13. Проектирование напорного трубопровода
Напорные трубопроводы служат для транспортировки воды от внутристанционных трубопроводов до водоприемника и являются одной из ответственных частей, входящих в комплекс сооружений машинного водоподъема. Их стоимость иногда превышает стоимость всей насосной станции с оборудованием, поэтому выбор
материала стенок, количества ниток и диметра напорного трубопровода должен быть тщательно обоснован.
13.1. Определение числа ниток напорного трубопровода
В рассматриваемом примере для технико-экономического обоснования числа ниток напорных трубопроводов приняты 2 варианта (а и б) соединения напорных трубопроводов с насосами (рис. 13.1).
Рис 13.1. Варианты соединения трубопроводов с насосами
13.2. Определение расчетного расхода напорного трубопровода
Для определения числа напорных трубопроводов и их экономического диаметра по минимуму приведенных затрат необходимо определить расчетный расход трубопровода qрт , представляющий собой некоторый средне кубический приведенный расход.
Величина qрт зависит от графика водопотребления, числа ниток напорных трубопроводов, числа насосов и схемы их соединения.
Расчетный расход для напорного трубопровода в схемах а, б, г, д (рис. 13.1) и для графика водопотребления (рис. 7.1) определяется по формуле
(13.1)
В рассматреваемом примере схемы "б" расчетный расход равен :
qрт(а)
= (0,45·
)/1=1,21
м3/c
qрт(б)
=
(0,45·
)/6=0,202
м3/c
Расчетный расход для напорного трубопровода в схемах подобных "е" (количество насосов, подключенных к каждой нитке одинаковое) определяется но формуле:
qрт
=
Qmin·
(13.2)
где ßi
- максимальное количество насосов,
работающих на один, трубопровод в i
период. Для графика водопотребления на
рис.7.1 в период t
-
=1;
вt
-
=2;
вt
-
=1
13.3. Выбор материала стенок
Напорные трубопроводы изготовляются из монолитного и сборного железобетона, стали, асбестоцемента, пластмасс и других материалов. Материал выбирают в зависимости от диаметра и расчетного давления в напорном трубопроводе.
Предварительно диаметр можно определить по формуле
(13.3)
где Vдоп принимается равной 1,6...2 м/с. Стандартные диаметры для труб из разных материалов приведены в приложении 6. Выбираем предварительно материал труб, используя следующие рекомендации: асбестоцементные трубы рекомендуются диаметром до 500 мм при расчетном давлении 1,2 МПа (12 атм.); железобетонные сборные ~ диаметром 0,5 - 1,6 м при давлении до 1,5 МПа (55 атм.); железобетонные монолитные - диаметром более i,6 м при давлении 0,4 - 0,5 МПа (4-5 атм.); стальные трубопроводы применяются любых диаметров и при любом давлении но рекомендуется только для осушительных насосных станций с короткими напорными трубопроводами в целях экономии металла. Затем проверяем трубы па прочность по следующей методике. Определяется максимальное давление по формуле
НТ.Р = НР + Нуд (13.4)
НТ.Ра = 86,73 + 101,9 = 188,63 ≈ 19 атм
НТ.Рб = 86,73 + 81,55 = 168,28 ≈ 17 атм
где Нр - расчетный напор, м (раздел 8.1);
Нуд- повышение давления при гидравлическом ударе.
Повышение давления при гидравлическом ударе определяется при длине трубопровода более 150 м по формуле:
Нуд = ∆V· a/g (13.5)
H
=1·1000/9,81=101,9
H
=1·800/9,81=81,55
где ∆V - величина изменения скорости воды в трубопроводе, м/с; а-скорость распространения ударной волны, которую ориентировочно можно определить для стальных железобетонных труб по следующим данным:
при Дтр = 100 - 600мм а = 600 - 800мм
при Дтр > 600мм а = 800 - 1000мм
Для асбестоцементных труб эти же значения берутся с коэффициентом 0.6.
После определения расчетного давления уточняется материал стенок трубопровода.
Д
= 1,13
=0,9
м
Д
=1,13
=0,4
м
Максимальное давление равно
Нтр = НР + ∆V· a/g (13.6)
H
=
70,6 + 81,5 = 152,1 м; 15атм
H
=70,6+61,2=131,8
м; 13 атм