З самими різними цілями часто доводиться розраховувати площа поверхні труби або її перетин. Зрозуміло, щоб дізнатися площа труби - формула повинна спиратися на її діаметр і довжина.
Чи потрібні якісь ще параметри? Навіщо всі ці розрахунки можуть бути потрібні? Як розрахувати площу і перетин? Все це ми дізнаємося з цієї статті.
З точки зору геометрії труба являє собою циліндр. Звідси і прості формули розрахунку
Навіщо це потрібно?
Почнемо все ж з того, що ще раз перерахуємо основні ситуації, коли нам потрібен розрахунок площі труби - її поверхні або перетину.
- Формула площі труби буде корисна, якщо нам потрібно розрахувати тепловіддачу регістра або теплої підлоги.
Обидва значення виводяться саме з сумарною площі, що віддає повітрю в приміщенні тепло від теплоносія.
Від площі поверхні регістра лінійно залежить його тепловіддача
- Часто зустрічається зворотна ситуація - коли потрібно підрахувати втрати тепла на шляху до опалювального приладу.
Для того, щоб можна було прийняти рішення про кількість та розмір радіаторів, конвекторів або інших приладів - потрібно знати, якою кількістю калорій ми маємо в своєму розпорядженні. Воно виводиться знову-таки з урахуванням площі поверхні труби, яка транспортує воду від елеваторного вузла. - Розрахунок площі поверхні труби потрібен для того, щоб закупити необхідну кількість теплоізоляційного матеріалу.
Якщо протяжність теплотраси обчислюється кілометрами - а це саме так і буває - точний розрахунок може заощадити підприємству величезні суми.
Тут тепловіддачу потрібно скоротити до мінімуму. Щоб порахувати кількість необхідного теплоізоляційного матеріалу - потрібно дізнатися площа поверхні, яку належить захистити від втрати тепла
Виробники фарби вказують її витрата в грамах на квадратний метр поверхні
- Розрахунок площі перетину труби необхідний для того, щоб дізнатися її максимальну прохідність.
Так, можна просто поставити трубу свідомо більше необхідної; але при складанні типового проекту, за яким буде будуватися багато будинків, перевитрата коштів в цьому випадку буде великим.
Важливо: в разі приватного будинку перевитрата бюджету, якщо ви просто візьмете трубу на крок більше, невеликий. А от втрати тепла виростуть помітно. Не зрозуміло? Згадайте: більше поверхню труби - більше тепла на ній розсіюється.
Крім того, між моментами, коли відкривається кран гарячої води, весь обсяг у відповідному водопроводі безцільно остигає.
Чим більше діаметр труби - тим більше води в ній буде стояти, тим більше тепла ви витратите на безцільні нагрів приміщення.
Чим товщі труби - тим більше гарячої води безцільно остигає після кожного відкриття крана
методики розрахунку
розрахунок перетину
Власне, завдання-то з геометрії середніх класів. Нам потрібно розрахувати площа кола, діаметр якого дорівнює зовнішньому діаметру труби за вирахуванням товщини її стінок.
Площа круга, як ми пам'ятаємо, розраховується як S = Pi R ^ 2.
Таким чином, розраховує площа перетину труби формула має вигляд S = Pi * (D / 2-N) ^ 2, де S - площа внутрішнього перерізу труби, Pi - число «пі», D - зовнішній діаметр труби, а N - товщина стінки труби. Діаметр, як ми пам'ятаємо - це два радіусу.
Отже, вважає площа поперечного перерізу труби формула перед нами. Давайте скористаємося їй на прикладі чергового сферичного коня у вакуумі - гарячекатаної безшовної труби зовнішнім діаметром 1 метр і зі стінками товщиною 10 мм.
Важливо: в напірних водопроводах вода завжди заповнює весь обсяг труби.
У самопливної каналізації ж це не так: більшу частину часу потік змочує лише частина стінок і, відповідно, труба надає йому менший опір в порівнянні з повністю заповненою.
Саме для гідравлічних розрахунків самопливної каналізації введено таке поняття, як площа живого перетину труби.
Це площа поперечного перетин потоку в ній, перпендикулярного напрямку руху потоку.
Від точного підбору перетину труби часом дуже багато залежить
Площа зовнішньої поверхні труби
І це теж завдання суто геометрична. Як порахувати площа поверхні труби зовні?
А як знайти в загальному випадку площа стінок циліндра?
Поверхня циліндра - це, по суті, прямокутник, одна сторона якого - довжина кола циліндра, а друга - довжина самого циліндра. Так?
Довжина кола, як ми пам'ятаємо, дорівнює Pi * D, де Pi - число Пі, а D - діаметр труби.
Як розрахувати площу прямокутника? Необхідно його довжину помножити на ширину.
Площа звітного прямокутника буде такою: S = Pi * D * L, де Pi - старе добре число Пі, D - діаметр труби, а L - її довжина.
Для теплотраси діаметром в один метр при її довжині в десять кілометрів площа забарвлення труб буде рівною: 3,14159265 * 1 * 10000 = 31415,9265 м2. Теплоізоляції знадобиться трохи більше: вона має товщину, відмінну від нуля, до того ж труба загортається в мінеральну вату з перетином полотен.
І тут точний розрахунок площі поверхні був необхідний
Площа внутрішньої поверхні труби
Навіщо внутрішня поверхня? Невже труби фарбують зсередини?
Ні, площа внутрішньої поверхні може стати в нагоді при гідродинамічних розрахунках. Це площа поверхні, з якою контактує вода при русі по трубах.
Є кілька пов'язаних з цією площею нюансів:
- Чим більше діаметр труби для водопроводу - тим менше вплив шорсткості її стінок на швидкість потоку в ній.
Для трубопроводів великого діаметра при невеликій протяжності опором труби можна повністю знехтувати; - Для гідродинамічних розрахунків шорсткість поверхні має не менше значення, ніж її площа.
Іржава всередині сталева водопровідна труба і ідеально гладка поліпропіленова дуже по різному впливають на швидкість потоку; - Труби з неоцинкованої стали мають, так би мовити, непостійну площа внутрішньої поверхні.
Вони з часом заростають іржею і мінеральними відкладами, в результаті чого просвіт звужується.
Якщо вам прийде в голову дивна фантазія виготовити зі сталі водопровід холодного водопостачання - цим фактом не можна нехтувати, оскільки прохідність водопровідної труби може впасти вдвічі вже за десять років.
Заростання сталевий неоцинкованої труби доводиться враховувати при розрахунку водопроводу
Ну а що з формулою? Вона проста. Діаметр циліндра в цьому випадку, як легко здогадатися, дорівнює різниці діаметра і подвоєною товщини стінок труби.
Раз так - площа стінок циліндра набуває вигляду S = Pi * (D-2N) * L, де D - як і раніше діаметр труби, N-товщина її стінок, а L - протяжність.
Для теплотраси довжиною в 10 кілометрів з труби діаметром 1 метр зі стінками товщиною 10 мм площа внутрішньої поверхні виявиться рівною: 3,14159265 * (1-2 * 0,01) * 10000 = 30787,60797 м2.
висновок
Підводячи підсумки - по суті, ми з вами заново пройшли курс геометрії середніх класів, згадавши школу і знання, забуті за роки нудною дорослому житті. Будемо сподіватися, що ці прості формули знадобляться вам не раз. Удачі в будівництві!