Калькулятор потерь напора в трубе и подбор диаметра
Считает потери напора по длине (Дарси–Вейсбах с аппроксимацией Свами–Джейна) и в местных сопротивлениях, показывает скорость потока против норм СП 30.13330 и подбирает минимальный диаметр трубы под ваш расход. Работает с ПНД, ППР и сталью — в том числе заросшей.
Как считается
Шаг 1. Скорость потока
Расход известен — по нему и внутреннему диаметру считается скорость. Обратная задача: под желаемую скорость (норма СП 30.13330 — до 1,5 м/с, практика напорных линий 0,9–2,5 м/с) считается расчётный диаметр, который округляется до ближайшего большего стандартного внутреннего.
Шаг 2. Режим течения
При бытовых скоростях 0,5–1,5 м/с и диаметрах 20–50 мм число Рейнольдса 10 000–75 000 — режим всегда развитый турбулентный. Это упрощает расчёт: коэффициент λ зависит от шероховатости, а не от вязкости.
Шаг 3. Потери по длине
Шероховатость ε: полиэтилен и ППР — 0,01–0,02 мм (самые гладкие, не зарастают), новая сталь — 0,15 мм, сталь после 10–20 лет — 0,5–2,0 мм. Для быстрой прикидки применима формула Хазен–Уильямса с C=150 для ПНД/ПВХ, но она калибрована только для воды 4–25 °C и труб больше 2 дюймов; для документации корректен Дарси–Вейсбах.
Шаг 4. Местные потери
| Сопротивление | ζ (ориентир) |
|---|---|
| Обратный клапан (подъёмный) | 2,0–3,5 |
| Отвод 90° плавный (R=3d) | 0,3–0,5 |
| Колено жёсткое 90° | 0,9–1,5 |
| Тройник проход | 0,4 |
| Тройник на ответвление | 1,0–1,8 |
| Шаровой кран | 0,05–0,15 |
| Задвижка | 0,2–0,5 |
СП 30.13330 разрешает вместо посчитанных ζ брать обобщённый коэффициент 1,3 к потерям по длине для хозяйственно-питьевых сетей. В скважинной обвязке честный счёт по ζ даёт обычно 0,1–0,3 м — мелочь, но её надо прибавлять, а не игнорировать.
Сравнение труб: «32 мм» — это не «32 мм»
| Труба | Внутр. диаметр, мм | Скорость при 1,8 м³/ч, м/с | Потери на 100 м, м |
|---|---|---|---|
| ПНД 50×3,0 | 44 | 0,33 | 0,4 |
| ПНД 40×2,4 | 35,2 | 0,51 | 1,0 |
| ПНД 32×2,0 | 28 | 0,81 | 3,1 |
| ППР 40 | 26,6 | 0,90 | 4,5 |
| ППР 32 | 21,2 | 1,42 | 12,5 |
| Сталь Ду25 заросшая | ~15 | 2,8 | 65+ |
Потери растут как Q^1,85 и падают как D^4,87 — шаг на один типоразмер вверх снижает удельные потери в 2,5–3,3 раза. Поэтому главный тезис подбора: диаметр сравнивают по внутреннему сечению. «32 мм» ПНД — почти как ППР 40; «32 мм» ППР — в 4 раза хуже по потерям. И второе: у ПНД полимер не зарастает — коэффициент C=150 остаётся на десятилетия, у стали он падает по мере отложений.
Алгоритм подбора диаметра — 5 шагов
- Задать расход Q (пиковый, с учётом одновременности точек водоразбора).
- Выбрать скорость из коридора: 0,7–1,5 м/с комфортно, до 2,5 м/с приемлемо.
- Посчитать расчётный диаметр D = √(4Q/(πv)).
- Округлить до стандартного внутреннего диаметра (трубы маркируются по наружному!).
- Проверить фактическую скорость и потери по формулам выше — они должны уложиться в норму.
О чём ещё помнить
- Гидроудар. При скорости выше 2,5 м/с резкое закрытие крана создаёт волну давления 1,5–8 бар в ПНД — ещё одна причина держать скорость ≤1,5 м/с.
- Всасывающие линии (поверхностные насосы, станции) проектируют на 0,5–1,0 м/с — чтобы не спровоцировать кавитацию.
- Фитинги заужают сечение: компрессионный фитинг на ПНД 32 в зоне обжима имеет внутренний просвет меньше трубы — считайте потери на паре фитингов, если их много.
FAQ
ПНД 32 или ПНД 40 для скважинного насоса 2 м³/ч?
Для 2 м³/ч на типовой трассе до 60–80 м ПНД 32 достаточно: скорость 0,9 м/с, потери 4–5 м на 100 м. ПНД 40 имеет смысл при расходе 3+ м³/ч, трассах от 100 м и при поливе, где важен запас на будущие нужды. Разница в цене за метр небольшая, но и выигрыш по потерям на короткой трассе — копеечный.
Можно ли ставить ППР 32 на напорную линию от насоса?
Технически можно — труба держит давление. Но по внутреннему сечению ППР 32 (21,2 мм) проигрывает ПНД 32 (28 мм) в 4 раза по потерям: на длинной трассе это несколько потерянных метров напора, то есть работа насоса ближе к краю его кривой. Если сечение уже нельзя увеличить — считайте потери и закладывайте их в подбор насоса.
Почему трубы маркируют по наружному диаметру?
Фитинги и соединители сажаются на наружную поверхность, поэтому торговый размер — наружный. Внутренний зависит от стенки: у ПНД 32 с толстой стенкой (PN16) внутренний 26 мм, у тонкой (PN10) — 28 мм. При подборе всегда уточняйте серию трубы (PN/S).
Как учесть горизонтальную трассу в подборе насоса?
Каждые 10 м горизонтальной трубы по участку на бытовых расходах добавляют около 1 м напора (практическое правило, основанное на тех же формулах потерь). Но точнее — считать по калькулятору: при ПНД 32 реальные потери в 2 раза ниже правила, а вот в заросшей стальной трубе — в 6 раз выше.
Что будет, если скорость больше 3 м/с?
Растут шум и риск гидроудара, ускоряется износ фитингов. В ПНД труба не корродирует, но ударные волны передаются на арматуру и соединения. Для поливов с электромагнитными клапанами закладывайте баки/гидроаккумуляторы и держите скорость в пределах 1,5 м/с.