Подготовка к гидравлическому расчёту

В расчетах принимается упрощенная схема водоразбора, в которой допускается, что часть воды, поступающей в сеть, забирают в определенных узлах крупные потребители (сосредоточенные расходы), а остальная расходуется равномерно по длине сети (путевой расход).

Сосредоточенным потребителем в нашем случае является промышленное предприятие. Расход воды на предприятии 14л/с в узле 7.

Путевым расходом является хозяйственно-питьевой расход населения.

Qпут = Qхп = 45л/с.

Определяем удельный расход воды для рассчитываемой сети:

q = Qпут/Уl = 45/2247 = 0,02л/(сЧм),.

где l — длины участков, вдоль которых имеет место распределенный расход воды (путевой расход).

?l=l01+l12+l23+l14+l25+l36+l45+l56+l67=

=100+245+245+280+280+280+245+245+327=2247 м.

Рисунок 2 Схема водопроводной сети.

Рисунок 3 Схема распределительной сети с двумя кольцами и тупиковой линией.

Расчет сети на пропуск максимального хозяйственно-питьевого расхода воды

Гидравлический расчет кольцевой сети на пропуск максимального хозяйственно-питьевого и производственного расходов проводим по методу А. Г. Лобачева табличным способом (таблица 3). С помощью таблиц для гидравлического расчёта водопроводных труб [4] заполняются графы 5 и 6. Диаметр труб подбирается по расходу воды, руководствуясь значением скорости движения воды в них — от 0,7 до 1,0 м/с. Необходимо использовать нижние границы скоростей порядка 0,7 м/с. Для объединенного противопожарного водопровода в населенных пунктах и на промышленных предприятиях применяются трубы стандартного диаметра от 100 мм и более, Вычисляем графы 7 — 9 таблицы 3. Сопротивление участка определяют по формуле S = AЧl; вычисляют произведение SЧQ для каждого участка и сумму этих величин для каждого кольца SQ. Рассчитываем потери напора для каждого участка по формуле h =SЧQ2 и заносим в графу 9.

Определить невязку колец? h как сумму величин потерь напора в кольце с учетом принятых знаков. Потери напора условно будем брать со знаком плюс на тех участках сети, где направление потока совпадает с направлением движения часовой стрелки, и со знаком минус, где движение потока направлено против часовой стрелки. Если она окажется по абсолютной величине больше 0,5 м, сеть считается не увязанной и необходимо ее выполнить. Для этого необходимо вычислить поправочный расход? q= ?h/(2 SQ) и занести поправочный расход в графу 10, определить его знак. Для определения знака поправочного расхода необходимо использовать знак невязки и знак потери напора на участках кольца. Так, например, в первом кольце невязка с «плюсом». Это значит, что на участках, имеющих положительные потери напора, поправочный расход нужно вносить с «минусом», чтобы уменьшить сумму положительных потерь напора в кольце, а на участках с отрицательными потерями напора — с «плюсом», чтобы увеличить сумму отрицательных потерь напора. Общий участок имеет две поправки. Знаки поправок определяются по тому кольцу, для которого они вычислены (см. в таблице участок 2 — 5). В графе 11 исправленный расход определяется как алгебраическая сумма значений графы 4 и графы 10.

Таблица 3.

Гидравлический расчет кольцевой сети на пропуск максимального хозяйственно-питьевого расхода воды.

Номер кольца.	Участок.	Длина участка, м.	Начальный расход, л/с.	Диаметр труб, мм.	Удельное сопротивление трубы А, с/л2	Сопротивление участка S.	SQ.	Потеря напора на участке h, м.	Первое исправление.	Второе исправление.	Скорость в трубе v, м/с.
Поправочный расход? q, л/с.	Исправленный расход на участке Q, л/с.	Потеря напора на участке h, м.	Поправочный расход? q, л/с.	Исправленный расход на участке Q, л/с.	Потеря напора на участке h, м.
1−2.		34,95.		1,663×105	0,407 435.	0,014.	0,49.	0,14.	35,09.	0,5.	+0,57.	35,66.	0,55.	0,745.
2−5.				62,26×105	0,174 328.	0,17.	1,74.	0,14−0,79=-0,65.	9,35.	1,52.	+0,57−0,34=0,23.	9,58.	1,68.	0,8.
1−4.		16,8.		16,77×105	0,46 956.	0,079.	— 1,32.	— 0,14.	16,66.	— 1,3.	— 0,57.	16,09.	— 1,27.	0,81.
4−5.		11,55.		31,01×105	0,759 745.	0,087.	— 1,01.	— 0,14.	11,41.	— 0,99.	— 0,57.	10,84.	— 0,97.	0,69.
SQ=0,35 ?hI= -0,1 м.	?hI=-0,27 м.	?hI=-0,01 м.
2−3.		17,25.		9,677×105	0,2 370 865.	0,04.	0,7.	0,79.	18,04.	0,77.	+0,34.	18,38.	0,85.	0,75.
3−6.				31,01×105	0,86 828.	0,10.	1,25.	0,79.	12,79.	1,42.	+0,34.	13,13.	1,55.	0,84.
2−5.				62,26×105	0,174 328.	0,17.	— 1,74.	0,14−0,79=-0,65.	9,35.	— 1,52.	0,34−0,57=-0,23.	9,58.	— 1,68.	0,8.
5−6.		13,85.		16,77×105	0,410 865.	0,05.	— 0,78.	— 0,79.	13,06.	— 0,7.	— 0,34.	12,72.	— 0,73.	0,64.
?SQ=0,36 ?hI= -0,57 м.	?hI=-0,03 м.	?hI=-0,01 м.

Графа 12 рассчитывается по аналогии с графой 9. Если после первого исправления желаемый результат не получен, необходимо выполнить последующие исправления до получения невязки в обоих кольцах меньше 0,5 м — графы 13−15. В графе 16 скорость течения воды в трубе определяется по увязанному расходу с помощью таблиц [4]. После увязки колец подбираем диаметры водоводов и тупиковых участков и определяем потери напора для каждой нитки.

Расходы воды каждой нитки:

Q₀₋₁= (Q_v, - Q)/2 = (59 — 1)/2 = 29 л/с;

Q₆₋₇ = 17,33/2 = 8,665 л/с.

При отключении одной нитки (в случае аварии) расчетные расходы на хозяйственно-питьевые нужды снижаем на 30% расчетного расхода, а на производственные нужды — по аварийному графику. Условно принимаем снижение подач на производственные нужды также на 30%:

Q₀₋₁= 0,7 58 =40,6 л/с.

Q₆₋₇ = 0,717,33 = 12,131 л/с.

Расчеты представлены в таблице 4.

Таблица 4.

Гидравлический расчет водоводов и тупиковых линий.

Вычисленные величины заносятся на схему с результатами гидравлического расчета на пропуск максимального хозяйственно-питьевого расхода, представленную на рисунке 5.

На рисунке расчетные данные аварийного режима работы тупиковых участков сети даны в скобках. Далее определяются потери напора в сети по принятым направлениям питания диктующей точки:

h_a = h₀₋₁+h₁₋₂+h₂₋₃+h₃₋₆ +h₆₋₇= 0,29 + 0,55 + 0,85 + 1,55 + 0,95 =4,19 м;

h_b = h₀₋₁+h₁₋₂+h₂₋₅+h₅₋₆ +h₆₋₇= 0,29 + 0,55 + 1,68 + 0,73 + 0,95= 4,20 м;

h_c = h₀₋₁+h₁₋₄+h₄₋₅+h₅₋₆+h₆₋₇= 0,29 + 1,27 + 0,97 + 0,73 + 0,95= 4,21 м.

Определяются средние потери напора:

h_сети=(h_a+h_b+h_c)/3=(4,19 + 4,20 + 4,21)/3= 4,20 м.