Гидравлический расчёт трубопровода

Потери давления нужны для подбора насоса, проверки доступного давления и увязки ветвей.

Без них невозможно понять, хватит ли напора для доставки требуемого расхода до удалённого потребителя.

Чем уже или длиннее труба и чем больше расход, тем труднее протолкнуть воду. Расчёт помогает не получить слабую струю или слишком мощный, дорогой насос.

Гидравлический расчёт связывает расход, диаметр, свойства жидкости и сопротивление трубопровода. Сначала объёмный расход переводят в м³/с и определяют среднюю скорость v = 4Q/(πD²). Затем для метода Дарси–Вейсбаха находят число Рейнольдса Re = ρvD/μ и коэффициент трения λ. В ламинарном режиме λ = 64/Re, а в турбулентном его получают по зависимости Коулбрука–Уайта или другой принятой корреляции с учётом относительной шероховатости. Потеря давления на прямом участке равна Δp = λ(L/D)ρv²/2, а потеря напора h = Δp/(ρg). Метод Хазена–Вильямса удобен для воды в инженерных сетях, где коэффициент C задают по материалу, возрасту и состоянию трубы.

Он эмпирический и не предназначен для любых жидкостей, температур и режимов. Его нельзя без проверки применять к вязким нефтепродуктам, газам или водным растворам с заметным изменением свойств. Если нужно сравнить материалы и температуру, предпочтительнее физически обоснованный расчёт Дарси–Вейсбаха. Калькулятор считает распределённые потери только на прямом участке. Отводы, тройники, переходы, фильтры, клапаны, теплообменники, счётчики и входы в резервуары добавляют местные сопротивления. Геодезический подъём не является потерей трения и учитывается отдельным напором.

При выборе насоса складывают потери по наиболее неблагоприятному пути и добавляют статический напор. Диаметр выбирают не только по малой потере: учитывают скорость, шум, эрозию, условияь, доступные типоразмеры и минимальный устойчивый расход. Свойства воды следует принимать при расчётной температуре, потому что вязкость сильно меняется. Результат округляют к фактическому внутреннему диаметру и сверяют с паспортами арматуры. Для ответственной системы выполняют полный расчёт сети с балансировкой ветвей и проверкой кавитационного запаса. При переходе между диаметрами или материалами на трассе локальные сопротивления не исчезают и должны быть добавлены по месту.

Для сетей с насосом строят характеристику системы, где потери растут с расходом, и находят пересечение с кривой насоса. При нагреве жидкости меняются вязкость и плотность, поэтому для нескольких температур считают отдельные режимы. В отчёте сохраняют метод, исходные свойства и фактический внутренний диаметр. Перед применением результата фиксируют расчётный режим, единицы, источник исходных данных и границы применимости модели. Это упрощает повторную проверку после изменения оборудования, температуры, расхода или схемы. Если исходные параметры получены измерением, указывают дату, прибор и фактический диапазон режима.