Главная / Сервисы / Гидравлический расчёт трубопровода ПЭ онлайн

Сервис Атлант-НВ · Работает

Гидравлический расчёт трубопровода ПЭ онлайн

Калькулятор считает внутренний диаметр трубы ПЭ, скорость воды и потери напора по формуле СП 40-102-2000 (с проверкой по Дарси — Вейсбаху), учитывает фитинги, перепад высот и даёт требуемый напор насоса. Здесь же подбор диаметра по допустимой скорости и самотёчные сети: расход при заданном уклоне и наполнении с проверкой по СП 32.13330.2018.

Общие параметры Температура, °C ν = 1,31·10⁻⁶ м²/с Среда Шероховатость Kэ, мм Назначение

Расход

Участки трубопровода последовательно

Местные сопротивления

Надбавка к потерям по длине, % СП 40-102-2000 допускает 20–30 % для внутренних сетей; для длинных наружных водоводов на практике берут 5–10 %.

Напор насоса

Геодезический перепад Δz, м + если конец трассы выше насоса Свободный напор в конце, м 10 м ≈ 1 бар у потребителя Запас по напору, %

Отметка оси у насоса (начало), м конец трассы: 105,00 м

Отметки нужны только для схемы: продольный профиль и пьезометрическая линия строятся от них. На напор насоса влияет лишь разность Δz.

Рассчитано на setigrad.ru · ООО «Атлант-НВ»

Расчёт по участкам

Как посчитано

Что умеет сервис

Напорный режим: расход в м³/ч, л/с или м³/сут, внутренний диаметр по ГОСТ 18599, скорость, число Рейнольдса, λ и удельные потери по СП 40-102-2000 / СП 399.1325800 и для сравнения по Колбруку — Уайту
Несколько последовательных участков с разными диаметрами и SDR
Местные сопротивления: 11 типов фитингов и арматуры с ζ (можно изменить) и количеством — или надбавка в процентах
Требуемый напор насоса: потери + геодезический перепад + свободный напор + запас; рабочая точка и ориентировочная мощность
Сравнение с изношенной стальной трубой того же внутреннего диаметра
Подбор диаметра: таблица D × SDR с подсветкой оптимальных по скорости и удельным потерям, масса 1 м, перенос трубы в расчёт одним касанием
Самотёк: гофрированные трубы DN/ID и DN/OD (ГОСТ Р 54475), гладкие ПЭ100, свой диаметр; расход по наполнению или наполнение по расходу
Методы для самотёка: СП 399.1325800 (прил. Б) и Маннинг/Шези, график наполнение ↔ расход и скорость
Проверки по СП 32.13330.2018: наименьший диаметр, наполнение, минимальная и максимальная скорость, наименьший уклон; уклон, нужный для самоочищающей скорости
Вязкость воды по температуре (таблица СП 399.1325800) или бытовых стоков
Схема трубопровода, которая строится из введённых данных: продольный профиль с насосом, участками, фитингами и арматурой (обозначения по ГОСТ 21.205-2016 и ГОСТ 21.206-2012), отметками и пьезометрической линией; для самотёка — профиль с уклоном, колодцами, отметками лотка и сечением h/D
3D-анимация потока: частицы движутся со скоростью из расчёта, для самотёка — сечение с уровнем наполнения
Формулы с подставленными числами, копирование результата, печать/PDF и ссылка с сохранёнными параметрами

Как пользоваться

Выберите режим: Напорный — для водопровода и напорной канализации, Подбор диаметра — когда труба ещё не выбрана, Самотёк — для канализации и ливнёвки.
Укажите температуру воды и назначение сети — от этого зависят вязкость и рекомендуемые скорости.
Введите расход и переключите единицы (м³/ч, л/с, м³/сут) — число пересчитается автоматически.
Для напорной трассы задайте участки: диаметр, SDR, длину и фитинги. Добавьте перепад высот и нужный свободный напор в конце.
Посмотрите требуемый напор насоса и раскройте «Как посчитано» — там все формулы с вашими числами.
Проверьте схему справа (на телефоне — под полями): линия напора должна идти выше оси трубы по всей трассе и заканчиваться на нужном свободном напоре у потребителя.
Для самотёка выберите тип трубы, уклон в промилле и наполнение (или расход) и проверьте зелёные и красные пункты норм.
Скопируйте результат, распечатайте или отправьте ссылку — параметры откроются у коллеги так же.

Как калькулятор считает потери напора в трубе ПЭ

Для напорных трубопроводов из полимеров действует формула А. Я. Добромыслова. Она одна и та же в СП 40-102-2000 (п. 3.5.2) и в приложении А к СП 399.1325800.2018, которым проектируют наружные сети из полимерных труб:

удельные потери: i = λ·V² / (2g·d), м/м;
коэффициент сопротивления: √λ = 0,5·[b/2 + 1,312·(2 − b)·lg(3,7d/Kэ) / (lg Re − 1)] / lg(3,7d/Kэ);
число подобия режимов: b = 1 + lg Re / lg Re_кв, при b > 2 принимают b = 2;
Re = V·d/ν, Re_кв = 500·d/Kэ.

Требуемый напор — по формуле (1) СП 40-102-2000: H = Σ(i·l) + Σh_м + h_геом + h_св. Местные потери можно считать по фитингам (h = Σζ·V²/2g) или надбавкой: СП 40-102 допускает 20–30 % от потерь по длине. Для длинных наружных водоводов, где фитингов мало, такая надбавка завышает напор. Поэтому по умолчанию калькулятор считает по фитингам.

Шероховатость ПЭ по умолчанию — Kэ = 0,014 мм (СП 399.1325800, табл. А.1). СП 40-102-2000 требует брать не меньше 0,01 мм, а его номограммы построены для 0,02 мм — это значение тоже есть в списке. Для проверки рядом показан классический расчёт Дарси — Вейсбаха с λ по Колбруку — Уайту. Обычно результаты расходятся на 1–3 %.

Внутренний диаметр считается как d = D − 2e. Номинальная толщина стенки e берётся из ГОСТ 18599-2001. Именно здесь чаще всего ошибаются: считают по наружному диаметру.

Как выбрать диаметр трубы по расходу

Диаметр подбирают так, чтобы скорость попадала в рабочий диапазон. Тогда потери, а значит и затраты на насос, остаются умеренными, а вода не застаивается:

Назначение	Рабочая скорость	Откуда
Наружный водопровод из ПЭ	0,7–1,5 м/с	практика; СП 31.13330 требует выбирать решение технико-экономическим сравнением
Напорная канализация, бытовые стоки	не менее 1,0 м/с	СП 32.13330.2018, п. 8.2.8
Внутренний водопровод зданий	до 1,5 / 2 / 3 м/с (общественные / АБК / производственные)	СП 30.13330.2020, п. 8.26

Пример. Нужно подать 50 м³/ч (13,9 л/с) воды при 10 °C:

Труба ПЭ100 SDR 17	d_вн, мм	V, м/с	Потери, м/км
140×8,3	123,4	1,16	≈ 10,4
160×9,5	141,0	0,89	≈ 5,4
180×10,7	158,6	0,70	≈ 3,1

Все три трубы проходят по скорости. 160-я — середина диапазона: на 1 км трассы она теряет примерно на 5 м напора меньше, чем 140-я. Насос, который работает круглый год, с запасом окупает разницу в цене трубы. 180-я уже на нижней границе скорости, и вода в ней будет застаиваться в часы малого водоразбора.

Типичные ошибки: - брать трубу «по резьбе» или по старой стальной (сталь 159×4,5 имеет d_вн 150 мм, а ПЭ 160 SDR 11 — только 130,8 мм); - забывать, что SDR 11 при том же наружном диаметре теряет заметно больше, чем SDR 17: у SDR 11 стенка толще, а внутренний диаметр меньше; - считать напорную канализацию на 0,5–0,7 м/с — в такой трубе копится осадок.

Почему у труб ПЭ меньше потери, чем у стальных

Потери на трение зависят от шероховатости стенки. У нового полиэтилена Kэ = 0,014 мм. Справочники дают для стальных и чугунных труб, бывших в эксплуатации, 0,8–1,5 мм — в 60–100 раз больше. Полиэтилен не корродирует и не обрастает, поэтому его шероховатость за срок службы почти не меняется. У стали она растёт с первых лет.

Пример: те же 50 м³/ч в трубе с внутренним диаметром 141 мм. При Kэ = 0,014 мм коэффициент λ ≈ 0,019, при Kэ = 1 мм — около 0,035. Потери на 1 км — примерно 5,4 м против 9,9 м. Блок сравнения в калькуляторе показывает эту разницу для вашей трассы.

Есть и обратная сторона: при том же наружном диаметре у ПЭ стенка толще, и внутренний диаметр меньше. Поэтому при замене стали на полиэтилен сравнивают трубы по внутреннему диаметру, а не по маркировке. Часто ПЭ подходит на типоразмер больше по наружному диаметру и всё равно даёт меньшие потери.

Гидравлический расчёт самотёчной канализации и ливнёвки

Самотёчные трубы из полимеров считают по СП 399.1325800.2018 (приложение Б) — на это прямо указывает п. 5.2.1 СП 32.13330.2018. Скорость при полном сечении находят из i = λ·V^b / (2g·4R), где λ = 0,2·(Kэ/4R)^α и α = 0,3124·Kэ^0,0516. При частичном наполнении скорость пересчитывают через гидравлический радиус: V = V_п·(R/R_п)^(1+α)/b. Для сравнения есть Маннинг (V = R^2/3·i^1/2/n) с n = 0,009–0,011 для гладких полимерных труб.

Нормы СП 32.13330.2018, которые проверяет калькулятор:

Параметр	Требование
Наименьший диаметр	150 мм во внутриквартальной сети, 200 мм в уличной, 300 мм в уличной дождевой (п. 5.3.1)
Наименьший уклон	Ø150 — 0,008, Ø200 — 0,007; на отдельных участках при обосновании 0,007 и 0,005 (п. 5.5.1)
Минимальная скорость	0,7 м/с для 150–250 мм при H/D 0,6; 0,8 — для 300–400 при 0,7; 0,9 — для 450–500; 1,0 — для 600–800 при 0,75 (табл. 2); дождевая — 0,6 м/с
Наполнение	не более 0,7; до 0,8 — при соблюдении минимальной скорости (изм. 5, с 01.01.2026); дождевая сеть может работать полным сечением (п. 5.4.6)
Наибольшая скорость	8 м/с для полимерных труб, 10 м/с — для дождевой сети (п. 5.4.2)

Пример. Гофра ID 200 (внутренний диаметр не менее 195 мм по ГОСТ Р 54475), уклон 8 ‰, наполнение 0,5, бытовые стоки. Получается V ≈ 1,35 м/с и Q ≈ 20 л/с; при полном сечении — около 40 л/с. Максимум расхода самотёком труба даёт не при полном сечении, а при h/d ≈ 0,94: верхняя часть сечения добавляет трение, но почти не добавляет площади.

Частая ошибка — считать гофру OD по наружному диаметру. У OD 200 внутренний диаметр всего около 167 мм, пропускная способность ниже примерно на треть.

Как подобрать насос по результату

Рабочая точка насоса — это расход и требуемый напор H. В H входят потери по длине и в фитингах, разница высот от оси насоса до самой высокой точки (или до точки излива) и свободный напор у потребителя. Например, 10 м для водоразборной колонки — это минимум по СП 31.13330.

Пример. 50 м³/ч, трасса 800 м из ПЭ 160 SDR 17 и 150 м из ПЭ 125 SDR 17, задвижки, обратный клапан, 6 отводов. Перепад 5 м, свободный напор 10 м. Требуемый напор — около 22,4 м, с запасом 10 % — 24,6 м, мощность на валу — около 4,8 кВт. Короткий участок 125-й трубы (150 м из 950) даёт почти 40 % потерь по длине: скорость в нём 1,46 м/с. Если проложить его 140-й трубой, напор снизится примерно на 1,2 м. Это пример по умолчанию — откройте его в калькуляторе.

Проверьте и давление: напор насоса плюс возможный гидроудар не должен превышать допустимое давление трубы. Для ПЭ100 SDR 17 это PN10 при 20 °C. Если запас мал, подберите SDR в калькуляторе SDR.

Как влияет температура воды

Кинематическая вязкость воды падает с ростом температуры: 1,52·10⁻⁶ м²/с при 5 °C, 1,31·10⁻⁶ — при 10 °C, 1,01·10⁻⁶ — при 20 °C (СП 399.1325800, табл. А.2). С ростом вязкости падает число Рейнольдса и растёт λ. Гладкий полиэтилен работает в переходной зоне, где это заметно: зимой 5-градусная вода в той же трубе теряет на 6–8 % больше напора, чем 20-градусная летом. Поэтому для наружных водопроводов в расчёт берут холодную воду. По умолчанию калькулятор считает при 10 °C — для этой температуры построены номограммы СП 40-102-2000. Для бытовых стоков СП 40-102-2000 даёт ν = 1,49·10⁻⁶ м²/с — выберите «Бытовые стоки».

На какие нормы опирается расчёт

СП 40-102-2000 — формула (1) требуемого напора, формулы (2)–(6) для λ и потерь, допустимая надбавка 20–30 % на местные сопротивления, вязкость бытовых стоков
СП 399.1325800.2018 — прил. А (та же методика для напорных труб, Kэ = 0,014 мм для ПЭ, вязкость воды по температуре), прил. Б (расчёт безнапорных труб)
СП 32.13330.2018 (с изм. 1–5) — наименьшие диаметры (п. 5.3.1), минимальные скорости (табл. 2), наибольшие скорости (п. 5.4.2), наполнение (п. 5.4.6), наименьшие уклоны (п. 5.5.1), 1 м/с в напорных трубопроводах стоков (п. 8.2.8)
СП 31.13330.2021 — выбор решений по технико-экономическому сравнению, свободный напор
СП 30.13330.2020 — скорость во внутреннем водопроводе (п. 8.26)
ГОСТ 18599-2001 — наружные диаметры и толщины стенок труб ПЭ (внутренний диаметр)
ГОСТ Р 54475-2011 — минимальные внутренние диаметры гофрированных труб DN/OD и DN/ID

Частые вопросы

Как рассчитать потери напора в трубе ПНД?

Найдите внутренний диаметр (наружный минус две стенки по ГОСТ 18599), скорость V = Q/ω и число Рейнольдса. Затем рассчитайте λ по формуле СП 40-102-2000 и удельные потери i = λ·V²/(2g·d). Умножьте на длину и добавьте местные потери. Калькулятор делает это сразу и показывает каждую формулу с вашими числами.

Какую шероховатость принимать для полиэтиленовой трубы?

По СП 399.1325800.2018 — 0,014 мм для ПЭ и ПП. СП 40-102-2000 требует не меньше 0,01 мм, а номограммы в нём построены для 0,02 мм. Если в трубе ожидаются отложения (жёсткая вода, техническая вода), можно взять 0,05 мм.

Какая скорость воды допустима в трубе ПЭ?

Для наружного водопровода жёсткой нормы нет: диаметр выбирают сравнением вариантов. На практике рабочий диапазон — 0,7–1,5 м/с. В напорной канализации — не менее 1 м/с (СП 32.13330, п. 8.2.8). Во внутренних сетях зданий — до 1,5–3 м/с в зависимости от назначения помещения (СП 30.13330, п. 8.26).

Какой диаметр трубы нужен на 10 м³/ч?

При скорости 0,7–1,5 м/с подходят трубы ПЭ100 SDR 17 Ø75–90. Ø90×5,4 (внутренний диаметр 79,2 мм) даст около 0,56 м/с — это ниже 0,7, поэтому оптимальна Ø75×4,5: около 0,81 м/с и примерно 11,7 м/км потерь. Точный ответ под ваш SDR и диапазон скоростей — во вкладке «Подбор диаметра».

Сколько процентов добавлять на местные сопротивления?

СП 40-102-2000 допускает 20–30 % от потерь по длине. Для наружных водоводов длиной в сотни метров с несколькими задвижками и отводами реальные местные потери обычно 2–10 %, поэтому точнее считать по фитингам. Калькулятор умеет оба способа.

Какой минимальный уклон канализации 150 и 200 мм?

По СП 32.13330.2018 (п. 5.5.1): для Ø150 — 0,008 (8 мм на метр), для Ø200 — 0,007. В зависимости от местных условий на отдельных участках допускается 0,007 и 0,005. В любом случае должна обеспечиваться минимальная самоочищающая скорость — калькулятор показывает, какой уклон для этого нужен.

Сколько стоков пропустит гофрированная труба 200 мм?

Гофра ID 200 (внутренний диаметр ≥ 195 мм) при уклоне 8 ‰ и наполнении 0,5 пропускает около 20 л/с при скорости около 1,35 м/с. При наполнении 0,7 — около 34 л/с. У трубы OD 200 внутренний диаметр около 167 мм, и расход примерно на треть меньше.

Почему расход по Маннингу отличается от расчёта по СП?

Формула Маннинга предполагает квадратичный режим и постоянный коэффициент n. Методика СП 399.1325800 учитывает переходный режим через показатель b, который зависит от числа Рейнольдса. Для гладких труб ПЭ при n = 0,009 расхождение обычно не больше 5 %. При n = 0,011 Маннинг даёт расход на 15–20 % ниже — это запас.

Влияет ли температура воды на потери напора?

Да. Холодная вода вязче: при 5 °C потери в гладкой трубе ПЭ примерно на 7 % больше, чем при 20 °C. Наружные сети считают на холодную воду; в калькуляторе по умолчанию 10 °C.

Источники

Трубы ПЭ100, гофру и фитинги из расчёта можно купить на сайте Атлант-НВ: подберём SDR, посчитаем вес партии и доставку с ближайшего склада.

Отправить менеджеру Купить на Атлант-НВ