Bisnis dan rumah mengkonsumsi air dalam jumlah besar. Indikator digital ini tidak hanya menjadi bukti adanya nilai tertentu yang menunjukkan konsumsi.

Selain itu, mereka membantu menentukan diameter bermacam-macam pipa. Banyak orang percaya bahwa menghitung aliran air berdasarkan diameter dan tekanan pipa adalah hal yang mustahil, karena konsep-konsep ini sama sekali tidak berhubungan.

Namun praktik menunjukkan bahwa hal ini tidak benar. Kemampuan throughput jaringan pasokan air bergantung pada banyak indikator, dan yang pertama dalam daftar ini adalah diameter bermacam-macam pipa dan tekanan pada pipa utama.

Disarankan untuk menghitung kapasitas pipa tergantung pada diameternya pada tahap desain konstruksi pipa. Data yang diperoleh menentukan parameter utama tidak hanya rumah, tetapi juga jalan raya industri. Semua ini akan dibahas lebih lanjut.

Hitung kapasitas pipa menggunakan kalkulator online

PERHATIAN! Untuk menghitung dengan benar, perlu diperhatikan bahwa 1 kgf/cm2 = 1 atmosfer; 10 meter kolom air = 1 kgf/cm2 = 1 atm; 5 meter kolom air = 0,5 kgf/cm2 dan = 0,5 atm, dst. Bilangan pecahan dimasukkan ke dalam kalkulator online melalui titik (Misalnya: 3,5 dan bukan 3,5)

Masukkan parameter untuk perhitungan:

Faktor apa saja yang mempengaruhi permeabilitas zat cair melalui pipa?

Kriteria yang mempengaruhi indikator yang dijelaskan merupakan daftar besar. Inilah beberapa di antaranya.

1. Diameter bagian dalam yang dimiliki pipa.
2. Kecepatan aliran, yang bergantung pada tekanan di saluran.
3. Bahan yang diambil untuk produksi bermacam-macam pipa.

Laju aliran air pada saluran keluar saluran utama ditentukan oleh diameter pipa, karena karakteristik ini, bersama dengan karakteristik lainnya, mempengaruhi keluaran sistem. Selain itu, ketika menghitung jumlah cairan yang dikonsumsi, ketebalan dinding tidak dapat diabaikan, yang ditentukan berdasarkan tekanan internal yang diharapkan.

Bahkan ada yang berpendapat bahwa definisi “geometri pipa” tidak dipengaruhi oleh panjang jaringan saja. Dan penampang, tekanan dan faktor lainnya memainkan peran yang sangat penting.

Selain itu, beberapa parameter sistem mempunyai pengaruh tidak langsung dan bukan langsung terhadap laju aliran. Ini termasuk viskositas dan suhu media yang dipompa.

Ringkasnya, kita dapat mengatakan bahwa menentukan throughput memungkinkan Anda menentukan secara akurat jenis material optimal untuk membangun sistem dan menentukan pilihan teknologi yang digunakan untuk perakitannya. Jika tidak, jaringan tidak akan berfungsi secara efisien dan memerlukan perbaikan darurat secara berkala.

Perhitungan konsumsi air menurut diameter pipa bulat, tergantung nya ukuran. Akibatnya, pada penampang yang lebih besar, sejumlah besar cairan akan bergerak dalam jangka waktu tertentu. Tetapi ketika melakukan perhitungan dan memperhitungkan diameter, tekanan tidak dapat diabaikan.

Jika kita mempertimbangkan perhitungan ini dengan menggunakan contoh spesifik, ternyata lebih sedikit cairan yang akan melewati produk pipa sepanjang satu meter melalui lubang 1 cm selama jangka waktu tertentu dibandingkan melalui pipa yang mencapai ketinggian beberapa puluh meter. Hal ini wajar, karena tingkat konsumsi air tertinggi di lokasi akan mencapai nilai tertinggi pada tekanan maksimum dalam jaringan dan pada nilai volume tertinggi.

Tonton videonya

Perhitungan bagian menurut SNIP 2.04.01-85

Pertama-tama, Anda perlu memahami bahwa menghitung diameter gorong-gorong merupakan proses rekayasa yang kompleks. Ini membutuhkan pengetahuan khusus. Namun ketika melakukan pembangunan gorong-gorong dalam negeri, perhitungan hidrolik penampang seringkali dilakukan secara mandiri.

Perhitungan desain kecepatan aliran gorong-gorong jenis ini dapat dilakukan dengan dua cara. Yang pertama adalah data tabular. Namun, jika kita beralih ke tabel, Anda perlu mengetahui tidak hanya jumlah pasti keran, tetapi juga wadah untuk menampung air (mandi, wastafel) dan lain-lain.

Hanya jika Anda memiliki informasi tentang sistem gorong-gorong, Anda dapat menggunakan tabel yang disediakan oleh SNIP 2.04.01-85. Mereka digunakan untuk menentukan volume air berdasarkan ketebalan pipa. Ini salah satu tabelnya:

Volume eksternal bermacam-macam pipa (mm)

Perkiraan jumlah air yang diperoleh dalam liter per menit

Perkiraan jumlah air, dihitung dalam m3 per jam

Jika kita fokus pada standar SNIP, kita dapat melihat hal berikut di dalamnya - volume air harian yang dikonsumsi oleh satu orang tidak melebihi 60 liter. Asalkan rumahnya tidak dilengkapi air mengalir, dan jika perumahannya nyaman, volumenya bertambah menjadi 200 liter.

Jelasnya, data volume yang menunjukkan konsumsi ini menarik sebagai informasi, namun spesialis saluran pipa perlu menentukan data yang sangat berbeda - ini adalah volume (dalam mm) dan tekanan internal di saluran. Hal ini tidak selalu dapat ditemukan dalam tabel. Dan rumus membantu Anda mengetahui informasi ini dengan lebih akurat.

Tonton videonya

Sudah jelas bahwa dimensi penampang sistem mempengaruhi perhitungan konsumsi hidrolik. Untuk perhitungan di rumah, rumus aliran air digunakan, yang membantu mendapatkan hasil dengan mempertimbangkan tekanan dan diameter produk pipa. Berikut rumusnya:

Rumus perhitungan berdasarkan tekanan dan diameter pipa: q = π×d²/4 ×V

Dalam rumus: q menunjukkan konsumsi air. Itu dihitung dalam liter. d adalah ukuran bagian pipa, ditunjukkan dalam sentimeter. Dan V dalam rumusnya adalah sebutan untuk kecepatan gerak aliran, dinyatakan dalam meter per detik.

Jika jaringan penyediaan air ditenagai oleh menara air, tanpa pengaruh tambahan pompa tekanan, maka kecepatan alirannya kira-kira 0,7 - 1,9 m/s. Jika ada perangkat pompa yang terhubung, maka paspornya berisi informasi tentang koefisien tekanan yang dihasilkan dan kecepatan pergerakan aliran air.

Rumus ini bukan satu-satunya. Masih banyak lagi. Mereka dapat dengan mudah ditemukan di Internet.

Selain formula yang disajikan, perlu dicatat bahwa dinding bagian dalam produk pipa memiliki dampak besar pada fungsionalitas sistem. Misalnya, produk plastik memiliki permukaan yang lebih halus dibandingkan produk baja.

Karena alasan ini, koefisien resistensi plastik jauh lebih rendah. Ditambah lagi, bahan-bahan ini tidak terpengaruh oleh formasi korosif, yang juga berdampak positif pada keluaran jaringan pasokan air.

Penentuan kehilangan tekanan

Aliran air dihitung tidak hanya berdasarkan diameter pipa, tetapi juga dihitung oleh penurunan tekanan. Kerugian dapat dihitung dengan menggunakan rumus khusus. Rumus mana yang akan digunakan, semua orang akan memutuskan sendiri. Untuk menghitung nilai yang diperlukan, Anda dapat menggunakan berbagai opsi. Tidak ada solusi tunggal yang universal untuk masalah ini.

Tetapi pertama-tama, perlu diingat bahwa jarak internal dari struktur plastik dan logam-plastik tidak akan berubah setelah dua puluh tahun pelayanan. Dan jarak bebas bagian dalam struktur logam akan menjadi lebih kecil seiring waktu.

Dan ini akan menyebabkan hilangnya beberapa parameter. Oleh karena itu, kecepatan air dalam pipa pada struktur tersebut berbeda, karena dalam beberapa situasi diameter jaringan baru dan lama akan sangat berbeda. Nilai resistansi pada saluran juga akan berbeda-beda.

Selain itu, sebelum menghitung parameter yang diperlukan untuk aliran cairan, harus diperhitungkan bahwa hilangnya kecepatan aliran pasokan air dikaitkan dengan jumlah putaran, sambungan, transisi volume, keberadaan katup penutup, dan gaya. gesekan. Selain itu, semua ini ketika menghitung laju aliran harus dilakukan setelah persiapan dan pengukuran yang matang.

Menghitung konsumsi air dengan cara sederhana tidaklah mudah. Namun, jika Anda mengalami kesulitan sekecil apa pun, Anda selalu dapat meminta bantuan spesialis atau menggunakan kalkulator online. Kemudian Anda dapat mengandalkan fakta bahwa pasokan air atau jaringan pemanas yang terpasang akan bekerja dengan efisiensi maksimum.

Video - cara menghitung konsumsi air

Tonton videonya

Kecepatan pergerakan air pada pipa gravitasi diasumsikan tidak kurang dari kecepatan aliran air di sungai.

Diameter pipa standar diterima, membulatkan diameter yang diperoleh dengan perhitungan ke bawah. Berdasarkan diameter yang diterima, kecepatan sebenarnya dalam pipa gravitasi ditentukan, dan harus lebih besar dari kecepatan yang dihitung. Kecepatan ini kemudian diperiksa pada ketinggian air yang tinggi, mis. banjir, ketika, untuk meminimalkan pendangkalan, aliran penuh dialirkan melalui satu jalur.

Diameter pipa gravitasi yang diterima D (in M) harus diperiksa sedimen halus bebas lumpur yang terangkut melalui pipa dalam jumlah ρ (in kg/m3), memiliki ukuran hidrolik rata-rata tertimbang ω, m/detik, menurut rumus (6) dan tentang mobilitas sedimen berukuran d yang ditangkap di dalam pipa dan diseret sepanjang dasar, M, menurut rumus (7)

(6)

dimana V adalah kecepatan aliran air pada garis gravitasi, m/detik;

u adalah laju presipitasi partikel tersuspensi dalam aliran; u≈0,07∙V m/detik;

D – diameter garis gravitasi, M;

A – parameter diambil sama dengan 7,5-10;

d – diameter partikel, M.

Diameter saluran pemasukan air gravitasi harus memastikan kemungkinan pembuangan sedimen yang tersimpan di dalamnya secara hidrolik.

Pipa siphon diperbolehkan digunakan pada saluran masuk air kategori II dan III. Pipa-pipa ini, sebagaimana disebutkan sebelumnya, terbuat dari pipa baja yang dilas, jumlahnya diasumsikan minimal dua.

Diameter pipa siphon ditentukan oleh laju aliran selama operasi normal pemasukan air dan kecepatan pergerakan air di dalamnya 0,7-1,2 m/detik.

Jumlah vakum terbesar harus dibuat di bagian atas siphon, di mana pengumpul udara yang terhubung ke pompa vakum dipasang. Ketinggian siphon yang diizinkan, sama dengan perbedaan antara ketinggian titik puncaknya dan ketinggian air rendah (LW), ditentukan dalam mode darurat dengan menggunakan rumus:

dimana vakum yang diijinkan pada titik tertinggi siphon, diambil 0,6-0,7 MPa;

– kehilangan tekanan sepanjang siphon dari titik penerima ke pengumpul udara, M;

∑ξ – jumlah koefisien resistansi lokal pada siphon;

V adalah kecepatan pergerakan air di saluran siphon selama mode darurat, m/detik;

h in – kehilangan tekanan di cabang siphon yang menaik, M.

Total kehilangan tekanan pada saluran siphon dan penerima air:

h=h dalam +һ n +һ selesaikan, M(9)

di mana h n – kehilangan tekanan sepanjang dan hambatan lokal siphon, M;

h memecahkan – kehilangan tekanan di jaringan, M.

Kehilangan tekanan pada kisi-kisi 0,03-0,06 M.

Perhitungan dilakukan untuk kondisi pengoperasian saluran masuk air normal dan darurat.

Diameter pipa gravitasi ditentukan dengan UNV oleh laju aliran pada kondisi operasi normal pemasukan air dan kecepatan pergerakan air 0,7...2,0 m/s (Tabel 14). diambil tidak kurang dari kecepatan aliran air di sungai dengan UNV. Jumlah saluran air gravitasi minimal harus dua. Saat memasang pipa air gravitasi dengan menurunkannya di bawah air, pipa baja dengan insulasi yang diperkuat digunakan.

Saluran-saluran air ditanam di bawah dasar sungai sekurang-kurangnya 0,8-1,5 m pada daerah yang dapat dilayari untuk melindunginya agar tidak hanyut oleh aliran sungai, terkikis oleh pasir, dan rusak oleh jangkar kapal dan rakit. Saluran pipa air tidak boleh mempunyai tikungan tajam, penyempitan, atau pemuaian. Mereka dapat diletakkan secara horizontal, dengan kemiringan maju dan mundur.

Diameter pipa:

di mana Q R- laju aliran dihitung satu bagian sama dengan 0,8 m 3 /Dengan;

V perhitungan- kecepatan desain.

Kami menerima sesuai dengan kisaran pipa d fakta=800mm.

Kecepatan sebenarnya:

Faktanya, kecepatan dalam pipa gravitasi harus memenuhi dua syarat:

A) harus lebih besar dari kecepatan kritis, yaitu kecepatan terjadinya pendangkalan pipa yang diangkut oleh sedimen:

V f >V kr,

dimana: - jumlah sedimen, kg/m 3 ;

w - ukuran hidrolik rata-rata tertimbang, m/s;

d adalah diameter saluran, m;

u adalah laju presipitasi partikel tersuspensi dalam aliran, m/s;

g - percepatan jatuh bebas, m/s 2 .

Mari kita cari kecepatan di dalam pipa dalam mode darurat:

Kondisi V f >V kr dilakukan karena 1.6>1.406.

b) harus lebih besar dari kecepatan terperangkapnya sedimen berukuran partikel D, m di dalam pipa

Mari kita pilih bagian 1-1 sepanjang permukaan bebas cairan di tangki A, bagian 2-2 - sepanjang permukaan bebas cairan di tangki B (Gbr. 7). Bidang perbandingan kompatibel dengan bagian 2-2.

Gambar 7 - Skema penghitungan diameter pipa gravitasi

Mari buat persamaan Bernoulli untuk bagian 1-1 dan 2-2:

Pada kasus ini:

Karena level di tangki A dan B konstan, tekanan kecepatan sama dengan nol.

Mengganti semua nilai ke dalam persamaan Bernoulli (7.1), kita memperoleh:

Kehilangan kepala:

Dalam kondisi tunak, level di dalam tangki konstan, maka aliran cairan melalui pipa gravitasi adalah sama. Oleh karena itu, kecepatan rata-rata fluida dalam pipa gravitasi:

Mengganti ekspresi (7.3) dengan memperhitungkan (7.4) ke dalam (7.2), kita memperoleh:

Kami menyelesaikan persamaan (7.5) menggunakan metode grafis-analitis. Mengingat nilai diameter pipa gravitasi, kita akan membuat grafik ketergantungan tekanan yang dibutuhkan

bilangan Reynolds:

Akibatnya, rezim aliran menjadi turbulen. Kemudian koefisien kerugian gesekan sepanjang panjangnya ditentukan dengan menggunakan rumus Altschul:

dimana : - kekasaran pipa besi cor (bekas).

Mari kita hitung dengan menggunakan rumus (7.5) tekanan yang diperlukan untuk melewatkan laju aliran pada nilai diameter pipa gravitasi:

Karena nilai yang diperoleh sudah diperoleh, nilai diameter selanjutnya perlu dikurangi.

Mari kita lakukan perhitungan serupa untuk sejumlah nilai diameter lainnya. Kami merangkum hasil perhitungan pada Tabel 2.

Tabel 2 - Hasil perhitungan tekanan yang dibutuhkan

Berdasarkan data pada Tabel 2, kami membuat grafik ketergantungan (Gbr. 8) dan, berdasarkan nilainya, menentukan diameter pipa gravitasi.

Gambar 8 - Grafik ketergantungan

Kami mendapatkannya sesuai jadwal.

KONSTRUKSI KARAKTERISTIK JARINGAN

Dalam kondisi operasi instalasi yang stabil, ketika laju aliran dalam sistem pipa tidak berubah seiring waktu, tekanan yang dihasilkan oleh pompa sama dengan tekanan yang dibutuhkan instalasi.

Kemudian menurut rumus (4.2), tekanan pemasangan yang dibutuhkan adalah:

Tekanan listrik:

Mari kita membangun karakteristik jaringan menggunakan ketergantungan (8.1) dan (8.2) dan metode untuk menentukan kehilangan tekanan yang dijelaskan dalam paragraf 2.

Mari kita pikirkan biayanya.

Mari kita tentukan kecepatan rata-rata, pola aliran, dan koefisien ketahanan gesekan untuk setiap bagian pipa.

Untuk diameter saluran hisap:

bilangan Reynolds:

Akibatnya, rezim aliran pada saluran hisap bersifat turbulen.

Untuk diameter pipa:

kecepatan rata-rata fluida:

bilangan Reynolds:

Untuk diameter pipa:

kecepatan rata-rata fluida:

bilangan Reynolds:

Akibatnya, rezim aliran dalam pipa dengan diameter bersifat turbulen.

Untuk diameter pipa:

kecepatan rata-rata fluida:

bilangan Reynolds:

Akibatnya, rezim aliran dalam pipa dengan diameter bersifat turbulen.

Hilangnya tekanan pada saluran hisap

dimana: - kehilangan tekanan akibat gesekan sepanjang;

Kehilangan tekanan lokal;

dan - masing-masing, koefisien hambatan gesekan dan jumlah koefisien hambatan lokal pada saluran hisap.

Mari kita tentukan koefisien hambatan hidrolik menggunakan rumus Altschul:

Untuk hambatan lokal saluran hisap:

kotak hisap dengan katup periksa dengan koefisien resistansi;

katup (saat terbuka penuh).

Kita mendapatkan:

Mari kita hitung kehilangan tekanan pada saluran hisap:

Dengan cara yang sama, kami menentukan kehilangan tekanan pada saluran pembuangan:

Karena rezim aliran pada saluran pembuangan bersifat turbulen di semua bagian, dan luas hambatan hidrolik bersifat transisi, kita akan menentukan koefisien hambatan gesekan menggunakan rumus Altschul:

Resistansi lokal dari saluran pelepasan:

dua tikungan putar dengan koefisien resistansi

katup kontrol dengan koefisien resistansi

siku putar dengan koefisien drag

pada bagian pipa dengan diameter:

siku putar dengan koefisien drag

pada bagian pipa dengan diameter:

siku putar dengan koefisien drag

Pengukur aliran Venturi dengan koefisien drag

Mari kita hitung kehilangan tekanan pada saluran pembuangan:

Total kehilangan tekanan dalam pipa:

Tekanan instalasi yang diperlukan:

Tekanan listrik:

Mari kita lakukan perhitungan untuk laju aliran lainnya. Kami merangkum hasil perhitungan pada Tabel 3.

reservoir pompa pipa tekanan

Tabel 3 - Hasil perhitungan konstruksi karakteristik jaringan

Perhitungan hidraulik pada pipa aliran bebas (gravitasi) didasarkan pada kondisi terpeliharanya pergerakan air yang seragam dan stabil di dalam pipa menurut dua rumus dasar:

• rumus kontinuitas aliran

• Formula yang enak

dimana q adalah aliran cairan, m 3 /s; ω—luas bagian bebas, m2; V—kecepatan fluida, m/s; R—jari-jari hidrolik, m; i adalah kemiringan hidrolik (sama dengan kemiringan pipa pada gerak seragam tetap); C adalah koefisien Chezy tergantung pada radius hidrolik dan kekasaran permukaan pipa yang dibasahi, m 0,5 / s.

Kesulitan utama dalam melakukan perhitungan hidrolik adalah menentukan koefisien Chezy.

Sejumlah peneliti telah mengusulkan rumus universal mereka sendiri (ketergantungan empiris atau semi-empiris), yang sampai taraf tertentu menggambarkan ketergantungan koefisien Chezy pada radius hidrolik, kekasaran dinding pipa, dan faktor lainnya:

• rumus N, N. Pavlovsky:

dimana n adalah kekasaran relatif dinding pipa; untuk menentukan eksponen y digunakan rumus

y=2,5·√n-0,13-0,75·√R·(√n-0,1)

• A. Rumus Manning:

• rumus A.D. Altshul dan V.A. Ludov untuk menentukan y.

kamu=0,57-0,22 lgC

• rumus A.A.Karpinsky:

kamu=0,29-0,0021·C.

Berdasarkan hal ini dan ketergantungan serupa lainnya, tabel perhitungan hidraulik dan nomogram telah dibuat, yang memungkinkan insinyur desain melakukan perhitungan hidraulik jaringan gravitasi dan saluran yang terbuat dari berbagai bahan. Direkomendasikan untuk menghitung pipa gravitasi aliran bebas menggunakan rumus Darcy-Weisbach yang terkenal:

saya=λ/4R V 2 /2g

dimana λ adalah koefisien gesekan hidrolik; g—percepatan gravitasi, m/s 2 .

Koefisien Chezy dapat didefinisikan sebagai:

Dari rumus-rumus yang telah dicatat sebelumnya yang diperoleh peneliti dalam negeri, yang paling teruji dan paling konsisten dengan data eksperimen adalah rumus N. N. Pavlovsky. Validitas formula ini telah dikonfirmasi dan diuji oleh praktik teknik, dan tidak ada keraguan tentang kemungkinan penggunaannya lebih lanjut untuk perhitungan hidrolik jaringan aliran bebas yang terbuat dari keramik, beton dan batu bata, yaitu bahan-bahan yang memiliki koefisien kekasaran n berada pada kisaran 0,013-0,014, serta faktor koreksi tertentu yang bersifat polimer.

Tren saat ini dalam meluasnya penggunaan pipa baru yang terbuat dari berbagai bahan (termasuk polimer) selama perbaikan dan rekonstruksi jaringan lama menyebabkan jaringan drainase kota menjadi semakin heterogen dari tahun ke tahun, yang berdampak pada kesulitan pembangunan. menilai indikator hidraulik, serta kesulitan pengoperasian, karena metode perawatan yang tepat (misalnya, pembersihan, dll.) harus diterapkan untuk setiap bagian pipa yang berbeda.

Untuk saluran pipa yang terbuat dari material baru, saat ini tidak ada ketergantungan hidraulik yang ketat terhadap perubahan koefisien C dan λ. Selain itu, setiap produsen pipa jenis baru menerbitkan kriterianya sendiri, yang terkadang bias, untuk menilai kompatibilitas hidraulik pipa yang terbuat dari berbagai bahan. . Tugas ini menjadi lebih buruk ketika ada banyak bahan seperti itu dan masing-masing bahan menemukan tempatnya sendiri ketika memperbaiki jaringan. Akibatnya, semacam jaringan dengan “tambalan” muncul. Hal ini tidak mengecualikan ketidakseimbangan hidrolik, yaitu kemungkinan tren negatif yang terkait dengan banjir di persimpangan pipa atau pada jarak tertentu dari persimpangan.

Jadi, untuk setiap jenis bahan pipa atau lapisan pelindung, perancang diharapkan memiliki ketergantungan terpadu untuk perubahan karakteristik hidrolik, yaitu hasil percobaan skala penuh untuk menentukan koefisien Chezy, Darcy dan parameter lain dari pipa yang dibuat. dari berbagai bahan. Oleh karena itu, sebagai kesimpulan, perlu dikemukakan pentingnya melakukan studi hidrolik eksperimental. Nilai eksperimen koefisien Chezy yang diperoleh selama percobaan pada satu diameter dapat menjadi kriteria perkiraan kesamaan hidrolik untuk transisi ke diameter lain.