Краткие теоретические сведения

Расчет разветвленных (тупиковых) водопроводных сетей

Тупиковая водопроводная сеть состоит из основной (главной) магистрали и ответвлений. Величины отдачи (потребления) воды из сети в точках разветвления отдельных ее участков (узлов) и в конечных точках принято называть узловыми расходами и обозначать Q₁, Q₂, Q₃ и т. д. Величины потребления воды на отдельных участках сети называ­ют путевыми расходами и обозначают Q_1-2, Q_2-3, Q_1-4 и т. д.

Если на участке трубопровода производится непрерывная раздача воды по пути, то расчетный расход

(1)

где Q_тр – транзитный расход, проходящий по всей длине трубопровода; Q_пут – путевой расход (непрерывная раздача на участке):

(2)

где q₀ – удельный путевой расход на 1 м длины трубопровода.

Путевые расходы приводятся к узловым, согласно формулы (1) путем добавления к узловому расходу в конце участка 0,55 Q_пут, а к узловому расходу в начале участка 0,45 Q_пут. Однако для упрощения расчетов водопроводных сетей путевые расходы на каждом участке делят на две равные части и добавляют их к узловым расходам в начале и в конце участка.

Расчетные расходы, проходящие по отдельным участкам сети, называются линейными расходами и обозначаются и т. д.

Расчетный расход состоит из суммы расходов в узлах (в том числе приведенных), находящихся после данного участка.

Обычно при расчете тупиковой сети определяют диаметры труб на всех участках и напоры в каждой узловой точке сети. В этом случае предварительно выбирают главную магистраль, соединяющую начальную точку сети с наиболее удаленной и возвышенной из конечных ее точек.

Диаметры участков главной магистрали в зависимости от линейных расходов определяют по формуле

, (3)

после чего по ф-ле

Н_н – Н_к = ΣS₀ Q² l (4)

находят напоры в каждой узловой точке.

Диаметры ответвлений от главной магистрали определяют из формулы

Н_н – Н_к = S₀ Q² l (5)

по известной разнице напоров в начале и в конце каждого ответвления. Если ответвление состоит из нескольких участков, то можно определить средний пьезометрический уклон всего ответвления по формуле

(6)

По этому уклону можно принять ориентировочные напоры в каждой узловой точке ответвления, а затем определить диаметры каждого участка. Таким же образом рассчитывают и главную магистраль при известных пьезометрических напорах в ее начале и в конце. Применяя формулы (2)и

Н_н – Н_к =(Q²/К²)·l (7)

можно определить также пропускную способность участков сети при известных диаметрах и напорах в начальной и в конечных точках сети.

Удельные сопротивления S_0кв для бывших в эксплуатации стальных и чугунных труб, работающих в квадратичной области сопротивления (при скорости V > 1,2 м/с) с учетом гидравлического коэффициента трения λпо формулам Ф. А. Шевелева, приведены в табл. 1.

При скоростях движения воды в трубе V < 1,2 м/с удельные сопротивления S₀ определяются по формуле

(8)

где θ — поправочный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости:

Удельные сопротивления S₀ c²/м⁶ асбестоцементных и полиэтиленовых труб определяются в зависимости от скорости движения воды по табл. 2.

Таблица 1

В табл.3 приведены значения расходных характеристик К_кв для некоторых диаметров стальных (при коэффициенте шероховатости п = 0,013), бетонных и железобетонных (при п = 0,015) труб, работающих в квадратичной области сопротивления.

Потери напора в этом случае определяются п формуле (7)

Таблица.3

■

Примечание. Расчетный диаметр D _р стальных труб принимается в соответствии с данными табл. 1; для железобетонных труб D _р =D.

При работе стальных труб в переходной области сопротивления (V < 1,2 м/с) расходная характеристика определяется по формуле

(6)

При расчете простых длинных трубопроводов обычно неизвестна одна величина, чаще всего H_н, Q или D=f(S₀) = f (K), которая легко может быть определена по формуле (5).

При проектировании новых трубопроводов могут быть неизвестны две величины – напор в начальной точке и диаметр. В этом случае задаются диаметром трубопровода в зависимости от расхода и рекомендуемых (по экономическим соображениям) предельных скоростей по формуле (1).

Предельные скорости в зависимости от величины расхода и материала труб могут быть приняты по табл. 4. Для ориентировочных подсчетов можно принимать средние значения предельных скоростей для данных материалов труб.

Таблица 4

.

Если в начале трубопровода напор создается насосом, то мощность последнего определится по формуле

, кВт (для ρ в кг/м³ и Q в м³/с), (9)

где — коэффициент полезного действия насоса; == — полный напор насоса, состоящий из геометрической высоты подъема (где свободный напор в конце трубопровода) и суммы потерь напора на всасывающем и нагнетательном трубопроводах. Если высота всасывания и потери напора во всасывающей трубе незначительны, то напор насоса можно принимать как сумму высоты нагнетания и потерь напора при нагнетании.

Дата добавления: 2015-07-26