Obliczanie objętości rury: zasady obliczeń i reguły przeprowadzania obliczeń w litrach i metrach sześciennych

Przy określaniu ilości wymaganej cieczy w systemie grzewczym często trzeba rozwiązać osobne zadanie – wykonać obliczenie objętości rury o zadanych parametrach. Sam wzór obliczeniowy jest prosty. Jednak w praktyce, aby uzyskać dokładny wynik, należy go stosować ostrożnie.

Opowiemy o tym, jak obliczyć wewnętrzną objętość ważnego systemu komunikacyjnego. W przedstawionym przez nas artykule szczegółowo przeanalizowano warianty przeprowadzania obliczeń dla rurociągu i urządzeń grzewczych. Dzięki naszym wskazówkom szybko rozwiąże Pan/Pani zadanie.

Parametry geometryczne rur

Do określenia objętości rury wystarczy znać tylko dwa jej parametry: długość i średnicę wewnętrzną (rzeczywistą). Ważne, aby nie pomylić tego ostatniego parametru z rozmiarem zewnętrznym, który podaje się w celu prawidłowego doboru złączek i elementów łączących.

Jeśli wartość grubości ścianki jest nieznana, zamiast obliczonej średnicy wewnętrznej można użyć DN (średnica nominalna). Są one w przybliżeniu równe, a wartość DN jest zwykle podana na oznaczeniu umieszczonym na zewnętrznej stronie produktu.

Standardowa nomenklatura rur polipropylenowych zawiera średnicę zewnętrzną i grubość ścianki w milimetrach. Na podstawie tych dwóch parametrów można obliczyć średnicę wewnętrzną.

Przed próbą obliczenia objętości jakiejkolwiek rury, należy uniknąć powszechnego błędu i sprowadzić wszystkie parametry do jednego układu miar. Chodzi o to, że długość zwykle wyraża się w metrach, a średnicę w milimetrach. Relacja tych dwóch jednostek jest następująca: 1 m = 1000 mm.

W rzeczywistości można sprowadzić parametry do wartości pośrednich – centymetrów lub decymetrów. Czasami jest to nawet wygodne, biorąc pod uwagę, że w tym przypadku liczba miejsc po przecinku lub, przeciwnie, zer nie będzie bardzo duża.

Wzajemna zależność jednostek miary objętości. Przy przeliczaniu z jednej wielkości na drugą należy uniknąć błędu w liczbie zer lub, przeciwnie, miejsc po przecinku

W przypadku rur wyprodukowanych nie w Rosji (i nie dla Rosji) średnica może być wyrażona w calach. W takim przypadku należy przeprowadzić przeliczenie, uwzględniając, że 1″ = 25.4 mm.

Wzór dla pojedynczej rury

Z geometrycznego punktu widzenia, rura jest prostym okrągłym walcem.

Objętość takiego obiektu jest równa polu przekroju pomnożonemu przez długość:

V = l * S

We wzorze:

• V – objętość (m³);
• l – długość (m);
• S – pole przekroju (m²).

Pole przekroju rury, mającej kształt koła o znanej średnicy, oblicza się według wzoru:

S = π * d² / 4

Tutaj:

• π = 3.1415926;
• d – średnica koła (m).

Ostateczny wzór na objętość rury o znanej średnicy wewnętrznej i długości będzie miał następującą postać:

V = π * l * d² / 4

Jeśli jednostką miary długości i średnicy rury będzie inna wartość (dm, cm lub mm), to objętość będzie wyrażona odpowiednio w dm³, cm³ lub mm³.

Ponadto, chcielibyśmy pokazać Państwu prosty sposób pomiaru zewnętrznej średnicy rury (D) bez suwmiarki. D = L / π, gdzie L – długość obwodu:

Aby poprawnie obliczyć objętość rur, należy podstawić do prostego wzoru dwa parametry: długość i średnicę wewnętrzną. Im dokładniej zostaną zmierzone lub obliczone, tym dokładniejszy będzie uzyskany wynik.

W przeprowadzaniu obliczeń objętości wewnętrznej rury potrzebne będą proste wzory geometryczne, które w szkole są używane na lekcjach fizyki, algebry, chemii, geometrii i innych przedmiotów.

Praktyczne przykłady przeprowadzania obliczeń

Istotną pomoc w analizie zasad obliczeń i kolejności działań przy wykonywaniu obliczeń stanowią konkretne przykłady, z którymi warto się zapoznać zainteresowanym odwiedzającym.

Zadanie #1 – obliczenie objętości wymaganego czynnika grzewczego

Dla wiejskiego domu tymczasowego zamieszkania należy obliczyć objętość zakupionego glikolu propylenowego – czynnika grzewczego niezamarzającego w temperaturach do -30°C. System grzewczy składa się z pieca z płaszczem na 60 litrów, czterech aluminiowych grzejników po 8 sekcji każdy oraz 90 metrów rury PN25 (20 x 3.4).

Rury standardu PN25 20 x 3.4 najczęściej stosuje się do organizacji małego obiegu grzewczego z szeregowym podłączeniem grzejników. Jej średnica wewnętrzna wynosi 13.2 mm.

Objętość cieczy w rurze należy obliczyć w litrach. W tym celu jako jednostkę miary należy przyjąć decymetr. Wzory przejścia od standardowych jednostek długości są następujące: 1 m = 10 dm i 1 mm = 0.01 dm.

Objętość płaszcza kotła jest znana. V₁ = 60 l.

W paszporcie aluminiowego grzejnika Elegance EL 500 podano, że objętość jednej sekcji wynosi 0.36 l. Zatem V₂ = 4 * 8 * 0.36 = 11.5 l.

Obliczymy całkowitą objętość rur. Ich średnica wewnętrzna d = 20 – 2 * 3.4 = 13.2 mm = 0.132 dm. Długość l = 90 m = 900 dm. Zatem:

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

Zatem teraz można znaleźć całkowitą objętość:

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

Procentowy udział ilości cieczy w rurach w stosunku do całego systemu wynosi tylko 15%. Ale jeśli długość instalacji jest duża lub używa się systemu “wodnego ogrzewania podłogowego”, to udział rur w całkowitej objętości znacznie wzrasta.

W obiektach przemysłowych i rolniczych często instaluje się własnoręcznie wykonane grzejniki, zbudowane na zasadzie rejestrów. Znając wymiary rur, można obliczyć ich objętość.

Zadanie #2 – obliczenie objętości domowego grzejnika

Omówimy, jak obliczyć klasyczny grzejnik własnej roboty z czterech poziomych rur o długości 2 m. Najpierw należy znaleźć pole przekroju. Średnicę zewnętrzną można zmierzyć na końcu elementu.

Niech będzie to 114 mm. Korzystając z tabeli standardowych parametrów rur stalowych, znajdziemy grubość ścianki charakterystyczną dla tego rozmiaru – 4.5 mm.

Obliczymy średnicę wewnętrzną:

d = 114 – 2 * 4.5 = 105 mm.

Określimy pole przekroju:

S = π * d² / 4 = 8659 mm².

Całkowita długość wszystkich fragmentów wynosi 8 m (8000 mm). Znajdziemy objętość:

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

Objętość pionowych rurek łączących można obliczyć w podobny sposób. Ale tą wielkością można zaniedbać, ponieważ będzie stanowić mniej niż 0.1% całkowitej objętości grzejnika.

Otrzymana wartość nie jest informacyjna, dlatego przeliczymy ją na litry. Ponieważ 1 dm = 100 mm, to 1 dm³ = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 10⁶ mm³.

Dlatego V = 69272000 / 10⁶ = 69.3 dm³ = 69.3 l.

Duże grzejniki lub systemy grzewcze (które instaluje się na przykład w gospodarstwach) wymagają znacznych objętości czynnika grzewczego.

Dlatego ponieważ trzeba będzie obliczyć objętość rur w m³, to wszystkie wymiary przed podstawieniem ich do wzoru należy od razu przeliczyć na metry.

Zadanie #3 – obliczenie wymaganej długości rur PP

Wartość długości fragmentu można uzyskać za pomocą zwykłej linijki lub miarki. Nieznacznymi zagięciami i zwisami rur polimerowych można zaniedbać, ponieważ nie prowadzą one do poważnego błędu końcowego.

Przy takim wygięciu rur polimerowych, ich długość będzie znacznie większa (o 10-15%) niż długość odcinka, na którym są ułożone.

Aby zachować dokładność, znacznie ważniejsze jest prawidłowe określenie początku i końca fragmentu:

• Przy łączeniu rury z pionem długość należy mierzyć od początku poziomego fragmentu. Nie należy uwzględniać przylegającej części pionu, ponieważ doprowadzi to do podwójnego zliczenia tej samej objętości.
• Przy wejściu do grzejnika długość należy mierzyć do jego rurek, uwzględniając zawory. Nie są one brane pod uwagę przy określaniu objętości grzejnika na podstawie jego danych katalogowych.
• Przy wejściu do kotła długość należy mierzyć od płaszcza, uwzględniając długość wychodzących rurek.

Zaokrąglenia można mierzyć w uproszczeniu – przyjmując, że przebiegają pod kątem prostym. Taka metoda jest dopuszczalna, ponieważ ich ogólny wkład w długość rur jest nieznaczny.

W przypadku posiadania schematu ułożenia podłogi ogrzewanej, długość rurek z czynnikiem grzewczym można obliczyć na podstawie planu z naniesioną siatką skalową.

Objętość podłogi ogrzewanej oblicza się na podstawie metrażu zamontowanych rur.

Jeśli brakuje danych dotyczących długości lub schematu, ale znany jest odstęp między rurkami, to obliczenia można przeprowadzić według następującego przybliżonego wzoru (niezależnie od sposobu ułożenia):

l = (n – k) * (m – k)/k

Tutaj:

• n – długość odcinka podłogi ogrzewanej;
• m – szerokość odcinka podłogi ogrzewanej;
• k – odstęp między rurkami;
• l – końcowa długość rurek.

Pomimo małego przekroju rur stosowanych do wodnej podłogi ogrzewanej, ich całkowita długość prowadzi do znacznej objętości mieszczącego się czynnika grzewczego.

Tak więc, aby zapewnić system podobny do pokazanego na powyższym rysunku (długość – 160 m, średnica zewnętrzna – 20 mm), potrzebne będzie 26 litrów płynu.

Uzyskanie wyniku metodą eksperymentalną

W praktyce pojawiają się problematyczne sytuacje, gdy układ hydrauliczny ma złożoną strukturę lub niektóre jego fragmenty są poprowadzone w sposób ukryty. W takim przypadku określenie geometrii jego części i obliczenie całkowitej objętości staje się niemożliwe. Wtedy jedynym rozwiązaniem jest przeprowadzenie eksperymentu.

Użycie rozdzielacza i ułożenie rur pod wylewką – to zaawansowana metoda ukrytego doprowadzania gorącej wody do grzejników. Dokładne obliczenie długości przewodów przy braku planu jest niemożliwe.

Należy spuścić cały płyn, wziąć jakieś naczynie miarowe (np. wiadro) i napełnić system do wymaganego poziomu. Napełnianie odbywa się przez najwyższy punkt: zbiornik wyrównawczy otwartego typu lub górny zawór spustowy. Przy tym wszystkie pozostałe zawory muszą być otwarte, aby uniknąć tworzenia się korków powietrznych.

Jeśli obieg wody w obwodzie realizowany jest przez pompę, należy pozwolić jej pracować przez godzinę lub dwie bez podgrzewania czynnika grzewczego. Pomoże to usunąć pozostałe pęcherze powietrza. Następnie należy ponownie dolać płyn do obwodu.

Tę metodę można również zastosować dla poszczególnych części obwodu grzewczego, na przykład ogrzewania podłogowego. W tym celu należy go odłączyć od systemu i w ten sam sposób “przepłukać”.

Wnioski

Pomimo ogromnego wyboru programów komputerowych dostępnych w sieci do obliczania litrażu czynnika grzewczego, istnieją tabele GOST do określania wewnętrznej objętości rur, a znajomość zasad obliczeń „ręcznych” jest konieczna.

Są one niezbędne dla tych, którzy samodzielnie zajmują się budową i naprawą instalacji, oraz dla tych, którzy korzystają z usług firm projektowych i budowlanych. Przydatne informacje pomogą określić zużycie materiału przed instalacją systemu, dokładnie oszacować kosztorys i uzyskać obraz przyszłych wydatków eksploatacyjnych.

Czy chcieliby Państwo opowiedzieć o tym, jak obliczali Państwo objętość czynnika grzewczego dla autonomicznego systemu grzewczego w domku letniskowym lub w domu podmiejskim? Czy posiadają Państwo informacje, które mogą przydać się odwiedzającym stronę? Prosimy pisać komentarze, publikować zdjęcia związane z tematem artykułu, zadawać pytania w bloku poniżej.