О РАСЧЕТЕ ПОТЕРЬ НАПОРА В ТРУБОПРОВОДАХ
Потери напора по длине 
определяются общей формулой h 
= i , где i – гидравлический уклон, который, в свою очередь обычно определяют по формуле Дарси-Вейсбаха
, (2 )
где V – скорость в трубопроводе м/с, D – диаметр, м,
l – коэффициент гидравлического сопротивления.
С учетом того, что 
формула (2 ) приобретает вид
, где q – расход, м3/с.
Потери на местные сопротивления
,
где 
-сумма коэффициентов местных сопротивлений.
Суммарные потери напора
,
где L – длина, м.
Коэффициент сопротивления l зависит от шероховатости стенок, диаметра, скорости воды, вязкости (температуры). В табл. 17 приведены зависимости для вычисления коэффициентов z.
Множитель перед величиной q2 называют сопротивлением трубопровода
.
Потери напора 
.
Для определения коэффициента 
широко распространены следующие формулы:
-Кольбрука-Уайта 
, (3)
где 
– осредненная относительная шероховатость;
– высота выступов шероховатости на стенках трубы;
– число Рейнольдса,
– кинематическая вязкость воды, м2/с, которая зависит от температуры 
, здесь t – температура, 0С;
в формуле (3) величину не удается выразить в явном виде, используют приближенные методы определения;
используют также формулы:
-Альтшуля 
(4 )
- СНиП 2.04.02.-84 рекомендуют пользоваться зависимостью 
; (5)
значения коэффициентов, входящих в формулу, приведены в табл. 15.
Ориентировочные значения абсолютной шероховатости, используемые в формулах (3 ) и (4 ) указаны в последней графе таблицы 15 .
Для определения гидравлического уклона используют также формулу Шези 
, гдеV- скорость, R – гидравлический радиус, i- гидравлический уклон.
Один из вариантов формулы Шези предусматривает вычисление коэффициента C по формуле Маннинга 
; отсюда следует 
; но так как для круглых труб, работающих полным сечением 
,
( 6 )
Коэффициент шероховатости n в этой формуле принимается по табл. 14 .
Таблица 14
| Материал трубопровода | n |
| Сталь | 0,012 |
| Чугун с внутренним битумным покрытием | 0,013 |
| Асбестоцемент | 0,012 |
| Бетон | 0,013 |
Величина потерь напора на пластмассовых трубах рассчитываются в соответствии с рекомендациями СП 40-102-2000 [3]. Коэффициент гидравлического сопротивления l в этом случае определяется из формулы
) 
,
где 
,если b > 2 принимается b = 2;
; 
;
– кинематическая вязкость, м2/с;
V – скорость, м/с ; d – диаметр, м; КЭ – величина выступов шероховатости на пластмассовых трубах, рекомендуется принимать величину КЭ не менее 0,00001 – 0,00005 м, практически, с учетом дополнительных сопротивлений на стыках труб рекомендуем принимать КЭ в пределах 0,0001 – 0,0003 м.
Пример расчета потерь напора.
Труба чугунная , D=600 мм, расход 0,25 м3/с, t =10ºС.
Скорость 
. Длина 1000 м.
1.По формуле Шези-Маннинга потери напора
.
2.По формуле СНиП 2.04.02.-84
.
3.По формуле Альтшуля 
Таблица 15
| № | Вид труб | m | A0 | A1 | C* |  **
|
| Новые стальные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием | 0,226 | 0,0159 | 0,684 | 0,04 – 0,1 | ||
| Новые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием | 0,284 | 0,0144 | 2,36 | 0,25 – 1,0 | ||
Неновые стальные и неновые чугунные
при скорости V < 1,2м/с
при скоростиV  1,2 м/с
| 0,30 0,30 | 0,0129 0,0210 | 0,867 0,0 | 1 – 1,5 | ||
| Асбестоцементные | 0,19 | 0,0110 | 3,51 | 0,1 – 0,6 | ||
| Железобетонные виброгидропрессованные | 0,19 | 0,01574 | 3,51 | 0,2 – 1,0 | ||
| Железобетонные центрифугированные | 0,19 | 0,01385 | 3,51 | 0,2 – 0,5 | ||
| Стальные и чугунные с внутренним пластмассовым или полимерцементным покрытием, нанесенным методом центрифугирования | 0,19 | 0,0110 | 3,51 | 0,1 – 0,25 | ||
| То же, с цементно-песчаным покрытием, нанесенным методом набрызга | 0,19 | 0,01574 | 3,51 | 0,2 – 1,0 | ||
| То же, с цементно-песчаным покрытием, нанесенным центрифугированием | 0,19 | 0,01385 | 3,51 | 0,2 – 0,5 | ||
| Пластмассовые*** | 0,226 | 0,01344 | 0,05 – 0,1 | |||
| Стеклянные | 0,226 | 0,01461 | 0,05 – 0,1 |
Примечания
* Значение С дано для температуры 100; для других температур Сt=C10 
, где -кинематическая вязкость воды;
** вычисленные значения;
***расчет рекомендуется проводить в соответствии с СП 40-102-2000 («Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов»)
Формулы (3 - 5) могут давать значения, отличающиеся друг от друга. В качестве примера (табл.16) приведены значения , вычисленные для значений 
, t = 100 для скоростей 0,5 и 1,5 м/с в диапазоне диаметров от 0,1 м до 1 м.
Разница между вычисленными значениями достигает 10 %.
Тем не менее, применение сравнительно простой формулы (4) с ориентировочными значениями 
оправдано, в частности, тем обстоятельством, что на практике в условиях эксплуатации возникают дополнительные, трудно учитываемые сопротивления. Например, в стальных трубах без внутренней изоляции образуются, в зависимости от качества транспортируемой воды, коррозийные наросты, иногда достигающие высоты 15 мм и более(!)
Таблица 16
Расчетные значения коэффициента
| Скорость м/с | Диаметр, м | ,
м
| 
| Значения вычисленные по формуле
(3) (4 ) (5)
|
| 0,50 0,50 0,50 0,50 1,50 1,50 1,50 1,50 | 0,100 0,200 0,500 1,000 0,100 0,200 0,500 1,000 | 0,00010 0,00010 0,00010 0,00010 0,00010 0,00010 0,00010 0,00010 | 0,0226 0,0253 0,0253 0,0196 0,0213 0,0222 0,0166 0,0169 0,0186 0,0150 0,0142 0,0163 0,0181 0,0220 0,0214 0,0161 0,0185 0,0188 0,0142 0,0147 0,0158 0,0133 0,0124 0,0138 |
В пластмассовых трубах при их сварке «в стык» образуются наплывы; в асбестоцементных и стеклянных трубах на сопротивление трубы оказывают влияние щели, остающиеся в месте стыков труб. Кроме того, подключение потребителей по длине трубы так называемые «боковые врезки» также создают дополнительные сопротивления.
В связи с этим добиваться так называемой «точности» расчетов, подыскивая различные расчетные формулы, не имеет смысла; на практике стараются применять зависимости, дающие некоторый запас пропускной способности труб.
Для определения потерь напора используют формулу
h = S q2, где S- сопротивление участка трубопровода
S = 0,08263 
.
Сумму коэффициентов местных сопротивлений рассчитывают, используя справочные данные. При расчете сетей можно использовать ориентировочные значения, приведенные в табл. 17.
Таблица 17
Формулы для вычисления коэффициентов местного сопротивления
