Рассчитать трубу – понятно доступно и точно

Рассчитать трубу – понятно, доступно и точно

В наше время объединение стран в одно мировое сообщество значительно усиливает взаимозависимость экономики разных стран друг от друга. Это ведет к глобальному перемещению во времени и в пространстве людей, услуг, товаров, сырья. Отсюда и значительное повышение роли транспорта в разных его формах и видах.

Одним из узкоспециализированных видов транспортировки являются трубопроводы, преимущества которых бесспорны и очевидны.

Одним из узкоспециализированных видов транспорта являются трубопроводы, преимущества которых бесспорны и очевидны. Например, если посчитать пропускную способность, то стоимость трубопровода в два с лишним раза меньше железной или автомобильной дороги. При транспортировке жидкостей или газов потери в трубопроводах меньше в 2-3 раза по сравнению с другими видами транспорта. А уж в системах отопления, канализации, водоснабжения и вентиляции трубопроводам принадлежит главенствующая роль. Вот почему правильно рассчитать площадь трубы и всего трубопровода в целом становится актуальной задачей и для экономии материала и средств, и для максимального использования всех функциональных возможностей трубопроводной сети. Тем более что промышленная индустрия через торговую сеть и онлайн-магазины предоставляет широчайший ассортимент всего необходимого для этого вида транспорта.

Характеристики трубопроводов

Правильный расчет характеристик трубопроводов поможет вам сэкономить и получить максимум возможностей при проведении как магистрального, так и обычного водопроводного или теплового трубопровода.

На чем же можно сэкономить или получить максимум возможностей, если грамотно рассчитать трубу, как магистральную, так и обычную домашнюю, водопроводную или тепловую? Знание таких выигрышных возможностей и их использование – формула успеха! Остановимся на них поподробнее:

1. Проходимость трубопровода – этот показатель влияет и на расход транспортируемого материала, и на стоимость самого сооружения. Здесь главный показатель – площадь поперечного сечения. Чтобы посчитать ее, необходимо знать наружный диаметр и толщину стенки трубы.
2. Потери тепла – важный параметр трубопровода при транспортировке теплоносителя (воды) от теплового пункта к отопительным приборам. В формулу расчета теплопотерь, наряду со многими физическими величинами, входит диаметр и длина трубы.
3. Количество теплоизолирующего материала – требуется точный расчет площади поверхности трубопровода для максимальной экономии материала и средств.
4. Антикоррозийное покрытие трубопровода – правильный расчет покрываемой площади ведет к экономии краски или битумного лака.
5. Шероховатость внутренней поверхности – показатель, влияющий на скорость потока в трубе. Чем ниже шероховатость, тем меньше сопротивление стенок трубопровода и выше скорость потока. Переменный показатель, зависящий и от геометрических размеров трубы, и от процесса зарастания ее поперечного просвета ржавчиной и минеральными отложениями.

Расчет параметров трубы

Как видим, при различных используемых параметрах трубопровода общими является расчет поперечного сечения, внешней и внутренней площадей поверхности трубы.

Остановимся на методиках вычисления этих величин (самостоятельный расчет требует знаний в рамках средней школы). Отметим, что все параметры можно рассчитать как с помощью обычного калькулятора, так и применяя специальные онлайн-программы.

Расчет сечения

Задача из геометрии средних классов. Необходимо вычислить площадь круга с диаметром, равным наружному диаметру трубы, вычитая толщину ее стенок.

Площадь круга рассчитывается по формуле S = Pi*(R^2) (или Pi*R*R), где R – радиус круга, равный половине диаметра.

Все параметры можно рассчитать как с помощью обычного калькулятора, так и применяя специальные онлайн-программы.

Таким образом, площадь сечения трубы выглядит так: S=Pi*(D/2-N)^2, где S – площадь поперечного сечения, Pi – число “пи”(=3,14159…), D и N- наружный диаметр и толщина стенки трубы. Точность результата зависит от количества десятичных знаков в числе “пи”.

Приведем пример расчета внутреннего сечения с внешним диаметром 1 м и со стенками толщиной 10 мм (0,01м). Если мы возьмем для упрощения вычислений в числе “пи” 2 десятичных знака, то формула будет выглядеть так:

S=3.14*(1/2-0,01)^2=0,753914 м 2

Площадь внешней поверхности трубы

Поверхность цилиндра – это прямоугольник, одна сторона которого является длиной окружности цилиндра, а вторая сторона есть длина самого цилиндра. А чтобы узнать площадь прямоугольника, надо рассчитать произведение двух его сторон (т.е. произведение длины на ширину).

Задача сугубо геометрическая. Площадь поверхности снаружи есть не что иное, как площадь поверхности цилиндра. А поверхность цилиндра – это прямоугольник, одна сторона которого является длиной окружности цилиндра, а вторая сторона есть длина самого цилиндра. А чтобы узнать площадь прямоугольника, надо рассчитать произведение двух его сторон (т.е. произведение длины на ширину).

Длина окружности равна Pi*D, где Pi – число “пи”, а D – диаметр трубы.

Итого: площадь прямоугольника будет равна: S=Pi*D*L, где Pi – число “пи”, D и L- диаметр и длина трубы.

Приведем пример. Пусть дана теплотрасса диаметром (D) в 1 м и длиной (L) в 10 000 м (10 км), тогда формула площади покраски будет записываться: S=3,14*1*10000=31400 м 2 . Для теплоизоляции понадобится материал большей площади, так как обычно трубы заворачиваются в минеральную вату с перехлестом полотен.

Площадь внутренней поверхности

Во всех примерах расчета площади брались трубы круглого сечения. Это объясняется тем, что круглая труба имеет наибольший внутренний объем при наименьшей площади поверхности.

Рассчитывается как и площадь внешней поверхности S, где в качестве диаметра D берется величина D-2*N (N – толщина стенки трубы). Формула запишется так: S=Pi*(D-2*N)*L.
Как вы успели заметить, во всех примерах расчета площади брались трубы круглого сечения. Это объясняется тем, что круглая труба имеет наибольший внутренний объем при наименьшей площади поверхности. Плюс к этому круглое поперечное сечение максимально эффективно противодействует давлению, внутреннему и внешнему, что важно учитывать при транспортировке газов или жидкостей.

Присутствие редких сечений вызвано в основном технологическими и гидравлическими строительными требованиями. Основные сферы применения – очистные сооружения канализации и открытые дождевые сети.

Для полноты обзора отметим, что во многих других сферах, особенно строительной, в качестве каркаса изделия находит широкое применение форма профильной трубы (квадратной и прямоугольной). Плоские грани таких труб упрощают монтаж, а их высокая сопротивляемость деформации делают конструкцию прочной и долговечной. Вот почему профиль квадратный или прямоугольный стал достойной альтернативой металлическому швеллеру, балке и уголку. Расчет такой профильной трубы производится аналогично круглой, но с учетом формул площади для квадратного или прямоугольного сечения.

Ну, и совсем уж экзотические формы сечения трубы – это трапецеидальная, пятиугольная, лотковая, полукруглая. Присутствие таких редких сечений вызвано в основном технологическими и гидравлическими строительными требованиями. Основные сферы применения – очистные сооружения канализации и открытые дождевые сети. Чтобы посчитать площадь сечения и поверхности таких труб, необходимо разбить сложный профиль на простые фигуры (круг, треугольник, квадрат, прямоугольник) и работать с ними по известным формулам.

В последнее время, в связи с ростом востребованности расчета трубопроводов и интенсивного проникновения интернет-технологий во все сферы жизни человека, появилось большое количество онлайн-программ и онлайн-инструментов для полного анализа трубопроводных сетей с учетом материала, доставляемого продукта, климатических условий и других сопутствующих параметров. Рассчитать сеть для поперечного сечения круглой, квадратной, прямоугольной и иной формы такие программы могут быстро, точно и, что самое главное, с различными вариациями и указанием диапазона действия величин, которые использует формула.