Площадь сечения трубы

Формула длины окружности через радиус или диаметр

Окружность это замкнутая кривая линия, все точки которой, равноудалены от другой, определенной точки (центр окружности) на заданном расстоянии (радиус).Радиус окружности — отрезок, соединяющий её центр и любую другую точку расположенную на линии окружности.Диаметр окружности — отрезок, соединяющий две любые точки расположенные на линии окружности и проходящий через её центр. Диаметр, в два раза больше радиуса

r — радиус окружности

D — диаметр окружности

π ≈ 3.14

Формула длины окружности через радиус или диаметр, (L):

S — площадь круга

O — центр круга

π ≈ 3.14

Формула длины окружности через площадь, (L):

10 фото идей, как красиво и функционально задействовать угол

Результаты расчётов

Критерий Рейнольдса

Такую зависимость вывел английский физик и инженер Осборн Рейнольдс (1842 — 1912).

Критерий, который помогает ответить на вопрос, есть ли необходимость учитывать вязкость, является число Рейнольдса Re. Оно равно отношению энергии движения элемента текущей жидкости к работе сил внутреннего трения.

Рассмотрим кубический элемент жидкости с длиной ребра n. Кинетическая энергия элемента равна:

Согласно закону Ньютона, сила трения, действующая на элемент жидкости, определяется так:

Работа этой силы при перемещении элемента жидкости на расстояние n составляет

а отношение кинетической энергии элемента жидкости к работе силы трения равно

Сокращаем и получаем:

Re — называется числом Рейнольдса.

Таким образом, Re — это безразмерная величина, которая характеризует относительную роль сил вязкости.

Например, если размеры тела, с которым соприкасаются жидкость или газ, очень малы, то даже при небольшой вязкости Re будет незначительно и силы трения играют преобладающую роль. Наоборот, если размеры тела и скорость велики, то Re >> 1 и даже большая вязкость почти не будет влиять на характер движения.

Однако не всегда большие числа Рейнольдса означают, что вязкость не играет никакой роли. Так, при достижении очень большого (несколько десятков или сотен тысяч) значения числа Re плавное ламинарное (от латинского lamina — «пластинка») течение превращается в турбулентное (от латинского turbulentus — «бурный», «беспорядочный»), сопровождающееся хаотическими, нестационарными движениями жидкости. Этот эффект можно наблюдать, если постепенно открывать водопроводный кран: тонкая струйка течёт обычно плавно, но с увеличением скорости воды плавность течения нарушается. В струе, вытекающей под большим напором, частицы жидкости перемещаются беспорядочно, колеблясь, всё движение сопровождается сильным перемешиванием.

Появление турбулентности весьма существенно увеличивает лобовое сопротивление. В трубопроводе скорость турбулентного потока меньше скорости ламинарного потока при одинаковых перепадах давления. Но не всегда турбулентность плоха. В силу того что перемешивание при турбулентности очень значительно, теплообмен — охлаждение или нагревание агрегатов — происходит существенно интенсивнее; быстрее идёт распространение химических реакций.

Подбор диаметра трубы для отопления

Этот метод основан не на расчетах, а на закономерности, которая прослеживается при анализе достаточно большого количества систем отопления. Это правило выведено монтажниками и используется ими на небольших системах для частных домов и квартир.

Из большинства котлов отопления выходят патрубки подачи и обратки двух размеров: ¾ и ½ дюйма. Вот такой трубой и делается разводка до первого разветвления, а дальше на каждом разветвлении размер уменьшается на один шаг.

Таким способом можно определить диаметр труб отопления в квартире. Системы обычно небольшие — от трех до восьми радиаторов в системе, максимум — две-три ветки по одному-два радиатора на каждой.

Для такой системы предложенный способ — отличный выбор. Практически также дело обстоит и для небольших частных домов. А вот если имеется уже два этажа и более разветвленная система, то приходится уже считать и работать с таблицами.

Однотрубная система

Перед тем как определить диаметр трубы отопления рассмотреть два вида однотрубных контуров:

• самотёчная;
• с принудительной циркуляцией.

Разница заключается в том, что в открытой системе теплоноситель циркулирует самотеком, а в герметичной при помощи насосов. Также отличаются расширительные баки и их расположение.

Для того чтобы вода в контуре открытого типа могла циркулировать, нужно чтобы условный проход был большим. Настолько, что система сильно бросается в глаза. Такой вид контура применим только в частных домах, притом как в квартирах возможно установить только герметичные системы.

Диаметр труб для однотрубной системы отопления закрытого типа может отличаться на разных ее участках, чтобы контур был сбалансированным.

Для небольшого жилья используются патрубки с одинаковым условным проходом. В принципе, для того чтобы определить какой нужен диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией можно воспользоваться уже известной нам формулой.

При этом следует учитывать, что полипропиленовые изделия меньше 32 мм не применяются, даже для маленьких помещений.

Дом в земле: фото

Первоначальные данные и вычисления

Для начала необходимо сказать о том, что сама конструкция изделий подобного типа фактически является цилиндром. Учитывая это, и следует подбирать специальные формулы, которые известны из начального курса геометрии.

Однако стоит отметить, что сортамент труб круглого сечения по ГОСТу довольно разнообразен и при работе с данными это необходимо учитывать.

Формулы

Обычно площадь круга находится с использованием формулы S= π•R 2 .

• В данном случае под литерой R подразумевают радиус самой трубы, а буква π является константой, равной числу 3.14.
• Однако такая формула площади сечения трубы позволяет получить данные с учетом самих стенок, что может пригодиться только для пробоя отверстий прохождения. Для оценки пропускной способности нужны совершенно другие расчеты.

Учитывая все особенности применяемых материалов, следует получить площадь живого сечения трубы, где во внимание принимается и толщина стенок. Выглядит такая формула так: S= π•(D/2-N) 2
В данной ситуации литера D указывает на внешний диаметр изделия, который легко измерить при помощи линейки или посмотрев в спецификацию

Буква же N означает толщину стенки трубы. Именно ее часто определяет сортамент стальных труб круглого сечения, а получить эту величину можно также из спецификации или же при помощи линейки.

Программы

В современном строительстве расчет площади трубы круглого сечения выполняют с использованием специального программного обеспечения. Обычно мастера применяют полноценные калькуляторы, позволяющие получать самые разнообразные данные, где трубам отводится целая система. Однако существуют и программы, разработанные только для получения этих данных.

Большинство таких калькуляторов разработаны для использования на любых платформах, поэтому их можно установить даже на мобильный телефон, чтобы получить возможность узнать сечение трубы для отопления прямо на месте работы, не прибегая к самостоятельному вычислению.

Стоит отметить, что подобного рода софт может разрабатываться самыми разными компаниями. Поэтому прежде чем начинать его использовать стоит убедиться, что в нем применяется метрическая система измерений. В противном случае можно получить момент сопротивления сечения трубы или другие данные в единицах, которые придется дополнительно обрабатывать.

Область использования

Прежде всего, полученные параметры применяют для того, чтобы установить расход воды в трубе круглого сечения

Это очень важно при работе с дорогими жидкостями или газами, для которых и собирается трубопровод

• Считается, что расчет количества воды по сечению трубы самый точный и при известной величине давления можно получить все самые необходимые данные про систему. Это часто используют на производстве и при создании охладительных систем.
• Если система создается своими руками в бытовых целях, то подобные параметры знать совершенно не обязательно. Однако при разветвленном водопроводе такие вычисления могут пригодиться. (См. также статью Разводка труб: особенности.)

• Стоит отметить, что не достаточно знать все необходимые данные, а нужно еще уметь их применять. Поэтому для сложных проектов стоит нанимать специалистов, хотя их цена порой довольно высока.
• Необходимо сказать о том, что в определенных случаях нужно использовать материалы со строго определенной площадью сечения. Этого требует инструкция по монтажу, основываясь на характеристиках точек потребления или необходимых конечных характеристиках всей системы. (См. также статью Система канализации: особенности.)

Как изготовить конструкцию вольера для собаки в квартиру своими руками

Таблица размеров стальных труб – какой бывает диаметр у таких труб

Согласно одной из размерных характеристик, стальные трубы отличаются диаметром, то есть, сечением. Классифицирование их по этому показателю и толщине стенок позволяет создавать проекты и расчеты для транспортировки по трубопроводам какой-либо жидкости. В этой статье попробуем разобраться, какие можно встретить диаметры и размеры металлических труб.

Стандартные диаметры труб и системы их измерения

Применение стандартных сечений труб при создании различных типов трубопроводов в значительной степени упрощает разработку специалистами самих проектов.

До того, как разобраться с тем, какими бывают основные размеры труб, и в каких системах они могут быть использованы, следует подробнее разобраться в ведущих размерных характеристиках.

Стоит отметить, что конкретно по вышеуказанным параметрам определяют диаметры труб согласно ТУ и ГОСТам.

Данные значения предельно важны, ведь для определенного диаметра трубы по ГОСТу можно узнать о соответствующей толщине их стенок.

Классификация диаметров

Рассмотрим разновидности диаметров стальных труб:

1. Условный (Ду, Dy) – является внутренним диаметром трубы (мм), или округленной величиной (в дюймах).
2. Номинальный (Дн, Dn).
3. Внешний диаметр. Определение, как правило, проводится по этому параметру: 5-102 мм – трубы небольшого сечения; 102-426 мм – трубы среднего сечения; 426 мм и более – трубы большого сечения.
4. Внутренний диаметр – также считается важным параметром, который применим и к соединительным фитингам.

Кроме огромнейшего количества предлагаемых стальных труб, которые можно найти в продаже, практически во всех сферах строительства в данное время применяются трубы из различных разновидностей пластика. В связи с этим была подготовлена нормативная документация, среди которой присутствует таблица с диаметрами стальных труб и их соответствия аналогам из полимеров.

Благодаря таким таблицам можно с большой точностью подбирать правильную трубу в процессе проектирования какой-либо транспортной системы.

Системы измерения

Соответствие диаметров труб различных видов в обеих единицах измерения можно найти в соответствующей таблице.

При создании систем водо- и газоснабжения в настоящее время все еще достаточно широко применяются стальные трубы. Сечение таких труб измеряется в дюймах, к примеру: 2,4″ или 4″, или в долях: 1 2/3 или 5/8″. В процессе сборки трубопровода, сечение труб которого отмечается в дюймах, вы будете лишены каких-либо трудностей.

Тем не менее, при возникновении необходимости в смене или установке комбинированных систем (стальные вместе с медными или пластиковыми трубами), для корректного определения нужных параметров специалисту как нельзя лучше поможет таблица размеров стальных труб, то есть их сечений. Данные нормативы содержат метрические величины стальных труб и соответствующие им сечения труб из пластика.

Согласно принятым в подавляющем количестве стран стандартам, внутренний диаметр труб измеряется в миллиметрах. Вместе с тем, широко распространено маркирование труб в дюймах, который принято считать равным 2,54 см.

Монтаж системы подачи воды для жилых сооружений, зачастую, подразумевает использование стальных труб с внутренним сечением 15, 20 или 32 мм.

Трубы больших сечений, изготовленные из стали, и из чугуна (безнапорные), применяемые для обустройства систем канализации, имеют сечение, равное 50/100 мм.

Важность подбора правильного диаметра прокладываемых труб

Благодаря точному номинальному диаметру трубы для монтажа водопровода можно узнать количество транспортируемой воды

В бытовых целях быть осведомленным во всех нюансах, связанных с применяемостью диаметров труб в тех или иных ситуациях – очень важно

К примеру, если возникла надобность в проведении обслуживания системы отопления частного дома, сечение труб определяется так, чтобы зимой прогрев всей территории был одинаковым.

Размеры стальных, алюмопластиковых и ПП труб есть возможность с легкостью высчитать без чьей-либо помощи, и даже не пользуясь таблицами соответствия.

Чтобы определить сечение трубы для применения в отопительных системах, можно воспользоваться формулой, которая расшифровывается, как описано ниже.

• D – внутреннее сечение выбранных труб;
• Q – тепловой поток, выражаемый киловаттами;
• V – скорость теплоносителя, м/с;
• DT – разница температур на обоих концах системы, измеряемая в ℃;
• sqrt – квадратный корень.

Таблица размеров металлических труб очень важна при расчетах сечения стальных труб. Так вы сможете четко оптимизировать вашу работу, в процессе не возникнет непредвиденных нюансов, и вы будете уверены в успешности ее осуществления. К тому же, вы потратите свои средства с умом и сэкономите немало рабочего времени.

Расчет сечения трубы отопления – формулы

Трубы в системе отопления играют важную роль: именно они разносят теплоноситель по помещениям, от котла – к радиаторам, которые нагревают воздух в комнатах.

Расчет сечения трубы отопления имеет очень важное значение для нормального функционирования системы. Если сечение трубы для отопления будет слишком маленьким, то теплоотдача будет низкой, помещение как следует не прогреется

Если слишком большим, давление в системе упадет ниже допустимого уровня, и теплопотери будут слишком большими

Если сечение трубы для отопления будет слишком маленьким, то теплоотдача будет низкой, помещение как следует не прогреется. Если слишком большим, давление в системе упадет ниже допустимого уровня, и теплопотери будут слишком большими.

Сначала расчет труб для отопления проводится для каждой комнаты. В среднем для обогрева  каждых 10 м2 требуется 1 кВт энергии.

ВАЖНО: Вы должны понимать, что на самом деле прогревается объем воздуха в м3. Поэтому 10 м2 в данном случае имеется в виду при стандартной высоте потолков в 2,70 м (можно даже считать – до 3 м)

Если потолки выше – вам придется произвести вычисления, сколько именно тепла понадобится для обогрева квадратного метра.

Как правильно рассчитать: цифры и формулы

Расчеты систем отопления являются достаточно сложными. По ним обычно проводят расчет диаметров для больших отопительных систем (для многоэтажных домов, производственных помещений ).

Для расчета системы отопления в частном доме или в квартире можно воспользоваться упрощенным вариантом.

Сечение (в сантиметрах!) рассчитывается по такой формуле. 

Используйте эту формулу

Q в данной формуле означает необходимое количество киловатт в данном участке системы.

V – скорость теплоносителя, измеряется в метрах в секунду; эта величина должна находиться в пределах 0,3 – 0,7, но однозначно – не ниже 0,25 м/сек.

Dt – это разница температуры теплоносителя на выходе из котла и в обратке. Чаще всего эта величина составляет 20° С (в стандартной системе температура на выходе +90°, на обратке – около +70°).

Как рассчитать площадь сечения дымовой трубы?

Существует несколько методик расчета оптимального сечения. Например, от размеров топочной камеры очага или от площади поддувального окна печи

Но в этой публикации внимание будет сконцентрировано на той методике, которая основана на оценке объема образующихся в процессе сгораний дымовых газов

Горение древесины и другого твёрдого топлива всегда сопровождается весьма значительным дымообразованием. И дымоходная труба должна быть в состоянии своевременно отводить эти объемы наружу.

На основе расчётов и опытов специалистами давно уже составлены таблицы, из которых можно получить информацию об удельном дымообразовании для разных типов твердого топлива. То есть какой объем продуктов сгорания образуется при сжигании, скажем, одного килограмма дров, угля, торфа и т.п.

Приведем и мы такую таблицу (в сокращенном варианте). В ней, помимо удельного дымообразования, показаны калорийность топлива (количество тепла, выделяемого при сжигании одного килограмма) и примерная температура продуктов сгорания на выходе из дымоходной трубы. Первая из указанных характеристик нас в заданный момент особо не интересует — просто дает общее представление об эффективности топлива. А вот температура, да, понадобится для расчетов.

Тип топлива	Удельная калорийность топлива, кКал/кг, усредненно	Удельный объем выделяемых продуктов сгорания от сжигания 1 кг, м³	Рекомендуемая температура на выходе из дымохода, °С
Дрова со средним уровнем влажности — 25%	3300	10	150
Торф кусковой (россыпью), воздушной просушки, со средним уровнем влажность не выше 30%	3000	10	130
Торф — брикеты	4000	11	130
Уголь бурый	4700	12	120
Уголь каменный	5200	17	110
Антрацит	7000	17	110
Пеллеты или древесные топливные брикеты	4800	9	150

Как видите, объемы впечатляют. Даже дающие минимальную дымность типы топлива – это уже около 10 кубометров на каждый сожженный килограмм. Значит, просто из соображений физики и геометрии сечение дымоходного канала должно быть в состоянии постоянно отводить эти немалые объемы наружу.

От этого и «пляшем» при расчёте.

Цены на дымовую трубу

дымовая труба

Объем продуктов сгорания, выделяемых при сжигании твёрдого топлива в течение часа можно определить по следующей формуле (с учетом температурного расширения газов).

Vgч = Vуд × Мтч × (1 + Тд/273))

Vgч — объем продуктов сгорания, образующийся в течение часа.

Vуд — удельный объем образующихся продуктов сгорания для выбранного типа топлива, м³/кг (из таблицы).

Мтч — масса топливной закладки, сгораемой в течение одного часа. Обычно находится отношением полной топливной закладки ко времени ее полного прогорания. Например, в печь загружается разом12 кг дров, и они прогорают за 3 часа. Значит, Мтч = 12 / 3 = 4 кг/час.

Тд — температура газов (℃) на выходе из дымоходной трубы (из таблицы).

273 — константа, для приведения температурных параметров к шкале Кельвина, использующейся в термодинамических расчетах.

Так как единица времени в нашей системе исчисления —  секунда, то узнать объем, получающийся за секунду, несложно – результат просто делится на 3600:

Vgс = Vgч / 3600

Чтобы узнать площадь сечения канала, который гарантированно пропустит через себя этот объем при определенной скорости движения газов, надо найти их отношение

Sc = Vgс / Fд

Sc — площадь поперечного сечения канала дымохода, м².

Fд — скорость потока газов в дымоходной трубе, м/с

Несколько слов об этой скорости. Для отопительных приборов и сооружений бытового класса обычно стремятся остановиться в диапазоне от 1,5 до 2.5 м/с. При такой, с одной стороны – невысокой скорости не наблюдается значительного сопротивления потоку, не возникает сильных завихрений, тормозящих движение газов. Минимизируются тепловые потери, снижается до нормальных величин температура газов на выходе из трубы. Вместе с тем, скорость в достаточной степени большая для того, чтобы уменьшить образование конденсата и оседание золы на внутренних стенках канала.

Если найдено сечение (а это – минимальная его величина), то по известным геометрическим формулам можно найти или диаметр для трубы круглого сечения, или длину стороны – при квадратном сечении, или подобрать длины сторон при прямоугольном.

Ниже предложен калькулятор, который до предела упростит проведение этих вычислений. В нем необходимо указать тип топлива, примерный расход его расход (точнее, массу и время прогорания полной загрузки) и ожидаемую скорость потока газов в дымоходе. Остальное программа выполнит сама.

Итоговый результат показывается в трех представлениях:

— минимальный диаметр для круглого сечения;

— минимальная длина стороны для квадратного сечения;

— площадь сечения, по которой можно, например, подобрать размеры сторон для прямоугольного сечения.

Как произвести расчет?

Рассчитываем сечение

Определение сечения трубы является несложной геометрической задачей. Для этого следует для начала воспользоваться формулой площади круга:

Sн= π•Rн^2, (1)

где Rн – наружный радиус трубы, равен половине наружного диаметра.

Таким образом, мы определим площадь круга, образованного наружным диаметром.

Теперь определим площадь круга, образованного внутренним диаметром трубы. Для этого необходимо определить внутренний радиус, который определяется по следующей формуле:

Rвн=Rн-?, (2)

где ? – толщина стенки трубы.

Определив площадь внутреннего круга Sве аналогично формуле (1), рассчитаем площадь сечения по формуле:

Sсеч=Sн ?-S?вн.

Все действия можно свести в упрощенную формулу определения площади сечения:

Sсеч=?•(?D_н/2?^2- ??/2?^2 ).

В качестве примера определим площадь сечения, внешний диаметр которого равен 1 метру, а толщина стенки – 10 мм.

Sсеч=3,14•(?1/2?^2- ?0,01/2?^2 )=0,75 м^2.

Производим расчет площади внешней поверхности

Такой расчет также является геометрической задаче. Если развернуть трубу, то получится прямоугольник. Его ширина равна длине окружности внешней стенки трубы, а длина – длине.

Рассчитать длину окружности можно по следующей формуле:

L=?•D_н.

Тогда площадь развертки трубы будет вычисляться по формуле:

S=?•D_н•L_тр,

где Lтр – длина трубы.

В качестве примера рассчитаем площадь поверхности под окраску теплотрассы, длина которой составляет 10 км, а внешний диаметр – 1 метр.

S=3,13•1•10000=31416 м^2.

Если говорить о количестве теплоизоляционного материала, то при подсчете следует учесть толщину слоя минеральной ваты.

Тогда формула примет вид:

S=?•?(D?_н+?2•??_(в))•L_тр,

где ?_в-толщина слоя минеральной ваты.

В действительности материала для теплоизоляции будет потрачено меньше, так как он накладывается в внахлест.

Производим расчет площади внутренней поверхности

Для начала необходимо определиться, для чего такой расчет следует проводить. Чаще всего он нужен при расчете гидродинамики движения теплоносителя в трубе. Внутренняя поверхность трубы является местом, где вода при её движении соприкасается с трубой. Таким образом, возникает гидравлическое сопротивление, которое необходимо учитывать при расчете сети коммуникации.

Необходимо помнить ряд следующих нюансов:

• При увеличении диаметра трубопровода снижается гидравлическое трение теплоносителя о стенки труб. Поэтому при большом диаметре и длине водопровода гидравлическое сопротивление трубы потоку воды можно не учитывать.
• Качество поверхности, её шероховатость, оказывает большое значение на величину гидравлического сопротивления. При этом такое влияние сильнее, чем зависимость сопротивления от площади поверхности внутренней стенки трубопровода. Так, полиэтиленовая труба обладает меньшей шероховатостью нежели ржавая металлическая. Поэтому величина гидравлического сопротивления в пластиковой трубе будет меньшей.
• Если в качестве материала для изготовления трубы применяется неоцинкованная сталь, то площадь поверхности внутренней стенки меняется во времени. На стенках такого трубопровода постепенно откладываются ржавчина и минеральные отложения. Как результат – происходит уменьшение внутреннего диаметра трубы и увеличение величины гидравлического сопротивления. Такой эффект необходимо учитывать при проектировании водопровода из стали.

Итак, для того чтобы рассчитать площадь поверхности внутренней стенки трубопровода следует воспользоваться следующей формулой:

S=?•?(D?_н-2•?)•L_тр.

В качестве примера рассчитаем трубу, диаметр которой равен одному метру, а толщина стенки – 10 мм.

S=3,14•(1-2•0,01)•10000=30788 м^2.

Заключение

Итак, приведенные в статье расчеты не являются сложными и доступны любому человеку. Они пригодятся при проектировании собственного трубопровода. Чтобы возведенная коммуникация соответствовала ожиданиям о её работоспособности, предложенные расчеты следует производить в обязательном порядке.

Иголка с ниткой