Výpočet kapacity potrubí – metody stanovení

Propustnost (CA) určuje množství nebo objem kapaliny procházející vnitřním průřezem potrubí a je jednou z hlavních charakteristik při navrhování potrubních systémů. Poddimenzování průměrů navržených trubek vede ke snížení průchodnosti a zvýšení provozního tlaku, příliš velký průměr pak snižuje rychlost pohybu tekutiny.

Průměr potrubí je hlavním, nikoli však jediným konstrukčním parametrem. Neméně důležitou charakteristikou je provozní tlak, který závisí na výkonu a principu činnosti čerpací skupiny. Optimální poměr průměru potrubí a jeho provozního tlaku vytváří podmínky pro dlouhodobý a bezpečný provoz a také pro zásobování spotřebitele potřebným množstvím vody nebo chladicí kapaliny.

Metody stanovení kapacity potrubí

Metody stanovení PS potrubí jsou založeny na analýze a zvážení řady parametrů, které ovlivňují hydraulické parametry systému. Kromě tlaku a průměru tyto parametry zahrnují následující charakteristiky potrubí:

• materiál výroby úzce souvisí s možností vzniku různých usazenin nebo rzi na stěnách potrubí;
• velké množství ohybů, adaptérů nebo tvarovek snižuje průchodnost potrubí, jehož výpočet se provádí podél nejužšího úseku;
• PS je také ovlivněn počtem odběrných míst vody, jehož nárůst snižuje konečný objem vody nebo chladiva;
• hydraulické parametry dopravovaného média mají také přímý vliv na PS potrubí. U odpadních vod se zahrnutím pevných částic bude při stejném provozním tlaku vyžadován větší výkon čerpadla.

Při provádění výpočtů je zvykem používat jako hlavní geometrickou hodnotu potrubí jmenovitý průměr (DN nebo DN), který udává střední vnitřní průměr potrubí.

4 hlavní metody pro výpočet PS

Na základě předložených údajů se používají 4 hlavní metody pro výpočet PS, z nichž každá má své vlastní charakteristiky:

• pracovně nejnáročnější metodou je metoda výpočtu PS pomocí hydraulických vzorců, která vychází z výzkumu italského vědce Torricelliho;
• výpočty pomocí speciálních tabulek jsou méně náročné na práci, ale vyžadují minimálně přítomnost těchto tabulek;
• nejjednodušší a nejspolehlivější metodou výpočtů jsou softwarové produkty, které jsou přizpůsobeny každé konkrétní oblasti hydrodynamiky;
• výpočetní metody využívající online kalkulačky jsou vhodné pro maloobjemové vnitropodnikové systémy, jejichž parametry nejsou pro majitele soukromých domů kritické.

Tabulková metoda je nejuniverzálnější metodou pro výpočet PS, neboť eliminuje chyby programátorů systémů online kalkulaček a nevyžaduje odborné vzdělání v oboru hydrauliky.

Průchodnost potrubí v závislosti na průměru pro různá média

Tabulkové metody pro výpočet PS se používají nejen pro kapaliny, ale i pro plynná a parní média. Příklad tohoto přístupu demonstruje tabulka pro stanovení PS pro vodu, vzduch nebo páru při různých parametrech průměru a tlaku.

Pomocí zobecněné tabulky lze snadno vypočítat PS téměř jakéhokoli systému a pro usnadnění výpočtů jsou výsledky uvedeny v nm³/hod, kg/hod a m3/hod pro plyn, páru a kapalinu. Výhodou této desky může být předběžné posouzení různých průměrů potrubí a potřebných tlaků pro zajištění stejné průchodnosti.

Výpočet vodovodního potrubí

Výpočty PS pro vodovodní systémy jsou založeny na konstantních a dobře definovaných parametrech dopravované kapaliny – vody. Tato vlastnost výrazně zjednodušuje výpočty z hlediska hydraulických charakteristik a kvalitativně snižuje složitost samotných výpočtů. Výpočty vycházejí ze základních zákonů hydrauliky, které se od svého objevení nezměnily.

Kapacita potrubí v závislosti na průměru

V roce 1973 sovětský vědec a doktor technických věd F.A. Shevelev publikoval páté vydání své základní práce o hydraulických výpočtech PS ocelových, litinových, azbestocementových a polymerových trubek ve vztahu k jejich průměrům a tlaku. Charakteristickým rysem Shevelevových stolů je, že berou v úvahu nejen průměr a tlakové parametry trubek, ale také kvalitu povrchu, stupeň opotřebení a viskozitu média.

Shevelevovy tabulky dnes neztratily svůj význam a sloužily jako základ pro výpočty pro mnoho softwarových produktů a interaktivních online kalkulaček. Další vlastností těchto tabulek je možnost předběžného posouzení tlakových ztrát pro konkrétní délku a průměr potrubí, při daném tlaku čerpací stanice.

Průchodnost potrubí v závislosti na tlaku chladicí kapaliny

Dalším typem metod pro stanovení PS jsou tabulky, které umožňují vyhodnotit vliv tlaku čerpací stanice na průchodnost potrubí při stejné hodnotě jeho průměru.

Výhodou těchto tabulek je, že umožňují vizuálně analyzovat vliv změn tlaku na průchodnost pro již zvolený průměr potrubí.

Výpočet kanalizační trubky pod tlakem

Systémy tlakové kanalizace se instalují v případech, kdy jsou sběrná místa odpadních vod umístěna pod úrovní gravitační kanalizace. Tlakové systémy pomocí čerpadel dodávají odpadní vodu na požadované místo a zvednou ji do požadované výšky. Výpočtové metody pro takové systémy jsou uvedeny v SP 32.13330.2012, kterým se stanoví normy pro navrhování kanalizací, jejich vnějších sítí a konstrukcí. Tento společný podnik je aktualizované vydání SNiP 2.04.03 z roku 1985.

Hlavním rysem konstrukce tlakových kanalizačních systémů je skutečnost, že při výpočtu průchodnosti takových systémů se používají stejné tabulky Shevelev, které se používají při výpočtu vodovodních potrubí. Úprava pro splašky je zohledněna zvýšením viskozity dopravované kapaliny.

Výpočet průtoku odpadních vod metodou volného průtoku

Při volném průtokovém způsobu likvidace odpadních vod se dopravovaná kapalina pohybuje po uměle vytvořeném svahu vlivem gravitace. V takových systémech nedochází k úplnému zaplnění potrubního úseku. Při výpočtu PS gravitačních systémů se používají tabulky jiných sovětských vědců – A.A. Lukins a N.A.

Průtočná kapacita kanalizačních systémů s volným průtokem závisí na průměru potrubí, jeho úhlu sklonu a odhadovaném zaplnění jeho vnitřního prostoru. Výchozími údaji pro výpočty jsou objem (průchodnost) v litrech za sekundu a sklon – tzn. Pomocí těchto hodnot se určí průměr potrubí, jeho plnění a rychlost pohybu odpadní vody.

Vyberte si pro zásobování vodou a vytápění moderní ohebné trubky Isoproflex a Casaflex. Podzemní polymerové trubky pro topné sítě vydrží až 50 let.