Avec une variété d'objectifs, il est souvent nécessaire de calculer la surface d'un tuyau ou sa section. Bien sûr, pour connaître la surface du tuyau, la formule doit être basée sur son diamètre et sa longueur.
D'autres paramètres sont-ils nécessaires? Pourquoi tous ces calculs peuvent être nécessaires? Comment calculer l'aire et la section? Tout cela, nous apprenons de cet article.
Du point de vue de la géométrie, le tuyau est un cylindre. Par conséquent, des formules simples pour calculer
Pourquoi est-ce nécessaire?
Commençons par le fait qu’une fois encore, nous énumérons les situations principales dans lesquelles nous devons calculer la surface d’un tuyau - sa surface ou sa section.
- La formule de la surface du tuyau sera utile si nous devons calculer le transfert de chaleur d’un registre ou d’un plancher chauffant . Les deux valeurs sont dérivées précisément de la surface totale, ce qui donne de la chaleur à l'air de la pièce à partir du liquide de refroidissement.
Son transfert de chaleur dépend linéairement de la surface du registre
.- On rencontre souvent la situation inverse - lorsqu'il est nécessaire de calculer la perte de chaleur sur le chemin menant à l'appareil de chauffage . Pour pouvoir décider du nombre et de la taille des radiateurs, convecteurs ou autres appareils, vous devez savoir combien de calories nous avons. Il est dérivé à nouveau en prenant en compte la surface de la conduite qui transporte l’eau de l’ascenseur.
- Le calcul de la surface du tuyau est nécessaire pour acheter la quantité requise de matériau isolant thermique . Si la longueur de la conduite de chauffage est en kilomètres- et c'est exactement ce qui se passe - un calcul précis peut faire économiser à une entreprise des sommes énormes.
Ici, le transfert de chaleur doit être réduit au minimum. Pour calculer la quantité de matériau isolant nécessaire, vous devez connaître la surface à protéger des pertes de chaleur
.- Le coût d'un revêtement ou d'une peinture anti-corrosion appartient à la même catégorie . La surface en tubes d'acier peinte, combinée à la consommation de peinture par mètre carré, nous donnera le montant exact des achats nécessaires En même temps, dans ce cas, on verra très bien, disons poliment, une utilisation inappropriée du matériau: si la peinture ou la laque bitume laisse une fois et demie le montant calculé, l’entreprise doit arrêter le vol.
Les fabricants de peinture indiquent sa consommation en grammes par mètre carré de surface
.- Le calcul de la section d'une conduite est nécessaire pour déterminer sa perméabilité maximale . Oui, vous pouvez simplement mettre le tuyau évidemment plus nécessaire; mais en établissant un projet modèle sur lequel de nombreuses maisons seront construites, les dépassements de coûts dans ce cas seront importants.
Important: dans le cas d'une maison individuelle, le dépassement de budget, si vous prenez le tuyau un peu plus loin, est faible. Mais la perte de chaleur augmentera considérablement. Pas clair? Rappelez-vous: plus de surface de tuyau - plus de chaleur se dissipe dessus.
De plus, entre le moment où le robinet d'eau chaude est ouvert, tout le volume de l'alimentation en eau correspondante se refroidit sans but .
Plus le diamètre du tuyau est grand - plus il y aura d’eau, plus vous dépenserez de chaleur pour chauffer la pièce sans le vouloir.
Plus les tuyaux sont épais, plus l'eau chaude refroidit après chaque ouverture du robinet
Méthodes de calcul
Calcul de la section
En réalité, le problème vient de la géométrie des classes moyennes. Nous devons calculer l'aire d'un cercle dont le diamètre est égal au diamètre extérieur du tuyau moins l'épaisseur de ses parois.
L'aire du cercle, on s'en souvient, est calculée comme suit: S = Pi R ^ 2.
Ainsi, la formule qui calcule l'aire de la section transversale du tuyau est S = Pi * (D /2-N) ^ 2, où S est l'aire de la section interne du tuyau, Pi est le nombre pi, D est le diamètre extérieur du tuyau et N - épaisseur de la paroi du tuyau. Le diamètre, on s'en souvient, est de deux rayons.
La formule tenant compte de la section transversale du tuyau est donc devant nous. Utilisons-le sur l'exemple d'un autre cheval sphérique dans un tuyau sans soudure laminé à chaud d'un diamètre extérieur de 1 mètre et avec des parois de 10 mm d'épaisseur.
S = 3,14159265 * (1 /2-0,01) ^ 2 = 0,754296 m2.
Important: dans les conduites d'eau sous pression, l'eau remplit toujours tout le volume de la conduite.
Dans un égout à gravité, tel n'est pas le cas: la plupart du temps, le flux n'est mouillé que par une partie des parois et, par conséquent, le tuyau lui confère moins de résistance que complètement rempli.
C’est pour les calculs hydrauliques de l’égout par gravité qu’un tel concept est introduit comme étant l’aire de la section vivante de la conduite.
Il s’agit de la surface de la section transversale de l’écoulement, perpendiculaire à la directionmouvements d'écoulement.
Parfois, tout dépend du choix exact du tronçon de tuyau
La surface extérieure du tuyau
Et c’est aussi un problème purement géométrique. Comment calculer la surface du tuyau à l'extérieur?
Et comment trouver dans le cas général la surface des parois du cylindre?
La surface d’un cylindre est essentiellement un rectangle dont l’un des côtés est la circonférence du cylindre et le second la longueur du cylindre lui-même. Alors?
Nous rappelons que la circonférence est Pi * D, où Pi est Pi et D est le diamètre du tuyau.
Comment calculer l'aire d'un rectangle? Il faut multiplier sa longueur par la largeur.
L'aire du rectangle convoité sera: S = Pi * D * L, où Pi est le bon vieux Pi, D le diamètre du tuyau et L la longueur.
Pour une conduite de chauffage d’un diamètre d’un mètre et d’une longueur de dix kilomètres, la zone de coloration du tuyau sera: 3,14159265 * 1 * 10000 = 31415,9265 m2. L'isolation aura besoin d'un peu plus: elle a une épaisseur différente de zéro et le tuyau est enveloppé de laine minérale avec des peintures qui se chevauchent.
Et ici, un calcul précis de la surface était nécessaire
La surface de la surface interne du tuyau
Pourquoi la surface intérieure? Les tuyaux sont-ils peints de l'intérieur?
Non, la surface interne peut être utile pour les calculs hydrodynamiques. C’est la surface avec laquelle l’eau entre en contact lorsqu’elle se déplace dans des tuyaux .
Plusieurs nuances sont associées à ce domaine:
- Plus le diamètre de la conduite d’alimentation en eau est grand - plus le diamètrel'influence de la rugosité de ses parois sur la vitesse d'écoulement à l'intérieur. Pour les pipelines de grand diamètre avec une faible longueur de la résistance du tuyau peut être complètement négligé;
- Pour les calculs hydrodynamiques, la rugosité de la surface n'est pas moins importante que sa surface . Les tuyaux d’eau en acier rouillés à l'intérieur et le polypropylène idéalement lisse ont un effet très différent sur le débit;
- Les tuyaux en acier non galvanisés ont, pour ainsi dire, une surface interne non permanente . Au fil du temps, ils sont envahis par la rouille et les dépôts minéraux, ce qui réduit la lumière. Si un fantasme étrange vous vient à l’esprit de fabriquer de la plomberie en acier pour eau froide, il ne faut pas négliger ce fait, car le débit du tuyau de plomberie peut chuter de moitié dans dix ans.
Il convient de prendre en compte la croissance excessive des tubes en acier non galvanisé lors du calcul de l'alimentation en eau
.Eh bien, qu'en est-il de la formule? Elle est simple Le diamètre du cylindre dans ce cas, comme il est facile de le deviner, est égal à la différence de diamètre et à deux fois l'épaisseur des parois du tuyau .
Si tel est le cas, l'aire des parois du cylindre devient S = Pi * (D-2N) * L, où D est toujours le diamètre du tuyau, N l'épaisseur de ses parois et L la longueur.
Pour une conduite de chauffage d’une longueur de 10 km à partir d’une conduite de 1 mètre de diamètre et de murs de 10 mm d’épaisseur, la surface interne sera de: 3.14159265 * (1-2 * 0.01) * 10000 = 30787.60797 m2.
Conclusion
En résumé, nous avons essentiellement repris le cours de la géométrieles classes moyennes, se souvenant de l’école et des connaissances, oubliées au cours des années d’ennui ennuyeux à l’âge adulte. Espérons que ces formules simples vous seront utiles plus d’une fois. Bonne chance dans la construction!
