Гидравлический расчет водоводов и сети

Гидравлический расчет сети заключается в определении по установленным расчетным расходам наиболее выгодных диаметров труб и соответствующих потерь напоров для каждого участка сети. Экономический расчет магистральной сети имеет важное значение, т. к. водопроводная сеть является самым дорогим элементом системы водоснабжения. Для расчета сети требуется, прежде всего, установить расчетные расходы воды по участкам сети.

В большинстве случаев отбор воды из сети производится во многих точках, и получается большое количество расчетных участков, а расчет весьма трудоемким. Поэтому принимают схему равномерно распределенного отбора воды на хозяйственно-питьевые нужды населения.

Расход воды крупных потребителей (промышленных предприятия, железнодорожные вокзалы, банно-прачечным кабинам и т. д.) выделяются в сосредоточенные расходы в определенных узловых точках их расположения.

Расход, приходящийся на 1 м длины сети в л/с, называется удельным

, (68)

где - максимальный расчетный секундный расход, л/с;

- сосредоточенный расход крупных потребителей, л/с;

- общая длина сети, м.

По принятой методике расчета считают, что расход воды на каждом участке пропорционален его длине ( ). Расход воды на каждом участке называется путевым расходом и определяется по формуле

, л/с. (69)

Каждый промежуточный участок сети, кроме путевого расхода несет транзитный расход, идущий на питание последующих участков, т. е. расход на участке равен

. (70)

По принятой методике расчета путевые расходы воды переводятся на расходы сосредоточенные в узловых точках сети. Узловой расход каждого узла сети равен полусумме путевых расходов участков, примыкающих к данному узлу

. (71)

Для определения диаметра труб участков сети применяют известную формулу гидравлики трубопроводов, связывающую плотность живого сечения трубы в м² с расходом в м³/с и со скоростью движения воды в м/с

. (72)

Отсюда

. (73)

Из формулы видно, что диаметр определяется не только расходом, но и скоростью движения воды. Если принять малую величину расчетной скорости, то трубопровод получится относительно большого диаметра, а, следовательно, будет иметь большую стоимость. И наоборот, если скорость движения воды принять большей. Однако увеличение скорости движения воды вызывает резкое увеличение потерь напора в трубах и, следовательно, увеличиваются затраты электроэнергии на подачу воды к потребителям, т. е. увеличиваются эксплуатационные затраты. Кроме того, скорость движения воды по водопроводным трубам имеет технические пределы. При скорости 2 м/сек и больше в трубопроводах могут возникнуть гидравлические удары, опасные для прочности труб и стыковых соединений.

При выборе диаметров труб руководствуются так называемой экономической скоростью движения воды. Величина этой скорости зависит от целого ряда условий: стоимости энергии, стоимости труб и их монтажа, расчетного срока службы и материала труб.

Н. Н. Абрамовым (Абрамов Н. Н., Поспелов М. М. Расчет водопроводных сетей. Госстройиздат, 1962) предложен график для определения экономического фактора Э, для различных значений стоимости электроэнергии ( ) в зависимости от коэффициента стоимости труб (b).

Для удобства подбора диаметра труб составлена таблица (таблица ) предельных экономических расходов для каждого стандартного диаметра металлических труб.

Потери напора на трение в трубах можно определить по формуле

, (74)

где - расход;

- длина трубопровода;

- диаметр труб;

и - коэффициенты потери напора, .

В практике расчета сети для определения потерь в трубопроводах в большинстве случаев пользуются формулой

, (75)

где - длина трубопровода, км;

- потери напора на 1000 м принимают по таблицам Ф. А. Шевелева (Шевелев Ф. А. «Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбоцементных и пластмассовых водопроводных труб». Госстройиздат, 1970).

В таблицах выделена область экономически выгодных диаметров.

Гидравлический расчет разветвленной сети производят в следующей последовательности:

1 рассчитывают главную магистраль 1-2-3-4 (см. рисунок 24, А), соединяющую начальную точку сети с наиболее удаленной и возвышенной из конечных ее точек;

2 рассчитывают ответвления сети (1-8, 2-6, 2-7, 3-5).

Расчет сети может быть произведен, когда:

а) заданы требуемые напоры во всех узлах, необходимо определить требуемый напор в начальной точке;

б) заданы напоры в начальной и узловых точках, требуется определить диметры труб для пропуска расхода при располагаемом напоре.

При расчете кольцевой сети в общем случае неизвестными являются как диаметры участков, так и расходы на участках. Следовательно, каждый участок сети два неизвестных – диаметр и расход, а общее число неизвестных равно удвоенному числу участков. Для нахождения этих неизвестных необходимо составить надлежащее число уравнений. Рассмотрение законов движения жидкости по замкнутому контуру позволяет составить некоторое число уровней для их нахождения.

1 Сумма расходов, приходящих в узел, равно сумме расходов, уходящих из этого узла, плюс узловой расход.

Если обозначить расходы, приходящие в узел, знаком «плюс», а уходящие (включая узловой расход) – знаком «минус», то алгебраическая сумма расходов будет равна нулю ( ).

2 В каждом замкнутом кольце сети сумма потерь напора на участках, где вода движется по часовой стрелке (обозначим условно положительными), равна сумме потерь напора на участках, на которых вода движется против часовой стрелки (обозначим – отрицательными), т. е. алгебраическая сумма потерь в кольце равна нулю ( ) или , где – сопротивление участка ( - удельное сопротивление трубы, принимается по таблице Ф. А. Шевелева).

Однако решение системы квадратных уравнений для сети с большим количеством колец представляется сложной задачей. Поэтому гидравлический расчет производят различными приближенными способами, причем все они сводятся к методу последовательного приближения.

Дата добавления: 2014-04-28; просмотров: 987; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!