Calculul volumului țevii: principii de calcul și reguli pentru efectuarea calculelor în litri și metri cubi

Atunci când se determină cantitatea de lichid necesară într-un sistem de încălzire, este adesea necesar să se rezolve o sarcină separată – efectuarea calculului volumului conductei cu parametri dați. Formula de calcul în sine este simplă. Cu toate acestea, în practică, pentru a obține un rezultat precis, trebuie aplicată cu atenție.

Vom vorbi despre cum să calculați volumul interior al unui important sistem de comunicații. În articolul prezentat de noi sunt analizate în detaliu variantele de efectuare a calculelor pentru conducte și aparate de încălzire. Ținând cont de sfaturile noastre, veți rezolva rapid sarcina.

Parametrii geometrici ai conductelor

Pentru determinarea volumului conductei este necesar și suficient să se cunoască doar doi indicatori ai acesteia: lungimea și diametrul interior (real). Ultimul parametru este important să nu fie confundat cu dimensiunea exterioară, care este dată pentru alegerea corectă a fittingurilor și elementelor de conectare.

Dacă valoarea grosimii peretelui este necunoscută, atunci în locul diametrului interior calculat se poate utiliza DN (diametrul nominal). Acestea sunt aproximativ egale, iar valoarea DN este de obicei indicată pe marcajul plasat pe partea exterioară a produsului.

Nomenclatura standard a conductelor din polipropilenă conține diametrul exterior și grosimea peretelui în milimetri. Pe baza acestor doi parametri se poate calcula diametrul interior.

Înainte de a încerca să calculați volumul oricărei conducte, este necesar să evitați o eroare comună și să aduceți toți parametrii la un sistem unitar de măsurare. Problema este că lungimea este de obicei exprimată în metri, iar diametrul – în milimetri. Raportul acestor două unități este următorul: 1 m = 1000 mm.

De fapt, se pot aduce parametrii și la valori intermediare – centimetri sau decimetri. Uneori este chiar convenabil, având în vedere că în acest caz numărul de zecimale sau, dimpotrivă, de zerouri, nu va fi foarte mare.

Interrelația unităților de măsură a volumului. La conversia de la o valoare la alta, este necesar să se evite eroarea în numărul de zerouri sau, dimpotrivă, de zecimale.

Pentru țevile fabricate în afara Rusiei (și nu pentru Rusia), diametrul poate fi exprimat în țoli. În acest caz, este necesar să se efectueze recalcularea, ținând cont că 1″ = 25,4 mm.

Formula pentru o conductă individuală

Din punct de vedere geometric, țeava reprezintă un cilindru circular drept.

Volumul unui astfel de obiect este egal cu aria secțiunii transversale înmulțită cu lungimea:

V = l * S

În care:

• V – volumul (m³);
• l – lungimea (m);
• S – aria secțiunii (m²).

Aria secțiunii unei țevi cu formă de cerc cu diametrul cunoscut se calculează cu formula:

S = π * d² / 4

Aici:

• π = 3.1415926;
• d – diametrul cercului (m).

Formula finală a volumului țevii cu diametrul interior și lungimea cunoscute va fi următoarea:

V = π * l * d² / 4

Dacă unitatea de măsură a lungimii și diametrului țevii va fi o altă valoare (dm, cm sau mm), atunci volumul va fi exprimat în dm³, cm³ sau mm³ în mod corespunzător.

De asemenea, aș dori să vă arăt o metodă simplă de măsurare a diametrului exterior al țevii (D) fără șubler. D = L / π, unde L – lungimea circumferinței:

Pentru calcularea corectă a volumului țevilor, este necesar să se introducă în formula simplă doi parametri: lungimea și diametrul interior. Cu cât aceștia vor fi măsurați sau calculați mai precis, cu atât mai precis va fi rezultatul obținut.

În efectuarea calculelor volumului interior al țevii vor fi necesare formule geometrice simple, care sunt folosite la școală la lecțiile de fizică, algebră, chimie, geometrie și alte discipline.

Exemple practice de efectuare a calculelor

Un ajutor semnificativ în analiza principiilor de calcul și a succesiunii operațiunilor la efectuarea calculelor vor oferi exemple concrete, cu care merită să se familiarizeze vizitatorii interesați.

Problema #1 – calculul volumului de agent termic necesar

Pentru o casă de la țară cu locuire temporară, trebuie calculat volumul de propilenglicol de achiziționat – agent termic care nu îngheață la temperaturi de până la -30°C. Sistemul de încălzire constă dintr-un cuptor cu cămașă de 60 de litri, patru radiatoare din aluminiu a câte 8 secțiuni fiecare și 90 de metri de țeavă PN25 (20 x 3,4).

Țevile standard PN25 20 x 3,4 sunt cel mai frecvent utilizate pentru organizarea unui circuit de încălzire mic cu conectarea în serie a radiatoarelor. Diametrul său interior este de 13,2 mm.

Volumul lichidului din țeavă trebuie calculat în litri. Pentru aceasta, ca unitate de măsură trebuie luat decimetrul. Formulele de conversie de la valorile standard de lungime sunt următoarele: 1 m = 10 dm și 1 mm = 0,01 dm.

Volumul cămașii cazanului este cunoscut. V₁ = 60 l.

În fișa tehnică a radiatorului din aluminiu Elegance EL 500 este indicat că volumul unei secțiuni este de 0,36 l. Atunci V₂ = 4 * 8 * 0,36 = 11,5 l.

Vom calcula volumul total al țevilor. Diametrul lor interior d = 20 – 2 * 3.4 = 13.2 mm = 0.132 dm. Lungimea l = 90 m = 900 dm. Prin urmare:

V₃ = π * l * d² / 4 = 3.1415926 * 900 * 0.132 * 0.132 / 4 = 12.3 dm³ = 12.3 l.

Astfel, acum se poate găsi volumul total:

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

Raportul procentual al cantității de lichid din țevi față de întregul sistem este de doar 15%. Dar dacă lungimea comunicațiilor este mare sau se utilizează sistemul “pardoseală încălzită cu apă”, atunci contribuția țevilor la volumul total crește semnificativ.

În instalațiile industriale și agricole, se instalează adesea radiatoare de încălzire artizanale, de tip registru. Cunoscând dimensiunile țevilor, se poate calcula volumul lor.

Problema #2 – calculul volumului unui radiator de casă

Vom analiza cum se calculează un radiator de încălzire artizanal clasic din patru țevi orizontale cu lungimea de 2 m. Mai întâi, este necesar să găsim aria secțiunii transvesale. Diametrul exterior poate fi măsurat de la capătul produsului.

Să presupunem că este de 114 mm. Folosind tabelul parametrilor standard ai țevilor de oțel, vom găsi grosimea peretelui caracteristică pentru această dimensiune – 4.5 mm.

Vom calcula diametrul interior:

d = 114 – 2 * 4.5 = 105 mm.

Determinăm aria secțiunii transvesale:

S = π * d² / 4 = 8659 mm².

Lungimea totală a tuturor fragmentelor este de 8 m (8000 mm). Vom găsi volumul:

V = l * S = 8000 * 8659 = 69272000 mm³.

Volumul tuburilor verticale de conectare poate fi calculat în mod similar. Dar această valoare poate fi ignorată, deoarece va constitui mai puțin de 0.1% din volumul total al radiatorului de încălzire.

Valoarea rezultată nu este informativă, așa că o vom converti în litri. Deoarece 1 dm = 100 mm, atunci 1 dm³ = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 10⁶ mm³.

Prin urmare, V = 69272000 / 10⁶ = 69.3 dm³ = 69.3 l.

Bateriile mari sau sistemele de încălzire (care se instalează, de exemplu, în ferme) necesită volume semnificative de agent termic.

Prin urmare, deoarece va fi necesar să se calculeze volumul țevilor în m³, toate dimensiunile trebuie convertite direct în metri înainte de a le introduce în formulă.

Problema #3 – calculul lungimii necesare a conductelor PP

Valoarea lungimii unui fragment poate fi obținută folosind o riglă obișnuită sau o bandă de măsurare. Îndoirile și căderile minore ale țevilor polimerice pot fi neglijate, deoarece nu vor duce la o eroare finală gravă.

În cazul unei astfel de curburi a țevilor polimerice, lungimea acestora va fi semnificativ mai mare (cu 10-15%) decât lungimea tronsonului pe care sunt amplasate.

Pentru respectarea preciziei, este mult mai important să se determine corect începutul și sfârșitul fragmentului:

• La conectarea țevii la coloana verticală, lungimea trebuie măsurată de la începutul fragmentului orizontal. Nu trebuie să includeți partea adiacentă a coloanei, deoarece aceasta va duce la dubla numărare a aceluiași volum.
• La intrarea în radiator, lungimea trebuie măsurată până la tuburile acestuia, incluzând robinetele. Acestea nu sunt luate în considerare la determinarea volumului radiatorului conform datelor din fișa tehnică.
• La intrarea în cazan, trebuie măsurat de la manta, ținând cont de lungimea tuburilor de ieșire.

Coturile pot fi măsurate simplificat – considerând că acestea sunt în unghi drept. O astfel de metodă este acceptabilă, deoarece contribuția lor totală la lungimea țevilor este nesemnificativă.

În prezența unei scheme de amplasare a podelei încălzite, lungimea tuburilor cu agent termic poate fi calculată pe baza planului cu aplicarea unei grile la scară.

Volumul podelei încălzite se calculează în funcție de metrajul țevilor instalate.

Dacă datele privind lungimea sau schema lipsesc, dar se cunoaște pasul dintre tuburi, calculul poate fi efectuat conform următoarei formule aproximative (indiferent de metoda de amplasare):

l = (n – k) * (m – k)/k

Aici:

• n – lungimea tronsonului podelei încălzite;
• m – lățimea tronsonului podelei încălzite;
• k – pasul dintre tuburi;
• l – lungimea finală a tuburilor.

În ciuda secțiunii mici a țevilor utilizate pentru pardoseala încălzită cu apă, lungimea lor totală duce la un volum semnificativ de agent termic conținut.

Astfel, pentru asigurarea unui sistem similar celui din figura de mai sus (lungime – 160 m, diametru exterior – 20 mm), vor fi necesare 26 de litri de lichid.

Obținerea rezultatului prin metoda experimentală

În practică, apar situații problematice când sistemul hidraulic are o structură complexă sau unele fragmente ale acestuia sunt amplasate ascuns. În acest caz, determinarea geometriei părților sale și calcularea volumului total devine imposibilă. Atunci singura soluție este efectuarea unui experiment.

Utilizarea colectorului și amplasarea țevilor sub șapă – o metodă avansată de alimentare ascunsă cu apă caldă la radiatoarele de încălzire. Calcularea exactă a lungimii comunicațiilor în lipsa unui plan este imposibilă.

Este necesar să se scurgă tot lichidul, să se ia un recipient de măsurare (de exemplu, o găleată) și să se umple sistemul până la nivelul necesar. Umplerea se face prin punctul cel mai de sus: vasul de expansiune de tip deschis sau supapa superioară de golire. În același timp, toate celelalte supape trebuie să fie deschise pentru a evita formarea de bule de aer.

Dacă mișcarea apei prin circuit este realizată de o pompă, atunci trebuie să o lăsați să funcționeze una sau două ore fără încălzirea agentului termic. Acest lucru va ajuta să eliminați acumulările reziduale de aer. După aceasta, trebuie să mai adăugați lichid în circuit.

Această metodă poate fi utilizată și pentru părți individuale ale circuitului de încălzire, de exemplu, pentru podeaua încălzită. Pentru aceasta, trebuie să o deconectați de la sistem și să o “spălați” în același mod.

Concluzii

În ciuda faptului că pe internet ni se oferă o gamă largă de produse software pentru efectuarea calculelor privind volumul agentului termic, există tabele GOST pentru determinarea volumului interior al țevilor, este necesar să cunoaștem principiile calculelor «manuale».

Ele sunt necesare celor care se ocupă independent de construirea și repararea comunicațiilor, precum și celor care beneficiază de serviciile organizațiilor de proiectare și construcții. Informațiile utile vor ajuta să determinați consumul de material înainte de instalarea sistemului, să calculați cu exactitate devizul și să vă faceți o idee despre plățile operaționale viitoare.

Doriți să povestiți cum ați calculat volumul agentului termic pentru un sistem autonom de încălzire la o cabană sau într-o casă de la țară? Dispuneți de informații care ar putea fi utile vizitatorilor site-ului? Scrieți, vă rog, comentarii, publicați fotografii pe tema articolului, adresați întrebări în blocul de mai jos.