3. 2 Визначення діаметрів труб ділянок водопровідної мережі

Проектування кільцевої конфігурації водопровідної мережі забезпечує надійність її роботи. Гідравлічний розрахунок виконується з метою підвищення економічності її роботи. Цей розрахунок зводиться до вибору найвигідніших діаметрів труб з економічної точки зору і визначення втрат напору на ділянках мережі.

В загальному випадку вибір діаметра трубопроводу має здійснюватися на підставі техніко-економічного розрахунку. Повний техніко-економічний розрахунок є дуже громіздким і для практичних розрахунків мало придатний. В практиці проектування узагальнену техніко-економічну характеристику трубопроводу виражають так званим економічним фактором Е. Цей фактор включає в себе цілий ряд економічних показників, таких як вартість труб, вартість їх прокладання (вартість будівельних робіт), вартість електроенергії для транспортування води по трубах (вартість експлуатації мережі) тощо [4]. Економічно найвигідніший діаметр окремої незалежної ділянки визначають за формулою

, (3.5)

де Е – значення економічного фактора, яке для нормальних умов беруть Е = 0,5 ÷ 1;

– витрата води у трубопроводі.

З формули (3.5) видно, що на вибір діаметра впливають капітальні та експлуатаційні затрати (впливають значення економічного фактора), а також швидкість руху води у трубі (для даного діаметра однозначно залежить від витрати). Наприклад, при підвищенні вартості труб та їх прокладання економічно доцільнішим стає прокладання трубопроводу меншого діаметра, оскільки це здешевлює будівельні роботи. Однак зменшення діаметра труб призводить до збільшення швидкостей води, більших втрат напору при її транспортуванні і, як наслідок, до збільшення затрат електроенергії. Навпаки, при здешевленні електроенергії може виявитися економічно доцільнішим зазнати додаткових затрат на будівельні роботи (збільшити діаметри труб), тим самим зменшити гідравлічний опір руху води, що приведе до зменшення затрат електроенергії. Іншими словами, великі діаметри труб вигідно прокладати при низькій вартості труб та будівельних робі і дорогій електроенергії. І навпаки, малі діаметри вигідні при дешевій електроенергії і дорогих будівельних роботах.

Оскільки мережа розраховується на випадок певної розрахункової витрати, то економічно найвигідніший діаметр забезпечує і економічно найвигіднішу швидкість руху води у трубах, а отже, і економічно найвигідніші втрати напору.

Єдиної економічно найвигіднішої швидкості руху води в усій мережі досягнути неможливо. В розрахунках доводиться визначати діаметри ділянок мережі, а не незалежно працюючих ліній. Швидкість руху води в таких ділянках залежить від багатьох факторів: розрахункової витрати через ділянку, повної витрати води в мережі, конфігурації мережі та розташування самої ділянки в ній тощо.

Для визначення діаметрів труб на окремих ділянках доцільно користуватися таблицями граничних економічних витрат, що запропоновані професором Мошніним Л. Ф. (таблиця 3.1). Ці витрати визначені для чавунних труб при трьох значеннях економічного фактора Е = 0,5; Е = 0,75; Е = 1,0.

Граничні економічні витрати – це найбільші та найменші значення витрат, при яких використання труб вказаного стандартного діаметра буде більш вигідним, ніж труб інших діаметрів (при взятому значенні економічного фактора).

Діаметр трубопроводу в межах однієї ділянки має залишатись постійним. Для вибору діаметра ділянки мережі за таблицею 3.1 необхідно попередньо задатись значенням економічного фактора. Для південних районів України слід брати Е = 1,0; для центральних та північних районів – Е = 0,75 (значення Е = 0,5 доцільно брати для районів Сибіру та Уралу і т.п.). Після цього необхідно визначити, в який інтервал граничних економічних витрат при взятому значенні Е потрапляє розрахункова витрата ділянки мережі. Цьому інтервалу відповідає економічно найвигідніший діаметр умовного проходу.

Таблиця 3.1 – Граничні економічні витрати для чавунних труб

Діаметр умовного проходу	Граничні економічні витрати в л/с при значеннях економічного фактора Е
	0,5	0,75	1,0
100	6,4 – 10,6	5,7 - 9,4	5,2 - 8,4
125	10,6 – 16,8	9,4 – 15	8,4 - 13,3
150	16,8 – 28,3	15 - 25,3	13,3 - 22,4
200	28,3 – 51,2	25,3 - 45,8	22,4 - 40,6
250	51,2 – 82,2	45,8 - 73,5	40,6 - 65,3
300	82,2 – 121	73,5 – 108	65,3 – 96
350	121 – 167	108 – 149	96 – 132
400	167 – 220	149 – 197	132 – 175
450	220 – 286	197 – 254	175 – 227
500	286 – 394	254 – 352	227 – 313
600	394 – 581	352 – 518	313 – 461
700	581 – 808	518 – 722	461 – 642
800	808 – 1080	722 – 966	642 – 857
900	1080 – 1396	966 – 1250	857 – 1110
1000	1396 – 1930	1250 – 1725	1110 – 1532
1200	1930 – 4690	1725 – 4100	1532 – 3730

При пропусканні через мережу пожежної витрати води допускається перевищення економічно найвигідніших швидкостей і втрат напору. Пожежа триває досить короткий час, тому робота мережі під час пожежі не спричиняє суттєвого впливу на економіку системи в цілому.