Calcul de la consommation d'eau par la section interne du tuyau: formules et autres méthodes

Le calcul de la consommation d'eau sur la section transversale d'une conduite d'eau sert de point de départ dans un système complexe de calculs hydrodynamiques. Lors de la construction ou de la reconstruction d'un bâtiment, lors de l'aménagement d'un système d'extinction d'incendie, il est impératif de calculer la quantité d'eau qui s'écoulera vers l'objet à une pression connue dans le système si des tuyaux d'une certaine section sont installés.

Lors du calcul du débit d'eau, plusieurs facteurs sont pris en compte, l'un des plus importants étant la section transversale du tuyau d'alimentation et la pression dans le système

Quels facteurs prennent en compte lors du calcul du débit d'eau

La détermination du débit d'eau par le diamètre du tuyau vous permet d'obtenir des données très proches de la réalité, mais pas toujours. En plus du diamètre du tuyau, un certain nombre de facteurs affectent le débit réel:

• niveau de pression. À des pressions plus élevées dans le système de tuyauterie, les consommateurs recevront plus d'eau. Le calcul du débit d'eau par le diamètre et la pression du tuyau vous permet d'obtenir des données plus précises que d'utiliser un seul paramètre. Sur la base de ces valeurs, l'épaisseur de paroi de tuyau requise est déterminée;
• la pression de l'eau dans le système dépend des changements de diamètre des tuyaux, des coudes et des virages, des branches, de la présence de vannes d'arrêt. Plus la configuration du système d'alimentation en eau est compliquée, plus il est difficile de déterminer les indicateurs réels du débit d'eau à travers le tuyau à une pression spécifiée selon SNiP;
• la force de friction qui gêne le mouvement du flux d'eau, avec une plus grande longueur du système, le débit d'eau à travers le tuyau est considérablement réduit, car la vitesse du fluide se déplace;
• rugosité des parois internes de l'alimentation en eau. Les structures modernes en polymère ont un débit d'environ dix pour cent plus élevé que les derniers produits en matériaux traditionnels - béton, fonte et acier;
• lors d'une utilisation prolongée, divers gisements obstruent l'intérieur du pipeline. La variation du relief interne due au colmatage est difficilement calculable à l'aide de formules mathématiques. Ainsi, il sera impossible de déterminer avec précision la quantité d'eau passant à travers le tuyau. De nouveaux matériaux polymériques permettent de ne pas prendre en compte le facteur de colmatage progressif du système, puisque la formation de croissances sur leur surface interne est pratiquement éliminée.

La consommation d'eau dépendra de la configuration de l'alimentation en eau, ainsi que du type de tuyaux à partir desquels le réseau est monté

Ainsi, lors du calcul de la pression de l'eau en fonction du diamètre du tuyau, sans tenir compte d'autres facteurs affectant le débit réel du liquide, des erreurs importantes peuvent être commises.

Méthodes de calcul de la quantité d'eau le long de la section transversale du tuyau

Le débit du pipeline peut être calculé à l'aide de plusieurs méthodes différentes. Vous pouvez utiliser:

• méthodes physiques de calcul selon des formules spéciales qui sont excellentes lors des calculs pour l'approvisionnement en eau et les eaux usées;
• méthodes de calcul tabulaires, donnant des valeurs approximatives, ce qui dans la plupart des cas suffit pour prendre des décisions ultérieures. Pour obtenir des valeurs précises, utilisez les tableaux Shevelev.En plus de la section interne, ces tableaux prennent en compte un certain nombre d'autres paramètres, dont l'effet affecte le débit du pipeline;
• calculatrices spéciales gratuites en ligne;
• programmes informatiques spéciaux pour calculer divers paramètres associés au fonctionnement du réseau de pipelines. Les grandes entreprises russes utilisent le programme national Hydrosystem payé. Vous pouvez trouver des liens sur Internet qui vous permettent d'utiliser le programme TAScope, qui est largement utilisé dans de nombreux pays.

Calcul de la consommation d'eau par diamètre et autres paramètres

L'obtention des données calculées du débit d'eau vous permet de déterminer:

• avec la sélection de tuyaux du diamètre souhaité, qui est lié au débit estimé;
• avec l'épaisseur de leurs parois associée à la pression interne estimée;
• avec les matériaux qui seront utilisés lors de la pose du pipeline;
• avec la technologie d'installation de coffre.

Le calcul de la consommation d'eau vous permet de choisir le type de tuyau et leur diamètre

Il est possible de calculer la quantité d'eau consommée par une formule simple:

q = π × d2 / 4 × V

Dans la formule ci-dessus, les paramètres sont utilisés: d - diamètre intérieur du tuyau; V est la vitesse d'écoulement du courant d'eau; q est la valeur du débit d'eau.

Remarque! Pour le calcul, les caractéristiques de la vitesse d'écoulement de l'eau, qui peuvent être à la fois naturelles, avec un écoulement par gravité, et créées artificiellement à l'aide d'une source de pompage externe, n'ont pas d'importance.

Dans un système sans gravité, où l'eau s'écoule par gravité d'un château d'eau, le débit d'eau est compris entre 0,7 m / s et 1,9 m / s (dans un système d'alimentation en eau en ville, le débit d'eau se déplace généralement à une vitesse d'un mètre et demi par seconde). Lorsque vous utilisez une source externe pour l'injection, la vitesse qui leur est attachée est déterminée par les données du passeport du compresseur.

La formule ci-dessus comprend trois paramètres et permet, en connaissant deux d'entre eux, de déterminer le troisième.

Détermination du débit d'eau avec une éventuelle perte de charge

La formule considérée pour déterminer le débit d'eau par le diamètre intérieur du tuyau et la vitesse du débit d'eau est considérée comme simplifiée. Il ne prend pas en compte le changement de pression sous l'influence de circonstances pouvant entraîner une baisse ou une augmentation de la pression dans le réseau de pipelines. La formule de Darcy vous permet de faire un calcul qui prend en compte les pertes aux points extrêmes du pipeline. Cela ressemble à ceci:

ΔΡ = λL / D * V²/ 2gρ

La formule Darcy prend en compte les paramètres suivants:

P est la viscosité; λ est le coefficient de frottement dont la valeur est déterminée par:

• la configuration du pipeline, simple ou ayant des virages et des virages complexes;
• turbulence dans l'écoulement de l'eau;
• rugosité de la surface intérieure du tuyau;
• la présence d'obstacles sous forme de sections utilisant des vannes d'arrêt.

Le coefficient de frottement est affecté par la présence d'éléments de verrouillage et leur nombre

L est la longueur des tuyaux; D est la valeur de la section interne; V est la vitesse de déplacement du courant d'eau; g est l'accélération de la gravité.

Calculs simplifiés

La formule de Darcy est utilisée dans des calculs hydrodynamiques complexes. Dans la plupart des cas, l'utilisation de la formule habituelle pour déterminer le débit est suffisante. Les calculs complexes peuvent être évités en recourant à des tableaux basés sur une combinaison de quatre paramètres:

• les valeurs de la section interne - D;
• débit de fluide - q;
• débits - V;
• pente du tuyau - i.

Un cas particulier des calculs hydrodynamiques est la détermination du débit d'eau à travers le trou du robinet. La formule q = SV est utilisée, dans laquelle, en plus des valeurs de débit d'eau et de débit d'eau, la valeur de la section transversale du trou de robinet est introduite. Il est défini comme suit:

S = πr2

Si la vitesse du débit d'eau est inconnue, elle est déterminée par la formule Toricelli V = 2gh. Dans la formule Toricelli: g est la valeur de l'accélération de la gravité; h est la hauteur de la colonne d'eau au-dessus du trou du robinet.

Il est tout à fait possible de calculer la consommation d'eau sur la base d'une valeur connue de la section interne du tuyau. La précision de ce calcul dépendra des effets de plusieurs autres facteurs. Dans certains cas, lorsqu'il n'est pas nécessaire d'obtenir des valeurs parfaitement précises, il est tout à fait permis de les négliger. Naturellement, pour des calculs hydrodynamiques complexes, des formules simplifiées ne sont pas souhaitables.