Особенности монтажа полипропиленовых труб. Параметры полипропиленовых труб: морозостойкость, срок службы, шероховатость Гидравлическое сопротивление полипропиленовых армированных трубопроводов таблица

За последние десять лет полипропиленовые трубы стали пользоваться популярностью, как у профессиональных строителей, так и у тех людей, кто занимается обустройством своей квартиры или загородного дома. Отправляясь за покупкой, многие столкнулись с проблемой выбора изделия, так как труб из полипропилена на рынке предлагают очень много. Но, прежде всего, параметры полипропиленовых труб должны соответствовать параметрам вашей инженерной системы.

Срок службы

1. Срок службы полипропиленовых труб составляет 50 лет в системе холодного водоснабжения. В отопительной системе, а также в системе горячего водоснабжения они прослужат 25 лет, сохраняя при этом все свои изначальные характеристики.

2. Нужно знать, что максимальный срок эксплуатации труб из полипропилена зависит от правильной комбинации двух важных факторов: давления и температуры. При высокой температуре и маленьком давлении или же все наоборот, трубы могут служить долго. Это даже указывается в специальных таблицах. Но если и давление, и температура будут большими, то трубы прослужат недолго.

3. Что же сделать, чтобы трубы прослужили как можно дольше? Чтобы срок службы был максимальным, то есть, 50 лет должна быть температура не больше 60-75 градусов или же давление не больше 4-6 атмосфер. Вообще то, труба из полипропилена прослужит столько, сколько она сможет выдержать без разрушений с учетом коэффициента надежности воздействия постоянной на нее температуры и давления. И если соблюдать все эксплуатационные параметры, которые указываются в строительных нормах, трубы из полипропилена прослужат долго.

Полипропиленовые трубы и мороз

Полипропиленовые трубы могут использоваться при температуре до 40 градусов мороза. Морозостойкость у них высокая. При морозе они не потрескаются и зимой не разморозятся даже на небольшой глубине закапывания. Даже если в трубах замерзнет вода, они не разрушаются, а только немного увеличатся в размере, при оттаивании они становятся прежнего размера. Единственное, что нужно опасаться – это внешнего большого давление на трубу, так она может лопнуть. Несмотря на нормы температуры, температура горячей воды в отопительной системе может в некоторых регионах превысить указанные 95 градусов. В первую очередь это относится к регионам с резко континентальным климатом: Якутии, Дальнему Востоку и Сибири. Если температура будет 52 градуса мороза, то для обогрева зданий при такой высокой температуре воду в теплотрассах приходится нагревать намного выше точки кипения. И при этом полипропиленовые трубы могут пострадать. Поэтому вывод один: трубы из полипропилена можно смело использовать в отоплении и системе водоснабжения везде, кроме самых холодных регионов.

Шероховатость и диаметр

1. При проектировании напорной трубопроводной системы важное значение имеют ее гидравлические расчеты. По ним вычисляют диаметр труб и подбирают насосное оборудование, обеспечивающее нужный режим работы вышеуказанной системы за весь срок эксплуатации.

2. У полипропиленовых труб довольно гладкая внутренняя поверхность и маленькие гидравлические потери. Это позволяет использовать в монтаже трубы из полипропилена меньшего диаметра, чем стальные. Монтаж оказывается более экономичным и компактным.

3. Коэффициент шероховатости эквивалентной у полипропиленовых труб составляет 0,003-0,005 мм. У новых стальных труб – 0,2 мм. Поэтому становится понятно, почему при замене стальной трубы на полипропиленовую выбирают трубу с меньшим диаметром.

В процессе проведения монтажных работ обогревательной или водопроводной систем необходимо произвести расчет диаметра полипропиленовой трубы. Благодаря этим расчетам можно избежать потерь тепла, а также лишних энергетических затрат. Производится этот расчет по специальным формулам.

Гидравлический расчет

1. Во время гидравлического расчета полипропиленовых труб осуществляется определение потерь напора (давления), направленного на подавление возникающих внутри трубы гидравлических сопротивлений.
2. Гидравлические сопротивления, помимо трубы, также могут возникать и местах, где полипропиленовая труба достаточно резко поворачивает и там, где ее диаметр расширяется или, напротив, сужается.
3. Чтобы осуществить гидравлический расчет полипропиленовой трубы необходимо воспользоваться специальными нанограммами.
4. Определить гидравлические потери напора в различных соединительных деталях можно по представленной таблице.

Внутренний диаметр полипропиленовой трубы

От внутреннего диаметра трубы зависит тот объем воды, который она сможет пропустить через себя за определенное время. В подавляющем большинстве случаев перед монтажом трубопровода производится расчет именно внутреннего, а не внешнего диаметра полипропиленовых труб. Если не рассчитывать проходимость и диаметр полипропиленовых труб, то, в худшем случае, периодически люди, живущие на самых верхних этажах многоэтажных домов, будут оставаться без воды.

Формула для расчета внутреннего диаметра труб

Проходимость полипропиленовой трубы можно рассчитать по формуле, указанной на рисунке, в которой:

• Qобщ означает суммарный пиковый расход воды;
• Pi равняется значению 3,14;

под V подразумевается та скорость, с которой вода течет по полипропиленовым трубам. Скорость течения воды в толстых трубах составляет от 1,5 до 2 метров за одну секунду, в тонких – от 0,7 до 1,2 метров в секунду.

Диаметр труб для частного дома

Расчет внутреннего диаметра полипропиленовых труб целесообразно делать в том случае, если водопроводная система будет построена в большом многоквартирном доме. В небольшой квартире или частном доме без таких расчетов можно легко обойтись. В данном случае будет достаточно полипропиленовых труб с диаметром 20 миллиметров.

Гидравлический расчет обычного бытового трубопровода выполняется при помощи уравнения Бернулли:

(z 1 + p 1 /ρg + α 1 u 2 1 /2g) - (z 2 + p 2 /ρg + α 2 u 2 2 /2g) = h 1-2 -.

Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода .

В данном уравнении h 1-2 - потери напора (энергии) на преодоление всех видов гидравлического сопротивления, которое приходится на единицу веса перемещающейся жидкости.

h 1-2 = h t + Σh м.

• h t - потери напора на трение по длине потока.
• Σh м - суммарные потери напора на местном сопротивлении.

Потери напора на трение по длине потока вы можете рассчитать по формуле Дарси-Вейсбаха

h t = λ(L/d)(v 2 /2g).

• где L -длина трубопровода.
• d -диаметр участка трубопровода.
• v - средняя скорость перемещения жидкости.
• λ -коэффициент гидравлического сопротивления, который в общем случае зависит от числа Рейнольдса (Re=v*d/ν), и относительной эквивалентной шероховатости труб (Δ/d).

Значения эквивалентной шероховатости Δ внутренней поверхности труб разных типов и видов указаны в таблице 2. А зависимости коэффициента гидравлического сопротивления λ от числа Re и относительной шероховатости Δ/d указаны в таблице 3.

В случае, когда режим движения ламинарный, то для труб некруглого сечения коэффициент гидравлического сопротивления λ находится по персональным для каждого отдельного случая формулам (табл. 4).

Если турбулентное течение развито и функционирует с достаточной степенью точности, то при определении λ можно использовать формулы для круглой трубы с заменой диаметра d на 4 гидравлических радиуса потока R г (d=4R г)

R г = w / c .

• где w- площадь «живого» сечения потока.
• c- «смоченный» его периметр (периметр «живого» сечения по контакту жидкость - твердое тело)

Потери напора в местных сопротивлениях можно определить по форм. Вейсбаха

h м = ζ v 2 /2g.

• где ζ - коэффициент местного сопротивления, который зависит от конфигурации местного сопротивления и числа Рейнольдса.

При развитом турбулентном режиме ζ = const, что позволяет ввести в расчеты понятие эквивалентной длины местного сопротивления L экв. т.е. такой длины прямого трубопровода, для которого h t = h м. В данном случае потери напора в местных сопротивлениях учитываются тем, что к фактической длине трубопровода добавляется сумма их эквивалентных длин

L пр =L + L экв.

• где L пр - приведенная длина трубопровода.

Зависимость потерь напора h 1-2 от расхода называется характеристикой трубопровода .

В случаях когда движение жидкости в трубопроводе обеспечивает центробежный насос, то для определения расхода в системе насос - трубопровод выстраивается характеристика трубопровода h =h(Q) с учетом разности отметок ∆z (h 1-2 + ∆z при z 1 < z 2 и h 1-2 - ∆z при z 1 >z 2) накладывается на напорную характеристику насоса H=H(Q) , которая приведена в паспортных данных насоса (смотреть рисунок). Точка пересечения таких кривых указывает на максимально возможный расход в системе.

Сортамент труб.

Значения коэффициентов эквивалентной шероховатости ∆ для труб из различных материалов.

Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса и эквивалентной шероховатости труб.

• ∆ - абсолютная шероховатость трубы.
• d. r - диаметр. радиус трубы. соответственно.
• ∆/d - относительная шероховатость трубы.

Основные формулы для ламинарного режима в трубах.

Коэффициенты некоторых местных сопротивлений z.

Тепловое удлинение

При проектировании и проведении монтажных работ необходимо учитывать те-пловое удлинение трубопроводов. Неармированные полипропиленовые трубы имеют значительное тепловое расширение. У полипропиленовых труб, армированных алюминием или стекловолокном, коэффициент линейного расширения в пять раз меньше по сравнению с неармированными трубами. Об этом нужно помнить всегда, приступая к монтажу той или иной системы.

Сравнительная таблица линейного расширения труб из различных материалов

Вопрос теплового расширения во многом решается правильным использованием опор и выбором конфигурации трубопровода. Одним из общих правил монтажа является стремление создать как можно более гибкую эластичную систему с минимумом жестких коротких узлов, имеющих малую способность к деформации. Игнорирование указаний по компенсации линейных расширений трубопровода вызывает высокие продольные напряжения в стенках труб и тем самым существенно сокращает срок службы системы. Неверно выбранные расстояния между креплениями трубопровода также негативно сказываются на сроке службы. Произвольное увеличение расстояния между опорами может повлечь увеличе-ние прогиба трубы и защемление ее на опорах, что исключает прямолинейность и возможность свободного удлинения или укорочения трубопровода в период эксплуатации, а также создает дополнительные усилия на конструкцию опор.

Тепловое удлинение/укорочение трубопровода Δ l , мм, независимо от его диаметра определяют по формуле

Δ l = α/Δ t ,

где α - коэффициент линейного удлинения,

Δt - разность между температурами при эксплуатации и при монтаже.

Если температура трубопровода при эксплуатации выше температуры мон-тажа, то длина трубопровода увеличивается, и наоборот.

Чтобы исключить появление ошибки в расчетах, целесообразно обозначать удлинение со знаком плюс (+Δl), а укорочение со знаком минус (-Δl).

Продольное усилие, возникающее в жестко закрепленном участке трубо-провода, не зависит от его длины, поэтому необходимо учитывать влияние те-пловых напряжений в любом закрепленном участке трубопровода.

Трубопровод должен свободно удлиняться или укорачиваться без перена-пряжения материала труб, соединительных деталей, шва трубопровода, а также подвижных (скользящих) и неподвижных (мертвых) опор. Это обеспечивается благодаря компенсирующей способности элементов трубопровода (самокомпенсация) и компенсаторов, а также правильной расстановки подвижных и неподвижных опор.

Неподвижные опоры должны направлять линейное тепловое удлинение трубопровода в сторону компенсирующих элементов. Расстояния между опорами рассчитываются на основании нормативных документов (СП 40-101-96, СП 40-102-2001 и технический каталог компании «Эгопласт» «Система трубопроводов для водоснабжения и отопления», часть 1) в зависимости от ма-териала, наружного диаметра, толщины стенок трубы, температуры и массы транспортируемых веществ. При этом должно обеспечиваться сохранение пря-молинейности трубопровода на весь расчетный период эксплуатации. Если расчет произведен неверно или же он совсем не производился, то негативный результат не заставит себя ждать.

Шероховатость и диаметр

При проектировании напорных трубопроводных систем определяющее зна-чение имеют их гидравлические расчеты. Они служат основой для вычисления диаметра труб и подбора насосного оборудования, которые обеспечивают требуемый режим работы этих систем в течение всего срока эксплуатации. Качество выполненных гидравлических расчетов определяет экономичность как самого трубопровода, так и всего ком-плекса связанных с ним сооружений. Полимерные трубы имеют очень гладкую внутреннюю поверхность и малые гидравлические потери, что позволяет использовать трубы меньшего диаметра, чем стальные. Монтаж становится более компактным и экономичным. Из приведенной ниже таблицы видно, что коэффициент эквивалентной шероховатости полипропиленовой трубы на два порядка ниже по сравнению со стальной трубой. Поэтому, когда у заказчика появляется вопрос: «Почему при замене стальной трубы на полипропиленовую был выбран меньший диаметр?», можно привести данную таблицу, даже если у вас нет под рукой гидравлического расчета системы.

Коэффициент эквивалентной шероховатости трубопроводов в зависимости от материала труб

Изоляция

Для предотвращения возникновения избыточных напряжений и повреждения полипропиленовых труб о строительные конструкции, их необходимо замоноличивать в изоляции. Чтобы избежать появления конденсата на трубах в системах холодного водоснабжения, монтаж трубопроводов также необходимо производить в изоляции. Изоляция трубопроводов системы горячего водоснабжения обеспечивает снижение тепловых потерь в окружающую среду.

Сварка и крепеж

В трубопроводах из полипропилена сварное соединение практически не снижает надежности системы, количество соединительных и установочных элементов при соблюдении всех правил сварки не имеет значения. При сварке полипропиленовых труб и фитингов необходимо соблюдать рекомендации и требования, изложенные в «Руководстве по монтажу напорных трубопроводных систем из полипропилена».

Коэффициенты сопротивления полипропиленовых фитингов ниже, чем у чугунных. Запорная арматура отличается высокой надежностью, усилия от затяжки резьбы отсутствуют. При размещении труб на стенах и потолках не рекомендуется использовать неподвижные опоры. Неподвижные опоры, как правило, фиксируют тяжелые трубные узлы или тяжелые элементы трубопровода, не имеющие собственных креплений (например, фильтры или краны).

При проведении монтажных работ не допускается использование трубного (газового) ключа для затяжки комбинированных полипропиленовых фитингов. Использование данного ключа приводит к разрушению фитингов. Соблюдение всех этих нормативных правил обеспечит надежную и безаварийную эксплуатацию системы трубопроводов в течение всего расчетного периода ее эксплуатации.

С анализом технологий производства и анализом текущего состояния и прогнозом рынка Вы можете познакомиться в отчете маркетингового исследования Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков: «Рынок полипропиленовых труб в России».

Ю. Д. Олейников, к. т. н., компания «Эгопласт», руководитель направления «Отопление»

Расчёт потерь напора воды в трубопроводе выполняется очень просто, далее мы подробно рассмотрим варианты расчёта.

Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода .

Вам посчастливилось пробурить скважину прямо около дома? Замечательно! Теперь вы сможете обеспечить себя и свой дом или дачу чистой водой, которая не будет зависеть от центрального водоснабжения. А это значит никакого сезонного отключения воды и бегания с вёдрами и тазиками. Нужно только установить насос и готово! В настоящей статье мы поможем вам рассчитать потери напора воды в трубопроводе , и уже с этими данными можно смело покупать насос и наслаждать, наконец, своей водой из скважины.

Из школьных уроков физики понятно, что вода, текущая по трубам, в любом случае испытывает сопротивление. Величина этого сопротивления зависит от скорости потока, диаметра трубы и гладкости её внутренней поверхности. Сопротивление тем меньше, чем меньше скорость потока и больше диаметр и гладкость трубы. Гладкость трубы зависит от материала, из которого она изготовлена. Трубы из полимеров более гладкие, чем стальные трубы , а также они не ржавеют и, что немаловажно, дешевле других материалов, не уступая при этом в качестве. Вода будет испытывать сопротивление, двигаясь даже по полностью горизонтальной трубе. Однако чем длиннее сама труба, тем менее значительны будут потери напора. Что ж, приступим к расчету.

Потери напора на прямых участках трубы.

Чтобы подсчитать потери напора воды на прямых участках труб использует уже готовую таблицу, представленную ниже. Значения в этой таблице указаны для труб, изготовленных их полипропилена, полиэтилена и других слов, начинающихся с «поли» (полимеров). Если же вы собираетесь установить стальные трубы, то необходимо умножить приведённые в таблице значения на коэффициент 1,5.

Данные приведены на 100 метров трубопровода, потери указаны в метрах водного столба.

Как пользоваться таблицей : Например, в горизонтальном водопроводе с диаметром трубы 50 мм и расходом 7 м 3 /ч потери будут составлять 2,1 метра водного столба для трубы из полимера и 3,15 (2,1*1,5) для трубы из стали. Как видите, всё довольно просто и понятно.

Потери напора на местных сопротивлениях.

К сожалению, трубы бывают абсолютно прямыми только в сказке. В реальной же жизни всегда есть различные изгибы, заслонки и вентиля, которые нельзя не учитывать при расчёте потерь напора воды в трубопроводе. В таблице приведены значения потерь напора в самых часто встречающихся местных сопротивлениях: колене в 90 градусов, скруглённом колене и клапане.

Потери указаны в сантиметрах водного столба на единицу местного сопротивления.

Для определения v - скорости потока необходимо Q - расход воды (в м 3 /с) разделить на S - площадь поперечного сечения (в м 2).

Т.е. при диаметре трубы 50 мм (π*R 2 =3,14*(50/2) 2 =1962,5 мм 2 ; S=1962,5/1 000 000=0,0019625 м 2) и расходе воды 7 м 3 /ч (Q=7/3600=0,00194 м 3 /с) скорость потока
v=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 м/с

Как видно из приведённых выше данных, потери напора на местных сопротивлениях совсем незначительны. Основные потери всё-таки происходят на горизонтальных участках труб, поэтому для их уменьшения следует тщательно продумать выбор материала трубы и их диаметра. Напомним, чтобы минимизировать потери следует выбирать трубы из полимеров с максимальным диаметром и гладкостью внутренней поверхности самой трубы.