Сьогодні нам належить невеликий екскурс в шкільні програми геометрії та фізики. Ми згадаємо, як обчислюється площа поперечного перерізу труби та її внутрішній об'єм. Крім того, нам належить з'ясувати, як зміни діаметра трубопроводу діють на тиск в потоці рідини. Отже, в путь.

Обчислюємо площу перетину
Очевидно, формула площі поперечного перерізу труби буде залежати від того, яка форма цього перерізу. Які варіанти можливі?

Кругла
Площа круга має вигляд S = Pi R ^ 2, де:
• S - шукане значення;
• Pi - число «пі», яке зазвичай округлюють до 3,14;
• R - радіус кола (стосовно трубі - половина її внутрішнього діаметра).

Як приклад давайте виконаємо розрахунок площі внутрішнього перерізу круглого трубопроводу з внутрішнім діаметром, рівним 100 міліметрів.
1. Радіус, очевидно, буде рівним 50 мм, або 0,05 метра.
2. Площа дорівнюватиме 3,14 х 0,05 ^ 2 = 0,00785 м2.
Зверніть увагу: при розрахунку прохідності самопливних трубопроводів (наприклад, побутової каналізації) актуально не повне, а так зване живий перетин потоку, обмежене середнім рівнем води.

Де взяти дані про внутрішній діаметрі ВГП труб, що використовуються при монтажі внутрішніх комунікацій будівель? Продавцями зазвичай вказується лише ДУ (умовний прохід) і тип - легка, звичайна або посилена.
Вся потрібна інформація знайдеться в ГОСТ 3262-75, за яким ці вироби виробляються.
Інструкція проста і, загалом-то, очевидна.
1. Вибираємо відповідні цікавить вас продукції ДУ і тип.
2. Віднімаємо з зовнішнього діаметра подвоєну товщину стінок.
Підказка: онлайн-калькулятор площі поперечного перерізу труби будь-якого типу часто можна знайти на сайті виробника або дилерів.

Квадратна
Профільні труби порівняно рідко використовуються для транспортування рідин: це області пріоритетного застосування трубопроводів круглого перетину.
Чому?
• Коло володіє мінімальною довжиною стінок при максимальній площі з усіх геометричних фігур. Звідси - практичне наслідок: при постійній товщині стінок саме кругла труба буде володіти максимальною пропускною здатністю. Або, інакше кажучи, при фіксованій пропускній здатності ціна погонного метра круглої труби буде мінімальною.

• У силу цієї ж особливості кругла труба має максимальну міцність на розрив. Тиск недарма вимірюється в кілограмах на квадратний сантиметр: чим більше площа стінок труби - тим більше зусилля впливає на них при фіксованому тиску всередині трубопроводу.
Тим не менш, у ряді випадків доводиться розраховувати і внутрішній перетин профтрубу. У разі квадратної труби воно дорівнює квадрату різниці зовнішнього розміру труби і подвоєною товщини її стінок. Так, для виробу розміром 100х100 мм зі стінками товщиною 4 мм розрахунок придбає вид (100 - (4 х 2)) ^ 2 = 8464 мм2.

Важливо!
У більшості формул використовується площа, виражена в квадратних метрах.
Коефіцієнт перерахунку мм2 в м2 - 1: 1000000, тобто в наведеному вище випадку ми отримаємо 0,008464 м2.

Прямокутна
Схема розрахунків практично ідентична описаній для квадратних профтрубу. Різниця лише в тому, що стінки неоднакові; відповідно, ми перемножуємо їх розміри за вирахуванням ... так-так, знову-таки подвоєною товщини стінок.
Так, для прямокутної профтруби розміром 150х180 мм при товщині стінки 6 мм шукане значення буде рівним (150 - (6 х 2)) х (180 - (6 х 2)) = 23184 мм2, або 0,023184 м2.

Обсяг
Тут все зовсім просто. Обсяг труби будь-якого типу дорівнює добутку її довжини (погонажу) на площу перетину. В останньому прикладі внутрішній об'єм 25-метрового трубопроводу буде рівним 0,023184 х 25 = 0,5796 м2.
Перетин і тиск
Жив собі в славному 18 столітті швейцарець Данило Бернуллі. Жив він, жив та й сформулював між справою закон, який згодом поклав початок сучасної гідродинаміки і був названий його ім'ям.
Якщо перевести суха мова формул на звичний нам російську, то його можна сформулювати так: швидкість потоку обернено пропорційна статичному тиску рідини або газу в ньому.

З практичної сторони це означає, що на переходах діаметра трубопроводу потік поводиться всупереч здоровому глузду: збільшення перетину викликає збільшення тиску, а зменшення і пов'язане з ним прискорення руху рідини чи газу - зростання.
У наш час цей ефект широко використовується в механізмах самого різного призначення.
Наведемо пару найочевидніших прикладів, з якими стикався кожен з нас.

• Головний елемент теплового вузла будинку - елеватор.Он являє собою сопло, в якому струмінь води з більш високими температурою і тиском з трубопроводу, що подає впорскується в обсяг, заповнений більш холодною водою з низьким тиском з обратки. Завдяки падінню статичного тиску в струмені вона залучає частина води із зворотного трубопроводу через призначений для цієї мети підсмоктування в повторну циркуляцію.
• Краскопульт і аерограф використовують той же ефект: швидкий повітряний потік за рахунок створюється в ньому розрідження витягає з бачка барвник, дробить його, перетворюючи в аерозоль, і осаджує на фарбується.

Висновок
Сподіваємося, що ні втомили читача великою кількістю цифр, формул і розрахунків. Як завжди, додаткові матеріали з досліджуваної нами тематики можна виявити у відео в цій статті. Успіхів!