Пример гидравлического расчета 3-х кольцевой водопроводной сети

Выполнить гидравлическую увязку 3-х кольцевой водопроводной сети (схема 5 вариант 0).

Этап 1. Согласно задания выбрана схема сети (рисунок 1) и значения узловых отборов, длин и диаметров участков сети (таблицы 1 и 2).

Рисунок 1 – Схема кольцевой водопроводной сети

Таблица 1 – Узловые отборы кольцевой водопроводной сети

№ узла	Узловой отбор, м^3/с
	0,21
	0,23
	0,20
	0,22
	0,14

Таблица 2 – Длины и диаметры участков кольцевой водопроводной сети

№ участка	Длина участка (L), м	Диаметр участка (D), мм
1 – 2
1 – 3
1 – 4
2 – 4
3 – 4
3 – 5
4 – 5

Этап 2. Подсчитывается суммарный расход воды:

Этап 3. Выполняется предварительное распределение воды по участкам сети с учетом направления движения воды, см. рисунок 2:

Рисунок 2 – Схема сети с предварительным потокораспределением

Проверка выполнения 1-го закона Кирхгофа по узлам сети:

Этап 4. Подсчитываются гидравлические сопротивления участков сети (таблице 3):

Таблица 3 Гидравлического сопротивления участков сети

№ участка	Длина участка (L), м	Диаметр участка (D), мм	Удельное гидравлическое сопротивление (А), с^2/м^6	Гидравлическое сопротивление участка (S=А∙L), с^2/м^5
1 – 2			2,528	2780,80
1 – 3			0,9485	1053,78
1 – 4			0,2189	219,12
2 – 4			0,9485	865,98
3 – 4			0,2189	226,34
3 – 5			0,06778	66,36
4 – 5			0,06778	78,29

Этап 5. Определяются потери напора в участках сети:

Этап 6. Определяется невязка каждого кольца (потери напора складываем с учетом знака, если вода движется на участке по часовой стрелке, то «+», если против - «–») смотри рис.3:

Рисунок 3 – Схема сети с указанием невязок по кольцам после

предварительного потокораспределения

Так как величина невязок колец больше допустимой, то необходимо выполнить увязку сети.

Первая итерация увязки сети

Этап 7. Определяются поправочные расходы в кольцах:

Этап 8. Вносятся поправочные расходы по каждому участку сети;

Рассчитанное значение поправочного расхода прибавляется к расходу воды по участкам сети соответствующего кольца, с учетом знака:
«+» - движение воды по часовой стрелке, «–» - движение воды против часовой стрелке.

Полученные, для каждого кольца новые значения расходов воды по участкам сети внесены в расчетную схему и представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема сети с потокораспределение после первого «исправления»

Этап 5. Определяются потери напора в участках сети:

Этап 6. Определяется невязка каждого кольца (потери напора складываем с учетом знака, если вода движется на участке по часовой стрелке, то «+», если против - «–») смотри рисунок 5:

Рисунок 5 – Схема сети с указанием невязок по кольцам после

первого исправления расходов

Так как величина невязок в кольцах I и III больше допустимой, то продолжается дальнейшая увязка сети

Вторая итерация увязки сети

Этап 7. Определяются поправочные расходы в кольцах:

Этап 8. Вносятся поправочные расходы по каждому участку сети;

Рассчитанное значение поправочного расхода прибавляется к расходу воды по участкам сети соответствующего кольца, с учетом знака:
«+» - движение воды по часовой стрелке, «–» - движение воды против часовой стрелке.

Полученные, для каждого кольца новые значения расходов воды по участкам сети внесены в расчетную схему и представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 – Схема сети с потокораспределение после

второго «исправления»

Этап 5. Определяются потери напора в участках сети:

Этап 6. Определяется невязка в каждом кольце (потери напора складываем с учетом знака, если вода движется на участке по часовой стрелке, то «+», если против - «–») смотри рисунок 7:

Рисунок 7 – Определение невязок по кольцам после второго «исправления»

Так как величина невязок в кольцах I и III больше допустимой, то продолжается дальнейшая увязка сети

Третья итерация увязки сети

Этап 7-2. Так как величина невязки кольца II больше допустимой:

∆h_{п кольца} > 0,5, м

то необходимо проводить увязку сети (третье исправление).

Поправочный расход определен по методу В.Г. Лобачева:

Рассчитанное значение поправочного расхода прибавляется к каждому из расходов воды по участкам сети соответствующего кольца, с учетом знака:
«+» - движение воды по часовой стрелке, «–» - движение воды против часовой стрелке.

Полученные, для каждого кольца более точные значения расходов воды по участкам сети внесены в расчетную схему.

Рисунок 8 – Потокораспределение после третьего «исправления»

Этап 8-2. По новым (исправленным) расчетным расходам воды на участках сети необходимо подсчитать невязку (этапы 5, 6):

Этап 5-3. Подсчитаны потери напора на каждом из участков колец:

Этап 6-3. Определена невязка каждого кольца, потери напора складываем с учетом знака, если вода движется на участке принадлежащему кольцу по часовой стрелке, то «+», если против - «–», м.:

Рисунок 9 – Определение невязок по кольцам после третьего «исправления»

Этап 9. Так как величина невязки колец соответствует допустимой,

∆h_{n кольца} < 0,5, м

Определяем невязку по внешнему контуру кольцевой сети:

Условие: ׀ ∆h_внеш ׀ < 1,5 м выполняется.

Этап 10. Определены скорости движения воды (v, м/с) по таблице III [1] для каждого участка сети по расходам, и вводим поправочный коэффициент К ([1, таблица 4]).

Таблица 4 – Скорости движения воды и поправочный коэффициент

№ участка	Диаметр участка (D), мм	Расход воды по участку (q), л/с	Скорость движения воды по участку (v), м/c	Поправочный коэффициент (К)	Удельное гидравлическое сопротивление (А), с^2/м^6	Уточненное значение удельного гидравлического сопротивления (Ауточ), с^2/м^6
1 – 2		72,1	1,43	0,935	2,528	2,364
1 – 3		100,2	1,37	0,942	0,9485	0,8935
1 – 4		181,9	1,44	0,934	0,2189	0,2045
2 – 4		157,9	2,17	0,873	0,9485	0,8280
3 – 4		121,4	0,96	1,004	0,2189	0,2198
3 – 5		421,6	2,13	0,876	0,06778	0,05938
4 – 5		438,4	2,24	0,869	0,06778	0,05890

Таблица 5 – Уточненные значения гидравлического сопротивления трубопроводов

№ участка	Длина участка (L), м	Расход воды по участку (q), м^3/с	Уточненное значение удельного гидравлического сопротивления (Ауточ), с^2/м^6	Уточненное гидравлическое сопротивление участка (Sуточ=1,1∙Ауточ∙L), с^2/м^5	Потери напора на участке (h=S∙q^2), м
1 – 2		0,0721	2,364	2600,40	13,52
1 – 3		0,1002	0,8935	992,68	9,97
1 – 4		0,1819	0,2045	204,70	6,77
2 – 4		0,1579	0,8280	755,96	18,85
3 – 4		0,1214	0,2198	227,27	3,35
3 – 5		0,4216	0,05938	58,13	10,33
4 – 5		0,4384	0,05890	68,03	13,07

Этап 6-3 (уточ). Определена невязка каждого кольца, потери напора складываем с учетом знака, если вода движется на участке принадлежащему кольцу по часовой стрелке, то «+», если против - «–», м.:

Рисунок 10 – Определение невязок по кольцам после третьего «исправления», с учетом поправочных коэффициентов

Этап 11. Так как условия действия 8 не выполняются, расчет повторяем (действия 7 – 10):

Этап 7-3. Так как величина невязок колец I и III больше допустимой:

∆h_{п кольца} > 0,5, м

то необходимо проводить увязку сети (четвертое исправление).

Поправочный расход определен по методу В.Г. Лобачева:

Рассчитанное значение поправочного расхода прибавляется к каждому из расходов воды по участкам сети соответствующего кольца, с учетом знака:
«+» - движение воды по часовой стрелке, «–» - движение воды против часовой стрелке.

Полученные, для каждого кольца более точные значения расходов воды по участкам сети внесены в расчетную схему.

Рисунок 11 – Потокораспределение после четвертого «исправления»

Этап 8-3. По новым (исправленным) расчетным расходам воды на участках сети необходимо подсчитать невязку (этапы 5, 6):

Этап 5-4. Подсчитаны потери напора на каждом из участков колец:

Этап 6-4. Определена невязка каждого кольца, потери напора складываем с учетом знака, если вода движется на участке принадлежащему кольцу по часовой стрелке, то «+», если против - «–», м.:

Рисунок 12 – Определение невязок по кольцам после

четвертого «исправления»

Этап 9-1. Так как величина невязки колец соответствует допустимой,

∆h_{n кольца} < 0,5, м

Определяем невязку по внешнему контуру кольцевой сети:

Условие: ׀ ∆h_внеш ׀ < 1,5 м выполняется.

Этап 10-1. Определена скорость движения воды (v, м/с) по таблице III [1] для каждого участка сети по расходам, и вводим поправочный коэффициент К ([1, таблица 4]).

Таблица 6 – Скорости движения воды и поправочный коэффициент

№ участка	Диаметр участка (D), мм	Расход воды по участку (q), л/с	Скорость движения воды по участку (v), м/c	Поправочный коэффициент (К)	Удельное гидравлическое сопротивление (А), с^2/м^6	Уточненное значение удельного гидравлического сопротивления (Ауточ), с^2/м^6
1 – 2		70,0	1,39	0,939	2,528	2,374
1 – 3		100,2	1,37	0,942	0,9485	0,8935
1 – 4		179,8	1,42	0,936	0,2189	0,2049
2 – 4		160,0	2,20	0,871	0,9485	0,8261
3 – 4		117,7	0,93	1,008	0,2189	0,2207
3 – 5		417,9	2,13	0,876	0,06778	0,05938
4 – 5		442,1	2,24	0,869	0,06778	0,05890

Таблица 7 – Уточненные значения гидравлического сопротивления трубопроводов

№ участка	Длина участка (L), м	Расход воды по участку (q), м^3/с	Уточненное значение удельного гидравлического сопротивления (Ауточ), с^2/м^6	Уточненное гидравлическое сопротивление участка (Sуточ=1,1∙Ауточ∙L), с^2/м^5	Потери напора на участке (h=S∙q^2), м
1 – 2		0,0700	2,374	2607,00	12,77
1 – 3		0,1002	0,8935	992,68	9,97
1 – 4		0,1798	0,2049	205,10	6,63
2 – 4		0,1600	0,8261	754,23	19,31
3 – 4		0,1177	0,2207	228,20	3,16
3 – 5		0,4179	0,05938	58,13	10,15
4 – 5		0,4421	0,05890	68,03	13,30

Этап 6-4 (уточ). Определена невязка каждого кольца, потери напора складываем с учетом знака, если вода движется на участке принадлежащему кольцу по часовой стрелке, то «+», если против - «–», м.:

Рисунок 13 – Определение невязок по кольцам после

третьего «исправления», с учетом поправочных коэффициентов.

Увязанная водопроводная сеть

Этап 9-1 (уточ). Так как величина невязки колец соответствует допустимой,

∆h_{n кольца} < 0,5, м

Определяем невязку по внешнему контуру кольцевой сети:

Условие: ׀ ∆h_внеш ׀ < 1,5 м выполняется.

После получения допустимой невязки колец гидравлический расчет кольцевой сети закончен, т.е. получено истинное распределение расходов воды и истинные потери на участках сети.

Литература

1. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ. пособие. – 6-е изд., доп. и перераб. – М.: Стройиздат, 1984. – 116 с.

2. СНиП 2.04.02 – 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1985. 131с.

3. Пример расчета кольцевой водопроводной сети: Методические указания для студентов специальности «Водоснабжение и Водоотведение» / Сост.: Е.М.Гальперин, В.А.Зайко, СамГАСА. Самара, 200. – 42 с.

4. Методы решения задач по расчету системы подачи и распределения воды: методические указания / сост. Е.М.Гальперин; СГАСУ. – Самара, 2007. – 28 с.

5. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учеб. пособие для строит. спец. вузов / И.В. Прозоров, Г.И. Николадзе, А.В. Минаев. – М.: Высш. шк., 1990, - 448 с.

6. Оформление студенческих работ: Учебное пособие / М.В. Шувалов, А.Е. Мартынова; СамГАСА. Самара, 2003. 151 с.

7. Водоснабжение / Н.Н. Абрамов, Издательство литературы по строительству. – М. 1967 – 532 с.

8. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения: Справочник, издание третье / А.М. Курганов, Н.Ф. Федоров, Ленинград. Стройиздат. 1986 – 250 с.

9. Пособие по водоснабжению и канализации городских и сельских поселений (к СНиП 2.07.01-89) / ЦНИИЭП инженерного оборудования – М.: АПП ЦИТП, 1992. – 56 с.

Дата добавления: 2015-07-24