Практичне заняття №3 Розрахунок водопровідної мережі. Частина 1
Гідравлічний розрахунок водопровідних мереж складається з трьох основних етапів:
визначення розрахункових витрат води;
визначення діаметрів трубопроводів;
визначення втрат напору.
Метою даного практичного заняття є розробка розрахункової схеми водопровідної мережі, розробка принципової схеми розбирання води з мережі, визначення питомих, вузлових та розрахункових витрат води, а також перевірка балансу витрат.
Підставою для визначення розрахункових витрат води на ділянках водопровідної мережі є схема відбору води.
При розрахунку водопровідної мережі рахують, що промисловим підприємствам (для господарсько-питних , виробничих і протипожежних потреб) вода подається у вигляді зосереджених витрат, а для господарсько-питних потреб у населених пунктах - рівномірно по довжині ділянок мережі. Рівномірно розподілену (шляхову) витрату води, що припадає на її довжину ділянки мережі, називають питомою витратою і визначають за формулою
(2.1)
де Qо - витрата, що розподіляється мережею;
-
довжина ділянок мережі.
У загальному випадку розрахункова витрата води дорівнює
(2.2)
де QТ - транзитна витрата води;
Q - рівномірний відбір води на дільниці мережі, який визначається за формулою:
(2.3)
де
- довжина ділянки;
-
коефіцієнт, що залежить від співвідношення
транзитної і шляхової витрати і ступеня
рівномірності фактичного відбору води
по довжині ділянки (=0,5-0,8).
Для спрощення розрахунків приймають =0,5 і замінюють шляховий відбір води вузловим (зосередженим у вузлах, тобто у місцях з'єднання ділянок мережі). При цьому відбір води з кожного вузла дорівнює половині суми шляхового відбору води з ділянок мережі, що прилягають до даного вузла. Якщо у цьому вузлі відбувається зосереджений відбір води на певні потреби, то він сумується. Розрахункова витрата при вузловому відборі дорівнює транзитній, що транспортується в наступні ділянки мережі.
Практичне заняття №4 Розрахунок водопровідної мережі. Частина 2
Метою цього практичного заняття є визначення діаметрів труб та обчислення втрат напору для кожної ділянки мережі, а також визначення загальних втрат напру у мережі.
Для влаштування водопровідних мереж використовують металеві та неметалеві труби, основні характеристики яких наведено у таблиці 1.16 та додатку А, Д.
Діаметр трубопроводів визначається за формулою:
(2.4)
де V - швидкість руху води.
Величина швидкості невідома і її приймають за різних міркувань. У практиці проектування мереж користуються наближеним методом підбору діаметрів труб за так званими економічними швидкостями, які були визначені шляхом досліджень, а також з досвіду експлуатації. Економічні швидкості руху води в трубах приведені в таблиці 2.9.
Втрати напору на тертя у водопроводах визначають за формулою:
(2.5)
де - коефіцієнт гідравлічного опору;
g - прискорення вільного падіння.
Таблиця 2.9 - Економічні швидкості руху води в трубопроводах
Діаметр, мм |
Швидкість, м/с |
||
Умовний |
Стандартний, мм |
Рекомендована |
Середня |
100 |
108 × (4-5)* |
0,15-0,86 |
0,5 |
150 |
159 × (4,5-6) |
0,28-1,15 |
0,7 |
Продовження таблиці 2.9
Діаметр, мм |
Швидкість, м/с |
||
Умовний |
Стандартний, мм |
Рекомендована |
Середня |
200 |
219 × (7-9) |
0,38-1,47 |
0,9 |
250 |
273 × (7-11) |
0,38-1,48 |
0,9 |
300 |
325 × 9 |
0,41-1,52 |
1,0 |
350 |
377 × (9-10) |
0,47-1,58 |
1,0 |
400 |
426 × (10-11) |
0,5-1,78 |
1,1 |
450 |
480 × (9-12) |
0,6-1,94 |
1,3 |
500 |
530 × 14 |
0,7-2,1 |
1,4 |
600 |
630 × 14 |
0,7-2,1 |
1,4 |
* - товщина стінки трубопроводу, мм.
Встановлено, що старі труби (розрахунок прийнято вести для старих труб) при швидкостях біля 1,2 м/с працюють у квадратичній зоні турбулентного режиму, а при менших - у перехідній.
У практичних розрахунках формулу (2.5) використовують у вигляді:
(2.6)
де
- гідравлічний нахил;
(2.7)
Для
металевих труб при
м/с
(2.8)
при V < 1,2 м/с
,
(2.9)
Втрати напору в місцевих опорах у зовнішніх водопроводах не враховують, оскільки вони незначні. При розрахунках внутрішніх водопроводів у будинках місцеві опори враховують в процентах від втрат напору на тертя по довжині (10 - 30%).
Напір, з яким вода подається споживачу (вільний напір), створюється насосами або водонапірною баштою. Напір у виробничих водопроводах створюють згідно з вимогами технологічного проекту. На компресорних станціях магістральних газопроводів, насосних станціях нафтопроводів і нафтобазах ця величина повинна бути не менше 20 м ст.р. над поверхнею землі.
У протипожежних водопроводах високого тиску вільний напір визначається за формулою:
(2.10)
де z - висота об'єкту від поверхні землі до найвищої точки, м;
-
сума втрат напору в гідранті, пожежних
рукавах і пожежному стовбурі,
.
Розрахункові напори для протипожежних водопроводів резервуарних парків визначають, виходячи з забезпечення нормальної роботи піногенераторів (приблизно 60 м. в. ст.).
Варіанти завдань для розрахунку водопровідної мережі представлені у таблиці 2.10.
Таблиця 2.10 - Варіанти завдань для розрахунку водопровідної мережі
Номер варіанта |
Зосереджені відбори води, л/с |
Витрата води на господарсько-питні потреби, л/с |
Довжини ділянок,м |
||||
Відбір 1 |
Відбір 2 |
L1 |
L2 |
L3 |
L4 |
||
1 |
10 |
10 |
20 |
100 |
200 |
250 |
300 |
2 |
15 |
16 |
40 |
125 |
140 |
280 |
200 |
3 |
20 |
15 |
30 |
150 |
150 |
300 |
250 |
4 |
15 |
10 |
50 |
270 |
200 |
100 |
150 |
5 |
20 |
14 |
80 |
300 |
250 |
400 |
150 |
6 |
11 |
13 |
25 |
230 |
200 |
220 |
180 |
7 |
12 |
14 |
45 |
185 |
260 |
220 |
190 |
8 |
13 |
15 |
35 |
100 |
240 |
250 |
300 |
9 |
14 |
11 |
55 |
125 |
180 |
280 |
200 |
10 |
15 |
10 |
85 |
150 |
250 |
300 |
250 |
11 |
16 |
10 |
20 |
270 |
100 |
100 |
150 |
12 |
10 |
10 |
40 |
300 |
280 |
400 |
150 |
13 |
15 |
16 |
30 |
230 |
260 |
220 |
180 |
14 |
20 |
15 |
50 |
185 |
240 |
220 |
190 |
15 |
15 |
10 |
80 |
110 |
200 |
250 |
300 |
16 |
20 |
14 |
25 |
145 |
140 |
280 |
200 |
17 |
11 |
13 |
45 |
180 |
150 |
300 |
250 |
18 |
12 |
14 |
35 |
170 |
200 |
100 |
150 |
19 |
13 |
15 |
55 |
200 |
250 |
400 |
150 |
20 |
14 |
11 |
85 |
140 |
200 |
220 |
180 |