Гидравлический расчет и определение диаметров оросительных трубопроводов

Для строительства закрытой оросительной сети используют асбестоцементные, пластмассовые и стальные трубы.

Предельно-допустимые скорости движения воды в асбестоцементных и пластмассовых трубах – 0,75-1,5 м/сек,

для стальных – 1,5-3 м/сек.

Расчет будем вести для поливных, распределительных и магистральных трубопроводов.

Определяем диаметр поливных трубопроводов по формуле:

d_п.т. = 1,13 х √( Q_п.т./V_п.т.), м

Q_п.т. – расход воды в поливном трубопроводе, м³/сек,

V_п.т. – скорость движения воды в поливном трубопроводе, м/сек; V_п.т. = 1,5

Q_п.т. = Q_м / η_п.т., м³/сек

Q_м – расход воды поливальной машиной, м³/сек

η_п.т. – КПД поливного трубопровода; η_п.т. = 0,98

в 1 м³ – 1000 л воды

Q_п.т. = Q_м / η_п.т. = 0,1\0,98 =0,1 м³\сек

1м³ =1000л

d_п.т. = 1,13 х √( Q_п.т./V_п.т.) = 1,13 х0,1\1,5 = 0,292 м =295 мм

трубы стальные

Далее, используя Приложение (Таблица 12), по ГОСТу 3101- 46 подбираем стандартный диаметр поливного трубопровода, близкий к расчетному.

d_{п.т. ГОСТ} = 275мм = 0,275м

Определяем скорость движения воды в поливном трубопроводе с диаметром, подобранным по ГОСТу:

V_п.т. = 1,27 х (Q_п.т./d²_{п.т. ГОСТ}), м/сек

V_п.т. = 1,27 х (Q_п.т./d²_{п.т. ГОСТ}) = 1,27 х0,1\0,076 = 1,71м\с

Определяем диаметр распределительного трубопровода по формуле:

d_р.т. = 1,13 х √( Q_р.т./V_р.т.), м

Q_р.т. – расход воды в поливном трубопроводе, м³/сек,

V_р.т. – скорость движения воды, м\с

d_р.т. = 1,13 0,21\1,5 = 0,423м = 423мм

Q_р.т. = Q_м х n/ η_р.т, м³\сек

n - число поливов трубопроводов, одновременно привязанного к распределительному трубопроводу. n = 0,97

Q_р.т. = 0,1х2\0,97 =0,21 м³\сек

Далее, используя Приложение (Таблица 12), по ГОСТу 4015 подбираем стандартный диаметр поливного трубопровода, близкий к расчетному.

D_{р.т. ГОСТ} = 456 мм= 0,456м

Проверяем скорость движения воды в распределительном трубопроводе:

V_р.т. = 1,27 х (Q_р.т \ d²_{р.т. ГОСТ})

V_р.т. = 1,2х 0,21\0,21 = 1,27 м\сек

Определяем диаметр магистрального трубопровода по формуле:

d _м.т. = 1,13 х √( Q_м.т./V_м.т.), м

Q_м.т. – расход воды в трубопроводе, м³/сек,

V_м.т. – скорость движения воды, м\с V_v.т. = 1,5 с\сек

Q_м.т. = Q_рт х n/ η, м³\сек

Q_м.т - расход воды в распределительном трубопроводе, м³\сек

n – число распределительных трубопроводов, одновременно привязанных к магистральному трубопроводу. n= 2

η_п.т. – КПД магистрального трубопровода; η_п.т. = 0,96

Q_м.т. = 0,21х2 \0,96 =0,437 м³\сек

d _м.т. = 1,130,44\1,5 = 0,609 м

Далее, используя Приложение (Таблица 12), по ГОСТу 40-15 подбираем стандартный диаметр поливного трубопровода, близкий к расчетному.

D_{м.т. ГОСТ} = 500 мм= 0,5м

V_м.т. = 1,27х (Q_м.т \ d²_{р.т. ГОСТ})

V_м.т. = 1,27х (Q_м.т \ d²_{р.т. ГОСТ}) = 1,27х 0,437\0,25 = 2,2м\сек

Определение полного напора и расчетного расхода закрытой оросительной сети

Подбор насосно – силового оборудования

Для подбора марки насоса необходимо знать полный напор закрытых оросителей и расчетный расход закрытой оросительной сети.

Полный напор закрытой оросительной сети:

Н_пол = Н_всл+ Н_нл, м

Н_всл –напор всасывающей линии, м

Н_нл -напор нагнетательной линии, м

Н_всл = h_г +h_тр +h_мс, м

h_г – геодезическая высота подъема воды от источника до подъема насоса

h_тр – потери напора воды на трение по длине всасывающей линии

h_мс – потери напора воды на преодолении местных сопротивлений во всасывающей линии

h_г =Н_он -Н_гв, м

Н_он =Н_нс+Н

Н – превышение оси насоса над поверхностью земли (0,5м)

Н_гв = Н_нс – h

h- расстояние от берега до горизонта воды (2м)

h_тр= (v²_b хl_b\2gхd_B)

v_b – скорость воды во всасывающем трубопроводе. v_b= 2м²

 -коэффициент трения. = 1\40

g – 9,81м\сек

d – диаметр всасывающего трубопровода

l_b – длина всасывающего трубопровода. l_b = 50м

h_тр= 1\40 х 4х50\2х9,81х0,5 = 0,5 м

h_мс= х (v²_b\2g)

 - коэффициент, учитывающий потери напора во всасывающем трубопроводе (сетка, колесо)

Н_нс= 73,5 м

Н_он = 73,5+0,5 =74 м

Н_гв= 74 –2 =72 м

h_г = 74 –72 =2 м

Н_всл = 2+0,5+1,3 =3,8 м

h_нл = h_г + h_дл + h_м + h_гид

h_г =Гидр -Нон

Гидр – отметка самого дальнего гидранта

h_г = 84 – 74 = 10 м

h_дл =  х( v²_мтLмт\2gd_мт) + х(v²_ртLрт\2gd_рт)+  х(v²_птL_пт\2gd_пт)

Для расчета используют диаметр трубопроводов, взятых по ГОСТу.

h_дл =1/40(2,2²х10/2х9,81х0,5) + 1/50 (1,28²х550/2х9,81х0,456) +1/40(1,4²х1925/2х9,81х0,275) = 0,12+2,01+26,08=28,2

h_м = 0,1h_дл

h_м – потери напора на местном сопротивлении

h_м = 0,1 * 28,2 ~2,8 м

h_гид - свободный напор на гидранте к которому подсоединяется дождевальная машина.

h_гид = 8 м

h_нл = 10+ 28,2 +2,8 +8 = 46,68 (м)

Нп = h_всл+h_н

Нп = 4,3 +46,68 = 51 м

Марку насоса подбирают по каталогу зная полный напор и расход.

Q_мт = 0,44 м3\сек = 440 л\сек

Из перечня насосов подходит насос марки 10Д –6А

Напор насоса 58-46 метров. Продуктивность от 105 до 161 л/сек. Данные показатели нас полностью удволетворяют. В количестве 4 штук.