6.3. Выбор материала стенок
Напорные трубопроводы изготавливают из монолитного и сборного железобетона, стали, асбестоцемента, пластмасс и других материалов. Материал выбирают в зависимости от диаметра и расчетного давления (напора) в напорном трубопроводе.
Диаметр можно определить по формуле
,
где, Vдоп - принимается равной 1,8м/с. Необходимо предварительно задаться материалом стенок труб. Потом проверяем предположение, используя следующие рекомендации:
асбестоцементные трубы рекомендуются диаметром до 500мм при расчетном давлении 1,2 МПа (12 ати);
железобетонные сборные – диаметром 0,5...1,6 м при давлении до 1,5 МПа (15 ати);
железобетонные сборные со стальным цилиндром – диаметром 0,5...1,6 м при давлении больше 1,5 МПа (15 ати);
железобетонные монолитные – диаметром более 1,6м при давлении 0,4...0,5 МПа (4...5 ати);
стальные трубопроводы применяются любых диаметров и при любом давлении, но рекомендуются только для осушительных насосных станций с короткими напорными трубопроводами в целях экономии металла.
Расчетное давление (напорного) определяется по формуле
Н тр= Нст + h т.н + Н уд =2,1+2,42+0,2=4,72м,
где Н ст – статистический напор, м, определяется как разность отметок воды в В.Б. и оси насоса; hт.н=1,6м – суммарные потери напора в напорном трубопроводе; Н уд – повышение давления при гидравлическом ударе.
Потери напора по длине в трубопроводе можно определить по приближенной формуле для железобетонных труб
;
ЗдесьV–фактическая скорость воды в трубопроводе диаметром Д тр;
L тр – длина напорного трубопровода.
Местные потери составляют 10...15 % от потерь по длине. Таким образом h т.и = h дл + h м.
Повышение давления при гидравлическом ударе определяется при длине трубопровода более 150м :
,
где а – скорость распространения ударной волны, которую ориентировочно можно определить для железобетонных труб по следующим данным: при Д тр > 600мм, а = 800м/с.(5)
6.4. Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Выбор экономически наивыгоднейшего диаметра осуществляется путем сопоставления нескольких вариантов по минимуму приведенных затрат, которые включают в себя капитальные вложения и эксплуатационные издержки. и т. е. ПЗ = Е н К + С,
где, Е н – нормативный коэффициент, принимаемый в мелиорации Е н = 0,12; К – стоимость укладки 1м напорного трубопровода железобетонной трубы; С – суммарные эксплуатационные издержки. Их находят по формуле
С = а'Э + bК ,
где а' – стоимость 1 кВт ч электроэнергии а' = 0,04; b – процент отчислений на капитальный ремонт и восстановление, для железобетонных b = 3,75 % , Э – количество электроэнергии на преодоление потерь напора в трубопроводе
,
где h т – потери напора в м на 1м трубопровода; при L тр =1м; Т – количество суток работы данного трубопровода в году определяется по графику подачи; t – число часов работы в сутки t = 20ч; н.у – коэффициент полезного действия насосной установки
н.у = н дв с =0,8∙0,93∙0,98=0,73.
Здесь н =0,8 – к. п. д. насоса, снимаемый с характеристики при расчетном расходе. дв = 0,93 – к. п. д. двигателя по паспорту; с – к. п. д. сети, учитывающий потери на участке от щита до двигателя, принимается 0,98.
Расчет экономического диаметра удобно проводить в таблице (табл. 7.1). Т а б л и ц а 6.1. Расчет экономического диаметра
|
Диаметр трубопровода |
стоимость 1м трубопровода |
скорость |
потери напора в трубопроводе |
потери электроэнергии |
стоимость потеряной энергии |
отчисления на ремонт и восстановление |
суммарные эксплутационные издержки |
приведёные затраты |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0,6 |
50 |
8,85 |
0,00657 |
543 |
21,71 |
1,88 |
23,58 |
29,58 |
|
0,7 |
81 |
6,50 |
0,00542 |
448 |
17,90 |
3,04 |
20,94 |
30,66 |
|
0,8 |
89 |
4,98 |
0,00458 |
379 |
15,15 |
3,34 |
18,49 |
29,17 |
|
0,9 |
105,2 |
3,93 |
0,00396 |
327 |
13,08 |
3,95 |
17,02 |
29,65 |
|
1 |
126,2 |
3,18 |
0,00347 |
287 |
11,46 |
4,73 |
16,20 |
31,34 |
|
1,1 |
140,5 |
2,63 |
0,00308 |
254 |
10,18 |
5,27 |
15,44 |
32,30 |
|
1,2 |
156 |
2,21 |
0,00276 |
228 |
9,13 |
5,85 |
14,98 |
33,70 |
|
1,3 |
186 |
1,88 |
0,00250 |
206 |
8,26 |
6,98 |
15,23 |
37,55 |
|
1,4 |
229,8 |
1,62 |
0,00228 |
188 |
7,53 |
8,62 |
16,14 |
43,72 |
|
1,5 |
240 |
1,42 |
0,00209 |
173 |
6,91 |
9,00 |
15,91 |
44,71 |
|
1,6 |
260 |
1,24 |
0,00193 |
159 |
6,37 |
9,75 |
16,12 |
47,32 |
Для заполнения таблицы задаются пятью – семью стандартными диаметрами трубопровода, которые больше и меньше принятого ранее и последовательно заполняют все графы таблицы. Экономическому диаметру будет соответствовать минимальная цифра в последней графе таблицы, т.е. минимум приведенных затрат. Все подсчёты ведутся в ценах 1991г. По приведенным затратам делаем вывод что самым экономически выгодным будет трубопровод с диаметром равным 600мм.(5).