Гидравлический расчёт кольцевой водопроводной сети

Подготовка сети к расчёту

Вычисленные путевые и узловые расходы выписываем на расчётную схему (рис. 1.2). На расчётной схеме указываем стрелками направления движения воды, с целью подачи ёё по кратчайшему расстоянию к наиболее отдалённым точкам сети, а затем предварительно намечаем количество воды, которое должен пропустить каждый расчётный участок магистральной сети.

За расчетный участок принимают участок магистральной линии между узловыми точками 1−2, 2−3, 3−4 и.т.д. Распределение расчётных расходов выполняется с соблюдением следующих правил:

— распределение расчётных расходов начинается от диктующей точки сети (наиболее неблагоприятно расположенная точка сети: наиболее высоко расположенная, наиболее удалённая и т. п.) — в рассматриваемом примере т.4;

— определение значения расчётного расхода производится с учётом одного из законов Кирхгофа, характеризующий баланс расхода воды в узле: алгебраическая сумма расходов в узле равна нулю, т. е. сумма приходящих в узел расходов равна сумме уходящих расходов.

Таким образом, на расчётную схему надо нанести:

• 1. узловые расходы ;
• 2. длины расчётных участков ;
• 3. сосредоточенные расходы отдельных крупных потребителей ;
• 4. предварительно намеченные расчётные расходы ;
• 5. общий расход, который подаётся в сеть .

Примечание: цифрами в кружках обозначены номера узлов, а римскими цифрами — номера колец.

В основе гидравлического расчёта кольцевой водопроводной сети положено два закона движения воды.

— первый закон: устанавливает зависимость расходов, приходящих к узлу и уходящих от него. Согласно этому закону алгебраическая сумма расходов в каждом узле равна нулю ,.

гдесумма узлового и сосредоточенного в нём расходов;

— второй закон: устанавливает зависимость между потерями напора в каждом замкнутом контуре. Согласно этому закону алгебраическая сумма потерь напора в каждом замкнутом контуре сети равна нулю .

При выполнении гидравлического расчёта допускается невязка потерь напора .

По намеченным приближённым расчётным расходам каждого участка, пользуясь таблицами Шевелева Ф. А. подбирается диаметр участков сети и скорость движения воды на нём. Удельное сопротивление труб находится по табл. 1.4.

Таблица 1.4 — Удельное сопротивление труб.

Величина удельного сопротивления для, л/с.	Величина удельного сопротивления для, л/с.
	13 360· 10−6.		0,119· 10−6.
	1044· 10−6.		0,068· 10−6.
	399· 10−6.		0,026· 10−6.
	103,5· 10−6.		0,012· 10−6.
	39,54· 10−6.		0,0057· 10−6.
	8,608· 10−6.		0,0031· 10−6.
	2,638· 10−6.		0,0018· 10−6.
	0,986· 10−6.		0,1 048· 10−6.
	0,437· 10−6.		0,66· 10−6.
	0,219· 10−6.

Имея для каждого участка длину, удельное сопротивление и поправочный коэффициент на скорость находим сопротивление расчётной линии.

. (1.27).

Поправочный коэффициент к значениям для новых чугунных труб выбирается согласно табл. 1.5 путём интерполяции.

Таблица 1.5 — Поправочный коэффициент к значениям для новых чугунных труб.

м/с.	Значения.	м/с.	Значения.
0,50.	1,163.	1,3.	0,951.
0,55.	1,138.	1,4.	0,938.
0,60.	1,115.	1,5.	0,927.
0,65.	1,096.	1,6.	0,917.
0,70.	1,078.	1,7.	0,907.
0,75.	1,062.	1,8.	0,899.
0,80.	1,047.	1,9.	0,891.
0,85.	1,034.	2,0.	0,884.
0,90.	1,021.	2,1.	0,878.
1,0.	1,0.	2,2.	0,871.
1,1.	0,988.	2,3.	0,866.
1,2.	0,965.	2,4.	0,861.

Потери напора на каждом участке определяются по формуле.

. (1.28).

Знак потерь напора определяется за следующим правилом:

• · если направление движения воды на участке совпадает с ходом часовой стрелки, то потери напора принимаются со знаком «+»;
• · если направление движения воды на участке не совпадает с ходом часовой стрелки, то потери напора принимаются со знаком «-»;

Суммарные потери напора в замкнутом контуре (кольце) получаем путём алгебраического суммирования всех потерь напора в нём. Обычно намеченное предварительное распределение расходов кольцевой сети бывает неправильным, поэтому в каждом кольце сети сумма потерь напора не удовлетворяет заданную точность, поэтому необходимо произвести перераспределение ранее намеченных расходов. Для этого понадобится выполнить промежуточные вычисления:

· путём арифметического суммирования определяем для каждого кольца SQ .

Для увязки сети предложено много способов, из которых широкое применение получил метод увязочного расхода проф. В. Г. Лобачёва — Х. Кросса по которому.

где h — невязка кольца;

S — сопротивление участка;

Q — расчётный расход участка.

Полученное значение указывает на направление поправочного расхода в кольце:

• · если, то поправочный расход направляется по ходу часовой стрелки, а
• · если, то поправочный расход направляется против часовой стрелки.

Затем сравниваем направление движения воды на участке и направление поправочного расхода:

• · если их направление совпадает, то получаем значение поправочного расхода на этом участке со знаком «+», а
• · если направления расходов не совпадает, то на этом участке знак «-».

Расчёт производится до тех пор, пока во всех кольцах не достигается заданная точность невязок потерь напора, т. е.. Если хотя бы в одном из колец выше заданной величины — необходимо выполнить перераспределение расходов во всех кольцах.

Расчёт сети по методу проф. В.Г. Лобачёва-Кросса производится в табличной форме (табл.1.6).

Рис. 1.2 -Схема расчета водопроводной сети

Таблица 1.6- Гидравлический расчёт сети по методу В. Г. Лобачёва — Х. Кросса

№. кольца.	№. уч-ка.	Длина уч-ка. м.	Диа-метр мм.	Уд. сопро-тивл.	Предварительное распределение расходов.	1 исправление.
л/с.	м/с.	л/с.	л/с.
I.	1−2.			0,986.	89,45.	1,24.	0,959.	0,7565.	+6,05.	67,67.	+1,48.	90,93.	+6,25.	68,79.
2−3.			2,638.	52,55.	1,05.	0,994.	2,6091.	+7,21.	137,11.	+1,48.	54,03.	+7,62.	140,97.
3−6.			2,638.	45,00.	0,90.	1,021.	3,2321.	— 6,55.	145,44.	— 1,48−2,19.	41,33.	— 5,52.	133,58.
6−1.			0,219.	186,16.	1,47.	0,930.	0,2271.	— 7,87.	42,28.	— 1,48.	184,68.	— 7,75.	41,94.
— 1,16.	392,50.	+0,60.	385,28.
II.	3-4.			8,608.	35,00.	1,09.	0,990.	10,2263.	+12,53.	357,92.	— 2,19.	32,81.	+11,09.	335,52.
4−5.			8,608.	36,43.	1,13.	0,981.	7,1356.	— 9,47.	259,95.	+2,19.	38,62.	— 10,64.	275,58.
5−6.			0,986.	75,85.	1,04.	0,995.	1,0301.	— 5,93.	78,13.	+2,19.	78,04.	— 6,27.	80,39.
6−3.			2,638.	45,00.	0,90.	1,021.	3,2321.	+6,55.	145,44.	— 2,19−1,48.	41,33.	+5,52.	133,58.
+3,68.	841,44.	825,07.
№. кольца.	№. уч-ка.	II исправление.	III исправление.	IV исправление.
л/с.	л/с.	л/с.	л/с.	л/с.	л/с.
I.	1−2.	— 0,79.	90,14.	+6,15.	68,19.	+0,05.	90,19.	+6,15.	68,23.	— 0,43.	89,76.	+6,10.
2−3.	— 0,79.	53,24.	+7,40.	138,91.	+0,05.	53,29.	+7,41.	139,04.	— 0,43.	52,86.	+7,29.
3−6.	+0,79+0,18.	42,30.	— 5,78.	136,72.	— 0,05−1,30.	40,95.	— 5,42.	132,35.	+0,43+1,24.	42,62.	— 5,87.
6−1.	+0,79.	185,47.	— 7,81.	42,12.	— 0,05.	185,42.	— 7,81.	42,11.	+0,43.	185,85.	— 7,84.
— 0,04.	385,94.	+0,33.	381,73.	— 0,32.
II.	3−4.	+0,18.	32,99.	+11,13.	337,37.	— 1,30.	31,69.	+10,27.	324,07.	+1,24.	32,93.	+11,09.
4−5.	— 0,18.	38,44.	— 10,54.	274,29.	+1,30.	39,74.	— 11,27.	283,57.	— 1,24.	38,50.	— 10,58.
5−6.	— 0,18.	77,86.	— 6,24.	80,20.	+1,30.	79,16.	— 6,45.	81,54.	— 1,24.	77,92.	— 6,25.
6−3.	+0,18+0,79.	42,30.	+7,81.	136,72.	— 1,30−0,05.	40,95.	+5,42.	132,35.	+1,24+0,43.	42,62.	+5,87.
+2,16.	828,58.	— 2,03.	821,53.	+0,13.

1.4 Построение линии пьезометрического давления

В любой точке наружной водопроводной сети напор должен быть достаточным для того, чтобы вода под его действием могла поступать из наружной по внутренней водопроводной сети до самого верхнего и наиболее отдаленного водоразборного прибора.

Пьезометрическую линию обычно строят исходя из величины напора в характерных узловых точках, поэтому пьезометрическая линия представляет собой максимальную линию. При построении пьезометрической линии исходят из условия, что в диктующей точке, т. е. в точке, наиболее удалённой от источника и имеющую наибольшую отметку, напор должен быть не ниже нормативного.

Величину требуемого свободного напора в сети водопровода населённых мест вычисляют исходя из следующих условий: 10 м принимается на первый этаж и по 4 м на каждый последующий:

вода расход водопроводный коллектор

(1.30).

где n — количество этажей.

Построение пьезометрической линии начинаем с выбора на генплане диктующей точки, свободный напор которой равен принимаемому в зависимости от этажности застройки.

Таким образом, давление в начале сети, принимая этажность равную 6, находим следующим образом:

м Пьезометрическую отметку для первой точки (т.4) находят путем суммирования соответствующей отметки земли и свободного напора в данной точке:

(1.31).

Пьезометрическая отметка каждой последующей точки равна пьезометрической отметке предыдущей точки плюс потери напора на участке между этими узловыми точками. Свободный напор последующей точки равен пьезометрической отметке минус отметка поверхности.

(1.32).

Пьезометрические отметки в последующих точках находят путем суммирования отметки земли и потерь напора на данном участке:

Далее приведены расчёты, связанные с построением линии пьезометрического давления, которые в итоге сводим в табл. 1.6.

На основании расчётных данных производим построение линии пьезометрического давления (рис. 1.3.).

Таблица 1.8 — Расчетные данные для построения линии пьезометрического давления.

№. точек.	№ Участка.	Длина участка, м.	Потери напора, м.	Свободный напор, м.	Отметки поверхности земли.	Пьезометрические отметки.
		107,5.	137,5.
	3−4.		11,09.	42,59.	106,0.	148,59.
	2−3.		7,29.	48,88.	107,0.	155,88.
	1−2.		6,10.	57,48.	104,5.	161,98.

Рис. 1.3. — Линия пьезометрического давления. Мг 1:10 000. Мв 1:200.

II. ВОДООТВЕДЕНИЕ.