Инструменты · гидравлика

Гидравлический расчёт ПЭ трубопровода

Потери давления на трение по Дарси–Вейсбаху с коэффициентом λ по Колбруку–Уайту, местные сопротивления по СП 40-102-2000, оценка скорости потока. Внутренние диаметры труб — из сортамента ГОСТ 18599-2001, те же данные, что на страницах каталога.

0,01 мм шероховатость Кэ для ПЭ
0,7–1,5 м/с — экономичная скорость
C = 150 Hazen-Williams для ПЭ
Калькулятор

Потери давления на трение

Выберите трубу из сортамента — внутренний диаметр и PN подставятся из таблиц ГОСТ. Либо задайте внутренний диаметр вручную.

// исходные данные
СП 40-102-2000: для полимерных труб не менее 0,00001 м = 0,01 мм
СП 40-102-2000: для внутренних сетей допускается 20–30 %; магистраль без арматуры — 0
Справка · ГОСТ 18599-2001

Внутренние диаметры ходовых труб

Значения из сортамента сайта: d = D − 2e по номинальным стенкам таблицы 3 ГОСТ. Прочерк — размер в ГОСТ не предусмотрен.

DN, мм d при SDR 11, мм d при SDR 17, мм d при SDR 26, мм
32 26,0 28,0 —
40 32,6 35,2 —
50 40,8 44,0 46,0
63 51,4 55,4 58,0
75 61,4 66,0 69,2
90 73,6 79,2 83,0
110 90,0 96,8 101,6
125 102,2 110,2 115,4
160 130,8 141,0 147,6
200 163,6 176,2 184,6
225 184,0 198,2 207,8
250 204,6 220,4 230,8
315 257,8 277,6 290,8

Полный сортамент с массой и допусками — в каталоге труб ПНД. Подбор толщины стенки по давлению — в калькуляторе SDR.

Методика

Расчётные формулы

ΔP = λ · (L / d) · (ρ · v² / 2)

Дарси–Вейсбах: потери давления на трение, Па. λ — коэффициент гидравлического трения; L — длина, м; d — внутренний диаметр, м; ρ — плотность воды; v — скорость, м/с. Эквивалентная форма СП 40-102-2000: i = λ·v²/(2g·d).

1/√λ = −2 · lg( Кэ/(3,7·d) + 2,51/(Re·√λ) )

Колбрук–Уайт для турбулентного режима, решается итерационно (калькулятор делает это автоматически). Явное приближение Альтшуля: λ = 0,11·(Кэ/d + 68/Re)^0,25.

Re = v · d / ν

Число Рейнольдса. Ламинарный режим Re < 2300 (λ = 64/Re), переходный 2300–4000, турбулентный > 4000. ν — кинематическая вязкость воды: 1,307·10⁻⁶ м²/с при +10 °C, 1,007·10⁻⁶ при +20 °C.

Σh_мс = (20–30 %) · Σi·L

Местные сопротивления (отводы, тройники, арматура) для внутренних сетей допускается принимать долей от линейных потерь — СП 40-102-2000. Для протяжённых наружных магистралей с редкой арматурой вклад заметно ниже.

Ориентиры

Скорости потока и гладкость ПЭ

// скорость → оценка
< 0,3 м/сриск заиливания
0,3–0,7 м/сниже экономичного диапазона
0,7–1,5 м/сэкономичный диапазон
1,5–3 м/сдопустимо на коротких участках
> 3 м/сувеличьте диаметр

Для внутренних сетей СП 30.13330.2020 ограничивает скорость 1,5 м/с (рекомендуемая — 1,2 м/с). Для наружных сетей ориентир — экономичные скорости 0,7–1,5 м/с по таблицам Шевелёва: выше растут потери (∝ v²), ниже — переразмеренная труба.

Международная практика (PPI Handbook of PE Pipe): полиэтилен относится к классу гидравлически гладких труб, коэффициент Hazen-Williams C = 150 и не снижается со временем — в отличие от стали и чугуна, где зарастание за 20–30 лет уменьшает C с ~130 до 70–90. Фактическая пропускная способность ПЭ трубы стабильна весь срок службы.

Нормативная база

СП 40-102-2000 (методика гидравлического расчёта полимерных трубопроводов, шероховатость, местные сопротивления), СП 30.13330.2020 (скорости во внутренних сетях), ГОСТ 18599-2001 табл. 3 и А.1 (стенки, внутренние диаметры, температурный коэффициент), PPI Handbook of Polyethylene Pipe (Hazen-Williams C = 150). Расчёт справочный и не заменяет проект.