Calcolo del volume del tubo: principi di calcolo e regole per eseguire i calcoli in litri e metri cubi

Nel calcolare la quantità di liquido necessaria in un sistema di riscaldamento, spesso è necessario risolvere un problema specifico: eseguire il calcolo del volume del tubo con parametri dati. La formula di calcolo in sé è semplice. Tuttavia, nella pratica, per ottenere un risultato preciso, è necessario applicarla con attenzione.

Le spiegheremo come calcolare il volume interno di un importante sistema di comunicazione. Nell'articolo che Le presentiamo sono analizzate in dettaglio le opzioni di calcolo per tubazioni e apparecchi di riscaldamento. Seguendo i nostri consigli, Lei risolverà rapidamente il problema.

Parametri geometrici dei tubi

Per determinare il volume del tubo è necessario e sufficiente conoscere solo due suoi parametri: la lunghezza e il diametro interno (effettivo). È importante non confondere quest'ultimo parametro con il diametro esterno, che viene indicato per la corretta selezione dei raccordi e degli elementi di collegamento.

Se lo spessore della parete non è noto, al posto del diametro interno calcolato si può utilizzare il DN (diametro nominale). Sono approssimativamente uguali e il valore DN è solitamente indicato sulla marcatura posta sulla superficie esterna del prodotto.

La nomenclatura standard dei tubi in polipropilene include il diametro esterno e lo spessore della parete in millimetri. Con questi due parametri si può calcolare il diametro interno.

Prima di provare a calcolare il volume di un tubo, è necessario evitare un errore comune e portare tutti i parametri in un unico sistema di misura. Il fatto è che la lunghezza viene solitamente espressa in metri, mentre il diametro in millimetri. Il rapporto tra queste due unità è: 1 m = 1000 mm.

In realtà, si possono anche convertire i parametri in valori intermedi – centimetri o decimetri. A volte questo è addirittura comodo, considerando che in questo caso il numero di decimali o, al contrario, di zeri, non sarà molto grande.

Relazione tra le unità di misura del volume. Quando si passa da una grandezza all'altra, è necessario evitare errori nel numero di zeri o, al contrario, di decimali.

Per tubi non prodotti in Russia (e non destinati alla Russia), il diametro può essere espresso in pollici. In tal caso, è necessario effettuare la conversione, tenendo presente che 1″ = 25.4 mm.

Formula per un singolo tubo

Dal punto di vista geometrico, un tubo è un cilindro circolare retto.

Il volume di un tale oggetto è uguale all'area della sezione trasversale moltiplicata per la lunghezza:

V = l * S

Dove:

• V – volume (m³);
• l – lunghezza (m);
• S – area della sezione trasversale (m²).

L'area della sezione trasversale di un tubo a forma di cerchio con diametro noto si calcola con la formula:

S = π * d² / 4

Qui:

• π = 3.1415926;
• d – diametro del cerchio (m).

La formula finale per il volume di un tubo con diametro interno e lunghezza noti sarà la seguente:

V = π * l * d² / 4

Se l'unità di misura per la lunghezza e il diametro del tubo è un'altra (dm, cm o mm), il volume sarà espresso rispettivamente in dm³, cm³ o mm³.

Inoltre, vorrei mostrarLe un semplice metodo per misurare il diametro esterno del tubo (D) senza calibro. D = L / π, dove L è la circonferenza:

Per calcolare correttamente il volume dei tubi, è necessario inserire due parametri nella semplice formula: lunghezza e diametro interno. Quanto più accuratamente verranno misurati o calcolati, tanto più preciso sarà il risultato ottenuto.

Per eseguire i calcoli del volume interno di un tubo, saranno necessarie semplici formule geometriche, utilizzate a scuola durante le lezioni di fisica, algebra, chimica, geometria e altre materie.

Esempi pratici di calcolo

Un aiuto sostanziale nell'analisi dei principi di calcolo e della sequenza di operazioni durante l'esecuzione dei calcoli sarà fornito da esempi concreti, che vale la pena di esaminare per i visitatori interessati.

Problema #1 – calcolo del volume del fluido termovettore richiesto

Per una casa di campagna ad uso temporaneo, è necessario calcolare il volume di propilenglicole da acquistare – fluido termovettore che non congela a temperature fino a -30°C. L'impianto di riscaldamento è composto da una stufa con camicia da 60 litri, quattro radiatori in alluminio da 8 elementi ciascuno e 90 metri di tubo PN25 (20 x 3.4).

I tubi dello standard PN25 20 x 3.4 sono i più utilizzati per realizzare un piccolo circuito di riscaldamento con collegamento in serie dei radiatori. Il suo diametro interno è pari a 13.2 mm.

Il volume del liquido nel tubo deve essere calcolato in litri. A tale scopo, è necessario utilizzare il decimetro come unità di misura. Le formule di conversione dalle unità di lunghezza standard sono le seguenti: 1 m = 10 dm e 1 mm = 0.01 dm.

Il volume della camicia della caldaia è noto. V₁ = 60 l.

Nel libretto del radiatore in alluminio Elegance EL 500 è indicato che il volume di una sezione è pari a 0.36 l. Quindi V₂ = 4 * 8 * 0.36 = 11.5 l.

Calcoliamo il volume totale dei tubi. Il loro diametro interno d = 20 – 2 * 3,4 = 13,2 mm = 0,132 dm. La lunghezza l = 90 m = 900 dm. Di conseguenza:

V₃ = π * l * d² / 4 = 3,1415926 * 900 * 0,132 * 0,132 / 4 = 12,3 dm³ = 12,3 l.

Pertanto, ora è possibile trovare il volume totale:

V = V₁ + V₂ + V₃ = 60 + 11,5 + 12,3 = 83,8 l.

Il rapporto percentuale del liquido nei tubi rispetto all'intero sistema è solo del 15%. Ma se la lunghezza delle tubazioni è elevata o si utilizza un sistema “pavimento riscaldato ad acqua”, il contributo dei tubi al volume totale aumenta significativamente.

Negli impianti industriali e agricoli vengono spesso installati radiatori di riscaldamento autocostruiti, disposti a forma di registri. Conoscendo le dimensioni dei tubi, è possibile calcolarne il volume

Problema #2 – calcolo del volume di un radiatore fatto in casa

Analizziamo come calcolare un classico radiatore di riscaldamento autocostruito composto da quattro tubi orizzontali lunghi 2 m. Per prima cosa è necessario trovare l'area della sezione. Il diametro esterno può essere misurato dall'estremità del prodotto.

Supponiamo che sia 114 mm. Utilizzando la tabella dei parametri standard dei tubi in acciaio, troviamo lo spessore della parete tipico per questa dimensione – 4.5 mm.

Calcoliamo il diametro interno:

d = 114 – 2 * 4,5 = 105 mm.

Determiniamo l'area della sezione:

S = π * d² / 4 = 8659 mm².

La lunghezza totale di tutti i frammenti è 8 m (8000 mm). Troviamo il volume:

V = l * S = 8000 * 8659 = 69272000 mm³.

Il volume dei tubi di collegamento verticali può essere calcolato in modo analogo. Ma questo valore può essere trascurato, poiché costituirà meno dello 0,1% del volume totale del radiatore di riscaldamento.

Il valore ottenuto non è informativo, quindi convertiamolo in litri. Poiché 1 dm = 100 mm, allora 1 dm³ = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 10⁶ mm³.

Quindi V = 69272000 / 10⁶ = 69,3 dm³ = 69,3 l.

Grandi batterie o impianti di riscaldamento (che vengono installati, ad esempio, nelle fattorie) richiedono volumi significativi di fluido termovettore.

Pertanto, poiché sarà necessario calcolare il volume dei tubi in m³, allora tutte le dimensioni prima di inserirle nella formula dovranno essere immediatamente convertite in metri.

Problema #3 – calcolo della lunghezza necessaria dei tubi in PP

Si può ottenere il valore della lunghezza del frammento utilizzando un normale righello o un metro a nastro. Piccole curvature e cedimenti dei tubi polimerici possono essere trascurati, poiché non porteranno a un errore finale grave.

Con tale curvatura dei tubi polimerici, la loro lunghezza sarà significativamente maggiore (del 10-15%) rispetto all'estensione del tratto in cui sono posati.

Per garantire la precisione, è molto più importante determinare correttamente l'inizio e la fine del frammento:

• Quando si collega il tubo al montante, la lunghezza va misurata dall'inizio del tratto orizzontale. Non occorre includere la parte adiacente del montante, poiché ciò porterebbe a un doppio conteggio dello stesso volume.
• All'ingresso del radiatore, la lunghezza va misurata fino ai suoi tubi, includendo i rubinetti. Questi non vengono considerati nel calcolo del volume del radiatore in base ai dati di targa.
• All'ingresso della caldaia, si deve misurare a partire dalla camicia, tenendo conto della lunghezza dei tubi in uscita.

Le curve possono essere misurate in modo semplificato, considerando che siano ad angolo retto. Questo metodo è accettabile poiché il loro contributo complessivo alla lunghezza dei tubi è trascurabile.

Se si dispone dello schema di disposizione del pavimento radiante, è possibile calcolare la lunghezza dei tubi con il fluido termovettore utilizzando la pianta su cui è stata applicata una griglia in scala.

Il volume del pavimento radiante si calcola in base alla metratura dei tubi installati.

Se i dati sulla lunghezza o lo schema non sono disponibili, ma si conosce la distanza tra i tubi, è possibile eseguire il calcolo con la seguente formula approssimativa (indipendentemente dal metodo di posa):

l = (n – k) * (m – k)/k

Qui:

• n – lunghezza del tratto di pavimento radiante;
• m – larghezza del tratto di pavimento radiante;
• k – distanza tra i tubi;
• l – lunghezza totale dei tubi.

Nonostante la sezione ridotta dei tubi utilizzati per il pavimento riscaldato ad acqua, la loro lunghezza totale comporta un volume significativo di fluido termovettore contenuto.

Ad esempio, per un sistema simile a quello illustrato nella figura sopra (lunghezza – 160 m, diametro esterno – 20 mm), saranno necessari 26 litri di liquido.

Ottenere il risultato con metodo sperimentale

Nella pratica si verificano situazioni problematiche in cui l'impianto idraulico ha una struttura complessa o alcuni suoi tratti sono posati in modo nascosto. In questo caso diventa impossibile determinare la geometria delle sue parti e calcolare il volume totale. L'unica soluzione è allora effettuare un esperimento.

L'uso del collettore e la posa dei tubi sotto il massetto è un metodo avanzato per il passaggio nascosto dell'acqua calda ai radiatori del riscaldamento. Senza un piano, non è possibile calcolare con precisione la lunghezza dei collegamenti.

È necessario scaricare tutto il liquido, prendere un contenitore graduato (ad esempio un secchio) e riempire l'impianto fino al livello desiderato. Il riempimento avviene attraverso il punto più alto: vaso di espansione di tipo aperto o valvola di scarico superiore. Durante questa operazione, tutte le altre valvole devono essere aperte per evitare la formazione di sacche d'aria.

Se la circolazione dell'acqua nel circuito è assicurata da una pompa, è necessario lasciarla funzionare per un'ora o due senza riscaldare il fluido termovettore. Questo aiuterà a eliminare i residui accumuli d'aria. Successivamente, è necessario rabboccare nuovamente il liquido nel circuito.

Questo metodo può essere utilizzato anche per singole sezioni del circuito di riscaldamento, ad esempio per il pavimento radiante. Per farlo, è necessario scollegarlo dall'impianto e “lavarlo” allo stesso modo.

Conclusioni

Nonostante la rete offra un'enorme scelta di prodotti software per eseguire calcoli sul volume del fluido termovettore, esistono tabelle GOST per determinare il volume interno dei tubi, è necessario conoscere i principi dei calcoli «manuali».

Sono necessarie a chi si occupa personalmente della costruzione e riparazione di impianti, e a chi usufruisce dei servizi di studi di progettazione e imprese edili. Le informazioni utili aiuteranno a determinare il consumo di materiale prima dell'installazione del sistema, a calcolare con precisione il preventivo e a farsi un'idea dei futuri costi di esercizio.

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