Виды поперечного сечения труб

Обновлено: 07.07.2024

Как рассчитать площадь сечения трубы по диаметру

Труба – это длинное пустотелое промышленное изделие на основе полого профиля постоянного сечения, предназначенная для транспортировки жидкостей или газов.

Сечение трубы – это изображение фигуры, образованной рассечением трубы плоскостью в поперечном направлении.

Формула для расчета площади поперечного сечения трубы:

S = π * (Dн 2 – Dв 2 ) / 4

Dн – наружный диаметр трубы; Dв – внутренний диаметр трубы.

Быстро выполнить эту математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.

На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета площади поперечного сечения трубы, если известны наружный и внутренний диаметр трубы. С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете рассчитать площадь поперечного сечения трубы.

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 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:

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.
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.
Количество теплоизолирующего материала — требуется точный расчет площади поверхности трубопровода для максимальной экономии материала и средств.
Антикоррозийное покрытие трубопровода — правильный расчет покрываемой площади ведет к экономии краски или битумного лака.
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.

Для чего это необходимо знать

Ниже рассмотрим обстановке, в то время, когда данные параметры в большинстве случаев неизменно нужно учитывать в работе:

Знание формулы площади будет нужным, в то время, когда рассчитывается теплоотдача теплого пола либо регистра отопления.Данные возможно взять, исходя из неспециализированной площади, которая отдает воздуху в помещении тепло от рабочей жидкости определенной температуры.
Второй вариант — обратная обстановка, которая видится кроме этого довольно часто. Особенно, в случае если нужно подсчитать теплопотери по всей протяженности трубопровода к отопительному прибору. При расчете количества и размеров конвекторов, радиаторов и других устройств инструкция требует знать точно, какое количество калорий они смогут выдавать. Данные определяются с учетом площади поверхности трубопровода, транспортирующего воду.

Если вы станете знать, как посчитать площадь поверхности трубы, вы сможете закупить верное количество теплоизоляции. Частенько протяженность теплотрассы образовывает десятки километров, исходя из этого правильные данные окажут помощь компаниям сохранить внушительные средства.

Еще один момент – затраты на покраску либо антикоррозионное покрытие, цена которых время от времени внушительна. В этом случае знания разрешат точно вычислить нужный количество материала. Помимо этого, так возможно косвенными способами выяснить нерадивость исполнителей работ, в случае если затраты на 1 м2 поверхности будут значительно возрастать.
Расчет площади трубы (сечение) разрешит определить большую проходимость изделия. Само собой разумеется, возможно сходу заведомо больший диаметр, но при громадных капиталовложениях в строительные объекты данный показатель играется значительную роль в перерасходе средств.

Совет: не забывайте, не смотря на то, что в частном доме перерасход бюджета при установке трубы на ход больше будет маленьким, но вы утратите на теплопотерях, поскольку чем больше поверхность предмета, тем больше тепла он отдает в единицу времени.

Не следует кроме этого забывать, что в то время, когда раскрывается кран тёплого водоснабжения, количество жидкости в водопроводе бесцельно остывает. Громадный диаметр трубы аккумулирует много воды, которая в ней будет стоять, исходя из этого вы израсходуете больше тепла на нагрев помещения.

Совет: калькулятор площади трубы вы сможете обнаружить нашем сайте, и на сайтах профильных фирм.

Как вычислить сечение

Нужно высчитать площадь круга и отнять толщину стенок.
Формула следующая: S = ?(D/2-N)2.D – диаметр, N – толщина стенок.

Совет: помните, что в напорных водопроводах рабочая жидкость заполняет целый их количество. В самотечной системе канализации — поток по большей части смачивает лишь часть стенок, исходя из этого труба оказывает меньшее сопротивление, чем в всецело заполненной.

Для гидравлических расчетов последней и ввели понятие — живое сечение.

Расчет поверхности

Геометрическая задача, с которой вы неоднократно виделись на уроках, в то время, когда необходимо было определить площадь поверхности цилиндра, а, труба — это он и имеется. Дабы определить нужную цифру нужно знать длину окружности и высоту цилиндра (в нашем случае длину трубопровода).

Формула длины окружности – Lокр = ?D, поверхности – S = ?DL, где L–протяженность трубопровода, а D–его диаметр.

Для окрашивания возможно применять данную формулу напрямую, в случае если же нужно проводить теплоизоляционные работы, материала пригодиться больше, поскольку он имеет толщину. К тому же на протяжении процесса минеральная вата укладывается с некоторым перехлестом полотен.

Рассчитываем внутреннюю поверхность

Не эксперты в обязательном порядке зададут вопрос – для чего необходимо знать данный параметр? Эксперты же ответят – для гидродинамических расчетов, дабы знать, какая площадь имеет контакт с водой на ходу по трубам.

С этим параметром имеется пара связанных нюансов:

Диаметр	Чем он больше, тем меньше шероховатость стенок влияет на движение рабочей жидкости. В случае если у трубопровода диаметр громадной, а его протяженность маленькая, сопротивлением трубы возможно пренебречь.
Шероховатость	Данный параметр имеет громадное значение для гидродинамических расчетов. К примеру, стальная ржавая в водопроводная труба и гладкая полипропиленовая по-различному воздействуют на скорость рабочей жидкости.
Постоянство внутреннего диаметра	Стальные и чугунные изделия из-за коррозии и минеральных отложений со временем изменяют свою внутреннюю площадь. Вследствие этого проход для потока значительно уменьшается.

Совет: не требуется забывать, что стальной водопровод для подачи холодной воды уменьшит свою проходимость в течение 10 лет практически в 2 раза.

Формула расчета наряду с этим будет таковой – S=?(D-2N)L, где N–толщина стены, L–протяженность трубопровода, D–его диаметр.

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).

Поперечное сечение трубы и ее внутренний объем: методы расчета

Сегодня нам предстоит небольшой экскурс в школьные программы геометрии и физики. Мы вспомним, как вычисляется площадь поперечного сечения трубы и ее внутренний объем. Кроме того, нам предстоит выяснить, как изменения диаметра трубопровода действуют на давление в потоке жидкости. Итак, в путь.

На фото — водогазопроводные трубы. Нам предстоит научиться вычислять их внутреннее сечение.

Вычисляем площадь сечения

Очевидно, формула площади поперечного сечения трубы будет зависеть от того, какова форма этого сечения. Какие варианты возможны?

Площадь круга имеет вид S = Pi R2, где:

S — искомое значение;
Pi — число «пи», которое обычно округляют до 3,14;
R — радиус круга (применительно к трубе — половина ее внутреннего диаметра).

В качестве примера давайте выполним расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, равным 100 миллиметрам.

Радиус, очевидно, будет равным 50 мм, или 0,05 метра.
Площадь будет равна 3,14 х 0,052 = 0,00785 м2.

Обратите внимание: при расчете проходимости самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) актуально не полное, а так называемое живое сечение потока, ограниченное средним уровнем воды.

А — полное сечение, б — живое сечение потока в частично заполненной трубе, в — живое сечение потока в лотке.

Где взять данные о внутреннем диаметре ВГП труб, использующихся при монтаже внутренних коммуникаций зданий? Продавцами обычно указывается лишь ДУ (условный проход) и тип — легкая, обыкновенная или усиленная.

Вся нужная информация найдется в ГОСТ 3262-75, по которому эти изделия производятся.

ДУ, мм	Наружный диаметр, мм	Толщина стенки труб, мм
Легких	Обыкновенных	Усиленных
15	21,3	2,5	2,8	3,2
20	26,8	2,5	2,8	3,2
25	33,6	2,8	3,2	4,0
32	42,3	2,8	3,2	4,0
40	48,0	3,0	3,5	4,0
50	60,0	3,0	3,5	4,5
65	75,5	3,2	4,0	4,5
80	88,5	3,5	4,0	4,5
90	101,3	3,5	4,0	4,5
100	114,0	4,0	4,5	5,0
125	140,0	4,0	4,5	5,5
150	165,0	4,0	4,5	5,5

Как на основе этой таблицы своими руками вычислить фактический внутренний диаметр?

Инструкция проста и, в общем-то, очевидна.

Выбираем соответствующие интересующей вас продукции ДУ и тип.
Вычитаем из наружного диаметра удвоенную толщину стенок.

Как делаются вычисления?

Как известно, труба – это цилиндр. Следовательно, площадь её сечения рассчитывается по простым формулам, известным нам из курса геометрии. Основная задача – вычислить площадь круга, диаметр которого равен наружному диаметру изделия. При этом толщина стенок вычитается для получения истинного значения.

Как мы знаем из курса общеобразовательной школы, площадь круга равна произведению числа π на квадрат радиуса:

R – радиус вычисляемой окружности. Он равен половине её диаметра;
Π – постоянная равная 3,14;
S – вычисляемая площадь поперечного сечения трубы.

Приступаем к расчёту

Так как задача – найти истинную площадь, то из полученного значения необходимо вычесть величину толщины стенки. Следовательно, формула приобретает вид:

S = π • (D/2 – N) 2 ;
В этой записи D – внешний диаметр окружности;
N – толщина стенки трубы.

Чтобы вычисления были максимально точными, следует вписать больше знаков после запятой в числе π (пи).

К примеру, требуется рассчитать сечение трубы, внешний диаметр которой 1 метр. Толщина её стенок 10 мм. (или 0,01 м.). Следовательно, нам известно:

D = 1 м.; N = 0,01 м.

Для упрощения возьмём π = 3,14. Подставляем значения в формулу:

S = π • (D/2 – N) 2 = 3,14 • (1/2 – 0,01) 2 = 0,754 м 2 .

Площадь внутренней поверхности

Данная математическая величина позволяет с точностью вычислить гидродинамические значения поставляемых веществ, основываясь на физических свойствах конструкции, неровностях и шероховатостях каналов.

Следует понимать, что при подсчёте значений наблюдаются следующие закономерности:

Увеличение внутреннего диаметра ведёт к ослаблению влияния неровностей и шероховатостей на проходимость поставляемого вещества.
Если материал, из которого состоит труба, имеет свойство накапливания отходов, либо склонно к коррозии, то необходимо регулярно проводить перерасчёт внутреннего и внешнего диаметра. Смена материала нужна спустя несколько лет, так как за это время происходит сильное засорение, из-за чего пропускная способность труб резко снижается.

Формула для вычисления внутренней поверхности выглядит следующим образом:

S=2П(D/2-I)*L, где:

П — число Пифагора;
D — наружный диаметр трубы;
I — толщина стенок конструкции;
L — длина трубы.

Объём воды

Объём воды в трубе
Одна из главных прикладных величин при вычислении площади внутренней поверхности — объём воды, поступающей по трубе во время транспортировки. Единственная причина, по которой она не включена в общую форму вычисления — недостаточный круг применения, так как данный физический термин применим только к использующим воду магистралям, например, канализации, водонапорные трубы.

Наиболее широкое применение величина объёма воды получила при измерениях отопительных способностей труб. Чтобы точно знать сколько воды нужно пустить, необходимо воспользоваться 2 видами формул:

V=ПR^2H, где:

П — число Пифагора;
R — внутренний радиус;
H — высота и протяжённость трубной магистрали.

V=S0H, где:

S0 — площадь основания трубы;
H — высота конструкции.

Некоторые физические особенности

От площади сечения трубы зависит скорость движения жидкостей и газов, которые по ней транспортируются. Надо выбрать оптимальный диаметр. Не менее важным является и внутреннее давление. Именно от его величины зависит целесообразность выбора сечения.

При расчёте учитывается не только давление, но и температура среды, её характер и свойства. Знание формул не освобождает от необходимости изучения теории. Расчёт труб канализации, водоснабжения, газоснабжения и отопления опирается на информацию справочников. Важно, чтобы выполнялись все необходимые условия при выборе сечения. Его величина также зависит и от характеристик используемого материала.

Таблица внутреннего и внешнего диаметра труб.

На сегодняшний день таблицы диаметров стальных труб актуальны по той причине, что практически во всех сферах строительства используются трубы из разных видов пластика и металла. Для того, чтобы можно было легко разобраться в этом разнообразии материала и научится их совмещать были разработаны нормативные документы, типа — таблицы диаметров стальных труб и их соответствия полимерным трубам. Для расчета веса трубы, либо длины трубы вы можете воспользоваться трубным калькулятором.

Таблица диаметров стальных и полимерных труб.

Наружный диаметр(Dh), трубы, в мм по ГОСТ и DIN / EN

Наружный диаметр трубы D, мм

Условный диаметр (Ду, Dy) – это номинальный размер (в миллиметрах) внутреннего диаметра трубы или его округленная величина, в дюймах.

Условный проход представляет собой округленный номинальный размер внутреннего диаметра. Округляется он всегда только в большую сторону. Определяется величина условного диаметра стальных труб ГОСТом 355-52.

Условные обозначения и ГОСТы:

DIN / EN - основной евросортамент для стальных труб по DIN2448 / DIN2458
Трубы стальные водогазопроводные - ГОСТ 3262-75
Трубы стальные электросварные - ГОСТ 10704-91
Трубы стальные бесшовные ГОСТ 8734-75 ГОСТ 8732-78 и ГОСТ 8731-74(от 20 до 530 мм).

Классификация стальных труб по наружному диаметру (Dн).

10; 10,2; 12; 13; 14; (15); 16; (17); 18; 19; 20; 21,3; 22; (23); 24; 25; 26; 27; 28; 30; 32; 33; 33,7; 35; 36; 38; 40; 42; 44,5; 45; 48; 48,3; 51; 53; 54; 57; 60; 63,5; 70; 73; 76; 88; 89; 95; 102; 108.

114; 127; 133; 140; 152; 159; 168; 177,8; 180; 193,7; 219; 244,5; 273; 325; 355,6; 377; 406,4; 426; (478); 530.

530; 630; 720; 820; 920; 1020; 1120; 1220; 1420.

Малый внешний диаметр стальных труб используется для строительства водопроводных систем в квартирах, домах и прочих помещениях.

Средний диаметр стальных труб применяется для строительства городских водопроводов, а также в промышленных системах сбора сырой нефти.

Большие по диаметру стальные трубы необходимы для строительства магистральных газо- и нефтепроводов.

Стандарт внутреннего диаметра труб.

Существует стандарт внутреннего диаметра труб, который принят в большинстве государств мира. Внутренний диаметр труб, измеряется в миллиметрах. Далее представлены наиболее распространенные внутренние диметры труб:

Внутренний диаметр стальных труб обозначается (Dвн). Существует так же определенный стандарт диаметра труб, обозначается он термином «условный проход (диаметр)». Обозначается он Dу.

Внутренний диаметр трубы можно рассчитать по следующей формуле: Dвн = Dн — 2S.

Трубы с разным сечением: сфера их применения

Стальные прокатные и сварные трубы – один из наиболее популярных видов металлоизделий. Они применяются в различных областях: от прокладки трубопроводов до гражданского строительства. Выбирая трубы, необходимо учитывать их характеристики. Они зависят от многих параметров, одним из которых является форма сечения. Она частично определяет жесткость металлического изделия, проводимость и устойчивость к различным механическим нагрузкам.

Помимо традиционных круглых труб, популярны и другие вид сечения

Каким может быть сечение труб

Овальным.
Прямоугольным.
Круглым.
Квадратным.
Плоскоовальным.
Каплевидным.
Произвольным.

Трубы прямоугольного и квадратного сечения

Трубы квадратного и прямоугольного сечения прекрасно выдерживают внешние нагрузки на изгиб, растяжение и кручение. Но внутренние воздействия могут нанести им урон. Кроме того, такие трубы обладают меньшей пропускной способностью и большим весом, чем круглые аналоги. Поэтому коммуникации из изделий квадратного и прямоугольного сечения будут ощутимо тяжелее, что неэкономично и даже может быть опасно.

По этим причинам квадратные и прямоугольные трубы используются только для сборки металлоконструкций. Этому есть несколько причин:

Подходящий вес. Квадратные и прямоугольные трубы весят гораздо меньше, чем стальной пруток.
Высокая прочность. По устойчивости к изгибам труба сопоставима с цельнометаллической балкой, но весит гораздо меньше.
Пластичность. Квадратные и прямоугольные трубы гораздо легче деформируются и режутся, нежели пруток. Для этого необходим только трубогиб.
Стоимость. Трубы стоят гораздо дешевле, чем пруток. Поэтому при возведении металлоконструкции можно ощутимо сэкономить.

Трубы круглого сечения

Трубы с круглым сечением являются самыми востребованными на рынке. Секрет в их универсальности, ведь данные металлоизделия применяются в строительстве и сборке коммуникаций самого разного назначения. Среди способов использования круглых труб:

Прокладка нефтегазовых трубопроводов.
Создание перил.
Сборка строительных каркасов и опорных конструкций.
Создание коммуникаций для водопроводов и транспортировки пара.
Перемещение химических веществ.
Создание частей спецтехники, автомобилей, самолетов, судов.

Такая широта применения объясняется следующими качествами круглых труб:

Высокими прочностью и долговечностью.
Отличной способностью к деформации. Трубы пригодны к резке и сгибанию.
Небольшим весом в сравнении, например, с квадратными трубами.
Устойчивость. к коррозии и агрессивным химическим средам.
Высокой пропускной способностью.
Способностью выдерживать высокое внутреннее давление.

Трубы овального сечения

Овальная труба из нержавеющей стали – отличная замена круглым аналогам в тех случаях, когда требуется сэкономить место. Пропускная способность при обоих видах сечения равна. Кроме того, нержавеющие овальные трубы имеют эстетичный внешний вид и легко гнутся. Из-за перечисленных преимуществ такие изделия используют следующим образом:

Для сборки коммуникаций, особенно в малогабаритных помещениях. Меньшая площадь трубы позволяет уменьшить глубину штробления.
В декоративных целях. Для создания мебели, предметов интерьера.
Для сборки перил и других ограждений. Благодаря способности труб отлично гнуться перила можно сделать любой формы.
Для создания несущих элементов в строительстве.

Из нержавеющих труб также создают предметы декора и инсталляции

Трубы с каплевидным сечением

Технология производства каплевидных труб сложнее, чем при других видах сечения. Кроме того, сфера их применения достаточно узка. Каплевидные трубы используют в машиностроении, производстве судов, автомобилей, самолетов, военной техники. Благодаря их форме облегчается выполнение ряда конструкторских задач, повышается эффективность работы двигателей.

Трубы с плоскоовальным сечением

Плоскоовальные трубы – сравнительно редкая позиция на рынке металлопроката. В основном их используют для создания мебели, декорирования интерьеров. Также из таких труб создают перегородки, стеллажи, заборы и другие ограждения, рекламные конструкции. Плоскоовальные трубы сочетают в себе высокую прочность и эргономичность. При этом они имеют эстетичный внешний вид.

Формы поперечных сечений труб и каналов и их гидравлическая характеристика

Выбор профиля транспортирующих сточные воды элементов (труб и коллекторов) определяется типом участка канализации. Для коллекторов закрытого типа, подземных и надземных, предпочтительны трубопроводы с круглым сечением. Прямоугольное и трапецеидальное сечения больше подходят для каналов с большой пропускной способностью, как закрытых, так и открытых. Они характерны для канализаций общесплавной и дождевой систем, участков с КНС и для территорий очистных сооружений.

Трубы круглого сечения имеют равное применение при обоих режимах транспортирования стоков: напорном и самотечном. Объясняется это следующими выгодами в их использовании:

экономичностью в количестве материала;
равной прочностью в любом направлении нагрузки;
удобством укладки и эксплуатации.

Кроме указанных, на практике встречаются также иные сечения:

полукруглое;
полуэллиптическое;
яйцевидное;
обратнояйцевидное;
лотковое.

Гидравлическая характеристика

Это важнейший параметр транспортных линий канализационной системы. Определяющей для коллекторов его величиной является максимальная пропускная способность, на которую влияют заданный уклон и площадь живого сечения. Самое выгодное в этом плане сечение – круглое: у него гидравлический радиус максимально возможный.

Гидравлический радиус R –это отнесённая к смоченному периметру χ площадь живого сечения потока ω:

Измеряется в единицах длины.

Для расчёта сетей канализации основными гидравлическими элементами являются те же величины, что используются и при расчёте водопроводов: I, v, q и d. Кроме них, необходим также такой параметр как наполнение.

Наполнение выражается отношением высоты слоя жидкости h, протекающего в трубе, к d – внутреннему диаметру коллектора круглого сечения (h/d), или к H – высоте коллектора другой формы сечения (h/H).

Гидравлические элементы трубопровода

С круглым сечением

площадь живого сечения

Гидравлический радиус наполненной полностью или наполовину круглой трубы

Его максимальное значение R = 0,304 d достигается тогда, когда наполнение составляет h = 0,813d. Значит и скорость потока будет наибольшей при этом значении. Наивысшему расходу же будет способствовать наполнение h = 0,95d. Полностью заполненная труба пропускает стоков ровно вдвое больше, чем наполненная наполовину.

С прямоугольным сечением

площадь живого сечения

Численные значения гидравлических элементов для труб с сечениями прямоугольным и круглым приводятся в специальных таблицах для проектировщиков.

Гидродинамика. Гидравлический радиус и диаметр.

Гидравлическим радиусом (R) принято обозначать соотношение площади живого сечения к смоченному периметру. Так, к примеру, для круглой трубы, работающей полным сечением, гидравлический радиус равен одной четвертой ее диаметра. Формула принимает вид:

Живым сечение (w) принято обозначать поперечное сечение потока, перпендикулярное ко всем без исключения линиям тока.

К примеру, при рассмотрении круглой трубки с диаметром d, причем все поперечное сечение заполнено жидкостью, живое сечение представлено площадью круга:

Смоченный периметр (χ) – та часть периметра живого сечения, которая граничит с твердыми стенками, формируя смоченную поверхность. К примеру, для русла вся боковая поверхность потока, без свободной плоскости, там, где жидкость граничит с газообразной средой.

Для круглой трубы, работающей полным сечением, смоченный периметр будет равняться длине окружности, значит формула примет вид:

Для круглой незаполненной трубы формула принимает вид:

Гидравлическим диаметром (D) принято обозначать соотношение учетверенной площади живого сечения к смоченному периметру:

Виды труб, классификация и основные характеристики трубопроводов

Трубы — это конструктивный элемент, который используется при монтаже трубопроводов различной направленности. На сегодняшний день выделяют множество разновидностей этих изделий. Существуют устаревшие, но, всё же пользующиеся популярностью детали и современные варианты, из которых монтируют надёжные и долговечные коммуникации.

Современная промышленность предлагает большое количество типов труб для самых разных видов работ

Какие бывают трубы?

Все трубы для трубопроводов классифицируются по нескольким важным параметрам. Рассмотрим основные из них:

В первую очередь выделяют такие виды труб по диаметру:

Деталь малых размеров имеет показатель сечения от 5 до 102 мм, средних — от 102 до 426 мм, а изделия, которые причисляют к большим — выше 426 мм.

Обратите внимание! Ещё один важный фактор, по которому разделяют все трубы — это пропускная способность. Пропускная способность напрямую зависит от диаметра изделия и характеристик внутренних стенок, а также от количества изгибов в трубопроводе .

Кроме этого, они классифицируются по таким показателям:

по материалу изготовления;
по профилю поперечного сечения;
по размерам;
по способу соединения;
по типу изоляции.

Некоторые типы труб оснащаются изоляцией, такие изделия используют при устройстве отопительных сетей и магистралей ГВС

Стальные трубы

Стальные изделия считаются устаревшим вариантом для монтажа водопроводных и других систем. Но, тем не менее, они и сейчас пользуются определённым спросом. Сами по себе они являются неустойчивыми к коррозийным воздействиям, поэтому нуждаются в защитном покрытии. Как правило, защитный слой выполняется из цинка — такие изделия называют оцинкованными.

В первую очередь такие трубы подразделяются на:

А уже после этого, по специфике производства, на:

оцинкованные;
сварные;
горячекатаные;
холоднокатаные;
профильные;
холоднотянутые.

Монтаж стальных изделий, из-за их веса, довольно сложен, но они до сих пор используются в разных трубопроводных конструкциях — технологических и хозяйственных.

Бесшовные стальные трубы — одни из самых прочных изделий трубного проката

По типу сечения выделяют такие виды труб из стали:

круглые;
квадратные;
прямоугольные;
многоугольные.

Такие изделия соединяются между собой: специальными муфтами, резьбой или сваркой. Являются очень прочными и способны переносить большие показатели давления.

Размеры и масса стальных труб представлены в таблице № 1.

Таблица 1

В процессе эксплуатации характеристики труб из стали ухудшаются — они неизбежно теряют свою пропускную способность из-за сужения просвета. Кроме этого, они проводят электрический ток, что при неисправной электропроводке может привести к поражению током. Эксплуатационный срок стальных изделий составляет примерно 25 лет.

Стальные оцинкованные

Оцинкованные стальные детали являются более надёжными, но это отражается на их стоимости. Они резистентны к перепадам температур и благодаря защитному цинковому слою — устойчивы к коррозийным воздействиям. Однако защитный слой может повредиться по тем или иным причинам (от ударов) и тогда в местах, где он откололся, появится ржавчина.

Трубы с защитным цинковым покрытием не боятся коррозии, поэтому служат дольше обычных

Такие трубы используют в тех случаях, когда необходимо смонтировать прочную конструкцию, которая не будет подвержена перепадам давления и температурным скачкам. Стальные оцинкованные детали идеально подходят для временных конструкций в тяжёлых эксплуатационных условиях.

Медные трубы

Медные водопроводы являются наиболее дорогостоящим вариантом из всех. Отличаются высокими техническими характеристиками: долговечные, устойчивы к коррозии и перепадам температур (показатели рабочей температуры колеблется от –200 °С до +250 °С). Кроме этого, благодаря своему внешнему виду, они могут стать украшением интерьера. Однако современный рынок может предложить детали, которые отвечают необходимым техническим характеристикам, и стоят дешевле, поэтому такие трубопроводы монтируются исключительно из-за их эстетичного «экстерьера». Срок службы изделий из медного сплава может достигать 50–100 лет.

Важно! При монтаже медного трубопровода стоит учитывать, что медь несовместима с соединительными элементами из других металлов. Поэтому фитинги для медных конструкций должны быть выполнены из того же материала.

Зависимость толщины стенок медных труб от диаметра можно выяснить, изучив таблицу №2.

Таблица 2

Комплектующие к таким изделиям являются довольно редкими и иногда их сложно найти в продаже (особенно это касается нестандартных конструкций). Монтаж медного трубопровода — дорогостоящее и непростое удовольствие.

Трубы из меди очень популярны благодаря прочности и длительному сроку службы

Также стоит отметить, что прочность таких коммуникаций оставляет желать лучшего. Медную деталь легко помять, тем самым сузив её просвет. Поэтому эксплуатация таких трубопроводов должна проходить без риска повредить их механическим путём.

Чугунные трубы

Чугунные трубопроводы резистентны к коррозийным воздействиям, однако, они не такие прочные, как стальные. Кроме прочих недостатков, они отличаются большим весом и для их монтажа требуются надёжные крепления.

Из чугунных деталей монтируют водопроводные конструкции, а также отопительные и канализационные коммуникации. На сегодняшний день существует три вида чугунных труб, отличающиеся друг от друга показателями прочности:

чёрный чугун;
серый чугун (более прочный);
изделия из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ).

Детали, отлитые из серого чугуна, обладают хорошей прочностью и имеют шероховатые стенки. Трубы из ВЧШГ отличаются высокой прочностью и могут выдерживать большие нагрузки в почве или под дорожным покрытием. Показатели диаметра чугунных изделий варьируют от 50 до 1000 мм. Срок службы таких труб составляет 20–50 лет.

Существуют такие виды труб из чугуна по способу соединения:

раструбные;
изделия, стыкуемые с помощью зачеканки.

Чугунные трубы прочные, но хрупкие, поэтому требуют осторожности при работе с ними

Иногда, для повышения антикоррозийных характеристик, чугунные трубопроводы покрывают защитным покрытием из лака или битума.

Металлопластиковые трубы

Изделия, которые производятся как сочетание металла и пластика, являются очень популярными и обладают прекрасными качественными характеристиками. Монтаж трубопровода из металлопластиковых труб является, пожалуй, одним из самых простых. Собрать такую конструкцию своими руками может любой человек, который тщательно изучит правила и советы по монтажу, а также приобретёт все необходимые материалы и инструменты.

К отрицательным качествам этих труб можно отнести возможность протечки в местах стыков и слабую термоустойчивость. Кроме этого, металлопластиковые коммуникации не являются пожароустойчивыми.

Обратите внимание! Металлопластиковое изделие состоит из слоёв, которые в процесс эксплуатации при перепадах температур могут расслаиваться и образовывать просвет между соединительной деталью и трубой.

Рабочая температура для металлопластиковых деталей составляет 80–100 °C. Из таких труб выполняются разные трубопроводы: горячие и холодные водопроводы, отопительные, коммуникации для тёплого пола. Они резистентны к агрессивным химическим веществам и обладают антикоррозийными качествами, а металлическая прослойка увеличивает прочность конструкции. Эксплуатационный срок таких изделий составляет примерно 30–35 лет.

Соединение таких труб, как правило, проводят с использованием специальных фитингов. Все фитинги по типу соединения подразделяются на:

резьбовые;
пресс-фитинги.

Металлопластиковые изделия применимы для многих типов систем — отопительных, водопроводных, газовых

На сегодняшний день популярными соединительными элементами для металлопластиковых коммуникаций считаются пресс-фитинги, с помощью которых можно смонтировать прочное и надёжное соединение.

Пластиковые трубы

Пластиковые — это обобщенное название труб, изготавливаемых из различных полимеров. Каждый тип таких изделий имеет свои характеристики и свойства.

Полиэтиленовые. Существуют такие типы труб из полиэтилена:

полиэтиленовые низкого давления (ПНД);
полиэтиленовые высокого давления (ПВД);
сшитые полиэтиленовые.

Полиэтиленовые детали плохо переносят высокие температуры (кроме сшитых полиэтиленовых), поэтому чаще всего их используют для монтажа холодных водопроводных конструкций или канализационных магистралей.

К положительным характеристикам изделий из этого материала относятся:

простота монтажа;
антикоррозийность;
лёгкий вес;
долгий срок службы (до 50 лет).

Диаметр полиэтиленовых труб колеблется от 10 до 1000 мм. Они способны переносить давление от 2,5 до 16 атмосфер, а в некоторых случаях и большее. Рабочая температура может быть от –40 до +40 °C.

Соединяются такие трубы при помощи сварки или электромуфты. Последняя оснащается специальным проводом, который нагревает место стыка и образует прочное сцепление.

Коммуникации из полиэтилена прокладываются как наземным методом, так и подземным

ПВХ. Распространённый тип труб, который применяется в следующих областях: канализация, водопроводы, дренажные системы. Диаметр таких изделий может быть от 16 до 500 мм, а рабочая температура доходит до +90 °C. Для систем горячего водоснабжения используют детали с сечением от 16 до 50 мм.

Давление, которое могут переносить в процессе эксплуатации трубы из поливинилхлорида, колеблется от 6 до 46 атмосфер. Кроме этого, поливинилхлорид отличается пожароустойчивостью, поэтому его часто используют для защиты электрических кабелей и проводов.

Простота монтажа позволяет монтировать изделия из поливинилхлорида быстро, без использования какого-либо профессионального оборудования. Стыковка ПВХ деталей между собой проходит посредством специальных фитингов. Эксплуатационный срок в некоторых случаях достигает 50 лет.

Полипропиленовые. Самый распространённый тип пластиковых труб и вообще в настоящее время — это самый популярный вид из всех труб для водопроводных систем. Их популярность обусловлена многими положительными характеристиками, но прежде всего, это простота установки. Используют такие трубы в:

системах горячей и холодной воды;
системах отопления;
при укладке тёплого пола;
в канализационных коммуникациях.

По диапазону диаметров полипропиленовые трубы могут быть от 16 до 125 мм. Сборка ПП трубопровода проходит с помощью сварки. Для каждой категории трубопроводов существует свой тип труб (PN10, PN16, PN20, PN25). Цифровой показатель указывает, на какое давление рассчитана конкретная продукция. То есть, маркировка труб PN20 говорит нам о том, что такие изделия рассчитаны для систем с показателем рабочего давления в 20 атмосфер.

Изделия из полипропилена бывают обычными и армированными металлом или стекловолокном

Важно! Как правило, обозначения труб наносят на внешнюю поверхность изделия (не ближе, чем 2 см от края). Трубы с маркировкой PN10 используются для систем, в которых рабочая среда представлена холодной водой. Изделия, помеченные как PN20, используют для коммуникаций с холодной и горячей водой, а PN25 — для отопления и горячих водопроводов.

Установка полипропиленовых труб выполняется посредством стыковой или муфтовой сварки с использованием низкотемпературного паяльника. Эксплуатационный срок полипропиленовых деталей при правильном использовании равен 50 годам.

Классификация трубопроводов

На сегодняшний день существует множество видов трубопроводов. Все они подразделяются на группы по таким показателям:

по переносному веществу;
материалу;
рабочим характеристикам;
показателю агрессивности среды;

По транспортируемым веществам выделяют: нефте- и газопроводы, паропроводы, водопроводы и т. д.

По материалам производства бывают:

стальные;
медные;
чугунные;
металлопластиковые;
пластиковые;

Кроме этого, встречаются бетонные трубопроводы, а также конструкции из термостойкого стекла.

По показателю давления в системе встречаются: вакуумные, низкого давления, высокого давления и безнапорные. По температуре бывают: холодные (ниже нуля), нормальные (от 1 до 45 °C), горячие (от 46 °C и выше).

По показателю агрессивности транспортируемого вещества существует три типа трубопроводов:

для неагрессивных сред;
малоагрессивных;
среднеагрессивных.

Помимо этого, стоит запомнить, что обозначения на чертежах трубопроводов по ГОСТу включает в себя упрощённое изображение конструкции и буквенно-цифровую запись, которая обозначает тип транспортируемой среды. Обозначения любых типов трубопроводов должны занимать минимум места и быть понятными.

Читайте также: