Методика розрахунку швидкості потоку в трубі
Калькулятор обчислює середню швидкість потоку води, повітря або газу в трубі чи повітроводі за заданою об’ємною витратою та внутрішнім перерізом. Розрахунок використовують для швидкої перевірки режиму роботи та попереднього підбору діаметра або розмірів каналу. Результат підходить для початкової оцінки перед повним гідравлічним або аеродинамічним розрахунком мережі.
Орієнтири та рекомендації
Розрахункова модель і припущення
Середня швидкість вважається рівномірною по всьому перерізу. Профіль швидкостей, шорсткість стінок, місцеві опори та втрати тиску в цьому розрахунку не враховуються.
Об’ємна витрата трактується як витрата, яку ви задаєте у вибраних одиницях. Для повітря і газу це об’ємна витрата за тих умов, у яких ви її вказуєте. Стисливість і зміна густини вздовж довжини не враховуються.
Геометрія береться за внутрішніми розмірами. Для круглого перерізу використовується внутрішній діаметр D у мм. Для прямокутного перерізу використовуються внутрішні розміри A і B у мм.
Крок 1. Площа живого перерізу
Круглий переріз розраховується за внутрішнім діаметром D, мм. Перехід з мм2 у м2 виконується діленням на 1 000 000.
S = (π · D² / 4) / 1 000 000
Прямокутний переріз розраховується за внутрішніми розмірами A і B, мм. Перехід з мм2 у м2 виконується діленням на 1 000 000.
S = (A · B) / 1 000 000
Одиниці: S отримується в м2, якщо розміри задані в мм.
Крок 2. Приведення витрати до м³/с
Приведення одиниць виконується множенням заданої витрати q на коефіцієнт перерахунку k у м3/с для вибраної одиниці.
Q = q · k
- м³/год: k = 0.0002777778 (1/3600).
- л/с: k = 0.001 (1 л = 0.001 м³).
- л/хв: k = 0.0000166667 (0.001/60).
- м³/с: k = 1.
- м³/хв: k = 0.0166667 (1/60).
Крок 3. Швидкість потоку
Основна формула пов’язує об’ємну витрату та площу перерізу. Швидкість v отримується в м/с.
v = Q / S
Округлення виконується до 0.01 м/с.
Як інтерпретувати результат
Для води часто використовують орієнтири близько 0.3-1.0 м/с для тихіших систем і 0.6-2.0 м/с там, де допустимі більші втрати тиску. За надто високої швидкості зазвичай зростають шум і втрати тиску. За надто низької швидкості може погіршуватися самоочищення і може бути складніше забезпечити потрібну циркуляцію.
Для повітря у вентиляції часто трапляються орієнтири 2-5 м/с для відгалужень до приміщень і 4-8 м/с для магістралей. За вищих швидкостей зазвичай зростає шум і посилюються акустичні вимоги. Для точної перевірки додатково рахують втрати тиску та перевіряють допустимі рівні шуму.
Для газів типові значення залежать від тиску, допустимих втрат і вимог безпеки. Цей розрахунок корисний як перша перевірка, але проєктування зазвичай потребує розрахунку втрат тиску та перевірки режиму роботи обладнання.
Пов’язані європейські стандарти та документи
- EN 806 «Вимоги до внутрішніх установок у будівлях, що транспортують воду для споживання людиною».
- EN 16798 «Енергетична ефективність будівель. Вентиляція будівель».
- EN 12599 «Вентиляція будівель. Процедури випробувань і методи вимірювання під час здавання встановлених систем вентиляції та кондиціювання».
- EN 13480 «Металеві промислові трубопроводи».
- ISO 5167-1 «Вимірювання витрати рідини та газу за допомогою пристроїв перепаду тиску, встановлених у повністю заповнених трубопроводах круглого перерізу».
FAQs
Чому швидкість обчислюється як v = Q / S?
Об’ємна витрата Q показує, який об’єм проходить за 1 секунду. Площа S показує переріз, через який проходить потік. Ділення дає середню швидкість потоку в м/с.
У чому різниця між середньою швидкістю і швидкістю в центрі потоку?
У реальному потоці швидкість по перерізу нерівномірна. У центрі вона зазвичай вища, біля стінок нижча. Калькулятор дає середню швидкість, яка підходить для початкової оцінки та попереднього підбору розміру.
У круглiй трубi що сильніше впливає на швидкість, витрата чи діаметр?
Швидкість прямо пропорційна витраті. Для круглого перерізу площа пропорційна D², тому навіть невелике збільшення діаметра помітно знижує швидкість за тієї самої витрати.
Чому швидкість у прямокутному каналі може відрізнятися за однакової витрати?
Швидкість залежить лише від площі перерізу. Різні комбінації A×B дають різну площу S. Тому за однакової витрати Q швидкість змінюється.
Чи можна лише за швидкістю підтвердити, що розмір підібрано правильно?
Швидкість дає швидкий орієнтир, але остаточний підбір зазвичай перевіряють за втратами тиску та рівнем шуму. Для вентиляційних систем і трубопроводів часто додатково рахують втрати на тертя та місцеві опори.