Выбор труб по пропускной способности

12.1 Выбор труб из ПЭ-С по пропускной способности (с точностью на уровне современных знаний) для устройства водопроводов и трубопроводов водяного отопления следует осуществлять путём проведения гидравлических расчётов с использованием как отечественных, так и зарубежных методик, учитывающих:

- возможность использования для расчета как водопроводов (холодных и горячих), так и трубопроводов водяного отопления; - возможность использования для расчета полимерных, композитных и металлических трубопроводов, что необходимо при вариантном проектировании с целью выбора оптимальных из аналогичных между собой труб; - надежность методики, проверенная практикой проведения гидравлических расчетов как водопроводов (холодных и горячих), так и трубопроводов водяного отопления.

П р и м е ч а н и е - В зарубежных методиках для этих целей широко применяют формулу Прандтля — Кольбрука:

(12)

где – коэффициент гидравлического трения по длине трубопровода;

– число Рейнольдса;

- коэффициент шероховатости материала труб, м;

- расчётный (внутренний) диаметр труб, м.

В отечественной методике (СП 40-102-2000 формула (3) используется выражение, аппроксимирующее формулу (12), так как в ней коэффициент трения по длине трубопровода λ приводится в неявном виде:

(13)

где - число подобия режимов течения воды (при b > 2 принимают b = 2); определяют по формуле

(14)

где и - фактическое и квадратичное числа Рейнольдса; определяют соответственно по формулам

(15)

(16)

где - средняя скорость течения, м/с;

- коэффициент кинематической вязкости воды, м²/с;
- коэффициентов абсолютной шероховатости: для труб из ПЭ-С ≈ 0,00001 м;

- расчётный диаметр, м.

(17)

где , - допуски на диаметр и толщину стенки, м;

- толщина стенки, м.

12.2 Целью определения гидравлических показателей водопроводов и трубопроводов водяного отопления должна являться минимизация значений и при условии пропуска по ним расчетных расходов ( - для отопления и - для водоснабжения).

П р и м е ч а н и е - Здесь падение давления Δ Р, Па/м, при пропуске теплоносителя (горячей воды) с расходом G, кг/ч (распространяется на системы с температурой теплоносителя не более 90 °С и рабочим давлением до 1,0 МПа) - для водяного отопления, а также удельные потери напора на единицу длины , м/м, при пропуске расчетного расхода холодной (горячей) воды , м³/с - для холодного (горячего) водоснабжения являются основными гидравлическими показателями.

12.3 При гидравлическом расчёте трубопроводов систем водяного отопления, необходимо так подобрать диаметры труб, чтобы по ним проходил расчетный расход теплоносителя при соответствующем общем падении давления Δ P, Па.

12.3.1 Расход теплоносителя (масса) G, кг/ч, находят по формуле

(18)

где Q - расход (объем), м³/с;

- плотность воды (теплоносителя) при соответствующей температуре, кг/м³;

= 999,73; 983,24 и 971,83 кг/м³ при расчетных температурах соответственно 10°С, 60°С и 80°С.

12.3.2 Внутренний диаметр труб , мм, определяют по формуле

(19)

где - средняя по сечению трубы скорость движения воды (теплоносителя), рекомендуется в пределах до 1,5 м/с.

12.3.3 Общее падение давления складывается из падения давления на трение по

длине трубопровода и падения давления на местных сопротивлениях .

12.3.4 Падение давления на трение по длине трубопровода определяют по формуле

(20)

где - длина трубопровода, м;

- падение давления вследствие трения теплоносителя (воды) о стенки трубы, Па/м; определяют по формуле

(21)

Коэффициент гидравлического трения, λ, определяют по формулам (13) либо (13).

12.3.6 Потери напора на единицу длины трубопровода , м/м, без учета гидравлического сопротивления стыковых соединений, вычисляется по формуле

(22)

где - ускорение свободного падения, равное = 9,81 м/с².

П р и м е ч а н и е - Можно осуществлять переход от (12.10) к (12.11) и наоборот, используя формулу

(23)

П р и м е ч а н и е - Гидравлический расчёт по приведенным выше формулам позволяет получать значения с точностью на уровне современных знаний; использование гидравлических таблиц, составленных по этим либо по другим формулам путём интерполяции и экстраполяции позволяет принимать значения с точностью до 5-7 %; использование номограмм на выровненных точках (приложение А, рисунок А.1) и сетчатых (рисунок А.2), составленных по этим либо по другим формулам, позволяет считывать с них значения с точностью до 15-20 %.

12.3.7 Требуемый для подачи воды потребителю напор Н _тр, м, определяют по формуле

(24)

где - удельные потери напора при температуре воды T, °С (потери напора на единицу длины трубопровода), м/м;

- длина участка трубопровода, м;

- потери напора в стыковых соединениях и в местных сопротивлениях, м;

- геометрическая высота (отметка самой высокой точки расчетного участка трубопровода), м;

- свободный напор на изливе из водопровода, м. Для санитарно-технических приборов принимается по СП 30.13330.2012.

12.3.8 Допускается принимать потери напора в стыковых соединениях труб и в местных сопротивлениях от потерь напора на трение по длине при трассировке водопроводов: традиционной - 20-30 %, коллекторной - от 5 до 10 %.

12.3.9 Более точно гидравлические потери напора (в водопроводах) и падение

давления (в трубопроводах отопления) на местных сопротивлениях определяются по формулам

(25)

(26)

где - коэффициент местного гидравлического сопротивления соединения, фитинга, гнутья, коллектора.

П р и м е ч а н и е - Гидравлическое местное сопротивление в основном зависит от:

внезапных расширений и сужений сечения, плавности перехода от одного сечения к другому (конусность и округления), а также выступов, создающих в трубопроводе диафрагмы. Если гидравлические сопротивления получаются в процессе монтажа, указать значения коэффициентов для них возможно только в определенных пределах.

Значения гидравлических местных сопротивлений должны указываться в сопроводительной документации производителями изделий.

Приближенные значения местных гидравлических сопротивлений можно принимать по таблице 12.

Т а б л и ц а 12 - Коэффициенты местных сопротивлений трубных изделий

Наименование изделия	Различия	ξ	Схема
Муфта с уменьшением диаметра на число калибров		0,25
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
Расширение
Угольник, град		1,2
	0,5
Тройник	Разделение потока	1,2
Слияние потока	0,8
Крестовина	Соединение потока	2,1
Разделение потока	3,7
Муфта комбинированная с резьбой	наружной	0,5
внутренней	0,7
Угольник комбинированный с резьбой	наружной	1,4
внутренней	1,6
Тройник комбинированный с резьбой	наружной	1,4-1,8
Вентиль диаметром, мм		9,5
	8,5
	7,6
	5,7
Кран шаровой полнопроходной		0,1
Гнутые из труб	отступ (уток)		0,5
обход (скоба)
калач		0,7
компенсаторы	П- образный	2,3-3
Лиро- образный	2-2,6
отводы с R=mdn	m=1	0,2
	0,3
	0,5
	0,7
m=5

13 Выбор труб из "сшитых" полиэтиленов по располагаемому напору

13.1 Выбор труб из «сшитых» полиэтиленов по располагаемому напору необходимо связывать с внутренним давлением, , которое будет создавать растягивающие напряжения в их стенках.

13.2 Для трубопроводов холодного водоснабжения внутреннее давление следует принимать равным номинальному давлению PN, с которым связаны серия S и расчетное напряжение :

(27)

П р и м е ч а н и е - Номинальное давление должно соответствовать установленным (Приложение Д, ГОСТ 32415-2013) значениям, а минимальные значения коэффициента запаса прочности трубопроводов из ПЭ-С при температуре 20 °C в течение 50 лет - ГОСТ ИСО 12162.

13.3 Следует учитывать, что трубы из ПЭ-С (таблица 3) могут использоваться в системах холодного водоснабжения, горячего водоснабжения и водяного отопления с известными (таблица 13) режимами эксплуатации указанных систем.

Т а б л и ц а 13 - Режимы, допускающие устройство внутренних холодных и горячих

водопроводов и трубопроводов отопления из труб из сшитых полиэтиленов

(выборка из ГОСТ 32415)

Класс эксплуатации	Режимы* эксплуатации	область применения
, 0C	τ, год, при	, 0C	τ, год, при	, 0C	τ, ч, при
							ГВ**, 60 0C
		ГВ**, 70 0C
		2,5		2,5		высокотемпературного напольного отопления, низкотемпературного отопления с отопительными приборами
					высокотемпературного отопления с отопительными приборами
ХВ			-	-	-	-	ХВ**
* - - рабочая температура или комбинация температур транспортируемой воды, определяемая областью применения; Tмакс - максимальная рабочая температура, действие которой ограничено по времени; Tавар - аварийная температура, возникающая в аварийных ситуациях при нарушении систем регулирования.
** - водопроводы: горячие - ГВ, холодные - ХВ

13.4 Максимальный срок службы трубопровода для каждого класса эксплуатации определяется суммарным временем работы трубопровода при температурах , и и составляет 50 лет. При сроке службы менее 50 лет все временные характеристики, кроме T_авар , следует пропорционально уменьшить.

13.5 Для классов эксплуатации 1, 2, 4 и/или 5 рабочее давление следует выбирать из ряда 0,4 МПа; 0,6; 0,8 и 1,0 МПа.

13.5 Трубы для классов эксплуатации 1, 2, 4 и/или 5, должны быть пригодными для транспортирования холодной воды в течение 50 лет при температуре 20 °C и рабочем давлении 1,0 МПа.

13.6 Для заданного класса эксплуатации и рабочего давления должна быть выбрана номинальная серия труб S (таблица 3), значением не более расчетной серии . В качестве расчетной серии принимают меньшее из значений, полученных по формулам (28) и (29):

(28)

где - расчетное напряжение, МПа, определяемое по правилу Майнера (приложение Б,

ГОСТ 32415) на основании уравнений длительной прочности материала трубопровода (приложение В, ГОСТ 32415).

(29)

где - расчетное напряжение при температуре 20 °C в течение 50 лет;

- рабочее давление 1,0 МПа.

П р и м е ч а н и я

1 Значения расчетных напряжений и расчетных серий указаны в приложении Г,

ГОСТ 32415.

2 Для труб с барьерным слоем выбор серий труб на основе осуществляется, исходя из значений наружного диаметра и толщины стенки основной трубы без учета толщины наружного барьерного слоя.

13.7 Предусмотрено для труб из ПЭ-С, подающих холодную воду при температуре 20°C, p_макс - 10 бар (EN ISO 15875); такое же максимальное давление предусмотрено и для труб из ПЭ-С с S3,2 (для всех классов), а для труб из ПЭ-С с S5 для классов 1, 3 и 5 не должны превышать 6 бар и для класса 4 – 8 бар.