2.3. Методика определения гидравлического давления

Для выбора водоподъемного оборудования, а также водонапорного сооружения большое значение имеет гидравлическая характеристика сети, совместно с которой функционируют приведенные элементы системы водоснабжения.

Полное давление Н в системе водоснабжения состоит из геометрической высоты подъема воды и суммарных потерь давления на преодоление сопротивления во всасывающем и нагнетательном трубопроводах:

Н = Н_r + h , (6)

где: Н_r - расстояние по вертикали от места сборки (нижний уровень воды в источнике) к верхнему уровню воды в башне, м вод. ст. (геометрический напор, кПа); h суммарные потери напора, м вод. ст. (кПа).

Рис. 3. Схема определения расчетного напора насоса

Геометрическая высота подачи при неизменных уровнях всасывания и нагнетания воды остается постоянной и не зависит от производительности насоса. В соответствии с рис.3 она составляет:

, (7)

где: Нвс - высота всасывания, м вод. ст. (кПа); Ннаг - высота нагнетания, м вод. ст. (кПа).

2.4. Методика определения коэффициентов местных сопротивлений.

Потери давления h - это сумма потерь на преодоление трения вдоль трубопровода hт и местных сопротивлений hм:

. (8)

Потери напора на преодоление трения в трубопроводе круглого сечения зависят от диаметра d_тр и длины L, а также от скорости V воды в нем:

, (9)

где: λ- коэффициент гидравлического сопротивления. Для чугунных и стальних труб λ = 0,02, для асбестоцементных λ = 0,025; g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Потери напора в местных сопротивлениях для трубопроводов значительной протяженности можно не рассчитывать. Достаточно увеличить потери напора на преодоление трения в трубопроводе на 3÷5 % для внешних и на 5-10 % для внутренних водопроводных сетей.

При расчете коротких трубопроводов (например, всасывающая линия насоса) необходимо определить потери в местных сопротивлениях в соответствии с конкретной монтажной схемой водопроводной сети. При этом:

, (10)

где: ∑ε - сумма коэффициентов местных сопротивлений (таблица 3).

Таблица 3

Значение коэффициентов местных сопротивлений

Вид местного сопротивления	Коэффициент
Задвижка полностью открыта Задвижка полуоткрыта Вентиль Кран Тройник Резкий поворот трубы под углом, близким к 90° Плавный округленный поворот (колено) на 90° Выход трубы в вместимость большого размера Обратный клапан Приемный клапан	0,1 2,0 3-5 5-7 1,5 1,25-1,5 0,5 1,0 5-10 1-3

0. 2.5 Методика выбора водоподъемного оборудования

При выборе водоподъемного оборудования (насоса) учитывают факторы, которые характеризуют особенности эксплуатации систем водоснабжения сельскохозяйственного назначения: вид, глубину залегания и дебит источника воды, тип и размеры водозаборных устройств, возможности энергообеспечения и автоматизации, качество воды и характер водопотребления. Основное задание выбора насоса - это обеспечение в системе водоснабжения необходимых подачи воды и давления. При значительных объемах подачи воды достаточно важным является коэффициент полезного действия (КПД) насоса, поскольку от этого зависят эксплуатационные расходы. Для установок низкой производительности с небольшими расходами энергии КПД менее существенный.

Для подачи воды из поверхностных источников, промежуточных резервуаров, а также шахтных колодцев или буровых скважин при динамическом уровне воды в них не глубже 6 м от поверхности земли применяют центробежные насосы обычного исполнения (с горизонтальным положением вала). В тех случаях, когда вода в источнике не содержит абразивных примесей, расходы ее относительно небольшие, а по условиям эксплуатации воду нужно подавать на значительную высоту, используют вихревые насосы.

Для подачи воды из глубины 10 м и более применяют водоподъемные установки, которые опускают в колодец или скважину, насосы центробежные, водоструйные, винтовые. Три последних варианта используют для подачи воды, в составе которой есть значительное количество (свыше 0,01 % по массе) абразивных примесей.

Необходимую производительность водоподъемного оборудования определяют по максимальным расходам воды на ферме:

, (11)

где: Т_н - продолжительность работы насоса на протяжении суток. Рекомендуется принимать не более 14-16 часов.

В соответствии с определенной производительностью, расчетным напором (см. уравнение 6) и характеристикой источника по техническим данным (прил.1) выбирают необходимый насос.

В случае необходимости увеличения подачи воды или при значительных изменениях ее в зависимости от графика водопотребления можно устанавливать несколько насосов, которые работают параллельно на одну сеть. При этом учитывают, что количество насосов не приводит к пропорциональному повышению производительности. Это объясняется тем, что с увеличением подачи воды потери

давления на преодоление сопротивления в трубопроводе (уравнение 9) также растут и поэтому производительность совместно работающего насоса несколько снижается, по сравнению с его автономной работой с той же водопроводной сетью.

Если возможности насоса относительно создаваемого им напора недостаточны для конкретных условий эксплуатации, в водопроводную сеть последовательно включают несколько насосов. Для этого нагнетательный патрубок одного насоса соединяют с всасывающим патрубком следующего. В этом случае общий напор состоит из суммы напоров каждого из последовательно работающих насосов.