3. Гидравлические расчеты водопроводных сетей и водоводов
Гидравлические расчеты водопроводных сетей и водоводов сводятся к определению потерь напоров в них и диаметров труб на отдельных участках сети. Специфика подобных расчетов зависит от конфигурации водопроводных сетей (тупиковых или кольцевых), достоинства и недостатки которых подробно рассмотрены в работе [8].
3.1. Гидравлические расчеты тупиковых водопроводных сетей
При заданной производительности водопровода гидравлические расчеты в тупиковых сетях выполняются достаточно просто: если известны расходы воды в узлах сети, поступающие к отдельным потребителям, то последовательно определяют удельный, путевой и расчетные расходы, а затем диаметры и потери напоров по отдельным магистральным линиям.
Удельный расход сети – расход воды, приходящийся на 1 м длины водопроводной сети,
qуд = Qmax /L, (18)
где Qmax – максимальный расчетный расход, поступающий в водопроводную сеть; L – суммарная протяженность магистральных линий сети.
В тупиковых водопроводных сетях отбор воды на каждой магистрали сети принимается пропорционально ее длине l. При этом расход воды, отбираемый потребителями по длине каждой магистральной линии, называется путевым расходом
(19)
При переносе воды по магистральной линии, помимо путевого расхода, необходимо учитывать также транзитный перенос воды на более удаленные магистральные линии. С учетом транзитного расхода Qтр расчетный расход в пределах каждой магистрали
Qр = Qпут + Qтр, (20)
где 0,5 – коэффициент эквивалентности.
Диаметр труб магистральных линий водопроводной сети
,
(21)
где v – скорость движения воды в трубопроводе.
Скорость движения воды в трубах определяется с учетом ряда показателей: стоимости электроэнергии, способа укладки и гидравлических параметров труб. Как правило, ее принимают равной 0,6-2 м/с в зависимости от диаметра труб [1].
Одной из важных частей расчета водопроводной сети является вычисление потерь напора на преодоление сопротивлений, возникающих в трубах при движении воды. Потери напора по длине при постоянном диаметре трубопровода
,
(22)
где s – сопротивление трубы, s = s0l; s0 – удельное сопротивление; l – длина трубы.
Удельное сопротивление водопроводных труб зависит от их диаметра и материала, из которого они сделаны (табл.2).
Таблица 2
Диаметр трубы, мм |
Удельное сопротивление труб, с2/м6 |
|
чугунных |
стальных |
|
100 |
311,7 |
172,9 |
125 |
96,72 |
76,36 |
150 |
37,11 |
30,65 |
200 |
8,092 |
6,959 |
250 |
2,528 |
2,187 |
300 |
0,9485 |
0,8467 |
350 |
0,4365 |
0,3731 |
400 |
0,2189 |
0,1859 |
450 |
0,1186 |
0,09928 |
500 |
0,06778 |
0,05784 |
600 |
0,02596 |
0,02262 |
700 |
0,01154 |
0,01098 |
800 |
0,005669 |
0,005514 |
900 |
0,003047 |
0,002962 |
1000 |
0,001750 |
0,001699 |
1200 |
0,0006625 |
0,0006543 |
1400 |
|
0,0002916 |
1500 |
|
0,0002023 |
1600 |
|
0,0001437 |
Общая потеря напора на всем расчетном пути водопроводной сети устанавливается как сумма потерь напоров в последовательно соединенных участках водопровода (магистралях):
hобщ = 