Скорость воды: как считать
Скорость воды в трубе — частное расхода и площади сечения: v = Q/S = 4Q/(π·d²), где d — внутренний диаметр. Она определяет всё остальное: потери напора растут пропорционально v² (а с учётом λ — почти v²), шум становится заметен от 1,5–2 м/с, гидроудар при закрытии крана пропорционален v, а при скорости ниже 0,3–0,5 м/с в горизонтальных участках оседает взвесь и не выносится воздух. СП 30.13330.2020 (п. 8.26) нормирует скорость по допустимому уровню шума в помещении: при шуме выше 40 дБ — не более 1,5 м/с в общественных зданиях, 2 м/с в административно-бытовых и 3 м/с в производственных; в жилье (40 дБ и ниже) — по приложению И, где предел 1,5 м/с достигается только при кранах и малом сопротивлении подключения, а при вентилях и ζ подключения 20–30 падает до 0,65–0,8 м/с. Практика проектирования — 0,7–1,2 м/с в магистралях и вводах, не более 1 м/с во всасывающих линиях насосов.
Пример: 0,5 л/с (30 л/мин) в PP-R 32×5,4 с проходом 21,2 мм дают 1,42 м/с — верхняя граница комфортной зоны; та же вода в PP-R 25×4,2 (16,6 мм) разгоняется до 2,31 м/с, а в стальной дюймовой трубе с проходом 27,1 мм течёт всего со скоростью 0,87 м/с. Скоростной напор v²/2g при 1,42 м/с равен 0,102 м — именно эту величину умножают на λ·L/d для потерь по длине и на Σζ для местных сопротивлений, поэтому удвоение скорости увеличивает потери вчетверо.
Число Рейнольдса Re = v·d/ν показывает режим: при 1,42 м/с и 21,2 мм с вязкостью воды 1,306 мм²/с (10 °C) Re ≈ 23 000 — турбулентный поток, как почти всегда в водопроводе; ламинарный режим (Re < 2 000) встречается лишь в капиллярных подводках и в трубах отопления с очень малыми расходами. Калькулятор считает скорость, Re и скоростной напор для любой пары «расход — труба», подбирает диаметр под заданную скорость и показывает таблицу скоростей типовых расходов во всех трубах справочника.
Скорость воды в стандартных трубах по расходу, м/с
По внутреннему диаметру: PP-R PN20, ПНД SDR11, сталь ВГП ГОСТ 3262.
Допустимая скорость воды по СП 30.13330.2020, прил. И
Для помещений с допустимым шумом 40 дБ и ниже (п. 8.26 б); в числителе — при кранах, в знаменателе — при вентилях; ζ — коэффициент местного сопротивления подключения прибора или стояка с арматурой, приведённый к скорости в трубе. При шуме выше 40 дБ: общественные здания — 1,5, административно-бытовые — 2, производственные — 3 м/с.
Потери напора на трение по длине трубопровода пропорциональны длине участка, квадрату средней скорости потока и обратно пропорциональны диаметру: h = λ·(L/d)·v²/2g, где безразмерный коэффициент λ зависит от режима течения и относительной шероховатости стенки.— Формула Дарси — Вейсбаха (Анри Дарси, 1857; Юлиус Вейсбах, 1845)
Как считать и что проверить
- v = 4Q/(πd²) по внутреннему диаметру: 0,5 л/с — 1,42 м/с в PP-R 32×5,4, 2,31 м/с в PP-R 25, 0,87 м/с в стали 1″.
- Комфортная зона 0,7–1,2 м/с; 1,5 м/с — предел СП 30 для внутреннего водопровода; от 2 м/с — шум и гидроудары.
- Слишком медленно тоже плохо: ниже 0,3–0,5 м/с оседает взвесь и не выносится воздух в горизонтальных участках.
- Скоростной напор v²/2g (0,102 м при 1,42 м/с) — множитель всех потерь: удвоили скорость — потери вчетверо.
Остальные режимы — на страницах серии ниже и в полном гидравлическом калькуляторе; перевод бар, атмосфер и метров водяного столба — в конвертере давления, самотёчные трубы — в расчёте диаметра трубы ливневой канализации, резервное питание насоса — в калькуляторе ИБП.
- СП 30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий» — расчётные расходы и свободные напоры санитарных приборов (прил. А), скорости в трубопроводах, гидравлический расчёт сетей. Минстрой России. 2020.
- Альтшуль А. Д. «Гидравлические сопротивления» — универсальная формула коэффициента трения λ = 0,11·(Δ/d + 68/Re)^0,25, эквивалентная шероховатость труб. Недра. 1982.
- ГОСТ 32415-2013 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления» — размеры труб PP-R, PE-X, стенки по SDR. Росстандарт. 2013.
- ГОСТ 3262-75 «Трубы стальные водогазопроводные» — наружные диаметры и толщины стенок труб DN15–DN50. Госстандарт. 1975.
