Гидравлический расчет водопроводной сети
Гидравлический расчет водопроводной сети сводится к выбору наивыгоднейших диаметров труб и определению потерь напора на отдельных участках. Вычисленные потери напора используются затем для расчета высоты водонапорной башни и выбора насосов. Найденные расчетом диаметры должны обеспечивать надежное снабжение всех потребителей заданным количеством воды под необходимым напором при минимальных затратах на сооружение и эксплуатацию системы водоснабжения.
Потери напора в трубопроводах обусловлены вязкостью жидкости и вызываются сопротивлениями двух видов:
• местными сопротивлениями (hм) вследствие изменения
формы поперечного сечения и направления движения потока;
• сопротивлениями по длине потока (hдл), вызываемыми си-
лами трения.
Потери напора по длине составляют 85-90% общих потерь и могут быть определены по формуле (4.7), а потери в местных сопротивлениях - по формуле (4.8). Используя уравнение неразрывности, потери напора по длине можно выразить через расход и рассчитать по формулам (4.24) и (4.25). На базе этих формул Ф. А. Шевелевым составлены «Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб». При расчете бывших в употреблении труб потери напора определяются по следующим расчетным формулам ВНИИ ВОДГЕО:
| • при скорости v < 1,2 м/с |
| Потери напора на единицу длины линии называют гидравлическим уклоном: |
• при скорости v > 1,2 м/с
где l- длина участка, м;
d - диаметр труб, м;
Q - расчетный расход воды м /с;
So, S - удельное и полное сопротивление водовода.
В кольцевых сетях при выполнении гидравлического расчета необходимо проверить не только равенство нулю алгебраической суммы расходов в каждом узле, но и равенство нулю алгебраической суммы потерь напора в каждом замкнутом контуре сети:
∑h+ = ∑h- (7.9)
где h+ и h- - потери напора на участках соответственно с направлением движения воды по часовой и против часовой стрелки.
Обычно предварительно намеченное распределение воды удовлетворяет только первому условию и не удовлетворяет второму, т. е. алгебраическая сумма потерь напора в кольцах не равна нулю ∆h ≠ 0. Эту величину называют неувязкой или погрешностью расчета. Процесс уменьшения этой погрешности до приемлемых величин ∆h ≈ 0,5 называют увязкой сети. Она заключается в корректировании предварительно намеченных расходов воды по участкам сети, которая осуществляется путем переброски части общего расхода с одного направления движения воды на участки с противоположным направлением движения воды. В настоящее время используется несколько методов увязки сети.
Рассмотрим одно кольцо с намеченным распределением расходов и принятыми диаметрами труб и известными диаметрами участков. Допустим, что при первой разброске расходов в кольце получена неувязка
Для получения нулевой неувязки ∆h = 0 необходимо по линиям кольца пропустить пока неизвестный поправочный расход ∆Q в направлении, обратном знаку неувязки. Тогда уравнение примет вид
Раскрывая скобки и отбрасывая члены содержащие ∆Q2 как относительно малые по сравнению с членами уравнения содержащими Q, определяем приблизительно величину:
Из данной формулы видно, что величина увязочного расхода имеет знак, обратный знаку неувязки. Например, если неувязка положительна, то это значит, что перегруженными оказались участки с направлением движения по часовой стрелке, а недогруженными - с противоположным направлением движения. В процессе увязки расходы воды всех перегруженных участков должны быть уменьшены на величину увязочного расхода ∆Q при одновременном увеличении на эту величину расходов по всем недогруженным участкам. Внесение поправок делают до тех пор, пока величина неувязок не будет превышать допустимых пределов. В многокольцевых сетях, в отличие от однокольцевой, по всем участкам, смежным для двух колец, будут иметь место два поправочных расхода — по одному от каждого кольца. В настоящее время гидравлический расчет водопроводных сетей выполняется на ЭВМ.