Інструмент вільного інжинірингу
Калькулятор швидкості потоку в трубі
Обчисліть швидкість потоку v = 4Q/(πd²), число Рейнольдса та перевірте відповідність рекомендованим обмеженням швидкості для гідравлічних та водяних систем.
Результати
Формула швидкості потоку
Середня швидкість потоку в круглій трубі визначається з рівняння нерозривності Q = v × A:
- v — середня швидкість потоку (м/с)
- Q — об'ємна витрата (m³/s)
- d — внутрішній діаметр труби (м)
- A — площа поперечного перерізу труби (м²)
Число Рейнольдса
Число Рейнольдса визначає режим течії — ламінарний, перехідний або турбулентний:
- Re < 2300 — Ламінарний потік (плавний, упорядкований)
- 2300 ≤ Re ≤ 4000 — Перехідний (нестабільний)
- Re > 4000 — Турбулентний потік (хаотичний, підвищене тертя)
Рекомендовані обмеження швидкості
| Тип лінії | Швидкість (m/s) | Швидкість (ft/s) | Примітки |
|---|---|---|---|
| Всмоктувальна гідролінія | 0,5 – 1,5 | 1,6 – 4,9 | Уникайте кавітації на вході насоса |
| Напірна гідролінія | 3,0 – 6,0 | 9,8 – 19,7 | До 7 m/s для коротких ділянок |
| Зливна гідролінія | 2,0 – 4,0 | 6,6 – 13,1 | Низький тиск, прийнятні труби більшого діаметра |
| Водопостачання | 1,0 – 3,0 | 3,3 – 9,8 | Межа шуму ~2,5 m/s у будівлях |
| Пара (насичена) | 20 - 40 | 66 - 131 | Висока швидкість, типова для пари |
| Стиснене повітря | 6 - 15 | 20–49 | Вища швидкість = більший перепад тиску |
Довідка з Pipe Schedule — ID за OD і товщиною стінки
Поширені розміри сталевих труб (Schedule 40) із зовнішнім діаметром, товщиною стінки та внутрішнім діаметром:
| Номінальний | Зовнішній діаметр (мм) | Стіна (мм) | Внутрішній діаметр (мм) |
|---|---|---|---|
| DN15 (½ дюйма) | 21.3 | 2.77 | 15.8 |
| DN20 (¾ дюйма) | 26.7 | 2.87 | 20.9 |
| DN25 (1 дюйм) | 33.4 | 3.38 | 26.6 |
| DN32 (1¼ дюйма) | 42.2 | 3.56 | 35.1 |
| DN40 (1½ дюйма) | 48.3 | 3.68 | 40.9 |
| DN50 (2 дюйми) | 60.3 | 3.91 | 52.5 |
| DN65 (2½ дюйма) | 73.0 | 5.16 | 62.7 |
| DN80 (3 дюйми) | 88.9 | 5.49 | 77.9 |
| DN100 (4 дюйми) | 114.3 | 6.02 | 102.3 |
| DN150 (6 дюймів) | 168.3 | 7.11 | 154.1 |
| DN200 (8 дюймів) | 219.1 | 8.18 | 202.7 |
Практичний приклад
Дано: Q = 60 л/хв, внутрішній діаметр труби = 25 мм, в'язкість оливи = 32 сСт
Перетворення: Q = 60 / 60000 = 0.001 m³/s, d = 0.025 m
A = π/4 × 0.025² = 4.909 × 10⁻⁴ m²
v = 0,001 / 4,909×10⁻⁴ = 2.04 m/s
Re = 2,04 × 0,025 / (32 × 10⁻⁶) = 1,592 → Ламінарний
Швидкість 2,04 m/s перебуває в рекомендованому діапазоні для напірних ліній (оптимально 3–6 m/s, але 2 m/s прийнятно).
⚠️ Примітка: Розрахункова швидкість – це середня швидкість поперечного перерізу труби. Фактична швидкість змінюється від нуля на стінці до максимуму в центрі (параболічний профіль для ламінарного потоку).
Скористайтеся формулою v = 4Q / (π d²). Переведіть витрату Q у м³/с (поділіть л/хв на 60 000) і діаметр d у метри (поділіть мм на 1000). Результат — середня швидкість потоку в м/с.
Наприклад: 60 л/хв через трубу діаметром 25 мм → v = 4 × 0,001 / (π × 0,025²) = 2,04 м/с.
Стандартні рекомендації щодо швидкості потоку в гідравлічних системах:
- Всмоктувальні лінії: 0,5 – 1,5 m/s (уникайте кавітації на вході насоса)
- Напірні лінії: 3 – 6 m/s (до 7 m/s на коротких ділянках)
- Зливні лінії: 2 – 4 m/s
Для водяних систем: 1 – 3 m/s; у будівлях підтримуйте швидкість нижче 2,5 m/s, щоб контролювати шум.
Надмірна швидкість спричиняє:
- Шум і вібрацію в трубопроводах
- Збільшення перепаду тиску (пропорційного v²)
- Ерозію стінок труб і фітингів
- Ризик кавітації у всмоктувальних лініях
- Гідроудар у разі раптового закриття клапана
Завжди підбирайте розміри труб так, щоб швидкість залишалася в рекомендованих межах.
Число Рейнольдса Re = vD/ν — це безрозмірне відношення сил інерції до сил в’язкості. Воно визначає режим течії:
- Re < 2300: Ламінарна течія — плавна, передбачувана, з низьким тертям
- 2300 – 4000: Перехідний режим — нестійкий, уникайте проєктування для цього діапазону
- Re > 4000: Турбулентна течія — хаотична, з вищим коефіцієнтом тертя
Режим течії визначає, яку формулу коефіцієнта тертя використовувати для розрахунку перепаду тиску.
В’язкість не змінює безпосередньо швидкість за заданої витрати й заданого розміру труби — рівняння нерозривності v = Q/A не залежить від в’язкості.
Проте в’язкість впливає на число Рейнольдса, яке визначає режим течії та втрати на тертя. Вища в’язкість знижує число Рейнольдса та змінює режим течії й втрати тиску. Для ламінарної течії в круглій трубі коефіцієнт тертя Дарсі становить 64/Re; за однакових швидкості й діаметра труби менше значення Re означає більший коефіцієнт тертя.
Типові значення в’язкості: вода за 20°C ≈ 1 cSt; гідравлічна олива ISO VG 32 за 40°C ≈ 32 cSt; ISO VG 46 за 40°C ≈ 46 cSt.
Процедури, описані на цій сторінці, були розроблені та випробувані в польових умовах командою Vibromera за допомогою Balanset-1A — портативного двоканального балансувального пристрою та аналізатора вібрації для балансування роторів на місці експлуатації.
Професійні прилади та програмне забезпечення для балансування в польових умовах. Використовуються в більш ніж 50 країнах.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko — інженер з аналізу вібрації, а також засновник і генеральний директор «Vibromera». Понад 15 років він балансує обертове обладнання в польових умовах, а не на випробувальному стенді: мульчувачі, промислові вентилятори, дробарки, центрифуги, вали та шпинделі. Саме з цієї роботи народилися прилади «Balanset» — вони створювалися як інструмент, який фахівець може принести до машини й використовувати самостійно, на місці, а не як лабораторне обладнання. «Vibromera» заснована у 2017 році, з 2023 року базується в Порту, Португалія. Розробка, складання та підтримка лінійки «Balanset» відбуваються саме тут. Флагманський прилад — «Balanset-1A», портативний аналізатор для одно- та двоплощинного балансування і вібраційної діагностики. Nikolai особисто бере участь у підтримці клієнтів, вирішенні складних випадків балансування та розробці програмного забезпечення. Він працює з клієнтами по всьому світу, будь-якою мовою.
