2.1. Потери энергии по длине трубопровода

При установившемся движении жидкости потери энергии зависят от физических свойств движущейся жидкости, средней скорости течения, размеров трубопровода и характера шероховатости стенок трубы. Эта зависимость может быть выражена формулой Дарси – Вейсбаха:

м.*Н₂О (11)

где λ – коэффициент гидравлического трения;

l – длина трубы, м;

d – диаметр трубы, м;

U – скорость движения воды, м/с;

g – ускорение силы тяжести, 9,81 м/с².

Для всех областей сопротивления λ можно определить по формуле Альтшуля:

(12)

где ∆ - абсолютная шероховатость, м, определяется по таблице 5 (приложение)

Re – коэффициент Рейнольдса, определяемый из выражения:

2.2. Гидравлический расчет водопроводной сети

Важнейшей задачей любого расчета сводится к определению гидравлических машин по специальным таблицам.

Большинство применяемых в технике пожаротушения используют стационарные насосы, устанавливаемые на насосных станциях, так и насосы пожарных автомобилей.

Данные насосов по принципу действия делятся на следующие основные группы:

1. Поршневые насосы, принцип действия которых основан на вытеснении жидкости из цилиндра с помощью поршня, совершающего возвратно-поступательное движение.

2. Роторные насосы, движение жидкости которых осуществляется вращением ротора, имеющего вытеснители.

3. Струйные насосы, подсос перекачиваемой жидкости в которых осуществляется благодаря разрежению, создаваемому струей рабочей жидкости, газа или пара.

4. Центробежные и осевые насосы, работа которых основана на силовом взаимодействии перекачиваемой жидкости с вращающимся рабочим колесом насоса.

При организации пожарного водоснабжения преимущественное распространение получили центробежные насосы.

Подачей (расходом) насоса Q называется объем жидкости, перекачиваемой в единицу времени, м³/с (л/с).

Напором насоса H называется разность полных удельных энергий потока у выхода и входа в насос, вычисленную в метрах столба перекачиваемой жидкости.

Мощность насоса N представляет собой работу, совершаемую насосом в единицу времени

N = = , Вт (кВт) (13)

2.2.1 Гидравлический расчет первого этапа водопроводной сети

(от водозабора до напорной башни согласно рисунку 1)

Полный напор H для данного этапа, согласно представленной схемы (рис. 1) состоит из следующих составляющих:

H_I = H_Г + h_тр + h_песч.ф + h_пол.ф , м*Н₂о, (14)

где

а)

H_Г – гидравлическая высота подъема воды в напорную башню представлена в исходных данных, м.вод.ст.

б)

h_тр = (1 + ) (15)

- коэффициент сопротивления на длине водопровода.

- коэффициент сопротивления на длине водопровода.

- скорость воды в водопроводе, м/с

в)

- потери энергии в песчаных фильтрах

→(16)

где

– коэффициент сопротивления фильтра (17);

Ф=0,8 – фактор формы частиц песка.

U₀ – скорость фильтрации, м/с

d₂ –диаметр частиц песчаного гравия, м;

ε=0,40 – порозность при свободной засыпки песка.

г)

- мощность насоса, необходимое для подачи воды от водозабора до напорной башни, Вт (кВт)

где

𝔶 = полный КПД насоса,

= 0,8 гидравлический КПД, учитывающий гидравлические потери мощности в результате снижения напора при движении воды в корпусе насоса;

= 0,9 механический КПД, учитывающий механические потери мощности на трение в сальниках и подшипниках насоса;

= 0,9 объемный КПД, учитывающий потери мощности в результате циркуляции воды через щелевые зазоры между рабочим колесом и корпусом насоса.