Calcul hydraulique pour la sélection des pipelines: méthodes

Conduites de chauffage, systèmes de chauffage des bâtiments, circuits hydrauliques des machines, systèmes de drainage, conduites d'eau - tous ces objets sont constitués de canalisations. Les communications techniques créées sur leur base sont le moyen le plus économique de transporter diverses substances. Le calcul hydraulique des pipelines vous permet de déterminer les valeurs de nombreuses caractéristiques au débit maximal des éléments de tuyauterie du pipeline.

Ce qui est calculé

Cette procédure est effectuée en fonction des paramètres de fonctionnement des communications d'ingénierie suivants.

1. Débit de fluide sur des segments individuels de l'alimentation en eau.
2. Le débit du fluide de travail dans les tuyaux.
3. Le diamètre optimal de l'alimentation en eau, qui fournit une chute de pression acceptable.

Examinez en détail la méthodologie de calcul de ces indicateurs.

Consommation d'eau

Les données sur la consommation normative d'eau par les appareils de plomberie individuels sont indiquées dans l'annexe du SNiP 2.04.01-85. Ce document réglemente la construction de réseaux d'égouts et de systèmes internes d'approvisionnement en eau. Ce qui suit fait partie du tableau correspondant.

Tableau 1

Appareil de plomberie	Débit total (eau chaude sanitaire et eau froide), litre / seconde	Consommation d'eau froide, litre / seconde
Cuvette de WC avec robinet d'eau direct	1,4	1,4
Cuvette de WC avec réservoir pour évacuer l'eau	0,10	0,10
Cabine de douche (mélangeur)	0,12	0,08
Bain (mélangeur)	0,25	0,17
Évier (mélangeur)	0,12	0,08
Lavabo (mélangeur)	0,12	0,08
Lavabo (robinets d'eau)	0,10	0,10
Robinet d'arrosage	0,3	0,3

Si vous avez l'intention d'utiliser plusieurs appareils en même temps, le flux est additionné. Ainsi, dans le cas où la douche fonctionne au premier étage avec l'utilisation simultanée des toilettes au deuxième étage, il est logique d'ajouter le volume de consommation d'eau par les deux consommateurs - 0,12 + 0,10 = 0,22 litre / seconde.

Important! La règle suivante s'applique aux canalisations d'eau d'incendie: pour un jet, il doit fournir un débit d'au moins 2,5 litres / sec.

Il est tout à fait clair que lors de la lutte contre l'incendie, le nombre de jets d'une bouche d'incendie est déterminé par la superficie et le type de bâtiment. Pour plus de commodité, des informations sur cette question sont également disponibles sous forme de tableau.

Tableau 2

Type de bâtiment	Quantité d'extinction d'incendie requise
Administration des entreprises (volume jusqu'à 25 000 mètres cubes)	1
Bâtiments publics (volume jusqu'à 25 000 mètres cubes, plus de 10 étages)	2
Bâtiments publics (volume jusqu'à 25 000 mètres cubes, jusqu'à 10 étages)	1
Bâtiment de gestion (volume jusqu'à 25 000 mètres cubes, 10 étages et plus)	2
Bâtiment de gestion (de 6 à 10 étages)	1
Immeuble résidentiel (de 16 à 25 étages)	2
Immeuble résidentiel (jusqu'à 16 étages)	1

Débit

Supposons que nous soyons confrontés à la tâche de calculer un réseau d'alimentation en eau sans issue à un débit de pointe donné qui le traverse. Le but des calculs est de déterminer le diamètre auquel un débit acceptable à travers le pipeline sera assuré (selon SNiPu - 0,7 - 1,5 m / s).

Nous appliquons les formules. La taille du pipeline est liée au débit d'eau et à son débit par les formules suivantes:

S = π * R² où

S est l'aire de la section transversale du tuyau.Unité de mesure - mètre carré; π est le nombre irrationnel connu; R est le rayon du diamètre intérieur du tuyau.

Unité de mesure - les mêmes mètres carrés.

Sur une note! Pour les tuyaux en fonte et en acier, le rayon est généralement égal à la moitié de leur diamètre nominal (DN). La plupart des produits tubulaires en plastique ont un diamètre extérieur nominal un cran plus grand que le diamètre intérieur. Par exemple, pour un tuyau en polypropylène d'une section intérieure de 32 millimètres, le diamètre extérieur est de 40 millimètres.

La formule suivante ressemble à ceci:

W = V × S, où

W - consommation d'eau en mètres cubes; V - débit d'eau (m / s); S - surface en coupe (mètres carrés).

Exemple. Nous calculerons la canalisation du système d'extinction d'incendie pour un jet, dont le débit d'eau est de 3,5 litres par seconde. Dans le système SI, la valeur de cet indicateur sera: 3,5 l / s = 0,0035 m3 / s. Ce débit par jet est normalisé pour éteindre un incendie à l'intérieur des bâtiments de stockage et industriels avec un volume de 200 à 400 mètres cubes et une hauteur allant jusqu'à 50 mètres.

D'abord, nous prenons la deuxième formule et calculons l'aire de section minimale. Si la vitesse est de 3 m / s., Cet indicateur est égal à

S = W / V = ​​0,0035 / 3 = 0,0012 m2

Le rayon de la section intérieure du tuyau sera alors le suivant:

R = √S / π = 0,019 m.

Ainsi, le diamètre intérieur du pipeline doit être égal à un minimum

Ext. = 2R = 0,038 m = 3,8 centimètres.

Si le résultat des calculs est une valeur intermédiaire entre les valeurs standard des dimensions des produits tubulaires, l'arrondi est effectué vers le haut. C'est-à-dire que dans ce cas, un tube en acier standard avec DN = 40 mm convient.

Est-il facile de connaître le diamètre? Afin d'effectuer un calcul rapide, vous pouvez utiliser une autre table qui relie directement le débit d'eau à travers la canalisation à son diamètre nominal. Il est présenté ci-dessous.

Tableau 3

Consommation, litre / sec.	Télécommande minimale du pipeline, en millimètres
10	50
6	40
4	32
2,4	25
1,2	20
0,6	15
0,20	10

 

Perte de pression

Le calcul de la perte de charge dans une section d'une canalisation de longueur connue est assez simple. Mais ici, vous devez utiliser une bonne quantité de variables. Vous pouvez trouver leurs valeurs dans les répertoires. Et la formule est la suivante:

P = b × L × (1 + K), où

P - perte de pression en mètres d'eau. Cette caractéristique est applicable compte tenu du fait que la pression de l'eau dans son débit change; b - pente hydraulique du pipeline; L est la longueur du pipeline en mètres; K est un coefficient spécial. Ce paramètre dépend de l'objectif du réseau.

Cette formule est grandement simplifiée. En pratique, les chutes de pression sont provoquées par les soupapes et les coudes de tuyaux. Avec les figures représentant ce phénomène dans les raccords, vous pouvez vous familiariser en étudiant le tableau suivant.

Tableau 4

	Équivalent à la longueur de la section droite du pipeline, en mètres
Diamètre	300	250	200	150	125	100	80	65	50	40	32	25
Robinet ouvert à 50%	60	60	60	45	30	30	15	15,0	15	15,0	15	15,0
75% robinet ouvert	8	8	8	6	4	4	2	2	2	3	3	2
Robinet 100% ouvert	2	2	2	1,5	1	1	0,50	0,50	0,5	0,5	0,50	0,5
Clapet anti-retour	35	25	25	20	15	10	9	8	7	6	5	4
Le clapet anti-retour pliant	45	30	30	25	20	15	12	10	9	8	7	6
Rétrécissement conique	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Coude à 90 degrés	7	5	4	2,7	2,5	1,7	1,30	0,9	0,70	0,6	0,40	0,3
Coude à 90 degrés	5,5	5	3	2	1,8	1,20	1	0,7	0,50	0,4	0,30	0,2

 

Certains éléments de la formule ci-dessus doivent être commentés. Les chances sont simples. Ses valeurs se trouvent dans SNiPa n ° 2.04.01-85.

Tableau 5

But de l'approvisionnement en eau	Coefficient
Lutte contre l'incendie	0,15
Boire à la maison	0,3
Lutte contre l'incendie	0,1
Production économique et incendie	0,2

 

Quant au concept de "pente hydraulique", alors tout est beaucoup plus compliqué.

Important! Cette caractéristique montre la résistance exercée par le tuyau au mouvement de l'eau.

La pente hydraulique est un dérivé des paramètres suivants:

• débit. La dépendance est directement proportionnelle, c'est-à-dire que la résistance hydraulique est élevée, plus le débit se déplace rapidement;
• diamètre du tuyau.Ici, la dépendance est déjà inversement proportionnelle: la résistance hydraulique augmente avec une diminution de la section transversale de la branche d'ingénierie;
• rugosité des murs. Cet indicateur dépend à son tour du matériau du tuyau (la surface du HDPE ou du polypropylène est plus lisse que celle de l'acier). Dans certains cas, l'âge des conduites d'eau est un facteur important. Les dépôts de calcaire et la rouille formés au fil du temps augmentent la rugosité de surface de leurs parois.

Utilisation de la table Shevelev

Pour résoudre le problème lié à la détermination de la pente hydraulique à l'aide d'un calculateur, vous pouvez utiliser complètement le tableau de calcul hydraulique des conduites d'eau développé par F. Shevelev. Il contient des données pour différents diamètres, matériaux et débits. En outre, le tableau contient des modifications relatives aux anciennes canalisations. Mais ici, un point doit être clarifié: les corrections d'âge ne s'appliquent pas à tous les types de tuyaux en polymère. La structure de surface du polyéthylène ordinaire ou réticulé, du polypropylène et du plastique métallique ne change pas pendant toute la durée de fonctionnement.

En raison du volume important du tableau Shevelev, il n'est pas pratique de le publier complètement. Voici un petit extrait de ce document pour un tuyau en plastique d'un diamètre de 16 millimètres.

Tableau 6

Vitesse, m / s	Débit litre / sec	Pente hydraulique pour une longueur de pipeline de 1000 mètres (1000i)
1,50	0,17	319,8
1,41	0,16	287,2
1,33	0,15	256,1
1,24	0,14	226,6
1,15	0,13	198,7
0,88	0,1	124,7
0,90	0,09	103,5
0,71	0,08	84

Lors de l'analyse des résultats du calcul de la chute de pression, il faut garder à l'esprit que la plupart des appareils de plomberie nécessitent une certaine surpression pour un fonctionnement normal. Le SNiP, adopté il y a 30 ans, fournit des chiffres pour des équipements déjà obsolètes. Les modèles plus modernes d'équipements ménagers et sanitaires nécessitent pour un fonctionnement normal que la surpression soit d'au moins 0,3 kgf / cm2 (ou 3 mètres de pression). Cependant, comme le montre la pratique, il est préférable de mettre dans le calcul une valeur légèrement supérieure de ce paramètre - 0,5 kgf / cm2.

Exemples

Pour une meilleure assimilation des informations ci-dessous, voici un exemple de calcul hydraulique d'une alimentation en eau en plastique. Les données suivantes sont acceptées comme données initiales:

• diamètre - 16,6 mm;
• longueur - 27 mètres;
• le débit d'eau maximal autorisé est de 1,5 m / s.

Sur une note! Lorsque le système d'alimentation en eau est mis en service, les tests sont effectués avec une pression égale au moins au travailleur multipliée par un facteur 1,3. Dans ce cas, l'acte d'essai hydraulique d'une branche particulière de la canalisation devrait inclure des marques sur la pression d'essai, ainsi que sur la durée du travail d'essai.

La pente hydraulique d'une longueur de 1000 mètres est (nous prenons la valeur du tableau) 319,8. Mais comme la formule de calcul de la chute de pression ne doit pas se substituer à 1000i, mais simplement i, cet indicateur doit être divisé par 1000. On obtient ainsi:

        319,8:1000=0,3198

Pour l'approvisionnement en eau potable domestique, le coefficient K est pris égal à 0,3.

Après avoir substitué ces valeurs, la formule ressemblera à ceci:

P = 0,3198 × 27 × (1 + 0,3) = 11,224 mètres.

Ainsi, une surpression égale à 0,5 atmosphère sera produite à la robinetterie d'extrémité à une pression dans la canalisation du système d'alimentation en eau de 0,5 + 1,122 = 1,622 kgf / cm2. Et puisque la pression dans la ligne, en règle générale, ne tombe pas en dessous de 2,5 à 3 atmosphères, cette condition est tout à fait réalisable.

Calcul hydraulique des canalisations des systèmes de chauffage à l'aide de programmes

Le calcul du chauffage d'une maison privée est une procédure assez compliquée. Cependant, les programmes spéciaux le simplifient considérablement. Aujourd'hui, une sélection de plusieurs services en ligne de ce type est disponible. La sortie contient les données suivantes:

• diamètre requis du pipeline;
• une certaine valve utilisée pour l'équilibrage;
• tailles des éléments chauffants;
• valeurs des capteurs de pression différentielle;
• paramètres de contrôle pour vannes thermostatiques;
• réglages numériques des pièces réglementaires.

Programme Oventrop co pour la sélection de tuyaux en polypropylène. Avant de le démarrer, vous devez déterminer les équipements requis et définir les paramètres. À la fin des calculs, l'utilisateur reçoit plusieurs options pour mettre en œuvre le système de chauffage. Ils font des changements itérativement.

Ce logiciel de calcul hydraulique vous permet de sélectionner les éléments de tuyauterie de la ligne du diamètre souhaité et de déterminer le débit du liquide de refroidissement. Il s'agit d'un assistant fiable dans le calcul des structures monotube et bitube. La commodité du travail est l'un des principaux avantages d'Oventrop co. Ce programme comprend des blocs prêts à l'emploi et des catalogues de matériaux.

Programme HERZ CO: calcul en tenant compte du collecteur. Ce logiciel est disponible gratuitement. Il vous permet de faire des calculs quel que soit le nombre de tuyaux. HERZ CO aide à créer des projets de bâtiments rénovés et nouveaux.

Remarque! Il y a une mise en garde: le mélange de glycol est utilisé pour créer des structures.

Le programme se concentre également sur le calcul des systèmes de chauffage à un et deux tubes. Avec son aide, l'action de la vanne thermostatique est prise en compte, et les pertes de pression dans les appareils de chauffage et un indicateur de résistance à l'écoulement du caloporteur sont également déterminés.

Les résultats du calcul sont affichés sous forme graphique et schématique. HERZ CO a une fonction d'aide. Le programme possède un module qui remplit la fonction de recherche et de localisation des erreurs. Le progiciel contiendra un catalogue de données sur les appareils de chauffage et les vannes.

Produit logiciel Instal-Therm HCR. En utilisant ce logiciel, les radiateurs et le chauffage de surface peuvent être calculés. Son kit de livraison comprend le module Tece, qui contient des routines pour la conception de différents types de systèmes d'alimentation en eau, la numérisation de dessins et le calcul des pertes de chaleur. Le programme est équipé de divers catalogues qui contiennent des raccords, des batteries, une isolation thermique et une variété de raccords.

Programme informatique "TRANSIT". Ce progiciel permet le calcul hydraulique multivarié des oléoducs dans lesquels se trouvent des stations de pompage d'huile intermédiaires (ci-après NPS). Les données initiales sont:

• rugosité absolue des tuyaux, pression en bout de ligne et sa longueur;
• l'élasticité et la viscosité cinématique des vapeurs saturées d'huile et sa densité;
• marque et nombre de pompes incluses à la station principale et aux stations de pompage intermédiaires;
• disposition des tuyaux par diamètre;
• profil de pipeline.

Le résultat du calcul est présenté sous forme de données sur les caractéristiques des sections gravitaires du tronc et sur le débit de pompage. De plus, l'utilisateur reçoit un tableau indiquant la valeur de la pression avant et après l'un des NPS.

En conclusion, il faut dire que les méthodes de calcul les plus simples ont été données ci-dessus. Les professionnels utilisent des schémas beaucoup plus complexes.