Если принимаются за единицу измерения дециметры или метры, то другие параметры, такие как объем и площадь, вычисляются соответственно в кубических метрах и дециметрах.
Расчет объема трубы: принципы вычислений и правила производства расчетов в литрах и кубических метрах
Когда появляется необходимость узнать количество жидкости, необходимое для заполнения отопительной системы, часто возникает отдельный вопрос — как точно рассчитать объем трубы с указанными параметрами. Формула, используемая для этих расчетов, достаточно проста. Тем не менее, на практике важно применять ее с вниманием для достижения высокоточности в результате.
В этой статье мы подробно рассмотрим, как вычислить внутренний объем этой важной коммуникационной системы. Мы подробно проанализируем различные методы вычислений для трубопроводов и отопительных приборов, так что вы сможете быстро и эффективно решить поставленную задачу, используя наши рекомендации.
Геометрические параметры труб
Для определения объема трубы достаточно знать всего лишь два основных показателя: длину и внутренний (фактический) диаметр. Важно не путать этот внутренний диаметр с внешним, который обычно указывается для корректного выбора фитингов и соединительных элементов.
В ситуациях, когда информация о толщине стенок трубы отсутствует, вместо расчетного внутреннего диаметра можно использовать значение DN (диаметр внутреннего прохода). Эти два значения являются примерно равными, и значение DN часто можно найти на маркировке, нанесенной на внешнюю сторону продукта.
Стандартная номенклатура для полипропиленовых труб включает внешний диаметр и толщину стенки, указанные в миллиметрах. С учетом этих двух параметров можно определить внутренний диаметр.
Перед тем как приступить к расчету объема любой трубы, следует избегать распространенной ошибки и привести все размеры к единой системе измерения. Обычно длина выражается в метрах, а диаметр в миллиметрах. Соотношение между этими единицами такое: 1 м = 1000 мм.
Тем не менее, можно привести параметры к промежуточным величинам — сантиметрам или дециметрам. В некоторых случаях это может быть даже удобнее, так как количество знаков после запятой или, наоборот, нулей будет небольшим и не создаст трудностей при дальнейших вычислениях.
Необходимо отметить, что для труб, произведенных в других странах или для экспорта, диаметр может быть указан в дюймах. Для таких случаев следует выполнить преобразование, помня, что 1″ соответствует 25.4 мм.
Геометрические параметры труб
Для расчета объема трубы необходимо знать лишь два показателя: длину и внутренний (фактический) диаметр. Следует помнить, что внутренний диаметр не следует путать с внешним, который может быть приведен для правильного выбора фитингов и других соединительных частей.
Если информация о толщине стенки отсутствует, можно использовать значение DN (диаметр внутреннего прохода) вместо расчетного внутреннего диаметра. В большинстве случаев эти величины очень близки, и DN непосредственно указывается на маркировке, размещенной на внешней поверхности изделия.
Стандартная номенклатура полипропиленовых труб содержит такие параметры, как внешний диаметр и толщину стенки, указанные в миллиметрах, на основании которых можно вычислить внутренний диаметр.
Перед тем как начать работать над расчетом объема трубы, нужно обратить внимание на распространенные ошибки. Все параметры должны быть приведены к одной системе измерения. В большинстве случаев длину указывают в метрах, а диаметр — в миллиметрах. Соотношение между ними следующее: 1 м равен 1000 мм.
Также возможно привести значения к промежуточным единицам измерения, таким как сантиметры и дециметры. Это может быть особенно удобно, так как в таком случае вам не придется работать с большим количеством знаков после запятой.
Что касается труб, изготовленных не в России или на экспорт, то диаметр может быть обозначен в дюймах. В этом случае вам потребуется произвести пересчет, учитывая, что 1 дюйм равен 25.4 мм.
Формула для отдельно взятой трубы
С точки зрения геометрии труба является прямым круговым цилиндром.
Объем такого цилиндра определяется как произведение площади поперечного сечения на его длину:
V = l * S
- V — объем в кубических метрах (м³);
- l — длина в метрах (м);
- S — площадь сечения в квадратных метрах (м²).
Для цилиндрической трубы, имеющей круглую форму с известным диаметром, площадь сечения рассчитывается по формуле:
S = π * d² / 4
Таким образом, итоговая формула для объема трубы с заданным внутренним диаметром и длиной будет выглядеть следующим образом:
V = π * l * d² / 4
Если единицы измерения длины и диаметра трубы отличаются (дм, см или мм), то объем будет соответственно выражаться в кубических дециметрах, кубических сантиметрах или кубических миллиметрах.
Также есть простой метод измерения внешнего диаметра трубы (D) без использования штангенциркуля: D = L / π, где L — это длина окружности.
Для получения точного объема труб вам необходимо подставить два параметра: длину и внутренний диаметр, в элементарную формулу. Точность их измерения напрямую влияет на точность итогового результата.
В процессе вычисления внутреннего объема трубы вам понадобятся простые геометрические формулы, которые изучаются на уроках физики, математики, химии, геометрии и других дисциплин в школе.
Количество жидкости в трубе из полипропилена (PP-R)
Примечание: для труб из полипропилена (PP) мы представили средние показатели по количеству жидкости, помещающейся в трубопровод, а также площадь диаметра. Данные могут варьироваться в зависимости от производителя, типа материала и его эксплуатационных характеристик.
Наименование труб:
- PP
- PP-R
- PP-RCT
- PP-RCT Fiberglass
- PP-RCT Stabi
Наименование труб:
- PE-Xa
- PE-Xb
- PE-Xc
- PE-Xd
- PE-X / AL / PE-X
- PE-X / Evoh
Наименование труб:
- AISI 304
- AISI 304T
- AISI 316
- AISI 316T
Наименование труб:
- Легированная труба
- Оцинкованная труба
| Внешний диаметр трубы (мм) | Внутренний диаметр трубы (мм) | Площадь внутреннего диаметра трубы (мм²) | Количество жидкости в 1 погонном метре (литр) |
|---|---|---|---|
| ⌀ 10,2 | DN 6,0 | S 28,2 | 0,028 |
| ⌀ 13,5 | DN 8,0 | S 50,2 | 0,05 |
| ⌀ 17,0 | DN 10,0 | S 78,5 | 0,078 |
| ⌀ 21,3 | DN 15,0 | S 176,7 | 0,176 |
| ⌀ 26,8 | DN 20,0 | S 314,1 | 0,314 |
| ⌀ 35,5 | DN 25,0 | S 490,8 | 0,49 |
| ⌀ 33,5 | DN 32,0 | S 804,2 | 0,803 |
| ⌀ 42,3 | DN 40,0 | S 1256,6 | 1,256 |
| ⌀ 60,0 | DN 50,0 | S 1963,4 | 1,962 |
| ⌀ 75,5 | DN 65,0 | S 3318,2 | 3,316 |
| ⌀ 88,5 | DN 80,0 | S 5026,4 | 5,024 |
| ⌀ 101,3 | DN 90,0 | S 6361,5 | 6,358 |
| ⌀ 114,0 | DN 100,0 | S 7853,7 | 7,85 |
| ⌀ 140,0 | DN 125,0 | S 12271,4 | 12,265 |
| ⌀ 165,0 | DN 150,0 | S 17670,9 | 17,662 |
В таблице представлены данные для труб из углеродистой стали (Carbon Steel) с эксплуатационными характеристиками 10 Bar (SDR 7,4).
Примеры практического применения расчета объёма труб
Давайте рассмотрим несколько конкретных случаев, чтобы подробнее проиллюстрировать процесс расчетов, связанных с объемом труб.
Пример №1
В загородном доме планируется замена воды в системе отопления на незамерзающий аналог — пропиленгликоль. Необходимо рассчитать объем, требуемый для теплоносителя.
Система отопления включает котел с рубашкой объемом 70 литров, три биметаллических радиатора по 7 секций каждый, и 85 метров полипропиленовых труб PN25 (25 x 4,2).
- Стандартные трубы PN25 (25 x 4,2), обычно используемые для организации отопительного контура, имеют внутренний диаметр 16,6 мм. Так как объем жидкости необходимо рассчитать в литрах, для этого удобнее использовать дециметры. Соотношения следующие: 1 м = 10 дм и 1 мм = 0,01 дм. Следовательно, d = 0,166 дм и L = 850 дм.
Теперь мы можем рассчитать общий объем труб. Для этого используем формулу:
- Объем рубашки котла известен и равен V2 = 70л.
- Также в паспорте биметаллического радиатора указано, что объем одной секции этого радиатора составляет 0,28 л. Таким образом, общий объем всех трех радиаторов будет равен:
- Теперь, имея все эти параметры, вычисляем общий объем отопительной системы:
Таким образом, зная требуемый общий объем жидкости для заполнения системы отопления, можно смело заказывать 110 литров пропиленгликоля, учитывая резерв в размере 15%.
Пример №2
В производственных и сельскохозяйственных объектах вместо обычных батарей иногда используют радиаторы, изготовленные самостоятельно, функционирующие по принципу регистра. В данном случае необходимо выполнить расчет объема такого радиатора, который состоит из пяти труб и трех пар перемычек.
- Сначала измеряем длину каждой трубы. В нашем случае они равны и составляют 2,2 метра, тогда как длина каждой перемычки составляет 0,15 м.
- При возможности измеряем внешние размеры по краям трубы: их наружный диаметр равен 114 мм. Определяем, что толщина стенки для этой трубы равна 4,5 мм. Длину окружности трубы-перемычки можно измерить с помощью гибкой линейки; допустим, она составляет 200 мм. Соответственно, вычисляем наружный диаметр, который равен 32 мм, а затем, используя справочные данные, определяем толщину стенки, которая для этого диаметра составляет 3 мм.
- Теперь определяем внутренний диаметр труб:
- Далее рассчитываем площадь сечения обеих труб:
- После этого вычисляем объем каждой трубы на основе их общей длины:
- В конечном итоге, мы можем рассчитать общий объем самодельного радиатора:
Советы при определении объёма труб
При проведении замеров длины труб важно помнить следующее:
- Если пластиковые трубы находятся под значительным изгибом или провисанием, общей длины следует увеличить на 12-15%. Если провисание незначительное, это правило можно игнорировать.
- Если определить объем математическим путем окажется сложным, можно прибегнуть к экспериментальному методу. Для этого необходимо поэлементно слить жидкость и вычислить ее реальный объем, затем сложить полученные результаты.
- При измерении колен и изгибов труб следует воспользоваться упрощенной системой: считать, что они находятся в перпендикулярном расположении, так как общая потеря объема будет незначительной.
- При обследовании трубы, входящей в батарею, замеры должны производиться до трубок радиатора с учетом кранов, так как объем крана не входит в паспортные данные.
- При измерении на входе в котел замеры делаются от рубашки, с учетом выходящих трубок.
Внутренний объем погонного метра трубы в литрах — таблица
В представленном ниже списке показан внутренний объем одного погонного метра трубы в литрах, который необходим, для заполнения трубопровода водой, антифризом или другим теплоносителем. В данной таблице учитывается внутренний диаметр труб в диапазоне от 4 до 1000 мм.
| Внутренний диаметр, мм | Внутренний объем 1 м погонного трубы, литров | Внутренний объем 10 м погонных трубы, литров |
|---|---|---|
| 4 | 0.0126 | 0.1257 |
| 5 | 0.0196 | 0.1963 |
| 6 | 0.0283 | 0.2827 |
| 7 | 0.0385 | 0.3848 |
| 8 | 0.0503 | 0.5027 |
| 9 | 0.0636 | 0.6362 |
| 10 | 0.0785 | 0.7854 |
| 11 | 0.095 | 0.9503 |
| 12 | 0.1131 | 1.131 |
| 13 | 0.1327 | 1.3273 |
| 14 | 0.1539 | 1.5394 |
| 15 | 0.1767 | 1.7671 |
| 16 | 0.2011 | 2.0106 |
| 17 | 0.2270 | 2.2698 |
| 18 | 0.2545 | 2.5447 |
| 19 | 0.2835 | 2.8353 |
| 20 | 0.3142 | 3.1416 |
| 21 | 0.3464 | 3.4636 |
| 22 | 0.3801 | 3.8013 |
| 23 | 0.4155 | 4.1548 |
| 24 | 0.4524 | 4.5239 |
| 26 | 0.5309 | 5.3093 |
| 28 | 0.6158 | 6.1575 |
| 30 | 0.7069 | 7.0686 |
| 32 | 0.8042 | 8.0425 |
| 34 | 0.9079 | 9.0792 |
| 36 | 1.0179 | 10.1788 |
| 38 | 1.1341 | 11.3411 |
| 40 | 1.2566 | 12.5664 |
| 42 | 1.3854 | 13.8544 |
| 44 | 1.5205 | 15.2053 |
| 46 | 1.6619 | 16.6190 |
| 48 | 1.8096 | 18.0956 |
| 50 | 1.9635 | 19.6350 |
| 52 | 2.1237 | 21.2372 |
| 54 | 2.2902 | 22.9022 |
| 56 | 2.4630 | 24.6301 |
| 58 | 2.6421 | 26.4208 |
| 60 | 2.8274 | 28.2743 |
| 62 | 3.0191 | 30.1907 |
| 64 | 3.2170 | 32.1699 |
| 66 | 3.4212 | 34.2119 |
| 68 | 3.6317 | 36.3168 |
| 70 | 3.8485 | 38.4845 |
| 72 | 4.0715 | 40.7150 |
| 74 | 4.3008 | 43.0084 |
| 76 | 4.5365 | 45.3646 |
| 78 | 4.7784 | 47.7836 |
| 80 | 5.0265 | 50.2655 |
| 82 | 5.2810 | 52.8102 |
| 84 | 5.5418 | 55.4177 |
| 86 | 5.8088 | 58.0880 |
| 88 | 6.0821 | 60.8212 |
| 90 | 6.3617 | 63.6173 |
| 92 | 6.6476 | 66.4761 |
| 94 | 6.9398 | 69.3978 |
| 96 | 7.2382 | 72.3823 |
| 98 | 7.5430 | 75.4296 |
| 100 | 7.8540 | 78.5398 |
| 105 | 8.6590 | 86.5901 |
| 110 | 9.5033 | 95.0332 |
| 115 | 10.3869 | 103.8689 |
| 120 | 11.3097 | 113.0973 |
| 125 | 12.2718 | 122.7185 |
| 130 | 13.2732 | 132.7323 |
| 135 | 14.3139 | 143.1388 |
| 140 | 15.3938 | 153.9380 |
| 145 | 16.5130 | 165.1300 |
| 150 | 17.6715 | 176.7146 |
| 160 | 20.1062 | 201.0619 |
| 170 | 22.6980 | 226.9801 |
| 180 | 25.4469 | 254.4690 |
| 190 | 28.3529 | 283.5287 |
| 200 | 31.4159 | 314.1593 |
| 210 | 34.6361 | 346.3606 |
| 220 | 38.0133 | 380.1327 |
| 230 | 41.5476 | 415.4756 |
| 240 | 45.2389 | 452.3893 |
| 250 | 49.0874 | 490.8739 |
| 260 | 53.0929 | 530.9292 |
| 270 | 57.2555 | 572.5553 |
| 280 | 61.5752 | 615.7522 |
| 290 | 66.0520 | 660.5199 |
| 300 | 70.6858 | 706.8583 |
| 320 | 80.4248 | 804.2477 |
| 340 | 90.7920 | 907.9203 |
| 360 | 101.7876 | 1017.8760 |
| 380 | 113.4115 | 1134.1149 |
| 400 | 125.6637 | 1256.6371 |
| 420 | 138.5442 | 1385.4424 |
| 440 | 152.0531 | 1520.5308 |
| 460 | 166.1903 | 1661.9025 |
| 480 | 180.9557 | 1809.5574 |
| 500 | 196.3495 | 1963.4954 |
| 520 | 212.3717 | 2123.7166 |
| 540 | 229.0221 | 2290.2210 |
| 560 | 246.3009 | 2463.0086 |
| 580 | 264.2079 | 2642.0794 |
| 600 | 282.7433 | 2827.4334 |
| 620 | 301.9071 | 3019.0705 |
| 640 | 321.6991 | 3216.9909 |
| 660 | 342.1194 | 3421.1944 |
| 680 | 363.1681 | 3631.6811 |
| 700 | 384.8451 | 3848.4510 |
| 720 | 407.1504 | 4071.5041 |
| 740 | 430.0840 | 4300.8403 |
| 760 | 453.6460 | 4536.4598 |
| 780 | 477.8362 | 4778.3624 |
| 800 | 502.6548 | 5026.5482 |
| 820 | 528.1017 | 5281.0173 |
| 840 | 554.1769 | 5541.7694 |
| 860 | 580.8805 | 5808.8048 |
| 880 | 608.2123 | 6082.1234 |
| 900 | 636.1725 | 6361.7251 |
| 920 | 664.7610 | 6647.6101 |
| 940 | 693.9778 | 6939.7782 |
| 960 | 723.8229 | 7238.2295 |
| 980 | 754.2964 | 7542.9640 |
| 1000 | 785.3982 | 7853.9816 |
Заключение
Для точного определения требуемого количества теплоносителя в вашей системе потребуется провести небольшую работу. Вы можете искать информацию в интернете или воспользоваться специальными калькуляторами, которые могут значительно сэкономить ваше время.
Если у вас система на водной основе, нет никаких причин для чрезмерной точности в расчетах. Достаточно сделать приближенную оценку. Точная цифра нужна именно для того, чтобы не приобрести лишние материалы и минимизировать расходы, особенно если вы собираетесь использовать дорогостоящие теплоносители.
