Как рассчитать давление воды? - VITC33.RU

Как рассчитать давление воды?

Каким должен быть напор воды в квартире и способы его измерения

Довольно часто в быту, чтобы провести подключение или отремонтировать бытовые приборы, работающие на воде из водопроводной сети, необходимо знать, какое давление в водопроводе в квартире. Далее в статье расскажем, как узнать давление воды, каковы нормативы данного показателя и к кому обращаться в случае нарушения установленных норм.

Норма давления воды в многоквартирном доме

Давление воды в водопроводе оказывает большое влияние на работоспособность и долговечность службы многих бытовых приборов, действие которых основано на использовании воды непосредственно из водопровода, а также на работу сантехнического оборудования. Например, при повышенном давлении могут не выдержать муфты и вентили бытовых агрегатов, а при пониженном – эти приборы просто не будут работать.

Точных величин давления в водопроводе для МКД не существует, но определено, что они должны варьироваться в пределах от 0,3 до 6 атмосфер:

  • для холодной воды – от 0,3 до 6 атмосфер;
  • для горячей – от 0,3 до 4,5 атмосфер.

Кстати, законом определены также нормы температуры в квартире зимой — она долдны быть не ниже ИИИИИИИ Подробнее читайте в этой статье https://potrebexpert.online/6250-dopustimye-normy-temperatury-v-kvartirah

Проанализируем давление в системе водоснабжения, рекомендуемое для различной техники и сантехнического оборудования в таблице:

Оборудование и бытовая техника Рекомендуемые показатели давления воды (атмосфер)
умывальник 0,2
унитаз 0,2
душ 0,3
джакузи 4
стиральная машина 2
посудомоечная машина 1,5

Формула расчета давления воды в многоэтажном доме

Прежде чем представить формулу расчета давления воды, необходимо пояснить:

  • 1 бар = 1,019 атмосферы;
  • 1 бар = 10,19 метров водяного столба (м в.с.);
  • 1 атмосфера = 0,98 бар;
  • 1 атмосфера = 10 м в.с.

Рассмотрим формулу, исходя из измерений в метрах водяного столба:
10 м в.с. + (4 м х N), где:
— 10 м в.с. – это минимальное давление, подаваемое на 1 МКД;
— 4 м – принятая высота этажа;
— N – количество этажей МКД.

Рассчитаем для примера давление, с которым должна подаваться вода в 9-этажный дом:
10 + (4 х 9) = 46 (метров водяного столба), что приблизительно равно 4,6 атмосферы.

Советы, как определить давление в водопроводе

Давление в водопроводе можно измерить с помощью прибора, называемого водяным манометром. Существует его бытовая версия для домашнего использования с переходником для подключения к оборудованию, например, к крану на кухне.

Существует метод измерения давления и без использования манометра. Для этого понадобится 3-х литровая банка и секундомер (или часы с секундной стрелкой). Необходимо открыть кран на полную мощность, подставить банку и засечь время. После заполнения нужно отметить время, за которое наполнилась банка. Оно и станет ключевым показателем для определения давления. Опытным и расчетным путем было установлено соответствие времени наполнения банки и давления в водопроводе.

Посмотрим более детально данное соотношение в таблице:

Давление в водопроводной сети (атмосфер) Время заполнения банки (секунды)
0,10 14
0,14 13
0,19 10
0,24 9,5
0,34 8

Эти показатели являются весьма приблизительными, а потому могут лишь стать основанием для вызова представителей управляющей компании для проведения официальных замеров с помощью специального оборудования.

Инстанции, отвечающие за водоснабжение

Перед тем, как обращаться в какие-либо инстанции по поводу плохого напора воды, необходимо убедиться в том, что причиной этого не является засор устройства известковыми или иными отложениями, неисправность оборудования и т. д.

Если же причина не в вышеперечисленном, то при несоблюдении норм давления подаваемой в МКД воды, можно обратиться в следующие организации:

  • в управляющую компанию (УК), на балансе которой находится данный дом. УК, по определению, является посредником между поставщиком ресурсов жизнеобеспечения МКД и гражданином, являющимся собственником или нанимателем жилья в данном доме. Необходимо предпринять следующее:
    1. написать заявление в УК с описанием проблемы, с требованиями устранить нарушение норм подачи воды и произвести перерасчет стоимости оплаченных услуг по содержанию жилья,
    2. отнести жалобу в УК в 2 экземплярах, один – оставить в компании, другой, с пометкой о принятии заявления – забрать себе,
    3. ожидать устранения проблемы, УК обязаны рассмотреть жалобу не позже 1 месяца после ее принятия.

  • в управление городской администрации, если меры по поданной жалобе не были своевременно рассмотрены УК. При обращении в администрацию следует написать новое заявление и приложить к нему второй экземпляр жалобы, ранее направленной в УК.
  • Способы повышения и понижения давления воды в водопроводе

    Если в водопроводе по каким-либо причинам стабильно низкое давление и организации, обслуживающие водопроводную систему, не могут или не хотят что-либо предпринимать, то выходом может стать установка в квартире специального оборудования: насосной станции. Она состоит из гидроаккумулятора, центробежного насоса, защитных реле и контрольно-измерительных приборов.

    Более простой вариант – установка насоса, который принудительно закачивает воду из сети. Данный метод имеет существенный недостаток – он приводит к быстрому износу бытовых приборов и сантехники.

    Как самостоятельно измерить напор воды в кране — смотрите видео:

    При повышенном давлении в водопроводе для предотвращения поломок бытовой техники и оборудования давление необходимо снижать. Сделать это можно, установив на месте врезки квартирной трубы в общую систему редуктор давления.

    Стоит отметить, что все работы по проведению вышеуказанных работ должны проводить только специалисты, имеющие лицензию на выполнение данных манипуляций. Лучше, если это будут работники УК, или приглашенные ими специалисты. Дело в том, что в ином случае, при какой-либо аварии в или при банальной протечке, вину за произошедшее возложат на владельца квартиры, где проводилась несанкционированная врезка приспособлений в водопроводную систему. Соответственно, материальное возмещение за причиненный ущерб придется выплачивать также владельцу этого жилья.

    Подробно о давлении воды в трубах

    Водный напор в системе водоснабжения — важнейший показатель качественного выполнения коммунальными службами своих обязанностей. Какой он должен быть и каков он на самом деле?

    В чем измеряется и как его проверить самостоятельно? На эти и некоторые другие вопросы постараемся дать ответы, — это поможет лучше контролировать благополучие своей квартиры и улучшить ее комфорт.

    Что это такое?

    Чтобы водопровод исправно функционировал, службы водоканала постоянно поддерживают в нем определенное давление.

    Напор измеряется физической величиной, равной силе воздействия воды на стенки трубопровода.

    С помощью него от водоснабжения добиваются такого состояния, при котором он будет полноценно функционировать без риска наступления аварийных ситуаций:

    1. прорыва труб,
    2. запорной арматуры
    3. различного сантехнического оборудования.

    Обозначение напора в трубопроводе

    Традиционно давление измеряют в Паскалях (Па), однако в сфере водоснабжения приняты и другие условные обозначения, — при этом в разных странах они отличаются:

    • В России давление принято измерять в кгс/см². 100 кгс/см² тождествено 980,67 Па.
    • В европейских странах применяют другую условную единицу – бар, который равен 10⁵ Па.
    • В Англии и США используют обозначение psi, что соответствует 6,87 кПа.

    Также давление измеряют в технических атмосферах и миллиметрах ртутного столба.

    Соотношение величин разных обозначений приведено в следующей таблице:

    Зависимость скорости от напора

    В водоснабжении существует одна весьма важна взаимосвязь – зависимость давления от скорости воды в трубопроводе. Данное свойство подробно описано в физическом законе Бернулли. Подробно рассматривать его мы не будем, но укажем лишь на его суть — при увеличении скорости течения воды её давление в трубе снижается.

    Так вышло, что не все сантехнические приборы рассчитаны на эксплуатацию при высоком напоре, в большинстве случаев они ограничены 5-6 атмосферами, — иначе повышенных износ и преждевременный выход из строя.

    В центральных магистралях этот показатель значительно выше – может достигать 15 атмосфер, а потому для его снижения при подключении внутренних систем используют трубы меньшего диаметра.

    Какая мощность в системе ГВС и ХВС?

    Давление воды в многоэтажных домах, подключенных к центральной водопроводной сети, не постоянно.

    Оно зависит от таких факторов, как этажность дома или время года, — так в летний сезон, особенно в многоэтажных домах становиться особо ощутима нехватка холодной воды, которая в это время идет на полив придомовых или приусадебных участков.

    Муниципальные службы на практике стараются держать уровень на средних показателях в 3-4 атмосферы, правда, не всегда успешно. Минимальные показатели, при котором трубопровод дома может функционировать (и для ХВС, и для ГВС), составляют 0.3 бара на один этаж.

    Объясняется это просто – холодная вода используется активней, поскольку нужна для функционирования канализации. Поэтому максимальные показатели для ХВС будут 6 атмосфер, а для ГВС – 4.5 атмосферы.

    Какие показатели считаются нормой (по ГОСТу, СНиП)?

    Водоснабжение регулируется следующими нормативным актами:

    В соответствии с этими документами свободный напор в водопроводной сети на вводе в здание напрямую зависит от его этажности, — для одноэтажных построек этот показатель приравнивается к 1 атмосфере, что соответствует 10-ти метрам водонапора.

    В многоэтажных домах это значение увеличивается на 4 метра на каждый этаж здания. В ночное время входящее давление может быть снижено до отметки в 3 метра.

    Давление холодной воды должно находиться в пределах от 0.3 до 6 атмосфер, горячей – от 0.3 до 4,5.

    Как узнать мощность: пошаговая инструкция

    Наиболее точным способом определить давление водопровода может стать встроенный манометр, — его устанавливают на входе во внутреннюю сеть сразу после запорной арматуры с фильтром.

    Если такое оборудование не установлено, то можно изготовить переносной его аналог самостоятельно.

    Для того понадобится:

    • манометр до 6 атмосфер;
    • резьбовой удлинитель;
    • переходник (при необходимости);
    • фумлента;
    • разводной ключ.

    Порядок работ:

    1. К манометру присоединяют резьбовой удлинитель, на который крепят переходник (при необходимости). Для точности производимых измерений с помощью фумленты достигают герметичности соединений.
    2. От с шланга душа отсоединяют лейку и прикручивают подготовленный ранее манометр, — соединение герметизируют фумлентой.
    3. Полностью открывают кран-буксу душа и снимают показания с манометра.

    Этот способ является наиболее точным, однако если требуется срочно узнать давление, а манометра под рукой нет, то можно применить другой, правда, менее точный метод: определение давления по расходу воды.

    • трехлитровая банка;
    • секундомер.

    Порядок проведения измерений:

    1. 3-литровую емкость подставляют под предварительно открытый на полную мощность кран.
    2. Одновременно с этим засекают время на секундомере и фиксируют: за сколько наполнится емкость.
    3. Полученное время сверяют с табличными данными и устанавливают давление.

    Таблица: зависимость давления от расхода воды:


    В видео наглядно показано, как можно измерить давление воды самостоятельно:

    Как посчитать потерю?

    Потеря давления в водопроводной сети происходит по следующим причинам (засоры и ржавчина труб не рассматриваются):

    1. Сопротивление трубы на прямых участках.
    2. Местное сопротивление (изгибы, клапана и т.п.).

    Для удобства подсчетов существуют онлайн-калькуляторы, которые в считанные секунды позволяют выяснить уровень падения давления в трубопроводе. Также для решения этой задачи можно воспользоваться специальными табличными данными.

    Расчет на прямых участках

    Для расчета потерь нужно выяснить:

    • расход воды;
    • материал трубопровода, его диаметр и длину.

    Выбрав нужное значение в таблице и выяснить величину снижения давления.

    Табличные данные для полипропиленовых труб, — для металлических труб в вычисления нужно добавить поправочный коэффициент 1,5. Если длина трубы меньше 100 метров, то результат умножается на коэффициент длины. Так для металлической трубы с диаметром 50 мм, длиной 35 метров и расходом воды в 6.0 м³/ч получится следующий результат: 1,6*0,35*1,5=0,84 мвс.

    На местах

    Также потери происходят на поворотах и изгибах трубопровода, а также в местах нахождения запорной арматуры и фильтров.

    Для расчетов существует специальная таблица, чтобы ей воспользоваться нужно узнать скорость потока воды в трубе, — вычисляется это следующим образом: расход нужно разделить на площадь сечения трубы.

    В этой таблице данные указаны в сантиметрах водного столба, а потому очевидно, что потери давления на местных сопротивлениях не критичны и принципиального значения для малых сетей значения не имеют.

    Как заглушить трубу с водой под давлением?

    Поставить заглушку на трубу – дело не хитрое, если делать это без напора.

    Но когда воду нельзя перекрыть, то многие подумают, что сделать это невозможно. Однако это не так.

    Обычную заглушку поставить не получится, так как сильный напор не даст возможность даже наживить её на резьбу.

    Но если воспользоваться вместо неё обычным водопроводным краном, то всё получится.

    Метод заключается в том, чтобы кран, который будет заглушать трубу, перевести в открытый режим, — вода будет проходить сквозь него и тем самым даст возможность его наживить на резьбу трубы. Как только кран-заглушка будет наживлен и закручен на несколько витков, его можно перекрывать.

    Перед работами нужно убедиться в том, что ничто не помешает выполнению работ, а также подготовить емкость для набора воды, тряпочную ветошь для уборки (чтоб не протопить соседей).

    Этим методом можно воспользоваться даже в случае, если заглушаемая труба будет без резьбы, — тогда на кран-заглушку нужно надеть гибкий шланг, который бы налезал на трубу.

    Кран, как и в первом случае, нужно полностью открыть, а шланг одевать на трубу — крепить его нужно на один-два хомута. После этого можно окончательно перекрывать воду.

    Заключение

    В многоэтажных домах существует проблема не только с пониженным, но и с избыточным давлением, — это случается с квартирами на первых этажах дома, например, когда система не зонирована или при разовом нарушении режима водоснабжения коммунальными службами.

    Поэтому навык самостоятельного замера мощности в водопроводе квартиры приобретает особую ценность, поскольку позволяет своевременно выявить превышение давления и дать знать службам водоканала соответствующий сигнал, что предотвратит аварийную ситуацию и преждевременный выход сантехнического оборудования.

    Статика. Давление покоящейся жидкости на дно и стенки сосуда (гидростатическое давление).

    Жидкости (и газы) передают по всем направлениям не только внешнее давление, но и то дав­ление, которое существует внутри них благодаря весу собственных частей.

    Давление, оказываемое покоящейся жидкостью, называется гидроста­тическим.

    Получим формулу для расчета гидростатического давления жидкости на произвольной глубине h (в окрестности точки A на рисунке).

    Сила давления, действующая со стороны вышележащего узкого столба жидкости, может быть выражена двумя способами:

    1) как произведение давления p в основании этого столба на площадь его сечения S:

    2) как вес того же столба жидкости, т. е. произведение массы m жидкости на ускорение сво­бодного падения:

    Масса жидкости может быть выражена через ее плотность p и объем V:

    а объем — через высоту столба и площадь его поперечного сечения:

    Подставляя в формулу (1.28) значение массы из (1.29) и объема из (1.30), получим:

    Приравнивая выражения (1.27) и (1.31) для силы давления, получим:

    Разделив обе части последнего равенства на площадь S, найдем давление жидкости на глубине h:

    Это и есть формула гидростатического давления.

    Гидростатическое давление на любой глубине внутри жидкости не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость, и равно произведению плотности жидкости, ускорения свободно­го падения и глубины, на которой определяется давление.

    Важно еще раз подчеркнуть, что по формуле гидростатического давления можно рассчитывать давление жидкости, налитой в сосуд любой формы, в том числе, давление на стенки сосуда, а так­же давление в любой точке жидкости, направленное снизу вверх, поскольку давление на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям.

    Гидростатический парадокс .

    Гидростатический парадокс — явление, заключающееся в том, что вес жидкости, налитой в сосуд, может отличаться от силы давления жидкости на дно сосуда.

    В данном случае под словом «парадокс» понимают неожиданное явление, не соответствующее обычным представлениям.

    Так, в расширяющихся кверху сосудах сила давления на дно меньше веса жидкости, а в сужа­ющихся — больше. В цилиндрическом сосуде обе силы одинаковы. Если одна и та же жидкость налита до одной и той же высоты в сосуды разной формы, но с одинаковой площадью дна, то, несмотря на разный вес налитой жидкости, сила давления на дно одинакова для всех сосудов и равна весу жидкости в цилиндрическом сосуде.

    Это следует из того, что давление покоящейся жидкости зависит только от глубины под свободной поверхностью и от плотности жидкости: p = pgh (формула гидростатического давления жидкости). А так как площадь дна у всех сосудов одинакова, то и сила, с которой жидкость давит на дно этих сосу­дов, одна и та же. Она равна весу вертикального столба ABCD жидкости: P = oghS, здесь S — площадь дна (хотя масса, а следовательно, и вес в этих сосудах различны).

    Гидростатический парадокс объясняется законом Паскаля — способ­ностью жидкости передавать давление одинаково во всех направлениях.

    Из формулы гидростатического давления следует, что одно и то же количество воды, находясь в разных сосудах, может оказывать разное дав­ление на дно. Поскольку это давление зависит от высоты столба жидкости, то в узких сосудах оно будет больше, чем в широких. Благодаря этому даже небольшим количеством воды можно создавать очень большое давле­ние. В 1648 г. это очень убедительно продемонстрировал Б. Паскаль. Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, узкую трубку и, подняв­шись на балкон второго этажа, вылил в эту трубку кружку воды. Из-за малой толщины трубки вода в ней поднялась до большой высоты, и давле­ние в бочке увеличилось настолько, что крепления бочки не выдержали, и она треснула.

    Расчет давления воды в трубопроводе: как производятся вычисления и с какой целью

    Обеспечение жилого дома непрерывно подаваемой водой – одно из благ цивилизации. Этот бытовой комфорт может обеспечить не только центральное водоснабжение, но и обычная скважина на участке. Большинство сантехники не может полноценно работать без хорошего напора, а на него влияет немало факторов. Поэтому важно правильно сделать расчет давления воды в трубопроводе.Чтобы не было нареканий на работу системы, нужно знать, как производится расчет потребления воды по сечению трубы.

    Определение показателя

    Для работы бойлера с душем, стиральной и посудомоечной машины, водопроводных кранов и сливного бачка необходимо достаточное давление в трубопроводе. С позиции инженерных требований, этот показатель подразумевает свои разновидности, включая проектное и рабочее давление.

    Перепады давления в коммуникациях сложно прогнозировать и корректировать, не имея специальных знаний и практического опыта по вычислению. Без специалистов невозможно рассчитать параметры, даже имея доступ к специальным программам и формулам.

    Чтобы не было путаницы, стоит вникнуть в простейшую классификацию:

    1. Пробное давление. Необходимый показатель при испытаниях коммуникаций, обеспечивающий проверку целостности всей конструкции и отдельных элементов системы при плановой нагрузке. Это как последняя «репетиция» перед запуском в эксплуатацию.
    2. Условное. Это понятие используют для расчета прочности водопровода под давлением воды на трубы изнутри при температуре порядка 20˚С.
    3. Рабочее давление, предполагающее избыточную нагрузку на фоне стандартных показателей процесса подачи в обычных условиях.
    4. Расчетное. Под ним подразумевается избыточное давление внутри трубопровода с транспортируемой жидкой средой. Максимальной нагрузке подвергаются все составляющие инженерной коммуникации, включая все сочленения, поворотные элементы и запорную арматуру.

    При построении схем и чертежей учитываются все варианты, но именно расчетное давление определяет выбор толщины или диаметра трубы. От него зависит продолжительность амортизации трубопровода и безопасность жильцов.

    Наглядный пример расчета

    Суточная норма потребления воды на 1 человека, по нормам СНИП – 60 л (с учетом купания в ванне 1 раз в неделю). Это минимальная цифра расхода подаваемой воды через одну трубу, она относится к жильцам неблагоустроенных домов. Показатели дают представление о нагрузке на систему подачи и водоотведения в крупных городах.

    При комфортных условиях объем колеблется в пределах 120 – 200 л/чел. Но эта норма возрастает при специфических потребностях, например, при уходе за домашними питомцами или при необходимости ежедневно пользоваться душем.

    Общая пропускная способность коммуникаций зависит от разных показателей. Трубы требуемого диаметра подводят к скважине или водонапорной башне. Создается необходимое давление, которое измеряется в атмосферах и в метрах водного столба.

    На уроках физики многие изучали, что если залить жидкость в 10-метровую трубу и установить ее строго вертикально, то внизу фиксируется давление в 1 атмосферу. На практике показатель давления не влияет на объем емкости водонапорной башни. Напор пропорционален высоте строения (водонапорной башни), при условии наличия жидкости в резервуаре.

    В сам резервуар воду подают насосы. При прохождении напора и распределении воды в смесителях показатели варьируются, потому что на него влияют многие факторы, включая конфигурацию трубопровода и его уклон.

    Возьмем пример с такими показателями:

    • 5-этажный дом;
    • 1 этаж – 3 метра;
    • общая высота – 15 м.

    Водопровод подает содержимое на все этажи, независимо от высоты. Пятнадцатиметровая водонапорная башня обеспечит на 1-м этаже давление 1,5 Атм. Этот показатель на 2-м этаже будет уже 1,2 Атм, его получаем простым вычитанием высоты по этажам, результат делится на 10.

    При такой схеме до 5-го этажа вода не будет доходить. По логике, для обеспечения водой жильцов последнего уровня требуется сооружение башни большей высоты для достаточного давления.

    Современное водоснабжение, как правило, оборудовано особыми насосами. Их силы хватает для подачи жидкости в многоэтажные постройки. Только требуется в скважину на 15 м погрузить сверхмощный агрегат. На поверхности (в нулевой точке) будет давление в 3,5 Атм, что просчитывается математически – (50-15):10 = 3,5.

    Расчет соотношения давления и сечения трубопровода

    Расчет давления (при снижении напора в системе или отдельных сегментах) определяет суммарные потери. Давление необходимо усиливать, иначе напор на разных этажах будет отличаться. Это учитывается при расчетах трубы по диаметру. Упрощенный вариант вычисления при заданных в СНиП параметрах показывает формула:

    • Д – диаметр внутренний;
    • ГС – гидравлическое сопротивление;
    • ДТ – длина трубопровода;
    • ПД – потеря давления (заданная или допустимая, разница в начале и на конечном участке);
    • УВ – удельный вес воды (1000 кг);
    • СП – скорость потока (м/сек);
    • 2g – 9,81 м/сек константа ускорения от силы тяжести.

    Проходя по трубам, жидкая среда встречает сопротивление стенок труб и поворотных сегментов. Это называется «гидравлическое сопротивление», оно влияет на скорость потока в трубопроводе, которое более заметно на старых ржавых участках с осадком кальция и органики.

    Основные параметры, определяющие проходимость жидких сред через трубопровод:

    1. Скорость потока.
    2. Внутренний диаметр трубы.
    3. Материал водопровода (полимер или металл).

    Полностью гладких и прямых водопроводов не бывает.

    Соотношение сечения трубы и параметров давления

    Жители городских квартир нередко сталкиваются с проблемой потери напора воды при одновременном включении кранов по стояку на большинстве этажей. Это связано с 2-мя причинами:

    • недостаточный диаметр водопровода;
    • резкое снижение напора в системе.

    Верный выбор сечения труб так же важен, как выбор металла или полимера. Погрешности в вычислениях по диаметру и давлению приводят к турбулентности потока. Это можно определить на слух из-за воздуха, содержащегося в воде. Движение содержимого в трубопроводе сопровождается шумом. Если ничего не решать, это ведет к чрезмерным известковым отложениям в коммуникации.

    В стояках большинства домов средний показатель давления соответствует нормам ГОСТ и СНиП. При сооружении частного сектора значительные отклонения от нормы негативно отражаются на пропускной способности трубопровода. Более узкие тонкостенные сегменты, особенно при неграмотном сочленении, способны привести к аварийной ситуации.

    При сооружении трубопровода не используйте фитинги из другого металла и случайные врезки – они также негативно влияют на давление.

    Пример расчета стенки трубы по давлению

    Для наиболее точных расчетов потребления воды относительно сечения трубы нужна толщина стенки, к которой прибавляется коэффициент коррозийного износа (КИ, РТС – расчетная толщина стенок). Наглядно вычисление выглядит так:

    Соотношение расчетной толщины стенки пропорционально давлению вычисляется по формуле, где основные величины можно взять из справочников:

    РТС = ВИД × ДТнар : 230 × ДНр × КПШ + Р

    Здесь РТС – расчетная толщина стенок, ВИД – внутреннее избыточное давление, ДТнар – диаметр трубы наружный, ДНр – допустимое напряжение на разрыв, КПШ – коэффициент прочности шва (зависит от способа соединения и материала) и Р – расход воды.

    К искомому числу прибавляются коэффициенты для внесения поправок, которые можно найти в справочниках по гидравлике. Они нужны для реальной оценки пропускной способности водопровода. Например, 1 водоразборный кран в минуту пропускает около 5-6 л воды.

    С учетом суммируемых данных, приобретают трубы соответствующего диаметра, способного обеспечить пользователей нужным количеством воды под напором. В большей мере это относится к домовладельцам частного сектора, обеспечиваемого водой из скважины. Для этого потребуется насос достаточной мощности (все параметры указаны в технической документации к изделию).

    При желании, можно использовать не только формулы, но и онлайн калькуляторы или компьютерные программы. Для точности рекомендуется вносить как можно больше показателей и коэффициентов на поправку, чтобы исключить погрешности в расчетах. Данные, которые необходимо внести, пишутся через запятую, например, 3,5, а не 3.5.

    Закон Паскаля

    О чем эта статья:

    Давление

    Идущий по рыхлому снегу человек будет в него постоянно проваливаться. А вот на лыжах он сможет передвигаться по тому же самому снегу спокойно. Казалось бы, ничего не меняется — человек воздействует на снег с одинаковой силой и на лыжах, и без них.

    Дело в том, что «проваливание» в снег характеризуется не только силой — оно также зависит от площади, на которую эта сила воздействует. Площадь поверхности лыжи в 20 раз больше площади поверхности подошвы, поэтому человек, стоя на лыжах, действует на каждый квадратный сантиметр с силой в 20 раз меньшей, чем без них.

    Или, например, если вы будете с одинаковой силой втыкать кнопки в пробковую доску, легче войдет та кнопка, у которой более заостренный конец, так как его площадь меньше.

    Резюмируем: результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади поверхности, к которой эта сила приложена.

    А теперь подтвердим этот вывод опытами, как настоящие физики.

    Возьмем небольшую доску и вобьем гвозди в ее углы. Также возьмем емкость с песком и поставим конструкцию из доски и гвоздей в эту емкость. Сначала расположим конструкцию шляпками вниз и поставим на нее гирю. Конструкция не утонет в песке, а только чуть-чуть углубится в него.

    Затем перевернем конструкцию так, чтобы шляпки гвоздей оказались сверху и также поставим на доску гирю. Теперь конструкция утонет в песке.

    От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия силы.

    Во всех примерах мы говорили о действии силы, перпендикулярной поверхности. Чтобы охарактеризовать это действие, используется величина давление.

    Давление

    p = F/S

    p — давление [Па]

    F — сила [Н]

    S — площадь [м 2 ]

    Как уменьшить или увеличить давление

    Тяжелый гусеничный трактор производит давление на почву, равное 40–50 кПа. Мальчик массой 45 кг производит давление всего лишь в 3 раза меньше, чем такой трактор. Это связано с большой площадью гусениц трактора.

    В зависимости от того, какое давление хотят получить, площадь опор уменьшают или увеличивают. Например, чтобы уменьшить давление здания на грунт, в процессе строительства увеличивают площадь нижней части фундамента.

    Шины грузовых автомобилей делают значительно шире легковых автомобилей. Чтобы убедиться в этом, обратите внимание на колеса какой-нибудь большой фуры. Самые широкие шины можно увидеть на автомобилях, предназначенных для передвижения в пустыне. Тот же лайфхак используется в шасси самолетов.

    Обратную зависимость тоже применяют, например, при создании лезвий колющих и режущих инструментов. Острое лезвие имеет малую площадь, поэтому даже при небольшом нажатии создается большое давление.

    Задачка раз

    Книга лежит на столе. Масса книги равна 0,6 кг. Площадь ее соприкосновения со столом равна 0,08 м2. Определите давление книги на стол.

    Решение

    На стол будет давить сила, равная весу книги. Так как она покоится, ее вес будет равен силе тяжести. Следовательно:

    p = mg/S = 0,6 × 10 / 0,08 = 75 Па

    Ответ: давление книги на стол будет равно 75 Па.

    Задачка два

    Гусеничный трактор ДТ-75М массой 6 610 кг имеет опорную площадь обеих гусениц 1,4 м 2 . Определите давление этого трактора на почву.

    Решение:

    p = mg/S = 6 610 × 10 / 1,4 = 47 214 Па = 47,2 кПа

    Ответ: давление трактора на почву составляет 47,2 кПа.

    Задачка три

    Человек массой 80 кг с сумкой весом 100 Н стоит неподвижно на полу. Сила давления подошв его ботинок на пол равномерно распределена по площади 600 см2. Какое давление человек оказывает на пол?

    Решение

    Масса человека: m = 80 кг.

    Вес сумки, которую держит человек: Pc = 100 Н.

    Площадь соприкосновения подошвы ботинок с полом: S = 600 см 2 .

    600 см 2 = 600 / 10 000 м 2 = 0,06 м 2

    Давление — это отношение силы к площади, на которую она действует. В данном случае на площадь действует сила, равная сумме силы тяжести человека и веса сумки:

    Поэтому давление, оказываемое человеком с сумкой на пол, равно:

    p = (mg + Pс) / S = (80 × 10 + 100) / 0,06 = 15 000 Па = 15 кПа

    Ответ: давление человека с сумкой на пол равно 15 кПа.

    Определение закона Паскаля

    Итак, мы подошли к формулировке закона Паскаля, и звучит она так:

    Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинаково во всех направлениях.

    Обратите внимание — закон работает только с жидкостями и газами. Дело в том, что молекулы жидких и газообразных веществ под давлением ведут себя совсем не так, как молекулы твердых тел. Если молекулы жидкости и газа движутся почти свободно, то молекулы твердых тел так не умеют. Они могут лишь колебаться, немного отклоняясь от исходного положения. Именно благодаря свободному передвижению молекулы газа и жидкости оказывают давление во всех направлениях.

    Рассмотрим опыт с шаром Паскаля, чтобы стало понятнее.

    Присоединим к трубе с поршнем полый шар со множеством небольших отверстий. Зальем в шар воду и будем давить на поршень. Давление в трубе вырастет и вода будет выливаться через отверстия, причем напор всех струй будет одинаковым. Такой же результат получится, если вместо воды в шарике будет газ.

    Давление жидкости

    Из закона Паскаля следует, что раз давление передается одинаково во всех направлениях, то верхние слои жидкости давят на средние, средние — на нижние, нижние — на дно сосуда.

    Давление внутри жидкости на одном и том же уровне одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.

    Это утверждение проверяется с помощью манометра — прибора для измерения давления. Чем глубже мы измеряем давление, тем больше показания.

    Давление столба жидкости

    p = ρgh

    ρ — плотность [кг/м 3 ]

    h — высота столба жидкости [м]

    g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]

    На Земле g = 9,8 м/с 2

    Формула давления столба жидкости часто требуется в задачах.

    Задачка раз

    На горизонтальном столе стоят два цилиндрических сосуда — узкий и широкий (см. рисунок). В узкий сосуд налита вода, в широкий — керосин. Уровень жидкости в сосудах одинаковый. Сравните давления p жидкостей в точках A, B, C, D и выберите правильную пару утверждений.

    Решение

    Давление столба жидкости прямо пропорционально ее плотности и высоте столба. Плотность воды больше плотности керосина, следовательно, давление в точке A больше давления в точке C. Давления в точках B и D равны.

    Правильный ответ указан под номером 4.

    Задачка два

    В сосуд с водой плотностью ρ = 998 кг/м 3 опущена вертикальная стеклянная пробирка, целиком заполненная водой (см. рисунок). Высота h1 равна 0,3 м. Найдите давление, оказываемое водой на дно сосуда в точке А. Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с 2 .

    Решение

    Поскольку вода не вытекает из пробирки, давление столба высотой h2 на жидкость в сосуде высотой h1 уравновешено давлением, которое оказывает вода в сосуде на столб воды в пробирке. Сосуд открытый, поэтому на него действует внешнее давление, которое и передается столбу воды. В результате столб воды в пробирке не оказывает дополнительного давления на точку А, поэтому давление, оказываемое водой на дно сосуда в точке А, равно p = ρgh1. Тогда:

    p = ρgh1 = 998 × 10 × 0,3 = 2 994 Па

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: