4.1 Пример гидравлического расчета кольцевой водопроводной сети

Задана:

Схема сети и её геометрические размеры. Заданы узловые расходы в сети и расходы у крупных потребителей (обозначены стрелками), а также начальный напор от башни. Необходимо определить диаметры участков сети.

Рис.7. Пример восьмикольцевой сети водоснабжения

Рассмотрим применение метода увязки В. Г. Лобачева на примере восьмикольцевой сети, показанной на рис.7. В данном случае водонапорная башня расположена в начале сети и поэтому питание сети происходит всегда с одной стороны и при известном начальном напоре. Подача воды от башни в сеть всегда равна сумме узловых отборов.

Основным расчетным случаем для такой сети будет момент максимального водопотребления.

Примем максимальный часовой расход воды в рассматриваемой системе 1778 м³, что дает (считая расход в течение часа постоянным) 494 л/с; из них 86 л/с в сумме забирают относительно крупные потребители, расположенные в точках 7, 8 я 12 (см. цифры у прямых жирных стрелок в указанных узлах).

При одинаковой плотности населения на всей территории города можно считать, что удельный расход одинаков для всех линий и равен

на 1 м =0,032л/с на 1 м,

где — суммарная длина сети, равная 12 750 м.

Зная длины участков (первая цифра около участков на рис.7), получаем путевые расходы для каждого из них , а затем узловые расходы. Как было сказано, узловой расход равен полусумме путевых расходов участков, примыкающих к данному узлу. Полученные величины путевых расходов (л/с) выписаны на схеме рис.7 (вторая цифра); на этой же схеме у каждого узла показаны величины узловых расходов в л/с (цифры у ломаных стрелок).

После подготовки сети к расчету и получения величин узловых расходов намечают желательное распределение потоков воды по всем линиям сети с учетом требований взаимозаменяемости линий (в случае аварии). При этом, как было сказано, для каждого узла должны удовлетворяться уравнения вида . В результате получаем расчетные расходы для каждого участка сети.

Для определения экономически наивыгоднейших диаметров используется таблица предельных экономических расходов при условно принятом значении экономического фактора Э = 0,75 (Приложение 6).

Экономически наивыгоднейшие диаметры должны определяться по «приведенным» расходам. Здесь использован упрощенный способ определения приведенных расходов. Кроме того, при назначении диаметров учтены требования надежности сети и роль перемычек при возможных авариях на участках магистралей.

Одновременно с определением диаметра находят также значения скоростей у движения воды (по расчетным, а не по приведенным расходам).

Значения расчетных расходов (л/с) и диаметров (мм) нанесены на схему сети, представленную на рис.8 (соответственно первая и вторая цифры у каждого участка).

Рис.8. Пример восьмикольцевой сети водоснабжения

Зная диаметры и длины линий, а также скорости, можно определить сопротивление каждого участка: , где s₀ — удельное сопротивление, определяемое по табл. 1 приложения 7, и — поправочный коэффициент, зависящий от скорости и определяемый по табл. 3 приложения 7.

Вычисленные таким образом сопротивления s внесены в графу 8 табл. 14.

При расчете сопротивления, зависящие не только от а, но и от q (или, что то же, от ), будут несколько меняться при перераспределении расходов в процессе увязки сети. Но так как изменения расходов в большинстве участков сети будут при этом относительно невелики, можно считать сопротивления s неизменными в процессе увязки (внося в конце расчета в случае необходимости соответствующие поправки для отдельных участков, в которых расход в процессе расчета сильно изменится).

Таблица 14

Определением сопротивлений участков сети заканчиваются подготовительные операции к собственно гидравлическому ее расчету или увязке сети, т. е. к нахождению действительного распределения расходов воды по сети при уже принятых диаметрах труб и определению потерь напора.

Для увязки сети использован метод Лобачева — Кросса. Результаты расчета заносятся в табл.14. В таблицу внесены все необходимые данные, соответствующие начальному распределению потоков и показанные на рис.8. Далее определяются значения , потери напора , невязки в кольцах , значения (Zsq) j и увязочные расходы колец .

Обычно считают, что невязка в отдельных кольцах не должна превосходить 0,5 м. После II исправления невязка превосходит допустимую в двух (IV и VIII) кольцах. В III исправлении производится увязка только этих колец и вносятся необходимые поправки в смежные с ними кольца. После этого невязка во всех кольцах не превышает допустимую. На этом увязку сети заканчивают. Следует определить также невязку ∆h по всему внешнему контуру сети — для оценки возможных неточностей при определении требуемого напора насосов.

Обычно невязка по внешнему контуру сети не должна превышать 1 —1,5 м (для сетей средней протяженности). В данном примере невязка по контуру составляет 0,19 м.

5. ЛИТЕРАТУРА

1. Ионин А.А. Газоснабжение – М.: Стройиздат, 1989.

2. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. Учебник для вузов. Изд.2-е, перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1974. 480с.

3. Журба М. Г.  Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений:   М. АСВ 2004, 494с.

Приложение 1