5. Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск воды "при пожаре" (Проверочный расчет)
Расчет проводится для проверки подобранных диаметров труб "до пожара"
и пропуска по ним расчетных расходов воды "при пожаре". Если на каком-либо
участке водопроводной сети скорость
движения воды "при пожаре" будет
больше
допустимой, т.е. 2,5 м/с, то на этом участке
диаметр трубы должен быть увеличен.
Проверочный расчет ведется в том же
порядке, как и расчет "до пожара".
Составляем расчетную схему водопроводной сети "при пожаре".
Q1расч.= 69,77 л/с – расход воды "при пожаре".
Точки 1,2,3,4,5,6,7 – точки (узлы) отбора воды, т.е. узловые расходы.
Точка 4 – пожарный гидрант, от которого производим наружное пожаротушение с расходом Qн.п.= 30 л/с. Это диктующая точка, т.е. точка встречи потоков воды. Получили два полукольца: I полукольцо – 1-2-3-4, II полукольцо – 1-7-6-5-4.
Определяем расходы воды на участках водопроводной сети "при пожаре".
I полукольцо:
участок 4 – 3:
л/с
участок 3 – 2: q3-2= q3+ q4-3= 3,94 + 15,0 = 18,94 л/с
участок 2 – 1: q2-1= q4+ q3-2= 5,46 +18,94 = 24,4 л/с
II
полукольцо:
участок 4 – 5:
л/с
участок 5 – 6: q5-6= q2+ q4-5= 12,9 + 15,0 = 27,09 л/с
участок 6 – 7: q6-7 = q1+ q5-6= 5,35 + 27,09 = 32,44 л/с
участок 7 – 1: q7-1= q5+ q6-7= 12,9 + 32,44 = 45,37 л/с
Проверка: Q1 расч.= q2-1 + q7-1 =24,4 + 45,37 = 69,77л/с
Диаметры труб на участках принимаем те же, которые были приняты при расчете "до пожара", т.е.:
участок 4 – 3: d4-3= 100 мм
участок 3 – 2: d3-2= 125 мм
участок 2 – 1: d2-1= 150 мм
участок 4 – 5: d4-5 = 100 мм
участок 5 – 6: d5-6= 100 мм
участок 6 – 7: d6-7= 125 мм
участок 7 – 1: d7-1= 150 мм
Определяем потери напора в водопроводной сети "при пожаре". Для этого
составляем таблицы 5,6.
Таблица 5
|
полукольцо |
Участок |
длина участка, L (м) |
d, мм |
q, л/с |
сопротивление
|
Σh = S · q2 |
Первое исправление | ||||||
|
S · q |
Δq |
q1 = q +Δq |
Σh1=S · q21 | ||||||||||
|
I |
1-2 |
150 |
150 |
24,4 |
0,00556 |
3,31 |
0,135 |
+3,68 |
28,08 |
4,97 | |||
|
2-3 |
400 |
125 |
18,94 |
0,03868 |
13,87 |
0,732 |
+3,68 |
22,62 |
23,18 | ||||
|
3-4 |
550 |
100 |
15 |
0,17143 |
38,57 |
2,571 |
+3,68 |
18,68 |
72,1 | ||||
|
ΣhI = 55,75 м вод. ст ΣhII = 107,29 м вод ст | |||||||||||||
|
II |
1-7 |
250 |
150 |
45,37 |
0,00927 |
19,08 |
0,420 |
-3,68 |
41,69 |
14,77 | |||
|
7-6 |
350 |
125 |
32,44 |
0,03385 |
35,62 |
1,098 |
-3,68 |
28,76 |
36,26 | ||||
|
6-5 |
600 |
100 |
27,09 |
0,05803 |
45,58 |
1,572 |
-3,68 |
23,41 |
43,95 | ||||
|
5-4 |
100 |
100 |
15,0 |
0,03117 |
7,01 |
0,465 |
-3,68 |
11,32 |
2,81 | ||||
|
ΣhlI = 96,42 м вод. ст Σh1II = 83,98 м вод. ст | |||||||||||||
Определяем
потери напора на участках.
I полукольцо:
участок 4 – 3: h4-3= S·q24-3= 0,17143 · (15,0)2= 38,57 м вод. ст и т.д.
ΣhI= h4-3+ h3-2+ h2-1= 38,57 + 13,87 + 3,31 = 55,75 м вод. ст
II полукольцо:
участок 4 – 5: h4-5= S·q24-5= 0,03117 · (15)2= 7,01 м вод. ст и т.д.
ΣhII= h4-5+ h5-6+ h6-7+ h7-1= 7,01 + 45,58 + 35,62 + 19,08 =107,29 м вод. ст
Проверка:
ΔhI = ΣhI - ΣhII = 55,75 – 107,29 = - 51,54 м вод. ст.
Для данного периода, т.е. "при пожаре", допустимая невязка водопроводной сети составляет:Δh ≤ 1,0 м вод. ст. В расчете допустимая невязка получилась больше.
ΔhI ≥ Δh = -51,54 м вод.ст ≥ 1,0 м вод. ст
В связи с этим производим перераспределение потока (расходов воды по
участкам) на величину поправочного расхода Δq:
л/с
Для определения величины поправочного расхода (Δq) определяем (S·q) в каждом полукольце.
I полукольцо:
участок 4 – 3: S·q4-3= 0,17143·15 = 2,57 и т.д.
II полукольцо:
участок 4 – 5: S·q4-5= 0,03117·15 = 0,47
Тогда ΣS·q = 0,135 + 0,732 + 2,57 + 0,42 + 1,09 + 1,57 + 0,46 = 6,99
На недогруженных участках I полукольца, где потери напора меньше, к расходам воды прибавляем величину поправочного расхода Δq = +3,68л/с.
На перегруженных участках II полукольца, где потери напора больше, от расходов вычитаем величину поправочного расхода Δq = - 3,68 л/с.
Определяем расходы воды по участкам сети с учетом величины поправочного расхода.
I
полукольцо:
участок 4 – 3: q1= Q4-3+ Δq = 15,0 + 3,68 = 18,68л/с
участок 3 – 2: q1= Q3-2+ Δq = 18,94 + 3,68 = 22,62л/с
участок 2 – 1: q1= Q2-1+ Δq = 24,4 + 3,68 = 28,08л/с
II полукольцо:
участок 4 – 5: q1= Q4-5– Δq = 15,0 – 3,68 = 11,32 л/с
участок 5 – 6: q1= Q5-6– Δq = 27,09 – 3,68 = 28,76л/с
участок 6 – 7: q1= Q6-7– Δq = 32,44 – 3,68 = 32,73 л/с
участок 7 – 1: q1= Q7-1– Δq = 45,37 – 3,68 = 41,69 л/с
После перераспределения расходов воды определяем потери напора на
участках.
I полукольцо:
участок 4 – 3: h4-3= S·q21= 0,17143·(18,68)2= 59,81 м вод. ст и т.д.
ΣhIl = 4,38+19,79+ 59,81= 83,98 м вод. ст
IIполукольцо:
участок 4 – 5: h4-5=S·q2= 0,03117 · (11,32)2= 3,99м вод. ст и т.д.
Σ h1II = 16,11+ 44,5 + 31,8+ 3,99= 96,42 м вод. ст
Проверка:
Δhll = Σhll - Σh1II = 96,42 – 83,98 = 12,44 м вод. ст
Для данного периода, т.е. "при пожаре", допустимая невязка водопроводной сети составляет:Δh ≤ 1,0 м вод. ст. В расчете допустимая невязка получилась больше.
ΔhI ≥ Δh = 12,44 м вод.ст ≥ 1,0 м вод. ст
В связи с этим опять производим перераспределение потока (расходов воды по участкам) на величину поправочного расхода Δq:
л/с
Таблица
6
|
полукольцо |
Участок |
длина участка, L (м) |
d, мм |
q1, л/с |
сопротивление
|
Σh = S · q12 |
Второе исправление |
скорость, м/с | |||||
|
S · q1 |
Δq |
q2 = q1 +Δq |
Σh2=S · q2 2 | ||||||||||
|
I |
1-2 |
150 |
150 |
29,9 |
0,00556 |
4,97 |
0,17 |
-0,15 |
29,75 |
4,92 |
1,63 | ||
|
2-3 |
400 |
125 |
24,48 |
0,03868 |
23,18 |
0,95 |
-0,15 |
24,33 |
22,9 |
1,92 | |||
|
3-4 |
550 |
100 |
20,51 |
0,17143 |
72,1 |
3,52 |
-0,15 |
20,36 |
71,06 |
2,49 | |||
|
ΣhII = 100,25 м вод. ст ΣhIII = 97,79 м вод ст | |||||||||||||
|
II |
1-7 |
250 |
150 |
39,91 |
0,00927 |
14,77 |
0,37 |
+0,15 |
40,06 |
14,88 |
2,19 | ||
|
7-6 |
350 |
125 |
32,73 |
0,03385 |
36,26 |
1,11 |
+0,15 |
32,88 |
36,66 |
2,31 | |||
|
6-5 |
600 |
100 |
27,52 |
0,05803 |
43,95 |
1,6 |
+0,15 |
27,67 |
44,43 |
- | |||
|
5-4 |
100 |
100 |
9,49 |
0,03117 |
2,81 |
0,3 |
+0,15 |
9,64 |
2,9 |
1,18 | |||
|
ΣhlII = 98,88 м вод. ст Σh1III = 98,81 м вод. ст | |||||||||||||
Для определения величины поправочного расхода (Δq) определяем (S·q) в каждом полукольце.
I полукольцо:
участок 4 – 3: S·q4-3= 0,17143·18,68= 3,02и т.д.
II полукольцо:
участок 4 – 5: S·q4-5= 0,03117·11,32= 0,35
Тогда ΣS·q = 3,2 + 0,156 + 0,87+ 0,38 + 0,35 + 1,35 + 0,97 = 7,3
На перегруженных участках I полукольца, где потери напора больше, от расходов вычитаем величину поправочного расхода Δq = - 0,85 л/с.
На недогруженных участках IIполукольца, где потери напора меньше, к расходам воды прибавляем величину поправочного расхода Δq = +0,85 л/с.
Определяем расходы воды по участкам сети с учетом величины поправочного расхода.
I полукольцо:
участок 4 – 3: q2= Q4-3+ Δq = 18,68 – 0,85 = 17,83 л/с
участок 3 – 2: q2= Q3-2+ Δq = 22,62 – 0,85 = 21,77 л/с
участок 2 – 1: q2= Q2-1+ Δq = 28,08 – 0,85 = 27,23 л/с
II
полукольцо:
участок 4 – 5: q2= Q4-5– Δq = 11,32 + 0,85 = 12,17л/с
участок 5 – 6: q2= Q5-6– Δq = 23,41 + 0,85 = 24,26л/с
участок 6 – 7: q2= Q6-7– Δq = 28,76+ 0,85 = 32,88 л/с
участок 7 – 1: q2= Q7-1– Δq = 41,69 + 0,85 = 42,54 л/с
После перераспределения расходов воды определяем потери напора на
участках.
I полукольцо:
участок 4 – 3: h4-3= S·q22= 0,17143·(17,83)2= 54,5 м вод. ст и т.д.
ΣhIII = 54,5+18,33+ 4,12 = 92,09 м вод. ст
IIполукольцо:
участок 4 – 5: h4-5=S·q22= 0,03117 · (10,47)2= 3,41м вод. ст и т.д.
Σ h1III = 3,41+ 42,44+ 29,53 + 16,77= 92,17 м вод. ст
Проверка:
ΔhIII = ΣhlIl - Σh1III = 92,17 – 92,09= 0,08 м вод. ст
Так как Δh< 1,0 м, то невязка водопроводной сети допустимая. Потери напора в водопроводной сети:
h = (ΣhIII + ΣhIIII )/2 = (98,88 + 92,09)/2 = 92,13 м вод. ст
Скорость потока воды на участках определяется по таблице, зная диаметр и расход воды на участках. Скорость на участке 6 -5 превышает 2,94 м/с, поэтому необходимо увеличить диаметр трубы. Делаем перерасчет диаметра.