Порядок гидравлического расчета трубопровода

Основными исходными данными являются расход Q, уклон местности i_м, и длина трубопровода. Требуется определить диаметр, наполнение, скорость и уклон трубопровода.

1. Принимают гидравлический уклон, а значит и уклон трубопровода, равный уклону местности i_o = i_м. Если получается, что этот уклон меньше минимального, то принимают i_o = i_min.

2. По уклону i_o и расходу Q в соответствии с расчетным наполнением подбирают диаметр трубопровода, начиная с минимального.

3. Затем устанавливают скорость при выбранном диаметре.

Если скорость оказывается не больше минимальной, то уклон i_o увеличивают и расчет повторяют до тех пор, пока скорость не станет большей или равной минимальной.

Гидравлический расчет напорных трубопроводов

Движение воды в напорных трубопроводах происходит полным сечением трубы. Гидравлический расчет напорных трубопроводов при транспортировании сточных вод, илопроводов и дюкеров сводится к выбору экономически выгодных диаметров и определению в них потерь напора.

Диаметр трубопровода определяется по формуле постоянства расходов, исходя из заданного расхода Q, и задаваясь экономичными скоростями v_эк. Для водоотводящих сетей экономичная скорость составляет 1,5 – 2,5 м/с, кроме этого, скорости в трубах должны быть не менее незаиливающих.

Диаметр рассчитывается по формуле:

.

Общие потери напора в трубопроводе складываются из местных h_м и линейных потерь h_L:

.

Потери напора по длине определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

,

где i – гидравлический уклон (в этом случае он не совпадает с уклоном самого трубопровода), λ – коэффициент сопротивления трению, определяется по формуле Н.Ф.Федорова.

Сумма местных потерь напора включает потери напора в коленах, отводах задвижках и т.д. Потери в отдельном местном сопротивлении рассчитываются по формуле Вейсбаха.

Расчет дюкеров

Дюкеры служат для транспортирования сточных вод через реки, овраги и при пересечении с различными подземными сооружениями.

Дюкеры работают полным сечением, жидкость в них движется под действием столба воды, определяемого разностью уровней стоков во входной и выходной камерах (H = Z₁ – Z₂). Значение H соответствует потерям напора в дюкере, определяемым по формуле:

,

где Σζ - сумма сопротивлений.

Коэффициент сопротивления на входе в трубу при острых кромках: ζ_вх = 0,5. Сопротивление на выходе из дюкера может быть определено по формуле:

,

где v – скорость в дюкере, v₁ – в коллекторе на выходе.

Для цилиндрических труб и фасонных частей в коленах сопротивление вычисляется по формуле:

,

где Θ - угол поворота в градусах, ζ_пов – коэффициент сопротивления на повороте, равный для колена с углом 30^o = 0,07.

При наличии задвижек во входной камере дюкера, открытых не полностью, необходимо также учитывать сопротивления на них. В этом случае коэффициент ζ_зад принимается в зависимости от степени открытия задвижки.

Плотность населения и расчетное население

Расчетное население – это число жителей, которое будет проживать в городе или населенном пункте к концу расчетного периода. Нужно заметить, что величина расчетного населения рассчитывается не на текущее время проектирования, а на 20-25 лет вперед, так как предполагается, что население будет расти и через некоторое время запроектированная и построенная система водоотведения будет уже не в состоянии нормально функционировать из-за возросших расходов сточной воды.

Поэтому и вводится понятие т.н. расчетного периода. Это - промежуток времени, в продолжение которого водоотводящая сеть будет иметь необходимую пропускную способность, и удовлетворять своему назначению без реконструкции. Для городов и населенных пунктов он составляет 20-25 лет, а для промышленных предприятий – это расчетный срок работы на полную производительность.

Расчетное население определяется по плотности населения, т.е. числу жителей на 1 га канализуемой территории. Различают два вида плотности населения:

1. Плотность населения по селитебельной территории p_c - средняя плотность по всей территории, на которой проживает население. По этой плотности исчисляют расход сточных вод для всего города или большого района.

2. Плотность населения жилого квартала или микрорайона p_к - плотность, при которой учитывается площадь застройки только отдельных кварталов. Эту плотность учитывают при детальных расчетах наружной водоотводящей сети.

Плотность населения зависит от этажности зданий, нормы жилой площади и др. параметров. Расчетное население определяется по формуле:

N_p = ΣpFβ,

где p – плотность населения, F – площадь территории с одинаковой плотностью населения, β – коэффициент обслуживания водоотводящей сетью.