Площа труби: формула через діаметр, зовнішня поверхня, перетин, як порахувати і обчислити

роектірованіе будь-якого трубопроводу – відповідальна справа, від якісного проведення якого залежить швидкість, дешевизна і навіть сама можливість подальших робіт. Наріжний камінь такого проектування – розрахунок геометричних параметрів елементів системи: площі труби (в перетині), площ зовнішньої поверхні труби і внутрішньої. На цих параметрах будуються всі подальші розрахунки, в тому числі гідравлічні, термодинамічні і міцності. Найпростішим методам обчислення параметрів труб присвячена ця стаття.

Для чого потрібні геометричні обчислення

режде ніж почати заміряти або дізнаватися вихідні розміри, необхідно усвідомити, для яких цілей послужать вироблені обчислення.

Акіхо цілей кілька:

  1. Обчислення термодинамічних параметрів системи. Формула площі поверхні труби необхідна при розрахунку тепловіддачі окремої труби, ділянки трубопроводу або, наприклад, теплої підлоги. Для того, щоб дізнатися ці параметри, необхідно вирахувати загальну площу вироби або системи, з якої в навколишнє середовище відбувається тепловіддача.
  2. Розрахунок тепловтрат за напрямом «джерело тепла-опалювальний прилад». У цьому випадку найбільша втрата теплової енергії відбувається на самому довгому ділянці з найбільшою площею контакту з навколишнім середовищем, тобто знову-таки в трубах. Тому, як і в попередньому випадку, дізнавшись площа поверхні тепловіддачі, можна, грунтуючись на цьому значенні і кількості тепла, що виділяється в вихідної точки, спланувати число і розмір опалювальних приладів в майбутній системі. Читайте також: “Як розрахувати площу поверхні труби – приклади розрахунку зовнішньої і внутрішньої площі”.
  3. Оцінка необхідної кількості теплоізоляційних матеріалів. При роботі труб в умовах холодного клімату або різких перепадів зовнішньої температури без використання утеплювача не обійтися, а щоб розрахувати точний його кількість, необхідно знайти площу труб (в даному випадку зовнішню), які потрібно покрити термоізоляційним шаром. Слід зазначити, що в промислових масштабах правильний розрахунок кількості утеплювача допоможе значно заощадити кошти підприємства, скоротивши витрати і на непередбачений ремонт (якщо утеплювача закупили менше і труби промерзла), і на непотрібний матеріал. Втім, невеликий запас утеплювача при закупівлі все ж таки необхідний.
  4. Розрахунок кількості грошових коштів, необхідних для придбання потрібної кількості мастил, антикорозійного покриття, барвників і т.п. Наприклад, спосіб, як порахувати площу труби під фарбування, досить простий: необхідне значення розраховується за допомогою двох параметрів – довжини труби і зовнішнього діаметра (про формулу розрахунку нижче). Другий крок – отримання даних про витрату покриття на квадратний метр поверхні (або приведення вихідного значення до метричних одиниць). Після цього можна обчислити необхідну кількість фарби на всю довжину труби або трубопроводу. Як і в попередньому випадку, точний розрахунок допоможе скоротити витрати на закупівлю фарбувальних речовин. У разі ж, коли витрата матеріалу значно більше запланованого, слід або зменшити неефективну товщину покриття, або задуматися про навмисних або випадкових втратах в процесі виробництва, упаковки або використання продукції.
  5. Обчислення максимальної пропускної здатності труби. Давайте розберемося, як розрахувати пропускну здатність труби правильно. У цьому випадку необхідний розрахунок площі перерізу труби. Спираючись на отримане максимальне значення продуктивності, розраховують (у відсотковому співвідношення) і робоче, яке в підсумку і використовується в технологічній схемі. Слід зазначити, що і розрахунок прохідності труби важливий для проектування трубопроводів. Помилка в меншу сторону призведе до загрози частих засмічень і, відповідно, необхідність позапланових ремонтів. Відхилення в більшу сторону загрожує недостатнім гідравлічним напором, ударяючим по продуктивності, і, в разі конструювання теплопередающих установок, зайвими втратами тепла під час роботи і простою.

формули розрахунку

ногие люди недолюблюють математичні розрахунки, однак, оскільки труба – простий порожній циліндр правильної форми, формули площі перетину труби і зовнішньої і внутрішньої площ поверхні прості, а обчислення проводяться в одну дію.

Обчислення площі перетину

ечень труби – це, за умови правильної обрізки, коли торці перпендикулярні поздовжньої осі вироби, правильне коло.

лощадь кола розраховується за формулою:

=? R ^ 2 =? D ^ 2/4,

де? = 3,1415926, R – зовнішній радіус кола, D – його зовнішній діаметр.

чітивая товщину стінок труби, розрахунок площі труби виробляють по формулі:

= ?? (R-l)? ^ 2 = ?? (D / 2-l)? ^ 2,

де l – товщина стінки труби.

кщо в першій формулі прийняти R і D не зовнішніми, а внутрішніми діаметрами, то враховувати товщину стінки не знадобиться, і розрахунок можна вести по першому рівнянню.

ужно розуміти, що перед тим, як обчислити площу труби в перетині, всі вихідні параметри слід привести до однакових одиницях виміру (детальніше: “Як розрахувати площу перерізу труби – прості і перевірені способи”). В принципі, за бажанням розрахунки можна вести в будь-яких одиницях – міліметрах, сантиметрах, метрах і т.д. головне при проведенні подальших обчислювальних операцій привести значення площі до стандартного вигляду (квадратним метрам).

Слід ще враховувати, що в напірних трубопроводах робоче середовище переміщається по всьому об’єму труби, а в разі влаштування самопливний конструкції рідина заповнює собою тільки частина обсягу труби – так зване живий перетин (прочитайте також: “Як розрахувати обсяг труби – поради з практики”). При гідравлічних розрахунках таких систем, відповідно, враховується саме площа живого перетину труби, тобто площа поперечного перерізу переміщається в ній потоку.

Обчислення площі зовнішньої поверхні труби

ак і в попередньому випадку, можна знайти площу труби через діаметр. Формула розрахунку також досить проста, адже розгортка площі циліндра є прямокутник, для якого довжина одного боку дорівнює довжині окружності зовнішнього перетину, другий – довжині відрізка труби.

оответственно, формула площі труби має вигляд:

= 2? RL =? DL,

де R – зовнішній радіус вироби, D – зовнішній діаметр, L – поздовжня довжина труби.

ак і в попередньому випадку, розрахунок необхідно вести в однакових одиницях (наприклад, якщо діаметр труби дорівнює 15 мм, а довжина – 1,5 м, то при перерахунку потрібно використовувати або значення 15 і 1500 мм, або 0,015 і 1,5 м) .

Грунтуючись на величині площі зовнішньої поверхні труби, розраховують необхідну кількість фарбувальних матеріалів або теплоізоляційних матеріалів.

Обчислення площі внутрішньої поверхні труби

лощадь обчислюють за тією ж формулою, замінюючи значення R і D відповідно на внутрішні радіус і діаметр.

ожно обчислити необхідне значення і з урахуванням зовнішніх значень і товщини стінок вироби:

= 2? (R-l) • L = 2? (D / 2-l) • L

ичісленіе внутрішньої площі виробу дозволяє проводити гідродинамічні розрахунки, що враховують внутрішню шорсткість.

цим параметром пов’язано кілька закономірностей:

  • при збільшенні діаметру труби вплив шорсткості на рух потоку послаблюється;
  • якщо внутрішня поверхня труби має схильність до утворення відкладень (наприклад, в разі сталевих труб), з часом площа внутрішньої поверхні і внутрішнього перетину змінюються, а пропускна здатність вироби падає.

ак можна переконатися, формули обчислення основних геометричних параметрів труб досить прості і можуть застосовуватися в розрахунках як професіоналами, так і новачками.

Ссылка на основную публикацию