Что считает калькулятор потерь напора на 100 футов?
Этот инструмент оценивает потери напора на трение в трубе по уравнению Хазена-Уильямса и выдаёт результат в футах водяного столба на 100 футов трубы. Формула и единицы измерения приняты в США: расчёт активно применяется в проектировании систем пожаротушения (стандарт NFPA 13), сантехнике и водораспределительных сетях, где вода под давлением полностью заполняет трубопровод при обычной температуре. Важно: это «американский» инженерный подход — в России и других странах с метрической системой потери чаще считают по формулам Дарси-Вейсбаха или Шези, поэтому при работе по местным нормам результаты и единицы нужно пересчитывать.
Как пользоваться калькулятором
Введите расход в галлонах США в минуту (gpm), внутренний диаметр трубы в дюймах и коэффициент шероховатости Хазена-Уильямса C (примерно 150 для новых пластиковых/ПВХ труб, 130 для стальных с цементным покрытием или новой стали, 100 для старой стали или чугуна). Результат — потери на трение на каждые 100 футов прямого участка трубы. Чтобы получить суммарные потери, умножьте значение на фактическую длину трубы, делённую на 100.
Разбор формулы
Здесь используется вариант уравнения Хазена-Уильямса в американских единицах: $$h_f = 0{,}2083 \left(\frac{100}{\text{C}}\right)^{1{,}852} \frac{\text{gpm}^{1{,}852}}{d^{4{,}8655}}$$ где \(h_f\) — потери напора в футах на 100 футов трубы. Чем выше коэффициент \(C\) (то есть глаже стенки трубы), тем меньше потери. При уменьшении диаметра потери растут очень быстро — из-за множителя \(d^{4{,}8655}\).
Пример расчёта
Возьмём расход 50 gpm через трубу диаметром 2 дюйма при \(C = 130\): \((100/130)^{1{,}852} = 0{,}6149\), \(50^{1{,}852} = 1387{,}0\), \(2^{4{,}8655} = 29{,}16\). Тогда $$h_f = 0{,}2083 \times 0{,}6149 \times \frac{1387{,}0}{29{,}16} \approx 6{,}09 \text{ фута на 100 футов}$$ (значения могут немного отличаться из-за округления).
Частые вопросы
Какое значение C выбрать? Берите проектную величину для вашего материала и возраста трубы. В пожарной защите для консервативного расчёта часто принимают \(C = 120\) для стали.
Влияет ли температура? Формула Хазена-Уильямса рассчитана на обычную воду около 60 °F (≈15,5 °C) и не подходит для горячих жидкостей или жидкостей, отличных от воды.
Только для полностью заполненных труб? Да — уравнение применимо к напорному потоку в полностью заполненной трубе, а не к самотёчному потоку в частично заполненном трубопроводе.
