Izračun volumena cijevi: principi izračuna i pravila provođenja izračuna u litrama i kubičnim metrima

Pri pronalaženju količine potrebne tekućine u sustavu grijanja često je potrebno riješiti zaseban zadatak – izvršiti izračun volumena cijevi s zadanim parametrima. Sama formula za izračun je jednostavna. Međutim, u praksi ju je potrebno pažljivo primijeniti kako bi se dobio točan rezultat.

Reći ćemo vam kako izračunati unutarnji volumen važnog komunikacijskog sustava. U našem članku detaljno su analizirane varijante provođenja izračuna za cjevovod i uređaje za grijanje. Uzimajući u obzir naše savjete, brzo ćete riješiti zadatak.

Geometrijski parametri cijevi

Za određivanje volumena cijevi potrebno je i dovoljno znati samo dva njezina pokazatelja: duljinu i unutarnji (stvarni) promjer. Važno je ne zamijeniti ovaj posljednji parametar s vanjskom veličinom, koja se navodi za pravilan odabir fitinzi i spojnih elemenata.

Ako vrijednost debljine stijenke nije poznata, umjesto izračunatog unutarnjeg promjera može se koristiti DN (nazivni promjer). Oni su približno jednaki, a vrijednost DN obično je navedena na oznaci koja se nalazi na vanjskoj strani proizvoda.

Standardna nomenklatura polipropilenskih cijevi sadrži vanjski promjer i debljinu stijenke u milimetrima. Na temelju ova dva parametra može se izračunati unutarnji promjer.

Prije nego što pokušate izračunati volumen bilo koje cijevi, potrebno je izbjeći uobičajenu pogrešku i dovesti sve parametre na jedinstveni mjerni sustav. Naime, duljina se obično izražava u metrima, a promjer u milimetrima. Odnos ove dvije jedinice je sljedeći: 1 m = 1000 mm.

Zapravo, parametre se može dovesti i do međuvrijednosti – centimetara ili decimetara. Ponekad je to čak i zgodno, s obzirom na to da će u tom slučaju broj decimalnih mjesta ili, obrnuto, nula, biti relativno mali.

Međusobni odnos mjernih jedinica volumena. Pri pretvorbi iz jedne veličine u drugu potrebno je izbjeći pogrešku u broju nula ili, obrnuto, decimalnih mjesta.

Za cijevi proizvedene izvan Rusije (i ne za Rusiju) promjer se može izraziti u inčima. U tom slučaju potrebno je izvršiti preračun, imajući u vidu da 1″ = 25.4 mm.

Formula za pojedinačnu cijev

S geometrijskog stajališta, cijev predstavlja ravni kružni cilindar.

Volumen takvog objekta jednak je površini presjeka pomnoženoj s duljinom:

V = l * S

Gdje je:

• V – volumen (m³);
• l – duljina (m);
• S – površina presjeka (m²).

Površina presjeka cijevi koja ima oblik kruga s poznatim promjerom izračunava se po formuli:

S = π * d² / 4

Ovdje:

• π = 3.1415926;
• d – promjer kruga (m).

Konačna formula volumena cijevi s poznatim unutarnjim promjerom i duljinom imat će sljedeći oblik:

V = π * l * d² / 4

Ako je mjerna jedinica duljine i promjera cijevi druga veličina (dm, cm ili mm), tada će volumen biti izražen u dm³, cm³ ili mm³.

Također, željeli bismo vam pokazati jednostavan način mjerenja vanjskog promjera cijevi (D) bez pomičnog mjerila. D = L / π, gdje je L – duljina opsega:

Za ispravno izračunavanje volumena cijevi potrebno je u jednostavnu formulu unijeti dva parametra: duljinu i unutarnji promjer. Koliko točno budu izmjereni ili izračunati, toliko će točan biti dobiveni rezultat.

U izračunavanju unutarnjeg volumena cijevi bit će potrebne jednostavne geometrijske formule koje se u školi koriste na nastavi fizike, algebre, kemije, geometrije i ostalih predmeta.

Praktični primjeri provođenja izračuna

Značajnu pomoć u razmatranju načela izračuna i redoslijeda radnji pri izvođenju izračuna pružit će konkretni primjeri s kojima bi se zainteresirani posjetitelji trebali upoznati.

Zadatak #1 – izračun volumena potrebnog toplotnog medija

Za seosku kuću za privremeni boravak potrebno je izračunati volumen propilen glikola koji se nabavlja – toplinskog medija koji se ne smrzava na temperaturama do -30°C. Sustav grijanja sastoji se od peći s plaštom od 60 litara, četiri aluminijske baterije s po 8 sekcija i 90 metara cijevi PN25 (20 x 3.4).

Cijevi standarda PN25 20 x 3.4 najčešće se koriste za organizaciju malog kruga grijanja sa serijskim spajanjem radijatora. Njezin unutarnji promjer iznosi 13.2 mm

Volumen tekućine u cijevi potrebno je izračunati u litrama. Za to kao mjernu jedinicu treba uzeti decimetar. Formule za pretvorbu iz standardnih jedinica duljine su sljedeće: 1 m = 10 dm i 1 mm = 0.01 dm.

Volumen plašta kotla je poznat. V₁ = 60 l.

U putovnici aluminijskog radijatora Elegance EL 500 navedeno je da volumen jedne sekcije iznosi 0.36 l. Tada je V₂ = 4 * 8 * 0.36 = 11.5 l.

Izračunajmo ukupni volumen cijevi. Njihov unutarnji promjer d = 20 – 2 * 3.4 = 13.2 mm = 0.132 dm. Duljina l = 90 m = 900 dm. Slijedi:

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

Tako se sada može pronaći ukupni volumen:

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

Postotni udio količine tekućine u cijevima u odnosu na cijeli sustav iznosi samo 15%. No, ako je duljina komunikacija velika ili se koristi sustav “vodeni podni grijanje”, tada se doprinos cijevi ukupnom volumenu znatno povećava.

Na industrijskim i poljoprivrednim obijektima čestvo se ugrađuju samogradni radijatori grijanja, uređeni prema tipu registara. Poznavajući dimenzije cijevi, može se izračunati njihov volumen.

Zadatak #2 – izračun volumena vlastitog radijatora

Razmotrimo kako izračunati klasični samogradni radijator grijanja od četiri horizontalne cijevi duljine 2 m. Prvo je potrebno pronaći površinu presjeka. Vanjski promjer može se izmjeriti na kraju proizvoda.

Neka bude 114 mm. Koristišći tablicu standardnih parametara čeličnih cijevi, pronađimo debljinu stijenke karakterističnu za ovu veličinu – 4.5 mm.

Izračunajmo unutarnji promjer:

d = 114 – 2 * 4.5 = 105 mm.

Odredimo površinu presjeka:

S = π * d² / 4 = 8659 mm².

Ukupna duljina svih fragmenata jednaka je 8 m (8000 mm). Pronađimo volumen:

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

Volumen vertikalnih spojnih cijevčica može se izračunati na sličan način. Ali ovu vrijednost možemo i zanemariti, jer će iznositi manje od 0.1% ukupnog volumena radijatora grijanja.

Dobivena vrijednost nije informativna, stoga je pretvorimo u litre. Budući da je 1 dm = 100 mm, onda je 1 dm³ = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 10⁶ mm³.

Stoga je V = 69272000 / 10⁶ = 69.3 dm³ = 69.3 L.

Veliki radijatori ili sustavi grijanja (koji se ugrađuju, primjerice, na farmama) zahtijevaju značajne volumene toplinskih medija.

Stoga, budući da će trebati izračunati volumen cijevi u m³, sve dimenzije prije njihovog uvrštavanja u formulu trebat će odmah pretvoriti u metre.

Zadatak #3 – izračun potrebne duljine PP cijevi

Vrijednost dujine fragmenta može se dobiti korištenjem obične ravnaljke ili metarske vrpce. Neznatnim savijanjima i progibima polimernih cijevi može se zanemariti, jer neće dovesti do ozbiljne konačne pogreške.

Kod takvog savijanja polimernih cijevi, njihova će duljina biti znatno veća (za 10-15%) od duljine dionice na kojoj su položene.

Za točnost je mnogo važnije ispravno odrediti početak i kraj fragmenta:

• Prilikom spajanja cijevi na usponski vod, duljinu treba mjeriti od početka vodoravnog fragmenta. Ne treba uključivati susjedni dio usponskog voda jer će to dovesti do dvostrukog brojanja istog volumena.
• Na ulazu u radijator, duljinu treba mjeriti do njegovih cijevi, uključujući ventile. Oni se ne uzimaju u obzir pri određivanju volumena radijatora prema njegovim podacima iz putovnice.
• Na ulazu u kotao, duljinu treba mjeriti od plašta, uzimajući u obzir duljinu izlaznih cijevi.

Zaobljenja se mogu mjeriti pojednostavljeno – smatrati da prolaze pod pravim kutom. Takva metoda je prihvatljiva jer je njihov ukupni doprinos duljini cijevi zanemariv.

Uz postojanje sheme rasporeda podnog grijanja, duljinu cijevi s nosačem topline moguće je izračunati prema nacrtu s nanesenom mrežom mjerila.

Volumen podnog grijanja računa se prema dužini postavljenih cijevi.

Ako podaci o duljini ili shema nedostaju, ali je poznat razmak između cijevi, izračun se može provesti prema sljedećoj približnoj formuli (bez obzira na način polaganja):

l = (n – k) * (m – k)/k

Ovdje:

• n – duljina dionice podnog grijanja;
• m – širina dionice podnog grijanja;
• k – razmak između cijevi;
• l – konačna duljina cijevi.

Unatoč malom presjeku cijevi koje se koriste za vodeno podno grijanje, njihova ukupna duljina dovodi do značajnog volumena sadržanog nosača topline.

Tako će za osiguranje sustava sličnog onom na gornjoj slici (duljina – 160 m, vanjski promjer – 20 mm) biti potrebno 26 litara tekućine.

Dobivanje rezultata eksperimentalnom metodom

U praksi se javljaju problematične situacije kada hidraulički sustav ima složenu strukturu ili su neki njegovi dijelovi položeni na skriveni način. U tom slučaju postaje nemoguće odrediti geometriju njegovih dijelova i izračunati ukupni volumen. Tada jedini izlaz postaje provođenje eksperimenta.

Korištenje razdjelnika i polaganje cijevi ispod estriha – napredni način skrivenog dovođenja tople vode do radijatora grijanja. Točno izračunati duljinu instalacija bez nacrta nije moguće.

Potrebno je ispustiti svu tekućinu, uzeti neku mjernu posudu (npr. kantu) i napuniti sustav do potrebne razine. Punjenje se vrši kroz najvišu točku: ekspanzijsku posudu otvorenog tipa ili gornji ispusni ventil. Pritom svi ostali ventili moraju biti otvoreni kako bi se izbjeglo stvaranje zračnih džepova.

Ako kretanje vode kroz krug obavlja pumpa, potrebno joj je dati jedan ili dva sata rada bez zagrijavanja tekućine. To će pomoći istjerati preostale zračne nakupine. Nakon toga potrebno je ponovno doliti tekućinu u krug.

Ova metoda može se koristiti i za pojedine dijelove kruga grijanja, na primjer, podnog grijanja. Za to ga je potrebno odvojiti od sustava i na isti način “proliti”.

Zaključci

Unatoč tome što nam mreža nudi ogroman izbor programskih proizvoda za izračun volumena toplinskog medija, postoje GOST tablice za određivanje unutarnjeg volumena cijevi, potrebno je poznavati principe «ručnih» izračuna.

One su potrebne onima koji se samostalno bave izgradnjom i popravkom infrastrukture, te onima koji koriste usluge projektnih i građevinskih organizacija. Korisne informacije pomoći će u određivanju utroška materijala prije postavljanja sustava, točnom izračumu proračuna i stjecanju uvida u buduće operativne troškove.

Želite li ispričati kako ste izračunali volumen toplinskog medija za autonomni sustav grijanja u vikendici ili seoskoj kući? Raspolažete informacijama koje bi mogle koristiti posjetiteljima stranice? Pišite, molimo, komentare, objavljujte fotografije na temu članka, postavljajte pitanja u bloku ispod.