Определение путевых расходов

№ участка		Фактическая длина, м	Удельный расход, , л/с·м		qпут, л/с
1	2			3		4
1-2	400			0,04536		18,14
2-3	500			0,04536		22,68
3-4	400			0,04536		18,14
4-5	450			0,04536		20,41
1-4	500			0,04536		22,68
3-5	600			0,04536		27,21
5-6	200			0,04536		9,07
6-7	950			0,04536		43,09
7-1	200			0,04536		9,07
	4200					190,5

Проверка: Сумма путевых расходов должна равняться расходу района плюс расход на полив в час максимального водопотребления.

Рисунок 2. Расчетные схемы на случай максимального водопотребления:

а- путевые и узловые расходы; б - узловые и предварительные расчетные расходы

Расчёт предварительных расчётных расходов

Предварительные расчетные расходы q_р получают путем распределения узловых расходов по участкам сети, начиная распределение от точек схода потоков (рис. 2). При этом руководствуются правилом: расход притока к узлу должен быть равен расходу из этого узла плюс узловой расход (если он имеется в этом узле), т.е. алгебраическая сумма расходов в каждом узле должна быть равна нулю [5].

7. Гидравлический расчёт сети

Гидравлический расчёт труб заключается в назначении диаметров труб, нахождении гидравлических сопротивлений участков, потерь напора на участках сети, и выявлений невязки в кольцах.

Определение диаметров труб

Сеть проектируют из полиэтиленовых или чугунных напорных труб, в некоторых случаях применяют асбестоцементные или стальные трубы, которые должны быть покрыты изнутри антикоррозионной изоляцией. Полученные предварительные значения расчетных расходов позволяют наметить диаметры трубопроводов. Обоснованные значения диаметров можно получить, проведя технико-экономическое сравнение вариантов. Расчеты основаны на том, что при увеличенных значениях диаметров возрастает их строительная стоимость; с другой стороны, на больших диметрах невелики потери напора, и, следовательно, уменьшается стоимость электроэнергии, затраченной на перекачку воды. Выбираются такие значения, которые соответствуют минимальным среднегодовым затратам. В курсовом проекте допускается расчет диаметров D, м, производить по формулам

D = 0,05 q^0,4 ,

где q – расчетный расход на участке в л/с; с учетом пожарного расхода или

,

где q_n – расход на тушение одного пожара, л/с. По вычисленным значениям подбирают стандартные диаметры (табл. 9) по существующим сортаментам (приложение 1).

В городах участки кольцевых сетей выполняют из труб диаметром не менее 100-130 мм.

Полученные первоначальные значения расходов на участках требуется уточнить так, чтобы сумма потерь напора на участках, направленных по часовой стрелке в любом замкнутом контуре или кольце была равна сумме потерь напора на участках, направленных против часовой стрелки. В этом собственно и заключается принцип гидравлической увязки кольцевых сетей.

Расчёт потерь напора и гидравлических сопротивлений участков

Потери напора вычисляются по формуле

,

где i – гидравлический уклон;

l – длина участка, м;

Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;

V – скорость воды, м/с.

Гидравлический уклон определяется по формуле:

,

где λ – коэффициент сопротивления труб по длине

или

Для пластмассовых труб А₁ = 0,011, m = 0,19; С = 3,51 (для температуры 10 ⁰С).

Для чугунных труб при скорости V < 1,2 м/с, А₁ = 0,0179, m = 0,3, С = 0,867; при скорости V = 1,2 м/с, А₁= 0,021, m=0,3, C = 0.

При определении потерь напора для воды с другой температурой t₁, коэффициент С_t вычисляется по формуле

,

где _t, ₁₀ – коэффициенты кинематической вязкости воды при соответствующей температуре.

Таблица 9

Определение диаметров труб (q_n = 20 л/с)

№ уч-ка	Расход q, л/с	Длина уч-ка, м	D, м	Расход с учетом пожара q+0,5qn	D. м	Ст. вн. диаметр, тип трубы	λ	Сопротивление участка, S·106, с2/л5
1-2	96,91	400	0,31	106,91	0,31	0,399 полиэтилен ГОСТ 18599-84	0,0225	83,44
2-3	76,50	500	0,28	86,50	0,28	0,279, ------------	0,0221	582,70
3-4	20,03	400	0,17	30,03	0,16	0,159, ------------	0,0256	8718,07
4-5	9,45	450	0,12	19,45	0,13	0,142, ------------	0,0287	19123,13
1-4	20,03	500	0,17	30,03	0,16	0,199, ------------	0,0266	3678,25
3-5	9,45	600	0,12	19,45	0,13	0,142, ------------	0,0287	25294,08
5-6	9,45	200	0,12	19,45	0,13	0,142, ------------	0,0287	8838,21
6-7	35,53	950	0,21	45,53	0,20	0,199, ------------	0,0240	6198,52
7-1	61,61	200	0,26	71,61	0,25	0,279, ------------	0,0230	265,99

При подготовке сети к гидравлической увязке определяют коэффициент λ для каждого участка, затем после вычисления исправленных расходов на участках значения λ уточняются.

С учетом выражения для скорости формулу для определения потерь напора можно представить в виде

или ,

где S – сопротивление участка; l – длина, м.

Сумму коэффициентов местных сопротивлений при предварительных расчетах принимают в пределах Σξ = 2…5. В примере расчета вычислены значения λ для полиэтиленовых труб на участке 3-4:

;

или S= 8,344·10^-5 с²/л⁵.

Гидравлическая увязка сети

Пример гидравлической увязки сети по методу Лобачева-Кросса приведен в табл. 10. Участки в таблице сгруппированы по кольцам. При вычислении потерь напора рекомендуется выражать величины потерь для участков, направленных в кольце по часовой стрелке – со знаком «+», против часовой стрелки – со знаком «-». Невязка в кольце вычисляется как алгебраическая сумма потерь напора. Чтобы уменьшить величину невязки, необходимо ввести поправки в величины расходов. Поправочный расход вычисляется по формуле

q = ‑h/ (2SQ),

Таблица 10