4.5 Расчет кольцевой сети

4.5.1 Распределение прикидочных расходов по участкам сети

Для любой кольцевой сети вследствие неопределенности направления воды на участках системы возможно возникновение нескольких уравнений (баланса расходов каждого кольца и баланса напоров для каждого участка), то есть система уравнений является незамкнутой.

Разработан ряд расчетных методов для таких гидравлических систем. Они реализуются на соблюдении следующих условий: Σq=0, Σ h=0.

Первое из них выражает равенство расходов, то есть приток в узел равен оттоку от него.

Второе показывает равенство потерь напора на участках сети, где вода движется по часовой стрелке или наоборот.

При выполнении данной курсовой работы используем метод балансирования расходов. Его суть в следующем: сначала для рассматриваемой расчетной схемы обеспечиваем первое условие для каждого узла и последующим расчетом добиваемся выполнения второго условия. Для этого необходимо распределить прикидочные расходы по участкам сети. Распределение прикидочных расчетных расходов по участкам сети, начиная от башни.

Из водонапорной башни в узел 1 вытекает 31,463 л/с. В узле 1 отбирается 1,4345 л/с, остается 30,0285 л/с, то есть по участкам 1-2 и 1-13 нужно распределить 30,0285 л/с воды. Направляем в узел 2 – 24,0285 л/с и в узел 13 – 6 л/с воды. В узле 13 отбирается 2,8845 л/с, остается 3,1155 л/с. В узле 2 отбирается 2,318 л/с, остается 21,7105 л/с. То есть, по участкам 2-12, 2-3 нужно распределить 21,7105 л/с. Направим в узел 12 − 5 л/с и в узел 3 – 16,7105 л/с. В узле 12 отбирается 5,2845 л/с. и нужно распределить на участки 12-10 и 12-11 5,2845 л/с.Направляем в узел 11-4,5 л/с, а в узел 10- 0,7845 л/с.В узле 10 отбирается 2,8405 л/с и необходимо распределить на участки 10-9 и 10-7 4,944 л/с воды.В узел 9 прибывает из узла

11- 1,3335 л/с и из узла 10-3 л/с.Здесь отбирается 4,2385 л/с и отправляется в узел 8-0,095 л/с воды. Из узла 3 вода распределяется на участки 3-4,3-6,3-10. В участок 3-4 направляем 5 л/с,в участок 3-6-1,87 л/с,и в участок 3-10-7 л/с воды. В узле 4 отбирается 1,425 л/с и направляется в узел 5 3,575 л/с, тут отбирается 1,425 л/с и направляется в узел 6. В узел 6 из узла 3 поступает 1,87 л/с воды и из узла 5 прибывает 2,15 л/с воды. Здесь отбирается 1,957 л/с и направляется в узел 7. Сюда из узла 10 поступает 1,944 л/с, и из узла 6-2,063 л/с воды. Отсюда вода отбирается и направляется в узел 8-2,05 л/с. Из узла 9 прибывает 0,095 л/с.В узле 8 отбирается 2,145 л/с воды.

Проверка: (0,095+ 2,05) – 2,145 = 0.

4.5.2 Определение диаметров труб на участке сети

Диаметры труб на участках сети зависят от средней экономической скорости, соответствующей минимальным строительным и эксплуатационным затратам. Но так как скорость может изменяться в широких пределах, расчет будет неточным. Более точно экономически наивыгоднейший диаметр труб можно определить по приведенным затратам, учитывающим срок окупаемости, неравномерность потребления электроэнергии, ежегодные отчисления на амортизацию, ремонт и другие изменяющиеся факторы.

Диаметры труб определяем по экономическим показателям, то есть чтобы строительство сети вызывало наименьшие затраты. Диаметры труб определяем по наибольшему значению из прикидочных расходов: в первую очередь определяем диаметры головного участка, за головной участок принимаем участок с наибольшим прикидочным расходом.

Для условий сельскохозяйственного водоснабжения диаметры труб определяют по формуле с цифровыми значениями, предложенными Н. А. Карамбировым:

d=Э0,15 q 0,43 Сi 0,28,

(4.10)

где Э − экономический фактор;

Э=m σ γ Δ,

(4.11)

где m − коэффициент, зависящий от материала труб (для стальных m=0,92);

σ − стоимость 1 кВт/ч (1 коп.);

γ − коэффициент неравномерности потребления электроэнергии (γ=0,2);

Δ − коэффициент, учитывающий стоимость насосной станции, а также поправку на электроэнергию при двухставочном тарифе на электроэнергию (Δ=1,5);

q − прикидочный расход на участке сети, л/с.

С − коэффициент, учитывающий влияние работы всех участков сети на работу рассматриваемого участка.

С=qi/q гол,

(4.12)

qi − расход i-го участка, л/с;

q гол – расход головного участка, л/с.

За головной участок принимается участок с наибольшим расходом, вытекающий из первого узла.

Э=0,92·1·0,2·2 =0,552

dуч=dгол Сi 0,28

(4.13)

Диаметры, полученные расчетом округляют до ближайшего стандартного. Минимальный диаметр труб в системе хозяйственно - питьевого водоснабжения, объединенного с противопожарным, принимают 100 мм (СНиП 2.04.02-84).

Расчет диаметра на участке 1-2:

Dэк =0,5520,15· 24,02850,43 ·(24,0285/24,0285)0,28 = 359 мм.

Принимаем ближайшее стандартное значение 400мм.

Аналогично рассчитываем диаметры на всех остальных участках сети. Все расчеты сводим в таблицу 4.2

Таблица 4.2 Определение диаметра труб

участок сети	прикид расход	С	С 0,28	вычисл диам	стандарт d	принятый d	скорость воды
1--2	24,0285	1,00	1,00	359	400	0,4	0,19
2--3	16,7105	0,70	0,90	277	300	0,3	0,24
3--4	5	0,21	0,64	118	125	0,125	0,41
4--5	3,575	0,15	0,59	93	100	0,1	0,46
5--6	2,15	0,09	0,51	65	65	0,1	0,27
6--7	2,063	0,09	0,50	63	65	0,1	0,26
7--8	2,05	0,09	0,50	63	65	0,1	0,26
8--9	0,095	0,00	0,21	7	20	0,1	0,01
9--11	1,3335	0,06	0,45	46	65	0,1	0,17
12--11	4,5	0,19	0,63	109	125	0,125	0,37
13--12	3,1155	0,13	0,56	84,18	100	0,1	0,40
1--13	6	0,25	0,68	134	150	0,15	0,34
2--12	5	0,21	0,64	118	125	0,125	0,41
3--10	7	0,29	0,71	150	150	0,15	0,40
3--6	1,87	0,08	0,49	59	65	0,1	0,24
12--10	0,7845	0,03	0,38	32	65	0,1	0,10
10--7	1,944	0,08	0,49	60	65	0,1	0,25
10--9	3	0,12	0,56	82	100	0,1	0,38