Hydrauliczne obliczanie przewodów wodociągowych polega na wyznaczeniu średnicy przewodów oraz strat ciśnienia przy określonym przepływie wody. czasem spotykany jest inny typ zadania, polegający na sprawdzeniu prędkości przepływu wody i wielkości strat ciśnienia przy znanej średnicy oraz zadanym przepływie wody.
Przy obliczaniu strat liniowych wykorzystuje się wzór Darcy–Weisbacha:
gdzie:
h – wysokość liniowych strat ciśnienia [m],
i – jednostkowa wysokość strat ciśnienia, liczba niemianowana lub [‰], [%],
L – długość odcinka przewodu [m],
Dw – średnica wewnętrzna przewodu [m],
v – prędkość przepływu przewodem [m/s],
g – przyspieszenie ziemskie, [m/s2],
l – współczynnik oporów liniowych.
Współczynnik oporów liniowych λ, inaczej współczynnik tarcia, zależy od rodzaju ruchu wody w przewodzie, średnicy przewodu i stanu jego powierzchni wewnętrznej czyli stopnia chropowatości. Rodzaj ruchu i średnicę przewodu charakteryzuje liczba Reynoldsa Re.
Dla instalacji wodociągowych, tzn. w strefie przejściowej ruchu burzliwego, wartość współczynnika oporów liniowych λ określana jest wzorem Colebrooka Whitea, który jest uniwersalny i daje dokładny wynik dla całego zakresu Re.
gdzie:
K współczynnik chropowatości bezwzględnej
Ze względu na uwikłaną postać współczynnika oporów liniowych praktycznie korzysta się z tablic lub nomogramów ujmujących zależność między: średnicą przewodów, przepływem, prędkością i jednostkową wysokością strat ciśnienia. Obliczenia na podstawie nomogramów prowadzi się następująco:
a) dla określenia średnicy i wysokości strat ciśnienia:
dane: przepływ obliczeniowy q w dm3/s,
tok postępowania: w zależności od rodzaju przewodu orientacyjnie narzuca się prędkość przepływu v równą 1,5m/s dla pionów i podejść pod punkty czerpalne, 1,0 m/s dla przewodów poziomych rozdzielczych i przyłączy domowych, następnie odczytuje się z nomogramu średnicę “d”oraz jednostkową wysokość strat ciśnienia “R“, w taki sposób aby wartość prędkości nie została przekroczona, a następnie oblicza się wysokość strat ciśnienia na danym odcinku przewodu
hl = R × L
b) dla określenia prędkości przepływu i wysokości strat ciśnienia:
dane: przepływ obliczeniowy q w dm3/s, średnica przewodu,
tok postępowania: odczytuje się z nomogramu v oraz R, a następnie oblicza się:
hl = R × L
Miejscowe straty ciśnienia „z” lub wysokość miejscowych strat ciśnienia „hm” oblicza się stosując odpowiedni wzór:
z = 5 × v2 × ξ [mbar],
z = 0,05 × v2 × ξ [m]
gdzie:
ξ – suma współczynników oporów miejscowych,
v – prędkość przepływu wody [m/s].
Całkowite straty ciśnienia w instalacji pochodzące od oporów liniowych i miejscowych są sumą obliczonych oporów na wszystkich działkach (odcinkach ) instalacji:
Σhl + Σhm = Σ(R x L + Z)
Współczynnik strat miejscowych dla rur PP
Nomogramy do obliczania przepływu i strat hydraulicznych w rurach instalacyjnych miedzianych przy k = 0,01 mm i t = 10 C
źródło:
1) www.instsani.pl