Площадь сечения трубы

Как рассчитать площадь сечения трубы – простые и проверенные способы

Произвести расчет сечения трубы довольно просто, ведь для этого есть ряд стандартных формул, а также многочисленные калькуляторы и сервисы в интернете, которые могут выполнить ряд простых действий. В данном материале мы расскажем о том, как рассчитать площадь сечения трубы самостоятельно, ведь в некоторых случаях нужно учитывать ряд конструкционных особенностей трубопровода.

Формулы вычислений

При проведении вычислений нужно учитывать, что по существу трубы имеют форму цилиндра. Поэтому для нахождения площади их сечения можно воспользоваться геометрической формулой площади окружности. Зная внешний диаметр трубы и значение толщины его стенок, можно найти показатель внутреннего диаметра, который понадобится для вычислений.

Стандартная формула площади окружности такова:

π – постоянное число, равное 3,14;

R – величина радиуса;

S – площадь сечения трубы, вычисленная для внутреннего диаметра.

Порядок расчета

Поскольку главная задача – это найти площадь проходного сечения трубы, основная формула будет несколько видоизменена.

В результате вычисления производятся так:

D – значение внешнего сечения трубы;

N – толщина стенок.

Примите к сведению, что, чем больше знаков в числе π вы подставите в расчеты, тем точнее они будут.

Приведем числовой пример нахождения поперечного сечения трубы, с наружным диаметром в 1 метр (N). При этом стенки имеют толщину в 10 мм (D). Не вдаваясь в тонкости, примем число π равным 3,14.

Итак, расчеты выглядят следующим образом:

S=π×(D/2-N) 2 =3,14×(1/2-0,01) 2 =0,754 м 2 .

Физические характеристики труб

Стоит знать, что показатели площади поперечного сечения трубы напрямую влияют на скорость транспортировки газообразных и жидких веществ. Поэтому крайне важно заложить в проект трубы с правильным сечением. Кроме того, на выбор диаметра трубы будет влиять еще и рабочее давление в трубопроводе. Читайте также: “Как посчитать площадь трубы – способы и формулы расчета”.

Также в процессе проектирования трубопроводов стоит учитывать химические свойства рабочей среды, а также ее температурные показатели. Даже если вы знакомы с формулами, как найти площадь сечения трубы, стоит изучить дополнительный теоретический материал. Так, информация относительно требований к диаметрам трубопроводов под горячее и холодное водоснабжение, отопительные коммуникации или транспортировку газов, содержатся в специальной справочной литературе. Значение имеет также сам материал, из которого произведены трубы.

Таким образом, определение площади сечения трубы является очень важным, однако, в процессе проектировки нужно обращать внимание на характеристики и особенности системы, материалы трубных изделий и их прочностные показатели.

Как рассчитать параметры труб

При строительстве и обустройстве дома трубы не всегда используются для транспортировки жидкостей или газов. Часто они выступают как строительный материал — для создания каркаса различных построек, опор для навесов и т.д. При определении параметров систем и сооружений необходимо высчитать разные характеристики ее составляющих. В данном случае сам процесс называют расчет трубы, а включает он в себя как измерения, так и вычисления.

Для чего нужны расчеты параметров труб

В современном строительстве используются не только стальные или оцинкованные трубы. Выбор уже довольно широк — ПВХ, полиэтилен (ПНД и ПВД), полипропилен, металлопластк, гофрированная нержавейка. Они хороши тем, что имеют не такую большую массу, как стальные аналоги. Тем не менее, при транспортировке полимерных изделий в больших объемах знать их массу желательно — чтобы понять, какая машина нужна. Вес металлических труб еще важнее — доставку считают по тоннажу. Так что этот параметр желательно контролировать.

То, что нельзя измерить, можно рассчитать

Знать площадь наружной поверхности трубы надо для закупки краски и теплоизоляционных материалов. Красят только стальные изделия, ведь они подвержены коррозии в отличие от полимерных. Вот и приходится защищать поверхность от воздействия агрессивных сред. Используют их чаще для строительства заборов, каркасов для хозпостроек (гаражей, сараев, беседок, бытовок), так что условия эксплуатации — тяжелы, защита необходима, потому все каркасы требуют окраски. Вот тут и потребуется площадь окрашиваемой поверхности — наружная площадь трубы.

При сооружении системы водоснабжения частного дома или дачи, трубы прокладывают от источника воды (колодца или скважины) до дома — под землей. И все равно, чтобы они не замерзли, требуется утепление. Рассчитать количество утеплителя можно зная площадь наружной поверхности трубопровода. Только в этом случае надо брать материал с солидным запасом — стыки должны перекрываться с солидным запасом.

Сечение трубы необходимо для определения пропускной способности — сможет ли данное изделие провести требуемое количество жидкости или газа. Этот же параметр часто нужен при выборе диаметра труб для отопления и водопровода, расчета производительности насоса и т.д.

Внутренний и наружный диаметр, толщина стенки, радиус

Трубы — специфический продукт. Они имеют внутренний и наружный диаметр, так как стенка у них толстая, ее толщина зависит от типа трубы и материала из которого она изготовлена. В технических характеристиках чаще указывают наружный диаметр и толщину стенки.

Внутренний и наружный диаметр трубы, толщина стенки

Имея эти два значения, легко высчитать внутренний диаметр — от наружного отнять удвоенную толщину стенки: d = D — 2*S. Если у вас наружный диаметр 32 мм, толщина стенки 3 мм, то внутренний диаметр будет: 32 мм — 2 * 3 мм = 26 мм.

Если же наоборот, имеется внутренний диаметр и толщина стенки, а нужен наружный — к имеющемуся значению добавляем удвоенную толщину стеки.

С радиусами (обозначаются буквой R) еще проще — это половина от диаметра: R = 1/2 D. Например, найдем радиус трубы диаметром 32 мм. Просто 32 делим на два, получаем 16 мм.

Измерения штангенциркулем более точные

Что делать, если технических данных трубы нет? Измерять. Если особая точность не нужна, подойдет и обычная линейка, для более точных измерений лучше использовать штангенциркуль.

Расчет площади поверхности трубы

Труба представляет собой очень длинный цилиндр, и площадь поверхность трубы рассчитывается как площадь цилиндра. Для вычислений потребуется радиус (внутренний или наружный — зависит от того, какую поверхность вам надо рассчитать) и длина отрезка, который вам необходим.

Формула расчета боковой поверхности трубы

Чтобы найти боковую площадь цилиндра, перемножаем радиус и длину, полученное значение умножаем на два, а потом — на число «Пи», получаем искомую величину. При желании можно рассчитать поверхность одного метра, ее потом можно умножать на нужную длину.

Для примера рассчитаем наружную поверхность куска трубы длиной 5 метров, с диаметром 12 см. Для начала высчитаем диаметр: делим диаметр на 2, получаем 6 см. Теперь все величины надо привести к одним единицам измерения. Так как площадь считается в квадратных метрах, то сантиметры переводим в метры. 6 см = 0,06 м. Дальше подставляем все в формулу: S = 2 * 3,14 * 0,06 * 5 = 1,884 м2. Если округлить, получится 1,9 м2.

Расчет веса

С расчетом веса трубы все просто: надо знать, сколько весит погонный метр, затем эту величину умножить на длину в метрах. Вес круглых стальных труб есть в справочниках, так как этот вид металлопроката стандартизован. Масса одного погонного метра зависит от диаметра и толщины стенки. Один момент: стандартный вес дан для стали плотностью 7,85 г/см2 — это тот вид, который рекомендован ГОСТом.

Таблица веса круглых стальных труб

В таблице Д — наружный диаметр, условный проход — внутренний диаметр, И еще один важный момент: указана масса обычных стального проката, оцинкованные на 3% тяжелее.

Таблица веса профилированной трубы квадратного сечения

Как высчитать площадь поперечного сечения

Формула нахождения площади сечения круглой трубы

Если труба круглая, площадь сечения считать надо по формуле площади круга: S = π*R 2 . Где R — радиус (внутренний), π — 3,14. Итого, надо возвести радиус в квадрат и умножить его на 3,14.

Например, площадь сечения трубы диаметром 90 мм. Находим радиус — 90 мм / 2 = 45 мм. В сантиметрах это 4,5 см. Возводим в квадрат: 4,5 * 4,5 = 2,025 см 2 , подставляем в формулу S = 2 * 20,25 см 2 = 40,5 см 2 .

Площадь сечения профилированной трубы считается по формуле площади прямоугольника: S = a * b, где a и b — длины сторон прямоугольника. Если считать сечение профиля 40 х 50 мм, получим S = 40 мм * 50 мм = 2000 мм 2 или 20 см 2 или 0,002 м 2 .

Как рассчитать объем воды в трубопроводе

При организации системы отопления бывает нужен такой параметр, как объем воды, которая поместится в трубе. Это необходимо при расчете количества теплоносителя в системе. Для данного случая нужна формула объема цилиндра.

Формула расчета объема воды в трубе

Тут есть два пути: сначала высчитать площадь сечения (описано выше) и ее умножить на длину трубопровода. Если считать все по формуле, нужен будет внутренний радиус и общая длинна трубопровода. Рассчитаем сколько воды поместится в системе из 32 миллиметровых труб длиной 30 метров.

Сначала переведем миллиметры в метры: 32 мм = 0,032 м, находим радиус (делим пополам) — 0,016 м. Подставляем в формулу V = 3,14 * 0,016 2 * 30 м = 0,0241 м 3 . Получилось = чуть больше двух сотых кубометра. Но мы привыкли объем системы измерять литрами. Чтобы кубометры перевести в литры, надо умножить полученную цифру на 1000. Получается 24,1 литра.

Виды сечений труб.

Для прокладки водопровода или канализации в строительстве применяют трубы различных форм и сечений. Для классического водопровода могут использоваться круглые, квадратные, прямоугольные, треугольные, эллипсовидные и прочие трубы. Для канализации используют трубы круглой, полукруглой, эллиптической, полуэллиптической, яйцевидной, прямоугольной, трапецеидальной и прочих форм и сечений.

Наибольшей популярностью пользуются трубы с круглой формой поперечного сечения. Изготовление таких труб малозатратно, они обладают хорошими техническими характеристиками, а также рядом отличных технических и эксплуатационных качеств.

Для расчета веса трубы, либо длины трубы вы можете воспользоваться трубным калькулятором.

Виды сечений трубопровода могут быть различными:

Далее представлены формы поперечных сечений самотечных труб и каналов, такие как:

• а) – Круглое,
• б) – Полукруглое,
• в) – Шатровое,
• г) – Банкетное,
• д) – Яйце­видное (овондальное),
• е) – Эллиптическое,
• ж) – Полукруглое с прямыми вставками;
• э) – Яйцевидное перевернутое,
• и) – Лотковое,
• к) – Пятиуголь­ное,
• л) – Прямоугольное,
• м) – Трапецеидальное

Расчет сечения трубопровода.

Формула площади поперечного сечения трубы будет зависеть от того, какова форма этого сечения. Для расчета сечения трубопровода необходимо вычислить площадь круга с диаметром, который равен наружному диаметру трубы, после чего вычесть толщину ее стенок.

Площадь круга рассчитывается по формуле: S = Pi*(R^2) или S=Pi*(D/2-N)^2,

• R – радиус круга, равный половине ее внутреннего диаметра;
• S — искомое значение;
• Pi — число «пи», которое обычно округляют до 3,14.
• D и N- наружный диаметр и толщина стенки трубы.

В качестве примера производим расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, в 100 мм.

Радиус, данной трубы, будет составлять 50 мм, или 0,05 м.

Площадь трубы будет равна 3,14 х 0,05^2 = 0,00785 м2.

Внимание: рассчитывая проходимость самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) принимайте в расчет не полное, а так называемое живое сечение потока, которое ограничено средним уровнем воды.

• а) – полное сечение,
• б) – живое сечение потока в частично заполненной трубе,
• в) – живое сечение потока в лотке.

Все необходимые данные о внутреннем диаметре ВГП труб, которые применяются при монтаже внутренних коммуникаций, можно найти в ГОСТ 3262-75, по которому эти трубы изготавливаются.

Особенности труб с различными сечениями.

Трубы круглого сечения очень просто очищаются от образовавшегося осадка гидравлическим способом с использованием шаров и цилиндров

По мере того увеличения диаметра трубы круглого сечения, давление грунта и временной внешней нагрузки стремительно увеличиваются. Для уменьшения усилия в стенках труб, своду придают полуэллиптическое сечение.

Иногда может использоваться яйцевидная форма сечения, труба такого сечения способна высокие статические и динамические нагрузки, но такая трубы имеет и недостатки: для монтажа труб с таким сечением необходима большая высота канала и глубина заложения, чем для труб круглого сечения при одинаковой пропускной способности.

Кроме этого, в трубах эллиптического сечения намного быстрее образуется осадок, который отлаживается на стенках. В тех местах, где присутствуют плывуны и грунт очень влажный, могут использоваться трубы лотковой формы. Это позволяет прокладывать канализационные сети на меньшей глубине.

Площадь внутреннего сечения и поверхностей трубы: формулы расчета

Площадь трубы – это понятие, используемое при проведении расчетов трех разных параметров изделия – внешней поверхности, внутренней поверхности и сечения. При проведении расчетов, связанных с сечением, в некоторых случаях приходится иметь дело с так называемым живым сечением. Проведя расчет площади, удается определить количество требуемых материалов и уровень затрат, необходимых для прокладки и полноценного функционирования трубопровода.

Расчет такого показателя, как площадь трубы, может понадобиться при строительстве трубопровода, а также его утеплении, покраске и прочих мероприятиях

С какими параметрами эксплуатации трубопроводов связано проведение расчетов площади трубы

На этапе проектирования трубопроводной системы грамотное проведение расчетов площади трубы позволяет добиться важных преимуществ, связанных с разными сторонами прокладки, эксплуатации и дальнейшего обслуживания. В частности, то, как посчитали площадь трубы, будут сопряжено с:

• проходимостью трубопроводной системы. Понадобится посчитать, исходя из значений наружного диаметры и толщины стенок, площадь внутреннего сечения трубы. Это даст возможность уточнить расход транспортируемой рабочей среды, а также стоимость сооружения в целом;
• потерями тепла, происходящими при транспортировке от генерирующего источника (теплопункта) к отопительным приборам. Чтобы рассчитать теплопотери, приходится оперировать величинами диаметра и длины труб. Имея представление о площади поверхности теплоотдачи и зная, сколько вырабатывается тепла теплопунктом, просчитывают количество и габариты отопительных приборов в системе;
• термодинамическими параметрами системы, будь то теплые полы, регистр отопительной системы или участок трубопровода;
• количеством материалов для проведения теплоизоляции, просчитываемых, отталкиваясь от площади внешней поверхности;
• количеством материалов для нанесения антикоррозионного покрытия;
• шероховатостью внутренней поверхности, влияющей на скорость перемещения рабочей среды. Последняя, в свою очередь, зависит от значений геометрических параметров трубы.

Зная площадь труб, легко определить количество материалов для изоляции системы

Как рассчитать площадь поверхности трубы

Для проведения расчетов может быть привлечена формула, памятная по школьному учебнику, и возможности калькулятора, как обычного, так и онлайн.

Для определения площади внешней поверхности круглой трубы понадобится формула, используемая при вычислениях, производимых с цилиндром: S = π d l. Для того, чтобы определиться, к примеру, с требуемым количеством лакокрасочных или теплоизоляционных материалов, нужно знать значения таких параметров, как:

• l – протяженности изделия, которое будет подвергнуто соответствующей обработке;
• d – наружного диаметра;
• S – площади, которая определится в результате подсчетов.

Значение π берем, как приближенно равное 3,14.

Обратите внимание! Работая с лакокрасочными материалами, ориентируемся на указываемый производителем предполагаемый расход на квадратный метр.

Проведение теплоизоляции потребует дополнительных подсчетов и расходов, так как следует учесть:

• толщину теплоизоляционного слоя;
• наличие перехлестов полотен, обязательных при укладке минеральной ваты.

При проведении расчетов по внутренней поверхности, особенно гидродинамических, нельзя забывать о некоторых важных моментах:

• с увеличением диаметра и протяженности трубопровода гидравлическим сопротивлением рабочей среды можно пренебречь в связи с уменьшением гидравлического трения о стенки;
• значение величины гидравлического сопротивления в большей степени зависит от коэффициента шероховатости, чем от размеров поверхности;
• использование неоцинкованной стали как материала для трубопровода приводит со временем к уменьшению внутреннего сечения и увеличения гидравлического сопротивления, так как внутри происходит наслоение ржавчины и минеральных отложений.

При расчетах площади круглой трубы принимают во внимание диаметр и толщину стенок

Внутреннюю поверхность круглой трубы просчитывают по формуле: S = π (d – 2n) l, оперируя значениями:

• π – приближенно 3,14;
• d – наружного диаметра;
• n – толщины стенок;
• l – протяженности участка.

Как производится расчет поперечного сечения трубы

Здесь есть определенный нюанс, связанный с видом используемого трубопровода – напорного или безнапорного. В случае с напорным трубопроводом проведение расчета значительно проще и понадобится привлечение формулы S = π r2. То есть, для расчета площади (S) поперечного сечения напорного трубопровода, в котором транспортируемая среда занимает весь внутренний объем, используются величины: π – приближенно 3,14; r – радиуса, равного половине внутреннего диаметра или половине внешнего диаметра за вычетом двойной толщины стенок.

Сложнее обстоит дело с аналогичными расчетами, если приходится иметь дело с самотечной канализацией или водопроводом. В таких системах, в отличие от напорных, практически на протяжении всего периода эксплуатации потоком рабочей среды затрагивается лишь часть стенок, а не весь внутренний объем. Таким образом, значение гидравлического сопротивления оказывается существенно ниже.

На заметку! При проведении гидравлических расчетов принято оперировать понятием живого сечения. Под ним понимают часть сечения, относящуюся непосредственно к потоку рабочей среды, которая расположена перпендикулярно по отношению к нему.

Что делать, имея дело с трубой, квадратной в сечении? Для вычисления площади трубы квадратного или прямоугольного сечения можно прибегнуть к онлайн-калькулятору или воспользоваться формулой S = Pl. В ней, помимо величин площади (S) и длины (l), используется еще и значение периметра перпендикулярного сечения (P).

При всей несложности проведения расчетов площади трубы, проявлять небрежность при выполнении этой операции вряд ли стоит. Ошибки могут обернуться как перерасходом материалов и денежных средств, так и нарушениями в работе самой трубопроводной системе.