longueur du pipeline L en m est enregistrée

dans la cellule D8: 100 000

6. La rugosité équivalente des surfaces internes des tuyaux en mm est introduite

dans la cellule D9: 1 000

La valeur de rugosité équivalente sélectionnée correspond aux anciens tuyaux en acier rouillés en opération depuis de nombreuses années.

Une rugosité équivalente pour les autres types et états de tuyaux est donnée dans la feuille «Aide» du fichier de calcul Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls», dont le lien de téléchargement est donné à la fin de l'article.

7. La somme des coefficients des résistances locales Σ (ξ) est entrée

Nous considérons un exemple dans lequel des résistances locales sont présentes sous la forme de soudures bout à bout (9 tuyaux, 8 joints).

Les données et les formules de calcul sont présentées dans les feuilles «Calcul des coefficients» et «Aide» du fichier Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls» pour un certain nombre des principaux types de résistances locales.

Résultats de calcul:

8. Température moyenne de l'eau tse marier en ° C on calcule

dans la cellule D12: = (D5 + D6) / 2 = 82,5

9. Coefficient cinématique de viscosité de l’eau n en cm 2 / s à la température tse marier attendre

dans la cellule D13: = 0,0178 / (1 + 0,0337 * D12 + 0,000221 * D12 ^ 2) = 0,003368

10. La densité moyenne de l’eau ρ en t / m 3 à la température tse marier on calcule

dans la cellule D14: = (- 0,003 * D12 ^ 2-0,155 * D12 + 1003,1) / 1000 = 0,970

11. La consommation d’eau par pipeline G ’en l / min est recalculée.

dans la cellule D15: = D4 / D14 / 60 * 1000 = 773,024

Ce paramètre est recalculé par nous dans d'autres unités de mesure pour faciliter la perception de la magnitude du flux.

12. La vitesse de l'eau dans le pipeline v est calculée en m / s

dans la cellule D16: = 4 * D4 / D14 / PI () / (D7 / 1000) ^ 2/3600 = 1,640

La mise en forme conditionnelle a été appliquée à la cellule D16. Si la valeur de la vitesse ne se situe pas entre 0,25 et 1,5 m / s, l'arrière-plan de la cellule devient rouge et la police est blanche.

Les vitesses limites du mouvement de l'eau sont indiquées dans la feuille «Aide» du fichier Excel calculé «Gidravlicheskiy-Raschet-Truboprovodov.xls».

13. Le nombre de Reynolds Re est défini

dans la cellule D17: = D16 * D7 / D13 * 10 = 487001,4

14. Le coefficient de frottement hydraulique λ calculé

dans la cellule D18: = IF (D17 0,25 avec Re ≥ 4000

15. La perte de charge spécifique due au frottement R en kg / (cm 2 * m) est calculée

dans la cellule D19: = D18 * D16 ^ 2 * D14 / 2 / 9.81 / D7 * 100 = 0,004645

16. Perte de pression sur le frottement dPtr en kg / cm 2 et Pa on trouve respectivement

dans la cellule D20: = D19 * D8 = 0.464485

et dans la cellule D21: = D20 * 9,81 * 10000 = 45565,9

17. Perte de pression en résistance locale dPms en kg / cm 2 et Pa on trouve respectivement

dans la cellule D22: = D10 * D16 ^ 2 * D14 * 1000/2 / 9.81 / 10000 = 0.025150

et dans la cellule D23: = D22 * 9,81 * 10000 = 2467,2

18. La perte de charge calculée dans le pipeline en dP en kg / cm 2 et en Pa, nous trouvons respectivement

dans la cellule D24: = D20 + D22 = 0,489634

et dans la cellule D25: = D24 * 9.81 * 10000 = 48033.1

19. La caractéristique de la résistance hydraulique du pipeline S en Pa / (t / h) 2, nous calculons

dans la cellule D26: = D25 / D4 ^ 2 = 23 720

Le calcul hydraulique en Excel du pipeline selon les formules de l'hydraulique théorique est effectué!

Calcul hydraulique des canalisations dans Excel à l'aide des formules SNiP 2.04.02-84.

Ce calcul détermine les pertes de charge dans les conduites à l’aide de formules empiriques sans prendre en compte les coefficients de résistances locales, mais en tenant compte des résistances introduites par les joints.

Sur les longues conduites, telles que les conduites d'eau et les conduites de chauffage, l'influence de la résistance locale est faible comparée à la rugosité des parois et aux différences de hauteur, et les coefficients de résistance locale peuvent souvent être négligés dans les calculs estimés.

Niveau de référence:

Ce calcul utilise les valeurs précédemment entrées dans les calculs précédents du diamètre interne du pipeline d et de la longueur du pipeline L, ainsi que la valeur calculée de la vitesse de l’eau v.

1. Sélectionnez le type de tuyau dans la liste déroulante située au-dessus des cellules A30... E30:

Fonte non acier et non neuve sans poste ext. housse de protection ou avec un revêtement de protection bitumineux., v> 1,2m / s

Résultats de calcul:

Pour le type de tuyau sélectionné, Excel extrait automatiquement les valeurs de coefficients empiriques de la table de la base de données. La table de base de données, extraite de SNiP 2.04.02–84, se trouve sur la même feuille de calcul «CALCUL».

2. Le coefficient m est supprimé.

dans la cellule D32: = INDEX (H31: H42; H29) = 0,300

dans la cellule D33: = INDEX (I31: I42; I29) = 1 000

dans la cellule D34: = INDEX (J31: J42; J29) = 21 000

dans la cellule D35: = INDEX (K31: K42; K29) = 1 070

6. Le coefficient C est extrait

dans la cellule D36: = INDEX (L31: L42; L29) = 0,000

7. Le coefficient de résistance hydraulique i en m.v.st./m attendu

dans la cellule D37: = D35 / 1000 * ((D33 + D36 / D16) ^ D32) / ((D7 / 1000) ^ (D32 + 1)) * D16 ^ 2 = 0,057

i = ((1000A1 / (2g)) / 1000) * (((A0 + C / v) m) / ((d / 1000) (m +1))) * v 2

8. La perte de charge calculée dans le pipeline en dP en kg / cm 2 et en Pa, nous trouvons respectivement

dans la cellule D38: = D39 / 9.81 / 10000 = 0.574497

et dans la cellule D39: = D37 * 9,81 * 1000 * D8 = 56358,1

Le calcul hydraulique du pipeline selon les formules de l'annexe 10 du SNiP 2.04.02–84 dans Excel est terminé!

Les résultats

Les valeurs obtenues des pertes de charge dans la canalisation, calculées selon deux méthodes, diffèrent dans notre exemple de 15... 17%! Après avoir examiné d’autres exemples, vous pouvez constater que la différence atteint parfois 50%! Dans ce cas, les valeurs obtenues à l'aide des formules de l'hydraulique théorique sont toujours inférieures aux résultats du SNiP 2.04.02–84. Je suis enclin à penser que le premier calcul est plus précis et que SNiP 2.04.02–84 «assure». Je me trompe peut-être dans les conclusions. Il convient de noter que les calculs hydrauliques des pipelines sont difficiles à modéliser avec précision par une modélisation mathématique et sont principalement basés sur des dépendances dérivées d'expériences.

Dans tous les cas, avec deux résultats, il est plus facile de prendre la bonne décision.

Dans le calcul hydraulique des conduites avec une chute des hauteurs d’entrée et de sortie, n’oubliez pas d’ajouter (ou de soustraire) la pression statique aux résultats. Pour l'eau, une différence de hauteur de 10 mètres ≈ 1 kg / cm 2.

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Une continuation importante et, je pense, intéressante du sujet, à lire ici.

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Les avis

43 commentaires sur "Calcul hydraulique de canalisations"

  1. Aleksey le 28 août 2014 00:28

Je tiens à exprimer ma profonde gratitude à l'auteur pour la préparation du calcul hydraulique!

Cela simplifiait beaucoup mon travail!

Je voulais préciser, ce fichier ne convient que pour le calcul des pipelines horizontaux? Comment passer à la verticale?

La réponse à votre question à la fin de l'article:

«Dans le calcul hydraulique des conduites avec une différence de hauteur entre l'entrée et la sortie, n'oubliez pas d'ajouter (ou de soustraire) la pression statique aux résultats. Pour l'eau, une différence de hauteur de 10 mètres ≈ 1 kg / cm2. ”

Le calcul prend en compte le frottement du fluide contre la paroi de la conduite et la perte de charge dans les résistances locales. Ces types de pertes ne dépendent pas de l'emplacement du pipeline par rapport à l'horizon. Bien entendu, lors du choix d'une pompe, la pression statique doit être prise en compte!

Merci pour les commentaires.

J'utilise un programme simple, j'ai écrit pour moi-même

Basé sur l’appendice 10 du SNiP 2.04.02-84

calcul du pipeline hydraulique en ligne

Tout est clair, merci.

Merci pour votre programme. Je ne peux pas comprendre une chose, tout est clair rapidement, s’il ya un globule rouge, mais quelles sont les normes en matière de perte de pression? Que devraient-ils être? merci pour la réponse

Elena, votre question concerne davantage l'économie que l'hydraulique.

Réduisez le pipeline - moins d'argent pour les canalisations, les supports, les raccords, une pompe (pas toujours), l'installation, mais les coûts d'exploitation (électricité) seront supérieurs à ceux d'un pipeline de plus grande section.

Il s’agit là d’une tâche d’optimisation classique avec différentes données initiales (conduite au niveau du chalet / du chauffage; longueur 50m / longueur 15000m; durée de vie 3 ans / 15 ans; pression de travail 2kg / cm2 / 50kg / cm2; etc.) a complètement changé et décisions souvent inattendues.

Repère d'anciens livres de référence (conduites de chauffage) - pas plus de 0,0008. 0,0030 (kg / cm2) / m. Bien que, semble-t-il, les nouveaux documents de réglementation n'imposent aucune restriction à ce niveau. l'essentiel est de ne pas atteindre le point d'absurdité!

Cher Alexandre! Merci pour le programme.

Il y a une question "Comment calculer la" pression hydro-statique "dans l'équation de Bernulei. "

ρ ≈ 1000 kg / m3; - étanchéité aux fluides;

V2 = (Q = m3 / s.: tube S = m2); - vitesse d'écoulement carrée (m / s);

g ≈ 9,81 m./s2; - accélération de la chute libre;

h = Rtrub = m; - rayon de la conduite;

S'il vous plait!. si cela ne vous fatigue pas beaucoup.

Cordialement, Igor du Chili. [email protected]

Igor, je n'ai pas compris le sens de la question.

Où avez-vous obtenu ce p = Pr-c? Est-ce à travers le critère de Prandtl? L'équation de Bernoulli est généralement résolue par rapport à 2 points du pipeline (vous ne savez pas ce qui est égal à Const).

Bien sûr, ce n’est pas le critère de Prandtl. Pr-s - Il s'agit de la pression hydro-statique. Si j'avais la possibilité de coller le fichier, tout serait plus clair avec l'image. Cependant, je n'ai pas trouvé cette option. Ou si je connaissais votre courrier électronique personnel - Est-ce possible?

Cordialement, Igor du Chili. [email protected]

Envoyer le fichier, e-mail envoyé.

Et s'il s'agissait d'un lisier plus visqueux, par exemple. pour du beurre, ce serait parfait!

Remplacez dans le premier programme, pages 9 et 10, les formules de dépendance du coefficient de viscosité cinématique et de la densité de l'eau avec les formules du support dont vous avez besoin, et tout ira bien!

Il serait bien que les tâches soient considérées à l'aide de formules de Bernoulli pour le calcul de tâches plus complexes, par exemple lorsque deux flux sont combinés dans un nœud. Des tâches similaires sont souvent calculées dans le calcul des nœuds de système de chauffage correctif.

Bonjour, dites-moi s'il vous plaît, le calcul pour une conduite de carburant diesel peut-il être appliqué à ce programme?

Les températures d'entrée et de sortie sont les mêmes. La longueur de l'ordre de 100 m.

Pour approximatif - c'est possible. Quelle différence entre la viscosité et la densité cinématique du carburant diesel et la viscosité et la densité de l’eau - une erreur sera commise.

Bonjour Alexandre! Merci beaucoup pour le programme! Mais je ne peux pas faire face à une tâche. Peut-être que vous pouvez m'aider. Je ne peux pas comprendre la différence fondamentale entre les différentes méthodes de calcul hydraulique. En effet, la base de tout est la formule de Darcy-Weisbach. Sur la page natural-sciences.ru/ru/article/view?id=33336, leur essence est indiquée, mais je n'ai compris que la différence de la "méthode de la résistance équivalente". À mon avis, ce sont simplement des entrées différentes de la formule de Darcy-Weisbach.

À mon avis, l’hydraulique est une science dans laquelle toute la théorie commence et se termine par l’équation de Bernoulli. Toutes les autres formules sont des approximations d'expériences avec certaines hypothèses. Ce sont ces hypothèses et l’encombrement de problèmes pratiques réels qui déterminent la présence de plusieurs approches de la solution.

J'ai une fois aimé la méthode des caractéristiques de résistance. Mais, dans cette méthode, les valeurs tabulaires des caractéristiques de résistance des tuyaux et des vannes dépendent du débit souhaité! “La tête mord la queue” - encore des méthodes itératives d'approximations successives. Comment les caractéristiques dépendent et ce qu'elles sont égales - encore une fois les tables et les dépendances empiriques.

Je ne vois pas non plus de différence fondamentale entre les différentes méthodes de calcul hydraulique. Je suis d'accord avec vos conclusions. La différence est ce qu’il faut prendre comme données d’entrée et ce qu’il faut rechercher par calcul.

Alexandre, bonjour! Je vais peut-être poser quelques questions d'amateur, mais néanmoins. Lors de la prise en compte du coefficient de résistance locale (CMS) du radiateur, nous obtenons un certain CMS. Je ne comprends pas très bien que cela est donné pour une section ou pour l’ensemble du radiateur? Si une section, alors comment être avec la vitesse, car le flux à travers une section est inférieur à la totalité du radiateur (par exemple, 5 sections). Ou est-il déjà pris en compte qu'avec le débit pour lequel la CMC doit être installée, un certain nombre de sections est basé sur un calcul thermique?

Voici un exemple de table avec un radiateur CCM xn - b1ahhahznja9a.xn - p1ai / spravochnik-zhkx / 188-gidravlicheskie-poteri-i-koefficzient-zatekaniya-vody-v-otopitelnyj-pribor

Dmitry, bon après-midi.

Vous posez les bonnes questions logiques, mais je ne vais certainement pas vous répondre. Les coefficients de résistance locale des radiateurs, présentés dans divers tableaux modernes, pourraient être mesurés dans des conditions très différentes.

Par exemple, comme ceci: radiko-radiator.ru/hydraulic- calcul- radiateurs /

Un fabricant compétent doit indiquer toutes les conditions de mesure - type d’alimentation, nombre de sections, type, débit et température du liquide de refroidissement.

Le calcul pour le pipeline horizontal est clair!

Et pour la verticale, quelque chose que je ne peux pas comprendre. Vous ne pouviez pas aider un peu.

Que faire pour les pipelines avec une différence de hauteur? Regardez de plus près à la fin de l'article.

Merci pour le fichier. Très utile!

Bon après midi Où puis-je télécharger le fichier avec les calculs? J'ai besoin pour la machine de choisir un compresseur et de calculer l'itinéraire. Je serai reconnaissant pour l'aide

Bonjour, Igor.

Lien vers le fichier avec les calculs à la fin de l'article. Ou demandez-vous un autre «fichier de calcul»?

Mon rêve est de voir des calculs similaires en ce qui concerne l'air comprimé. Des plans pour écrire?

Des «calculs similaires concernant l'air comprimé» ne figurent pas dans les plans les plus proches. D'une manière ou d'une autre, cette tâche n'existait pas dans la pratique.

Bonne journée! Et le calcul de l’eau froide dans une conduite d’eau gravitaire de 500 à 600 mm dans les zones montagneuses (altitude 330 m) est pris en compte? Merci.

Le même chemin De plus, voir la fin de l'article: «dans le calcul hydraulique des conduites avec une différence de hauteur entre l'entrée et la sortie, n'oubliez pas d'ajouter (ou de soustraire) la pression statique aux résultats. Pour l'eau, une différence de hauteur de 10 mètres ≈ 1 kg / cm2. ”

Bon après-midi, Alexander!

Dites-moi comment tenir compte de la perte de charge dans le pipeline si des joints de dilatation de la tuyauterie sont installés sur la section horizontale et des résistances sur la section verticale du pipeline. MERCI pour le site et la réponse.

Du point de vue de l'hydraulique en tant que science, tous les pipelines sont constitués de tuyaux et de résistances locales caractérisés par des coefficients (voir l'article 7 des données initiales du premier programme).

Les compensateurs peuvent être considérés comme des résistances locales (si les valeurs de ξ sont indiquées sur le passeport) ou divisés en tuyaux et en des résistances locales sous forme de tours.

Et aussi, dans le texte de l'article: «Pour un certain nombre de types de base de résistances locales, des données et des formules de calcul sont présentées dans les feuilles« Calcul des coefficients »et« Aide »du fichier Excel« Gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls ».

Moi-même, j’aime dessiner des programmes dans Exel, mais j’ai été agréablement surpris par ce programme (je n’aurais pas fait mieux). Ftaru est un énorme Pasib pour le travail, je vais tester son exactitude et je vais l'utiliser.

Bonne chance dans ce pays indispensable, je vous souhaite de nouveaux programmes utiles.

Bonjour Je suis engagé dans la construction de piscines, dites-moi qu'il est possible de créer un tableau pour calculer le diamètre des conduites d'alimentation vers les buses de la piscine de retour (fond et mur). Merci d'avance!

Bonne journée! Rien n'est impossible - effectuez un calcul hydraulique. Si la topologie de l'emplacement des tuyaux ne change pas, mais que les diamètres et la longueur changent, vous pouvez utiliser le programme ci-dessus comme base.

Dites-moi comment ajouter votre algorithme pour pouvoir calculer un certain pourcentage d'éthylène / propylène glycol? Avez des options?

Il y a. Rechercher des formules (tableaux) de dépendances de la viscosité cinématique et de la densité d'éthylène-propylène-glycol de différentes concentrations en température. Et les formules pour le coefficient de frottement hydraulique. (Pour être honnête, 150 ans ont été étudiés et expérimentés avec de l'eau, et les résultats restent approximatifs. Il y a trop de facteurs difficiles à prendre en compte en théorie.)

Alexandre, bon après-midi.

Je ne comprends pas comment la dimension est:

La perte de charge spécifique due au frottement R en kg / (cm2 * m) est calculée

Que répond le coefficient de 100, en quoi se traduit-il?

Traduction d'unité simple.

9,81 m / s ^ 2-accélération de la gravité.

Je suis votre abonné et merci beaucoup.

J'étais engagé dans des réservoirs cylindriques constructifs et pour moi-même, j'ai créé un tableau de calcul (par votre exemple) pour leur calcul.

Et comment fonctionne la paroi du réservoir cylindrique (par exemple, 3 × 4x5 mètres)? Comment calculer l'épaisseur du mur et des nervures? Peut-être où ils ont rencontré un tel sujet? Je vous serais reconnaissant si vous jetez un lien ou un exemple de calcul

J'ai un article sur mon blog, rédigé à partir des matériaux GOST 14249-89. Navires et appareils. Normes et méthodes de calcul de la résistance. Un algorithme intéressant.

Les murs plats peuvent être calculés par la méthode de l'article sur la déviation ou par l'article sur la méthode des grilles.

Eh bien et personne n'a annulé la recherche sur Google: "Calcul SNIP des réservoirs".

Alexandre, bon après-midi!

Calcul très pratique et utile, mais vous n’avez besoin de la même chose que pour le calcul du pipeline. Avec la possibilité de changer le diamètre des tuyaux, la différence de hauteur, ainsi que les propriétés physicochimiques du liquide (température, densité, viscosité, etc.)

Avez-vous un tel arsenal?

6 commentaires ci-dessus, j'ai répondu à propos de l'éthylène glycol.

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