1.2. Гидравлический расчет наружной водопроводной сети.

Гидравлический расчет наружной водопроводной сети ,как и определение расчетных расходов воды, производится для двух периодов ( до пожара и при пожаре).

Для первого периода необходимо:

Определить расходы воды на участках сети;

Выбрать диаметр труб на участках сети;

Определить потери напора в сети;

Проверить выбранные диаметры труб на пропуск воды, не допуская увеличения скорости движения выше 2,5 м/с.

Для второго периода необходимо:

Определить расходы воды на участках сети;

Определить потери напора в сети;

Проверить выбранные диаметры труб на пропуск воды, не допуская увеличения скорости движения выше 2,5 м/с.

1.2.1. Гидравлический расчет наружной водопроводной сети в первый период.

Для гидравлического расчета наружной водопроводной сети в первый период составляется расчетная схема отбора воды из наружной сети, изображенная на рис. 1.

Рис.1. Схема отбора воды из наружной сети в первый период.

На схему из графы 15 таблицы 2 заносится расходы воды в каждом здании и на всем предприятии в соответствии с расположением производственных зданий на генеральном плане. Q_расч – сумма расходов воды для всех зданий предприятия (до пожара). Точка 1,2,3,3,4,5,6 – узловые точки отбора воды.

Из точки 1 воды движется в двух направлениях. Место, где встречаются потоки воды, называется диктующей точкой. В нашем случае это точка 4. Таким образом водопроводная сеть состоит из двух полуколец:

1полукольцо: 1-2-3-4;

2 полукольцо: 1-6-5-4.

Гидравлический расчет наружной водопроводной сети начинается с определения расходов воды на участках 1 полукольца.

Расход воды в диктующей точке 4 осуществляется за счет двух одинаковых потоков q_3-4 и q_5-4. Потому расход воды на участках q_3-4 и q_5-4 одинаков и равен половине расхода воды в здании №2.

Участок 3-4: q_3-4= =4,675 л/с

Далее определяем расходы воды на других участках полукольца.

Участок 2-3: q_2-3= q₃+q_3-4=6,26+4,675= 10,935 л/с

Участок 1-2: q_1-2=q₄+q_2-3=8,18+ 10,935= 19,115 л/с

Расходы воды на участках второго полукольца определяем аналогично:

Участок 5-4: q_5-4==4,675 л/с

Участок 6-5: q_5-6=q₁+q_5-4=6,56+4,675=11,235 л/с

Участок 1-6: q_1-6=q₅+q_5-6=9,43+11,235=20,655 л/с

Для проверки правильности расчетов сверяем сумму расходов воды для всех зданий предприятия с количеством воды, поступающей в два полукольца.

Q_расч=q_1-2+q_1-6=19,115+20,235=39,35 л/с

Зная расходы воды на участках, подбираем диаметры труб на этих участках по предельным экономически обоснованным расходам(см. таблицу №2). Величина этих расходов зависит от множества факторов, таких как стоимость энергии, материал труб, стоимость труб, стоимость их укладки, расчетного срока службы труб. Предельные экономически обоснованные расходы воды зависят от экономических скоростей. Так, для труб диаметром от 100 до 400 мм принимаются минимальная экономическая скорость – (0,7-0,9) м/с и максимальная (1,0-1,5) м/с.

Таблица 2

Зависимость диаметров труб от предельных экономически обоснованных расходов воды.

Диаметр труб,мм	Предельные экономические расходы, л/с
	Qмин	Qмакс
100 125 150 200 250 300 400	- 7,0 12,7 21,8 40,0 65,0 133,0	8,2 14,0 21,8 40,0 65,0 94,0 178,0

Например, расход воды на участке 15 л/с. Тогда диаметр трубопровода принимается равным 150 мм, так как расход 15 л/с находится в промежутке между минимальным и максимальным расходами 12,7 и 21,8 л/с.

Определяем:

I полукольцо: II полукольцо:

d_1-2= 150 мм d_1-6= 150 мм

d_2-3= 125 мм d_6-5= 125 мм

d_3-4= 100 мм d_5-4= 100 мм

Полученные данные заносим в таблицу 3.

По данным таблице Г1 приложения Г определяем сопротивления участков S_i-j.

I полукольцо:

Участок 1-2: S_1-2=0, 00742

Участок 2-3: S_2-3=0, 03385

Участок 3-4: S_3-4=0, 21819

II полукольцо:

Участок 1-6: S_1-6=0, 00927

Участок 6-5: S_6-5=, 04352

Участок 5-4: S_5-4=0, 17143

Таблица 3

Гидравлический расчет наружной водопроводной сети в первый период.

полукольцо	участок	Длина участка,м	мм	л/с	Сопротивление участка	= М вод.ст	Первое исправление					Скорость , м/с
							.	Δq, л/с	=	, М вод.ст
1	1-2	175	150	19,115	0,00742	2,71	1,418	0,186	19,301	2,76	1,09
	2-3	350	125	10,935	0,03385	4,04	0,37	0,186	11,121	4,19	0,9
	3-4	645	100	4,675	0,21819	4,76	1,02	0,186	4,861	5,16	0,596
=11,52 м вод. ст=12,11 м вод. ст
2	1-6	250	150	20,665	0,00927	3,95	0,191	-0,186	20,478	3,88	1,17
	6-5	425	125	11,235	0,04352	5,49	0,488	-0,186	11,048	5,31	0,9
	5-4	525	100	4,675	0,17142	3,74	0,801	-0,186	4,488	3,41	0,57
=13,198 м вод. ст=12,6 м вод. ст

Далее определяем потери напора на участках и в полукольцах.

I полукольцо:

Участок 1-2: h_1-2=S_1-2*(q_1-2)²=0,00742*(19,115)²=2,71 м вод. ст

Участок 2-3: h_2-3=S_2-3*(q_2-3)²=0,03385*(10,935)²=4,04 м вод. ст

Участок 3-4: h_3-4=S_3-4*(q_3-4)²=0,21819*(4,675)²=4,76 м вод. ст

II полукольцо:

Участок 1-6: h_1-6=S_1-6*(q_1-6)²=0,00927*(20,665)²=3,95 м вод. ст

Участок 6-5: h_6-5=S_6-5*(q_6-5)²=0,04352*(11,235)²=5,49 м вод. ст

участок 5-4: h_5-4=S_5-4*(q_5-4)²=0,17142*(4,675)²=3,74 м вод. ст

Суммы потерь напора в I и II полукольцах должны быть одинаковыми. Но в действительности, всегда наблюдается разность потерь напора в полукольцах, называемой невязкой Δh. Поэтому мы осуществляем определение невязки:

= h_1-2+h_2-3+h_3-4=2,71+4,04+4,76=11,52 м вод. ст

= h_1-6+h_6-5+h_5-4=3,95+5,49+3,74=13,198 м вод. ст

Δh=h₁-h₂=11,52-13,198=-1,6 м вод. ст

Δh=-1,6 м вод. ст – невязка водопроводной сети.

При расчете водопроводной сети «до пожара» невязка не должна превышать 0,5 м вод.ст.

Δh≤0,5 м вод. ст

В том случае, если невязка водопроводной сети получилась больше допустимой, необходимо произвести перераспределение расхода по участкам сети на величину поправочного расхода Δq.

Δq= л/с

Перераспределение расхода по участкам сети начинаем с определения расхода воды по участкам водопроводной сети с учетом величины поправочного расхода. В нашем случае потери напора I-го полукольца меньше потерь напора II-го полукольца. Следовательно, I полукольцо недогружено, а II полукольцо перегружено. Поэтому, расходы воды на перегруженных участках уменьшаем, а на недогруженных увеличиваем на величину Δq.

После перераспределения потоков на участках на величину Δq, расчет потерь напора повторяется до тех пор, пока невязка не уменьшится до допустимой величины. Результаты расчета заносим в таблицу.

Для определения поправочного расхода Δq определяем (S*q) в каждом полукольце.

I полукольцо:

Участок 1-2: S_1-2*q_1-2=0,00742*19,115=1,418

Участок 2-3: S_2-3*q_2-3=0,03385*10,935=0,37

Участок 3-4: S_3-4*q_3-4=0,21819*4,675=1,02

II полукольцо:

Участок 1-6: S_1-6*q_1-6=0,00927*20,655=0,191

Участок 6-5: S_6-5*q_6-5=0,04352*11,235=0,488

участок 5-4: S_5-4*q_5-4=0,17142*4,675=0,801

и получим: =1,418+0,37+1,02+0,191+0,488+0,801=4,29

Таким образом, получаем поправочный расход Δq.

Δq= ==0,186 л/с

Определем расходы воды на участках водопроводной сети с учетом величины поправочного расхода.

I полукольцо:

Участок 1-2: q^’_1-2=q_1-2+Δq=19,115+0,186=19,301 л/с

Участок 2-3: q^’_2-3=q_2-3+Δq=10,935+0,186=11,121 л/с

Участок 3-4: q^’_3-4=q_3-4+Δq=4,675+0,186=4,861 л/с

II полукольцо:

Участок 1-6: q^’_1-6=q_1-6-Δq=20,665-0,186=20,478 л/с

Участок 6-5: q^’_6-5=q_6-5-Δq=11,235-0,186=11,048 л/с

участок 5-4: q^’_5-4=q_5-4-Δq=4,675-0,186=4,488 л/с.

Определяем потери напора на участках водопроводной сети с учетом новых расходов.

I полукольцо:

Участок 1-2: h^’_1-2=S_1-2*(q^’_1-2)²=0,00742*(19,301)²=2,76 м вод. ст

Участок 2-3: h^’_2-3=S_2-3*(q^’_2-3)²=0,03385*(11,121)²=4,19 м вод. ст

Участок 3-4: h^’_3-4=S_3-4*(q^’_3-4)²=0,21819*(4,861)²=5,16 м вод. ст

II полукольцо:

Участок 1-6: h^’_1-6=S_1-6*(q^’_1-6)²= 0,00927*(20,478)²=3,88 м вод. ст

Участок 6-5: h^’_6-5=S_6-5*(q^’_6-5)²=0,04352*(11,048)²=5,31 м вод. ст

участок 5-4: h^’_5-4=S_5-4*(q^’_5-4)²=0,17142*(4,488)²=3,41 м вод. ст

Проверяем величину невязки:

=2,76+4,19+5,16=12,11 м вод. ст

=3,88+5,31+3,41=12,6 м вод. ст

Δh=-=12,11-12,6=-0,49м вод. ст

После введения поправочных расходов невязка водопроводной сети стала меньше допустимой, т.е. -0,49<0,5. Следовательно, расчет закончен.

Потери напора в сети как средне-арифметическое от потерь в полукольцах:

h_сети===12,355 м вод. ст

Далее определяем скорость потока воды на участках водопроводной сети по таблице Г2 приложения Г, исходя из диаметров труб и расходов воды на участках. При этом скорость движения воды не должна превышать 2,5 м/с. Если скорость воды выше 2,5 м/с увеличиваем диамерты труб на соответствующих участках.

V_i-j=

F=

V_1-2=1,09 м/c

V_2-3=0,9 м/c

V_3-4=0,596 м/c

V_1-6=1,17 м/c

V_6-5=0,9 м/c

V_5-4=0,57 м/c.

Скорость движения воды на участках сети не превышает допустимую. Поэтому, считаем, что размеры труб были выбраны правильно.