Les entreprises et les habitations consomment de grandes quantités d’eau. Ces indicateurs numériques ne deviennent pas seulement la preuve d'une valeur spécifique indiquant la consommation.

De plus, ils aident à déterminer le diamètre de l'assortiment de tuyaux. Beaucoup de gens pensent qu'il est impossible de calculer le débit d'eau en fonction du diamètre du tuyau et de la pression, car ces concepts n'ont aucun rapport.

Mais la pratique a montré que ce n’est pas le cas. Les capacités de débit du réseau d'approvisionnement en eau dépendent de nombreux indicateurs, et le premier de cette liste sera le diamètre de l'assortiment de tuyaux et la pression dans le réseau principal.

Il est recommandé de calculer la capacité du tuyau en fonction de son diamètre dès la phase de conception de la construction du pipeline. Les données obtenues déterminent les paramètres clés non seulement de la maison, mais également de l'autoroute industrielle. Tout cela sera discuté plus loin.

Calculez la capacité du tuyau à l'aide d'un calculateur en ligne

ATTENTION! Pour calculer correctement, il faut noter que 1 kgf/cm2 = 1 atmosphère ; 10 mètres de colonne d'eau = 1 kgf/cm2 = 1 atm ; 5 mètres de colonne d'eau = 0,5 kgf/cm2 et = 0,5 atm, etc. Les nombres fractionnaires sont saisis dans le calculateur en ligne via un point (Par exemple : 3,5 et non 3,5)

Entrez les paramètres de calcul :

Quels facteurs influencent la perméabilité du liquide à travers un pipeline ?

Les critères qui influencent l'indicateur décrit constituent une longue liste. En voici quelques uns.

1. Le diamètre intérieur du pipeline.
2. La vitesse d'écoulement, qui dépend de la pression dans la conduite.
3. Matériel pris pour la production de l'assortiment de tuyaux.

Le débit d'eau à la sortie de la conduite principale est déterminé par le diamètre du tuyau, car cette caractéristique, avec d'autres, affecte le débit du système. De plus, lors du calcul de la quantité de liquide consommée, on ne peut pas négliger l'épaisseur de la paroi, qui est déterminée en fonction de la pression interne attendue.

On pourrait même affirmer que la définition de la « géométrie des canalisations » n’est pas affectée par la seule longueur du réseau. Et la section transversale, la pression et d'autres facteurs jouent un rôle très important.

De plus, certains paramètres du système ont un effet indirect plutôt que direct sur le débit. Cela inclut la viscosité et la température du fluide pompé.

En résumé, on peut dire que la détermination du débit permet de déterminer avec précision le type optimal de matériau pour construire le système et de choisir la technologie utilisée pour son assemblage. Sinon, le réseau ne fonctionnera pas efficacement et nécessitera de fréquentes réparations d'urgence.

Calcul de la consommation d'eau par diamètre tuyau rond, dépend de son taille. Par conséquent, sur une section plus grande, une quantité importante de liquide se déplacera sur une certaine période de temps. Mais lors des calculs et en tenant compte du diamètre, on ne peut pas négliger la pression.

Si nous considérons ce calcul à l'aide d'un exemple spécifique, il s'avère que moins de liquide passera à travers un tuyau d'un mètre de long à travers un trou de 1 cm sur une certaine période de temps que à travers un pipeline atteignant une hauteur de quelques dizaines de mètres. Ceci est naturel, car le niveau de consommation d'eau le plus élevé sur le site atteindra les valeurs les plus élevées à la pression maximale du réseau et aux valeurs les plus élevées de son volume.

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Calculs de sections selon SNIP 2.04.01-85

Tout d’abord, vous devez comprendre que le calcul du diamètre d’un ponceau est un processus d’ingénierie complexe. Cela nécessitera des connaissances particulières. Mais lors de la construction domestique d'un ponceau, les calculs hydrauliques de la section transversale sont souvent effectués indépendamment.

Ce type de calcul de conception de la vitesse d'écoulement d'un ponceau peut être effectué de deux manières. La première concerne les données tabulaires. Mais en se tournant vers les tableaux, vous devez connaître non seulement le nombre exact de robinets, mais également les récipients pour collecter l'eau (baignoires, éviers) et autres.

Ce n'est que si vous disposez de ces informations sur le système de ponceaux que vous pouvez utiliser les tableaux fournis par SNIP 2.04.01-85. Ils sont utilisés pour déterminer le volume d’eau en fonction de la circonférence du tuyau. Voici un de ces tableaux :

Volume externe de l'assortiment de tuyaux (mm)

Quantité approximative d'eau obtenue en litres par minute

Quantité approximative d'eau, calculée en m3 par heure

Si vous vous concentrez sur les normes SNIP, vous pouvez y voir ce qui suit : le volume quotidien d'eau consommé par une personne ne dépasse pas 60 litres. Ceci à condition que la maison ne soit pas équipée d'eau courante, et dans une situation de logement confortable, ce volume passe à 200 litres.

Bien entendu, ces données de volume indiquant la consommation sont intéressantes en tant qu'informations, mais un spécialiste des pipelines devra déterminer des données complètement différentes : il s'agit du volume (en mm) et de la pression interne dans la conduite. Cela ne peut pas toujours être trouvé dans le tableau. Et les formules vous aident à trouver ces informations avec plus de précision.

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Il est déjà clair que les dimensions transversales du système affectent le calcul hydraulique de la consommation. Pour les calculs domestiques, une formule de débit d'eau est utilisée, ce qui permet d'obtenir le résultat en tenant compte de la pression et du diamètre du tuyau. Voici la formule :

Formule de calcul basée sur la pression et le diamètre du tuyau : q = π×d²/4 ×V

Dans la formule : q indique la consommation d'eau. Il est calculé en litres. d est la taille de la section du tuyau, elle est indiquée en centimètres. Et V dans la formule est une désignation de la vitesse de déplacement du flux, elle est indiquée en mètres par seconde.

Si le réseau d'alimentation en eau est alimenté par un château d'eau, sans l'influence supplémentaire d'une pompe à pression, la vitesse d'écoulement est d'environ 0,7 à 1,9 m/s. Si un dispositif de pompage est connecté, le passeport correspondant contient des informations sur le coefficient de pression généré et la vitesse de déplacement du débit d'eau.

Cette formule n'est pas la seule. Il y en a bien d’autres. On les trouve facilement sur Internet.

En plus de la formule présentée, il convient de noter que les parois internes des produits de tuyauterie ont un impact énorme sur la fonctionnalité du système. Par exemple, les produits en plastique ont une surface lisse par rapport à leurs homologues en acier.

Pour ces raisons, le coefficient de résistance du plastique est nettement inférieur. De plus, ces matériaux ne sont pas affectés par les formations corrosives, ce qui a également un effet positif sur le débit du réseau d'approvisionnement en eau.

Détermination de la perte de charge

Le passage de l'eau est calculé non seulement par le diamètre du tuyau, il est calculé par chute de pression. Les pertes peuvent être calculées à l'aide de formules spéciales. Quelles formules utiliser, chacun décidera pour lui-même. Pour calculer les valeurs requises, vous pouvez utiliser différentes options. Il n’existe pas de solution universelle unique à ce problème.

Mais tout d'abord, il faut se rappeler que le jeu interne du passage d'une structure en plastique et métal-plastique ne changera pas après vingt ans de service. Et le jeu interne du passage d'une structure métallique diminuera avec le temps.

Et cela entraînera la perte de certains paramètres. En conséquence, la vitesse de l'eau dans la canalisation dans de telles structures est différente, car dans certaines situations, le diamètre du nouveau et de l'ancien réseau sera sensiblement différent. La valeur de résistance dans la ligne sera également différente.

De plus, avant de calculer les paramètres nécessaires au passage du liquide, il faut tenir compte du fait que la perte de vitesse d'écoulement de l'alimentation en eau est associée au nombre de tours, de raccords, de transitions de volume, à la présence de vannes d'arrêt et à la force de frottement. De plus, tout cela lors du calcul du débit doit être effectué après une préparation et des mesures minutieuses.

Calculer la consommation d’eau à l’aide de méthodes simples n’est pas chose facile. Mais si vous rencontrez la moindre difficulté, vous pouvez toujours vous tourner vers des spécialistes pour obtenir de l'aide ou utiliser un calculateur en ligne. Vous pouvez alors compter sur le fait que le réseau d'approvisionnement en eau ou de chauffage installé fonctionnera avec une efficacité maximale.

Vidéo - comment calculer la consommation d'eau

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La vitesse de déplacement de l'eau dans les conduites gravitaires est supposée être au moins égale à la vitesse d'écoulement de l'eau dans la rivière.

Les diamètres de tuyaux standards sont acceptés en arrondissant à la baisse ceux obtenus par calcul. Sur la base du diamètre accepté, la vitesse réelle dans le tuyau gravitaire est déterminée et elle doit être supérieure à celle calculée. Cette vitesse est ensuite vérifiée aux niveaux d'eau élevés, c'est-à-dire crue, lorsque, pour garantir un envasement minimal, le débit total passe par une seule conduite.

Diamètre accepté des canalisations gravitaires D (en m) doit être vérifié pour détecter les sédiments fins exempts de limon transportés à travers le tuyau en quantité ρ (en kg/m3), ayant une taille hydraulique moyenne pondérée ω, m/sec, selon la formule (6) et sur la mobilité des sédiments de taille d capturés dans la conduite et entraînés au fond, m, selon la formule (7)

(6)

où V est la vitesse d'écoulement de l'eau dans les lignes de gravité, m/sec ;

u est le taux de précipitation des particules en suspension dans l'écoulement ; u≈0,07∙V m/sec;

D – diamètre des lignes de gravité, m;

A – paramètre pris égal à 7,5-10 ;

d – diamètre des particules, m.

Le diamètre des conduites de prise d'eau gravitaire doit assurer la possibilité d'élimination hydraulique des sédiments qui s'y déposent.

Les tuyaux de siphon peuvent être utilisés dans les prises d'eau des catégories II et III. Ces tuyaux, comme indiqué précédemment, sont fabriqués à partir de tuyaux en acier soudés ; leur nombre est supposé être au moins deux.

Le diamètre des tuyaux de siphon est déterminé par le débit lors du fonctionnement normal de la prise d'eau et par la vitesse de déplacement de l'eau dans ceux-ci 0,7-1,2 m/sec.

Le vide le plus important doit être créé au point haut du siphon, où est installé un collecteur d'air relié à une pompe à vide. La hauteur admissible du siphon, égale à la différence entre les élévations de son point haut et le niveau d'étiage de l'eau (LW), est déterminée en mode secours à l'aide de la formule :

où est le vide admissible au point le plus haut du siphon, pris 0,6-0,7 mPa;

– perte de charge sur toute la longueur du siphon depuis le point de réception jusqu'au collecteur d'air, m;

∑ξ – la somme des coefficients de résistance locale dans le siphon ;

V est la vitesse de déplacement de l'eau dans le conduit du siphon en mode secours, m/sec;

h in – perte de charge dans la branche ascendante du siphon, m.

Perte de pression totale dans la conduite du siphon et le réservoir d'eau :

h=h dans +һ n +һ résoudre, m(9)

où h n – perte de charge sur la longueur et résistance locale du siphon, m;

h résoudre – perte de charge dans le réseau, m.

Perte de pression dans les grilles 0,03-0,06 m.

Le calcul est effectué pour les conditions de fonctionnement normal et d'urgence de la prise d'eau.

Le diamètre des conduites gravitaires est déterminé avec UNV par le débit dans les conditions normales de fonctionnement de la prise d'eau et par la vitesse de déplacement de l'eau de 0,7...2,0 m/s (Tableau 14). est considérée comme n'étant pas inférieure à la vitesse d'écoulement de l'eau dans la rivière avec le programme VNU. Le nombre de conduites d'eau par gravité doit être d'au moins deux. Lors de la pose de conduites d'eau par gravité en les abaissant sous l'eau, des tuyaux en acier à isolation renforcée sont utilisés.

Les conduites d'eau sont enfouies sous le fond de la rivière sur au moins 0,8 à 1,5 m dans les zones navigables pour les empêcher d'être emportées par le débit de la rivière, abrasées par le sable et endommagées par les ancres des navires et des radeaux. Les conduites d'eau ne doivent pas présenter de virages serrés, de rétrécissements ou d'expansions. Ils peuvent être posés horizontalement, avec pente directe et inversée.

Diamètre du tuyau :

où Q R.- débit calculé d'une section égal à 0,8 m 3 /Avec;

V calcul- vitesse de conception.

Nous acceptons selon la gamme de tuyaux d fait=800mm.

Vitesse réelle :

En effet, la vitesse dans les conduites gravitaires doit répondre à deux conditions :

UN) doit être supérieure à la vitesse critique, c'est-à-dire la vitesse à laquelle l'envasement des canalisations transportées par les sédiments ne se produit pas :

Vf>V cr,

où : - quantité de sédiments, kg/m 3 ;

w - taille hydraulique moyenne pondérée, m/s ;

d est le diamètre du conduit, m ;

u est le taux de précipitation des particules en suspension dans l'écoulement, m/s ;

g - accélération de chute libre, m/s 2 .

Trouvons la vitesse dans le pipeline en mode d'urgence :

Condition Vf >V cr est réalisé parce que 1,6>1,406.

b) doit être supérieur à la vitesse à laquelle les sédiments de taille de particules D, m, sont capturés dans le tuyau

Choisissons la section 1-1 le long de la surface libre du liquide dans le réservoir A, la section 2-2 - le long de la surface libre du liquide dans le réservoir B (Fig. 7). Le plan de comparaison est compatible avec la section 2-2.

Figure 7 - Schéma de calcul du diamètre d'un pipeline gravitaire

Créons l'équation de Bernoulli pour les sections 1-1 et 2-2 :

Dans ce cas:

Puisque les niveaux dans les réservoirs A et B sont constants, les pressions dynamiques sont égales à zéro.

En substituant toutes les valeurs dans l'équation de Bernoulli (7.1), on obtient :

Perte de tête :

En régime permanent, les niveaux dans les réservoirs sont constants, le débit de liquide à travers la canalisation gravitaire est alors égal. Par conséquent, la vitesse moyenne du fluide dans une canalisation gravitaire :

En substituant l'expression (7.3) tenant compte de (7.4) dans (7.2), on obtient :

Nous résolvons l'équation (7.5) en utilisant la méthode analytique graphique. Compte tenu de la valeur du diamètre du pipeline gravitaire, nous allons construire un graphique de la dépendance de la pression requise

Le numéro de Reynold:

Le régime d’écoulement est donc turbulent. Ensuite, le coefficient de perte par frottement sur la longueur est déterminé à l'aide de la formule d'Altschul :

où : - rugosité des tuyaux en fonte (usagés).

Calculons à l'aide de la formule (7.5) la pression requise pour faire passer le débit à la valeur du diamètre de la canalisation gravitaire :

Puisque la valeur obtenue est obtenue, les valeurs de diamètre suivantes doivent être réduites.

Effectuons des calculs similaires pour un certain nombre d'autres valeurs de diamètre. Nous résumons les résultats du calcul dans le tableau 2.

Tableau 2 - Résultats du calcul de la pression requise

Sur la base des données du tableau 2, nous construisons un graphique de dépendance (Fig. 8) et, sur la base de la valeur, déterminons le diamètre du pipeline gravitationnel.

Figure 8 - Graphique de dépendance

Nous l'obtenons selon le calendrier.

CONSTRUCTION DES CARACTÉRISTIQUES DU RÉSEAU

Dans des conditions de fonctionnement en régime permanent de l'installation, lorsque le débit dans le système de canalisations ne change pas dans le temps, la pression développée par la pompe est égale à la pression requise de l'installation.

Alors, selon la formule (4.2), la pression d'installation requise est :

Pression secteur :

Construisons une caractéristique du réseau en utilisant les dépendances (8.1) et (8.2) et la méthode de détermination des pertes de charge exposée au paragraphe 2.

Pensons à la dépense.

Déterminons les vitesses moyennes, le régime d'écoulement et les coefficients de résistance au frottement pour chaque section du pipeline.

Pour le diamètre de la conduite d'aspiration :

Le numéro de Reynold:

Par conséquent, le régime d’écoulement dans la conduite d’aspiration est turbulent.

Pour le diamètre du pipeline :

vitesse moyenne du fluide :

Le numéro de Reynold:

Pour le diamètre du pipeline :

vitesse moyenne du fluide :

Le numéro de Reynold:

Par conséquent, le régime d'écoulement dans une canalisation d'un diamètre est turbulent.

Pour le diamètre du pipeline :

vitesse moyenne du fluide :

Le numéro de Reynold:

Par conséquent, le régime d'écoulement dans une canalisation d'un diamètre est turbulent.

Perte de pression dans la conduite d'aspiration

où : - perte de charge due au frottement sur la longueur ;

Pertes de pression locales ;

et - respectivement, le coefficient de résistance au frottement et la somme des coefficients de résistance locale dans la conduite d'aspiration.

Déterminons le coefficient de résistance hydraulique à l'aide de la formule d'Altschul :

Pour les résistances locales de la conduite d’aspiration :

caisson d'aspiration avec clapet anti-retour avec coefficient de résistance ;

vanne (quand elle est complètement ouverte).

On a:

Calculons la perte de charge dans la conduite d'aspiration :

De la même manière, nous déterminons la perte de charge dans la conduite de refoulement :

Étant donné que le régime d'écoulement dans la conduite de refoulement est turbulent dans toutes les sections et que la zone de résistance hydraulique est transitoire, nous déterminerons les coefficients de résistance au frottement à l'aide de la formule d'Altschul :

Résistance locale de la ligne de refoulement :

deux coudes rotatifs avec coefficient de résistance

vanne de régulation avec coefficient de résistance

coude pivotant avec coefficient de traînée

sur un tronçon de canalisation de diamètre :

coude pivotant avec coefficient de traînée

sur un tronçon de canalisation de diamètre :

coude pivotant avec coefficient de traînée

Débitmètre Venturi avec coefficient de traînée

Calculons la perte de charge dans la conduite de refoulement :

Pertes de charge totales dans la canalisation :

Pression d'installation requise :

Pression secteur :

Effectuons des calculs pour d'autres débits. Nous résumons les résultats du calcul dans le tableau 3.

réservoir de pompe de canalisation sous pression

Tableau 3 - Résultats des calculs pour la construction des caractéristiques du réseau

Les calculs hydrauliques des canalisations à écoulement libre (gravité) sont basés sur la condition de maintien d'un mouvement uniforme et constant de l'eau dans les canalisations selon deux formules de base :

• formule de continuité du flux

• Formule Chézy

où q est le débit de liquide, m 3 /s ; ω—aire de section libre, m2 ; V-vitesse du fluide, m/s ; R-rayon hydraulique, m ; i est la pente hydraulique (égale à la pente du tuyau en mouvement uniforme et constant) ; C est le coefficient de Chezy, en fonction du rayon hydraulique et de la rugosité de la surface mouillée de la canalisation, m 0,5/s.

La principale difficulté de la réalisation des calculs hydrauliques est la détermination du coefficient de Chezy.

Un certain nombre de chercheurs ont proposé leurs propres formules universelles (dépendances empiriques ou semi-empiriques), qui décrivent à un degré ou à un autre la dépendance du coefficient de Chezy sur le rayon hydraulique, la rugosité des parois de la canalisation et d'autres facteurs :

• formule de N, N. Pavlovsky :

où n est la rugosité relative de la paroi du tuyau ; pour déterminer l'exposant y, la formule est utilisée

y=2,5·√n-0,13-0,75·√R·(√n-0,1)

• A. Formule de dotation :

• formule de A.D. Altshul et V.A. Ludov pour déterminer y.

y=0,57-0,22 lgC

• formule de A. A. Karpinsky :

y=0,29-0,0021·C.

Sur la base de ces dépendances et d'autres dépendances similaires, des tableaux de calcul hydrauliques et des nomogrammes ont été construits, qui permettent aux ingénieurs de conception d'effectuer des calculs hydrauliques de réseaux gravitaires et de canaux constitués de divers matériaux. Il est recommandé de calculer les canalisations gravitaires à écoulement libre à l'aide de la formule bien connue de Darcy-Weisbach :

je = λ/4R V 2 /2g

où λ est le coefficient de frottement hydraulique ; g—accélération gravitationnelle, m/s 2 .

Le coefficient de Chézy peut être défini comme :

Parmi les formules précédemment notées obtenues par des chercheurs nationaux, les plus testées et les mieux cohérentes avec les données expérimentales sont les formules de N. N. Pavlovsky. La validité de ces formules a été confirmée et testée par la pratique de l'ingénierie, et il n'y a aucun doute sur la possibilité de leur utilisation ultérieure pour le calcul hydraulique des réseaux à écoulement libre en céramique, béton et brique, c'est-à-dire les matériaux où le coefficient de rugosité n est de l'ordre de 0,013-0,014, ainsi que les polymères certains facteurs de correction.

Les tendances actuelles de généralisation de l'utilisation de nouvelles canalisations en divers matériaux (dont des polymères) lors de la réparation et de la reconstruction d'anciens réseaux conduisent au fait que le réseau de drainage des villes devient de plus en plus hétérogène d'année en année, ce qui affecte les difficultés de évaluer les indicateurs hydrauliques, ainsi que les difficultés de fonctionnement, car des méthodes d'entretien appropriées (par exemple, nettoyage, etc.) doivent être appliquées pour chaque section différente du pipeline.

Pour les canalisations constituées de nouveaux matériaux, il n'existe actuellement pas de dépendances hydrauliques strictes pour l'évolution des coefficients C et λ. De plus, chaque fabricant de nouveaux types de canalisations publie ses propres critères, parfois biaisés, pour évaluer la compatibilité hydraulique des canalisations en divers matériaux. . La tâche est encore plus aggravée lorsqu'il existe de nombreux matériaux de ce type et que chacun d'eux trouve sa niche lors de la réparation des réseaux. En conséquence, une sorte de réseau avec des « patchs » apparaît. Ceci n’exclut pas un déséquilibre hydraulique, c’est-à-dire d’éventuelles tendances négatives liées aux inondations aux carrefours de canalisations ou à certaines distances des carrefours.

Ainsi, pour chaque type de matériau de canalisation ou de revêtement protecteur, il est souhaitable que le concepteur dispose de dépendances unifiées pour les modifications des caractéristiques hydrauliques, c'est-à-dire les résultats d'expériences à grande échelle pour déterminer les coefficients de Chezy, de Darcy et d'autres paramètres des canalisations fabriquées. de divers matériaux. Il est donc nécessaire, en conclusion, de souligner l’importance de mener des études hydrauliques expérimentales. Les valeurs expérimentales du coefficient de Chézy obtenues lors d'expérimentations sur un diamètre peuvent être un critère de similarité hydraulique approximative pour le passage à d'autres diamètres.