Tableau de calcul hydraulique des tuyaux en polypropylène. Chute de pression dans la canalisation

Allongement thermique

Lors de la conception et de la réalisation travaux d'installation il faut tenir compte de l'allongement thermique des canalisations. Les tuyaux en polypropylène non renforcé présentent une dilatation thermique importante. Ont tuyaux en polypropylène renforcé d'aluminium ou de fibre de verre, le coefficient de dilatation linéaire est cinq fois inférieur à celui des tuyaux non renforcés. Il faut toujours s'en souvenir lors de l'installation d'un système particulier.

Tableau comparatif des dilatations linéaires des tuyaux en divers matériaux

Le problème de la dilatation thermique est en grande partie résolu utilisation correcte supports et le choix de la configuration de la canalisation. Un des règles générales l'installation est le désir de créer un système élastique aussi flexible que possible avec un minimum de nœuds courts rigides avec une faible capacité de déformation. Le non-respect des instructions de compensation de la dilatation linéaire de la canalisation provoque des contraintes longitudinales élevées dans les parois des canalisations et réduit ainsi considérablement la durée de vie du système. Des distances mal choisies entre les fixations des tuyaux affectent également négativement la durée de vie. Une augmentation arbitraire de la distance entre les supports peut entraîner une augmentation de la déviation du tuyau et son pincement sur les supports, ce qui exclut la rectitude et la possibilité d'extension ou de raccourcissement libre du pipeline pendant le fonctionnement, et crée également des forces supplémentaires sur la structure des supports.

Allongement thermique / raccourcissement de la canalisation je, mm, quel que soit son diamètre, est déterminé par la formule

l = / Δ t,

où est le coefficient d'allongement linéaire,

C'est la différence entre les températures pendant le fonctionnement et pendant l'installation.

Si la température du pipeline pendant le fonctionnement est supérieure à la température d'installation, la longueur du pipeline augmente et vice versa.

Pour éliminer l'apparition d'une erreur dans les calculs, il est conseillé de désigner l'allongement par un signe plus (+ l), et le raccourcissement par un signe moins (-Δl).

La force longitudinale qui se produit dans une section rigidement fixée du pipeline ne dépend pas de sa longueur; par conséquent, il est nécessaire de prendre en compte l'effet des contraintes thermiques dans toute section fixe du pipeline.

La canalisation doit être librement allongée ou raccourcie sans surcharger le matériau des tuyaux, des raccords, des joints de canalisation, ainsi que des supports mobiles (coulissants) et fixes (morts). Ceci est assuré par la capacité de compensation des éléments de canalisation (auto-compensation) et des joints de dilatation, ainsi que par le placement correct des supports mobiles et fixes.

Les supports fixes doivent diriger la dilatation thermique linéaire de la canalisation vers les éléments de compensation. Les distances entre les supports sont calculées sur la base des documents réglementaires (SP 40-101-96, SP 40-102-2001 et du catalogue technique de la société Egoplast « Système de canalisation pour l'alimentation en eau et le chauffage », partie 1) en fonction de le matériau, le diamètre extérieur, l'épaisseur de la paroi du tuyau, la température et la masse des substances transportées. Dans ce cas, la préservation de la rectitude de la canalisation doit être assurée pendant toute la période de conception de l'exploitation. Si le calcul est mal effectué ou s'il n'a pas été effectué du tout, le résultat négatif ne vous fera pas attendre.

Rugosité et diamètre

Lors de la conception de systèmes de canalisations sous pression, leurs calculs hydrauliques sont d'une importance décisive. Ils servent de base au calcul du diamètre et du dimensionnement du tuyau équipement de pompage, qui fournissent le mode de fonctionnement requis de ces systèmes pendant toute la période de fonctionnement. La qualité des calculs hydrauliques effectués détermine l'efficacité à la fois du pipeline lui-même et de l'ensemble du complexe d'ouvrages connexes. Les tuyaux en polymère ont une surface intérieure très lisse et de faibles pertes hydrauliques, ce qui permet l'utilisation de tuyaux d'un diamètre plus petit que les tuyaux en acier. L'installation devient plus compacte et économique. On peut voir dans le tableau ci-dessous que le coefficient de rugosité équivalent d'un tuyau en polypropylène est inférieur de deux ordres de grandeur à celui d'un tuyau en acier. Par conséquent, lorsque le client a une question : « Pourquoi, lors du remplacement tuyaux en acier un diamètre plus petit a été choisi pour le polypropylène ?", vous pouvez donner ce tableau, même si vous n'avez pas de calcul hydraulique du système sous la main.

Coefficient de rugosité équivalent des canalisations en fonction du matériau de la canalisation

Isolation

Pour éviter l'apparition de contraintes excessives et d'endommagement des tuyaux en polypropylène sur les structures du bâtiment, ils doivent être noyés dans l'isolant. Pour éviter l'apparition de condensation sur les canalisations des systèmes d'alimentation en eau froide, l'installation des canalisations doit également être réalisée de manière isolée. L'isolation des canalisations du système d'alimentation en eau chaude garantit la réduction des pertes de chaleur dans l'environnement.

Soudure et attaches

Dans les canalisations en polypropylène, le joint soudé ne réduit pratiquement pas la fiabilité du système, le nombre d'éléments de connexion et d'installation, à condition que toutes les règles de soudage soient respectées, n'a pas d'importance. Lors du soudage de tuyaux et de raccords en polypropylène, il est nécessaire de se conformer aux recommandations et aux exigences énoncées dans le "Manuel d'installation des systèmes de tuyauterie de pression en polypropylène".

Coefficients de résistance raccords en polypropylène inférieur à la fonte. Vannes d'arrêt il est très fiable, il n'y a aucune force de serrage du filetage. Lors de la pose de tuyaux sur les murs et les plafonds, il n'est pas recommandé d'utiliser des supports fixes. Les points d'ancrage supportent généralement des assemblages de tuyaux lourds ou des éléments de pipelines lourds qui n'ont pas leurs propres attaches (par exemple, des filtres ou des robinets).

Lors des travaux d'installation, il est interdit d'utiliser une clé à tuyau (à gaz) pour serrer les raccords combinés en polypropylène. Usage clé donnée conduit à la destruction des équipements. Le respect de toutes ces règles réglementaires garantira un fonctionnement fiable et sans problème du réseau pipelinier pendant toute la période de conception de son exploitation.

Vous pouvez vous familiariser avec l'analyse des technologies de production et l'analyse de l'état actuel et des prévisions du marché dans le rapport d'étude de marché de l'Academy of Industrial Markets Conjuncture : "Le marché des tuyaux en polypropylène en Russie".

Yu. D. Oleinikov, Ph.D., société Egoplast, responsable de la direction Chauffage

Calcul hydraulique d'une canalisation domestique classique est réalisée à l'aide de l'équation de Bernoulli :

(z 1 + p 1 / g + α 1 u 2 1 / 2g) - (z 2 + p 2 / ρg + α 2 u 2 2 / 2g) = h 1-2 -.

Pour un calcul hydraulique de pipeline, vous pouvez utiliser une calculatrice de calcul hydraulique de pipeline.

Dans cette équation, h 1-2 est la perte de charge (énergie) pour surmonter tous les types de résistance hydraulique, qui tombe sur le poids unitaire du fluide en mouvement.

h 1-2 = h t + h m.

• h t - perte de charge par friction le long de la longueur d'écoulement.
• h m - perte de charge totale à la résistance locale.

Vous pouvez calculer la perte de charge par friction le long de l'écoulement à l'aide de la formule de Darcy-Weisbach

h t = (L / d) (v 2 / 2g).

• où L- la longueur de la canalisation.
• d est le diamètre de la section du pipeline.
• v est la vitesse moyenne du mouvement du fluide.
• λ est le coefficient de résistance hydraulique, qui dans le cas général dépend du nombre de Reynolds (Re = v * d / ν), et de la rugosité relative équivalente des tuyaux (Δ / d).

Les valeurs de la rugosité équivalente de la surface intérieure des tuyaux différents types et les types sont présentés dans le tableau 2. Et les dépendances du coefficient de résistance hydraulique λ sur le nombre de Re et la rugosité relative Δ / d sont présentées dans le tableau 3.

Dans le cas où le mode de déplacement est laminaire, alors pour les tuyaux de section non circulaire coefficient de résistance hydrauliqueλ se trouve selon des formules personnelles pour chaque cas individuel (tableau 4).

Si l'écoulement turbulent est développé et fonctionne avec un degré de précision suffisant, alors lors de la détermination de , vous pouvez utiliser les formules pour un tuyau rond avec le remplacement du diamètre d par 4 rayons d'écoulement hydraulique Rg (d = 4Rg)

Rg = w/c.

• où w est l'aire de la section « live » du flux.
• c- son périmètre "mouillé" (le périmètre de la section "sous tension" au contact liquide-solide)

Pertes de charge dans les résistances locales peut être identifié par les formes. Weisbach

h m = v 2 / 2g.

• où est le coefficient de résistance locale, qui dépend de la configuration de la résistance locale et du nombre de Reynolds.

En régime turbulent développé, = const, ce qui permet d'introduire dans les calculs la notion de longueur équivalente de résistance locale Léq. celles. une telle longueur de canalisation droite pour laquelle h t = h m.Dans ce cas, les pertes de charge dans les résistances locales sont prises en compte par le fait que la somme de leurs longueurs équivalentes est ajoutée à la longueur réelle de la canalisation

L pr = L + L éq.

• où L pr est la longueur réduite du pipeline.

La dépendance de la perte de charge h 1-2 sur le débit est appelée caractéristique du pipeline.

Dans les cas où le mouvement du fluide dans la canalisation fournit Pompe centrifuge, puis pour déterminer le débit dans le système pompe-pipeline, la caractéristique du pipeline est construite h = h (Q) en tenant compte du dénivelé z (h 1-2 + z à z 1< z 2 и h 1-2 - ∆z при z 1 >z 2) superposée à la caractéristique de pression de la pompe H = H (Q), qui est donnée dans les données du passeport de la pompe (voir figure). Le point d'intersection de ces courbes indique le débit maximum possible dans le système.

Assortiment de tuyaux.

Valeurs des coefficients de rugosité équivalente pour les tuyaux en divers matériaux.

Dépendance du coefficient de résistance hydraulique sur le nombre de Reynolds et la rugosité équivalente des tuyaux.

• est la rugosité absolue du tuyau.
• ré. r - diamètre. rayon du tuyau. respectivement.
• ∆ / d - rugosité relative du tuyau.

Formules de base pour l'écoulement laminaire dans les tuyaux.

Coefficients de certaines résistances locales z.

Les tuyaux et raccords pour les systèmes d'alimentation en eau chaude et froide de présentent un certain nombre d'avantages :

• résistance aux températures élevées;
• propriétés sanitaires et hygiéniques élevées;
• propriétés insonorisantes;
• résistance absolue à la corrosion;
• résistance chimique à plus de trois cents substances et solutions;
• surface intérieure lisse et invariante dans le temps de la paroi du tuyau ;
• simplicité d'installation et de réparation.

Matériel

Le polypropylène est un thermoplastique isotactique dont les macromolécules ont une conformation hélicoïdale, a été obtenu pour la première fois en 1954.

Le polypropylène est produit en polymérisant du propylène gazeux de formule chimique : CH 2 CHCH 3.

Le polypropylène a les modifications suivantes :

• homopolymère de propylène (type 1) PPH;
• copolymères de propylène et d'éthylène (type 2) РРВ - copolymère séquencé;
• copolymère statique de propylène avec copolymère statistique d'éthylène (type 3) - à l'origine désigné sous le nom de PPRC - copolymère statistique de polypropylène, plus tard abrégé en PPR.

Les tuyaux et raccords PRO AQUA pour l'alimentation en eau sont fabriqués à partir du 3ème type de polypropylène - copolymère statistique.

Un copolymère PPR statistique, obtenu par une collection de molécules de propylène et d'éthylène dans une combinaison aléatoire, et est représenté par la formule graphique suivante :

Propriétés physiques et mécaniques du polypropylène

Les propriétés physiques et mécaniques de toutes les variétés diffèrent dans de petites limites et ne sont pas différenciées lorsque les propriétés du polypropylène sont données :

1. Résistance minimale à long terme - MRS (Résistance minimale requise) - une caractéristique du matériau du tuyau, numériquement égale à la contrainte en MPa dans la paroi du tuyau résultant de l'action d'une pression interne constante, à laquelle le tuyau peut résister pendant 50 ans à un température de 20°C, compte tenu du facteur de sécurité, égal à 1,25. Cela s'entend comme la capacité du matériau du tuyau à maintenir, à la fin de la durée de vie prévue, une telle marge de sécurité du pipeline de sorte que, sous réserve des conditions de la période d'exploitation, il garantisse toujours une performance fiable de ses fonctions de travail. . Selon les désignations modernes des tuyaux sous pression en polypropylène, l'indicateur MRS en kgf / cm 2 (bar) est apposé après la désignation abrégée du matériau du tuyau. Par exemple, le copolymère statistique de polypropylène PPR avec une résistance minimale à long terme MRS = 8 MPa (80 kgf/cm 2; 80 bar), aura la désignation PPR 80.

Rapport dimensionnel standard - SDR (Standard Dimension Ratio) - un indicateur sans dimension caractérisant le rapport du diamètre extérieur nominal du tuyau Dn à l'épaisseur de paroi nominale S (dans les mêmes unités de mesure des deux grandeurs en mm ou en m) La valeur de le rapport dimensionnel standard du tuyau est calculé par la formule :

SDR = Dn/S ;

La valeur SDR du raccord correspondra au SDR du tuyau avec lequel il est monté. Par exemple, un té marqué SDR 11 est destiné à être soudé avec un tuyau portant le même marquage.

1. Pression nominale - PN (Pressure Nominal) - la pression de service de l'eau transportée dans une canalisation en plastique (en bars) à une température de 20 ° C, qui fonctionne sans problème depuis 50 ans avec une résistance minimale à long terme MRS égale à 6,3 MPa.

Les indicateurs des types de canalisations PN, SDR, S sont liés les uns aux autres, leur rapport est présenté dans le tableau 3.1 :

Les principales caractéristiques du polypropylène

Particularités du polypropylène

Le polypropylène se caractérise par Haute durabilitéà la flexion et à l'abrasion répétées. La résistance aux tensioactifs (SAS) du polypropylène est augmentée, c'est son avantage par rapport au polyéthylène.

La résistance aux chocs entaillé est de 5 - 12 kJ / m 2, résistant au gel à basse température.

Le polypropylène est le plus largement utilisé dans les systèmes d'alimentation en eau froide et chaude, les systèmes d'égouts internes et externes.

Les tuyaux en polypropylène renforcé sont fabriqués par étapes. Initialement, un tuyau homogène en polypropylène est fabriqué par extrusion. Ensuite, dans un processus continu, la surface extérieure solide du tuyau est étroitement recouverte d'un ruban d'aluminium plein ou perforé, dont la forme annulaire est donnée par des rouleaux de roulement. Il existe deux technologies pour souder du ruban d'aluminium sur un tuyau - chevauchement et bout à bout. La technologie de couture la plus avancée est de bout en bout (comme dans la production de tuyaux renforcés PRO AQUA). La fixation des bords du ruban l'un par rapport à l'autre se fait par soudage par ultrasons. Ensuite, la structure de tuyau résultante est à nouveau extrudée (une nouvelle couche de polypropylène est appliquée sur la coque en aluminium).

Le renforcement du tuyau poursuit l'un des objectifs principaux, qui consiste en une forte diminution de l'allongement en température d'un tuyau thermoplastique, qui se manifeste dans une large mesure dans les tuyaux homogènes en polypropylène.

Ce n'est pas un hasard si les développeurs de tuyaux en polypropylène renforcé, ayant réalisé la mise en œuvre industrielle d'une telle structure renforcée, l'appellent « stable ». Cela signifie une petite dépendance du changement de la longueur initiale du tuyau lorsqu'il est chauffé ou refroidi.

Coefficient de dilatation thermique linéaire a (mm / m ^ ° C) pour le tuyau PPR a = 0,15, et pour le tuyau renforcé PPR a = 0,03.

Régime de renforcement et conception tuyaux PPR

Riz. 5.1. a - section du tuyau PPR renforcé ;

1 - couche d'aluminium. b - structure du tube PPR renforcé ; 1 - une couche d'aluminium perforé; 2, 3 - polypropylène.

Sur la base de la technologie de soudage par emboîtement, dans laquelle le diamètre extérieur du tuyau à température normale doit correspondre au diamètre intérieur de la pièce de raccordement, la paroi du tuyau est augmentée de 2 à 3 mm et la coque en aluminium et la couche extérieure de polymère du les revêtements sont insérés dans cette taille, qui est retiré à l'aide d'un outil spécial avant le soudage ...

Les tuyaux renforcés PRO AQUA sont produits en deux types : perforés et lisses. La différence entre la coque perforée du tuyau PPR renforcé et la coque lisse est que la coque en aluminium a des perforations fréquentes - un maillage de trous de petit diamètre.

Lors de l'extrusion d'un tuyau en polypropylène, un matériau visqueux s'écoule dans ces trous et crée ainsi une adhérence du polymère et du métal. À la surface des tuyaux de ce type, il y a des " enfoncements " visibles, répétant la structure de la perforation appliquée.

Le renforcement des tuyaux PPR, en plus de la capacité de stabilisation de la température, a également une autre fonction importante - la création d'une barrière anti-diffusion qui empêche les molécules d'oxygène de pénétrer à travers la paroi du tuyau dans le liquide de refroidissement.

Conception de tuyauterie PPR

La conception des canalisations PPR pour les systèmes d'alimentation en eau froide et chaude est réalisée conformément aux réglementations des codes du bâtiment 2.04.01-85 "Approvisionnement en eau et assainissement intérieurs des bâtiments", en tenant compte des spécificités des tuyaux en polypropylène et du Code de règles pour la conception et l'installation de canalisations en polypropylène avec copolymère statistique SP 40 -101-96.

Calcul hydraulique

Le calcul hydraulique des canalisations PPR 80 consiste à déterminer la perte de charge (ou pression) pour surmonter la résistance hydraulique apparaissant dans la canalisation, dans les pièces de raccordement, aux endroits de virages serrés et de changements de diamètre de la canalisation.

Coefficient de résistance hydraulique

Il est recommandé de déterminer la perte de charge hydraulique due aux résistances locales dans les pièces de raccordement selon le tableau suivant :

Coefficient de résistance hydraulique locale pour les raccords en polypropylène PP-R 80

Compensation de dilatation linéaire

Dans la mesure où matériaux polymères ont un coefficient d'allongement linéaire accru par rapport aux métaux, puis lors de la conception de systèmes de chauffage, d'alimentation en eau froide et chaude, ils calculent les allongements ou les raccourcissements des canalisations en cas de baisse de température.

La conception et l'installation des conduites doivent être effectuées de manière à ce que la conduite puisse se déplacer librement dans l'extension de conception. Ceci est obtenu grâce à la capacité de compensation des éléments de canalisation, à l'installation de compensateurs de température et au placement correct des supports (fixations). Les raccords de tuyauterie fixes doivent guider les rallonges de tuyauterie vers ces éléments.

Le calcul de la variation de la longueur du pipeline lorsque sa température change est effectué selon la formule:

AL = aH ^ À,

• DL - modification de la longueur du pipeline lorsqu'il est chauffé ou refroidi;
• a - coefficient de dilatation thermique mm / m. "С;
• L est la longueur estimée du pipeline ;
• At est la différence de température de la canalisation pendant l'installation et le fonctionnement ° С (° К).

L'ampleur des changements de température dans la longueur des tuyaux peut également être déterminée à partir des tableaux 6.2 et 6.3.

Table de dilatation linéaire (en mm) : tube PP-R 80 PN10 et PN20 - (a = 0,15 mm/m ^ ° С)

Table d'expansion linéaire (en mm) : tuyau renforcé PP-R 80 PN 25

(a = 0,03 mm/m.°C)

La compensation des allongements thermiques est résolue de manière constructive, en utilisant des angles de rotation, des supports coulissants et fixes, ainsi que des joints de dilatation prêts à l'emploi. Dans les supports fixes, le tuyau est fixé de manière rigide avec un collier à travers un joint en caoutchouc, et dans les supports coulissants, les colliers permettent au tuyau de se déplacer dans le sens axial. En utilisant l'exemple d'une solution de conception pour le routage d'une canalisation sous la forme d'un angle de rotation, nous calculerons la compensation thermique d'une section horizontale d'une canalisation en polypropylène, après avoir déterminé la longueur requise d'une section verticale, qui, en tenant compte les propriétés élastiques du tuyau, « ressort » sans destruction dans la plage d'allongement égale à AL.

Figure 6.1. Schéma de conception du compensateur en L :

• MAIS - support fixe;
• СО - support coulissant;
• L n pyx.uch. - longueur de la section du ressort depuis l'axe du tuyau jusqu'au bord du support fixe, mm ;
• DL - augmentation de la longueur de la section horizontale du pipeline pendant le chauffage, mm;
• L C0 - distance entre le bord du support fixe et le centre du support coulissant, ainsi qu'entre les centres des supports coulissants, mm.

Afin d'éliminer les écarts, il est proposé de compter la longueur du ressort depuis l'axe de la section horizontale jusqu'au bord du support fixe sur la section verticale. La formule pour la longueur de la section de ressort du pipeline est la suivante :

L n pyx.uch. = K * √ D * AL + D,

• L n pyx.uch.- longueur de la section du ressort, mm ;
• k - constante caractérisant les propriétés élastiques du tuyau = 30;
• D est le diamètre extérieur du tuyau, mm;
• DL - augmentation de la longueur de la section de canalisation lorsqu'elle est chauffée, mm.

Le calcul du joint de dilatation en forme de L est effectué dans l'ordre suivant: d'abord, la valeur de l'allongement thermique de la section calculée est déterminée, puis la longueur requise de la section du ressort perpendiculairement à celle-ci est calculée.

Figure 6.2. Schéma de conception des joints de dilatation en U et en U:

• MAIS - support fixe; СО - support coulissant;
• Lnpyxyn est la longueur de la section du ressort depuis l'axe du tuyau jusqu'au bord du support fixe, en mm ;
• b - largeur du joint de dilatation (insert), distance entre axes de voie, mm ;
• AL 1, D L 2 - augmentation de la longueur des sections horizontales des canalisations lorsqu'elles sont chauffées, mm;
• L H0 - distance entre les bords des supports fixes, mm;
• L C0 - distance entre le centre du support coulissant et l'axe du coude du tuyau, mm;
• L C01, L C02 - distance entre le bord du support fixe et le bord du support coulissant, mm.

Lors de la résolution de la compensation thermique d'une section de pipeline à l'aide d'un compensateur en forme de U de tuyau, vous pouvez utiliser 2 méthodes pour son emplacement entre des supports fixes :

• placement médian (exactement au milieu) entre les supports, dans lequel les longueurs des deux conduites également espacées de chaque côté sont égales, c'est-à-dire la construction d'un compensateur à épaulement égal est obtenue;
• placement déplacé résultant des décisions de conception, lorsque les longueurs des branches du pipeline sont dues à caractéristiques de conception le routage de l'objet et du pipeline est différent, c'est-à-dire on obtient la construction d'un compensateur multi-épaules.

Dans le premier cas de calcul, la valeur de AL est égale pour les deux branches de la canalisation et l'allongement total est égal à : AL, = 2AL.

Dans le second cas, la quantité AL est calculé indépendamment pour chaque branche et l'allongement est la somme des allongements calculés : AL, = AL + AL,

• AL = L1 + L;
• soya lion alors '
• AL = L 2 + L
• droits de co2 avec

La largeur du joint de dilatation b (insert), quelle que soit la longueur de ses branches, est attribuée structurellement et est égale à 11 - 13 D. L'insert est toujours fixé au milieu avec une pince (fixation rigide).

L'allongement thermique A L des sections de canalisations calculées plus un certain écart garanti entre les parties supérieures adjacentes du compensateur (environ 150 mm) ne doit pas dépasser la largeur du compensateur. Sinon, la distance entre les supports fixes des sections calculées doit être réduite.

Le calcul du compensateur en U s'effectue de la même manière que le calcul du compensateur en L.

Si les dimensions structurelles des tuyaux G et des joints de dilatation en forme de U sont calculées, des joints de dilatation en forme de O pour différents diamètres de tuyaux en plastique sont produits avec des valeurs fixes calculées de leurs dimensions géométriques.

Joint de dilatation en O

Figure 6.3. Schéma d'un compensateur en forme de O, en forme de boucle :

• MAIS - support fixe; СО - support coulissant; D est le diamètre extérieur du tuyau, mm;
• b est la distance entre les parois du compensateur le long du diamètre intérieur, mm;
• L hq - distance entre les bords des supports fixes, mm.

Principes de base de la pose de canalisations en polypropylène

Dans des endroits qui assurent leur protection contre les dommages mécaniques (mines, rainures, canaux, etc.), alors que la possibilité de leur allongement thermique doit être assurée. Si la pose cachée de canalisations est impossible, elles doivent être protégées des dommages mécaniques et des incendies.

Les fils aux appareils de plomberie peuvent être posés ouvertement.

La distance entre les tuyaux et les structures du bâtiment doit être d'au moins 20 mm.

Aux endroits de passage à travers les structures de construction des murs et des cloisons, des tuyaux en polypropylène doivent être posés dans des étuis ou des manchons métalliques.

Le diamètre intérieur du manchon doit être supérieur de 20 à 30 mm au diamètre extérieur du pipeline qui le traverse. Cet espace est rempli d'un matériau souple et non combustible qui facilite le libre mouvement du pipeline le long de l'axe. Le bord du manchon doit dépasser Structure de bâtiment par 30 - 50mm.

Il est interdit de placer des joints bout à bout dans le manchon, qu'ils soient amovibles ou non.

En cas de pose de canalisations dans une couche de béton ou de mortier ciment-sable, il est interdit d'encastrer des raccords filetés démontables.

Fixation des canalisations PPR

Lorsqu'ils sont divisés en sections distinctes, en répartissant les points d'attache rigides. Ainsi, le mouvement incontrôlé des canalisations est empêché et leur fixation fiable est garantie. Les points d'ancrage rigides sont calculés et exécutés en tenant compte de l'action des forces résultant de l'expansion des canalisations, ainsi que des charges supplémentaires.

Les attaches coulissantes ou de guidage doivent permettre au tuyau de se déplacer dans le sens axial, à l'exclusion des dommages mécaniques au tuyau.

Distance entre paliers lisses lors de la pose horizontale du pipeline, il est déterminé selon le tableau 6.4:

Distance entre les supports en fonction de la température de l'eau dans la canalisation

Les supports fixes doivent être placés de manière à ce que les changements de température dans la longueur de la section de canalisation entre eux ne dépassent pas la capacité de compensation des coudes et des joints de dilatation situés dans cette section et soient répartis proportionnellement à leur capacité de compensation.

Dans les cas où les changements de température dans la longueur de la section de canalisation dépassent la capacité de compensation des éléments limitants, un joint de dilatation supplémentaire doit être installé dessus.

Les raccords d'obturation et de pliage d'eau doivent être fixés de manière rigide aux structures du bâtiment afin d'éviter le transfert de leur poids sur la canalisation.

Installation de canalisations PPR

La méthode traditionnelle de connexion des canalisations sous pression en polypropylène est le soudage, qui consiste à chauffer les pièces à un état d'écoulement visqueux, à les connecter sous une certaine pression, puis à refroidir les pièces jusqu'à ce qu'une connexion permanente soit formée - un joint soudé.

La méthode de soudage la plus couramment utilisée est le soudage par emboîtement, dans lequel les extrémités des tuyaux sont assemblées par une pièce intermédiaire dans une douille.

Machine de soudage

Pour le soudage de tuyaux de petit diamètre, un ensemble d'équipements de soudage est utilisé (illustré à la Fig.7.1), qui comprend :

• machine à souder les pinces (puissance 1500 W);
• radiateurs remplaçables (D 20, 25, 32 et 40 mm);
• coupeur pour couper des tuyaux jusqu'à 40 mm;
• niveau;
• roulette;
• valise en métal; mode d'emploi.

Pour souder des pièces en plastique d'un diamètre supérieur à 40 mm, une machine à souder spéciale est utilisée, qui est fournie dans un boîtier spécial. Forme générale machine à souder (puissance 1500 W) est illustrée à la figure 7.2.

Préparation des instruments

Selon la température environnement Chauffer élément chauffant dure 10 à 15 minutes. La température de travail en surface est atteinte automatiquement. Le processus de chauffage est terminé lorsque le voyant de contrôle de la température s'éteint ou s'allume (selon le type de poste à souder).

ATTENTION:

Les outils de soudage doivent être maintenus propres. Si nécessaire, nettoyez le manchon chauffant et le mandrin avec du solvant à l'aide d'un chiffon grossier.

Soudage de pièces par emboîtement

Le processus de soudage par emboîtement comprend le chauffage simultané des pièces à assembler, l'exposition technologique, le retrait des pièces des buses, leur accouplement et le refroidissement naturel ultérieur des pièces soudées. Des paires de buses correspondantes sont sélectionnées pour chaque diamètre extérieur. Procédure de soudage :

Des buses du diamètre approprié sont installées sur la machine à souder, tandis que les surfaces de travail des buses doivent être dégraissées avec de l'acétone ou une solution aqueuse d'alcool. En cas d'adhérence de résidus de polymère de soudure précédente aux buses, il est nécessaire de nettoyer les surfaces de travail.

1. Le poste à souder est connecté au réseau et devrait être prêt à fonctionner.
2. La température de soudage correspondante pour le PPR est de 260 - 270 ° C.
3. Le tube est coupé perpendiculairement à l'axe du tube à l'aide d'un cutter spécial.
4. L'extrémité du tuyau et la douille du raccord sont, si nécessaire, nettoyées de l'humidité, de la poussière et de la saleté et dégraissées avant le soudage.
5. Une marque est faite sur le tuyau à une distance égale à la profondeur de l'emboîture plus 2 mm.
6. Les extrémités des pièces, par mouvement axial, sans rotation, sont introduites en douceur dans les buses.
7. Le temps de chauffage régulé jusqu'à l'état de flux visqueux est maintenu (selon le tableau 7.1).
8. Les pièces sont retirées des pièces jointes et en 1 à 2 secondes, elles s'accouplent les unes avec les autres. Lors de cette opération, les mouvements de rotation des pièces les unes par rapport aux autres ne sont pas autorisés, seule une petite correction de la disposition finale des pièces au stade final du soudage est possible.
9. Le refroidissement du joint soudé et des pièces s'effectue de manière naturelle.

Pour les tuyaux en polypropylène renforcé, avant le soudage, l'extrémité du tuyau est nettoyée par décapage, tandis qu'une fine couche de polymère est retirée avec le film. En conséquence, le diamètre extérieur du tuyau résultant doit correspondre dans les tolérances au diamètre extérieur standard de la taille standard donnée.

ATTENTION:

• Pendant le fonctionnement, si nécessaire, les éléments chauffants remplaçables sont nettoyés du matériau adhérent ;
• pour assurer une connexion de haute qualité des pièces, il convient d'éviter d'endommager le revêtement des buses ;
• Il est strictement interdit de refroidir l'appareil avec de l'eau, sinon les résistances thermiques pourraient être endommagées.

Paramètres technologiques de soudage par emboîtement de pièces en copolymère statistique PP (température de l'air extérieur 20°С)

Le soudage des thermoplastiques s'accompagne de l'extrusion obligatoire d'un matériau appelé bavure à l'endroit du cordon de soudure. Dans le soudage par emboîtement, la bavure sort sur la surface extérieure du tuyau et la surface intérieure de la pièce de raccordement

Il est à noter que les grades de polypropylène différents fabricants diffèrent entre eux dans composition compositionnelle, par conséquent, dans le cas de soudage de tuyaux et de pièces de différents fabricants, pour obtenir une connexion garantie, avant de commencer les travaux principaux, il est nécessaire d'effectuer un test de soudage.

Test de pipeline csystèmes d'approvisionnement en eau

Les systèmes internes d'alimentation en eau froide et chaude doivent être testés par la méthode hydrostatique ou manométrique conformément aux exigences de GOST 24054-80, GOST 25136-82 et de ces règles.

La valeur de la pression d'essai pour la méthode d'essai hydrostatique doit être prise égale à 1,5 fois la surpression de service.

Des tests hydrostatiques et de jauge des systèmes d'alimentation en eau froide et chaude doivent être effectués avant d'installer les raccords d'eau.

Les systèmes sont considérés comme ayant réussi les essais si, dans les 10 minutes suivant la mise sous pression d'essai pendant la méthode d'essai hydrostatique, aucune chute de pression de plus de

0,05 MPa (0,5 kgf/cm 2) et chutes dans les soudures, tuyaux, connexions filetées, les raccords et les fuites d'eau par les dispositifs de chasse d'eau.

A la fin des essais par la méthode hydrostatique, il est nécessaire de libérer l'eau des systèmes internes d'alimentation en eau froide et chaude.

Les tests de jauge du système interne d'alimentation en eau froide et chaude doivent être effectués dans l'ordre suivant :

• remplir le système d'air avec une surpression d'essai de 0,15 MPa (1,5 kgf / cm 2 );
• si des défauts d'installation sont détectés à l'oreille, la pression doit être réduite à la pression atmosphérique et les défauts doivent être éliminés ;
• puis remplir le système d'air avec une pression de 0,1 MPa (1 kgf/cm 2),
• maintenez-le sous pression d'essai pendant 5 minutes.

Le système est reconnu comme ayant réussi l'essai si, lorsqu'il est sous pression d'essai, la perte de charge n'excède pas 0,01 MPa (0,1 kgf/cm 2 ).

Systèmes de chauffage

Les tests des systèmes de chauffage de l'eau et d'alimentation en chaleur doivent être effectués avec les chaudières et les vases d'expansion éteints par la méthode hydrostatique avec une pression égale à 1,5 pression de service, mais pas moins de 0,2 MPa (2 kgf / cm 2) au point le plus bas du système.

Le système est reconnu comme ayant réussi l'essai si, dans les 5 minutes suivant la mise sous pression d'essai, la chute de pression ne dépasse pas 0,02 MPa (0,2 kgf / cm 2) et qu'il n'y a pas de fuites dans les soudures, les tuyaux, les raccords filetés, les raccords , appareils et équipements de chauffage ...

La valeur de la pression d'essai pendant la méthode d'essai hydrostatique pour les systèmes de chauffage et d'alimentation en chaleur connectés aux installations de chauffage ne doit pas dépasser la pression d'essai maximale pour les appareils de chauffage et les équipements de chauffage et de ventilation installés dans le système.

Les tests de jauge des systèmes de chauffage et d'alimentation en chaleur correspondent aux tests de jauge des systèmes internes d'alimentation en eau froide et chaude et sont effectués dans le même ordre (paragraphe 8.1).

Les systèmes de chauffage de surface doivent être testés, généralement à l'aide d'un test hydrostatique. Un essai de jauge est autorisé à être effectué à une température extérieure négative.

Les tests hydrostatiques des systèmes de chauffage par panneaux doivent être effectués (avant que les fenêtres d'installation ne soient scellées) avec une pression de 1 MPa (10 kgf / cm 2) pendant 15 minutes, tandis qu'une chute de pression n'est pas autorisée à plus de 0,01 MPa (0,1 kgf / cm 2).

Pour les systèmes de chauffage de surface combinés avec appareils de chauffage, la valeur de la pression d'essai ne doit pas dépasser la pression d'essai maximale des appareils de chauffage installés dans l'installation.

La valeur de la pression d'essai des systèmes de chauffage à panneaux, des systèmes de chauffage à vapeur et de l'alimentation en chaleur pendant les essais au manomètre doit être de 0,1 MPa (1 kgf / cm 2). La durée de l'épreuve est de 5 minutes. La chute de pression ne doit pas dépasser 0,01 MPa (0,1 kgf / cm 2).

Le système est reconnu comme ayant réussi le test de pression si, dans les 5 minutes suivant la mise sous pression de test, la chute de pression ne dépasse pas 0,02 MPa (0,2 kgf / cm 2] et il n'y a pas de fuites dans les soudures, les tuyaux, les raccords filetés, robinetterie, appareils de chauffage.

Isolation des canalisations

L'isolation thermique des conduites d'alimentation en eau est réalisée conformément aux exigences du SNiP 2.04.14-88 (section 3).

Lors de l'installation de systèmes d'alimentation en eau froide, il est nécessaire de protéger les canalisations de la formation de condensation. La détermination de la valeur de l'épaisseur minimale d'isolation pour les tuyaux en polypropylène peut être effectuée conformément au tableau 9.1 :

Détermination de l'épaisseur d'isolation pour l'alimentation en eau froide

Transport et stockage de tuyaux PPR

Selon SP 40-101-96 Le transport, le chargement et le déchargement des tuyaux en polypropylène doivent être effectués à une température de l'air extérieur d'au moins - 10 ° C. Leur transport à des températures allant jusqu'à - 20 ° C n'est autorisé qu'en utilisant des dispositifs spéciaux assurant la fixation des tuyaux, ainsi qu'en prenant des précautions particulières.

Les tuyaux et raccords doivent être protégés des chocs et des contraintes mécaniques, et leurs surfaces des rayures. Lors du transport de tuyaux en PPRC, il est nécessaire de les poser sur une surface plane des véhicules, en les protégeant des coins métalliques tranchants et des nervures de plate-forme.

Tuyaux et raccords PPRC livrés sur site en heure d'hiver, avant de les utiliser dans les bâtiments, ils doivent être pré-conditionnés à température positive pendant au moins 2 heures.

Les tuyaux doivent être stockés sur des racks dans endroits fermés ou sous un auvent. La hauteur de la cheminée ne doit pas dépasser 2 m. Les tuyaux et raccords ne doivent pas être stockés à moins de 1 m des appareils de chauffage.

Exigences de sécurité

Au contact d'un feu ouvert, le matériau du tuyau brûle avec une flamme fumeuse avec formation d'un bain de fusion et libération de dioxyde de carbone, de vapeur d'eau, d'hydrocarbures insaturés et de produits gazeux.

Le soudage des raccords de tuyauterie doit être effectué dans un endroit aéré.

Lorsque vous travaillez avec Machine de soudage les règles de travail avec un outil électrique doivent être respectées.

Références normatives

1. GOST R 52134-2003 «Tuyaux sous pression thermoplastiques et raccords pour les systèmes d'alimentation en chaleur et de chauffage. Sont communs conditions techniques". Il répertorie toutes les normes étrangères requises. GOST contient des exigences pour les tuyaux en polyéthylène, en polychlorure de vinyle non plastifié et chloré, en polypropylène et ses copolymères, en polyéthylène réticulé (appelé thermoplastique dans la présente norme) et en polybutène.
2. SNiP 2.04.05-91 * "Chauffage. Ventilation et climatisation ", ses annexes, ainsi que SP 41-102-98" Conception et installation de canalisations de chauffage utilisant des tuyaux en métal-polymère "et SP 40-101-96" Conception et installation de canalisations en polypropylène "Copolymère aléatoire" .
3. Le SNiP 41-01-2003 est entré en vigueur le 1er janvier 2004, les développeurs ont essayé de prendre en compte les exigences des principales normes étrangères et les changements survenus sur le marché.
4. TU 2248-039-00284581-99 - Exigences générales pour les tuyaux sous pression XLPE sont définis en Russie.
5. TU 2248-032-00284581-98 - Exigences générales pour les tuyaux en copolymères de polypropylène.

Cadre réglementaire étranger :

En raison du fait que la loi "sur la réglementation technique" a conduit à l'instabilité dans le domaine cadre réglementaire et renvoyant un certain nombre de dispositions et de documents à la catégorie de recommandation, il est logique de citer un certain nombre normes internationales régulation des paramètres les plus importants des thermoplastiques. Ces normes, en règle générale, sont reflétées dans les nouveaux documents normatifs russes.

La norme internationale 1ЭО 15874 définit les exigences pour les canalisations d'alimentation en eau chaude et froide en polypropylène, ISO 161-1 : 1996 - diamètres extérieurs nominaux et pressions nominales pour les tuyaux thermoplastiques, ISO 4065 : 1996 - épaisseur de paroi ; L'ISO 9080 : 2003 contient une méthode de détermination de la résistance hydrostatique à long terme, l'ISO 10508 : 19995 - exigences pour les tuyaux et les raccords.

Calcul des pertes de charge d'eau dans la canalisation c'est très simple, alors nous examinerons en détail les options de calcul.

Pour un calcul hydraulique de pipeline, vous pouvez utiliser une calculatrice de calcul hydraulique de pipeline.

Avez-vous eu la chance de forer un puits juste à côté de chez vous ? Merveilleux! Désormais, vous pourrez vous fournir, ainsi que votre maison ou votre chalet d'été, de l'eau propre, qui ne dépendra pas de l'approvisionnement en eau central. Et cela signifie pas d'arrêt saisonnier de l'eau et de course avec des seaux et des bassins. Il vous suffit d'installer la pompe et le tour est joué ! Dans cet article, nous allons vous aider calculer la perte de pression d'eau dans la canalisation, et déjà avec ces données, vous pouvez acheter en toute sécurité une pompe et profiter, enfin, de votre eau du puits.

D'après les cours de physique à l'école, il est clair que l'eau circulant dans les tuyaux, dans tous les cas, éprouve une résistance. L'amplitude de cette résistance dépend du débit, du diamètre du tuyau et de la régularité de sa surface intérieure. Plus la résistance est faible, plus le débit est faible et plus grand diamètre et la douceur du tuyau. Lissé du tuyau dépend du matériau dont il est fait. Les tuyaux en polymère sont plus lisses que les tuyaux en acier, ils ne rouillent pas et, surtout, sont moins chers que les autres matériaux, sans être de qualité inférieure. L'eau résistera à se déplacer même dans un tuyau complètement horizontal. Cependant, plus le tuyau lui-même est long, moins la perte de charge sera importante. Bon, passons au calcul.

Perte de charge dans les tronçons droits.

Pour calculer la perte de pression d'eau dans les sections de tuyaux droites, il utilise un tableau prêt à l'emploi ci-dessous. Les valeurs de ce tableau concernent les tuyaux en polypropylène, polyéthylène et autres mots commençant par "poly" (polymères). Si vous envisagez d'installer des tuyaux en acier, vous devez multiplier les valeurs indiquées dans le tableau par un facteur de 1,5.

Les données sont données pour 100 mètres de canalisation, les pertes sont indiquées en mètres de colonne d'eau.

Comment utiliser le tableau: Par exemple, dans une alimentation en eau horizontale avec un diamètre de tuyau de 50 mm et un débit de 7 m 3 /h, les pertes seront de 2,1 mètres de colonne d'eau pour un tuyau en polymère et de 3,15 (2,1 * 1,5) pour un acier tuyau. Comme vous pouvez le voir, tout est assez simple et direct.

Perte de pression sur les résistances locales.

Malheureusement, les tuyaux ne sont absolument droits que dans un conte de fées. Dans la vraie vie, il existe toujours divers coudes, amortisseurs et vannes, qui ne peuvent être ignorés lors du calcul de la perte de pression d'eau dans la canalisation. Le tableau présente les valeurs des pertes de charge dans les résistances locales les plus courantes : coude à 90 degrés, coude rond et valve.

Les pertes sont indiquées en centimètres de colonne d'eau par unité de résistance locale.

Pour déterminer v - débit il faut Q - débit d'eau (en m 3 / s) divisé par S - section transversale (en m 2).

Celles. avec un diamètre de tuyau de 50 mm (π * R 2 = 3,14 * (50/2) 2 = 1962,5 mm 2; S = 1962,5 / 1 000 000 = 0,0019625 m 2) et un débit d'eau de 7 m 3 / h (Q = 7/3600 = 0,00194 m 3 / s) débit
v = Q / S = 0,00194 / 0,0019625 = 0,989 m / s

Comme vous pouvez le voir à partir des données ci-dessus, perte de charge sur résistances locales assez insignifiant. Les principales pertes se produisent toujours dans les sections de tuyaux horizontales, par conséquent, pour les réduire, vous devez soigneusement considérer le choix du matériau des tuyaux et leur diamètre. Rappelez-vous qu'afin de minimiser les pertes, vous devez choisir des tuyaux en polymères avec le diamètre et la douceur maximum de la surface intérieure du tuyau lui-même.

Le dimensionnement hydraulique est une partie importante du processus de dimensionnement tuyaux pour construction pipeline... Dans la littérature normative de conception, cette question claire de la physique est fondamentalement confuse. A notre avis, cela est dû à une tentative de décrire toutes les options de calcul du coefficient de frottement, qui dépend du régime d'écoulement, du type de fluide et de sa température, ainsi que de rugosité du tuyau, une (pour tous les cas) équation avec variation de ses paramètres et introduction de tous les facteurs de correction... En même temps, la brièveté de la présentation inhérente au document normatif rend le choix des valeurs de ces coefficients largement arbitraire et aboutit le plus souvent à des nomogrammes errant d'un document à l'autre.
En vue d'une analyse plus détaillée des méthodes de calcul proposées dans les documents, il semble utile de revenir aux équations originales de l'hydrodynamique classique.

Perte de charge associée au dépassement des forces de friction lors de l'écoulement du fluide dans tuyau, est déterminé par l'équation :

Où : longueur L et D pipeline et son diamètre intérieur, m ; ? - densité du liquide, kg/m3 ; w est la vitesse volumétrique moyenne, m/s, déterminée par le débit Q, m3/s :

est le coefficient de frottement hydraulique, grandeur sans dimension caractérisant le rapport des forces de frottement et d'inertie, et c'est précisément sa définition qui fait l'objet du calcul hydraulique pipeline... Le coefficient de frottement dépend du régime d'écoulement et est déterminé différemment pour un écoulement laminaire et turbulent.
Pour un régime laminaire (régime d'écoulement purement visqueux), le coefficient de frottement est déterminé théoriquement selon l'équation de Poiseuille :
= 64 / Re (2)
où : Re - critère (nombre) de Reynolds.
Les données expérimentales obéissent strictement à cette loi à l'intérieur des valeurs de Reynolds inférieures au seuil critique (Re Lorsque cette valeur est dépassée, des turbulences se produisent. Au premier stade de développement de la turbulence (3000 = 0,3164 Re -0,25 (3)
Dans une gamme légèrement plus large de nombres de Reynolds (4000

= 1,01 log (Re) -2,5 (4)

Pour des valeurs de Re> 100000, de nombreuses formules de calcul ont été proposées, mais presque toutes donnent le même résultat.

La figure 1 montre comment les équations (2) - (4) « fonctionnent » dans la plage spécifiée de nombres de Reynolds, ce qui est suffisant pour décrire tous les cas réels d'écoulement de fluide dans tuyaux.
Fig. 1

Rugosité des murs tuyaux affecte la résistance hydraulique uniquement en écoulement turbulent, mais dans ce cas, en raison de la présence d'une couche limite laminaire, elle n'a d'effet significatif qu'aux nombres de Reynolds dépassant une certaine valeur en fonction de la rugosité relative ξ / D, où est le hauteur calculée des tubercules de rugosité, m ...
Tuyau, pour laquelle la condition est remplie lors de l'écoulement du fluide :

est considéré comme hydrauliquement lisse, et le coefficient de frottement est déterminé par les équations (2) - (4).
Pour les nombres de Re supérieurs à ceux déterminés par l'inégalité (5), le coefficient de frottement devient une valeur constante et n'est déterminé que par la rugosité relative selon l'équation :

qui après conversion donne :

Le concept hydraulique de rugosité n'a rien à voir avec la géométrie de la surface intérieure. tuyaux, qui pourrait être mesuré instrumentalement. Les chercheurs ont appliqué à la surface intérieure du modèle tuyaux granulométrie clairement reproductible et mesurable, et comparé le coefficient de frottement pour le modèle et la vraie technique tuyaux dans les mêmes régimes d'écoulement. Cela a déterminé la gamme rugosité hydraulique équivalente, qui doit être prise en compte dans les calculs hydrauliques des tuyaux... Par conséquent, l'équation (6) devrait être écrite plus précisément :

où : e - rugosité équivalente standard (tableau 1).

Tableau 1

Les données du tableau 1 ont été obtenues pour des matériaux traditionnels à cette époque. canalisations.
Dans la période 1950-1975, les hydrodynamistes occidentaux ont déterminé de la même manière ξ e tuyaux en polyéthylène et PVC de différents diamètres, y compris après un fonctionnement prolongé. Les valeurs obtenues de la rugosité équivalente dans la plage de 0,0015 à 0,0105 mm pour tuyaux d'un diamètre de 50 à 300 mm. Aux USA pour l'assemblage collé canalisation en PVC cet indicateur est supposé être de 0,005 mm. En Suède, sur la base d'une perte de charge réelle sur 5 km pipeline bout à bout soudé tuyaux en polyéthylène avec un diamètre de 1200 mm, il a été déterminé que e = 0,05 mm. Dans les codes du bâtiment russes dans les cas liés à tuyaux en polymère (plastique), leur rugosité n'est soit pas du tout mentionnée, soit elle est acceptée: pour l'approvisionnement en eau et l'assainissement - "pas moins de 0,01 mm", pour l'alimentation en gaz ξ e = 0,007 mm. Mesures grandeur nature des pertes de charge sur le fonctionnement gazoducà partir de tuyaux en polyéthylène d'un diamètre extérieur de 225 mm et d'une longueur de plus de 48 km a montré que ξ e Ici, peut-être, tout ce que les dispositions de l'hydrodynamique classique peuvent aider dans l'analyse documents réglementaires dédié au calcul hydraulique canalisations... Rappeler que

Re = w D / (7)

où: ν - viscosité cinématique du liquide, m2/sec.

La première question qui doit être résolue une fois pour toutes est de savoir si, comme indiqué ci-dessus, le niveau de rugosité est de ≈ 0,005 mm pour tuyaux petits diamètres, jusqu'à ≈ 0,05 mm pour tuyaux de grand diamètre hydrauliquement lisse.
Tableau 2 pour tuyaux de diamètres différents selon les équations (5) et (7), les valeurs des débits de mouvement de l'eau à une température de 20 ° ( ν = 1,02 * 10-6 m2 / sec), au-dessus duquel tuyau ne peut pas être considéré comme hydrauliquement lisse. Pour tuyaux en polymère (plastique) la rugosité a été progressivement augmentée avec l'augmentation du diamètre, comme décrit ci-dessus ; pour l'acier neuf et ancien tuyaux- pris valeurs minimales du tableau 1. Notez que les vitesses critiques dans le vieil acier canalisations 10 fois inférieures à celles du neuf, et leur rugosité ne peut être ignorée lors du calcul des pertes de charge hydrauliques.

Tableau 2

Pour canalisationsà l'intérieur des bâtiments avec les valeurs limites de la vitesse de l'eau dans canalisations sont:
pour systèmes de chauffage- 1,5 m/s ;
pour plomberie- 3 m/sec.
Pour les réseaux externes, nous n'avons pas trouvé de telles restrictions dans la documentation réglementaire, mais si nous restons dans les limites définies par le tableau 2, nous pouvons tirer une conclusion sans ambiguïté - tuyaux en polymère (plastique) sont définitivement lisses.
En partant de la valeur limite de la vitesse, w = 3 m / s, on détermine que lorsque l'eau s'écoule dans tuyaux avec un diamètre de 20 à 1000 mm, le nombre de Reynolds est compris entre 50 000 et 250 000, c'est-à-dire que pour calculer le coefficient de frottement de l'écoulement de l'eau, il est tout à fait correct d'utiliser les équations (3) et (4) . L'équation (4) couvre généralement toute la gamme des régimes d'écoulement.
Dans la documentation réglementaire sur la conception des systèmes d'adduction d'eau, l'équation pour déterminer la perte de charge spécifique (Pa/m ou m/m) est donnée en expansé par rapport au diamètre tuyaux et la vitesse de déplacement de l'eau sous la forme :

où : K est un ensemble de divers coefficients, n et m sont des exposants de diamètre D, m et de vitesse w, m/s.
L'équation de Blazius (3), la plus commode pour une telle transformation, pour l'eau à 20°C à 3000

mais c'est valable à Re 100000, une modification de l'équation (4) doit être utilisée.
Dans ISO TR 10501 pour tuyaux en plastiqueà 4000

Pour la gamme des nombres de Reynolds 150 000

SNiP 2.04.02-84 sans spécifier la plage du régime d'écoulement donne une équation qui en substituant les coefficients correspondants pour tuyaux en plastique prend la forme :

ce qui, après avoir vérifié et rempli diverses conditions, pour un certain nombre de régimes d'écoulement d'eau dans les tuyaux bruts (b ≥ 2) se transforme en l'équation :

= 0,5 / (log (3,7D / ξ)) 2

qui coïncide exactement avec l'équation (61)

Nous ne déchiffrons pas ici les désignations de l'équation (12), car elles dépendent les unes des autres de manière multi-étapes et sont difficiles à comprendre à partir du texte original.

Ainsi, avec de faibles variations dans les coefficients et les exposants, les équations (9 - 12) sont basées sur les équations classiques de l'hydrodynamique.
Prendre la vitesse de déplacement de l'eau dans pipeline w = 3 m / s, on calcule la perte de charge J, m / m (Tableau 3, Fig. 2) en tuyaux en polymère (plastique) diamètres différents selon les quatre approches évoquées ci-dessus. Lors du calcul selon SP 40-102-2000 (équation 12), le niveau de rugosité en fonction du diamètre tuyaux a été accepté comme dans Tableau 2.

Riz. 2

Comme le montrent le tableau 3 et la figure 2, les calculs selon ISO TR 10501 coïncident pratiquement avec les calculs selon les équations de l'hydrodynamique classique, les calculs selon les documents réglementaires russes, coïncidant également les uns avec les autres, donnent une surestimation insignifiante résultats en comparaison avec eux. On ne sait pas pourquoi les compilateurs de SP 40-102-2000 en termes de calculs hydrauliques plomberie polymère s'écartaient des recommandations du document antérieur SNiP 2.04.02-84 et ne prenaient pas en compte les recommandations du document international ISO TR 10501.
Les équations (9 - 11) couvrent tous les régimes réalistes possibles d'écoulement d'eau en douceur tuyaux et sont pratiques en ce sens qu'ils peuvent être facilement résolus par rapport à toute quantité qu'ils contiennent (J, w et D). Si vous faites cela par rapport à D :

où : K est le coefficient, et n et m sont les exposants pour le diamètre D et la vitesse w, alors vous pouvez présélectionner le diamètre pipeline selon la vitesse préconisée pour ce type de réseau, w, m/s, en tenant compte des pertes de charge admissibles pour une longueur donnée pipeline(∆ Нg = J * L, m).

Exemple:
Déterminer le diamètre intérieur canalisation en plastique longueur 1000 m, avec wmax = 2 m/s et Нg = 10 m (1 bar), soit J = 10/1000 = 0,01 m.
En choisissant par exemple les coefficients de l'équation (11), on obtient :

Dans ce cas, le débit sera Q = 460 m3/h. Si le débit résultant est élevé ou faible, il suffit de corriger la valeur de la vitesse. En prenant par exemple w = 1,5 m/s, on obtient D = 0,188 m et Q = 200 m3 / h.
Consommation en pipeline est déterminé par les besoins du consommateur et est établi au stade de la conception du réseau. Laissant cette question aux concepteurs, comparons les pertes de charge spécifiques dans l'acier (neuf et ancien) et canalisations en plastiqueà coûts égaux pour différents diamètres tuyaux.

Comme le montre le tableau 4, compte tenu du vieillissement inévitable de l'acier tuyaux pendant le fonctionnement, pour tuyaux petits et moyens diamètres tuyau en polyéthylène vous pouvez choisir un diamètre extérieur en moins. Et seulement pour tuyaux avec un diamètre de 800 mm et plus, en raison de l'influence relativement plus faible de la rugosité absolue équivalente sur la perte de charge, les diamètres tuyaux vous devez choisir dans une rangée.

Littérature.
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4. ISO TR 10501 Tubes thermoplastiques pour le transport de liquides sous pression - Calcul des pertes de charge.
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8. SNiP 2.04.02-84. Réseaux et installations externes.
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10.SP 42-101-2003 Dispositions générales pour la conception et la construction des systèmes de distribution de gaz en métal et tuyaux en polyéthylène.
11.E.Kh. Kitaytseva, Calcul hydraulique de l'acier et gazoducs en polyéthylène, Polymergaz, n° 1, 2000.