как узнать направление воды в трубе
В какую сторону течёт вода?
Пятничная статья про столкновение задачи из собеседования с реальным миром.
Есть довольна известная задача — перед вами находится металлическая труба с текущей внутри водой. Как определить, в какую сторону она течёт? Её всё ещё могут задать вам на собеседованиях.
По многим задачам с неточной формулировкой уже проходились, давайте разберёмся, что же не так с этой трубой.
Ожидаемое решение — нагреть трубу и посмотреть, в какую сторону будет распространяться тепло. Но тут есть много дополнительных нюансов. Как правило подразумевается, что греть будут газовой горелкой. Встречалось даже ограничение, что у вас может быть любой предмет ценой до ста рублей, что делает задачу практически нерешаемой таким способом, но об этом позже.
Во-первых, надо быть уверенным, что температура воды достаточно низка, чтобы её можно было трогать. Ну, точнее, чтобы можно было понять разницу между «очень горячо» и «очень-очень горячо». Точно сказать сложно, но вряд ли это выше 50 градусов Цельсия.
Во-вторых, надо быть уверенным, что вода течёт со скоростью значительно большей скорости распространения тепла в воде. Например, при скорости потока 1мм/с вы вряд ли поймёте, куда вода движется и движется ли вообще.
В-третьих, надо быть уверенным, что вода не течёт со слишком большой скоростью. Иначе она просто не успеет достаточно прогреться.
Температурная чувствительность человека к разницам температур составляет примерно один градус. Исходя из теплоёмкости воды
4,2 кДж/кг получим, что на грамм протекающей воды мы должны передать в районе 4,2 Джоуля чтобы иметь возможность ощутить разницу температур.
Предположим, что подогревая трубу какой-то горелкой мы передаём трубе примерно половину теплоты сгораемого топлива. Это достаточно щедрое предположение, например хорошие газовые котлы имеют КПД в районе 95%.
Скорость потока в обычном холодном водоснабжении составляет примерно 1м/с. Для обычной трубы 1/2″, скажем в ванной, это даст расход примерно 200 г/с. Будем опираться на эти цифры чтобы иметь представление о том, какого размера должна быть труба, чтобы при привычной скорости потока мы могли определить его направление.
Зайдём с козырей. Предположим, что для решения задачи у вас есть хорошая сварочная горелка, ацетилен и кислород. Расход горелки примерно килограмм ацетилена в час, теплота сгорания примерно 50МДж/кг. Соответственно, в секунду получим примерно 13888 Дж, с учётом низкого КПД трубе передастся примерно 7000 из них. В принципе, можно прогреть на градус трубу с проходом 1.7 кг воды в секунду.
Ну… Решение вроде работает. Но давайте признаем, что большинство программистов никогда не держали в руках сварочную аппаратуру. И глядя на архитектуру некоторых приложений — это к лучшему. Пусть в качестве нагревательного прибора используется обычная газовая горелка со сменным баллоном, вроде той что используется для розжига кальянного угля. Расход газа составляет примерно 100 г/час. Для простоты расчёта возьмём теплоту сгорания пропана такой же, то есть 50МДж. В секунду мы сможем получить 700 Дж. Этого хватит для нагрева 170 грамм воды.
Выглядит уже не так перспективно. Если на дальний конец этой таинственной трубы надет шланг и моя бабушка поливает из него помидоры, то есть поток жидкости по трубе практически не ограничен, то понять направления потока мы уже не сможем. Бабуле придётся слегка зажимать шланг пальцем чтобы задача стала решаемой.
Вообще в условии подразумевалось, что смышлёный соискатель возьмёт зажигалку и нагреет трубу. Я нигде не смог найти нормы расхода газа для зажигалок. Вероятно, проводить подобные изменения никому в голову не пришло.
Возьмём данные по газовым паяльникам. Определённо, это более мощный прибор чем зажигалка, но примем эти цифры для расчёта. Газовый паяльник потребляет примерно 20 мл/час, то есть примерно 10 г/час. Значит с его помощью мы сможем нагревать на один градус примерно 17 грамм воды в секунду.
17 г/с это очень немного. Для такого расхода к трубе должен быть подключен весьма скромный потребитель, например автомат для газировки. Причём это не тот автомат как в торговом центре — пять секунд и поллитровый стакан готов. Это автомат, который наливает стакан очень медленно, с приличествующей случаю торжественностью.
Суммируя всё вышесказанное, задачу нужно было бы поставить следующим образом:
Вы находитесь в бесконечном поле. Перед вами металлическая труба толщиной не более стандартной водопроводнной. В ней течёт вода, температуры не выше 50 градусов Цельсия, со скоростью не более 1 м/с и не менее 1мм/с. Начала и конца этой трубы вы достигнуть не сможете. Какой предмет вам потребуется для определения направления движения жидкости?
Для решения задачи в хоть сколько-нибудь приближенных к реальным условиях вам требуется весьма серьёзное оборудование. С которым работать вы, кстати, скорее всего не умеете.
Мы уже прикинули выше, для того, что нормальный человек представляет себе при фразе «труба с водой», тепловое решение практически неприменимо. По крайней мере если у вас нет случайно с собой горелки и двух баллонов.
Тем не менее, можно придумать несколько других решений. Тоже, не без ограничений, но более широко применимых.
Тепловой, но «обратный» вариант — обдуть трубу углекислотой из огнетушителя и посмотреть, как будет стаивать иней.
Можно положить на трубу камертон и слушать звук левее и правее. В направлении движения жидкости звук разнесётся дальше. Тут, впрочем, нужны достаточно большие скорости. Для совсем уж больших скоростей можно будет даже услышать эффект Доплера.
Особо мощные кандидаты могут просто пнуть трубу и посмотреть, в каком направлении волна быстрее затухнет.
При помощи зажима с регулировкой усилия можно сжать трубу, чтобы уменьшить проход, и затем замерить усилие необходимое для её сжатия с обеих сторон от сужения.
В общем решения есть. Но весьма причудливые для столь простой задачи. И все они сложнее очевидного — дойти до конца трубы. В реальном мире бесконечные трубы не встречаются. Более того, там где это важно, направление движение жидкости указывается при монтаже. И даже есть клапаны, препятствующие обратному движению.
К сожалению, такие задачи ничего о кандидате не скажут. Ну кроме того, что он любит на досуге решать головоломки.
Вспомнил детскую загадку из книженции по ТРИЗ.
Чорт. ошибся в subject-е. Извините россияне.
Если труба не теплоизолированна, то нагреть в середине, а по краям поставить датчики температуры. по разнице показаний направление течения воды вполне себе вычисяеться
А ещё в воде есть ионы (в нашем водопроде точно есть), но не пойми какие и можно ли вообще засечь такое слабое магнитное поле через железные стенки?
Ну а в жизни я бы стал искать на трубе задвижку, а уже по ней определил бы точно куда вода течет. Разумеется, если её правильно поставили =)
Эффект Доплера описывает сдвиг частоты сигнала в зависимости от относительного движения источника и приемника. Так волна, посланная источником, который удаляется от приемника, будет приниматься им на меньшей частоте по сравнению с волной от неподвижного источника или от источника, приближающегося к приемнику. Если же приемник приближается к неподвижному источнику, то частота принимаемой им волны будет больше по сравнению с неподвижным приемником или приемником, удаляющимся от источника. Это явление обнаружил Христиан Доплер в 1842 году.
Достал бы сведения от первоисточника.
с чего мы взяли что в трубе вода и она течет? может просто труба зарыта? или может это ктото газик тырит? или может это просто запаянный с двух концов кусок трубы с водой внутри?
Re: Загадка. В куда течет вода в трубе?
Перепилить или иным деструктивным образом воздействовать на трубу.
После этого мы точно знаем, что вода уже не течет ни в одну сторону =)
А чего это трубы без документации,
да ещё и не open source?
Как вариант обратиться к администратору этой трубы.
Выясняем: как узнать давление воды в водопроводе без манометра?
Измерить водяное давление, используя манометр, – простая задача. Но что делать, если данного прибора дома не оказалось?
Даже в этом случае с довольно высокой точностью можно совершить интересующие замеры. Далее представлены 3 доступных и несложных способа.
Можно ли узнать без использования измерителя?
Такое измерение действительно возможно: бытовая смекалка, математические знания и использование нехитрых конструкций – всё это позволяет получить довольно точные показатели давления.
Точность измерения водонапора при отсутствии прибора
Точность показателей расчётов водяного давления в трубах дома будет упираться в точные физические данные трубопровода.
Если реальные характеристики измерены максимально верно, то и математический расчёт будет достаточно точным.
Примерные же данные предоставят возможность рассчитать давление только на приблизительном уровне.
Знание водонапорных нормативов позволят перейти к практике измерения водяного напора дома. Далее рассматриваются 3 метода, как рассчитать показатели давления, не имея манометра.
Определение напора с использованием шланга
Рассматриваемый метод позволяет измерять водяное давление в точке подключения к сантех. прибору, предоставляя возможность не использовать специальных устройств, но выдавая некоторую погрешность.
Для метода №1 потребуется прозрачный ПВХ шланг или же трубка ПВХ длиной порядка 2 метров. Диаметр должен составлять ровно столько, сколько нужно для подключения шланга к крану водонапора.
Расчёт интересующих показателей проводится по схеме, представленной ниже:
Теперь можно воспользоваться следующей формулой:
Например, Paтм=1 атмосфера, Но=50 сантиметров, Н1=40 сантиметров. Тогда: P=1*50/40 = 1,25 атмосферы.
Как проверить с помощью метода расхода?
Производить расчёт можно и с помощью таблиц значений, но результат не будет радовать точностью.
Поэтому лучшим вариантом будет проведение расчётов на месте, учитывая при этом и скорость потоков воды, и материал трубопровода системы, и иные свойства трубопровода.
Самой простой формулой для расчёта расходуемой жидкости будет являться:
К примеру, есть: d=4, v=2. В таком случае: Q=3,14*4^2/4*2=3,14*8=25 литров в секунду.
Применять эту формулу можно при поиске иных неизвестных. В случае, когда известен диаметр вместе с расходом воды, можно определять её скорость. Либо, если известна скорость и известен расход, можно высчитать диаметр.
С помощью математического метода
Потребуется взять трехлитровую банку и секундомер. После открытия крана в полную силу необходимо подставить под поток банку, включив при этом таймер.
Этот метод имеет значительные погрешности, поэтому довольно приблизительный.
Но можно отметить, что наполнение трёхлитровой банки не должно происходить дольше 10 секунд, иначе показатель считается ниже нормы.
Установленные эксплуатационные и технические нормы говорят, что ёмкость должна быть заполнена за 5-7 секунд. Они учитываются, если трубы не имеют сужений по трассе и если кран не имеет сетки-фильтра.
Получается, что за 5 секунд налилось 3 литра воды. То есть, за 1 секунду налилось 600 мл. Этот показатель давления воды считается очень хорошим.
Если же ёмкость объёмом 3 литра наполнилась водой за 20 секунд, то выходит, что скорость наполнения уже 150 мл в секунду. Этот показатель очень мал. Если наполнение произошло за 3 секунды, то расход равен 1 литр в секунду – это очень высокий показатель.
Полезное видео
В видео ролике еще один способ измерения напора воды:
Заключение
При следовании вышеуказанным инструкциям каждый человек в домашних условиях, даже если у него нет специальных приборов, может сам обеспечить себе комфорт в пользовании водой.
Самостоятельное измерение давления воды без использования манометра уже не является невыполнимой задачей: 3 вышеуказанных несложных метода это доказывают.
Определение потока воды в трубе?
манометр не подходит, так как не создадим давление (так как просто условно шланг, с одной стороны шаровый, с другой просто выходной для воды, давление не создать)
есть бак с водой 800 литров
в котором через компрессор нагнетается давление,
потом идет магистраль, на уровне 80 см от земли,
магистраль уходит верх вертикально и в этом месте стоит кран, при открытии крана вода просто под давлением выходит.
машина по перевозке бетона, давление 1 мПР, столб воды 2 метра и там грязная зона (выгрузка бетона)
манометр не подходит, так как не создадим давление
при открытии крана вода просто под давлением выходит.
В названии вопроса требуется определять наличие потока воды, в самом вопросе почему-то требуется определять открытие крана. Так чего определять то надо?
Для определения потока есть примитивные реле типа ДР-П-50-20
Крепишь перед краном тройник с выходом 3/4 и в него вкручиваешь датчик.
Три метода измерить давление воды в квартире
Вступление
Проблемы с давлением воды, горячей и/или холодной, чаще видны «невооружённым» взглядом. Плохой напор воды виден по слабой струе воды льющейся из крана, по долгому набору воды в ёмкость, по слабому душу. Визуально, менее понятен избыточный напор воды, который тоже может быть в квартирном водопроводе.
Однако не всегда слабое, не нормативное давление воды можно увидеть и почувствовать онлайн. Для споров с управляющими компаниями, а также для подключения некоторых бытовых и сантехнических приборов нужно точно измерить давление воды в квартире. Как это сделать в этой статье.
Примечание: Как мне кажется проблема избыточного напора воды не так актуальна, как недостаток напора. Поэтому в статье будет больше говорить о недостатке давления.
Про давление воды и его измерение – теория
Давление воды или её напор, в теории, показывает насколько может быть поднят столб воды от точки его измерения. Измеряется давление воды в барах. 1 бар давления воды, может поднять её столб на высоту 10 метров. Применительно к водяным насосам, насос в 3 бара, в идеальных условиях, может поднять воду с глубины в 30 метров.
Прибор для измерения давления воды в любой необходимой точки водопроводной сети называется манометр. Он круглой формы со шкалой в барах и стрелкой. Для подключения манометра у него есть специальных вводной штуцер с наружной резьбой.
Примечание: Важно понимать, что давление воды в водопроводе уменьшается по мере движения воды по трубе. Влияют на это уменьшение ряд факторов:
Где измерять давление
Учитывая факторы влияющие на уменьшение давления воды в водопроводе, важно понимать, что давление воды на входе в квартиру может отличаться от давление воды у водоприёмников. Скорее всего это изменение будет незначительным, но будет.
Поэтому, для споров с управляющей компанией нужно измерять давление воды на вводе водопровода в квартиру. Для исследования условий подключения нового бытового или сантехнического прибора нужно измерять давление воды в месте подключения этого прибора.
Например, вы хотите купить стиральную машину, которая может работать только на давлении воды в 1,6 бара. В идеале, измерять давление воды нужно у места подключения стиральной машины, а не на водопроводном вводе.
Три метода самостоятельно измерить давление воды в квартире
Посмотрим на три способа самостоятельно измерить давление воды в вашей квартире.
Метод 1, постоянный
Если установить манометры в вводной водопроводный узел, то вы сможете постоянно контролировать давление воды в системе ГВС и ХВС. Давление воды будет измеряться именно на вводе воды в квартиру.
Устанавливаются манометры на горячий и холодный водопровод, после главных запорных кранов квартиры, после грубого фильтра очистки воды, после обратного клапана, ДО счётчиков учёта расхода воды.
Если в водопроводном узле предусмотренны фильтры тонкой очистки, то манометры лучше поставить после них, а ещё лучше купить тонкие фильтры с манометрами.
несколько манометров в узле
Важно отметить, что обычно, для экономии места и удобства монтажа, манометры ставятся в комплекте с редукторами давления.
манометр с редуктором давления
Примечание: установка редуктора давления не обязывает ставить манометр и наоборот. Это просто удобно.
Метод 2, точный исследовательский метод измерить давление воды в квартире
Для этого способа нужно изготовить контрольный прибор для измерения давления воды.
Не всегда есть возможность установить манометры давления в уже ранее собранный вводной водопроводный узел квартиры. В этом случае, а также для измерения давления у водозабора нужно изготовить простой контрольный прибор.
Для его изготовления понадобиться:
Здесь важно понимать, что у манометров могут быть разные присоединительные резьбы штуцеров.
По ГОСТ 2405-88 штуцера манометров должны иметь метрические резьбы (Приложение 4, Таб. 12): М10х1 (D диаметр шкалы=40 мм), М12х1,5 (D шкалы =50, 60, 63 мм), чаще М20х1,5 (D шкалы=100, 150, 160 мм).
Если у вас манометр с резьбой М20х1,5 для его подключения вам понадобится, переходник с метрической резьбы М20х1,5 на трубную дюймовую G½».
Для удобства подключения возможно понадобится удлинитель G½» ВН (внутренняя резьба–наружная резьба). Если наворачивать манометр придётся на водорозетку с наружной резьбой, то нужен удлинитель G½» ВВ (внутренняя резьба–внутренняя резьба).
Далее нужно собрать это устройство, обязательно на льняной уплотнитель или ФУМ–ленту. После сборки можно самостоятельно измерить давление воды в квартире в любом нужном месте.
Совет: Для получения более точного давления воды на входе, измеряйте давление воды на водорозетке (или трубе) подвода воды к унитазу. Как правило он ближе всего расположен к распределительному узлу.
Метод 3, совсем приблизительный метод измерить давление воды в квартире
Если вы хотите качественно оценить давление вводы на уровне «хорошо–плохо» попробуйте засечь время набора ёмкости водой.
Например, возьмите 3-х литровую кастрюлю. Наполните её водой при полном открытии крана ХВС или ГВС и замерьте время полного наполнения.
Если время наполнения 3 литровой ёмкости более 8 секунд, давление воды в системе меньше нормативного 0,3 бар. При этом кран не должен иметь аэратор (сетку), а трубы не должны иметь сужений по трассе. Сужение трубопровода значительно увеличивает скорость движения воды и такие измерения будут некорректны.
Примечание
Не забывайте, что превышение давления воды в системе, ещё хуже чем его нехватка. Напомню, что верхний порог ХВС – 6 бар, а ГВС – 4,5 бара.
Вывод
Прочитав статью вы наверняка сможете самостоятельно измерить давление воды в квартире. Успехов.