Как посчитать объем трубы и выбрать модель расширительного мембранного бака

Геометрические параметры труб

Для определения объема трубы необходимо и достаточно знать всего два ее показателя: длину и внутренний (фактический) диаметр. Последний параметр важно не перепутать с внешним размером, который приводят для правильного подбора фитингов и соединительных элементов.

Важный момент для эксплуатации труб — защита от коррозии при помощи грунтовки. Купить грунтовку оптом можно на сайте компании НЕФТЕПРОМКОМПЛЕКТ. В ассортименте представлены несколько видов данного материала для защиты труб из железа, описаны преимущества применения и способ нанесения.

Если значение толщины стенки неизвестно, то вместо расчетного внутреннего диаметра можно использовать DN (диаметр внутреннего прохода). Они приблизительно равны, а величина DN, как правило, указана на маркировке, которую размещают на внешней стороне изделия.

Стандартная номенклатура полипропиленовых труб содержит внешний диаметр и толщину стенки в миллиметрах. По этим двум параметрам можно высчитать внутренний диаметр

Перед тем как попробовать рассчитать объем любой трубы, необходимо не допустить распространенную ошибку и привести все параметры к единой системе измерения. Дело в том, что длину обычно выражают в метрах, а диаметр – в миллиметрах. Отношение этих двух единиц следующее: 1 м = 1000 мм.

На самом деле, можно привести параметры и к промежуточным значениям – сантиметрам или дециметрам. Иногда это даже удобно, учитывая, что в этом случае количество знаков после запятой или, наоборот, нулей, будет не очень большое.

Взаимосвязь единиц измерения объема. При переводе от одной величины к другой необходимо не допустить ошибку в количестве нулей или, наоборот, знаков после запятой

Для произведенных не в России (и не для России) труб диаметр может быть выражен в дюймах. В этом случае необходимо выполнить пересчет, учитывая, что 1″ = 25.4 мм.

Формула для отдельно взятой трубы

С позиции геометрии, труба представляет собой прямой круговой цилиндр.

Объем такого объекта равен площади сечения умноженной на длину:

V = l * S

В ней:

• V – объем (м3);
• l – длина (м);
• S – площадь сечения (м2).

Площадь сечения трубы, имеющей форму круга с известным диаметром, вычисляют по формуле:

S = π * d2 / 4

Здесь:

• π = 3.1415926;
• d – диаметр круга (м).

Итоговая формула объема трубы с известными внутренним диаметром и длиной будет иметь следующий вид:

V = π * l * d2 / 4

Если единицей измерения длины и диаметра трубы будет другая величина (дм, см или мм), то объем будет выражен в дм3, см3 или мм3 соответственно.

Также, хотелось показать вам нехитрый способ измерения внешнего диаметра трубы (D) без штангенциркуля. D = L / π, где L – длина окружности:

Для правильного вычисления объема труб необходимо подставить в простую формулу два параметра: длину и внутренний диаметр. Насколько точно они будут измерены или рассчитаны, настолько точным будет полученный результат.

В производстве расчетов внутреннего объема трубы потребуются простые геометрические формулы, которыми в школе пользуются на уроках физики, алгебры, химии, геометрии и прочих предметах

  Таблица объёма жидкости в одном метре трубы:

 

Внутренний диаметр, мм	Внутренний объем 1 м погонного трубы, литров		Внутренний диаметр, мм	Внутренний объем 1 м погонного трубы, литров
4	0,0126		105	8,6590
5	0,0196		110	9,5033
6	0,0283		115	10,3869
7	0,0385		120	11,3097
8	0,0503		125	12,2718
9	0,0636		130	13,2732
10	0,0785		135	14,3139
11	0,0950		140	15,3938
12	0,1131		145	16,5130
13	0,1327		150	17,6715
14	0,1539		160	20,1062
15	0,1767		170	22,6980
16	0,2011		180	25,4469
17	0,2270		190	28,3529
18	0,2545		200	31,4159
19	0,2835		210	34,6361
20	0,3142		220	38,0133
21	0,3464		230	41,5476
22	0,3801		240	45,2389
23	0,4155		250	49,0874
24	0,4524		260	53,0929
26	0,5309		270	57,2555
28	0,6158		280	61,5752
30	0,7069		290	66,0520
32	0,8042		300	70,6858
34	0,9079		320	80,4248
36	1,0179		340	90,7920
38	1,1341		360	101,7876
40	1,2566		380	113,4115
42	1,3854		400	125,6637
44	1,5205		420	138,5442
46	1,6619		440	152,0531
48	1,8096		460	166,1903
50	1,9635		480	180,9557
52	2,1237		500	196,3495
54	2,2902		520	212,3717
56	2,4630		540	229,0221
58	2,6421		560	246,3009
60	2,8274		580	264,2079
62	3,0191		600	282,7433
64	3,2170		620	301,9071
66	3,4212		640	321,6991
68	3,6317		660	342,1194
70	3,8485		680	363,1681
72	4,0715		700	384,8451
74	4,3008		720	407,1504
76	4,5365		740	430,0840
78	4,7784		760	453,6460
80	5,0265		780	477,8362
82	5,2810		800	502,6548
84	5,5418		820	528,1017
86	5,8088		840	554,1769
88	6,0821		860	580,8805
90	6,3617		880	608,2123
92	6,6476		900	636,1725
94	6,9398		920	664,7610
96	7,2382		940	693,9778
98	7,5430		960	723,8229
100	7,8540		980	754,2964
—	—		1000	785,3982

Расчет объёма расширительной емкости для закрытой системы отопления.

Современные системы отопления представляют собой замкнутый контур, герметичную конструкцию заполненную жидкостью, которая изолирована от попадания воздуха, а значит, менее подвержена окислению.

При увеличении объёма жидкости в закрытой системе, в связи с увеличением температуры теплоносителя, может повыситься давление, способное нарушить целостность элементов системы. В таких случаях устанавливается герметичный расширительный бак (мембранный или экспанзомат), который используется в закрытых контурах отопления с целью компенсации температурных расширений.

Экспанзомат конструктивно представляет собой герметичную емкость, со встроенной внутрь эластичной мембраной или мешком, разделяющей бак на две полости: одна из которых, при увеличении давления, наполняется теплоносителем, а другая – воздухом или азотом.
В одной из частей компенсатора расположен ниппель для подкачки насосом и замера давления газа, а в другой – резьбовой штуцер для присоединения к контуру отопления.

Формула расчета расширения жидкости при изменении температуры:

V = A x VT / (1– Pmin / Pmax.) / К.

где:

VT- общий объем теплоносителя в системе

A – коэффициент расширения теплоносителя при максимальной возможной температуре

Pmin (атм.) – начальное давление в расширительном баке

Pmax (атм.) – максимально допустимое значение давления

К — коэффициент заполнения расширительной ёмкости, определяющий максимальный объем жидкости (в процентах от полного объема мембранного бака), который может вместить экспанзомат.

Как посчитать объем воды в переходах и отводах

Объём воды в переходах считается как объём труб разного диаметра. Если переходник конический — объём усеченного конуса.

V=1/2πh(r1²+r1*r2+r2²)

 

где: 

  r1 — радиус нижнего основания

   r2 — радиус верхнего основания

    h — высота

 

Если крутоизогнутый отвод — четверть объёма тора.

V=(2π²Rr²)/4

 где:

   r — радиус кругового сечения

   R — расстояние центра сечения от центра кольца.

Примеры проведения расчетов

Существенную помощь в разборе принципов вычислений и последовательности действий при выполнении расчетов окажут конкретные примеры, с которыми стоит ознакомиться заинтересованным посетителям.

Расчет объема требуемого теплоносителя

Для загородного дома временного проживания нужно рассчитать объем закупаемого пропиленгликоля – теплоносителя не застывающего при температурах до -30°C. Система отопления состоит из печи с рубашкой на 60 литров, четырех алюминиевых батарей по 8 секций каждая и 90 метров трубы PN25 (20 x 3.4).

Трубы стандарта PN25 20 х 3.4 наиболее часто применяют для организации небольшого отопительного контура с последовательным подключением радиаторов. Ее внутренний диаметр равен 13.2 мм

Объем жидкости в трубе нужно посчитать в литрах. Для этого в качестве единицы измерения надо взять дециметр. Формулы перехода от стандартных величин длины следующие: 1 м = 10 дм и 1 мм = 0.01 дм.

Объем рубашки котла известен. V1 = 60 л.

В паспорте алюминиевого радиатора Elegance EL 500 указано, что объем одной секции равен 0.36 л. Тогда V2 = 4 х 8 х 0.36 = 11.5 л.

Вычислим суммарный объем труб. Их внутренний диаметр d = 20 – 2 х 3.4 = 13.2 мм = 0.132 дм. Длина l = 90 м = 900 дм. Следовательно:

V3 = π х l х d2 / 4 = 3.1415926 х 900 х 0.132 х 0.132 / 4 = 12.3 дм3 = 12.3 л.

Таким образом, теперь можно найти общий объем:

V = V1 + V2 + V3 = 60 + 11.5 + 12.3 = 83.8 л.

Процентное отношение количества жидкости в трубах по отношению ко всей системе составляет всего 15%. Но если протяженность коммуникаций большая или используют система “водяной теплый пол”, то вклад труб в общий объем значительно увеличивается.

На промышленных и сельскохозяйственных объектах часто устанавливают самодельные радиаторы отопления, устроенные по типу регистров. Зная размеры труб, можно вычислить их объем

Расчет объема самодельного радиатора из труб

Разберем, как рассчитать классический самодельный радиатор отопления из четырех горизонтальных труб длиной 2 м. Сначала необходимо найти площадь сечения. Измерить наружный диаметр можно с торца изделия.

Пусть он будет 114 мм. Используя таблицу стандартных параметров стальных труб, найдем толщину стенки, характерной для этого размера – 4.5 мм.

Вычислим внутренний диаметр:

d = 114 – 2 х 4.5 = 105 мм.

Определим площадь сечения:

S = π х d2 / 4 = 8659 мм2.

Суммарная длина всех фрагментов равна 8 м (8000 мм). Найдем объем:

V = l х S = 8000 х 8659 = 69272000 мм3.

Объем вертикальных соединительных трубок можно вычислить аналогичным образом. Но этой величиной можно и пренебречь, так как она будет составлять менее 0.1% от общего объема радиатора отопления.

Получившееся значение неинформативно, поэтому переведем его в литры. Так как 1 дм = 100 мм, то 1 дм3 = 100 х 100 х 100 = 1000000 = 106 мм3.

Поэтому V = 69272000 / 106 = 69.3 дм3 = 69.3 л.

Большие батареи или системы отопления (которые устанавливают, например, на фермах) требуют значительные объемы теплоносителя.

Поэтому так как нужно будет посчитать объем труб в м3, то и все габариты перед подстановкой их в формулу надо будет сразу переводить в метры.

Расчет необходимой длины ПП труб

Получить значение длины фрагмента можно с использованием обыкновенной линейки или рулетки. Незначительными изгибами и провисаниями полимерных труб можно пренебречь, так как они не приведут к серьезной итоговой ошибке.

При таком искривлении полимерных труб, их длина будет значительно больше (на 10-15%), чем протяженность участка, по которому они проложены

Для соблюдения точности гораздо важнее правильно определить начало и конец фрагмента:

• При присоединении трубы к стояку измерять длину нужно от начала горизонтального фрагмента. Не нужно захватывать примыкающую часть стояка, так как это приведет к двойному подсчету одного и того же объема.
• На входе в батарею измерять длину нужно до ее трубок захватывая краны. Они не учитываются при определении объема радиатора по его паспортным данным.
• На входе в котел измерять нужно от рубашки учитывая длину выходящих трубок.

Закругления можно измерять упрощенно – считать, что они проходят под прямым углом. Такой метод допустим, так как общий их вклад в длину труб незначителен.

При наличии схемы расположения теплого пола, рассчитать длину трубок с теплоносителем можно по плану с нанесением на него масштабной сетки

Объем теплого пола считают по метражу установленных труб.

Если данные по длине или схема отсутствуют, но известен шаг между трубками, то расчет можно провести по следующей приблизительной формуле (вне зависимости от способа укладки):

l = (n – k) * (m – k)/k

Здесь:

• n – длина участка теплого пола;
• m – ширина участка теплого пола;
• k – шаг между трубками;
• l – итоговая длина трубок.

Несмотря на малое сечение труб, которые применяют для водяного теплого пола, их общая протяженность приводит к значительному объему вмещаемого теплоносителя.

Так, для обеспечения системы, аналогичной на приведенном выше рисунке (длина – 160 м, внешний диаметр – 20 мм), необходимо будет 26 литров жидкости.

Получение результата экспериментальным методом

• На практике возникают проблемные ситуации, когда гидравлическая система имеет сложную структуру или некоторые ее фрагменты проложены скрытным способом. В этом случае определить геометрию ее частей и рассчитать общий объем становится невозможно. Тогда единственным выходом становится проведение эксперимента.
  Использование коллектора и укладка труб под стяжку – передовой способ скрытного подведения горячей воды к радиаторам отопления. Точно рассчитать длину коммуникаций при отсутствии плана невозможноНеобходимо слить всю жидкость, взять какую-либо мерную емкость (например, ведро) и наполнить систему до нужного уровня. Заливка происходит через самую верхнюю точку: расширительный бак открытого типа или верхний спусковой клапан. При этом все остальные клапаны должны быть открыты во избежание образования воздушных пробок.Если движение воды по контуру осуществляет насос, то нужно дать ему час или два поработать без подогрева теплоносителя. Это поможет выгнать остаточные воздушные скопления. После этого нужно еще раз долить жидкость в контур.Такой метод можно использовать и для отдельных частей отопительного контура, например, теплого пола. Для этого нужно его отсоединить от системы и таким же образом “пролить”.

Выводы

Несмотря на то, что в сети нам предложен огромный выбор программных продуктов для производства вычислений по литражу теплоносителя, есть гостовские таблицы для определения внутреннего объема труб, знать принципы «ручных» расчетов нужно.

Они необходимы тем, кто самостоятельно занимается сооружением и ремонтом коммуникаций, и тем, кто пользуется услугами проектных и строительных организаций. Полезные сведения помогут определиться с расходом материала перед устройством системы, точно подсчитать смету и получить представление о предстоящих эксплуатационных выплатах.