Изчисляване на обема на тръба: принципи на изчисленията и правила за извършване на изчисления в литри и кубични метри

При намиране на количеството необходима течност в отоплителната система често трябва да се реши отделна задача – да се извърши изчисляване на обема на тръбата с дадени параметри. Самата изчислителна формула е проста. Въпреки това, на практика, за получаване на точен резултат, тя трябва да се прилага внимателно.

Ще разкажем за това как да се изчисли вътрешният обем на важна комуникационна система. В представената от нас статия са детайлно разгледани варианти за извършване на изчисления за тръбопровода и отоплителните уреди. Като вземете предвид нашите съвети, Вие бързо ще решите задачата.

Геометрични параметри на тръбите

За определяне на обема на тръбата е необходимо и достатъчно да се знаят само два нейни показателя: дължината и вътрешния (действителен) диаметър. Последният параметър е важно да не се обърка с външния размер, който се посочва за правилния избор на фитинги и съединителни елементи.

Ако стойността на дебелината на стената е неизвестна, вместо изчисления вътрешен диаметър може да се използва DN (диаметър на вътрешния проход). Те са приблизително равни, а стойността на DN, като правило, е посочена на маркировката, която се поставя от външната страна на изделието.

Стандартната номенклатура на полипропиленовите тръби съдържа външен диаметър и дебелина на стената в милиметри. По тези два параметъра може да се изчисли вътрешният диаметър

Преди да се опитате да изчислите обема на която и да е тръба, е необходимо да не допуснете често срещана грешка и да приведете всички параметри към единна система за измерване. Работата е там, че дължината обикновено се изразява в метри, а диаметърът – в милиметри. Отношението на тези две единици е следното: 1 m = 1000 mm.

Всъщност, параметрите могат да се приведат и към междинни стойности – сантиметри или дециметри. Понякога това дори е удобно, като се има предвид, че в този случай броят на знаците след десетичната запетая или, обратно, на нулите, ще бъде не много голям.

Взаимовръзка на единиците за измерване на обем. При преминаване от една величина към друга е необходимо да не се допусне грешка в броя на нулите или, обратно, на знаците след десетичната запетая.

За тръби, произведени не в Русия (и не за Русия), диаметърът може да бъде изразен в инчове. В този случай е необходимо да се направи преизчисление, като се има предвид, че 1″ = 25,4 mm.

Формула за отделно взета тръба

От гледна точка на геометрията, тръбата представлява прав кръгов цилиндър.

Обемът на такъв обект е равен на площта на сечението, умножена по дължината:

V = l * S

В нея:

• V – обем (м³);
• l – дължина (м);
• S – площ на сечението (м²).

Площта на сечението на тръба, която има форма на кръг с известен диаметър, се изчислява по формулата:

S = π * d² / 4

Тук:

• π = 3,1415926;
• d – диаметър на кръга (м).

Окончателната формула за обема на тръба с известни вътрешен диаметър и дължина ще има следния вид:

V = π * l * d² / 4

Ако единицата за измерване на дължината и диаметъра на тръбата е друга величина (дм, см или мм), тогава обемът ще бъде изразен в дм³, см³ или мм³ съответно.

Също така, бихме искали да Ви покажем един прост начин за измерване на външния диаметър на тръбата (D) без шублер. D = L / π, където L – дължина на окръжността:

За правилното изчисляване на обема на тръбите е необходимо да се въведат в простата формула два параметъра: дължината и вътрешният диаметър. Колкото по-точно те бъдат измерени или изчислени, толкова по-точен ще бъде полученият резултат.

При извършването на изчисления на вътрешния обем на тръбата ще са необходими прости геометрични формули, които в училище се използват в часовете по физика, алгебра, химия, геометрия и други предмети.

Приложни примери за извършване на изчисления

Съществена помощ в разбора на принципите на изчисленията и последователността на действията при изпълнението на изчисленията ще окажат конкретни примери, с които си струва да се запознаят заинтересованите посетители.

Задача #1 – изчисляване на обема на необходимия топлоносител

За селска къща за временно пребиваване трябва да се изчисли обемът на закупувания пропиленгликол – топлоносител, който не замръзва при температури до -30°C. Отоплителната система се състои от пещ с риза на 60 литра, четири алуминиеви радиатора по 8 секции всеки и 90 метра тръба PN25 (20 x 3.4).

Тръбите от стандарт PN25 20 x 3,4 най-често се използват за организиране на малък отоплителен кръг с последователно свързване на радиаторите. Вътрешният им диаметър е равен на 13,2 mm.

Обемът на течността в тръбата трябва да се изчисли в литри. За целта като мерна единица трябва да се вземе дециметър. Формулите за преход от стандартните единици за дължина са следните: 1 m = 10 dm и 1 mm = 0,01 dm.

Обемът на ризата на котела е известен. V₁ = 60 л.

В паспорта на алуминиевия радиатор Elegance EL 500 е посочено, че обемът на една секция е равен на 0,36 л. Тогава V₂ = 4 * 8 * 0,36 = 11,5 л.

Нека изчислим общия обем на тръбите. Техният вътрешен диаметър d = 20 – 2 * 3.4 = 13.2 мм = 0.132 дм. Дължината l = 90 м = 900 дм. Следователно:

V₃ = π * l * d² / 4 = 3.1415926 * 900 * 0.132 * 0.132 / 4 = 12.3 дм³ = 12.3 л.

Така, сега можем да намерим общия обем:

V = V₁ + V₂ + V₃ = 60 + 11.5 + 12.3 = 83.8 л.

Процентното отношение на количеството течност в тръбите спрямо цялата система е само 15%. Но ако дължината на комуникациите е голяма или се използва система “воден топъл под”, тогава приносът на тръбите в общия обем значително се увеличава.

В промишлени и селскостопански обекти често се инсталират самоделни радиатори за отопление, устроени по тип на регистри. Познавайки размерите на тръбите, може да се изчисли техният обем.

Задача #2 – изчисляване на обема на самоделен радиатор

Нека разберем как да изчислим класически самоделен радиатор за отопление от четири хоризонтални тръби с дължина 2 м. Първо трябва да се намери площта на напречното сечение. Външният диаметър може да се измери от края на изделието.

Нека той бъде 114 мм. Използвайки таблицата със стандартни параметри стоманени тръби, намираме дебелината на стената, характерна за този размер – 4.5 мм.

Да изчислим вътрешния диаметър:

d = 114 – 2 * 4.5 = 105 мм.

Да определим площта на напречното сечение:

S = π * d² / 4 = 8659 мм².

Общата дължина на всички фрагменти е 8 м (8000 мм). Да намерим обема:

V = l * S = 8000 * 8659 = 69272000 мм³.

Обемът на вертикалните съединителни тръбички може да се изчисли по аналогичен начин. Но тази стойност може да се пренебрегне, тъй като ще съставлява по-малко от 0.1% от общия обем на радиатора за отопление.

Получената стойност не е информативна, затова нека я преведем в литри. Тъй като 1 дм = 100 мм, то 1 дм³ = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 10⁶ мм³.

Следователно V = 69272000 / 10⁶ = 69.3 дм³ = 69.3 л.

Големите радиатори или отоплителни системи (които се инсталират, например, във ферми) изискват значителни обеми топлоносител.

Затова, тъй като ще трябва да се изчисли обемът на тръбите в м³, то и всички размери преди заместването им във формулата трябва веднага да се преведат в метри.

Задача #3 – изчисляване на необходимата дължина на ПП тръби

Стойността на дължината на фрагмента може да се получи с помощта на обикновена линийка или рулетка. Незначителните извивки и провисвания на полимерните тръби могат да се пренебрегнат, тъй като те няма да доведат до сериозна крайна грешка.

При такова изкривяване на полимерните тръби, тяхната дължина ще бъде значително по-голяма (с 10-15%), отколкото дължината на участъка, по който са положени.

За спазване на точността е много по-важно да се определи правилно началото и края на фрагмента:

• При присъединяване на тръбата към щранга, дължината трябва да се измерва от началото на хоризонталния фрагмент. Не е необходимо да се включва прилежащата част на щранга, тъй като това ще доведе до двойно преброяване на един и същ обем.
• На входа на батерията дължината трябва да се измерва до нейните тръбички, като се включват крановете. Те не се отчитат при определяне на обема на радиатора по неговите паспортни данни.
• На входа на котела трябва да се измерва от ризата, като се взема предвид дължината на излизащите тръбички.

Заоблянията могат да се измерват опростено – да се счита, че те преминават под прав ъгъл. Такъв метод е допустим, тъй като общият им принос в дължината на тръбите е незначителен.

При наличие на схема за разположение на топлия под, дължината на тръбичките с топлоносител може да се изчисли по план с нанесена върху него мащабна мрежа.

Обемът на топлия под се изчислява по метража на монтираните тръби.

Ако данните за дължината или схемата отсъстват, но е известна стъпката между тръбичките, то изчислението може да се извърши по следната приблизителна формула (независимо от начина на полагане):

l = (n – k) * (m – k)/k

Тук:

• n – дължина на участъка на топлия под;
• m – ширина на участъка на топлия под;
• k – стъпка между тръбичките;
• l – крайна дължина на тръбичките.

Въпреки малкото сечение на тръбите, които се използват за воден топъл под, общата им дължина води до значителен обем на помествания топлоносител.

Така, за осигуряване на система, аналогична на показаната на фигурата по-горе (дължина – 160 м, външен диаметър – 20 мм), ще са необходими 26 литра течност.

Получаване на резултата по експериментален метод

На практика възникват проблемни ситуации, когато хидравличната система има сложна структура или някои нейни фрагменти са положени по скрит начин. В този случай да се определи геометрията на нейните части и да се изчисли общият обем става невъзможно. Тогава единственият изход е провеждането на експеримент.

Използването на колектора и полагането на тръби под замазката – напреднал начин за скрито подвеждане на гореща вода към радиаторите за отопление. Точното изчисляване на дължината на комуникациите при липса на план е невъзможно.

Необходимо е да се източи цялата течност, да се вземе някакъв мерителен съд (например, кофа) и да се напълни системата до необходимото ниво. Запълването става през най-горната точка: разширителен съд от отворен тип или горен изпускателен клапан. При това всички останали клапани трябва да са отворени, за да се избегне образуването на въздушни тапи.

Ако движението на водата в кръга се осъществява от помпа, тогава трябва да се остави да работи един или два часа без загряване на топлоносителя. Това ще помогне да се изгонят остатъчните въздушни натрупвания. След това трябва още веднъж да се долее течност в кръга.

Този метод може да се използва и за отделни части на отоплителния кръг, например за топъл под. За целта трябва да се отдели от системата и по същия начин да се „пролее“.

Изводи

Въпреки че в мрежата ни се предлага огромен избор от програмни продукти за извършване на изчисления за обема на топлоносителя, има ГОСТ таблици за определяне на вътрешния обем на тръбите, необходимо е да се знаят принципите на „ръчните“ изчисления.

Те са необходими на тези, които самостоятелно се занимават с изграждането и ремонта на комуникациите, и на тези, които ползват услугите на проектни и строителни организации. Полезните сведения ще помогнат да се определи разходът на материал преди инсталирането на системата, да се изчисли точно бюджетът и да се получи представа за предстоящите експлоатационни разходи.

Искате да разкажете как сте изчислили обема на топлоносителя за автономна отоплителна система на вилата или в крайградска къща? Разполагате с информация, която може да бъде полезна на посетителите на сайта? Пишете, моля, коментари, публикувайте снимки по темата на статията, задавайте въпроси в разположения по-долу блок.