Определение путевых расходов

 

№ участ-ка	Фактичес- кая длина, м	1-й район	2-й район	Сум-мар-ный путе-вой расход
Расчетная длина	qпут, л/с	Расчетная длина	qпут, л/с
1-2					31,62	31,62
2-3					24,09	24,09
3-4					42,16	42,16
1-5					40,66	40,66
5-4			17,21		22,59	39,80
3-11					21,08	21,08
11-10					21,08	21,08
4-10			13,77		18,07	31,84
10-9			33,28			33,28
8-9			27,54			27,54
4-8			33,28			33,28
5-6			5,74		7,53	13,27
6-7			47,05			47,05
8-7			12,62			12,62
		Sl=3320	q1= 190,5	Sl=3040	q2=228,9	419,4

Полученные путевые расходы сводят в узловые q_узл, л/с. Узловые расходы (рис. 2) определяют как полусумму путевых расходов участков q_пут, примыкающих к данному узлу, плюс сосредоточенный расход в узле q_соср (если он имеется):

.

Например, к узлу 10 (рис.1) примыкают 3 участка 4-10, 11-10, 10-9; узловой расход равен

q_уз,10 = (31,84 + 21,08 + 33,28)•0,5 = 43,10 л/с.

К точке 3 примыкает промышленное предприятие с расходом 13,0 л/с, тогда

q_уз,3 = (24,09 + 42,16 + 21,08)•0,5 + 13,0= 56,67 л/с.

При расчете на случай одновременного максимального расходов воды городом и на тушение пожаров к узловым расходам прибавляют расходы на тушение пожаров. Места пожаров назначают в точках, удаленных от точек питания сети. В примере (рис. 2) 2 пожара (с расходом воды по 20 л/с) приняты в точках 7 и 9, а также в точке 3 – пожар на промпредприятии (расход-10 л/с). Полученные значения q_уз наносят на схему сети для каждого узла. Сумма всех узловых расходов должна равняться расходу воды всем населенным пунктом в час его наибольшего водопотребления.

Предварительные расчетные расходы q_р получают путем распределения узловых расходов по участкам сети, начиная распределение от точек схода потоков. При этом руководствуются правилом: расход притока к узлу должен быть равен расходу из этого узла плюс узловой расход (если он имеется в этом узле), т.е. алгебраическая сумма расходов в каждом узле должна быть равна нулю [4].

Сеть проектируют из полиэтиленовых или чугунных напорных труб, в некоторых случаях применяют асбесто-цементные или стальные трубы, которые должны быть покрыты изнутри антикоррозионной изоляцией. Полученные предварительные значения расчетных расходов позволяют наметить диаметры трубопроводов. Обоснованные значения диаметров можно получить, проведя технико-экономическое сравнение вариантов. Расчеты основаны на том, что при увеличенных значениях диаметров возрастает их строительная стоимость; с другой стороны на больших диметрах невелики потери напора, и, следовательно, уменьшается стоимость электроэнергии, затраченной на перекачку воды. Выбираются такие значения, которые соответствуют минимальным среднегодовым затратам. В курсовом проекте допускается расчет диаметров D, м, производить по формулам

D = 0,05 q^0,4,

где q – расчетный расход на участке в л/с; с учетом пожарного расхода или

,

где q_n – расход на тушение одного пожара, л/с. По вычисленным значениям подбирают стандартные диаметры (табл. 9) по существующим сортаментам (приложение 1).

Таблица 9

Определение диаметров труб (q_n = 20 л/с)

 

N участка	Расход q, л/с	D, м	Расход с учетом пожара q+0,5qn	D. м	Стандартный внутренний диаметр, тип трубы
1-2	219,5	0,43	229,5	0,454	0,404м, чугун ГОСТ 9583-75
2-3	191,7	0,41	201,7	0,426	0,404м -----«-----«------
3-4	84,8	0,295	94,8	0,292	0,3044м -----«-----«----
1-5	176,7	0,396	186,7	0,410	0,404м -----«-----«----
5-4	84,8	0,295	94,8	0,292	0,3044м -----«-----«----
3-11	50,23	0,239	60,23	0,232	0,2792 м, полиэтилен, ГОСТ 18599-84 -----«-----«----
11-10	29,15	0,192	39,15	0,187	0,1994м -----«-----«----
4-10	29,15	0,192	39,15	0,187	0,1994 м -----«-----«----
10-9	15,20	0,148	25,20	0,150	0,1596 м -----«-----«----
8-9	15,21	0,148	25,21	0,151	0,1596 м -----«-----«----
4-8	66,85	0,268	76,85	0,262	0,2792 м -----«-----«----
5-6	45,08	0,229	55,08	0,222	0,1994 м -----«-----«----
6-7	14,92	0,147	24,92	0,150	0,1596 м -----«-----«----
8-7	14,92	0,147	24,92	0,150	0,1596 м -----«-----«----

В городах участки кольцевых сетей выполняют из труб диаметром не менее 100-130 мм.

Полученные первоначальные значения расходов на участках требуется уточнить так, чтобы сумма потерь напора на участках, направленных по часовой стрелке в любом замкнутом контуре или кольце была равна сумме потерь напора на участках, направленных против часовой стрелки. В этом собственно и заключается принцип гидравлической увязки кольцевых сетей.

 

Определение гидравлических сопротивлений

Участков и потерь напора

 

Потери напора вычисляются по формуле

,

где i – гидравлический уклон;

l – длина участка, м;

Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;

V – скорость воды, м/с.

Гидравлический уклон определяется по формуле

,

где λ – коэффициент сопротивления труб по длине

или

Для пластмассовых труб А₁ = 0,011, m = 0,19; С = 3,51 (для температуры 10 ⁰С).

Для чугунных труб при скорости V < 1,2 м/с, А₁ = 0,0179, m = 0,3, С = 0,867; при скорости V = 1,2 м/с А₁= 0,021, m= 0,3, C = 0.

При определении потерь напора для воды с другой температурой t₁, коэффициент С_t вычисляется по формуле

,

где n_t, n₁₀ – коэффициенты кинематической вязкости воды при соответст-

вующей температуре.

При подготовке сети к гидравлической увязке определяют коэффициент λ для каждого участка, затем после вычисления исправленных расходов на участках значения λ уточняются.

С учетом выражения для скорости формулу для определения потерь напора можно представить в виде

или ,

где S – сопротивление участка; l – длина, м.

Сумму коэффициентов местных сопротивлений при предварительных расчетах принимают в пределах Σξ = 2…5. В примере расчета вычислены значения λ для чугунных труб на участке 3-4:

λ = 0,0210/0,3044^0,3 = 0,030.

Сопротивление на этом участке равно

Сопротивление S определено для расхода, выраженного в м³/с; для расхода в л/с S=0,0005606 c²/л⁵.

На участке 4-10 для пластмассовых труб получают:

;

или S= 0,002688 с²/л⁵.

Пример гидравлической увязки сети по методу Лобачева-Кросса приведен в табл. 10. Участки в таблице сгруппированы по кольцам. При вычислении потерь напора рекомендуется выражать величины потерь для участков, направленных в кольце по часовой стрелке – со знаком «+», против часовой стрелки – со знаком «-». Невязка в кольце вычисляется как алгебраическая сумма потерь напора. Чтобы уменьшить величину невязки, необходимо ввести поправки в величины расходов. Поправочный расход вычисляется по формуле

Dq = ‑Dh/ (2SSQ),

где Dh – невязка в кольце; величина суммы SSQ, вычисляется для каждого кольца. Для участков, направленных по часовой стрелке, поправка вводится со своим знаком, а для участков, направленных в другую сторону – с противоположным знаком. Если участок находится на границе двух колец, в поправочный расход вносится также поправка из соседнего кольца (но с тем же знаком, что в соседнем кольце!). Может оказаться необходимым провести несколько туров увязки так, чтобы невязка в каждом кольце не превышала допустимой величины. В студенческих проектах допускается величина Dh = 0,5 м.

В конце расчета вычисляются скорости потока воды на участках и уточняются значения коэффициентов шероховатости l и сопротивления участков. После этого может потребоваться проведение дополнительных туров увязки. Необходимо также проверить, чтобы невязка по внешнему контуру сети не превышала 1 м.

Правильность расчета проверяется расчетом балансов расходов в узлах (табл. 11).

По результатам гидравлического расчета определяют необходимый напор в точке питания и напора в узлах сети (табл. 12).

Отметки верха трубы принимают равными отметкам земли за вычетом глубины заложения труб. Глубина заложения – не менее глубины промерзания грунта в данной местности.

Необходимый напор в узлах определяется этажностью зданий; если, например, в узле 5-6-этажные здания, то необходимый напор равен

Н=10+(Е-1)·4=10+(6-1)·4=30 м,

где Е – число этажей. Необходимый пьезометр равен необходимому

напору плюс отметка верха трубы.

Условный пьезометр необходимо задать в одном из узлов (в любом). В примере (табл.11) условный пьезометр задан в узле 1, равном необходимому. Чтобы найти условный пьезометр в соседнем узле, необходимо отнять потери напора на участке, если двигаться по движению воды, и прибавить потери при движении против потока. В примере на участке 1-2 потери напора (см. табл.10) равны 4,3м, и поэтому условный пьезометр в точке 2 79-4,30=74,70; в точке 3: 74,70 - h_2-3 = 74,70 - 2,54 = 72,16 и т.д.

Затем все значения условных параметров надо поднять на величину максимального дефицита напора (в примере – на 18,42). Напор в узле равен

Н = П_g - z,

где П_g – действительный пьезометр, z – отметка земли.

На плане города указывают значения напоров в узлах и путем интерполяции наносят изолинии равных напоров (рис. 3). В примере необходимый напор в узле питания равен 36,42 м, что позволяет подобрать соответствующее насосное оборудование.

Таблица 10

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: