3. Основные теоретические положения

Основная задача гидравлического расчета – определение потерь напора на преодоление сил трения (потерь по длине) и местных сопротивлений (изменение направления и сечения потока, запорно-регулирующая арматура). При расчете длинных трубопроводов, где определяющими являются потери по длине, потерями на местных сопротивлениях обычно пренебрегают.

Основной расчетной зависимостью для определения потерь по длине является формула Дарси-Вейсбаха:

где: L, d – длина и диаметр трубопровода;

V – скорость потока;

 – коэффициент гидравлического трения, зависит от свойств жидкости, материала трубопровода (шероховатости стенок) и режима течения (числа Рейнольдса).

Однако при высокой степени турбулизации потока, что соответствует квадратичной области сопротивления и режиму течения в большинстве систем водоснабжения, число Рейнольдса не влияет на величину коэффициента. Кроме того, скорость потока зависит от расхода и площади поперечного сечения трубопровода. Поэтому для стандартных диаметров трубопроводов из различных материалов были рассчитаны удельные сопротивления, то есть сопротивления движению потока на единице длины при единичном расходе:

Значения А приводятся в справочниках по гидравлическим расчетам. В результате формула для расчета потерь преобразуется к виду:

где:  – коэффициент, учитывающий скорость потока и материал трубопровода.

Однако величина коэффициента близка к единице и в некоторых случаях его не применяют.

4.Расчетная схема

5. Результаты расчета

Дано:

Материал: сталь

Длины участков:

1-2=50 м

2-3=1000 м

3-4=550 м

4-6=950 м

2-6=850 м

5-6=850 м

6-7=300 м

7-8=450 м

7-9=1300 м

7-10=1500 м

Равномерно-распределенный расход : q = 0,005 л/с на пог. Метр

Свободный напор в узловых точках: Нсв = 5 м

Геодезические отметки узловых точек: z₁ = 0 м; z₈ = 4 м; z₉ = 6 м; z₁₀ = 8 м

Ср. суточные нормы потребления воды, м³/сутки: №3=50 м³/сут, №4=200 м³/сут, №5=150 м³/сут, №8=100 м³/сут, №9=250 м³/сут, №10=300 м³/сут

D=0.350 м ; А=0.3731

Требуется:

1) Определить расчётные расходы.

2) Скорости потока.

3) Диаметры и потери по длинне на участках.

4) Потребный напор на входе в систему.

5) Построить пьезометрическую линию.

5.1. Определение расчетных расходов воды

5.1.1. Определение максимальных суточных расходов воды

[м³/сут] (5.1)

где: α_сут=1,3 – коэффициент суточной неравномерности потребления воды;

Q – среднесуточная норма потребления [м³/сутки]

№3 Q_max.сут=1.3*50=65 м³/сут,

№4 Q_max.сут=1.3*200=260 м³/сут

№5 Q_max.сут=1.3*150=195 м³/сут

№8 Q_max.сут=1.3*100=130 м³/сут

№9 Q_max.сут=1.3*250=325 м³/сут

№10 Q_max.сут=1.3*300=390 м³/сут

5.1.2. Определение максимальных часовых расходов воды

[м³/час] (5.2)

где: α_час=2,5 – коэффициент часовой неравномерности потребления воды.

№3 Q_{max час}=2.5*65/24=6.77 м³/час

№4 Q_{max час}=2.5*260/24=27.08 м³/час

№5 Q_{max час}=2.5*195/24=20.31 м³/час

№8 Q_{max час}=2.5*130/24=13.54 м³/час

№9 Q_{max час}=2.5*325/24=33.85 м³/час

№10 Q_{max час}=2.5*390/24=40.62 м³/час

5.1.3. Определение максимальных секундных расходов воды

[м³/с] (5.3)

№3 Q_{max сек}=Q_рас=6.77/3600=0.0018 м³/с

№4 Q_{max сек}=Q_рас=27.08/3600=0.0075 м³/с

№5 Q_{max сек}=Q_рас=20.31/3600=0.0056 м³/с

№8 Q_{max сек}=Q_рас=13.54/3600=0.0037 м³/с

№9 Q_{max сек}=Q_рас=33.85/3600=0.0094 м³/с

№10 Q_{max сек}=Q_рас=40.64/3600=0.0112 м³/с

Таблица 1.1 Расчетные расходы потребителей

	3	4	5	8	9	10
Qмакс.сут	65,00	260,00	195,00	130,00	325,00	390,00
Qмакс.час	6,77	27,08	20,31	13,54	33,85	40,62
Qрасч	0,0018	0,0075	0,0056	0,0037	0,0094	0,0112