6. Примергидравлическойкольцевой увязки

Выполнить гидравлическую увязку 3-х кольцевой водопроводной сети (схема V, вариант 0)

Этап 1. Согласно заданию выбрана схема сети и значения узловых отборов, длин и диаметров участков сети (рис. 1).

Рисунок 4. Схема кольцевой водопроводной сети

Этап 2. Суммарное водопотребление равно:

Q_общ = 0,21+0,23+0,20+0,22+0,14 = 1,0 м³/с.

Этап 3. Предварительное потокораспределение, с учетом соблюдения 1-го закона Кирхгофа, представлено на рисунке 2:

Рисунок 5. Схема сети с предварительным потокораспределением

Проверка выполнения 1-го закона Кирхгофа по узлам сети:

Узел 1: 0,12+0,16-0,07-0,21 = 0,0 м³/с.

Узел 2: 0,16-0,07-0,23 = 0,0 м³/с.

Узел 3: 0,43-0,12-0,11-0,20 = 0,0 м³/с.

Узел 4: 0,43+0,11-0,16-0,16-0,22 = 0,0 м³/с.

Узел 5: 1,00-0,43-0,43-0,14 = 0,0 м³/с.

Этап 4. В табличной форме определены полные гидравлические сопротивления участков сети S:

№ участка	Длина участка (Lj), м	Диаметр участка (Dj), мм	Удельное гидравлическое сопротивление (А0J), с2/м6	Гидравлическое сопротивление участка (SJ=A0j*L), с2/м6
1-2	1000	250	2,528	2528,0
1-3	1010	300	0,9485	958,0
1-4	910	400	0,2189	199,2
2-4	830	300	0,9485	787,3
3-4	940	400	0,2189	502,8
3-5	890	500	0,06778	60,3
4-5	1050	500	0,06778	71,2

Таблица 1 Гидравлические сопротивления участков сети

Гидравлическое сопротивление участков сети

Этап 5. подсчитаны потери напора в участках сети:

h_1-2 = 2528,0*0,07² = 12,39;

h_1-3= 958,0*0,12² = 13,80;

h_1-4 = 199,2*0,16² = 5,10;

h_2-4 = 787,3,0*0,16² = 20,15;

h_3-4 = 205,8*0,11² = 2,49;

h_3-5 = 60,3*0,43² = 11,15;

h_4-5 = 71,3*0,43² = 13,16;

Этап 6. Определена невязка в кольцах водопроводной сети (рис.3):

∆h_I = 12.39 – 20.15 + 5.10 = -2.66 > |0.5| – требование НЕ ВЫПОЛНЕНО;

∆h_II = 13.80 – 5.10 – 6.21 = 6.21 > |0.5| – требование НЕ ВЫПОЛНЕНО;

∆h_III = 2.49 – 13.06 + 11.15 = 0.48 ≤ |0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО.

Рисунок 6. Схема сети с указанием невязок в кольцах сети после предварительного потокораспределения

Так как величина невязок в кольцах I и II больше допустимой, то необходимо выполнить увязку сети.

Первая итерация увязки сети

Этап 7. Определяются поправочные расходы в кольцах сети:

Этап 8. Вносятся поправочные расходы по каждому участку сети. Рассчитанное значение поправочного расхода прибавляется к расходу воды по участкам сети соответствующего кольца, с учетом знака: «+» - движение воды по часовой стрелке, «-» - движение воды против часовой стрелки.

Полученные для каждого кольца новые значения расходов воды по участкам сети внесены в расчетную схему и представлены на рисунке 4.

Рисунок 7. Полученные значения

Этап 5. Подсчитаны потери напора в участках сети:

h_1-2 = 2528,0*0,074² = 13,84;

h_1-3= 958,0*0,102² = 9,97;

h_1-4 = 199,2*0,182² = 6,60;

h_2-4 = 787,3*0,156² = 19,16;

h_3-4 = 205,8*0,125² = 3,22;

h_3-5 = 60,3*0,427² = 10,99;

h_4-5 = 71,3*0,433² = 13,37;

Этап 6. Определена невязка в кольцах водопроводной сети (рис. 5):

∆h_I = 13,84-19,16+6,60 = 1,28 > |0.5| – требование НЕ ВЫПОЛНЕНО;

∆h_II = 9,97-6,60-3,22 =0,15 ≤ |0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО;

∆h_III = 3,22-13,37+10,99 = 0,84 > |0.5 – требование НЕ ВЫПОЛНЕНО.

Рисунок 8. Невязки в кольцах

Так как величина невязок в кольцах I и 111 больше допустимой, то продолжается дальнейшая увязка сети.

Вторая итерация увязки сети

Этап 7.Определяются поправочные расходы в кольцах сети:

Этап 8. Вносятся поправочные расходы по каждому участку сети. Полученные для каждого кольца новые значения расходов воды по участкам сети внесены в расчетную схему и представлены на рис. 6

Рисунок9. Схема сети с потокораспределением после второго «исправления»

Этап 5. Подсчитаны потери напора в участках сети:

h_1-2 = 2528,0*0,0722² = 13,18;

h_1-3= 958,0*0,1015² = 9,87;

h_1-4 = 199,2*0,1807² = 6,5;

h_2-4 = 787,3*0,1578² = 19,60;

h_3-4 = 205,8*0,1204² = 2,98;

h_3-5 = 60,3*0,4219² = 10,73;

h_4-5 = 71,3*0,4381² = 13,68;

Этап 6. Определена невязка в кольцах водопроводной сети (рис. 7):

∆h_I = 13,18-19,60+6,50 = 0,08 ≤ |0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО;

∆h_II = 9,87-6,50-2,98 =0,39 ≤ |0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО;

∆h_III = 2,98-13,68+10,73 = 0,05 ≤ |0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО.

Рисунок 10.Невязка в кольцах водопроводной сети

Этап 9. Величина невязки в кольцах соответствует допустимой:

∆h_{к кольца} <0.5 ,м.

Определяем невязку по внешнему контуру кольцевой сети:

∆h_внеш= 10,73+9,87+13,18-19,60-13,68=0,50м.

Условие: |∆h_внеш |<1.5 м – выполняется.

Этап 10. определены скорости движения воды и поправочные коэффициенты К ([1, таблица 4]).

Таблица 2

Скорости движения воды и поправочные коэффициенты

№ участка	Диаметр участка (D), мм	Расход воды по участку (q), л/с	Скорость движения воды по участку (v), м/с	Поправочный коэффициент (К)	Уточненное значение удельного гидравлического сопротивления (A0уточ), с2/м6	Уточненное гидравлическое сопротивление участка (Sуточ=A0уточ *L), с2/м5
1-2	250	72,2	1,43	0,935	2,364	2364,00
1-3	300	101,5	1,38	0,940	0,8916	900,52
1-4	400	180,7	1,43	0,935	0,2047	186,28
2-4	300	157,8	2,17	0,873	0,8280	687,24
3-4	400	120,4	0,95	1,010	0,2211	207,83
3-5	500	421,9	2,14	0,875	0,05931	52,79
4-5	500	438,3	2,23	0,869	0,05890	61,85

Этап 5. Подсчитаны потери напора в участках сети:

h_1-2 = 2364,0*0,0722² = 12,32;

h_1-3= 900,52*0,1015² = 9,28;

h_1-4 = 186,28*0,1807² = 6,08;

h_2-4 = 687,24*0,1578² = 17,11;

h_3-4 = 207,83*0,1204² = 3,01;

h_3-5 = 52,79*0,4219² = 9,40;

h_4-5 = 61,85*0,4381² = 11,87;

Этап 6. Определена невязка в кольцах водопроводной сети (рис. 8):

∆h_I = 12,32 – 17,11 + 6,08 = 1,29 > |0.5| – требование НЕ ВЫПОЛНЕНО;

∆h_II = 9,28 – 6,08 – 3,01 = 0,19 ≤ |0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО;

∆h_III = 3,01 – 11,87 + 9,40 = 0,54 > |0.5 – требование НЕ ВЫПОЛНЕНО.

Так как величина невязок в кольцах I и III больше допустимой, то продолжется дальнейшая увязка сети.

Рисунок 11. Определение невязок по кольцам после второй итерации, с учетом

поправочных коэффициентов

Третья итерация увязки сети

Этап 7. Определяются поправочные расходы в кольцах сети:

Так

Этап 8. Вносятся поправочные расходы по каждому участку сети.

Полученные для каждого кольца новые значения расходов воды по участкам сети внесены в расчетную схему и представлены на рис. 9.

Рисунок 12. Схема сети с потокораспределение после третьего «исправления»

Этап 5. Подсчитаны потери напора в участках сети:

h_1-2 = 2364,00*0,0701² = 11,62;

h_1-3= 900,52*0,1009² = 9,17;

h_1-4 = 186,28*0,1792² = 5,98;

h_2-4 = 687,24*0,1599² = 17,57;

h_3-4 = 207,83*0,1174² = 2,86;

h_3-5 = 52,79*0,4183² = 9,24;

h_4-5 = 61,85*0,4417² = 12,7.

Этап 6. Определена невязка в кольцах водопроводной сети (рис. 10):

∆h_I = 11,62 – 17,57 + 5,98 = 0,03 < |0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО;

∆h_II = 9,17 – 5,98 – 2,86 = 0,33 < |0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО;

∆h_III = 0,86 – 12,07 + 9,24 = 0,03 <|0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО.

Рисунок 13. Определение невязок по кольцам после третей итерации

Этап 9. Величина невязки в кольцах соответствует допустимой:

∆h_{к кольца} <0.5 ,м.

Определяем невязку по внешнему контуру кольцевой сети:

∆h_внеш= 9,17 + 11,62 – 17,57 – 12,07 + 9,24 = 0,39

Условие: |∆h_внеш |<1.5 м – выполняется.

Этап 10. Определены скорости движения воды и поправочные коэффициенты К ([1, таблица 4]).

Таблица 3

Скорости движения воды и поправочный коэффициент

№ узла № участка	Диаметручастка(D), мм	Расход воды по участку (q), л/с	Скорость движения воды по участку (v), м/с	Поправочный коэффициент (К)	Уточненное значение удельного гидравлического сопротивления (A0уточ), с2/м6	Уточненное гидравлическое сопротивление участка (Sуточ=A0уточ *L), с2/м6
1-2	250	70,1	1,39	0,939	2,374	2374,00
1-3	300	100,9	1,38	0,940	0,8916	900,52
1-4	400	179,2	1,42	0,936	0,2049	186,46
2-4	300	159,9	2,20	0,871	0,8261	685,66
3-4	400	117,4	0,93	1,008	0,2207	207,46
3-5	500	418,3	2,12	0,876	0,05938	52,85
4-5	500	441,7	2,25	0,869	0,05890	61,85

Этап 5. Подсчитаны потери напора в участках сети:

h_1-2 = 2374,00*0,0701² = 11,67;

h_1-3= 900,52*0,1009² = 9,17;

h_1-4 = 186,46*0,1792² = 5,99;

h_2-4 = 685,66*0,1599² = 17,53;

h_3-4 = 207,46*0,1174² = 2,86;

h_3-5 = 52,85*0,4183² = 9,25;

h_4-5 = 61,85*0,4417² = 12,07.

Этап 6. Определена невязка в кольцах водопроводной сети (рис. 11):

∆h_I = 11,67 + 17,53 + 5,99 = 013 < |0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО;

∆h_II = 9,17 – 5,99 + 2,86 = 0,32 < |0.5| – требование ВЫПОЛНЕНО;

∆h_III = 2,86 – 12,07 + 9,25 = 0,04 – требование ВЫПОЛНЕНО.

Рисунок 14. Определение невязок по кольцам с учетом поправочных коэффициентов

Этап 9. Величина невязки колец соответствует допустимой:

∆h_{к кольца} <0.5 ,м.

Определяем невязку по внешнему контуру кольцевой сети:

∆h_внеш= 11,67 – 17,53 – 12,07 + 9,25 + 9,17 = 0,49.

Условие: |∆h_внеш |<1.5 м – выполняется.