Toru kaalu kalkulaator

Toru kaalu kalkulaator arvutab, kui raske on toru selle pikkuse, läbimõõdu, seinapaksuse ja materjali põhjal. Seda kasutavad insenerid, ehitusettevõtjad ja tootjad materjalitellimuste planeerimiseks, tõsteseadmete valimiseks ja torustike tugede projekteerimiseks.

Kalkulaator võtab sisendiks kas seinapaksuse või sisediameetri, töötab meetermõõdustikus (millimeetrid, kilogrammid) või Briti mõõtühikutes (tollid, naelad) ning katab seitse levinud torumaterjali: süsinikteras, roostevaba teras, alumiinium, vask, PVC, HDPE ja malm.

Toru kaalu valem

Toru on õõnes silinder. Selle kaal võrdub toru seinas oleva materjali ruumala korrutatuna selle materjali tihedusega. Seina ruumala on välimise silindri ruumala, millest on lahutatud selle sisemuses oleva õõnsa ruumi ruumala.

$W = \frac{\pi \times (D_o^2 - D_i^2) \times L \times \rho}{4}$

Kus:

• $W$ = toru kaal
• $D_o$ = välisdiameeter
• $D_i$ = sisediameeter
• $L$ = toru pikkus
• $\rho$ = materjali tihedus
• $\pi$ ≈ 3,14159

Kui sisediameetri asemel on teada seinapaksus, tuleb esmalt leida sisediameeter:

$D_i = D_o - 2t$

Siin $t$ on seinapaksus. See kahekordistatakse, kuna seinapaksus kehtib toru mõlemal küljel.

Enne valemi rakendamist peavad kõik pikkused olema samas ühikus. Kalkulaator teisendab millimeetrid meetriteks, jagades 1000-ga, ning tollid meetriteks, korrutades 0,0254-ga. Tulemus saadakse kilogrammides. Naelte saamiseks jagatakse 0,45359237-ga, kuna üks nael on täpselt 0,45359237 kilogrammi.

Materjalide tihedused

Terastoru kaalub umbes 5,6 korda rohkem kui samade mõõtmetega PVC-toru. Alumiiniumtoru kaalub umbes kolmandiku samaväärse terastoru kaalust.

Kuidas arvutada toru kaalu

1. Vali ühikute süsteem: meetermõõdustik (mm, kg) või Briti mõõtühikud (in, lbs).
2. Vali sisestusmeetod: välisdiameeter koos seinapaksusega, või välisdiameeter koos sisediameetriga.
3. Sisesta toru pikkus ja läbimõõdu väärtused.
4. Vali toru materjal.
5. Loe kalkulaatori näidatud kaal.

Seinapaksus peab olema väiksem kui pool välisdiameetrist ning sisediameeter peab olema väiksem kui välisdiameeter. Nii pikkus kui ka läbimõõt peavad olema suuremad kui null.

Lahendatud näide

Leia 6-meetrise süsinikterasest toru kaal, mille välisdiameeter on 114,3 mm ja seinapaksus 6,02 mm.

1. samm: leia sisediameeter.

$D_i = 114.3 - (2 \times 6.02) = 102.26 \text{ mm}$

2. samm: teisenda meetriteks ja leia raadiused.

Välisdiameeter = 0,1143 m, seega välisraadius = 0,05715 m. Sisediameeter = 0,10226 m, seega siseraadius = 0,05113 m.

3. samm: leia seina ristlõike pindala.

$A = \pi \times (0.05715^2 - 0.05113^2) = \pi \times 0.00065185 = 0.0020478 \text{ m}^2$

4. samm: leia ruumala.

$V = 0.0020478 \times 6 = 0.012287 \text{ m}^3$

5. samm: korruta süsinikterase tihedusega (7850 kg/m³).

$W = 0.012287 \times 7{,}850 \approx 96.5 \text{ kg}$

See 6 meetri pikkune toruosa kaalub umbes 96,5 kg. See teeb umbes 16,1 kg meetri kohta, mis on lähedal avaldatud kaalule 4-tollise Schedule 40 terastoru jaoks.

Miks toru kaal on oluline

Toru kaalu eelnev teadmine mõjutab projekti mitut osa:

• Kandekonstruktsioonid. Raskem toru vajab tihedamalt paigutatud tugesid või tugesid, mis kannavad suuremat koormust.
• Tõstmine ja transport. Kraana ja tõsteseadmete tõstevõime ning veoauto kaalupiirangud sõltuvad tegelikult liigutatavast kaalust.
• Kuluhinnang. Paljusid torutooteid hinnastatakse kaalu järgi, seega on täpsed arvud olulised eelarvete ja pakkumiste jaoks.
• Avamere- ja veealused torustikud. Kaal määrab, kas torustik vajab lisaballasti, et püsida merepõhjas, või ujub selleta.

Arvutatud kaal eeldab täpseid mõõtmeid. Tegelik toru erineb veidi tootmistolerantside tõttu, tavaliselt paari protsendi ulatuses nominaalmõõdust, seega võib tegelik kaal veidi erineda arvutatud näitajast.

Korduma kippuvad küsimused

Kui täpne on toru kaalu kalkulaator? See on sama täpne kui sisestatud mõõtmed ja tihedus. Tootmistolerantsid tähendavad, et tegeliku toru kaal võib arvutatud väärtusest erineda väikese marginaaliga, tavaliselt umbes 2–3% piires.

Kas nominaalne torusuurus annab sama tulemuse kui tegelikud mõõtmed? Ei. Nominaalne torusuurus (NPS) on tähistus, mitte mõõtmine — alla 14-tolliste suuruste puhul ei võrdu see tegeliku välisdiameetriga. Kasuta alati tegelikku välisdiameetrit ning kas tegelikku sisediameetrit või seinapaksust, mitte nominaalsuurust.

Kuidas mõjutab toru schedule kaalu? Schedule-number kirjeldab seinapaksust. Suurem schedule (näiteks Schedule 80 Schedule 40 asemel) tähendab paksemat seina ja väiksemat sisediameetrit sama välisdiameetri juures, mistõttu toru kaalub rohkem.

Kas arvutatud kaal sisaldab liitmikke või katteid? Ei. See katab ainult sileda, sirge toru osa. Liitmikud, äärikud, ventiilid, isolatsioon ja katted tuleb kaaluda või hinnata eraldi ja lisada kogusummale.

Kas saan kasutada seda valemit ka nimekirjas mitteolevate materjalide jaoks? Jah. Kasuta sama valemit materjali tihedusega kg/m³ ühe loetletud tiheduse asemel.

Kuidas teisendan tulemuse kilogrammide ja naelte vahel? Üks nael on täpselt 0,45359237 kilogrammi. Naelte saamiseks jaga kilogrammid 0,45359237-ga, või kilogrammide saamiseks korruta naelad 0,45359237-ga. See on täpne teisendus, mida kalkulaator kasutab.

Toru mõõtmete ja kaalu standardid

Mitmed standardid avaldavad levinud torusuuruste kohta viitemõõtmeid ja -kaale: ASME B36.10M süsinikterasest torude jaoks, ASME B36.19M roostevabast terasest torude jaoks, ASTM A53 keevitatud ja õmbluseta terastorude jaoks, API 5L torustikutorude jaoks ja ISO 4200 terastorude mõõtmete ja massi jaoks. Need tabelid on kasulikud standardsete suuruste jaoks; kalkulaator on kasulik kõige jaoks, mis jääb neist välja, või materjalide jaoks, mida tabelid ei kata.