Ecoulement d'eau dans la conduite: un calcul simple est-il possible?

Est-il possible de calculer un simple calcul de consommation d'eau par diamètre de tuyau? Ou le seul moyen est de contacter les spécialistes après avoir préalablement présenté une carte détaillée de toutes les canalisations d’eau du district?

Après tout, les calculs hydrodynamiques sont extrêmement compliqués ...

Notre tâche consiste à déterminer la quantité d'eau que ce tuyau peut manquer.

A quoi ça sert?

  1. En cas de calcul automatique des systèmes d'alimentation en eau . Si vous envisagez de construire une grande maison avec plusieurs bains invités, un mini-hôtel, réfléchissez au système d'extinction d'incendie - il est conseillé de savoir combien d'eau un tuyau d'un diamètre donné peut fournir à une certaine pression.

Après tout, une baisse significative de la pression au plus fort de la consommation d’eau plaira à peine aux résidents. Oui, et un faible jet d'eau provenant d'un tuyau d'incendie sera probablement inutile.

  1. En l'absence de compteurs d'eau, les services publics facturent généralement les organisations pour «l'écoulement des tuyaux» . Comme toute personne raisonnable, nous avons tendance à compter l'argent. Si nous payons, nous voulons savoir pour quoi et à quels tarifs, non?

Remarque: le deuxième scénario ne concerne pas les appartements et les maisons privées. S'il n'y a pas de compteurs d'eau, les services publics facturent l'eau conformément aux normes sanitaires. Pour les maisons modernes bien équipées ne dépasse pas 360 litres par personne et par jour.

Il faut bien l'avouer: le compteur d'eau simplifie grandement les relations avec les services publics

Facteurs influant sur la perméabilité du tuyau

Qu'est-ce qui affecte la consommation maximale d'eau danstube rond?

La réponse évidente

Le bon sens veut que la réponse soit très simple. Il y a tuyaux de plomberie . Il y a un trou dedans. Plus il y en a, plus l'eau le traverse par unité de temps. Oh, désolé, une autre pression.

Évidemment, une colonne d'eau de 10 centimètres poussera moins d'eau par un trou d'un centimètre qu'une colonne d'eau haute de dix étages.

Donc, à partir de la section interne du tuyau et de la pression dans l’alimentation en eau, non?

Avez-vous vraiment besoin d'autre chose?

La bonne réponse est

Non Ces facteurs influencent la dépense, mais ils ne sont que le début d'une longue liste. Calculer le débit d'eau en fonction du diamètre du tuyau et de la pression qu'il contient est la même chose que de compter la trajectoire de la fusée volant vers la Lune, en fonction de la position apparente de notre satellite.

Si nous ignorons la rotation de la Terre, le mouvement de la Lune sur sa propre orbite, la résistance de l’atmosphère et la gravité des corps célestes, il est peu probable que notre vaisseau spatial atteigne au moins approximativement le point souhaité dans l’espace.

La quantité d'eau qui s'écoulera d'un tuyau de diamètre x à une pression de la voie y est affectée non seulement par ces deux facteurs, mais également par:

  • Longueur de tuyau . Plus il est long, plus le frottement de l'eau contre les murs ralentit l'écoulement de l'eau. Oui, seule la pression à l'intérieur influence l'eau à la toute fin du tuyau, mais les volumes d'eau suivants doivent prendre sa place. Une conduite d'eau les inhibe et comment.

C’est à cause de la perte de charge dans le long tuyau des pipelinessont des stations de pompage

  • Le diamètre du tuyau qui influe sur l'écoulement de l'eau est beaucoup plus compliqué que ne le suggère le "sens commun" . Pour les conduites de petit diamètre, la résistance des parois au mouvement du flux est beaucoup plus grande que pour les conduites épaisses. La raison en est que plus le tuyau est petit, moins le débit d’eau est avantageux en raison du rapport entre le volume interne et la surface à une longueur fixe.

En termes simples, il est plus facile de se déplacer sur un tuyau épais que sur un tuyau fin.

  • Le matériau des murs est un autre facteur important qui influe sur la vitesse de déplacement de l'eau . Si l’eau glisse le long de polypropylène lisse, comme le filetage d’une dame embarrassante sur un trottoir glacé, l’acier rugueux crée une résistance beaucoup plus grande au débit.
  • L'âge de la conduite a également une grande influence sur son écoulement . Les conduites d’eau en acier sont en outre rouillées par l’acier et la fonte recouverts de dépôts de calcaire au fil des années.

Les tuyaux envahis par la végétation offrent une résistance à l'écoulement beaucoup plus grande (la résistance d'un tuyau en acier neuf poli et la rouille diffèrent par un facteur de 200!). De plus, les zones à l'intérieur du tuyau réduisent leur jeu en raison de la croissance excessive; même dans des conditions idéales, beaucoup moins d'eau passera par le tuyau envahi par la végétation.

Pensez-vous qu'il soit logique de calculer la perméabilité du diamètre du tuyau au niveau de la bride?

Remarque: l'état de surface des tuyaux en plastique et en métal-polymère ne se détériore pas avec le temps. Après 20 ans, le tuyau rendra la même choserésistance à l'écoulement de l'eau, au moment de l'installation.

  • Enfin, tous les virages, changements de diamètre, divers vannes d'arrêt et raccords entravent la circulation de l'eau .

Ah, si les facteurs ci-dessus pouvaient être négligés! Cependant, il ne s'agit pas d'écarts dans les limites d'erreur, mais de différences parfois.

Tout cela nous conduit à la triste conclusion: un simple calcul du débit d'eau à travers un tuyau est impossible.

Un rayon de lumière dans un royaume sombre

En cas de passage de l’eau par le robinet, la tâche peut être considérablement simplifiée. La condition principale pour un calcul simple: le trou à travers lequel l'eau s'écoule doit être négligeable par rapport au diamètre du tuyau d'alimentation en eau.

La loi de Torricelli est alors valide: v ^ 2 = 2gh, où v est le débit d'un petit trou, g est l'accélération de la gravité et h est la hauteur de la colonne d'eau qui se trouve au-dessus du trou. En même temps, à travers le trou avec une section transversale de s par unité de temps passera le volume de liquide s * v.

Le Maître vous a donné un cadeau

N'oubliez pas: la section du trou n'est pas un diamètre, mais une surface égale à pi * r ^ 2.

Pour une colonne d'eau de 10 mètres (ce qui correspond à une surpression d'une atmosphère) et un trou d'un diamètre de 0,01 mètre, le calcul sera le suivant:

v ^ 2 = 2 * 9,78 * 10 = 195,6

Extrayez la racine carrée et obtenez v = 13,98570698963767. Pour faciliter le calcul, arrondissez la vitesse d'écoulement à 14 m /s.

La section du trou d’un diamètre de 0,01 m est de 3,14159265 * 0,01 ^ 2 = 0,000314159265 m2.

Ainsi, le débit d'eau à travers notre trou sera égal0.000314159265 * 14 = 0,00439822971 m3 /s, soit un peu moins de quatre litres et demi par seconde.

Comme vous pouvez le constater, dans cette variante, le calcul n’est pas très compliqué.

En outre, dans l’annexe, vous trouverez un tableau de la consommation d’eau des appareils de plomberie les plus courants, indiquant le diamètre minimal de la gaine.

Conclusion

En bref, c'est tout. Comme vous pouvez le constater, nous n’avons pas trouvé de solution simple et universelle; Cependant, j'espère que l'article vous sera utile. Bonne chance!

L'auteur lui-même regrettait la complexité des calculs hydrodynamiques

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Appendice