Как рассчитать параметры труб

Размеры труб в дюймах и миллиметрах

Как рассчитать параметры труб

Как правильно состыковать трубы из различных материалов, если стальная продукция маркируется в дюймах, а пластик в миллиметрах? Почему при делении миллиметров на 25,4 получаются далекие от нормативных размеров значения? Как определять размеры труб в дюймах и миллиметрах?

В чем подвох?

Со школьных лет мы знаем, что 1 дюйм (или inch) равен 25,4 мм. Если взять трубу, измерить ее штангенциркулем и разделить его показания на величину дюйма в миллиметрах, то результат не совпадет с заводской маркировкой.

Путаница возникла из-за того, что стальные и чугунные трубы начали производиться еще в те далекие времена, когда все стандарты устанавливались в имперской системе измерений. За рубежом это были ярды, футы и дюймы, а в России вершки, аршины и сажени. Однако со времен Петра I Россия, хоть и со скрипом, но приняла западные инчи.

При этом значение самого дюйма в европейских странах существенно отличалось и варьировалось от 2,4 до 3,766 см. Практически в каждом государстве по-своему мерили инчи, что осложняло пересчеты в метрическую систему. И только в 1958 году международные службы стандартизации договорились привести дюйм к единому значению, приняв за эталон английскую мерку в 2,54 см.

Неподготовленный человек ожидает увидеть в ГОСТах единую систему измерения. Но в том же ГОСТ 6357-81 цилиндрическая резьба указана в дюймах, а высота ее зубьев и глубина пазов – в миллиметрах.

Как видно из приведенного примера, в одном нормативном документе метрическая система мирно сосуществует с имперской, дополняя ее.

ГОСТы, регламентирующие нормативы производства труб, разработаны в 1975 и 1981 гг. поэтому можно ожидать, что советские дюймы будут равны международному значению. Почему же тогда дюймовая труба не равна современному inch, а близка к его прусскому значению?

Отчасти это можно объяснить традициями и культурным наследием, отчасти существующей системой внешних и внутренних диаметров.

Диаметры трубы

Чтобы совсем запутать новичка и облегчить жизнь профессионалам, была введена система, состоящая из четырех основных видов диаметра.

  1. Dн. Наружный диаметр. Бывает малым, средним и большим. Первый используется при прокладке бытовых коммуникаций, второй – для городского водовода и канализации, а большой существует для промышленных путепроводов.
  2. Рабочее сечение. Это внутренний диаметр, измеряемый в знакомых нам миллиметрах. Рассчитывается как разность наружного диаметра и толщины стенок. Т.е. если наружный размер равен 50 мм при толщине стенки в 2 мм, то рабочее сечение находим так: 50мм – 2х2мм = 46 мм.
  3. Dу. Условный проход. Внутренний диаметр округляется до ближайшего стандартного значения. Вот здесь-то и кроется причина неразберихи. Почему округляется-то? Для расчетов нарезания резьбы. Толщина стенок может варьироваться, а резьба имеет строгую стандартизацию. К тому же при расчете данной величины в зависимости от размера трубы накладывается определенный коэффициент. Поэтому без специальных таблиц разобраться в этом вопросе будет сложно.
  4. Диаметр в дюймах. Это еще более усредненное значение условного прохода. Этот параметр позволяет подбирать изделия, изготовленные из разного вида сырья, при комбинировании их в системе. Дело в том, что размеры труб в дюймах указываются на стальной трубной продукции, а вот медную и алюминиевую — маркируют в миллиметрах. Значения в дюймах нужно округлять.
  5. Толщина стенки в миллиметрах (S). От этого параметра зависит качество трубной продукции – ее объем и прочность. Его рассчитывают как разность между величинами наружного и внутреннего сечения трубы.

Иногда специалисты применяют при пересчетах т.н. трубный дюйм, равный 33,249 мм. Но для расчетов с полудюймовой трубой он не работает.

Способ измерения

Далее свой взнос в путаницу в размерах вносит способ измерения. В миллиметрах замеры делаются по наружному диаметру, а в дюймах – по внутреннему.

Это значит, что для стыковки через пластиковый фитинг нужно измерить наружный размер трубы, а для того, чтобы установить металлический, высчитывайте Dу.

Что со всем этим делать?

В зависимости от того, насколько часто вы сталкиваетесь с необходимостью стыковать миллиметровые и дюймовые трубы, есть несколько способов решить проблему перевода измерений.

  • Рулетка. Старое доброе правило гласит: не доверяй расчетам, а измеряй внутренний и внешний диаметр того, что есть, и того, что покупаешь. Годится в тех ситуациях, когда вы вживую приобретаете фитинги и можете самостоятельно их измерить. В этом случае вам не нужны сложные профессиональные таблицы. Достаточно знать размеры устанавливаемых труб, и на основании измерения их параметров подбирать в магазине то, что вам нужно.
  • Эксперт. Опытные мастера, своим руками проложившие сотни километров трубопровода, по внешнему виду сразу определяют размер трубы и подходящие к ней комплектующие. Если вы доверились специалистам, то переживать за сопряжение инчей и миллиметров уже не придется.
  • Таблица. В случае, когда нужно оптом закупить большие объемы проката и соединить его с пластиком, потребуется точно знать, что с чем можно стыковать. Девушки в отделе продаж далеко не всегда могут адекватно подобрать необходимые комплектующие. Да и онлайн консультанты зачастую не отличаются профессионализмом. В этой ситуации вам помогут таблицы. В них вам нужно найти нужный размер в дюймах и посмотреть его аналог в миллиметрах при тонкой, нормальной и усиленной стенке.
  • Смешанный. Доверяй, но проверяй. Это простое правило поможет вам избежать досадных ошибок. Собственные расчеты перепроверьте консультацией у опытных мастеров, которым вы доверяете. А советы продавцов соотнесите с замерами, выполненными самостоятельно. Такой подход поможет новичкам обрести уверенность в своих действиях и оградит от ненужных растрат.

Вес и длина

При заказе труб с оптовой базы довольно часто указывается цена не погонного метра, а килограмма. В этом случае необходимо в предоставленном прайсе найти соотношение веса и метража. И уже с учетом этого параметра высчитывать стоимость заказа.

Например, вам нужно 10 метров дюймовой трубы, 1 м которой весит 2,39 кг. Умножаем требуемую длину на ее вес: 10 м * 2,39 кг = 23,9 кг. Далее остается умножить полученный результат на стоимость 1 кг продукции.

(Картинка кликабельна)

Теперь вы знаете, как ориентироваться в хаосе на стыке дюймов и миллиметров. Используйте любой из приведенных способов подбора комплектующих. Наиболее распространенные размеры вы можете найти в приведенных ниже таблицах. Они просты, понятны, и новичкам в них легко ориентироваться.

Размеры труб в дюймах и миллиметрах
обновлено: Апрель 23, 2018 автором: RR

Источник: http://remontrukami.ru/material/razmery-trub.html

Вы узнаете, как провести расчёт различных параметров труб

Вы узнаете, как провести расчёт различных параметров труб

В настоящее время трубки, которые предназначены для подведения к дому воды, отопления и канализации, делают из стали, металла или иных материалов.

При строительстве водопроводной системы необходимо выполнить корректные расчеты диаметров труб

При возведении любого дома или во время проведения ремонта возникает необходимость подведения к зданию новых трубопроводов.

При проектировании будущих работ следует использовать трубный калькулятор для расчёта веса трубы и иных показателей.

Зачем нужно рассчитывать параметры труб

Расчёт определённых параметров трубки применяют при подведении коммуникации трубопровода к зданию или сооружению.

В такой ситуации пользуются следующими показателями:

При применении вышеперечисленных показателей определяют точное количество трубок и их технические характеристики.

Проведение предварительного расчёта трубопроводных изделий избавляет от несения расходов, связанных с покупкой и перемещением этих строительных материалов.

В итоге различные среды, которые находятся в нержавейке (вода, газ, воздух), перемещаются с заранее рассчитанной скоростью, в результате чего повышается эффективность использования системы.

Ниже представлена таблица стальных труб, на которой отражены их основные характеристики. Зная определённые размеры стальных труб, можно выбрать оптимальную конструкцию, которая нужна для возведения трубопровода.

Характеристики разного вида труб, с помощью которых будет легко выбрать подходящую конструкцию

Расчёты различных параметров трубы

Для того чтобы сделать правильный расчёт необходимых показателей нержавейки, необходимо использовать следующие параметры:

  • вид материала — из чего сделано трубопроводное изделие;
  • тип сечения нержавейки;
  • показатели толщины трубной стенки;
  • длина нержавейки и др.

Применяя вышеперечисленные сведения, можно сделать расчёт объёма трубы, а затем – расчёт массы трубы или наоборот.

Некоторые сведения можно получить при измерении самой конструкции нержавейки.

Также определённую информацию (размеры металлических труб и др.) можно найти в различных сертификатах, справочных таблицах и ГОСТах.

Как узнать диаметры и объёмы

Если нужно определить диаметр стальной трубы, надо провести расчёт показателей её окружности.

В таком случае можно использовать ленту, которой пользуются швеи.

Также можно обернуть нержавейку любой лентой, а потом линейкой  измерить диаметр трубы.

Затем надо воспользоваться формулой, по которой рассчитывается длина окружности:

L=πD, где:

D — диаметр круга;

π — 3,14.

Стоит потратить немного усилий, чтобы найти диаметр окружности:

D=L/π.

Внутренний диаметр — это разница между наружным диаметром и толщиной трубы

После проведения вычисления толщины трубных стенок необходимо найти внутренний диаметр нержавейки. В таком случае надо из показателя внешнего диаметра нержавейки вычесть удвоенную величину толщины трубных стенок.

Как вычислить объем воды в трубке

Подобный вопрос может возникнуть, например, при проектировании будущей системы отопления.

Объем воды в трубе равен произведению объёма воды, который приходится на 1 м трубопроводного изделия, на длину нержавейки.

Расчёт сечения

Для того чтобы сечение стальной трубы, необходимо посчитать площадь круга. При проведении такого расчёта необходимо учитывать разницу, которая возникает между величиной диаметра (поперечины) трубопроводного изделия и показателями толщины его стенок.

Внутренний диаметр трубки можно найти, если из величины наружной поперечины вычесть толщину нержавейки.

Площадь круга можно найти по следующей формуле:

S=πR², где:

S — площадь круга;

R — радиус круга;

π — число «пи».

Если использовать в расчётах данные о наружном диаметре нержавейки и толщине её стенок, то формула вычисления площади круга будет выглядеть таким образом:

S=π(D/2-T)², где:

S — площадь сечения;

D — наружный диаметр трубопроводного изделия;

π — число «пи»;

T — толщина трубных стенок.

Например, в наличии есть стальная труба, размер внешней поперечины которой равен 1 м, а толщина стенки — 0,01 м.

Применяя вышеперечисленную формулу, можно найти величину сечения нержавейки:

S=3,14 * (1 м/2–0,01 м)²=0,75 м²

Читайте также:  Избавляемся от насекомых в ванной

Как рассчитать объёмы

Для того чтобы посчитать объем трубы в м3, сначала следует найти площадь поверхности трубы, используя следующую формулу:

S=π(D/2)², S=πR² где

R – радиус;

D – диаметр трубопроводного изделия (внешний).

Для определения объема необходимо знать радиус сеченияи длину трубы

Далее, для того чтобы рассчитать объём трубы, нужно площадь трубной окружности помножить на длину куска трубки.

В таком случае необходимо использовать следующую формулу вычисления объёма нержавейки:

V=HS где

H — длина куска трубопроводного изделия, м.;

S — площадь сечения (внешнего), кв. м.

Например, в наличии имеется стальная трубка, диаметр которой равен 0,5 м, а длина — 2. В таком случае надо вставить величину внешней поперечины нержавейки в формулу, по которой рассчитывается площадь круга:

S=π(D/2)²=3,14 * (0,5/2)²=0,0625 м² — трубная площадь.

В итоге формула объёма трубы будет выглядеть таким образом:

V=HS= 2 * 0,0625=0,125 м³.

Также при определении объема нержавейки на данный момент используется формула объёма цилиндра:

V= πR²H где

R – радиус цилиндра;

Н – длина куска трубы;

π= 3,14

Как рассчитать массу

При проведении расчёта массы трубопроводных изделий, применяют такой параметр, как вес стальной трубы.

Для того чтобы найти массу нержавеющей трубки, надо ее объем помножить на плотность стали. Соответственно, если известна масса стальной трубы и плотность стали, то можно с лёгкостью найти объем через массу трубы, которую нужно разделить на показатель плотности.

В то же время строители не производят расчёт массы конкретного трубного отрезка. В таком случае они используют трубный калькулятор, на котором рабочие определяют вес погонного метра трубы и вес металлопроката.

В таблице представлены данные о весе труб разного вида с учетом их размера и особенностей производства

Используя сведения из сортамента прокатной стали ГОСТа, можно произвести расчёт массы трубы из нержавеющей стали. В таком случае надо использовать следующие сведения:

  • о том, из какого материала сделана трубка;
  • о параметрах трубных стенок и др.

Нужно отметить, что вес погонного метра трубопроводного изделия считается важным показателем, без которого нельзя сделать точный расчет несущий конструкций при разработке проекта по монтажу нержавеек.

Если взвесить 1 погонный метр и умножить величину полученного веса на количество метров трубки, то можно вычислить массу нержавейки.

Для того чтобы найти вес профильной трубы, надо объем стали в трубке помножить на площадь трубного покрытия.

Чтобы сделать расчёт площади трубного покрытия, надо диаметр трубки умножить на её длину, а затем — на  толщину трубной стенки, и полученный результат умножить на 3,14 (π).

Например, можно взять трубку из стали диаметром в 10 см, толщиной 1 мм, длиной 10 м.

В таком случае вес нержавеющей трубы можно вычислить таким образом: взять показатель удельной плотности – 7900, и умножить его на величину поперечины – 0,1, затем — на на длину – 10 м, толщину стенки – 0,001 и величину «π» — 3,1415.

В итоге вес = 24,81 кг.

Нержавейки целесообразнее покупать с запасом, учитывая возможный брак, обрезку  и иные факторы.

Как определить площадь внешней поверхности трубы

При установке нержавеек в отдельных случаях делают утепление водопровода.

Чтобы сделать подсчёт конкретного количества теплоизолирующих и других материалов, надо сделать измерение площади трубного покрытия.

В этом случае в расчёт берётся условная прямоугольная труба. Каждое трубопроводное изделие можно представляет собой прямоугольник, свёрнутый в трубку.

Для того чтобы вычислить площадь полученного прямоугольника, надо его длину помножить на ширину. При этом длина прямоугольника равна длине нержавейки, а ширина — длине внешней окружности трубки.

Для того чтобы найти длину такой окружности, надо её внешний диаметр умножить на число «пи»: L=πD.

Чтобы знать необходимое количество материала для утепления трубы, необходимо вычислить площадь наружной поверхности.

Площадь трубного покрытия равна:

St=πDH, где:

D — диаметр трубопроводного изделия (внешний), м;

H — длина куска трубки, м.

π = 3,14;

Так, если в наличии есть трубка, диаметр которой равен 30 см, а длина — 5 м, то площадь трубного покрытия составляет:

St=πDH=3,14 * 0,3 * 5=4,71 кв. м.

Применяя вышеперечисленные формулы, можно вычислить площадь и объем трубного покрытия.

Классификация нагрузок на профильную трубу

Каждый строительный материал оказывает определённое сопротивление внешней нагрузке, и сталь не является исключением.

Если нагрузка на профиль находится в пределах нормы, то стальная труба может согнуться, но она справиться с нагрузкой.

Если груз убрать, то конструкция из стали вернётся в прежнее положение.

Однако если произошло превышение нормы нагрузки, начинается деформация трубопроводного изделия, в результате чего происходит разрыв профиля в месте сгиба.

Чтобы избежать возникновения в будущем неприятных ситуаций, следует сделать расчёт нагрузки на профильную трубу.

При вычислении нагрузки на профиль необходимо учитывать следующие параметры:

Согласно своду правил (СП) нагрузка на профиль может быть:

  • постоянной. При этом показатели её веса и давления остаются неизменны (вес элементов здания, грунта и др.);
  • временной (вес лестничного проёма, котельной в частном доме и др.);
  • краткосрочной (снег и ветер, вес человека и др.);
  • особой (автоавария и др.).

Например, при возведении навеса во дворе частного дома профиль используют в качестве несущей конструкции. В этом случае при вычислении нагрузки следует учитывать такие параметры:

  • материал для навеса;
  • вес снежного покрова;
  • скорость ветра и др.

Для этого необходимо воспользоваться сводом правил СП «Воздействия и нагрузки». В нём имеется несколько карт и правила, которые следует использовать при вычислении нагрузки профильной трубки.

При вычислении нагрузки на профильную трубку применяются такие методы:

  1. расчёт нагрузки на профильную трубу с использованием сведений из справочных таблиц;
  2. применение формулы напряжения при изгибе трубопроводного изделия;
  3. расчёт нагрузки с использованием специального калькулятора.

Для вычисления прогиба профиля нужно использовать такие сведения:

  • величину момента трубной инерции (I);
  • длину пролёта (L);
  • величину нагрузки на трубопроводное изделие (Q);
  • величину модуля упругости, взятую из СНиП.

Такие значения надо вставить в определённую формулу прогиба. Для каждого метода определения нагрузки составляется своя формула прогиба.

В итоге не обладая базовыми правилами из физики и не видя в глаза Сопромат, следует заказать расчёт нагрузки на определённые конструкции (кровля, каркас) и трубопроводные изделия специалисту в этом деле.

Источник: http://trubexpert.ru/purpose/vy-uznaete-kak-provesti-raschyot-razlichnyx-parametrov-trub/

Расчеты размеров дымохода для безопасной эксплуатации печи

Расчеты размеров дымохода для безопасной эксплуатации печи

Как правильно рассчитать необходимый диаметр дымоходной трубы? При проектировании автономной отопительной системы этот вопрос должен решаться в первую очередь.

В подавляющем большинстве случае дымоходная труба подбирается по примерным параметрам – почему-то считается, что чем больше ее диаметр, тем лучше. Но это далеко не так.

Для того, чтобы система отопления работала в оптимальном режиме, необходимо сделать правильный расчет дымохода.

Исходные параметры

Существуют определенные параметры, которые прямым образом будут влиять на характеристики будущего дымохода. Наиболее важными из них являются:

  • Тип отопительного прибора. В большинстве случаев организация системы газоотведения нужна для твердотопливных печей и котлов. При этом в расчет берется объем камеры сгорания и площадь проема камеры поступления воздуха в топку – зольника. Нередко она рассчитывается и для самодельных котлов, работающих на газу или дизельном горючем.
  • Общая длина дымохода и его конфигурация. Оптимальной является 5 метровая конструкция с прямой магистралью. Каждый поворотный узел создает дополнительные вихревые зоны, которые отрицательно сказываются на тяге.
  • Геометрия сечения дымохода. Идеальный вариант – это цилиндрическая конструкция. Но для кирпичной кладки добиться такой формы очень сложно (). Поэтому квадратное (прямоугольное) сечение менее эффективно, но при этом и требует меньших трудозатрат.

Беря во внимание все эти факторы, можно приступать к расчетам.

Примеры расчета – точный и приблизительный

Точные вычисления базируются на довольно сложной математической платформе. Для них требуется знать основные физические характеристики дымохода, прибора отопления и топлива. В качестве примера можно привести расчет стандартной трубы круглого сечения без поворотных узлов, которая подключена к печи, работающей на дровах. Входными параметрами вычисления послужат:

  1. Показания температуры газов при входе в трубу t– 150°С.
  2. Средняя скорость их прохождения по всей длине – 2 м/с.
  3. Оптимальная высота дымохода – 5 м.
  4. Скорость сжигания топлива (дров) при одной закладке B= 10 кг/час.

Исходя из этих данных можно приступать непосредственно к вычислениям. На первом этапе необходимо узнать объем выходящих газов. Для этого существует формула:

Где V – объем воздуха, который понадобится для поддержания процесса горения со скоростью 10 кг/час. Он равен 10 м³/кг.

Подставляя значения получаем результат:

Как видно, для такого точного расчета необходимо знать все параметры будущей системы отвода газов. На практике эта схема применяется крайне редко, во всяком случае – для организации бытового автономного отопления. Существуют и другие способы узнать диаметр дымохода.

Можно руководствоваться габаритами камеры сгорания. Ведь от ее размеров зависит количество сжигаемого топлива, а следовательно – и объем выходящих газов. Для открытых топок и дымохода с круглым сечением принято соотношение 1:10. Т.е. если размер камеры сгорания составляет 50*40 см, то оптимальный диаметр дымохода будет равен 18 см.

Если планируется возведение кирпичной конструкции, то соотношение будет несколько другим — 1:1,5. В этом случае диаметр дымоходной системы должен быть больше, чем размер поддувала. Причем квадратное сечение будет не менее 140*140 мм. Как уже говорилось выше, это связанно с завихрениями, которые создаются в кирпичной трубе.

Шведский метод

Во всех вышеописанных методиках не берется во внимание высота газоотводной системы. Для нее применяется соотношение площади камеры сгорания к сечению трубы. При этом учитывается и ее высота. Основополагающим инструментом является представленный график.

В качестве расчетных данных потребуются:

  1. Площадь топки – F.
  2. Площадь дымохода — f.

Но этот метод больше применим для каминных систем, так как не берется в расчет объем воздуха для топки.

Выбор метода расчета диаметра может быть различным, но при сложных системах отопления важен оптимально точная схема. В особенности это касается низкотемпературных отопительных приборов длительного горения.

Монтаж печи требует определения места установки изделия и соответственно расчет всех параметров. Размеры и диаметр трубы, зависят от мощности, изделия.

Важной составляющей в строительстве бани является строгое следование правилам и стандартам, нужно действовать согласно составленному проекту, малейшие изменения повлекут за собой последствия. Определить диаметр трубы, полезно еще во время составления проекта.

Цилиндрическая форма не дает скапливаться саже и позволяет продуктом сгорания свободно уходить наружу. Размеры определяются с учетом параметров проходного отверстия и высоты.

Читайте также:  Варианты переделки хрущевок: 1, 2, 3, 4 - х комнатные, фото до и после

Труба в бане не является объектом сложных расчётов, её можно подобрать по готовым диаграммам, главное знать мощность установленной печи.

Существуют стандарты, которым нужно придерживаться, от мощности изделия зависят параметры. Прямоугольные, квадратные дымоходы рассчитываются в пропорциях: 140х140 мм используется до 3,5 кВт, соответственно 140х200 мм 3,5-5,2 кВт, 140х270 мм 5,2-7,2 кВт.

Если ваша дымовая труба круглая она не должна быть меньше места выхода с отверстия печи, больше допустимо, меньше нет.

Площадь трубы должна быть не меньше 8 см² с расчетом на каждый кВт мощности. Вычисления можно производить самостоятельно, в этом поможет «светлая голова» и формула площади круга.

Про высоту и размеры

Расчет высоты дымохода зависит от уровня возвышенности самого помещения, и вида кровельного материала. Высота трубы, которая будет находиться на крыше, очень важна.

Как высоко необходимо поднять дымоход, чтобы он нормально функционировал?

Правила очень просты, запомните их. Если труба находится над коньком 0,5 м, тогда расстояние будет составлять до 1,5 м от конька. Труба вровень или даже немножко выше конька, устанавливается в случае, если находиться 1,5–3 м от конька.

Обязательно посмотрите видео с подробным объяснением.

Коротко о важном

Создавая трубу для бани, учитывайте все мельчащие детали. Единственная ошибка может привести к достаточно тяжелым последствиям и устранить неполадки будет крайне сложно.

В сети можно встретить «40 бочек арестантов» вариаций стандартов для измерения от «самоделкинов», но лишь соблюдая все эти рекомендации и правила, вы получите качество и надежность.

Все эти данные нам были нужны для качественного монтажа. можно прочитать подробнее как это сделать.

Вопрос
Хочу в своем загородном доме переложить печку и заменить трубу с кирпичной на цементно — асбестовую. И чтобы была лучше тяга и не дымила, хочу сделать её повыше. Какой диаметр трубы лучше всего поставить?

Вистр Сразу могу посоветовать не делать трубу печи слишком высокой. Делайте её выше конька крыши на 50 — 60 см. В противном случае труба будет остывать на ветру и тяга будет плохой. Есть правило для печи: температура выходных газов на срезе трубы не должна быть ниже 95 — 105 градусов.

Если хотите сделать трубу выше, то Вам прийдется её обязательно утеплить. Диаметр трубы для печи зависит от многих факторов: от объёма топки, сечения и формы дымоходов, от количества змеевика дымоходов и от типа топлива. Есть ещё одно правило, обеспечивающее хорошую тягу в печи: сечение дымоходов в сторону трубы должно постепенно сужаться.

Тогда газы, продвигаясь в сторону трубы, постепенно уменьшают свой объём, но сохраняют свою температуру (закон Бойля-Мариотта). Но Вы дали слишком мало данных, чтобы можно было что-то ответить конкретно.

Если топка печи будет сложена с подворотом, то при таких размерах входное сечение дымохода после топки должно быть равно не менее площади широкой стороны кирпича. Затем, пять колен дымода змеевика для таких размеров слишком много. Их должно быть четыре. Змеевик делайте не по классике, т.е. располагайте каналы не вертикально, а горизонтально.

Тогда проходные горячие газы будут постепенно подниматься вверх не создавая газовых пробок. Причём у нижнего и второго канала сечение должно быть равно площади широкой части кирпича, у третьего и четвертого канала — 3/4 кирпича, сечение оголовка трубы 1/2 кирпича и сечение трубы тоже 1/2 кирпича.

Отсюда: если Вы хотите установить асбесто-цементную трубу, то вполне подойдёт диаметра 150 мм. Но с условием, что топливом будут дрова. Если будете применять кору или уголь, то трубу прийдётся часто чистить. При указанных размерах, тяга в разогретой печи будет всегда хорошей при любой погоде.

Но обязательно трубу надо утеплить от оголовка и, желательно, до среза трубы.

Источник: https://buildingpron.ru/calculations-of-the-chimney-dimensions-for-safe-operation-of-the-furnace.html

Как рассчитать диаметр трубы

Как рассчитать диаметр трубы

Если перед вами стоит задача рассчитать диаметр трубы, то сделать это можно с помощью простых геометрических вычислений. Любая труба представляет собой цилиндр и имеет два диаметра – внешний и внутренний, они отличаются на удвоенную толщину стенки трубы. Расчёт можно произвести разными способами, в зависимости от имеющихся данных.

Вам понадобится

Инструкция

В самом общем случае, диаметры трубы с толщиной стенки T можно подсчитать, измерив длину окружности её сечения. Пусть эта длина равна L. Тогда, по формуле длины окружности, её диаметр будет равен
d1 = L / П, где L – длина окружности сечения трубы, П = 3,14
Таким образом, D1 – это внешний диаметр.

Длина внутреннего диаметра трубы будет равна
d2 = d1 – 2 * T, где T – толщина стенки трубыЕсли же в наличии имеется кусок трубы и известны её длина и площадь поверхности, то диаметры можно рассчитать, используя формулу площади боковой поверхности цилиндра
d1 = П * h / S, где h – длина трубы, S – площадь поверхности, П = 3,14
d2 = d1 – 2 * T, где T – толщина стенки трубы

Представьте, что вы собрались покрасить подведенные к вашему дому газовые трубы. Сколько понадобится краски? Одна или две банки? Как правило, на емкостях с краской пишут, на покрытие какой площади рассчитано это количество краски. Значит, чтобы точно определиться с тем, сколько банок краски брать, нужно рассчитать площадь газовых труб.

Вам понадобится

  • — рулетка;
  • — штангенциркуль;
  • — крепкая нитка;
  • — калькулятор.

Инструкция

Для расчета площади трубы круглого сечения узнайте длину этой трубы в погонных метрах. Также для расчета понадобится наружный диаметр трубы.

Рассчитайте величину наружного диаметра газовой трубы. Выполнить это можно двумя способами. Первый способ – измерьте наружный диаметр газовой трубы с помощью штангенциркуля. Для этого раздвиньте губки этого измерительного инструмента и приложите его к трубе так, чтобы труба оказалась между губками штангенциркуля.

Затем сдвиньте губки измерительного инструмента: они должны плотно обхватывать газовую трубу. Посмотрев на измерительную шкалу, определите внешний диаметр трубы. Второй способ – обхватите трубу плотной нитью. Затем измерьте рулеткой длину окружности трубы.

Подставив значение в формулу D = L / Пи, где L – длина окружности трубы, Пи = 3,14 (число «пи»), рассчитайте величину внешнего диаметра газовой трубы. Переведите полученный показатель в метры.

Определите площадь газовой трубы, воспользовавшись следующей формулой: S = 2*Пи*Дмп*R, где Пи – число «пи» (3,14), Дмп – длина газовой трубы в погонных метрах, а R – наружный радиус трубы.

Учитывая то, что диаметр равен удвоенному радиусу, разделите полученный в результате проведенных раннее расчетов показатель наружного диаметра на 2. Подставьте все необходимые данные в формулу и рассчитайте площадь трубы.

Обратите внимание

Пересчитайте каждый показатель по несколько раз! Одна допущенная ошибка существенно повлияет на конечный результат.

Полезный совет

Ввиду того, что современные трубы не соответствуют стандартам ГОСТа, использование показателей из составленных в прошлом специальных таблиц может дать неправильный результат. Поэтому не поленитесь все показатели перепроверить самостоятельно.

Источники:

  • http://505sovetov.ru/352/
  • площадь покраски трубы

Распечатать<\p>

Как рассчитать диаметр трубы

Источник: https://www.kakprosto.ru/kak-22496-kak-rasschitat-diametr-truby

Вертикальный кожухотрубный дефлегматор или холодильник

Вертикальный кожухотрубный дефлегматор или холодильник

Самый распространенный в промышленности тип теплообменника – кожухотрубник. Вариант его конструктивного исполнения зависит от задач, стоящих перед пользователями. Кожухотрубник не обязательно должен быть многотрубным – обычный рубашечный дефлегматор, прямоточный (а) или противоточный (б) холодильник типа «труба в трубе» — это тоже кожухотрубники.

Применяются и одноходовые теплообменники с перекрестноточным движением теплоносителей (в). Но наиболее эффективна и часто используемая для многотрубных теплообменников – многоходовая перекрестноточная схема (г).

При этой схеме один поток жидкости или пара движется по трубам, а навстречу ему зигзагообразно, многократно пересекая трубы, движется второй теплоноситель. Это гибрид противоточного и перекрестного вариантов, который позволяет сделать теплообменник максимально компактным и эффективным.

Принцип работы кожухотрубных теплообменников и сфера их применения

В самогоноварении многоходовые перекрестноточные холодильники принято называть кожухотрубниками (КХТ), а их однотрубный вариант – противо- или прямоточным холодильником.  Соответственно, при использовании этих конструкций в качестве дефлегматоров — кожухотрубными и рубашечными дефлегматорами.

В домашних самогонных аппаратах, бражных и ректификационных колоннах подачу пара осуществляют в эти теплообменники по внутренним трубам, а охлаждающей воды – в кожух.

Любого промышленного конструктора-теплотехника это бы возмутило, так как именно в трубах можно создать высокую скорость теплоносителя, значительно увеличив теплоотдачу и КПД установки.

Однако у винокуров свои цели и не всегда нужен высокий КПД.

Например, в дефлегматорах для паровых колонн, наоборот, требуется смягчить градиент температур, размазать зону конденсации как можно больше по высоте, и, сконденсировав необходимую часть пара, не допустить переохлаждения флегмы.  Да еще и точно регулировать этот процесс. На первый план выходят совсем другие критерии.

Среди применяемых в самогоноварении холодильников наибольшее распространение получили змеевики, прямоточники и кожухотрубники. Каждый из них имеет свою сферу использования.

Кожухотрубник выступает на первый план при автономных системах охлаждения, поскольку совершенно нетребователен к давлению воды. Как правило, обычного аквариумного насоса хватает для успешной работы.

Кроме того, при мощностях нагрева от 5-6 кВт и выше кожухотрубный холодильник становится практически безальтернативным вариантом, так как длина прямоточного холодильника для утилизации высоких мощностей будет нерациональной.

Кожухотрубный дефлегматор

Для дефлегматоров бражных колонн ситуация несколько иная. При малых, до 28-30 мм, диаметрах колонн наиболее рационален обычный рубашечник (в принципе тот же кожухотрубник).

Для диаметров 40-60 мм лидером становится дефлегматор Димрота. Это высокоточный охладитель с четкой регулируемостью мощностью и абсолютной несклонностью к завоздушиванию. Димрот позволяет настроить режимы с наименьшим переохлаждением флегмы. При работе с насадочными колоннами он, благодаря своей конструкции, дает возможность центрировать возврат флегмы, наилучшим образом орошая насадку.

Кожухотрубник выходит на передний план при системах автономного охлаждения. Орошение насадки флегмой происходит не в центре колонны, а по всей плоскости. Это менее эффективно чем у Димрота, но вполне допустимо. Расход воды при таком режиме у кожухотрубника будет ощутимо выше нежели у Димрота.

Если нужен конденсатор для колонны с жидкостным отбором, то Димрот вне конкуренции за счет точности регулировки и малого переохлаждения флегмы. Кожухотрубник также применяют для этих целей, но переохлаждения флегмы трудно избежать и расход воды будет выше.

Читайте также:  Фундамент тисэ: строим самостоятельно

Основной причиной популярности кожухотрубников у производителей бытовых аппаратов является то, что они более универсальны в использовании, а их детали легко унифицируются. Кроме того, применение кожухотрубных дефлегматоров в аппаратах типа «конструктор» или «перевертыш» вне конкуренции.

Расчет параметров кожухотрубного дефлегматора

Расчет необходимой площади теплообмена можно выполнить по упрощенной методике.

1. Определить коэффициент теплопередачи.

Наименование Толщина слоя h, м Удельная теплопроводность

λ, Вт/(м*К)

Термическое сопротивление

R, (м2К)/Вт

Зона контакта металла с водой (R1) 0,00001
Металл трубок (нержавейка λ=17, медь – 400), (R2) 0,001 17 0,00006
Флегма (средняя толщина пленки в зоне конденсации для дефлегматора 0,5 мм, для холодильника – 0,8 мм), (R3) 0,0005 1 0,0005
Зона контакта металла с паром, (R4) 0,0001
Суммарное термическое сопротивление, (Rs) 0,00067
Коэффициент теплопередачи, (К)

Вт/(м2К)

Формулы для расчетов:

R = h / λ, (м2 К)/Вт;

Rs = R1 + R2 + R3 + R4, (м2 К)/ Вт;

К = 1 / Rs, Вт/ (м2 К).

2. Определить среднюю разницу температур между паром и охлаждающей водой.

Температура насыщенного спиртового пара Тп = 78,15 °C.

Максимальная мощность от дефлегматора нужна в режиме работы колонны на себя, что сопровождается максимальной подачей воды и минимальной её температурой на выходе. Поэтому примем, что температура воды на входе в кожухотрубник (15 — 20) — Т1 = 20 °C, на выходе (25 — 40) — Т2 = 30 °C.

 Твх = Тп — Т1;

Твых= Тп — Т2;

Среднюю температуру (Тср) посчитаем по формуле:

Тср = (Твх — Твых) / Ln (Твх / Твых).

То есть, в нашем случае округленно:

Твх = 58°C;

Твых = 48°C.

Тср = (58 — 48) / Ln (58 / 48) = 10 / Ln(1,21) = 53 °C.

3. Рассчитать площадь теплообмена. Исходя из известного коэффициента теплопередачи (К) и средней температуры (Тср), определяем необходимую площадь поверхности для теплообмена (Sт) для требуемой тепловой мощности (N), Вт.

Sт = N / (Tср * К), м2;

Если нам, к примеру, нужно утилизировать 1800 Вт, то Sт = 1800 / (53 * 855,6) = 0,0227 м2, или 227 см2.

4. Геометрический расчет. Определимся с минимальным диаметром трубок.

В дефлегматоре флегма идет навстречу пару, поэтому необходимо соблюсти условия для её свободного стекания в насадку без излишнего переохлаждения.

Если сделать трубки слишком малого диаметра, можно спровоцировать захлеб или выброс флегмы в зону над дефлегматором и дальше в отбор, тогда о хорошей очистке от примесей можно будет просто забыть.

Минимальное суммарное сечение трубок при заданной мощности посчитаем по формуле:

Sсеч = N * 750 / V, мм2, где

N – мощность (кВт);

750 – парообразование (см3 / с кВт);

V – скорость пара (м/с);

Sсеч – минимальная площадь поперечного сечения трубок (мм2)

При расчетах дистилляторов колонного типа мощность нагрева выбирают исходя из максимальной скорости пара в колонне 1-2 м/с. Считается, что если скорость превысит 3 м/с, то пар будет гнать флегму вверх по колонне и забрасывать в отбор.

Если нужно утилизировать в дефлегматоре 1,8 кВт:

 Sсеч = 1,8 * 750 / 3 = 450 мм2.

Если делать дефлегматор с 3 трубками, значит, площадь сечения одной трубки не меньше 450 / 3 = 150 мм2, внутренний диаметр – 13,8 мм. Ближайший больший из стандартных размеров труб – 16 х 1 мм (внутренний диаметр 14 мм).

При известном диаметре труб d (см) находим минимально необходимую их суммарную длину:

L= Sт / (3,14 * d);

L= 227/ (3,14* 1,6) = 45 см.

Если сделаем 3 трубки, то длина дефлегматора должна быть около 15 см.

Длину корректируют учитывая, что расстояние между перегородками должно примерно равняться внутреннему радиусу корпуса. Если число перегородок будет четным, то патрубки для подачи и слива воды окажутся на противоположных сторонах, а если нечетным – на одной стороне дефлегматора.

Увеличение или уменьшение длины труб в пределах величины радиуса бытовых колонн не создаст проблем с управляемостью или мощностью дефлегматора, так как соответствует погрешностям при расчете и может быть компенсировано дальнейшими конструктивными решениями. Можно рассмотреть варианты с 3, 5, 7 и более трубками, затем выбрать со своей точки зрения оптимальный.

Конструктивные особенности кожухотрубного теплообменника

Перегородки

Расстояние между перегородками ориентировочно равно радиусу корпуса. Чем меньше это расстояние, тем больше скорость потока и меньше возможность возникновения застойных зон.

Перегородки направляют поток поперек трубок, это ощутимо увеличивает КПД и мощность теплообменника. Также перегородки препятствуют прогибу трубок под воздействием тепловых нагрузок и увеличивают жесткость кожухотрубного дефлегматора.

В перегородках вырезают сегменты для прохода воды. Сегменты должны быть не меньше площади сечения патрубков для подачи воды. Обычно эта величина составляет около 25-30% от площади перегородки. В любом случае, сегменты должны обеспечить равенство скорости воды по всей траектории движения, как в трубном пучке, так и зазоре между пучком и корпусом.

Для дефлегматора, не смотря на его небольшую (150-200 мм) длину, есть смысл сделать несколько перегородок. Если их число будет четным, штуцеры окажутся на противоположных сторонах, если нечетным – на одной стороне дефлегматора.

При установке поперечных перегородок важно обеспечить как можно меньший зазор между корпусом и перегородкой.

Трубки

Толщина стенок трубок особого значения не имеет. Разность коэффициента теплопередачи для толщины стенки 0,5 и 1,5 мм ничтожно мала. По факту трубки являются термически прозрачными. Выбор между медью и нержавейкой, с точки зрения теплопроводности, также теряет смысл. При выборе нужно исходить из эксплуатационных или технологических свойств.

При разметке трубной доски руководствуются тем, что расстояния между осями трубок должно быть одинаковым. Обычно их размещают в вершинах и по сторонам правильного треугольника или шестиугольника. По этим схемам при одном и том же шаге возможно разместить максимальное количество трубок. Центральная трубка чаще всего становится проблемной, если расстояния между трубками в пучке не одинаковы.

На рисунке показан пример правильного расположения отверстий.

Для удобства сварки расстояние между трубками не стоит делать меньше 3 мм. Для обеспечения прочности соединений материал трубной решетки должен быть более твердым, чем материал труб, а зазор между решеткой и трубами – не более 1,5% от диаметра труб.

При сварке концы труб должны выступать над решеткой на расстояние равное толщине стенки. В наших примерах – на 1 мм, это позволит сделать качественный шов, оплавив трубу.

Расчет параметров кожухотрубного холодильника

Главное отличие кожухотрубного холодильника от дефлегматора состоит в том, что флегма в холодильнике течет в одном направлении с паром, поэтому слой флегмы в зоне конденсации увеличивается от минимального до максимального более плавно, а средняя его толщина несколько больше.

Для расчетов рекомендуем задавать толщину, равную 0,8 мм.

В дефлегматоре же все наоборот – вначале толстый слой флегмы, слившейся со всей поверхности, встречает пар и практически не дает ему полноценно конденсироваться.

Затем, преодолев этот барьер, пар попадает в зону с минимальной, порядка 0,5 мм толщиной, пленки флегмы. Это толщина на уровне её динамического удержания, конденсация происходит, в основном, в этой зоне.

Приняв среднюю толщину слоя флегмы равной 0,8 мм, на конкретном примере рассмотрим особенности расчета параметров кожухотрубного холодильника по упрощенной методике.

Наименование Толщина слоя h, м Удельная теплопроводность

λ, Вт/(м*К)

Термическое сопротивление

R, (м2К)/Вт

Зона контакта металла с водой, (R1) 0,00001
Металл трубок (нержавейка λ=17, медь – 400), (R2) 0,001 17 0,00006
Флегма, (R3) 0,0008 1 0,001
Зона контакта металла с паром, (R4) 0,0001
Суммарное термическое сопротивление, (Rs) 0,00117
Коэффициент теплопередачи, (К)

Вт/(м2К)

855,6

Максимальные требования по мощности к холодильнику предъявляет первая перегонка, для которой и делают расчет. Полезная мощность нагрева – 4,5 кВт. Температура воды на входе – 20 °C, на выходе – 30 °C, пара – 92 °C.

Твх = 92 — 20 = 72 °C;

Твых = 92 — 30 = 62 °C;

Тср = (72 — 62)/ Ln (72 / 62) = 67 °C.

Площадь теплообмена:

Sт = 4500 / (67 * 855,6) = 787 см².

Минимальная суммарная площадь сечения труб:

S сеч = 4.5*750/10= 338 мм²;

Выбираем 7-ми трубный холодильник. Площадь сечения одной трубы: 338 / 7 = 48 мм или внутренний диаметр 8 мм. Из стандартного ассортимента труб подходит 10х1 мм (с внутренним диаметром 8 мм).

Определяем длину трубок холодильника:

L= 787 / 3,14 / 1 = 250 см, следовательно, длина одной трубки: 250 / 7 = 36 см.

Проводим уточнение длинны: если корпус холодильника выполнен из трубы с внутренним диаметром 50 мм, то между перегородками должно быть 25 мм.

36 / 2,5 = 14,4.

Следовательно, можно сделать 14 перегородок и получить патрубки ввода-вывода воды в разные стороны, или 15 перегородок и патрубки будут смотреть в одну сторону, также слегка подрастет мощность. Выбираем 15 перегородок и корректируем длину трубок до 37,5 мм.

Чертежи кожухотрубных дефлегматоров и холодильников

Производители не спешат делиться своими чертежами кожухотрубных теплообменников, а домашние мастера не особо в них нуждаются, но всё же некоторые схемы есть в публичном доступе.

Послесловие

Не следует забывать, что всё вышесказанное – теоретический расчет по упрощенной методике. Теплотехнические расчеты намного сложней, но в реальном бытовом диапазоне изменения мощностей нагрева и других параметров методика дает корректные результаты.

На практике коэффициент теплопередачи может оказаться другим. Например, из-за повышенной шероховатости внутренней поверхности труб слой флегмы станет выше расчетного, или холодильник будет расположен не вертикально, а под углом, что изменит его характеристики. Вариантов много.

Расчет позволяет достаточно точно определить размеры теплообменника, проверить как повлияет на характеристики изменение диаметра труб и без лишних затрат отвергнуть все негодные или гарантированно худшие варианты.

Автор статьи – ИгорьГор.

Источник: https://alcofan.com/kak-sdelat-kozhuxotrubnik-dlya-samogonovareniya.html

Ссылка на основную публикацию