Различных материалов

Трубы	К	т			b	Т, годы	R, %
Чугунные		5,3	1,6		107-130	7-8	3,3	2
Стальные		5,3	1,4	0,7	53-61		4,6	2 0
Асбестоцементные	0,00091	5,19	1,95	0,8	54-115		7,3	2
Пластмассо­вые	0,00105	4,774	1,95		150-336		4,6	1,774
Железобетонные		5,3	2,4		44		3,3	2

Примечание. Для К в числителе приведены значения при скорости

дви­жения воды V<1,2 м/с, в знаменателе — при V1,2 м/с.

Проведение полного технико-экономического расчета значи­тельно увеличивает трудоемкость расчетов и не гарантирует точ­ного отражения действительного колебания расхода энергии, за­трачиваемой на работу системы, так как точное определение коэффициентов , b, практически не возможно ввиду непре­рывного изменения характера работы отдельных участков и системы в целом. Поэтому при определении наиболее экономи­чески выгодных диаметров труб кольцевой сети с достаточной степенью надежности можно использовать приближенные мето­ды, допускающие некоторые условности в работе участков во­допроводной сети. Это, прежде всего, допущение о работе водо­проводных магистралей при квадратичном законе сопротивле­ния (=2), при котором выражение (22) принимает вид

(25)

и предположение о наиболее неблагоприятных условиях работы сети при принятых расчетных режимах, о которых говорилось ранее.

В случае если в результате расчета по приведенным выше зависимостям наиболее экономически выгодный диаметр полу­чают таким, которого нет в сортаменте данного типа труб, то принимают ближайший больший или меньший. При этом целе­сообразно пользоваться таблицами предельных расходов, где приведены значения расходов, для которых данный стандартный диаметр является наиболее выгодным при определенных значе­ниях экономического фактора Э. Для пользования такой табли­цей предварительно следует вычислить величины предельных расходов по формулам:

для квадратичной области сопротивления

(26)

для неквадратичной области сопротивления:

(27)

где Э_т — экономический фактор, равный 0,5; 0,75 и 1, приня­тый по таблице предельных расходов в зависимости от района расположения объекта водоснабжения; Э — экономический фактор, вычисленный для рассматриваемого участка сети по формуле (23). Значения предельных расходов для труб из раз­личных материалов при значениях Э_т = 0,75 приведены в табл. 16. Для значения

Э_т = 0,5 и 1 предельные расходы могут быть определены по таблицам, имеющимся в литературе [1, 3], или по формуле

(28)

где — расход воды, протекающей но участку трубопровода; Э_ф— значение экономического фактора для рассматриваемых условий; Э_т — то же, для условий, которым отвечает таблица.

Таблица 16. Предельные расходы , л/с при значениях экономического

фактора Э_т = 0,75

Диаметры условного прохода, мм	Чугунные трубы	Стальные трубы	Асбестоце-ментные трубы	Пластмассо­вые трубы	Железобетон­ные трубы
100	4,4-7,3	8,1-11,7	3,3-59	2,6-4,4	—
125	7,3-11,6	11,7-16,6	5,9-8,9	4,4-7	—
150	11,6-19,6	16,6-21,8	8,9-15,2	7-13,2	—
175	—	21,8-29.2	—	—	—
200	19,6-35,5	29,2-46	15,2-28,3	13,2-31,1	—
250	35,5-57	46-71	28,3-45,7	31,1—49,9	—
300	57-83,8	71-103	45,7-66,3	49,9	—
350	83,8-116	103-140	66,3-92,7	—	—
400	116-153	140-184	92,7-140	—	—
450	153-197	184-234	—	—	—
500	197-273	234-315	140	—	—
600	273-402	315-443	—	—	228-356
700	402-560	443-591	—	—	356-519
800	560-749	591-776	—	—	519-725
900	749-970	776-987	—	—	725-969
1000	970-1338	987-1335	—	—	969-1406
1200	1338	1335-1919	—	—	1406-2191
1400	—	1919-2455	—	—	2191-2949
1500	—	2455-2838	—	—	2949-3515
1600	—	2838	—	—	3515-4455

Все записи и вычисления удобно производить в табличной форме (см. пример расчета, табл. 20).

Для приближенных расчетов экономический фактор Э для рассматриваемой сети можно принимать равным 0,5; 0,75 или 1, а диаметры труб — по таблице приведенных расходов, вычислив значения по формуле (26) или (27).

Минимальный диаметр труб водопровода, объединенного с противопожарным, в населенных пунктах и промышленных пред­приятиях должен быть не менее

100 мм, а в сельских населенных пунктах — не менее 75 мм.

Определение потерь напора в сети. Определение потерь на­пора в трубопроводах сети является составной частью задачи определения требуемых напоров насосов, подающих воду в сеть, высоты водонапорных башен, расходования энергии на подачу воды потребителям.

Учитывая большую, как правило, протяженность водопро­водной сети любого объекта водоснабжения и относительно не­большие потери на местные сопротивления, основными при ра­счете сети следует считать потери напора на гидравлическое трение в трубах по длине. Потери напора при этом, как извест­но, прямо пропорциональны длине трубопроводов, зависят от их диаметров, характеристик (типа материала труб, состояния сте­нок), области гидравлического режима их работы, а также от расхода воды по них и могут быть определены по формуле Дарси — Вейсбаха

(29)

или по формуле

(30)

где — гидравлический коэффициент трения; k — коэффициент пропорциональности; l и d— длина и диаметр трубопровода; V — скорость движения воды; q — расход воды; g — ускорение силы тяжести; т — показатель степени (см. табл. 15).

Учитывая, что потери напора h прямо пропорциональны дли­не трубопровода, на практике определяют величину потерь на­пора на единицу длины трубопровода в безразмерных величи­нах гидравлического уклона i=h/l, откуда полная потеря напо­ра для всей длины h =il. Величину гидравлического уклона л для определения потерь напора в трубопроводах при транспор­тировании воды, не имеющей коррозионных свойств и не содер­жащей взвешенных примесей, отложение которых может приво­дить к интенсивному зарастанию труб, рекомендуется опреде­лять [18] по формулам:

для железобетонных, чугунных и стальных труб:

при скорости движения воды V<1,2 м/с

(31)

при скорости движения воды V 1,2 м/с

(32)

для асбестоцементных труб

(33)

для пластмассовых труб

(34)

где d_р — расчетный внутренний диаметр труб, м; q — расход воды, м³/с; V — скорость движения воды, м/с.

Для облегчения и ускорения определения потерь напора по длине на практике широко используют специальные таблицы, графики и номограммы, в частности таблицы, составленные Ф. А. Шевелевым [24]. Таблицы дают величины потерь напора на единицу длины трубопровода (i) или на 1000 м длины (1000i) для всех стандартных диаметров труб различных типов в широком диапазоне расходов и соответствующих им скорос­тей. Пользоваться таблицами весьма удобно при расчете раз­ветвленных сетей, когда по заданному расходу q можно подо­брать диаметр в соответствии с принятой величиной скорости и определить величину потерь на 1000 м. При расчете кольцевых водопроводных сетей методами, предусматривающими аналити­ческое определение поправочных (увязочных) расходов для каждого контура, целесообразней использовать формулу потерь напора (30), представленную в виде

(35)

где S_о — удельное сопротивление трубопровода, равное отноше­нию k/d^т и включающее все факторы, характеризующие гидрав­лическое сопротивление на единицу длины линии. Для опреде­ления удельных сопротивлений S_o также удобно пользоваться имеющимися таблицами, составленными для различных типов труб всех стандартных диаметров [1, 3, 6, 7]. Удельные сопро­тивления стальных, чугунных и асбоцементных труб приведены в табл. 17.

Таблица 17. Удельные сопротивления S_о водопроводных труб [3, 6] при q, м³/с

Диаметр условного прохода, мм	Стальные трубы ГОСТ 10704-76		Чугунные трубы		Асбоцементные трубы ГОСТ 539-73	Пластмассовые трубы МРТУ 6-05-917-67
	новые	неновые	новые	неновые
100	119,8	172,9	276.1	311,7	187,7	323,9
125	53,88	76,39	83,61	96,72	67,08	92,47
150	22,04	30,65	34,09	37,11	31,55	45,91
200	5,149	6,959	7,399	8,092	6,898	5,069
250	1,653	2,187	2.299	2,528	2,227	1,308
300	0,6619	0,8466	0,8336	0,9485	0,914	0,7082
400	0,1483	0,1859	0,2085	0,2189	0,2171	—
500	0,04692	0,05784	0,06479	0,06778	0,07138	—
600	0,01859	0,02262	0,02493	0,02596	0,02123	—
700	0,009119	0,01098	0,01111	0,01154	0,009536	—
800	0,004622	0,005514	0,005452	0,005669	0,00477	—
900	0,002504	0,002962	0,002937	0,003047	0,002588	—
1000	0,001447	0,001699	0,001699	0,00175	0,001498	—

Для трубопроводов, работающих в неквадратичной области, показатель, степени и формула потерь напора имеет вид

(36)

Поскольку таблицы удельных сопротивлений составлены при работе трубопроводов в квадратичной области сопротивления, в этих случаях потери напора определяются по квадратичным зави­симостям с поправочным коэффициентом , зависящим от скорос­ти движения воды в трубопроводах. Значения поправочного коэффициента приведены в табл. 18.

Таблица 18. Значение поправочного коэффициента

V, м/с	Значение для труб			V, м/с	Значение для труб
	стальных и чугун- ­ных	асбесто- цемент- ных	пластмасс- ­совых		стальных и чугун­- ных	асбесто- цемент- ных	Пластмасс-совых
0,2	1,4	1.308	1,439	1,1	1,015	0,986	0,981
0,25	1,33	1,257	1,368	1,2	1	0,974	0,96
0,3	1,28	1,217	1,313	1,3	—	0,963	0,943
035	1,24	1,85	1,268	1,4	—	0,953	0,926
0,4	1,2	1,158	1,23	1,5	—	0,944	0,912
0,45	1,75	1,135	1,198	1,6	—	0,936	0,899
0,5	1,15	1,115	1,17	1,7	—	0,928	0,887
0,55	1,13	1,098	1,145	1,8	—	0,922	0,876
0,6	1,115	1,082	1,123	1,9	—	0,916	0,865
0,65	1,1	1,069	1,102	2	—	0,91	0,855
0,7	1,085	1,056	1,084	2,2	—	0,9	0,837
0,75	1,07	1,045	1,067	2,4	—	0,891	0,821
0,8	1,08	1,034	1,052	2,6	—	0,883	0,806
0,85	1,05	1,025	1,043	2,8	—	0,876	0,792
0,9	1,04	1,016	1,024	3	—	0,87	0,78
1	1,03	1	1