Определение расчетных расходов на участках

 

В соответствии с трассировкой сети составляют расчетную схему отбора воды. Гидравлический расчет сводится к определению:

1. диаметров труб отдельно по участкам;

2. потерь напора на этих участках.

Для расчета сети необходимо знать не только конфигурацию сети и протяженность всех линий, но так же в каких узлах и как разбирают воду население и крупные потребители. Это Ремонтно-механическая мастерская, свиноферма, крс.

Сосредоточенный расход определяется по формуле:

 

Q_соср = q_нас/ 3.6 л/с 7

где q_мах – максимальный часовой расход принимаемый по таблице 2 (гр 12).

Расчетные секундные расходы воды:

q_{сек мах} = q_часмах/3.6 л/с

q_{сек мах} = 146,615/3,6=40,73 л/с 8

q_часмах- принемаем по таблице 2 (графа 12)

q_{пут мах} =192,442/3,6=53,46 л/с

Сосредоточенный расход:

1) животноводческий комплекс:

q_{сек жк} =8,327 =2,31 л/с

 

2) промышленный комплекс:

№ узла	участок примык к узлу	Длина участка,м	Удельный расход л/с	Путевой расход, л/с	Сумма путевых расходов,л/с	Приведенный узловой расход	Сосредоточенный расход, л/с	Полный узловой расход, л/с
	1-2		0,009983	2,695	7,686	3,843	-	3,843
1-4		4,991
	2-1		2,695	7,686	3,843	-	3,843
2-3		4,991
	3-2		4,991	12,677	6,3385	-	6,3385
3-4		2,695
3-6		4,991
	4-1		4,991	12,677	6,3385	-	6,3385
4-3		2,695
4-5		4,991
	5-4		4,991	12,677	6,3385	10,42	16,7585
5-6		2,695
5-8		4,991
	6-3		4,991	12,677	6,3385	-	6,3385
6-5		2,695
6-7		4,991
	7-6		4,991	7,686	3,843	0,416	4,259
7-8		2,695
	8-5		4,991	7,686	3,843	1,217	5,06
8-7		2,695
Итого

q_{сек пром}= 37,5/3,6= 10,42 л/с

Путевые расходы

q_уд = 40,73*10^-3/4080=0,009983 л/с

 

Таблица 3. Определение полных узловых расходов системы водоснабжения.

 

Проверка: q_{сек. мах} = 2,31+10,42+40,73=53,46 л/с

Вывод: Расчет выполнен верно.

Приведенный узловой расход:

 

Q_прив^узл = 0.5 Σ q_пут 10

Тогда полный узловой расход:

 

Q_узл = Q_{пр узл} + Σ Q_соср 11

В конце делается проверка:

Q_{мах гол} = Q_пут + Σ Q_соср 12

Расчет по каждому участку сети ведем в табличной форме, используя при этом выше приведенные формулы.

После всех вычислений наносим узловые расходы на схему. Далее занимаемся распределением прикидочных расходов по каждому участку сети.

Из ВБ в узел 1 поступает расход q=52.779 л/с, т.к. из узла 1 отбирается расход q=3.843 л/с, то в узел 2 и 4 поступает 48,936 л/с. В узел 2 по участку 1-2 поступает 8 л/с, из них отбирается 3,843 л/с, тогда в узел 3 по участку 2-3 поступает расход q=8-3.843=4.157 л/с. В узел 4 по участку 1-4 поступает 40.936 л/с, из которого отбирается 6,3385 л/с, тогда в узел 3 и 5 отправиться расход q=40,936-6,3385=34,5975 л/с. В узел 3 поступает из узла 2 расход q=4.157л/с и из узла 4 по участку 3-4 расход q=10л/с, т.к. в узле 3 отбирается расход q=6.3385л/с, тов узел 6 по участку 3-6 отправиться расход q=(10+4.157)-6.3385=7,8185л/с. В узел 5 по участку 4-5 поступает расход q=24,5975 л/с, из которого отбирается расход q=16,7585 л/с, то к узлу 8 и 6 отправиться расход q=24,5975-16,7585=7,839л/с. В узел 6 поступает из узла 5 расход q=2л/с и q=7,8185л/с из узла 3, т.к. в узле 6 отбирается расход q=6.3385 л/с, то в узел 7 отправиться расход q=(7,8185+2)-6,3385=3,48л/с по участку 6-7. В узел 8 по участку 5-8 отправиться расход q=5,839, из которого отбирается q=5,06, тогда в узел 7 по участку 7-8 поступает расход q=5,839-5,06=0,779 л/с. В узел 7 по участку 6-7 поступает расход q=3,48 л/с и по участку 8-7 расход q=0,779 л/с, т.к. из узла 7 отбирается расход 0,3746065934159=4,259 л/с, то условие (14) выполняется. Расход распределен правильно.

 

Расчет кольцевой сети

 

Для кольцевых сетей вследствие неопределенности направлений движения воды по участкам система возможных уравнений (баланса расхода для каждого узла, баланса напоров для каждого участка и баланса потерь напора для каждого кольца) является незамкнутой.

Разработан ряд расчетных методов для подобных гидравлических систем. Все они реализуются с обязательным соблюдением двух условий:

Σ q =0 (для узла)

Σ h =0 (для кольца)

Первое из них выражает равенство расходов в узле (приток равен оттоку), а второе – равенство потерь напора на участках, где вода движется по часовой стрелке и в обратном направлении.

Расчет ведется методом последовательных приближений в такой последовательности:

1.Назначают направление движения воды по участкам;

2.намечают исходное распределение расходов на участках;

3. Определяют по прикидочным расходам диаметры труб на участках;

4. вычисляют потери напора на участках и выполняют увязку сети (для удовлетворения условия Σ h =0).

 

 

Определение диаметра труб

 

Диаметр труб определяется по экономическому показателю и расчет его ведется по прикидочному расходу по формуле:

 

D_гол = Э^0.15 *q^0.43*С^0.28 13

Э - экономический фактор, определяющийся по формуле:

Э= m * δ * j * Δ

Э=(0.25*69*0.2*2.0)^0.15=1,34

где m – коэффициент, зависящий от материала труб, асбестоцементные-0.25…0.3

δ – стоимость одного кВт ч, 69 коп.

j – коэффициент неравномерности потребления электроэнергии (0.2…0.4).

Δ- коэффициент, учитывающий стоимость насосной станции- 1.5…2

С=q_i/q_гол 14

где q_гол – максимальный прикидочный расход, л/с.

Все вычисления по определению диаметра труб ведем в табличной форме(таблица 4).

 

Таблица 4. Определение диаметра труб на участках сети.

 

 

Участок	Расход q0.43, м3/с	Сi=qi/qгол	C^0,28	Вычисл. диаметр, мм	Станд. диаметр, мм	Принят. диаметр, мм	V
1-2		0,195	0,633	61,125			1,02
1-4	40,936			194,85			1,3
2-3	4,157	0,101	0,527	38,4			0,53
3-4		0,244	0,674	71,64			1,27
3-6	7,8185	0,191	0,629	60,14			0,99
4-5	24,5975	0,601	0,867	135,7			1,4
5-6		0,049	0,429	22,82			0,25
6-7	3,48	0,085	0,501	33,82			0,44
5-8	5,839	0,143	0,58	48,91			0,74
7-8	0,779	0,019	0,33	11,7			0,1

 

 

Таблица 5 Увязка кольцевой сети по методу В.Г.Лобачева

 

Уч-к сети	Длина уч-тка	q, л/с	d, мм	V, м/с	К	А*10	S=A*K*l	S*q	h=S*q	1-е исп-е
	qисп	Sq	h=S*q
В кольце	В смежном кольце	общий
1-2				1,02	0,99	187,7	0,05	0,4	3,2	-0,71	-	-0,71	7,29	0,3645	2,657
1-4		40,936		1,3	0,9635	6,898	0,003	0,136	5,569	-0,71	-	-0,71	40,226	0,121	4,854
2-3		4,157		0,53	1,1051	187,7	0,104	0,432	-1,797	0,71	-	0,71	4,867	0,506	-2,463
3-4				1,27	0,967	187,7	0,49	0,49	-4,9	0,71	-0,383	0,327	10,327	0,506	-5,226
	2∑Sq=1,458	2,072		1,4975	-0,178
4-3				1,27	0,967	187,7	0,049	0,49	4,9	-0,383	0,71	0,327	10,327	0,506	5,226
3-6		7,8185		0,99		187,7	0,094	0,735	5,746	-0,383	-	-0,383	7,4355	0,699	5,197
4-5		24,5975		1,4	0,953	31,55	0,015	0,369	-9,07	0,383	-	0,383	24,9805	0,375	-9,36
5-6				0,25	1,2625	187,77	0,064	0,128	-0,256	0,383	1,095	1,478	3,478	0,222	-0,774
	2∑Sq=1,722	1,32		1,802	0,289
6-5				0,25	1,2625	187,7	0,064	0,128	0,256	1,095	0,383	1,478	3,478	0,222	0,774
6-7		3,48		0,44	1,1288	187,7	0,106	0,369	1,284	1,095	-	1,095	4,575	0,485	2,219
5-8		5,839		0,74	1,3496	187,7	0,127	0,741	-4,33	-1,095	-	-1,095	4,744	0,602	-2,858
7-8		0,779		0,1	1,399	187,7	0,071	0,055	-0,043	-1,095	-	-1,095	0,316	0,022	-0,007
	2∑Sq=1,293	-2,833			1,331	0,128

 

 

Определение потерь напора

Сумма потерь в замкнутых системах Σ h =0, если условие не выполняется, то прикидочный расход распределяют, для этого вводится поправочный коэффициент, определяемый по формуле:

Δq = Δh / 2*ΣS*q 15

 

Δh – невязка потерь напора в данном кольце,

ΣS*q – сумма произведенных первых прикидочных расходов, каждой линии кольца на сопротивление данного участка:

S =А*К*L 16

А- удельное сопротивление данного участка;

К- поправочный коэффициент (табличное значение),

L- длина участка, м.

А потери определяем по формуле:

h = Sq² 17

 

S – сопротивление участка;

q- расчетный расход на участке, л/с.

 

Увязка кольцевой сети

 

Невязка находиться в каждом кольце. Допустимую проверку определяют по формуле:

Δh= -h_1-2 + h_2-5 +h_6-5 - h_6-1 18

Допустимая проверка в пределах Δh_доп = + (0.2 – 0.5)м.

Расчет ведется в табличной форме (таблица 5).

 

Расчет тупиковых участков

 

С гидравлической точки зрения тупиковые участки следует рассматривать как боковые ответвления разветвленных трубопроводов и известным напором в точке подключения и заданным направлением движения воды. Задача расчета сводиться к определению диаметров труб. Диаметры труб рассчитывают по наибольшему расходу на хозяйственно-бытовые нужды с учетом экономического фактора:

D = Э^0.15* q^0.43 19

Все расчеты ведем в табличной форме (таблица 6).

 

Таблица 6 Расчет тупиковых веток

 

Участок сети	Расход одной нитки, q, л/с	Диаметр вычисленный, d	Диаметр принятый
ВБ-1	26,3895	161,33
ПС-5	5,21	80,3
КРС-8	0,6085	31,89
СВ-7	0,208	20,1

 

По таблице 7 ведем расчет пути сети на пропуск хозяйственного расхода.

На участках с большими потерями можно увеличить диаметры труб, уменьшить потери.

Далее расчеты ведем по таблице 7, используя ранее полученные данные и формулы.

D =1.5*32.14*10^-3 = 0.35 м –350 мм

S= 0 4342*1.56*310 = 0.00021 м

H =0.00021² = 0.00005 м

Таблица 7. Расчет тупиковой сети на пропуск хозяйственного расхода.

 

Уч-к сети	Длина уч., м	q, л/с	d, мм	V, м/с	К	А*10	S=A*K*l	S*q	h=S*q
ВБ-1		26,3895		0,84	1,0268	6,898	0,002	0,0561	1,48
ПС-5		5,21		0,67	1,4166	187,7	0,088	0,457	2,382
КРС-8		0,6085		0,08	1,3808	187,7	0,065	0,039	0,024
Св-7		0,208		0,03	1,3353	187,7	0,073	0,015	0,003

 

 

Потери на участке 4-ВБ слишком велики, поэтому мы принимаем более крупный диаметр трубопровода 350 мм вместо ранее принятого 250 мм. Благодаря чему потери на этом участке снижаются с 0,384м до 0,075м.